A próxima geração de cientistas e inventores já estãoencontrando abordagens para resolver os problemas da sociedade. Hoje, um grupo de estudantes do ensino manãdio e seu instrutor relatam uma solução para o problema da contaminação por chumbo na águapota¡vel osum acessório de torneira barato que remove esse metal ta³xico. Ao contra¡rio dos filtros convencionais atualmente no mercado, o deles inclui um cartucho feito com pla¡stico biodegrada¡vel e indica quando estão"esgotado" tornando a águada torneira amarela.

Os pesquisadores apresentara£o seus resultados hoje na reunia£o de primavera da American Chemical Society (ACS).

"Alguns anos atrás, eu vi um va­deo de uma mulher em Michigan abrindo a águada torneira e ela estava marrom", diz Rebecca Bushway, que éa principal investigadora do projeto. Ela também estãoapresentando o trabalho na reunia£o. "Isso me fez pensar - porque realmente não hána­vel seguro de chumbo na águapota¡vel , não seria bom ter um filtro de águaque pudesse dizer que sua águaestãocontaminada, bem antes de ficar marrom por causa do chumbo?"

Embora alguns canos tenham sido reparados nos EUA, milhões de casas, especialmente aquelas em comunidades de baixa renda, ainda recebem águapota¡vel por meio de canos contendo chumbo. Se a química da águanão for a ideal, ou se ela fluir rapidamente devido a  alta demanda, os canos podem corroer. Quando o material corrosivo contanãm chumbo, o metal ta³xico se dissolve ou se desprende na a¡gua, contaminando-a com uma descoloração escura e, a s vezes,partículas visa­veis.

Atéque os tubos antigos possam ser substitua­dos por versaµes sem chumbo, os filtros podem ajudar a remover ou reduzir esse poluente da águada torneira. Embora existam vários sistemas de filtragem de chumbo, seu alto custo e tamanho grande podem ser barreiras. Além disso, poucos deles fornecem qualquer indicação de que devem ser trocados e nenhum indica que a águapossa representar um risco imediato a  saúde.

Bushway, professora de ciências da Barrie Middle and Upper School, perguntou em voz alta para sua turma de química do ensino manãdio se havia um pequeno filtro - semelhante aos que são feitos para acampar para purificar a água- que eles poderiam fazer com componentes baratos para remover facilmente o chumbo. Os alunos ficaram entusiasmados com a ideia e começam a pensar no projeto em 2020, quando as restrições do COVID-19 os mantiveram fora da sala de aula. Em casa, a equipe se reuniu virtualmente e discutiu projetos para um acessório para aparafusar um filtro na torneira de uma pia. Então, no semestre da primavera de 2021, quando eles voltaram para a sala de aula, eles imprimiram em 3D o anexo e uma caixa de filtro de 3 polegadas de altura, usando um pla¡stico biodegrada¡vel. O passo final foi encher os cartuchos com uma mistura de fosfato de ca¡lcio e pa³ de iodeto de pota¡ssio.

"O fosfato de ca¡lcio primeiro se liga ao chumbo dissolvido na águapara formar fosfato de chumbo e ca¡lcio livre. O ca¡lcio, que éinofensivo, acaba na a¡gua, e o fosfato de chumbo fica no filtro", explica Bushway. O fosfato de chumbo, que éum sãolido inerte, fica preso dentro do filtro por uma tela de nylon na parte inferior da unidade. Uma vez atingida a capacidade de reação do fosfato de ca¡lcio , o chumbo dissolvido reage com o iodeto de pota¡ssio, que torna a águaamarela, um indicador da presença de chumbo.

E embora a química em si seja bastante direta, criar o sistema de filtragem de águapara fazer o que os pesquisadores pretendiam foi mais complicado. Por exemplo, o fosfato de ca¡lcio tende a se aglomerar, fazendo com que a taxa de reação entre ele e o chumbo diminua a  medida que a área desuperfÍcie diminui. Assim, o engenheiro-aluno da equipe incorporou chanfros hexagonais dentro do filtro. "Essa éuma inovação, que veio de um dos alunos do ensino manãdio , que vai fazer a águaespiralar enquanto ela passa e evitar que o pa³ se grude", diz Bushway.

Em seguida, os alunos adicionara£o um pequeno espectrofota´metro com um LED de comprimento de onda aºnico na parte inferior do cartucho do filtro, onde a águaédispensada. O plano deles éter uma luz indicadora que acenda assim que o detector identificar a cor amarela do iodeto de chumbo. Bushway diz que isso indicara¡ que o chumbo estãona a¡gua, mesmo antes que a cor seja detecta¡vel pelo olho humano.

O objetivo da equipe éfabricar e vender seus filtros por menos de US$ 1 cada, o que a Bushway acha que estãoprestes a fazer. Como as carcaças usam pla¡stico biodegrada¡vel, o custo pode ser um pouco maior, mas o material ajudaria a reduzir o impacto ambiental geral do filtro.

O processo de desenvolvimento do filtro foi muito gratificante, de acordo com Bushway. "Em última análise, essa experiência mostrou aos alunos que eles podem fazer a diferença para alguém , e háproblemas que eles podem resolver com a ciaªncia", diz ela.