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Pesquisa inédita do IEN usa grafeno no tratamento de rejeitos líquidos

(05/02/20) Foi publicado na edição de janeiro do Journal of Environmental Science and Pollution Research um artigo sobre tratamento de rejeitos radioativos líquidos orgânicos com o uso de grafeno, pesquisa inédita realizada sob coordenação do professor do Instituto de Engenharia Nuclear (IEN/Cnen) Ralph Santos-Oliveira. A pesquisa teve participação de Maria Isabel Barbosa da Silva, tecnologista da área de rejeitos do IEN, e a colaboração de professores de outras instituições.


Estrutura do grafeno / Divulgação Instituto de Engenharia Nuclear (IEN/Cnen)

O experimento surgiu de uma demanda do setor de rejeitos do IEN, que tem sob sua reponsabilidade o armazenamento de quase cinco mil litros de rejeitos radioativos líquidos, dos quais 500 litros são de soluções com presença de material orgânico. "Existem protocolos de tratamento para rejeitos inorgânicos, mas os orgânicos não são tratados", explica Isabel. O objetivo da pesquisa, informa Santos-Oliveira, é otimizar o armazenamento desses rejeitos, que ocupam muito espaço nos depósitos. "Com essa técnica, podemos reduzir o volume final do rejeito em até 90%".

Na pesquisa foi utilizado grafeno na forma "quantum dots", ou pontos quânticos, que são partículas de semicondutores com tamanho nanométrico. Com alta capacidade de adsorção, o GQD (Graphene Quantum Dot) consegue extrair boa parte das partículas em suspensão no meio líquido, inclusive os elementos radioativos urânio e tório, alvos do tratamento. Isso porque um grama do grafeno utilizado (em partículas de 160 a 220 nanômetros) equivale a uma área superficial adsorvente de até 500 m². No experimento, foram adsorvidos 40% do urânio presente na amostra.

Há outra vantagem na técnica, conta o radiofarmacêutico: o rejeito líquido é uma solução complexa, mistura frações orgânicas e inorgânicas, e como o grafeno é solúvel em qualquer meio, não é preciso realizar o processo químico de separação. Além disso, o líquido que sobra pode passar por secagem, reduzindo drasticamente o volume e o risco de vazamentos.

Também assinam o artigo os professores Frederico Duarte de Menezes, do Instituto Federal de Pernambuco, e Luciana M. Rebelo Aguiar e Clenilton C dos Santos, da Universidade Federal do Maranhão. Segundo o coordenador Santos-Oliveira, a técnica é potencialmente aplicável a rejeitos líquidos com diversas características e pode beneficiar centros de pesquisa, hospitais e a indústria nuclear.

O revolucionário grafeno

O grafeno é um cristal formado por uma única camada de átomos de carbono, com estrutura organizada em hexágonos. É como uma folha plana extremamente fina e quase transparente, uma placa bidimensional do grafite - que é composto por várias camadas de carbono -, mas com características diferentes.

Considerado um excelente condutor de calor e eletricidade, o grafeno é o material mais fino (espessura de um átomo), mais leve e mais resistente (mais que o diamante) que existe. É também flexível e impermeável. Todas essas propriedades fazem dele o novo material revolucionário, depois do plástico e do sílicio.

A estrutura do grafeno é conhecida desde os anos 1960, mas as pesquisas sobre ele ganharam impulso a partir de 2004, quando os cientistas russos Geim e Novoselov, da Universidade de Manchester, conseguiram obtê-lo retirando camadas de uma placa de grafite usando fita adesiva (esfoliação mecânica) e passaram a estudar suas propriedades. Por seu trabalho a dupla recebeu o Prêmio Nobel de Física em 2010. Desde então, novos métodos de obtenção de grafeno foram desenvolvidos, e surgiram inúmeras possibilidades de aplicação, da indústria à medicina.

Reportagem: Valéria Campelo

Fonte: Setor de Comunicação Social do Instituto de Engenharia Nuclear (IEN/Cnen)

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