Os processos de descontaminação da água são imprescindíveis não só para adequá-la ao consumo humano, mas também para a remoção de impurezas após processos industriais. Nesses processos, para cada tipo de contaminante presente – como microrganismos, metais pesados, produtos químicos ou sedimentos –, são usados métodos diferentes. Os mais comuns são filtragem, cloração, ozonização, aplicação de raios ultravioleta e filtragem por carvão ativado. Mas também existem processos de descontaminação que utilizam fotocatalisadores – materiais que promovem reações químicas quando são irradiados pela luz solar – e processos eletroquímicos, quando eletrodos condutores de eletricidade, em geral alimentados por uma fonte de energia externa, provocam reações químicas no meio aquoso a ser descontaminado.
Pesquisadores do Instituto de Química (IQ) da Unicamp, combinando conceitos da Eletroquímica, materiais fotocatalisadores e energia solar, desenvolveram dois reatores ambientalmente e energeticamente sustentáveis, alimentados com energia solar, capazes de realizar, com eficiência, a descontaminação da água.
A professora Claudia Longo, do IQ, explica que “o primeiro dos reatores foi desenvolvido com um fotocatalisador no ânodo em um sistema conectado a uma célula solar. Sob iluminação, o reator foi capaz de remover resíduos de fármacos, detergentes e corantes na água. O segundo reator foi uma evolução do primeiro, com a adição, como catodo, de um eletrodo semicondutor de difusão de gás, um fotocatalisador que gera água oxigenada, um agente muito eficiente para remover contaminantes. Utilizando como fotocatalisador selecionado do grupo de óxidos complexos, o segundo reator também é capaz de produzir etanol quando alimentado com gás carbônico”.
As patentes dessas tecnologias foram depositadas com assessoria da Agência de Inovação Inova Unicamp. Ambas estão disponíveis para empresas e instituições que tenham interesse em licenciá-las.
Aplicações e benefícios
Longo explica que, para sua aplicação, “os reatores podem ser usados tanto em sistemas para tratamento direto de efluentes industriais e residenciais,evitando assim o despejo de poluentes em corpos d’água, quanto por indústrias que emitem CO₂, que podem instalar o dispositivo junto a chaminés por onde o gás é emitido”.
Dessa forma, ao reduzir a emissão de CO₂, o reator contribui para diminuir a dispersão de um gás causador do efeito estufa na atmosfera. Isso atenua a pegada de carbono, algo desejado pela indústria, ao mesmo tempo que agrega a capacidade de gerar etanol, um componente muito consumido no país, que pode ser coletado e armazenado.
Uso de energia solar
Outro diferencial da tecnologia desenvolvida é o emprego da energia solar, considerada limpa, no processo eletroquímico para descontaminação da água. Segundo Longo, os eletrodos utilizados em outros processos não contavam com fontes ambientalmente sustentáveis para alimentá-los com energia.
“No início das nossas pesquisas, a novidade foi associar uma célula solar para fornecer energia ao reator eletroquímico, o que não era comum. Assim, criamos um reator no qual a energia solar mantém o fluxo de corrente entre os eletrodos, ativando as reações eletroquímicas na água e promovendo um ciclo ambientalmente sustentável”, observa a pesquisadora.
Ela acrescenta que, inicialmente, o reator foi constituído por umeletrodo convencional como catodo e apenas um eletrodo fotoativo, que, sob irradiação, promoveu reações de oxidação dos contaminantes orgânicos dissolvidos na água. “Em 2009, havíamos concluído que o reator era sustentável e eficiente na descontaminação da água. Então, demos início ao depósito da primeira patente com a Inova”, detalha Longo.
Aumento da eficiência
Nos anos seguintes, a equipe do IQ liderada pela professora debruçou-se sobre maneiras de aumentar a eficiência do reator desenvolvido. “Foi então que tivemos uma ideia, uma evolução em relação à primeira tecnologia. Experimentamos incluir um eletrodo de difusão de gás, com uma superfície porosa, tal como uma esponja, contendo também fotocatalisadores. O reator foi alimentado por energia solar, mantendo a sustentabilidade energética e ambiental do dispositivo”, detalha Longo.
Enquanto na primeira invenção apenas um eletrodo realizava a oxidação quando ativado por energia solar, no novo dispositivo foram incorporados dois eletrodos fotoativos: o fotoânodo e o fotocátodo. Assim, ambos passaram a contribuir para as reações químicas, aumentando a eficiência do sistema, com uma vantagem agregada: de acordo com o semicondutor escolhido como catalisador no eletrodo de difusão de gás, diferentes reações químicas podem ocorrer.
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Com isso, a tecnologia se converte em um dispositivo versátil e sustentável do ponto de vista ambiental, capaz de oferecer duas importantes aplicações, tanto em ações relacionadas à descontaminação da água quanto na conversão do gás carbônico antes que seja expelido na atmosfera. Para isso, basta que a tecnologia seja licenciada por empresas e aprimorada para teste e uso em larga escala pela indústria.
Os procedimentos eletroquímicos para a redução de poluentes na água também oferecem diversas vantagens sobre outros métodos. Eles dispensam, por exemplo, o uso de reagentes químicos (que podem ser caros, difíceis de armazenar e geram resíduos químicos pós-tratamento), sobretudo os produtos à base de cloro. Todas essas características reforçam o apelo de sustentabilidade ambiental e energética dos dispositivos desenvolvidos pelos pesquisadores do IQ Unicamp.
Confira o perfil tecnológico dessa patente aqui.
