Um material que normalmente seria descartado pela indústria de mineração pode ganhar uma função importante na proteção dos recursos hídricos. Pesquisadores desenvolveram uma zeólita a partir de resíduos da mineração de fosfato e demonstraram que ela consegue capturar quantidades expressivas de cádmio, um metal tóxico que representa riscos à saúde humana e aos ecossistemas.
A descoberta chama a atenção por combinar duas soluções ambientais: aproveitar resíduos industriais e desenvolver materiais para descontaminar a água. Além disso, o composto apresentou capacidade de remoção superior à de uma versão comercial utilizada para comparação nos experimentos.
O trabalho foi publicado na revista científica Scientific Reports, com autoria principal de Ikrame El Mghaimimi e colaboradores.
Da mineração ao tratamento de água: uma transformação inesperada
A mineração de fosfato gera subprodutos que podem conter diferentes compostos minerais, incluindo dióxido de silício, óxido de alumínio, óxido de cálcio, óxido de magnésio e óxido de ferro.
Em vez de considerar esse material apenas como rejeito industrial, os pesquisadores investigaram seu potencial como matéria-prima para produzir uma zeólita do tipo PHI.
As zeólitas são materiais minerais com estruturas cristalinas cheias de pequenos canais e cavidades. Essa organização permite que elas interajam com determinadas substâncias, retendo íons e moléculas em seus poros.
Por esse motivo, são estudadas em diferentes aplicações, como tratamento de água, separação de substâncias e processos industriais.
O diferencial da nova pesquisa foi aproveitar a composição química do próprio resíduo para produzir um material com características específicas, especialmente pela presença de íons magnésio (Mg²⁺) incorporados à estrutura.
Magnésio incorporado à estrutura melhora a captura do metal
Um dos aspectos mais interessantes do experimento foi a participação do magnésio presente naturalmente no resíduo da mineração.
Durante a síntese, esse elemento permaneceu associado à estrutura catiônica da zeólita PHI. Isso diferenciou o material obtido daquele produzido com matérias-primas convencionais.
Os pesquisadores também realizaram comparações utilizando outros precursores, inclusive testes com adição de óxido de magnésio. Entretanto, essas tentativas não reproduziram exatamente o mesmo resultado: em determinadas condições, surgiram impurezas ou outras fases de zeólitas.
Isso indica que não basta acrescentar magnésio artificialmente para obter o mesmo desempenho. A composição original do resíduo e a maneira como seus elementos se incorporam ao material parecem ser determinantes para suas propriedades.
Na aplicação escolhida pelos cientistas, o objetivo foi remover o cádmio (Cd²⁺) da água.
Esse metal pode chegar aos ambientes aquáticos por diferentes atividades industriais e representa uma preocupação ambiental devido à sua toxicidade e persistência. Quando a água contaminada não recebe tratamento adequado, o cádmio pode atingir organismos aquáticos e entrar na cadeia alimentar.
Material conseguiu reter quase 100 mg de cádmio por grama
Os resultados dos testes de adsorção foram um dos pontos de destaque da investigação.
A zeólita produzida a partir do resíduo apresentou capacidade máxima de adsorção de 99,8 miligramas de cádmio por grama de material.
A adsorção acontece quando determinadas substâncias ficam retidas na superfície ou nos espaços internos de outro material. Nesse caso, os íons de cádmio são capturados pelos sítios disponíveis na estrutura da zeólita.
Segundo os resultados, o desempenho superior em relação à versão comercial utilizada na comparação está relacionado à combinação de dois fatores:
- Presença de magnésio incorporado: a composição química do material influencia suas propriedades de adsorção.
- Maior acessibilidade dos poros: a estrutura facilita o contato dos íons de cádmio com os locais disponíveis para retenção.
Os pesquisadores também observaram que o comportamento da adsorção se ajustou ao modelo de Langmuir, enquanto a velocidade do processo foi descrita pelo modelo cinético de pseudo-segunda ordem.
Esses modelos ajudam a interpretar como ocorre a retenção dos contaminantes e como o material se comporta durante o processo.
Zeólita manteve mais de 95% da capacidade após cinco ciclos
Outro aspecto importante foi a possibilidade de reutilização.
Em aplicações ambientais, não basta desenvolver um material capaz de remover contaminantes. Também é necessário avaliar sua estabilidade, durabilidade e desempenho depois de sucessivas utilizações.
Nesse sentido, a zeólita apresentou um resultado promissor: manteve mais de 95% da capacidade de adsorção original após cinco ciclos de uso.
Isso sugere que o material pode apresentar boa resistência durante processos repetidos de tratamento, embora ainda sejam necessários testes adicionais para avaliar sua aplicação em condições reais.
A investigação também utilizou diferentes técnicas de caracterização para examinar a composição, a estrutura cristalina, a morfologia e as propriedades dos poros do material.
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Reciclagem industrial pode ganhar uma nova aplicação ambiental
O estudo liderado por Ikrame El Mghaimimi demonstra como um resíduo industrial pode adquirir uma função tecnológica de interesse ambiental.
A pesquisa não significa que o material já esteja pronto para ser utilizado em estações de tratamento ou que consiga descontaminar qualquer tipo de água. Ainda será necessário investigar seu comportamento em diferentes condições, a presença de outros contaminantes e a viabilidade de produção em escala maior.
Mesmo assim, os resultados apontam uma possibilidade interessante: transformar subprodutos da mineração em materiais funcionais para combater a poluição hídrica.
A proposta também se relaciona à economia circular, conceito que busca aproveitar melhor os recursos disponíveis, reduzir desperdícios e prolongar a vida útil de materiais que seriam descartados.
