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Material biodegradável, desenvolvido na UFSCar, se mostra adequado ao uso em filtros de ar

18 de novembro de 2021
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Pesquisadoras do Laboratório de Controle Ambiental (LCA) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) desenvolveram um novo material filtrante que, além da capacidade de reter partículas muito pequenas - como vírus e bactérias - no ar que respiramos e de seu efeito biocida, apresenta a vantagem de ser biodegradável. Trata-se da aplicação de nanofibras biodegradáveis compostas por acetato de celulose e brometo de cetilpiridinio.
O acetato de celulose é considerado o polímero mais abundante da Terra. É originado da celulose (principal componente estrutural das plantas), produzida a partir de várias fontes, como polpa da madeira (a mais comum), bagaço da cana-de-açúcar, palha de milho e caroço de manga. Ele dá "corpo" à fibra, ou seja, é responsável pela sua estrutura física e pela resistência mecânica e térmica do material, levando assim à capacidade de filtragem do ar. Já o brometo de cetilpiridinio confere a ação biocida, eliminando quase que totalmente a presença das bactérias Escherichia coli Staphylococcus aureus, que podem desencadear processos infecciosos.
As nanofibras foram produzidas por meio da técnica de eletrofiação, em que um campo elétrico é aplicado a uma gota de solução de um polímero na ponta da agulha de uma seringa, resultando na evaporação do solvente e produção da fibra, depositada sobre um coletor fixo ou giratório. Os desafios estão na combinação de diferentes parâmetros - como concentração da solução, diâmetro da agulha e distância entre ponta da agulha e coletor - para obtenção do material com as características desejadas.
O estudo foi realizado por Daniela S. de Almeida, pesquisadora de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Química (DEQ) da UFSCar, sob supervisão de Mônica Lopes Aguiar, que coordena o LCA junto com Vádila Guerra, ambas docentes do DEQ, em parceria com a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), campus de Londrina.

Vantagens e aplicações

Segundo Almeida, o fato de trabalharem com um material biodegradável, ou seja, que sofre decomposição natural ao entrar em contato com o ambiente, traz vantagem importante, já que os não biodegradáveis podem levar centenas de anos para que seus resíduos desapareçam da Natureza. "A proposta foi buscar um material biodegradável justamente com esse cuidado, com vistas à preservação ambiental. Há no mercado, por exemplo, diversos aditivos com ação bactericida, principalmente nanopartículas metálicas. É comum, seguindo nesse exemplo, encontrarmos máscaras com íons de prata, que não se degradam quando lançados ao ambiente, ao contrário do bactericida que usamos, mais amigável", explica.
Ao evidenciarem que o material tem alta eficácia contra bactérias, as pesquisadoras apontam que há um forte indício de que ele possui potencial para inativar vírus como o Sars-CoV-2, causador da Covid-19. "Realizaremos os testes para vírus em outra etapa, mas esperamos confirmar, com segurança, que o material é útil em sua eliminação, tendo em vista que, de modo geral, as bactérias são mais difíceis de serem inativadas do que este vírus", pontua Almeida.
Por reterem partículas muito pequenas, os meios filtrantes possuem diversas aplicações, das máscaras aos sistemas de ventilação, dentre várias outras. No caso deste material específico, os estudos realizados indicam uso mais promissor em sistemas internos de ventilação em ambientes que requerem alta pureza do ar, como hospitais, aviões e cabines de veículos automotores.
Parte do estudo foi reportado no artigo "Evaluation of biocidal properties of biodegradable nanofiber filters and their use in face masks", publicado no periódico Environmental Technology, que pode ser acessado aqui.
Recentemente, o LCA também desenvolveu materiais filtrantes com fibras produzidas a partir da reciclagem de garrafas PET. Relembre a pesquisa em matéria publicada no Portal da UFSCar e, também, no episódio inaugural do podcast Ciência UFSCar.

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