Desenvolver tecnologias mais acessíveis e eficazes para o monitoramento da qualidade da água e detecção de metais pesados, especialmente em regiões vulneráveis como a Amazônia, a fim de promover a fiscalização ambiental, a proteção das comunidades ribeirinhas e a formulação de políticas públicas eficazes. Esse é o principal objetivo de um estudo apoiado pelo Governo do Amazonas, por meio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (Fapeam).
Amparada pelo Programa de Apoio à Fixação de Jovens Doutores no Brasil, Chamada Pública FAP/CNPq N° 003/2022, a pesquisa intitulada “Sensor eletroquímico baseado em grafeno para detecção de metais pesados em água” resultou na obtenção de compósitos nanoestruturados de grafeno e óxido de grafeno, caracterizados como materiais extremamente finos e leves, com propriedades elétricas e químicas muito especiais.
O coordenador da pesquisa e doutor em Ciências Físicas, Yurimiler Leyet Ruiz, da Universidade Federal do Amazonas (Ufam), explicou que estudar a presença de metais pesados na água é fundamental, visto que esses elementos, mesmo em pequenas quantidades, são altamente tóxicos para o ser humano, para os animais e para o meio ambiente.
“Metais como mercúrio, chumbo, cádmio e níquel podem se acumular no organismo ao longo do tempo, causando doenças neurológicas, renais, respiratórias e até câncer. Em comunidades ribeirinhas da Amazônia, onde a água dos rios é usada diretamente para beber, cozinhar e pescar, o risco é ainda maior”, afirmou.
Além do impacto à saúde, esses metais também comprometem a qualidade do solo e da biodiversidade aquática, prejudicando a fauna e a flora locais. Como muitos desses poluentes vêm da atividade de garimpo ilegal e do desmatamento, monitorar a água torna-se uma ferramenta essencial para fiscalização ambiental, proteção das comunidades e formulação de políticas públicas eficazes.
Etapas da pesquisa
O estudo foi realizado em etapas, começando pela produção de materiais chamados nanocompósitos, formados por grafeno e óxido de grafeno, seguindo para análise minuciosa em laboratório com o uso de técnicas como microscopia eletrônica, espectroscopia Raman e ensaios eletroquímicos e, por fim, teste como eletrodos, que são componentes principais em sensores eletroquímicos.
O compósito é um material feito da combinação de dois ou mais componentes com propriedades diferentes. Para o estudo, eles foram aplicados em sensores eletroquímicos capazes de detectar e medir a presença de metais pesados na água, como cádmio, chumbo e mercúrio, que são substâncias perigosas à saúde humana e ao meio ambiente.
Esses metais podem estar presentes na água por causa do despejo de resíduos gerados em atividades de garimpo, desmatamento e desmontes de encostas, comuns na Região Amazônica. Muitos deles acumulam-se nos organismos vivos, como peixes, e acabam entrando na cadeia alimentar, afetando diretamente a saúde das populações ribeirinhas.
“Durante a pesquisa, usamos grafeno, que é uma folha ultrafina de átomos de carbono com excelente condutividade elétrica e resistência mecânica, e o óxido de grafeno, que tem uma estrutura parecida com o grafeno, mas contém grupos de oxigênio que o tornam mais fácil de dispersar em água. Ao combinar esses dois materiais, conseguimos unir o melhor de cada um: a condutividade do grafeno com a estabilidade e a boa dispersão do óxido de grafeno”, detalhou.
Ele complementou ainda reforçando que a produção desses compósitos foi feita por meio de um método chamado sonoquímico, que usa ondas de ultrassom para “quebrar” as camadas de grafite (o mesmo material do lápis) em folhas muito finas, gerando as nanopartículas desejadas. O processo utilizado foi considerado limpo, rápido e de baixo custo.
Logo após essa etapa, os compósitos foram analisados com diferentes técnicas para entender suas características, como, por exemplo: o tamanho das partículas, a estrutura e o comportamento elétrico. Esse método foi essencial para garantir que o material tenha qualidade e desempenho adequados para ser usado futuramente em sensores e aplicados diretamente no campo para monitorar a qualidade da água em regiões impactadas pela mineração, como muitos rios da Amazônia.
Apoio da Fapeam
“Iniciativas como essa só são possíveis graças ao investimento público em ciência e tecnologia, à formação de jovens pesquisadores e à colaboração entre diferentes áreas do conhecimento. Nosso objetivo é construir um caminho em que pesquisa, educação e justiça ambiental caminhem juntas, promovendo não apenas conhecimento, mas também dignidade e bem-estar para as populações que mais precisam”, afirmou o pesquisador sobre o apoio da Fapeam.
Jovens Doutores
O Programa de Apoio à Fixação de Jovens Doutores no Brasil, realizado em parceria com o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), apoiou projetos de pesquisa que visaram contribuir significativamente para o desenvolvimento científico e tecnológico e a inovação do país, por meio da concessão de bolsas e auxílio à pesquisa para jovens doutores em todas as áreas do conhecimento.
