Materiais Avançados - Peneira de microfiltragem varia porosidade e se autoconserta

A membrana varia a espessura de seus poros, podendo filtrar desde material particulado em suspensão, até vírus e moléculas individuais. [Imagem: Damien Quémener]

Filtragens especiais
Pesquisadores franceses desenvolveram uma nova membrana que não apenas pode alterar a espessura dos poros, como se autoconserta se furar.
Uma membrana é uma espécie de peneira high-tech.
O mercado de membranas está passando por um boom mundial, com aplicações que vão da purificação de água e da dessalinização até as células a combustível e a separação de produtos da química fina.
Sobretudo as indústrias farmacêutica e de alimentos têm apresentado alta demanda por filtragens especiais, fazendo o mercado expandir-se 10% ano ano.
Prashant Tyagi e seus colegas do instituto CNRS pretendem ocupar um bom espaço nesse mercado, graças às características inusitadas de sua nova membrana.
Micelas
A membrana é dinâmica, no sentido de que ela pode ajustar o tamanho de seus poros de forma autônoma, bastando para isso alterar a pressão com que o líquido a ser filtrado é injetado sobre ela.
Embora seja mais comum fabricar membranas para microfiltragem com cerâmica, os pesquisadores usaram uma combinação de três polímeros, de diferentes solubilidades, para formar micelas, nanopartículas em constante interação umas com as outras.
Quando a pressão do líquido aumenta, as micelas têm uma tendência para se achatar, reduzindo a dimensão dos poros.
Por exemplo, a uma baixa pressão - 0,1 bar - os poros têm cerca de 5 nanômetros, permitindo a filtragem de vírus e macromoléculas.
Com uma leve subida na pressão é possível atingir poros na dimensão de até 1 nanômetro.
Contudo, se a pressão atingir 5 bars, a morfologia da membrana passa por uma mudança drástica, e os poros alcançam dimensões de 100 nanômetros, permitindo a filtragem de bactérias ou materiais particulados em suspensão.
Isso permitirá a construção de equipamentos para diversas exigências de filtragem usando uma única membrana.

As micelas reorganizam-se para restaurar o equilíbrio, o que resulta no fechamento de furos muito grandes, até 85 vezes maiores do que a espessura da membrana. [Imagem: Tyagi et al./Angewandte]

Autoconserto
Mas o mais interessante parece ser sua capacidade de se "recuperar" de furos que eventualmente apareçam.
Na ocorrência de algum furo, ela é capaz de se autoconsertar, prolongando sua vida útil e garantindo maior segurança na qualidade dos produtos filtrados.
Quando a membrana se rasga, quebra-se o equilíbrio físico que mantém as micelas juntas.
As micelas então tentam restaurar o equilíbrio reorganizando-se, o que resulta no fechamento do furo.
Os testes mostraram que uma perfuração 85 vezes maior do que a espessura da membrana é reparada sem qualquer intervenção humana. É necessário apenas parar o processo de filtragem por alguns instantes.