Cientistas desenvolvem esponja de pólen ecologicamente correta para combater contaminantes da água

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Cientistas desenvolvem esponja de pólen ecologicamente
correta para combater contaminantes da água
Esta esponja de pólen pode absorver contaminantes de óleo, como gasolina e óleo de motor, a uma taxa
comparável aos absorventes de óleo comerciais.
Os grãos de pólen ásperas foram transformados em um material macio semelhante a gel, antes de secar
o material. Imagem: NTU
Uma equipe de cientistas liderada pela Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU), criou
uma esponja reutilizável e biodegradável que pode absorver facilmente o óleo e outros solventes
orgânicos a partir de fontes de água contaminadas, tornando-o uma alternativa promissora para
combater os derramamentos de petróleo marinho.
Derramamentos de óleo são difíceis de limpar e resultam em danos severos de longa duração ao
ecossistema marinho. Métodos de limpeza convencionais, incluindo o uso de dispersantes químicos
para quebrar o óleo em gotículas muito pequenas, ou absorvê-lo com materiais caros e não recicláveis,
podem piorar os danos.
Feito de pólen de girassol, a esponja repele a água graças a uma camada de ácido graxo natural. Em
experimentos de laboratório, os cientistas mostraram a capacidade da esponja de absorver
contaminantes de óleo de várias densidades, como gasolina e óleo de motor, a uma taxa comparável à
dos absorventes comerciais de petróleo.
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Até agora, os pesquisadores projetaram esponjas que medem 5 cm de diâmetro. A equipe de pesquisa,
composta por cientistas da NTU Singapore e da Universidade Sungkyunkwan, na Coréia do Sul, acredita
que essas esponjas, quando ampliadas, podem ser uma alternativa ecológica para combater os
derramamentos de petróleo marinho.
O professor Cho Nam-Joon, da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da NTU, que liderou o
estudo, disse: “Ao ajustar as propriedades materiais do pólen, nossa equipe desenvolveu com sucesso
uma esponja que pode direcionar seletivamente o petróleo em fontes de água contaminadas e absorvê-
lo. Usar um material que é encontrado abundantemente na natureza também torna a esponja acessível,
biodegradável e ecológica.
https://youtu.be/Z8hpoQtH7FM
Este estudo baseia-se no corpo de trabalho da NTU sobre como encontrar novos usos para o pólen,
conhecido como o diamante do reino vegetal para o seu exterior duro, transformando sua casca dura em
partículas de microgel. Este material macio e gelado é então usado como um bloco de construção para
uma nova categoria de materiais ambientalmente sustentáveis.
No ano passado, Cho, juntamente com a presidente da NTU, a professora Subra Suresh, liderou uma
equipe de pesquisa para criar um material semelhante a papel do pólen como uma alternativa mais
verde ao papel criado a partir de árvores. Este “papel de pólen” também se dobra e se encaixa em
resposta à mudança dos níveis de umidade ambiental, uma característica que pode ser útil para robôs
macios, sensores e músculos artificiais.
“Pollen que não é usado para polinização de plantas é muitas vezes considerado resíduos biológicos”,
acrescentou Cho. “Através do nosso trabalho, tentamos encontrar novos usos para esse ‘desperdício’ e
transformá-lo em um recurso natural renovável, acessível e biodegradável. O pólen também é
biocompatível. Não causa uma reação imunológica, alérgica ou tóxica quando exposta aos tecidos do
corpo, tornando-o potencialmente adequado para aplicações como curativo de feridas, próteses e
eletrônicos implantáveis.
https://youtu.be/Z8hpoQtH7FM
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Os resultados foram publicados na revista científica Advanced Functional Materials.
Construindo uma esponja do pólen
Para formar a esponja, a equipe da NTU primeiro transformou os grãos de pólen ultra-oposse dos
girassóis em um material revelável, semelhante a um gel, através de um processo químico semelhante à
fabricação convencional de sabão.
Este processo inclui a remoção do cimento de pólen à base de óleo pegajoso que reveste a superfície
do grão, antes de incubar o pólen em condições alcalinas por três dias. O material gel-like resultante foi
então liofilizado.
Esses processos resultaram na formação de esponjas de pólen com arquiteturas porosas 3D. As
esponjas foram brevemente aquecidas a 200oC – uma etapa que torna sua forma e estrutura estáveis
depois de absorver e liberar líquidos repetidamente. O aquecimento também levou a uma melhoria dupla
na resistência da esponja à deformação, descobriram os cientistas.
Para garantir que a esponja tenha como alvo seletivamente o óleo e não absorva água, os cientistas a
revestem com uma camada de ácido esteárico, um tipo de ácido graxo encontrado comumente na
gordura animal e vegetal. Isso torna a esponja hidrofóbica, mantendo sua integridade estrutural.
Os cientistas realizaram testes de absorção de óleo na esponja de pólen com óleos e solventes
orgânicos de densidades variadas, como gasolina, óleo de bomba e n-hexano (um produto químico
encontrado em petróleo bruto).
Eles descobriram que a esponja tinha uma capacidade de absorção na faixa de 9,7 a mais de 29,3 g/g.
Isto é comparável aos absorventes comerciais de polipropileno, que são derivados do petróleo e têm
uma faixa de capacidade de absorção de 8,1 a 24,6 g/g.
Eles também testaram a esponja para sua durabilidade e reutilização, embebendo-a repetidamente em
óleo de silicone, depois espremendo o óleo. Eles descobriram que esse processo poderia continuar por
pelo menos 10 ciclos.
Em um experimento final de prova de conceito, a equipe testou a capacidade de uma esponja de 1,5 cm
de diâmetro e 5 mm de altura para absorver o óleo do motor a partir de uma amostra de água
contaminada. A esponja prontamente absorveu o óleo do motor em menos de 2 minutos.
“Coletivamente, esses resultados demonstram que a esponja de pólen pode absorver e liberar
seletivamente contaminantes de óleo e tem níveis de desempenho semelhantes aos absorventes de
óleo comerciais, demonstrando propriedades atraentes, como baixo custo, biocompatibilidade e
produção sustentável”, disse Cho.
No futuro, os pesquisadores planejam aumentar o tamanho das esponjas de pólen para atender às
necessidades da indústria. Eles também estão procurando colaborar com organizações não-
governamentais e parceiros internacionais para realizar testes piloto com esponjas de pólen em
ambientes da vida real.
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“Esperamos que nossos materiais inovadores de pólen possam um dia substituir os plásticos
amplamente utilizados e ajudar a conter a questão global da poluição por plásticos”, disse Cho.
Referência: Youngkyu Hwang, et al., Fabricação Mediada de uma Esponja de Pólen 3D para Aplicações
de Remediação de Petróleo, Materiais Funcionais Avançados (2021). DOI: 10.1002/adfm.202101091
Comunicado de imprensa fornecido pela NTU Singapore
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202101091
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202101091
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-04/ntu-sde040721.php