O Grafeno é considerado um material maravilhoso desde sua descoberta em 2004. Um alótropo de carbono que consiste em uma camada de átomos dispostos em uma rede bidimensional em forma de favo de mel, tem sido cada vez mais usado para a produção de baterias recarregáveis. Recentemente, no entanto, foi usado com sucesso para um propósito muito diferente. Engenheiros da Universidade de Buffalo publicaram um artigo recente sobre um novo processo para impressão 3D de aerogéis de grafeno que podem ser usados para filtrar água contaminada . Os autores do estudo, incluindo Nirupam Aich, Nano. Arvid Masud e Chi Zhou, detêm uma patente para o aerogel descrito no estudo, “Série de investigadores emergentes: aerogéis de grafeno-biopolímero impressos em 3D para remoção de contaminantes de água: uma prova de conceito”e atualmente procuram parceiros industriais para comercializar o processo.
O que torna os aerogéis tão especiais?
Para entender adequadamente o princípio por trás deste estudo, é preciso primeiro conhecer as propriedades do grafeno e dos aerogéis. O grafeno, como mencionado anteriormente, é um nanomaterial formado a partir de carbono elementar e constituído por uma única camada plana de átomos de carbono. Por ser apenas uma camada, o grafeno é considerado o material mais fino do mundo. O que o torna especial é que, apesar de sua espessura e leveza, o material tem uma enorme resistência à tração de 130 GPa – compare com o aço, que tem uma resistência à tração de 310 a 690 MPa. Também é eletricamente condutor, flexível e quase transparente. Os aerogéis, por outro lado, são sólidos leves e altamente porosos. Na verdade, esses sólidos são compostos de mais de 99% de ar, ou poros, tornando-os os sólidos mais leves e de menor densidade do mundo. No entanto, os aerogéis também são fortes e elásticos. Então, quando você combina essas duas descobertas incríveis, não é de surpreender que o resultado o deixe sem palavras: a combinação resultante é 7,5 vezes mais leve que o ar e tem uma densidade 1.000 vezes menor que a água, tornando-o o material mais leve do mundo.
Espera-se que o novo processo de impressão 3D de aerogéis de grafeno supere dois obstáculos críticos para o tratamento de água, de acordo com os envolvidos no estudo: escalabilidade e criação de um aerogel estável o suficiente para uso repetido. A capacidade de dimensionar aerogéis em tamanho – em oposição às nanofolhas – elimina o problema anterior de produzi-los em grande escala. Isso, por sua vez, torna o processo adequado para uso em instalações de grande porte, como estações de tratamento de águas residuais. Além disso, os aerogéis não deixam resíduos na água quando filtrada. O coautor do estudo, Nirupam Aich, afirma:“Podemos usar esses aerogéis não apenas para conter partículas de grafeno, mas também partículas nanometálicas que podem atuar como catalisadores. O objetivo futuro é ter partículas nanometálicas embutidas nas paredes e na superfície desses aerogéis, e elas seriam capazes de degradar ou destruir não apenas contaminantes biológicos, mas também contaminantes químicos”.
Em testes já realizados, o aerogel reconfigurado mostrou-se bem-sucedido: metais pesados, como chumbo e cromo, que frequentemente assolam os sistemas de água, bem como corantes e solventes orgânicos, como hexano, heptano e tolueno, foram filtrados com sucesso. Para demonstrar o potencial de reutilização do aerogel, os pesquisadores aplicaram solventes orgânicos no aerogel 10 vezes. A cada corrida, o aerogel foi novamente capaz de remover 100% dos solventes. O resultado final é que o aerogel atua como uma peneira, filtrando as substâncias “ruins” e permitindo que apenas a água pura passe. Se você quiser saber mais, você pode acessar o estudo completo aqui .
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