Compreender como remover poluentes nocivos da água é um desafio importante na ciência ambiental. Professor Shlomo Nir, Sr. Um estudo recente de José Manuel Jiménez-Barreira e Dr. Tomás Untapetia explora uma nova maneira de purificar a água de forma mais eficiente. Uma pesquisa publicada na revista Water destaca que certas bactérias e enzimas, proteínas especiais que ajudam a acelerar as reações químicas naturais, podem ajudar a quebrar os contaminantes à medida que a água passa pelos sistemas de filtração.
O professor Nir, da Universidade Hebraica de Jerusalém, juntamente com colegas do Instituto de Recurso Naturales y Agrobiologia, desenvolveram um modelo para simular e prever o funcionamento desse processo. “Ao combinar processos naturais de decomposição com filtração e modelagem, podemos criar um sistema que remove continuamente os poluentes, tornando o tratamento da água mais eficiente e fácil de planejar”, explicou o professor Nir. Sua abordagem proporciona uma melhoria em relação aos métodos existentes.
O estudo se concentrou na remoção de vários poluentes comumente encontrados na água, como produtos químicos, como produtos farmacêuticos, cosméticos e resíduos industriais. Um excelente exemplo envolve um filtro que inclui carvão ativado, um material poroso que retém poluentes e fornece uma superfície para o crescimento bacteriano, indicando um biofilme que suporta bactérias capazes de decompor compostos tóxicos. Estas toxinas, perigosas mesmo em pequenas quantidades, foram eliminadas com sucesso a longo prazo. Os pesquisadores também mostraram que seu método pode lidar com altos níveis de poluição sem perder eficiência.
Outro grande benefício desta pesquisa é a sua potencial aplicação em estações de tratamento de águas residuais, instalações que tratam a água usada antes de liberá-la no meio ambiente. Se as instalações de tratamento adoptarem este método de filtração, poderão melhorar significativamente a sua capacidade de tratar a água antes de a libertar 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 Nir.
Além de usar bactérias, o estudo também examinou sistemas de filtração que dependem de enzimas – proteínas que aceleram reações químicas. Essas enzimas são mantidas ativas dentro de filtros especiais que permitem decompor os poluentes de forma controlada e eficiente. Este método é muito eficaz na remoção de impurezas difíceis de remover com tratamentos convencionais. A modelagem de filtração, confirmada experimentalmente, indica que a remoção de poluentes em sistemas de filtração enzimática é inicialmente impulsionada principalmente por adsorção, com pouca degradação. A concentração do poluente emergente aumenta com o tempo até que um estado estacionário seja alcançado, ponto em que a remoção ocorre apenas por degradação.
A figura acima mostra um diagrama esquemático de alguns dos processos relatados, incluindo um sistema enzimático para remoção de contaminantes na forma de filtração tangencial e outro na forma de filtração em leito fixo utilizando diferentes tipos de filtros (formação de biofilme seguida de outro filtro para remoção de contaminantes, metabólitos e bactérias liberadas do biofilme). A parte inferior reflete a sugestão de adicionar um filtro Michael-Clay em série ao filtro GAC, que é poderoso na remoção de bactérias e outros microorganismos da água, para evitar descargas periódicas de poluentes do filtro GAC.
Esta pesquisa destaca a necessidade de combinar técnicas biológicas e químicas para melhorar o tratamento da água. À medida que as regulamentações de segurança da água se tornam mais rigorosas, sistemas avançados de filtragem como estes podem desempenhar um papel importante na garantia do acesso a abastecimento de água limpa e sustentável.
Nota de diário
Undabeytia T, Jiménez-Barrera JM, Nir S. “Remoção de contaminantes liberados pela decomposição durante a filtração: uma revisão de procedimentos experimentais e modelagem.” Água. 2024; 16(1):110. DOI: https://doi.org/10.3390/w16010110
Novos resultados
S. Nir estendeu o esquema de degradação durante a filtração a qualquer número de poluentes. Ele forneceu simulações e previsões de remoção de matéria orgânica dissolvida (DOM) da água do Lago Kinneret em um piloto de um ano inteiro. A filtração através de um filtro GAC exibiu um estado estacionário ao longo de 5 a 12 meses e uma grande eficiência de remoção de 129 m3/kg GAC.
Nota de diário
ML Kummel, OB Zusman, S. Nir e YG Mishael, “Remoção de DOM do Lago Kinneret por Colunas de Adsorção e Biodegradação: Um Estudo Piloto e Modelagem.” Meio Ambiente.Ciência: Água Res. & Tecnologia. 2024. DOI: https://doi.org/10.1039/d4ew00407h
Sobre os professores
Shlomo Nir Ele é Professor Emérito da Universidade Hebraica de Jerusalém (HUJI). 1969 Doutorado em Física Teórica. Tese: Espectroscopia Atómica; Cálculos de níveis de energia. Bolsista de 1970, Inst. Ciências da Vida, HUJI. 1970-1980. RPMI, Buffalo NY. Cientista de Pesquisa do Câncer I-IV e Assoc. Professor Biofísica; Universidade de Nova York, Búfalo. 1980 Assoc. Prof. Departamento de Ciências do Solo e da Água. 1985 Prof. 2003 Professor Emérito. Principalmente pesquisas recentes sobre tratamento de água. Modelos desenvolvidos: 1. Adsorção simultânea de múltiplos cátions (incluindo cátions orgânicos) em superfícies, equações eletrostáticas e ligação específica em sistema fechado: aplicado a membranas biológicas e argilas, e estendido a cátions orgânicos. 2. Agregação, Tamanho e Dinâmica de Partículas. 3. Fusão de membranas e endocitose. 4. Formação de poros por peptídeos. 5. Cinética de Filtração para uma Solução Contendo Múltiplos Poluentes. O modelo forneceu simulações e previsões de remoção de produtos químicos e bactérias em escala laboratorial e piloto. 6. Distorção durante a filtração. Um modelo para prever fenômenos de estado estacionário tem sido usado em (i) remoção de compostos desagradáveis de viveiros de peixes (ii) tratamento mais eficiente da água potável do lago. Recentemente, o projeto foi expandido para lidar com vários poluentes em solução e forneceu simulação e previsão da remoção econômica de DOM da água do lago em escala piloto. Complexos organo-argila foram projetados para remover efetivamente produtos químicos e microorganismos da água. Publicou 265 artigos em periódicos e livros, 4 livros, 6 patentes.
Tomas Undapedia: Instituto de Recursos Naturais e Agrobiologia-Conselho Espanhol de Investigações (IRNAS-CSIC). Posto de Cientista Pesquisador Permanente. As áreas de investigação centram-se na dinâmica dos contaminantes no sistema solo-água, abordando os seguintes temas: (i) a influência dos metais traço na sorção e mobilidade dos contaminantes orgânicos no solo e vice-versa; (ii) impacto dos aditivos orgânicos na movimentação de agroquímicos; (iii) desenvolver métodos para remediar solos contaminados com pesticidas e outros produtos químicos orgânicos e inorgânicos; (iv) desenvolvimento de formulações de pesticidas de liberação controlada (CRFs); e (v) desenvolvimento e estudo de sistemas de tratamento de água para compostos orgânicos persistentes e microrganismos patogênicos. Indicadores: índice h, 31; 72 publicações; 4 patentes.
