Pesquisadores do Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo (IQSC-USP) e do Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Araraquara, criaram um novo revestimento com propriedades autolimpantes para ser aplicado em pisos, ladrilhos e azulejos de casas, prédios, hospitais e comércios.
O material inédito permite que as cerâmicas, após terem contato com fontes de luz, degradem poeira, gordura, resquícios de remédios e até poluentes atmosféricos que se depositam em sua superfície.
Os resultados obtidos foram descritos em artigo publicado na revista Materials Advances, da Royal Society of Chemistry. A pesquisa teve financiamento da FAPESP pelos projetos “Ultrapassando as fronteiras de fibras ópticas: da fotônica até optogenética e monitoramento de meio ambiente”, vinculado ao Programa São Paulo Excellence Chair (SPEC), e “CO2 como matéria-prima para materiais híbridos multifuncionais: uma colaboração para aumentar a sustentabilidade de processos industriais”.
O revestimento do material é formado por nanopartículas de sílica e dióxido de titânio, dois compostos que são encontrados na natureza, em forma de minerais. Para testar a eficiência da solução, os pesquisadores prepararam um experimento com dois grupos de peças cerâmicas: um com pisos que imitam os convencionais vendidos no mercado e outro com pisos tratados com o novo revestimento.
Então, os cientistas simularam um processo de degradação: eles prepararam um corante lilás, que fez o papel da sujeira, e o aplicaram nas peças. Análises feitas após 30 minutos de iluminação com radiação ultravioleta mostraram que, enquanto os pisos comerciais degradaram apenas 30% do corante, os materiais com o novo revestimento limparam 90% da tinta.
Os pisos autolimpantes vendidos atualmente no mercado são revestidos apenas com dióxido de titânio e possuem funções de limpeza limitadas. Isso porque, durante a fabricação das peças, elas são submetidas a processos de queima industrial que podem chegar a 1.200 °C, o que afeta o material, segundo explica o professor do IQSC-USP Ubirajara Rodrigues Filho, um dos autores do trabalho: “Quando os pisos cerâmicos são expostos a altas temperaturas, o dióxido de titânio se transforma e suas propriedades autolimpantes diminuem”, informa o docente.
Por conta dessa limitação, os cientistas precisaram buscar alternativas para garantir que as peças suportem o superaquecimento, que é fundamental para que as cerâmicas resistam a riscos, absorvam menos água e suportem melhor o peso, além de favorecer a fixação adequada de seus componentes.
Após uma série de estudos, eles encontraram na sílica a solução, porque descobriram que o material de baixo custo, quando utilizado em conjunto com o dióxido de titânio, conferia mais estabilidade térmica ao revestimento. Nos testes realizados com peças submetidas a temperaturas de 1.200 °C, os pesquisadores observaram que a sílica não só protegeu o dióxido de titânio, evitando que ele perdesse suas propriedades, como até aumentou a atividade autolimpante do revestimento.
Como age
A função de autolimpeza ocorre, basicamente, pela atuação do dióxido de titânio, material capaz de absorver energia de fontes de luz para realizar determinada tarefa – no caso do revestimento para pisos, a de degradar poluentes orgânicos. Quando o piso é exposto à radiação ultravioleta, que pode vir do sol, por exemplo, ele transforma essa radiação em energia química para degradar a sujeira.
Na prática, isso auxilia na higienização dos locais, garantindo mais segurança, além de evitar o desgaste estético dos pisos. “Em ambientes externos, por exemplo, o revestimento pode ser útil para preservar estruturas e paredes de edifícios, pois evita o acúmulo de contaminantes”, explica Elias Paiva Ferreira Neto. Bolsista da FAPESP, Neto é pesquisador do IQ-Unesp e um dos autores da pesquisa.
Nos próximos passos do projeto, o grupo pretende verificar se o piso com o novo revestimento também possui atividade contra fungos, vírus e bactérias. Em teoria, o mecanismo responsável por degradar a sujeira também pode atuar na desinfecção das peças, eliminando agentes patológicos. Caso essa nova função seja comprovada, as novas cerâmicas poderiam, além de limpar compostos orgânicos, ajudar na esterilização de ambientes.
O artigo Thermally stable SiO2@TiO2 core@shell nanoparticles for application in photocatalytic self-cleaning ceramic tiles pode ser lido em: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/MA/D0MA00785D.
(Com informações da Assessoria de Comunicação do IQSC-USP).