24 de setembro de 2025 A Cidade On | Unicamp desenvolve reatores solares que descontaminam água e transformam CO₂ em etanol
Pesquisadores do Instituto de Química (IQ) da Unicamp desenvolveram reatores fotoeletroquímicos com sustentabilidade ambiental e energética, que podem ser usados para tratar efluentes líquidos ou gerar etanol.
Os processos de descontaminação da água são essenciais não apenas para torná-la própria ao consumo humano, mas também para remover impurezas resultantes de processos industriais. Dependendo do tipo de contaminante – microrganismos, metais pesados, produtos químicos ou sedimentos – diferentes métodos podem ser aplicados, como filtragem, cloração, ozonização, uso de raios ultravioleta ou carvão ativado.
Além dessas técnicas, há ainda processos baseados em fotocatalisadores – materiais que promovem reações químicas quando expostos à luz solar – e em procedimentos eletroquímicos, que utilizam eletrodos conectados a uma fonte de energia para provocar reações químicas no meio aquoso.
Nesse contexto, pesquisadores do IQ (Instituto de Química) da Unicamp combinaram conceitos de eletroquímica, fotocatalisadores e energia solar para desenvolver dois reatores sustentáveis e eficientes, capazes de realizar a descontaminação da água.
A professora Claudia Longo, do IQ, explica que “o primeiro dos reatores foi desenvolvido com um fotocatalisador no ânodo em um sistema conectado a uma célula solar. Sob iluminação, o reator foi capaz de remover resíduos de fármacos, detergentes e corantes na água. O segundo reator foi uma evolução do primeiro, com a adição, como catodo, de um eletrodo semicondutor de difusão de gás, um fotocatalisador que gera água oxigenada, um agente muito eficiente para remover contaminantes. Utilizando como fotocatalisador selecionado do grupo de óxidos complexos, o segundo reator também é capaz de produzir etanol quando alimentado com gás carbônico”.
As patentes das duas tecnologias já foram depositadas com apoio da Agência de Inovação Inova Unicamp e estão disponíveis para licenciamento por empresas e instituições.
Da esquerda para a direita, os pesquisadores Leonardo Soares, Mian Abdul Ali, Jéssica Alvin e Ícaro Nascimento trabalham junto à professora Claudia Longo em aprimoramentos dos dispositivos de descontaminação da água
Aplicações e benefícios
Segundo Longo, “os reatores podem ser usados tanto em sistemas para tratamento direto de efluentes industriais e residenciais, evitando assim o despejo de poluentes em corpos d’água, quanto por indústrias que emitem CO₂, que podem instalar o dispositivo junto a chaminés por onde o gás é emitido”.
Assim, a tecnologia contribui para reduzir a dispersão de gases de efeito estufa e, ao mesmo tempo, possibilita a produção de etanol, combustível largamente consumido no Brasil e que pode ser coletado e armazenado.
Sustentabilidade energética
Outro diferencial dos reatores é o uso da energia solar como fonte limpa para alimentar o processo eletroquímico.
“No início das nossas pesquisas, a novidade foi associar uma célula solar para fornecer energia ao reator eletroquímico, o que não era comum. Assim, criamos um reator no qual a energia solar mantém o fluxo de corrente entre os eletrodos, ativando as reações eletroquímicas na água e promovendo um ciclo ambientalmente sustentável”, explica Longo.
Ela relembra que, inicialmente, o reator tinha apenas um eletrodo fotoativo, responsável pela oxidação de contaminantes orgânicos dissolvidos na água. “Em 2009, havíamos concluído que o reator era sustentável e eficiente na descontaminação da água. Então, demos início ao depósito da primeira patente com a Inova”, conta.
Aumento da eficiência
Os reatores desenvolvidos no IQ resultaram em duas patentes depositadas com assessoria da Inova
Nos anos seguintes, a equipe buscou ampliar a eficiência do dispositivo. “Foi então que tivemos uma ideia, uma evolução em relação à primeira tecnologia. Experimentamos incluir um eletrodo de difusão de gás, com uma superfície porosa, tal como uma esponja, contendo também fotocatalisadores. O reator foi alimentado por energia solar, mantendo a sustentabilidade energética e ambiental do dispositivo”, detalha Longo.
Diferentemente da primeira versão, que contava apenas com um eletrodo fotoativo, o novo reator incorporou dois: o fotoânodo e o fotocátodo. Dessa forma, ambos passaram a contribuir para as reações químicas, aumentando a eficiência do sistema. Outra vantagem é a versatilidade: dependendo do semicondutor escolhido como catalisador, diferentes reações podem ser realizadas, desde a remoção de poluentes até a conversão de gás carbônico em etanol.
Vantagens sobre outros métodos
Os procedimentos eletroquímicos oferecem benefícios adicionais em relação a técnicas tradicionais de tratamento de água. Entre eles, a dispensa do uso de reagentes químicos, como os à base de cloro, que podem ser caros, de difícil armazenamento e gerar resíduos após o processo.
Essas características reforçam o caráter sustentável da tecnologia criada pelo IQ da Unicamp, que alia eficiência no tratamento da água, redução da pegada de carbono e geração de energia limpa.