Novo filtro de ar captura grande variedade de poluentes

Nov 08, 2023

23 de fevereiro de 2023

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pela Universidade Estadual de Washington

Um filtro de ar feito de proteína de milho em vez de produtos petrolíferos pode simultaneamente capturar pequenas partículas, bem como produtos químicos tóxicos, como formaldeído, que os filtros de ar atuais não conseguem.

A pesquisa pode levar a melhores purificadores de ar, principalmente em regiões do mundo que sofrem com a qualidade do ar muito ruim. Os engenheiros da Washington State University relatam o projeto e os testes de materiais para este filtro de base biológica na revista Separation and Purification Technology.

“O material particulado não é tão difícil de filtrar, mas capturar simultaneamente vários tipos de moléculas químicas de gás, isso é mais significativo”, disse Katie Zhong, professora da Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais da WSU e autora correspondente do artigo. “Esses materiais de filtragem de ar à base de proteínas devem ser muito promissores para capturar várias espécies de poluentes do ar”.

A má qualidade do ar é um fator em doenças como asma, doenças cardíacas e câncer de pulmão. Purificadores de ar comerciais removem pequenas partículas de fuligem, fumaça ou exaustão de carro, que podem ser inaladas diretamente para os pulmões, mas a poluição do ar também contém outras moléculas gasosas perigosas, como monóxido de carbono, formaldeído e outros compostos orgânicos voláteis.

Com poros do tamanho de mícrons, filtros de ar particulados típicos de alta eficiência, também conhecidos como filtros HEPA, podem capturar as partículas pequenas, mas não são capazes de capturar moléculas gasosas. Eles são geralmente feitos de derivados de petróleo e vidro, o que leva à poluição secundária quando os filtros velhos são jogados fora, disse Zhong.

Os pesquisadores da WSU desenvolveram um filtro de ar mais ecológico feito de fibras de proteína de milho que foi capaz de capturar simultaneamente 99,5% de pequenas partículas, semelhante aos filtros HEPA comerciais, e 87% de formaldeído, que é mais alto do que filtros de ar especialmente projetados para aqueles tipos de tóxicos.

Os pesquisadores escolheram o milho para estudar por causa de sua abundância como produto agrícola nos EUA. A proteína do milho também é hidrofóbica, o que significa que a proteína repele a água e pode funcionar bem em um ambiente úmido, como em uma máscara.

Os aminoácidos na proteína do milho são conhecidos como grupos funcionais. Quando expostos na superfície da proteína, esses grupos funcionais agem como múltiplas mãos, agarrando as moléculas químicas tóxicas. Os pesquisadores demonstraram isso expondo um grupo funcional na superfície da proteína, onde ela agarrou o formaldeído. Eles teorizam que um maior rearranjo das proteínas poderia desenvolver um conjunto de grupos funcionais semelhantes a tentáculos que poderiam capturar uma variedade de produtos químicos do ar.

“Pelo mecanismo, é muito razoável esperar que esse filtro de ar baseado em proteína possa capturar mais espécies de moléculas químicas tóxicas”, disse Zhong.

A estrutura tridimensional que eles desenvolveram também oferece mais promessas para um método de fabricação simples do que filmes finos de proteínas que a equipe de pesquisa desenvolveu anteriormente. Eles usaram uma pequena quantidade de um produto químico, o álcool polivinílico, para colar as nanofibras em um material leve semelhante a uma espuma.

"Este trabalho oferece uma nova rota para a fabricação de filtros de ar multifuncionais e ecologicamente corretos feitos de biomassa natural abundante", disse Zhong. “Acredito que esta tecnologia é muito importante para a saúde das pessoas e para o meio ambiente e deve ser comercializada”.

Os pesquisadores gostariam de fazer mais testes, incluindo o uso de uma variedade de estruturas de grupos funcionais e outras moléculas químicas tóxicas. Além de Zhong, o trabalho foi conduzido pelo aluno de pós-graduação Shengnan Lin, Ming Luo, professor assistente de Flaherty na Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais da WSU e pelo colega de pós-doutorado Xuewei Fu.