Os hormônios esteróides estão entre os micropoluentes aquáticos mais difundidos. São prejudiciais à saúde humana e causam desequilíbrios ecológicos nos ambientes aquáticos. No Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT), pesquisadores investigaram como os hormônios esteróides são degradados em um reator de membrana eletroquímica com membranas de nanotubos de carbono. Eles descobriram que a adsorção de hormônios esteróides nos nanotubos de carbono não limitou a degradação subsequente dos hormônios. Um relatório sobre seu trabalho foi publicado em Comunicações da Natureza.
Fornecer água potável às pessoas em todo o mundo é um dos grandes desafios de hoje e de amanhã. Vários micropoluentes (substâncias orgânicas e inorgânicas) estão presentes em baixas concentrações nas águas residuais, mas ainda podem ser prejudiciais aos seres humanos e ao meio ambiente. Riscos consideráveis são colocados por substâncias desreguladoras do sistema endócrino, como as hormonas esteróides, que podem afectar o sistema hormonal. Tais substâncias estão presentes em produtos farmacêuticos, anticoncepcionais e outros produtos. Embora difíceis de detectar na água, podem prejudicar gravemente a saúde humana e perturbar o equilíbrio ecológico dos ambientes aquáticos.
A oxidação facilita a degradação de micropoluentes
Os hormônios esteróides não podem ser detectados nem removidos com métodos convencionais de tratamento de água. A oxidação eletroquímica (EO) está ganhando reconhecimento como uma abordagem promissora para sua remoção; Os sistemas EO consistem em um ânodo e um cátodo conectados a uma fonte de energia externa. A energia elétrica nos eletrodos é variada (modulada), levando à oxidação e degradação de poluentes na superfície do ânodo. O EO pode ser explorado de forma mais eficaz com reatores de membrana eletroquímica (EMR), nos quais uma membrana condutora serve como eletrodo de fluxo, melhorando a transferência de massa e tornando os sítios ativos mais acessíveis para as moléculas reagentes.
Propriedades físicas e químicas exclusivas dos nanotubos de carbono
Em colaboração com cientistas da Universidade da Califórnia, Los Angeles, e da Universidade Hebraica de Jerusalém, pesquisadores do Instituto de Tecnologia Avançada de Membranas (IAMT) do KIT anunciaram progresso na compreensão dos misteriosos mecanismos em ação no EMR. Para um artigo em “Water Remedy and Harvesting”, uma edição especial da Nature Communications, eles investigaram a degradação de micropoluentes de hormônios esteróides em um EMR com membranas de nanotubos de carbono. Com diâmetros na faixa nanométrica, os nanotubos de carbono (CNT) possuem propriedades físicas e químicas únicas. “Sua alta condutividade elétrica permite uma transferência eficiente de elétrons”, disse Andrea Iris Schäfer, professora de Engenharia de Processos de Água e chefe do IAMT do KIT. “Graças à sua nanoestrutura, os CNTs têm uma área superficial extremamente grande, o que lhes confere um enorme potencial para adsorver vários compostos orgânicos. Isso facilita as reações eletroquímicas subsequentes.”
Em suas pesquisas, os cientistas usaram métodos analíticos de última geração para investigar as complexas interações de adsorção e dessorção, reações eletroquímicas e formação de subprodutos em um EMR. “Descobrimos que a pré-adsorção de hormônios esteróides, ou seja, seu enriquecimento na superfície do CNT, não limitou a degradação posterior dos hormônios”, disse o Dr. Siqi Liu, pós-doutorado da IAMT. “Atribuímos isso à rápida adsorção e à transferência de massa eficaz.” A abordagem analítica do estudo facilita a identificação de fatores que limitam a degradação hormonal sob diversas condições. “Nossa análise explica alguns dos mecanismos subjacentes aos reatores de membrana eletroquímica e fornece informações valiosas para a melhoria das estratégias eletroquímicas para eliminar micropoluentes da água”, concluiu Schäfer.
