Desenvolvimento de hidrogéis porosos biodegradáveis de amido contendo nanocelulose ou nanoargilas modificadas para remoção e recuperação de metais em águas contaminadas

Resumo

Atualmente o mundo enfrenta dificuldades relacionadas à quantidade e qualidade da água devido à expansão industrial, crescimento populacional e intensificação da urbanização. Os metais tóxicos são amplamente utilizados em diversas atividades industriais, sendo frequentemente encontrados em águas residuárias. A presença desses metais em recursos hídricos está relacionada a riscos à saúde humana e ao meio ambiente. A recuperação e reavaliação de metais presentes em águas contaminadas é essencial para uma produção mais limpa em uma perspectiva de economia circular. A adsorção é considerada uma tecnologia alternativa com alto potencial para remoção e recuperação desses elementos em baixas concentrações. A aplicação de adsorventes nanoestruturados, como os hidrogéis biodegradáveis porosos, pode aumentar a capacidade de adsorção destes metais. Para melhorar o efeito dos hidrogéis poliméricos e otimizar suas propriedades tem-se estudado metodologias de baixo custo e ecologicamente corretas, analisadas por Life Cycle Assessment (LCA), e aplicáveis em larga escala. Este projeto propõe o desenvolvimento de hidrogéis nanocompósitos biodegradáveis de amido contendo nanocelulose ou nanoargilas modificadas para adsorção e dessorção de contaminantes metálicos (Cd2+, Cr6+, Cu2+, Mn2+, Ni2+, Zn2+) em meio aquoso. Para a síntese dos nanocompósitos pretende-se utilizar uma metodologia inovadora para avaliar o efeito das concentrações de agente reticulante, parâmetros de processo (tempo de preparo, temperatura e tempo de reticulação) e a influência das diferentes nanopartículas (celulose e argila) sem e com modificação. As nanopartículas e os sistemas de hidrogel serão investigados quanto à sua composição química, propriedades mecânicas, porosidade e capacidade de adsorção e dessorção dos contaminantes metálicos. A biodegradação e ecotoxicidade dos hidrogéis serão caracterizadas após ciclos de uso/reuso para descrever o mecanismo de biodegradação e a influência dos metais residuais ao longo do processo de decomposição. Assim, este projeto visa desenvolver hidrogéis porosos modificados com alta capacidade de tratamento e recuperação de metais de águas contaminadas, bem como o reaproveitamento desses nanocompósitos desenvolvidos pós-consumo para aplicações em solo agrícola, mitigando os impactos ambientais associados ao descarte desses materiais.