Um estudo sobre o uso de aerogel e outros materiais porosos na purificação de água levou mais uma estudante de pós-graduação da Universidade Tiradentes (Unit) para o doutorado-sanduíche em Portugal. A pesquisadora Hávila Maria Melo Souza Sales, do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos (PEP), realizou parte das pesquisas de sua tese de doutorado na Universidade de Coimbra, em Portugal, ao longo de todo o ano de 2023, com apoio de uma bolsa da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes).
A pesquisa foi para o desenvolvimento da tese de doutorado “Síntese de aerogéis monolíticos de TiO2/SiO2 [dióxido de titânio e dióxido de silício] reforçados com fibras de celulose para adsorção e fotocatálise”, com orientação da professora-doutora Silvia Maria Egues Dariva e co-orientação do professora-doutora Juliana Faccin de Conto. Ela segue a linha de pesquisa Uso e Transformação de Recursos Minerais e Energéticos (Utreme), que busca o desenvolvimento de novos produtos e processos com insumos minerais e energéticos, valorizando principalmente os que são abundantes no Nordeste brasileiro.
Parte dos trabalhos foram feitos no Departamento de Engenharia Química da Universidade de Coimbra, sob orientação da professora portuguesa Luisa Durães, que é especialista em aerogeis com aplicações em tratamento de efluentes e isolamento térmico para ambientes espaciais com temperaturas extremas. De acordo com Hávila, essa participação se desdobrou de outro doutorado-sanduíche feito em Coimbra, no ano de 2022, por outra egressa do PEP: a pesquisadora Thauane Selva Lima da Silva, que também fez estudos sobre o uso de hidrogeis de dióxido de titânio e celulose para purificação de água por adsorção e fotocatálise.
A experiência se desdobrou em um acordo de cooperação assinado entre a Unit e Coimbra, que viabiliza o intercâmbio de discentes e docentes, ampliando e consolidando suas colaborações em pesquisas. “Foi essa colaboração que permitiu o desenvolvimento de monólitos de TiO2/SiO2 reforçados com celulose durante o período de pesquisa. Minha experiência no laboratório da professora Luisa Durães foi decisiva para o progresso da minha tese, particularmente no desenvolvimento de materiais porosos à base de sílica, titânia e celulose com aplicações em tratamento de efluentes e isolamento térmico. O laboratório dela é referência internacional em aerogeis para aplicações espaciais e ambientais, tema diretamente alinhado à minha pesquisa”, disse Hávila.
A doutoranda destaca que a experiência em Portugal permitiu o desenvolvimento de materiais com potencial inovador em isolamento térmico e acústico, ampliando as possibilidades de aplicação. Os resultados preliminares do estudo foram apresentados em dois congressos científicos internacionais dedicados aos estudos sobre aerogeis: um em Udine, na Itália; e outro em Hamburgo, na Alemanha. “Em ambos os eventos, recebi apoio financeiro total como premiação, o que reforça a relevância das contribuições geradas durante o período em Portugal”, afirmou ela, destacando a importância do período de estudos que passou em Coimbra. “Trabalhar no laboratório da professora Luisa Durães me expôs a metodologias avançadas, equipamentos de ponta e uma dinâmica colaborativa internacional, o que acelerou significativamente o desenvolvimento da minha tese. Além disso, a imersão em um ambiente multicultural ampliou minha perspectiva científica e minha rede de contatos”, complementa Hávila.
A pesquisadora também desenvolveu uma relação de admiração profissional e de afeto pessoal com a cidade de Coimbra, que se notabilizou por sediar a Universidade de Coimbra, criada em 1290 e considerada uma das mais antigas do mundo. “Cientificamente, foi onde aprimorei técnicas avançadas e estabeleci colaborações cruciais para minha tese. Culturalmente, a cidade me surpreendeu pela energia jovem contrastando com a arquitetura medieval e o rio Mondego. No laboratório, a impressão mais marcante foi a infraestrutura de ponta e equipe acolhedora, que acelerou meus experimentos com aerogeis. Na cidade, foi um ambiente inspirador e acolhedor. Coimbra foi mais que um destino acadêmico: foi onde minha pesquisa ganhou novos contornos, tanto técnicos quanto humanos”, resume ela.
