Investigadores da FEUP produzem oxigénio a partir da oxidação da água

Uma equipa de investigadores do Laboratório de Processos de Separação e Reação – Laboratório de Catálise e Materiais (LSRE-LCM) da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) publicou recentemente um artigo na prestigiada editora Springer Nature , no qual apresenta um novo processo de geração de oxigénio molecular (O₂) in situ, por oxidação da água, recorrendo a tecnologias sustentáveis com ativação solar.

No trabalho agora publicado, os investigadores utilizaram fotocatalisadores de dióxido de titânio (TiO₂), um semicondutor ótico, para tirar partido da ativação luminosa do processo. Recorrendo a luz artificial no limiar do ultravioleta, a equipa liderada pela investigadora Maria José Sampaio observou que os materiais desenvolvidos apresentaram um alto desempenho para a geração de oxigénio em solução aquosa utilizando o nitreto de ferro para compensar o desnível de cargas gerado no processo.

Com vista à utilização industrial em processo contínuo, os investigadores – que integram o novo Laboratório Associado ALiCE, sediado na FEUP – criaram um processo de imobilização do semicondutor ótico sobre um suporte de vidro, de forma que não seja necessário separar o material da solução aquosa. Com esta solução a fase ativa pode ser incorporada no material de que é feito o reator, ser ativada externamente, e manter a operação por longos períodos, sem necessidade de acrescentar mais material ativo ao processo.

Esta descoberta pode ter um impacto relevante, uma vez que o oxigénio é usado industrialmente na síntese de produtos químicos, refinação e processamento de petróleos, fabrico de vidro e cerâmicos, indústrias da celulose e produção do papel. Ainda assim, o transporte e o abastecimento de oxigénio molecular gasoso representam custos acrescidos na sua aplicação industrial. A produção in situ é, sem dúvida, a alternativa mais consensual na modernização de diversas estratégias tecnológicas.

Financiado por fundos comunitários e nacionais através do Programa COMPETE e da FCT, este projeto abre novas possibilidades de produção de oxigénio in loco quer para o aproveitamento da luz solar, quer para aplicações médicas onde a oxigenação local seja vital.

Um mar de possibilidades para a medicina

Um dos setores que mais requer a produção de oxigénio é o da saúde, com a particularidade de ser ainda mais exigente no que toca a padrões de pureza e qualidade, comparativamente ao oxigénio comercial. Enquanto medicamento o oxigénio é essencial, sendo indispensável no tratamento de doenças respiratórias e a pneumonia. Mas não só: o oxigénio é também essencial para cirurgias e traumas.

“O desenvolvimento de equipamentos e aparelhos médicos para intervenções que requerem o enriquecimento artificial de oxigénio ao sangue de pacientes, como seja o caso das cirurgias a coração aberto, são indispensáveis para a substituição temporária das funções do coração e dos pulmões permitindo ao cirurgião executar procedimentos cirúrgico complicados mantendo tanto o coração como os pulmões em descanso durante a cirurgia”, apontam os investigadores da FEUP.

Em pacientes nos cuidados intensivos e pneumologia de intervenção, os sistemas artificiais de enriquecimento de oxigénio do sangue dão aos pulmões tempo para curar. “Trata-se de desenvolver tecnologias avançadas com impacto direto na performance e na qualidade da intervenção, permitindo melhorar as taxas de sucesso deste tipo de atos extremamente complexos e delicados”, conclui Joaquim Faria, um dos responsáveis por este grupo de trabalho ligado ao LSRE-LCM da FEUP.

“Grupos vulneráveis como idosos, gestantes e recém-nascidos precisam de oxigénio regularmente. Daí o desenvolvimento de unidades portáteis de produção de oxigénio possa ser interessante – tendo em conta que o plasma tem água, o conceito do artigo pode constituir uma estratégia para enriquecer o oxigénio nessas situações”, continua.

Note-se que o desenvolvimento de métodos para a troca de gás extracorpórea de modo a apoiar a função pulmonar, em vez de substituí-la completamente, data de 1960 e tem sofrido contínuos desenvolvimentos desde essa altura. Com a proliferação de problemas devido à poluição ambiental ao nível da atmosfera, a incidência destas complicações tem aumentado, pelo que urge dotar os sistemas hospitalares de técnicas avançadas para responder a estas solicitações e priorizar a investigação de tecnologias avançadas aplicadas à saúde.