Resíduos de siderurgia e conchas marinhas dão origem a material que limpa água e produz hidrogênio

O corante azul de metileno é empregado na indústria têxtil e não só traz riscos à saúde humana como também bloqueia a passagem da luz nos corpos d’água, prejudicando a fotossíntese de organismos aquáticos ( imagem: Shutterstock )

Acionado pela luz solar, composto à base de óxido de ferro e hidroxiapatita elimina 75% do corante azul de metileno no meio aquoso e gera combustível limpo com alta estabilidade

Acionado pela luz solar, composto à base de óxido de ferro e hidroxiapatita elimina 75% do corante azul de metileno no meio aquoso e gera combustível limpo com alta estabilidade

O corante azul de metileno é empregado na indústria têxtil e não só traz riscos à saúde humana como também bloqueia a passagem da luz nos corpos d’água, prejudicando a fotossíntese de organismos aquáticos ( imagem: Shutterstock )

Agência FAPESP – Pesquisadores das universidades federais de São Carlos (UFSCar) e do Rio Grande do Norte (UFRN) desenvolveram um nanomaterial sustentável a partir de resíduos da indústria siderúrgica e de conchas marinhas. Acionado pela luz do Sol, o composto é capaz de realizar duas tarefas simultâneas: degradar poluentes na água e produzir hidrogênio (H ₂ ), combustível limpo promissor para a transição energética.

A tecnologia funciona por meio de uma heterojunção, ou seja, uma interface criada pelo acoplamento de dois materiais com comportamentos elétricos distintos: a hidroxiapatita (HAp) e o óxido de ferro (Fe ₂ O ₃ ). Essa combinação permitiu que o sistema, quando exposto à luz do Sol, eliminasse cerca de 75% do azul de metileno da água em apenas duas horas e meia. Muito empregado na indústria têxtil, esse corante não só traz riscos à saúde humana como também bloqueia a passagem da luz nos corpos d’água, prejudicando a fotossíntese de organismos aquáticos.

A heterojunção também demonstrou capacidade de gerar hidrogênio, reunindo em um único sistema estratégias de tratamento de efluentes, produção de combustível e aproveitamento de resíduos.

O óxido de ferro foi recuperado de pó de alto-forno (um subproduto particulado gerado na etapa de limpeza de gases da siderurgia), destinado a descarte, enquanto a hidroxiapatita foi obtida a partir dos resíduos de conchas marinhas. A partir de 5 gramas de pó de alto-forno, foi recuperado 1,02 grama de óxido de ferro – rendimento de 25%. Já o rendimento dos resíduos de conchas marinhas para obtenção de hidroxiapatita foi de 63%.

A combinação dos dois materiais foi realizada em três diferentes proporções de óxido de ferro – 20%, 40% e 60% –, dando origem às amostras denominadas HFe20, HFe40 e HFe60. Os pesquisadores avaliaram suas propriedades estruturais, morfológicas, ópticas e eletroquímicas e testaram a atividade fotocatalítica (processo no qual a energia da luz ativa o material para degradar poluentes e quebrar moléculas de água, gerando hidrogênio) sob radiação solar. A heterojunção que apresentou o melhor desempenho foi a HFe40.

Nos testes de produção fotocatalítica de hidrogênio, 20 miligramas de HFe40 foram adicionados a 20 mililitros de uma solução contendo 10% de ácido lático.