Filtro de ar feito com fibras de garrafas PET pode ajudar no combate à COVID-19

Material desenvolvido na UFSCar é capaz de reter partículas tão pequenas quanto um vírus e também pode prevenir prejuízos causados pela poluição

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.

O trabalho foi conduzido 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.

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.

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. Para tanto, os materiais podem 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.

"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.

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.

O artigo A Sustainable Recycling Alternative: Electrospun PET-Membranes for Air Nanofiltration, publicado na revista Polymers, pode ser lido em: www.mdpi.com/2073-4360/13/7/1166.

O artigo Development of Filter Media by Electrospinning for Air Filtration of Nanoparticles from PET Bottles, divulgado no periódico Membranes, está acessível em: www.mdpi.com/2077-0375/11/4/293.

* Com informações da Coordenadoria de Comunicação Social da UFSCar .