Filtro de ar com fibras de garrafas PET no combate à covid-19

Por Agência Fapesp

Um material capaz de filtrar o ar e reter até mesmo partículas tão pequenas quanto o novo coronavírus, que tem cerca de 100 nanômetros, foi desenvolvido por pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) com fibras produzidas a partir da reciclagem de garrafas PET. Ele pode ser aplicados em equipamentos de proteção individual (EPIs) – como máscaras, jalecos e outros – e em sistemas para filtração e condicionamento do ar em ambientes como hospitais, escolas e outros edifícios.

Imagens: Reprodução

Além de ajudar a prevenir a covid-19 e outras doenças respiratórias e infecciosas, causadas também por bactérias e fungos, os meios filtrantes são essenciais no enfrentamento de outro problema importante da atualidade, a poluição do ar. Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), a poluição do ar mata cerca de 7 milhões de pessoas por ano em todo o mundo e, no Brasil, a estimativa é de 50 mil mortes por ano.

O trabalho integra uma linha de pesquisa conduzida desde os anos 1990 no Laboratório de Controle Ambiental do Departamento de Engenharia Química (DEQ-UFSCar). O grupo pretende agora desenvolver novos materiais filtrantes impregnados com aditivos biocidas e virucidas, como nanopartículas metálicas ou óleos essenciais – estes considerados mais sustentáveis e de menor risco à saúde humana.

A pesquisa foi conduzida durante o doutorado de Daniela Patrícia Freire Bonfim, aluna do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química da UFSCar, com apoio da Fapesp e orientação da professora Mônica Lopes Aguiar. Os resultados foram publicados nos periódicos Polymers e Membranes.

"Quando começamos, em 1992, éramos o único laboratório trabalhando com filtração de gases no Brasil, sob a coordenação do professor José Renato Coury. Desde 2000 nossa atenção está voltada a partículas em uma faixa de tamanho pouco estudada, na qual estão os microrganismos. Agora, temos um boom, por causa da pandemia", conta Lopes.

Fibras produzidas a partir de garrafa PET / UFSCar, Divulgação)

Um dos principais desafios enfrentados na pesquisa diz respeito à combinação de diferentes parâmetros no processo de eletrofiação – no qual um campo elétrico é aplicado a uma gota de solução do polímero (o PET dissolvido em um solvente) na ponta da agulha de uma seringa, resultando na evaporação do solvente e produção da fibra, depositada sobre um coletor fixo ou giratório.

A concentração da solução, o diâmetro da agulha, a intensidade do campo aplicado e a distância entre a ponta da agulha e do coletor são só alguns dos parâmetros a serem definidos, combinados e, depois, associados às diferentes características encontradas no material resultante.

“Esses parâmetros interferem, cada um de um jeito, no resultado final. A concentração da solução, por exemplo, interfere no diâmetro da fibra. Outros parâmetros interferem em como a fibra se deposita no coletor, o que interfere na permeabilidade que, por sua vez, estabelece como o fluxo de ar passa pelo material e, assim, determina a queda de pressão”, exemplifica Bonfim, em entrevista à Coordenadoria de Comunicação Social da UFSCar.

“Ou seja, esses parâmetros vão determinar a morfologia das fibras, que, por sua vez, interfere na eficiência de coleta e na queda de pressão. E você precisa monitorar todos em conjunto. Então, o desafio inicial foi, a partir da filtração almejada, ir combinando os vários parâmetros para chegar à fibra como a gente queria”, conta a doutoranda.

A partir dos testes, os pesquisadores chegaram a uma trama de nanofibras que dispensa um substrato, ou seja, não precisa ser aplicada sobre outro material mais resistente ou estruturado, sendo ela mesma o filtro e o suporte. O produto alcança até 100% de eficiência na coleta de partículas entre 7 e 300 nanômetros, com queda de pressão muito baixa.

“As partículas vão grudando nas fibras e, desse modo, o espaço para o ar passar diminui, e é essa obstrução que chamamos de queda de pressão. Se ela é alta, significa que a obstrução acontece rapidamente e você precisa gastar mais energia para o ar passar”, explica Bonfim.

Leia o artigo A Sustainable Recycling Alternative: Electrospun PET-Membranes for Air Nanofiltration, publicado na revista Polymers. .

Leia o artigo Development of Filter Media by Electrospinning for Air Filtration of Nanoparticles from PET Bottles, divulgado no periódico Membranes.

*Com informações da Coordenadoria de Comunicação Social da UFSCar.