O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: “Green” colloidal ZnS quantum dots/chitosan nano-photocatalysts for advanced oxidation processes: Study of the photodegradation of organic dye pollutants. Alexandra A.P. Mansur, Herman S. Mansur, Fábio P. Ramanery, Luiz Carlos Oliveira, Patterson P. Souza. Applied Catalysis B: Environmental, 158–159 (2014), 269–279. DOI:10.1016/j.apcatb.2014.04.026.

Artigo de divulgação: Nanopartículas “verdes” para despoluir as águas.

Um grupo de pesquisadores de instituições de Minas Gerais desenvolveu nanopartículas triplamente “verdes”. Elas podem ser usadas na purificação de água, um dos grandes desafios globais do século XXI. Além disso, convivem em harmonia com o meio ambiente e com sistemas biológicos e, finalmente, são produzidas por meio de um processo ambientalmente correto.

“Conseguiu-se integrar propriedades e características raras em sistemas nanoestruturados, biocompatibilidade e compatibilidade ambiental, utilizando um processamento ‘verde’”, destaca o professor da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) Herman Sander Mansur, um dos autores do trabalho.

As partículas desenvolvidas são formadas por “pontos quânticos” (nanocristais semicondutores fluorescentes) de sulfeto de zinco (ZnS) de cerca de 3,8 nm de tamanho, recobertos por “cascas” de quitosana – material abundante e de baixo custo, derivado do esqueleto externo de crustáceos como camarões, caranguejos e siris. O processo de síntese (fabricação) dessas partículas é realizado em apenas uma etapa e conduzido em meio aquoso, sem uso de substâncias tóxicas.

Num estudo realizado pela equipe de pesquisadores, as nanopartículas demonstraram capacidade de degradar pigmentos orgânicos contaminantes usualmente encontrados em águas, usando apenas luz, inclusive radiação solar direta.

“Os resultados foram muito promissores, uma vez que foi possível observar que o sistema produzido foi efetivo na fotodegradação dos contaminantes orgânicos presentes nas soluções aquosas avaliadas”, comenta Herman Mansur, que é o autor correspondente de um artigo sobre a pesquisa, recentemente publicado na revista Applied Catalysis B: Environmental (fator de impacto 6,007).

O trabalho também será objeto de um pedido de patente ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), cuja redação já foi iniciada pelos autores. “A etapa seguinte deverá ser a busca de potenciais interessados ou parceiros da iniciativa privada no sentido de viabilizar a comercialização futura como produto para o tratamento de águas poluídas por pigmentos orgânicos”, adianta Mansur.

A história do trabalho

Foi durante as discussões científicas que ocorriam nas reuniões mensais da Câmara de Ciências Exatas e dos Materiais da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) que surgiu a ideia inicial desta pesquisa. De fato, tanto Herman Mansur, coordenador do Centro de Nanociências, Nanotecnologia e Inovação da UFGM, como Luiz Carlos de Oliveira, coordenador de um grupo de pesquisa em materiais avançados para catálise e fotocatálise na mesma universidade, foram membros desse comitê assessor entre fevereiro de 2010 e o mesmo mês de 2014. “A ideia principal foi utilizar a nanotecnologia para o desenvolvimento de soluções ambientais inovadoras para despoluição de água, como um bem cada vez mais escasso no mundo, seja em países desenvolvidos, emergentes ou com baixo desenvolvimento socioeconômico”, lembra Mansur.

Os professores elaboraram então um projeto que agregou a experiência dos dois grupos de pesquisa: a equipe do professor Mansur, dedicada há duas décadas ao desenvolvimento de nanomateriais e nanoestruturas através da síntese de pontos quânticos, e o grupo do professor Oliveira, que vem trabalhando na área de catálise química, na busca de soluções sustentáveis para o tratamento de resíduos industriais.

Desse trabalho inicial surgiu um primeiro artigo sobre nanopartículas com núcleo de sulfeto de cádmio (CdS) e casca de óxido de nióbio: L. C Oliveira et. al. One-pot Synthesis of CdS@Nb₂O₅ Core-Shell Nanostructures with Enhanced Photocatalytic Activity. Applied Catalysis. B, Environmental, v. 152:53, p. 403-412, 2014 (DOI:10.1016/j.apcatb.2014.01.025).

Na sequência, foi idealizada, projetada e desenvolvida pelo grupo a aplicação do conceito de “química verde” em todo o projeto, gerando as nanopartículas de sulfeto de zinco e quitosana e seu processo de síntese. Na fase seguinte, o trabalho incorporou também a colaboração do professor Patterson P. Souza, do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG), que realizou as análises de espectrometria de massas avaliando a degradação dos pigmentos orgânicos utilizados como modelos de espécies químicas poluidoras.