Carvão ativado: como reduzir o custo de produção de filtros

No Brasil, 60% dos esgotos são despejados diretamente nos cursos hídricos sem prévio tratamento, como levantado pelo artigo. Por isso, a utilização de purificadores residenciais, como filtros com carvão ativado, para mitigar a presença de microrganismos patogênicos na água é tão procurada.

Isso reflete diretamente na presença de microrganismos patogênicos nestes efluentes, o que explica a alta incidência de enfermidades relacionadas ao consumo de água ‘potável’.

Afinal, o que é o carvão ativado? Ele é mesmo eficiente? Como a nanotecnologia pode desempenhar ainda mais a sua performance? Confira.

O que é o carvão ativado?

O carvão ativado é um dos materiais mais comuns utilizados como meio filtrante.

Isto porque o carvão é um material produzido a partir de fontes facilmente disponíveis, é inerte e com alta capacidade de adsorção de impurezas que alteram a qualidade da água, por exemplo:

• Proteínas;
• Fármacos;
• Corantes;
• Gases;
• Gosto ‘clorado’ proveniente da água da torneira.

O termo ‘ativado’ implica, na verdade, que o carvão foi submetido a um tratamento (geralmente uma queima controlada) no qual aumenta-se a porosidade do material, ampliando significativamente sua área superficial.

Permitindo que diferentes compostos químicos de diferentes tamanhos sejam retidos pela superfície dos poros.

Qual a eficiência do carvão ativado?

Contudo, o filtro torna-se ineficaz quando a porosidade do meio filtrante (geralmente do carvão ativado) é maior do que as dimensões das partículas de impurezas presentes na água.

Além disso, segundo a COHESP - Controle Hídrico de São Paulo , quando essa situação ocorre, há formação de biofilmes nos poros do elemento filtrante.

A conclusão: em vez da ação benéfica, o filtro torna-se uma fonte de contaminação devido ao alojamento das colônias de bactérias nas paredes do elemento filtrante.

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Utilização de antimicrobianos em carvão ativado

Primeiramente, por muito tempo têm-se estudado o efeito bactericida de íons metálicos reduzidos.

A utilização da prata como agente antimicrobiano já era anteriormente conhecida por civilizações antigas como a grega e a egípcia que armazenavam água em tambores de barro com prata para mantê-la potável um período de tempo maior.

Para contornar o problema dos biofilmes no meio filtrante, a impregnação com nitrato de prata em carvão ativado tem se tornado uma prática segura comum entre os fabricantes de filtros.

Assim, impede-se a contaminação do material filtrante e o repasse dessa contaminação para a água potável.

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Por que substituir o nitrato de prata por nanopartículas de prata?

Um fato pouco divulgado, porém já estudado por décadas, é que a propriedade antimicrobiana da prata é subaproveitada quando complexada em forma de sal.

Além do nitrato de prata ser um insumo caro para o tratamento, necessita-se um volume considerável da solução coloidal do sal de prata para atingir a eficácia antimicrobiana exigida.

Além disso, há um grande arraste natural do material após o processo de impregnação durante o processo de filtração, o que torna mais curta a propriedade antimicrobiana do filtro.

Estudos têm comprovado as vantagens da utilização da prata quando estruturada no formato de nanopartículas, em vez do sal.

- Segurança e vida útil

O estudo Colloidal silver and silver nanoparticles bioaccessibility in drinking water filters  na Universidade de São Paulo, mostra a evidente disponibilidade superior de nitrato de prata versus nanopartículas de prata na água de saída do filtro.

Devido à forte interação que as nanopartículas de prata têm com os poros do carvão pelo tamanho reduzido.

Resumindo, o nitrato de prata acarreta em uma maior biodisponibilidade na água de saída devido ao maior desprendimento das paredes do carvão.

- Custo

Ainda, uma estrutura nanométrica por si só permite que a receita de aplicação seja menor, sem afetar na eficácia antimicrobiana. Quanto menor o tamanho da partícula, maior sua área superficial.

Isso otimiza a eficácia de um determinado princípio ativo, afetando diretamente no custo final do produto beneficiado.

No caso da substituição do nitrato de prata por nanopartículas, a redução do custo da impregnação pode chegar em até 60%.

Além disso, o método de impregnação da nanoprata não altera os processos de impregnações utilizados hoje, o que simplifica a troca do material antimicrobiano para os produtores de carvão ativado.

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