Pesquisadores do CDMF — em colaboração com a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), a Universidade Federal de Alfenas (Unifal) e a Universidade Federal da Paraíba (UFPB) — publicaram recentemente o artigo “Hierarchical structure of 3D ZnO experimentally designed to achieve high performance in the sertraline photocatalysis in natural waters” no periódico Chemical Engineering Journal. O trabalho descreve uma estratégia bem-sucedida para produzir estruturas hierárquicas de ZnO 3D com alta performance com o objetivo de promover a degradação fotocatalítica da sertralina, um poluente emergente que vem sendo identificado em águas superficiais em todo o mundo.
Aplicando o método hidrotérmico assistido por microondas e o planejamento de experimentos, condições sintéticas otimizadas foram selecionadas para produzir fotocatalisadores de ZnO com estrutura 3D em apenas dez minutos. Para correlacionar as propriedades físico-químicas e fotocatalíticas dos materiais com as condições sintéticas investigadas, foi utilizada a análise de componentes principais (PCA), ainda pouco explorada em síntese de materiais. Os resultados mostraram que o uso das ferramentas quimiométricas é de grande relevância para estudar sistemas sintéticos que geram significativas quantidades de dados experimentais.
Assim, identificadas as amostras com maior potencial para remediação ambiental, a atividade fotocatalítica do ZnO 3D mostrou alta performance para degradar um corante orgânico e o poluente emergente sertralina em águas naturais. Os resultados confirmaram que o ZnO 3D produzido é capaz de absorver a energia luminosa (luz UV-A a UV-C) para promover eficientemente a foto-oxidação da água, produzindo espécies oxidantes (radicais hidroxila e superóxido) responsáveis pela degradação dos contaminantes orgânicos.
Os resultados de aplicação, de reuso em até cinco ciclos e de toxicidade usando organismos vegetais confirmam que a atividade fotocatalítica se mantém elevada e que os materiais não exibem toxicidade associada para os organismos testados. Isso ocorre porque a estrutura cristalina, a morfologia e outras propriedades são mantidas mesmo após os cinco ciclos, evidenciando a estabilidade do fotocatalisador. Esses resultados mostraram-se competitivos em comparação a outros materiais presentes na literatura, permitindo que se investigue agora o desempenho do fotocatalisador em sistemas reais de tratamento de águas contaminadas.
Segundo Ailton Moreira, pesquisador do CDMF e autor correspondente do artigo, um dos destaques do trabalho foi a escolha do contaminante emergente sertralina para os estudos de aplicação. Moreira aponta que o descarte inadequado de produtos farmacêuticos vem causando muitos problemas de contaminação ambiental e, no caso da sertralina, foram identificados poucos estudos com a proposta de tratamento por meio da fotocatálise heterogênea. O pesquisador destaca ainda que o tema é muito atual em razão dos riscos à saúde e ao meio ambiente trazidos pelos poluentes.
Em razão dos ótimos resultados, a perspectiva para o futuro próximo é testar o ZnO 3D para a degradação de outros poluentes emergentes isolados ou misturas que utilizem matrizes ainda mais complexas, como os efluentes de uma estação de tratamento de esgoto (ETE) doméstico ou hospitalar. A equipe e outros pesquisadores planejam ampliar os estudos em uma ETE no município de Gavião Peixoto, em São Paulo, no âmbito do Projeto “Desenvolvendo e disseminando novas tecnologias de remediação ambiental de contaminantes emergentes”, financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), em que Moreira é o pesquisador responsável.
Gian Freschi, da Unifal em Poços de Caldas (MG) foi o supervisor deste trabalho. Participaram do estudo os pesquisadores principais do CDMF Lucia H. Mascaro e Ernesto C. Pereira, além de outros pesquisadores do CDMF em nível de pós-doutorado, doutorado e iniciação científica. O trabalho contou ainda com a colaboração de Sherlam Lemos (UFPB), e Elaine Paris (Embrapa).
O artigo “Hierarchical structure of 3D ZnO experimentally designed to achieve high performance in the sertraline photocatalysis in natural waters” pode ser lido em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894723049665
CDMF
Com sede na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e dirigido pelo Prof. Dr. Elson Longo, o CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