A pesquisa
A orientadora Sílvia Egues explica que o aerogel é um material sólido poroso e super leve, obtido durante a substituição da parte líquida de um gel por gás. Por ter uma estrutura porosa e vasta área superficial, ele atua como “esponjas” em nível molecular, capturando e retendo diversos contaminantes da água em sua superfície interna. Esse processo de captura é chamado de adsorção, e ocorre através de interações físicas ou químicas entre as moléculas do contaminante e a superfície do aerogel.
“Os aerogeis de sílica são os mais comuns. Eles têm propriedades muito interessantes, como ser um excelente isolante e ter uma grande capacidade de adsorção, o que os tornam úteis em aplicações de captura de poluentes em água ou no ar. O dióxido de titânio é um fotocatalisador muito eficiente, e pode facilitar a degradação dos poluentes adsorvidos no aerogel sob radiação ultravioleta. A adição de celulose em aerogeis resulta na formação de monólitos com uma maior resistência mecânica”, detalha Sílvia.
A pesquisa ainda está em andamento, mas já conseguiu desenvolver um método de síntese que integra com sucesso as fibras de celulose na matriz dos dióxidos de silício e titânio, melhorando significativamente a resistência mecânica dos aerogeis. O poluente usado como modelo foi herbicida chamado atrazina, mas o material pode ser usado para adsorver outros compostos, como metais pesados, corantes, produtos farmacêuticos, microplásticos, óleo e outros. “O ambiente de aplicação também é abrangente, pois podemos usar os aerogéis para purificação de água potável, tratamento de efluentes industriais, filtração de partículas sólidas na água e no ar, suporte para nanopartículas catalíticas e separação de óleo em água. Portanto, o estudo destes materiais é de fundamental importância para a preservação do meio ambiente e proteção da saúde pública”, pontua a professora.
Hávila acrescenta que o impacto dos estudos sobre aerogeis para purificação de água pode trazer benefícios significativos para a sociedade, como acesso à água limpa, combate a novos tipos de poluição, sustentabilidade, prevenção de doenças, desenvolvimento tecnológico regional e potencial para geração de empregos. “O objetivo final é criar um material que seja eficiente na limpeza de água, resistente ao uso, produzido com métodos relativamente simples e que idealmente possa ser fabricado com baixo custo para beneficiar comunidades que precisam de soluções acessíveis para tratamento de água. Esta pesquisa demonstra como a ciência de materiais pode oferecer soluções práticas para problemas reais que afetam diretamente a qualidade de vida das pessoas”, assegura.
Próximos passos
Hávila Melo retornou de Portugal no começo do ano passado e está agora na última fase do doutorado, no PEP/Unit. Ela inclui a continuidade das pesquisas, que acontecem no LSinCrom (Laboratório de Síntese de Materiais e Cromatografia), do Instituto de Tecnologia e Pesquisa, dedicado ao desenvolvimento de catalisadores e adsorventes. A conclusão e defesa da tese está prevista para agosto de 2026.
A doutoranda está na Unit desde 2015, onde começou a graduação no então curso de Engenharia de Petróleo, pelo qual se formou. Neste tempo, ela participou de projetos de iniciação científica e tomou gosto pela pesquisa científica, que a levou a fazer o mestrado no próprio PEP. “Planejo continuar desenvolvendo pesquisas e contribuir com os meus resultados para o mundo. Ainda estou aberta para as possibilidades, quero continuar contribuindo para a pesquisa e conhecer o universo da área empresarial e no campo”, concluiu ela.
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