Clara de ovo pode ser transformada em material capaz de filtrar microplásticos da água do mar

4 de novembro de 2022

por Julia Schwarz, Universidade de Princeton

Pesquisadores da Princeton Engineering descobriram uma maneira de transformar o alimento do café da manhã em um novo material que pode remover de maneira barata o sal e os microplásticos da água do mar.

Os pesquisadores usaram clara de ovo para criar um aerogel, um material leve e poroso que pode ser usado em diversos tipos de aplicações, incluindo filtragem de água, armazenamento de energia e isolamento acústico e térmico. Craig Arnold, professor Susan Dod Brown de Engenharia Mecânica e Aeroespacial e vice-reitor de inovação em Princeton, trabalha com seu laboratório para criar novos materiais, incluindo aerogéis, para aplicações de engenharia.

Um dia, numa reunião do corpo docente, ele teve uma ideia.

“Eu estava sentado lá, olhando para o pão no meu sanduíche”, disse Arnold. "E pensei comigo mesmo: este é exatamente o tipo de estrutura que precisamos." Então ele pediu ao seu grupo de laboratório que fizesse diferentes receitas de pão misturado com carbono para ver se conseguiam recriar a estrutura de aerogel que ele procurava. Nenhum deles funcionou bem inicialmente, então a equipe continuou eliminando ingredientes à medida que testavam, até que finalmente restaram apenas claras de ovo.

"Começamos com um sistema mais complexo", disse Arnold, "e continuamos reduzindo, reduzindo, reduzindo, até chegarmos ao cerne do que era. Eram as proteínas da clara do ovo que estavam levando às estruturas que precisávamos."

A clara de ovo é um sistema complexo de proteína quase pura que – quando liofilizada e aquecida a 900 graus Celsius num ambiente sem oxigénio – cria uma estrutura de fios interligados de fibras de carbono e folhas de grafeno. Em um artigo publicado em 24 de agosto na Materials Today, Arnold e seus coautores mostraram que o material resultante pode remover sal e microplásticos da água do mar com eficiência de 98% e 99%, respectivamente.

“As claras até funcionavam se fossem primeiro fritas no fogão ou batidas”, disse Sehmus Ozden, primeiro autor do artigo. Ozden é ex-pesquisador de pós-doutorado no Princeton Center for Complex Materials e agora cientista no Aramco Research Center. Embora claras de ovos comuns compradas em lojas tenham sido usadas nos testes iniciais, disse Ozden, outras proteínas similares disponíveis no mercado produziram os mesmos resultados.

“Os ovos são legais porque todos podemos nos conectar a eles e são fáceis de obter, mas é preciso ter cuidado ao competir contra o ciclo alimentar”, disse Arnold. Como outras proteínas também funcionaram, o material pode ser potencialmente produzido em grandes quantidades, de forma relativamente barata e sem impactar o abastecimento de alimentos. Um próximo passo para os pesquisadores, observou Ozden, é refinar o processo de fabricação para que possa ser usado na purificação de água em maior escala.

Se este desafio puder ser resolvido, o material terá benefícios significativos porque é barato de produzir, tem uso eficiente em termos energéticos e é altamente eficaz. “O carvão ativado é um dos materiais mais baratos usados ​​para purificação de água. Comparamos nossos resultados com o carvão ativado e é muito melhor”, disse Ozden. Comparado com a osmose reversa, que requer um consumo significativo de energia e excesso de água para operação, esse processo de filtração requer apenas a gravidade para operar e não desperdiça água.

Embora Arnold veja a pureza da água como um “grande desafio”, essa não é a única aplicação potencial para este material. Ele também está explorando outros usos relacionados ao armazenamento e isolamento de energia.

A pesquisa incluiu contribuições dos departamentos de engenharia química e biológica e geociências de Princeton e de outros lugares. “Uma coisa é fazer algo em laboratório”, disse Arnold, “e outra coisa é entender por que e como”. Os colaboradores que ajudaram a responder às perguntas por que e como incluíram os professores Rodney Priestley e A. James Link, da engenharia química e biológica, que ajudaram a identificar o mecanismo de transformação das proteínas da clara do ovo em nível molecular. Colegas de Princeton em geociências ajudaram nas medições de filtragem de água.