Filtro de água nanoeletrificado

Divulgação Científica
Filtro de água nanoeletrificado
1/9/2010

Agência FAPESP – Cientistas da Universidade Stanford, nos Estados Unidos, desenvolveram um novo tipo de filtro de água, que funciona muito rapidamente e tem baixo custo. O objetivo é poder aplicar a tecnologia em países em desenvolvimento.

O funcionamento do filtro se baseia na nanotecnologia. Ele é formado por fios de prata e tubos com medidas na casa da bilionésima parte do metro. Em vez de reter as bactérias para limpar a água, como fazem outros filtros, o novo modelo mata os microrganismos.

As bactérias são mortas ao passar pelo campo elétrico existente na superfície altamente condutora do filtro. Nos testes realizados foram mortas 98% das bactérias Escherichia coli, expostas a 20 volts de eletricidade por vários segundos.

O filtro é formado por várias camadas de tecido de algodão, reunidas em um “sanduíche” de 6 centímetros de espessura.

“Esse é um novo método de tratamento para eliminar patógenos da água, que pode ser facilmente utilizado em áreas remotas nas quais as pessoas não têm acesso a tratamentos químicos como os que utilizam cloro”, disse Yi Cui, professor associado de ciência de materiais e engenharia de Stanford e um dos autores da pesquisa.

Cólera, tifo e hepatite são algumas das doenças ligadas ao consumo de água contaminada com microrganismos, um sério problema nos países mais pobres. Segundo Cui, a nova tecnologia poderá ser empregada em sistemas de purificação de pequenas vilas ou mesmo de cidades.

Filtros que prendem as bactérias devem ter poros suficientemente pequenos para segurar os patógenos, evitando que atinjam a água. Mas isso limita a velocidade de funcionamento do aparelho, isto é, o fluxo de água limpa.

Como o modelo desenvolvido agora mata as bactérias, mas não as prendem, a água é limpa muito mais rapidamente. “Nosso filtro é cerca de 80 mil vezes mais rápido do que os outros que retêm bactérias”, disse Cui. Os resultados foram publicados no periódico Nano Letters, da Sociedade de Química Norte-Americana.

Os poros maiores do novo filtro, para reter resíduos sólidos e outras impurezas, também fazem com que o equipamento entupa menos do que os demais, resultando em uma manutenção mais fácil.

O filtro emprega nanotubos de carbonos, que são bons condutores de eletricidade, e prata em minúsculas quantidades, de modo que o custo final seja baixo. A base do filtro é feita de tecido de algodão.

O tecido foi mergulhado em uma solução de nanotubos, seco e, depois, mergulhado novamente, mas dessa vez em uma solução de nanofios de prata. Os nanotubos usados tinham cerca de 1 nanômetro de espessura, e os fios, entre 40 e 100 nanômetros.

O resultado foi a produção de uma estrutura regular pelos fios de algodão. “Com uma estrutura contínua pela espessura do filtro, podemos mover os elétrons muito eficientemente e fazer com que o equipamento seja altamente condutor. Isso implica que ele precisa de uma quantidade mínima de eletricidade”, disse Cui.

A corrente que mata as bactérias tem apenas alguns miliamperes e pode ser fornecida facilmente por uma bateria de automóvel. A corrente também pode ser produzida por um dispositivo a manivela.

Na próxima etapa da pesquisa, os cientistas vão analisar a eficiência do filtro com outros tipos de microrganismos e experimentar filtros sucessivos.

“Com um filtro, matamos 98% das Escherichia coli. Mas, para água de beber, não queremos nenhuma bactéria. Para isso, vamos experimentar a filtragem em vários estágios”, disse Cui.

O artigo High Speed Water Sterilization Using One-Dimensional Nanostructures (doi: 10.1021/nl101944e), de Yi Cui e outros, pode ser lido por assinantes da Nano Letters em http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl101944e.