Num artigo recente publicado em Relatórios Científicosos pesquisadores exploraram a síntese verde do óxido de zinco nanopartículas (NPs de ZnO) utilizando o extrato de Padina pavonica, uma alga marrom. Eles avaliaram sua eficácia na remoção do corante azul de metileno de soluções aquosas.
A pesquisa visa demonstrar o potencial dessas nanopartículas biogênicas como solução viável para remediação ambiental.
Estudar: Síntese verde de nanopartículas de óxido de zinco utilizando extrato de Padina pavonica para remoção fotocatalítica eficiente de azul de metileno. Crédito da imagem: Sudhakar Bisen/Shutterstock.com
Antecedentes
A crescente poluição dos corpos d’água causada por efluentes industriais e corantes tornou-se uma questão ambiental significativa. Entre esses poluentes, os corantes sintéticos – principalmente o azul de metileno – são especialmente preocupantes devido à sua toxicidade e persistência no meio ambiente. Nanopartículas de óxido de zinco (NPs de ZnO) ganharam atenção considerável por suas propriedades únicas, como alta área superficial, atividade fotocatalítica e efeitos antimicrobianos.
Essas qualidades tornam os NPs de ZnO altamente eficazes para aplicações em eletrônica, óptica e remediação ambiental. No entanto, os métodos convencionais de síntese de NPs de ZnO envolvem frequentemente a utilização de produtos químicos tóxicos, o que pode minar as suas vantagens ambientais.
Em contraste, os métodos de síntese verde utilizam extratos naturais, que não só reduzem os danos ambientais, mas também melhoram a estabilidade e funcionalidade das nanopartículas. O uso do extrato de Padina pavonica é particularmente promissor porque contém compostos bioativos que auxiliam na redução dos íons de zinco para formar NPs de ZnO de forma eficaz.
O Estudo Atual
A síntese de NPs de ZnO foi realizada misturando acetato de zinco com extrato de Padina pavonica. O pH da mistura reacional foi ajustado para 10 para promover a precipitação de íons zinco. A mistura foi agitada à temperatura ambiente durante duas horas para assegurar a precipitação completa. Em seguida, o precipitado resultante, que continha o precursor da nanopartícula de ZnO, foi coletado por centrifugação.
O precipitado foi cuidadosamente lavado com água destilada para eliminar quaisquer impurezas residuais do extrato. Posteriormente, o precipitado lavado foi seco em estufa para remover a umidade. A etapa ultimate envolveu a calcinação, que converteu o precursor nas desejadas nanopartículas de ZnO.
Diversas técnicas foram utilizadas para caracterizar os NPs de ZnO sintetizados. A análise de difração de raios X (XRD) foi realizada para determinar a estrutura cristalina e a composição das fases das nanopartículas.
Os padrões de XRD revelaram picos distintos correspondentes a uma estrutura hexagonal de wurtzita, confirmando o sucesso da síntese de NPs de ZnO. O tamanho médio das partículas foi calculado usando a equação de Debye-Scherrer, que forneceu informações sobre as dimensões das nanopartículas.
Adicionalmente, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) foi empregada para identificar os grupos funcionais presentes no nanocompósito. Ao mesmo tempo, foram realizadas medições do potencial zeta para avaliar o comportamento da carga superficial das nanopartículas em vários níveis de pH.
Espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) também foram utilizadas para analisar a morfologia e a composição elementar dos NPs de ZnO sintetizados.
Resultados e Discussão
Os resultados do estudo demonstraram que as nanopartículas de ZnO sintetizadas exibiram alto grau de cristalinidade e pureza, conforme confirmado pela análise de XRD. Os distintos picos de difração alinharam-se bem com os padrões de referência padrão, indicando que não estavam presentes impurezas significativas durante a síntese.
O tamanho médio de partícula dos NPs de ZnO foi considerado adequado para aplicações de adsorção eficazes. A análise FTIR revelou a presença de vários grupos funcionais, provavelmente responsáveis pela estabilização das nanopartículas e sua interação com o corante azul de metileno.
Estudos de adsorção indicaram que as NPs de ZnO sintetizadas a partir do extrato de Padina pavonica foram altamente eficazes na remoção do azul de metileno de soluções aquosas. A capacidade de adsorção foi significativamente melhorada sob condições de luz photo voltaic direta, demonstrando o potencial fotocatalítico das nanopartículas.
O estudo também explorou o efeito do tempo de contato no processo de fotodegradação, revelando que tempos de contato mais longos resultaram em maior eficiência de remoção de corante. Além disso, as medições do potencial zeta forneceram informações sobre o comportamento da carga superficial das nanopartículas, o que é essential para a compreensão da sua interação com moléculas de corante.
As descobertas desta pesquisa estão alinhadas com estudos anteriores que destacaram as vantagens do uso de nanopartículas biogênicas para remediação ambiental. O uso de extratos de Padina pavonica não apenas facilita a síntese de NPs de ZnO, mas também contribui para seu melhor desempenho em aplicações de remoção de corantes.
As propriedades antimicrobianas das nanopartículas sintetizadas sugerem ainda o seu potencial para utilização na desinfecção de água, tornando-as um candidato promissor para soluções sustentáveis de tratamento de águas residuais.
Conclusão
Em conclusão, este estudo demonstrou com sucesso a síntese verde de nanopartículas de óxido de zinco usando extrato de Padina pavonica e avaliou sua eficácia na remoção do corante azul de metileno de águas residuais. As NPs de ZnO sintetizadas exibiram características estruturais e morfológicas favoráveis, confirmando seu potencial para aplicações ambientais.
Os resultados indicam que estas nanopartículas biogénicas podem servir como uma solução eficiente e sustentável para o tratamento de águas residuais, abordando a questão premente da poluição por corantes. A pesquisa futura deve se concentrar na otimização do processo de síntese e na exploração da aplicabilidade mais ampla dos NPs de ZnO em vários cenários de remediação ambiental.
As conclusões sublinham a importância da utilização de recursos naturais para desenvolver tecnologias ecológicas que possam contribuir para um ambiente mais limpo e sustentável.
Alprol AE, Eleryan A., et al. (2024). Síntese verde de nanopartículas de óxido de zinco utilizando Padina pavonica extrato para remoção fotocatalítica eficiente de azul de metileno. Relatórios Científicos 14, 32160. faça: 10.1038/s41598-024-80757-9. https://www.nature.com/articles/s41598-024-80757-9