Compreender como remover contaminantes nocivos da água é um desafio fundamental na ciência ambiental. Um estudo recente do Professor Shlomo Nir, do Sr. José Manuel Jiménez-Barrera e do Dr. Tomás Undabeytia explora uma nova forma de purificar a água de forma mais eficiente. O estudo, publicado na revista Water, destaca como certas bactérias e enzimas (proteínas especiais que ajudam a acelerar as reações químicas naturais) ajudam a quebrar os contaminantes à medida que a água passa através de sistemas de filtração, que são concebidos para remover impurezas à medida que a água passa através de diferentes materiais.
O professor Niel, da Universidade Hebraica de Jerusalém, e colegas do Instituto de Recursos Naturais e Biologia Agrícola desenvolveram um modelo para simular e prever os efeitos deste processo. “Ao combinar processos de decomposição natural com filtração e modelagem, podemos criar um sistema que remove continuamente contaminantes, tornando a purificação da água mais eficiente e adequada para o planejamento”, explica o professor Neal. Seu método melhora os métodos existentes.
A pesquisa se concentra na remoção de diversos contaminantes comumente encontrados na água, como produtos químicos encontrados em produtos farmacêuticos, produtos de beleza e resíduos industriais. Um exemplo importante envolve filtros contendo carvão ativado, um material poroso que retém contaminantes e fornece uma superfície para o crescimento bacteriano (chamado biofilme), que suporta bactérias capazes de decompor compostos tóxicos. Leva muito tempo para que essas toxinas, que são perigosas mesmo em pequenas quantidades, sejam eliminadas com sucesso. Os pesquisadores também mostraram que seu método pode lidar com níveis mais elevados de contaminação sem perder eficácia.
Outro grande benefício desta pesquisa é o seu potencial uso em estações de tratamento de águas residuais, instalações que tratam a água usada antes de transportá-la para o meio ambiente. Se as instalações de tratamento adoptarem este método de filtração, poderão aumentar significativamente a sua capacidade de purificar a água antes de esta ser libertada no ambiente. “Esta abordagem não só torna a água potável mais segura, mas também ajuda a reduzir o impacto das águas residuais nos ecossistemas naturais”, observou o professor Neale.
Além de utilizar bactérias, o estudo também explorou sistemas de filtração que dependem de enzimas, proteínas que aceleram reações químicas. Estas enzimas permanecem ativas em filtros especiais, permitindo-lhes decompor os contaminantes de forma controlada e eficiente. Este método é particularmente útil para remover contaminantes difíceis de remover com tratamentos tradicionais. Modelos de filtração validados experimentalmente indicam que a remoção de contaminantes em sistemas de filtração enzimática é inicialmente impulsionada principalmente pela adsorção, com degradação mínima. A concentração de contaminantes emergentes aumenta ao longo do tempo até atingir um estado estacionário, altura em que são removidos apenas por degradação.
A figura acima mostra diagramas esquemáticos de alguns processos relatados, incluindo um sistema enzimático que remove contaminantes na forma de filtração tangencial, e outro sistema na forma de filtração em leito fixo usando diferentes tipos de filtros (formação de biofilme, seguido de outro filtro para remover contaminantes, metabólitos e bactérias liberadas do biofilme). A segunda metade recomenda a adição de um filtro de argila micelar em série com o filtro GAC, que é capaz de remover efetivamente bactérias e outros microorganismos da água, como remédio para evitar o escape ocasional de contaminantes do filtro GAC.
Este estudo destaca a necessidade de combinar tecnologias biológicas e químicas para melhorar a purificação da água. À medida que as regulamentações de segurança da água se tornam mais rigorosas, métodos avançados de filtragem como este podem desempenhar um papel fundamental na garantia do acesso a abastecimento de água limpa e sustentável.
Referência do diário
Undabeytia T, Jiménez-Barrera JM, Nir S. “Remoção de contaminantes emergentes por degradação durante a filtração: uma revisão de procedimentos experimentais e modelagem.” água. 2024;16(1):110. Número digital: https://doi.org/10.3390/w16010110
novos resultados
S. Nir Expande o procedimento de degradação durante a filtração para qualquer número de contaminantes. Ele simula e prevê a remoção de matéria orgânica dissolvida (DOM) da água do Lago Kiniret em um piloto durante todo o ano. A filtração do filtro GAC apresenta um estado estável nos primeiros 5-12 meses, com capacidade de remoção de até 129 m3/kg de carvão ativado.
Referência do diário
ML Kummel, OB Zusman, S. Nir e YG Mishael, “Remoção de DOM do Lago Kiniret por colunas de adsorção e biodegradação: estudos preliminares e modelagem.” Ciência Ambiental: Recursos Hídricos. & tecnologia. 2024.DOI: https://doi.org/10.1039/d4ew00407h
Sobre o autor
Shlomo Neal é Professor Emérito da Universidade Hebraica de Jerusalém (HUJI). em física teórica em 1969. Tese: Espectroscopia Atômica; Cálculo de níveis de energia. Em 1970, pesquisador do Instituto de Ciências da Vida, Huji. 1970-1980. RPMI, Buffalo, NY. Cientista pesquisador do câncer I-IV e professor associado. Professor de Biofísica; Universidade de Nova York em Buffalo. 1980 Professor Associado. Professor Ji Hu; Departamento de Ciências do Solo e da Água. Professor desde 1985. Professor Emérito em 2003. Pesquisas recentes têm se concentrado principalmente na purificação de água. Modelos desenvolvidos para: 1. Equações eletrostáticas e ligações específicas para adsorção simultânea de múltiplos cátions (incluindo cátions orgânicos) em superfícies, sistemas fechados: aplicados a biofilmes e argilas, e estendidos a cátions orgânicos. 2. Agregação, extensão e cinética de partículas. 3. Fusão de membranas e endocitose. 4. Formação de péptidos. 5. Cinética de filtração de soluções contendo múltiplos contaminantes. O modelo simula e prevê a remoção de produtos químicos e bactérias em escala laboratorial e piloto. 6. Degradação durante a filtração. O modelo prevê fenômenos de estado estacionário e é aplicado para (i) remover compostos de odor de viveiros de peixes e (ii) purificar a água potável do lago de forma muito eficaz. Recentemente, o programa foi expandido para tratar múltiplos contaminantes em solução, e foram realizadas simulações em escala piloto e previsões de remoção de MOD de baixo custo da água do lago. Complexo de argila orgânica projetado para remover com eficácia produtos químicos e microorganismos da água. Publicou 265 artigos em periódicos e livros, 4 monografias e 6 patentes.
Thomas Windabetia: Instituto de Recursos Naturais e Biologia Agrícola – Conselho Espanhol de Investigações (IRNAS-CSIC). Posição permanente de cientista pesquisador. A área de investigação centra-se na dinâmica dos contaminantes nos sistemas solo-água, abordando os seguintes temas: (i) O impacto dos metais traço na adsorção e transporte de poluentes orgânicos no solo e vice-versa; (ii) O impacto das alterações orgânicas na mobilidade dos agroquímicos; (iii) Desenvolvimento de métodos para recuperação de solos contaminados com pesticidas e outros produtos químicos orgânicos e inorgânicos; (iv) Desenvolvimento de formulações de liberação controlada (CRFs) para pesticidas; (v) Desenvolvimento e pesquisa de sistemas de purificação de água para compostos orgânicos persistentes e microrganismos patogênicos. Indicadores: índice h, 31; 72 publicações; 4 patentes.
