Testado nas águas residuais de Chernobyl, os cientistas criaram um híbrido magnético de carbono-argila que limpa os resíduos radioactivos – uma nova referência para o tratamento sustentável da água.
Crédito da imagem: Happy_Nati/Shutterstock.com
Uma equipe de pesquisa desenvolveu um composto de carbono magnético nanofuncionalizado que take away com eficiência metais pesados, derivados de petróleo e contaminantes radioativos da água, incluindo amostras coletadas na Zona de Exclusão de Chernobyl.
O estudo, publicado em Cdemonstra como nanotecnologia pode alimentar a próxima geração de purificação de água sistemas destinados a combater a poluição proveniente de fontes industriais e nucleares.
À medida que a actividade industrial e os resíduos nucleares continuam a afectar os ecossistemas, os sistemas de tratamento convencionais são em grande parte incapazes de lidar com poluentes complexos. Este estudo explorou a grafite termicamente expandida (TEG), um materials com grande área superficial e fortes propriedades hidrofóbicas, como uma base sólida para sorventes avançados.
Ao combinar TEG com argila bentonita, conhecida por sua capacidade de troca iônica e segurança ambiental, os cientistas produziram um compósito magneticamente responsivo capaz de reter metais, radionuclídeos e contaminantes orgânicos.
O resultado é um materials híbrido que captura eficientemente poluentes polares e não polares, como resíduos de petróleo e isótopos radioativos.
Projeto e Teste
Para criar o materials, os cientistas combinaram grafite de alta pureza com ácido sulfúrico, aplicando tratamento térmico pós-reação para expandir suas camadas. Eles incorporaram ferro e óxido de ferro micro e nanopartículas na estrutura, conferindo-lhe propriedades magnéticas para que pudesse ser facilmente recuperado após uso no tratamento de água.
Para confirmar sua estrutura e desempenho de adsorção, o compósito foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e espectroscopia de absorção atômica (AAS).
Os testes envolveram águas residuais radioativas simuladas e amostras reais do native “Abrigo” de Chernobyl. Os pesquisadores variaram as proporções de TEG para bentonita e usaram a ativação mecânica para melhorar a uniformidade e a eficiência de sorção.
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Resultados do teste
O composto alcançou resultados impressionantes:
- Redução de DQO: de 1500 a 135 mgO2/dm3
- Remoção de metallic: césio (81,4%), estrôncio (89,9%), manganês (~99%)
- Remoção de radionuclídeos: amerício-241 e európio-154 eliminados com eficiência superior a 99,99%.
Quando a equipe aplicou o tratamento composto às águas residuais radioativas reais de Chernobyl, os níveis de radioatividade caíram três ordens de grandeza. Uma segunda etapa de purificação utilizando um sorvente à base de ferrocianeto elevou a eficiência complete de descontaminação para 99,99%.
Além disso, o materials manteve a sua estrutura e desempenho ao longo de vários ciclos, um indicador chave da usabilidade a longo prazo.
Aplicações práticas e futuras
Estes resultados indicam claramente o potencial do compósito TEG-bentonita para uso em sistemas nucleares, de petróleo e gás e de águas residuais municipais. Sua capacidade de remover metais pesados, radionuclídeos e resíduos orgânicos, incluindo aqueles presentes em águas residuais contaminadas com microplásticos, torna-o uma ferramenta versátil para remediação ambiental. Sua capacidade de resposta magnética simplifica a recuperação, reduzindo desperdícios e custos nas operações de tratamento.
Com regulamentações cada vez maiores e maior demanda por limpeza, materiais como este poderiam desempenhar um papel important na gestão sustentável da água. O estudo destaca a necessidade de desenvolver soluções escaláveis e ecoeficientes para regiões com desafios de longa information em termos de poluição industrial ou nuclear.
Perspectivas
A pesquisa futura se concentrará na otimização da formulação de compósitos, testando seu desempenho sob diversas condições ambientais e dimensionando a produção para aplicações em campo.
A estabilidade a longo prazo, a acessibilidade e os impactos ao longo do ciclo de vida orientarão a próxima fase de desenvolvimento, mas estes resultados já indicam um movimento promissor em direcção a sistemas de água mais seguros e mais limpos.
Referência do diário
Melnichenko, T, I., e outros. (2025, outubro). Composto de carbono magnético nanofuncionalizado para purificação de águas poluídas artificiais. C, 11(4), 77. DOI: 10.3390/c11040077, https://www.mdpi.com/2311-5629/11/4/77