A tecnologia, que usa luz solar, mostrou capacidade para acelerar significativamente a degradação de poluentes industriais, incluindo compostos com ligações carbono-flúor, entre as mais difíceis de quebrar.
Os resultados foram publicados na revista científica npj 2D Materials and Applications e surgem numa altura em que a remoção de corantes sintéticos continua a representar um dos maiores desafios ambientais para diversos setores industriais, incluindo o têxtil.
Os corantes não biodegradáveis provenientes das indústrias têxtil, cosmética, alimentar, farmacêutica e de impressão figuram entre as principais fontes de poluição industrial. Segundo os investigadores, os corantes têxteis são atualmente o segundo maior contribuinte para a poluição da água a nível mundial. Quando não são tratados adequadamente, podem contaminar recursos hídricos, afetar ecossistemas aquáticos, reduzir a fotossíntese em plantas marinhas e de água doce e alterar os ciclos de vida de peixes e outros organismos.
Embora a fotocatálise, um processo que utiliza catalisadores ativados pela luz para promover reações químicas, seja considerada uma solução promissora para a degradação destes poluentes, a produção de catalisadores adequados para utilização em larga escala tem sido limitada por processos complexos e pelo recurso a solventes tóxicos.
Para ultrapassar este obstáculo, a equipa liderada por Jason Stafford, do Departamento de Engenharia Mecânica e do Birmingham Centre for Mechanochemistry and Mechanical Processing, recorreu a nitreto de carbono grafítico (g-C3N4) e dissulfureto de molibdénio (MoS2), materiais conhecidos pela sua capacidade de responder à luz visível, elevada estabilidade e baixo custo, características valorizadas em aplicações de conversão de energia solar em energia química.
Os catalisadores produzidos apresentam camadas ultrafinas e uma maior densidade de bordos atómicos, aumentando a área de superfície disponível para as reações químicas sem comprometer a estrutura eletrónica necessária à geração e transporte de carga.
A eficácia dos materiais foi avaliada através da degradação de três poluentes: índigo carmim, rodamina B e vermelho ácido 266. Todos são compostos sintéticos utilizados em processos industriais, sendo que o vermelho ácido 266 contém ligações carbono-flúor associadas a formas de poluição particularmente persistentes.
Os resultados mostraram que os catalisadores bidimensionais produzidos pelo novo método aumentaram a eficiência de degradação dos poluentes até 2,5 vezes face aos materiais originais. O desempenho máximo foi alcançado após apenas 10 minutos de tratamento mecânico, enquanto todo o processo pode ser concluído em menos de 90 minutos.
«Embora existam vários métodos para remover poluentes da água, uma opção mais desejável é degradá-los em compostos simples e não tóxicos», indica Jason Stafford. «No caso dos corantes sintéticos, os produtos da degradação são dióxido de carbono, água e sais inorgânicos. Um dos principais obstáculos tem sido a falta de métodos sustentáveis e escaláveis para produzir catalisadores suficientemente eficientes. Demonstrámos que isso é possível e estamos confiantes de que esta abordagem poderá ser utilizada para fabricar fotocatalisadores à escala industrial», conclui.
