Nano fotocatalisadores de pentóxido de nióbio
Um material novo de baixo custo, que pode ser ativado com luz solar para degradação de compostos orgânicos nocivos ao meio ambiente e aos seres humanos é resultado de uma tecnologia recente desenvolvida por pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos em parceria com a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Intitulada Nano fotocatalisadores de pentóxido de nióbio dopados com zinco (Nb2O5:Zn) de alta atividade no visível e método de obtenção, a patente de invenção é de autoria dos pesquisadores Francisco Guilherme Esteves Nogueira, Luis Augusto Martins Ruotolo, Jéssica Ariane de Oliveira e Mariana de Oliveira Reis da Engenharia Química (DEQ) da UFSCar e de Caue Ribeiro de Oliveira, da EMBRAPA.
Um semicondutor é caracterizado por bandas de valência (BV) preenchidas e bandas de condução (BC) vazias, sendo a região entre elas denominada band gap, ou banda proibida, onde não existem níveis de energia possíveis de serem ocupados. A absorção de fótons com energia igual ou superior à energia de band gap resulta na promoção de um elétron da banda de valência para a banda de condução, gerando concomitantemente uma lacuna (h+) na banda de valência. Este potencial é suficientemente positivo para gerar radicais hidroxilas (.OH) a partir de moléculas de água adsorvidas na superfície do semicondutor, que podem levar a completa degradação do composto orgânico. Dessa forma, a tecnologia pode ser aplicada em áreas como no tratamento de efluentes industriais; no tratamento de água para desinfecção; em revestimentos antibacterianos, janelas e paredes autolimpantes, dentre outras.
Em virtude do Brasil possuir uma das maiores reservas mundiais de nióbio, estudos promissores tem demonstrado que o óxido de nióbio (Nb2O5), dependendo do seu método de síntese, possui propriedades semelhantes ao dióxido de titânio (TiO2) fotocatalisador clássico utilizado em diversos processos. No entanto, para que esses materiais possam ser ativos é necessário utilizar luz no comprimento de onda do ultravioleta devido ao seu elevado band gap.
Pensando em tudo isso, o grupo de pesquisadores que atua há algum tempo no desenvolvimento de novos materiais com capacidade de ser fotoativado utilizando luz no comprimento de onda do visível começou a trabalhar no desenvolvimento do óxido de nióbio (Nb2O5) modificado com zinco (Zn), visando aumentar a capacidade de absorção de luz nesta região, para que esses materiais possam ser ativados utilizando a própria luz solar, e reduzindo de forma significativa o custo de todo processo.
Levando cerca de dois anos para ser desenvolvida, durante as pesquisas de Jéssica de Oliveira e Mariana Reis, no Departamento de Engenharia Química da UFSCar, o diferencial desta tecnologia é justamente a diminuição no custo do processo em decorrência da possibilidade de ativação através da própria luz solar, já que a maioria dos materiais existentes no mercado atual utiliza luz ultravioleta para ser fotoativado.
De acordo com o inventor Francisco Nogueira, a modificação do óxido de nióbio (Nb2O5) com zinco (Zn) se mostrou capaz de reduzir o band gap dos materiais, o que possibilitou a utilização de luz no comprimento de onda do visível para a sua ativação, explicou. Além disso, o grupo já realizou testes de fotodegradação do ácido cafeico (resíduo orgânico encontrado em elevadas quantidades nas águas residuárias da agroindústria do café) e da rodamina B, onde foi possível obter degradação superior a 90% desses compostos.
No entanto, o material ainda não está disponível no mercado, porque o próximo passo dos pesquisadores é realizar um plano de negócios para a tecnologia que envolva a abertura de empresa para sua produção comercial.