Testamos se um pó magnético especializado poderia remover microplásticos da água potável: a resposta é sim

Os microplásticos são as migalhas do nosso mundo plástico, pequenos pedaços provenientes de itens maiores que se desfazem ou de produtos como roupas e embalagens sintéticas. Eles agora estão em toda parte. Cientistas estimativa existem cerca de 51 trilhões dessas partículas flutuando nas águas superficiais do mundo, e níveis baixos foram até encontrados em Água da torneira sul-africana.

Isso é preocupante porque essas partículas podem transportar substâncias químicas e bactérias nocivas, ser comidas por peixes e outros animais selvagens e podem acabar em nosso organismo. corpos.

Somos cientistas da água que procuram maneiras de resolver este problema. Em um recente estudartestamos uma solução prática: dois “pós de limpeza magnéticos” que podem se fixar em microplásticos na água; os aglomerados combinados podem então ser retirados usando um ímã. Esses materiais são chamados de nanocompósitos magnéticos (pense: pós muito finos com superfícies especiais).

A ideia é simples: misture uma pequena dose de pó na água, deixe-o atrair e fixar-se aos microplásticos e, em seguida, use um ímã forte para remover os aglomerados de pó-plástico, deixando para trás uma água mais limpa.

Em todo o mundo, investigadores tentaram muitos métodos diferentes para capturar microplásticos, mas o nosso estudo está entre os primeiros a mostrar que os nanocompósitos magnéticos podem funcionar eficazmente não só em condições laboratoriais, mas também em amostras do mundo actual, incluindo águas residuais municipais e água potável.

Este é o primeiro estudo a usar esses nanomateriais específicos para microplástico remoção, comprovando sua alta eficiência e seu potencial prático. A maioria dos filtros existentes luta para capturar os menores plásticos, os mais prejudiciais à saúde e ao meio ambiente. O próximo passo é testar estes pós em maior escala e desenvolver sistemas simples e acessíveis que as famílias e estações de tratamento de água pode usar.

Quão bem os pós funcionam?

Em nossa pesquisa, descobrimos que os pós foram capazes de remover até 96% das pequenas partículas de polietileno e 92% das partículas de poliestireno da água purificada. Quando tentámos a mesma abordagem tanto na água potável como na água proveniente de uma estação de tratamento de águas residuais municipal, os resultados foram igualmente fortes. Na água potável a remoção foi de cerca de 94% e nas águas residuais tratadas a remoção foi de até 92%.

Outra descoberta deste estudo é que o tamanho das partículas de plástico é importante. Quanto menor o microplástico, mais fácil será para os pós se fixarem nele, porque partículas minúsculas podem atingir mais a superfície “pegajosa” especial do pó. Vimos resultados muito bons para plásticos pequenos (centenas de micrômetros), mas partículas maiores (3–5 milímetros) quase não foram removidas. Isso ocorre porque eles também não se misturam com o pó e há menos superfície para o pó se fixar.

Em termos cotidianos, esses pós magnéticos são excelentes para os pequenos microplásticos que são mais difíceis de capturar com filtros normais.

Agora, a grande questão: por que os pós se fixam no plástico? Pense nisso como pequenos ímãs. O pó e os plásticos possuem superfícies especiais. O pó possui partes que são pegajosas para plásticos. Essa viscosidade acontece devido a diferentes tipos de forças. O plástico e os pós têm cargas opostas que os unem ou permitem que grudem.

O ponto principal é que os pós são projetados ou feitos especificamente para se agarrarem aos plásticos, de modo que os microplásticos se agarrem naturalmente a eles na água.

Uma vez que os pós se fixam nos microplásticos, usamos um ímã forte (força magnética: 250kg) para puxar os aglomerados de pó-plástico para fora da água. Os plásticos são então separados do pó por lavagem e filtração, secos e pesados. Isso nos permite verificar quanto plástico foi removido. Os pós separados são regenerados e reutilizados, enquanto os plásticos são descartados com segurança, evitando que entrem novamente na água.

Também analisamos questões do mundo actual: é possível reutilizar os pós? E eles estão seguros? Os próprios pós são feitos de materiais seguros, projetados em laboratório: minúsculas folhas de carbono e nitreto de boro (materials também encontrado em cosméticos e revestimentos) que são revestidos com nanopartículas magnéticas de ferro. Isso os torna estáveis ​​na água e fáceis de retirar com um ímã depois de capturarem os microplásticos.

Após três rodadas de uso, os pós testados foram eficazes na remoção de plásticos em até 80%. Isso significa que você não precisa de um novo lote de pó todas as vezes, o que é importante para manter os custos baixos. Tratar 1.000 litros de água com este método custa cerca de US$ 41 (R763), tornando-o competitivo com muitas opções de tratamento existentes.

Por segurança, testamos o pó filtrado (o “filtrado”) no crescimento das plantas. Os resultados mostraram toxicidade mínima ou nenhuma, já que três plantas diferentes conseguiram crescer bem na presença do filtrado. Este é um forte sinal de que o método é amigo do ambiente quando utilizado conforme pretendido.

O que este estudo significa para as famílias e as cidades?

A curto prazo, os pós magnéticos poderão ser incorporados em pequenos cartuchos ou unidades de filtro que se fixam aos sistemas de água domésticos ou comunitários, ajudando a remover os microplásticos antes de a água ser utilizada para beber ou cozinhar.

Mas o panorama geral é igualmente importante. Os microplásticos não são apenas um problema sul-africano, mas também um poluente international que atravessa fronteiras através de rios, oceanos e até mesmo do ar que conhecemos. respirar. Soluções escalonáveis ​​e de baixo custo, como pós magnéticos, podem fazer uma diferença actual em ambientes com recursos limitados, onde sistemas de filtragem avançados são muito caros ou impraticáveis.

Olhando para o futuro, os trabalhos futuros centrar-se-ão na expansão do método, testando-o em condições de água mais diversas e na concepção de dispositivos simples e acessíveis que as famílias ou as estações de tratamento possam adoptar.

Resumindo: este pó magnético especializado pode combater um pequeno poluente com grandes consequências. Com engenharia sensata e recuperação cuidadosa, os nanocompósitos magnéticos oferecem um caminho prático e promissor para a água limpa, ao mesmo tempo que protegem o ecossistema da poluição por microplásticos.

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