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Água potável pode ser considerado o bem mais valioso comum a todo ser humano, porém o acesso a este recurso fundamental ainda não é algo garantido a todos. Segundo o Relatório Mundial das Nações Unidas sobre o Desenvolvimento dos Recursos Hídricos, publicado em 2024 pela UNESCO, em 2022 cerca de 2,2 bilhões de pessoas não tinham acesso assegurado a água potável (1). No Brasil, conforme os indicadores do ano de 2024, publicados pelo Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS) cerca de 17 % da população não tem acesso a este recurso, número que pode chegar a 40 % conforme a região do país [2].

Devido à falta de garantia a água de qualidade, parte da população se vê obrigada a encontrar recursos alternativos, sem tratamento e monitoramento adequados. Isso se torna algo ainda mais grave ao considerar a realidade de contaminação ambiental crônica e histórica vivenciada no Brasil, afetando recursos hídricos, solo e ar (2,3,4,5,6). Recentemente, um alerta explícito sobre os riscos da contaminação de recursos naturais brasileiros foi feito no trabalho de Meneses e col. (7), ao avaliar os níveis de mercúrio em amostras de sangue de 462 adultos, na região do baixo Rio Tapajós. O estudo revelou que 76 % dos participantes apresentaram níveis significativamente superiores ao estabelecido como seguro (10 ug/L) (7). Embora impactante, há muito são conhecidos os danos causados pelo garimpo de ouro (8,9,10), e infelizmente, este é apenas um exemplo de tantos que podem ser elencados na realidade brasileira.

Neste contexto de falta de fornecimento sistêmica de água com qualidade assegurada, o presente projeto busca desenvolver ferramentas que possam ser utilizadas para indicar a presença de contaminantes em recursos hídricos, bem como permitir a sua descontaminação pontual a fim de permitir um consumo seguro. Para tanto, a linha de atuação se concentra no desenho de dispositivos com propriedades físicas e químicas ajustáveis aos diferentes contaminantes-alvo, baseados em materiais híbridos do tipo orgânico-inorgânico, produzidos por método sol-gel e suas variações. Este tipo de material permite a integração de características inerentes a materiais inorgânicos (neste caso, sílica), como resistência mecânica, biocompatibilidade, porosidade, entre outros, àquelas exibidas por componentes orgânicos, como lipofilicidade, reatividade, modulação de afinidade química, entre outros (11). Tais propriedades podem ser incorporadas de forma independente ao material resultante, pela simples interação física entre os constituintes, mas também podem resultar em novas propriedades não observadas de forma isolada, devido à combinação dos componentes a nível molecular, através de ligações químicas covalentes (ou parcialmente covalentes) (12). Como método de preparo, destaca-se o método sol-gel (13,14), pela possibilidade de produção de materiais deste tipo sob condições experimentais brandas, utilizando meios reacionais classificados como ecológicos, pela substituição de hidrocarbonetos, solventes organoclorados, por etanol e água. Além disso, é possível ampliar o caráter sustentável deste método ao considerar o uso de resíduos agroindustriais, como resíduos de culturas (milho, trigo, casca de arroz, etc.) como matéria-prima para obtenção de precursores de sílica, que são componentes fundamentais ao método sol-gel.

REFERÊNCIAS
[1] Água para a prosperidade e a paz: Relatório Mundial das Nações Unidas sobre o Desenvolvimento dos Recursos Hídricos 2024. . [s.l.] UNESCO WORLD WATER ASSESSMENT PROGRAMME, 2024. Disponível em: . Acesso em: 8 set. 2025.
[2] VEADO, M. A. R. V. et al. Metal Pollution in the Environment of Minas Gerais State – Brazil. Environmental Monitoring and Assessment, v. 117, n. 1–3, p. 157–172, jun. 2006.
[3] DA SILVA, F. M. R. Brazil: “The Continent” That Does Not Look at Its Ground. Environmental Toxicology and Chemistry, v. 39, n. 10, p. 1859–1860, 23 jul. 2020.
[4] ELLWANGER, J. H.; CHIES, J. A. B. Brazil’s heavy metal pollution harms humans and ecosystems. Science in One Health, v. 2, p. 100019, 2023.
[5] SAMLANI, N. et al. A comprehensive dataset of environmentally contaminated sites in the state of São Paulo in Brazil. Scientific Data, v. 11, n. 1, p. 263, 2 mar. 2024.
[6] ELLWANGER, J. H. et al. Environmental Challenges in Southern Brazil: Impacts of Pollution and Extreme Weather Events on Biodiversity and Human Health. International Journal of Environmental Research and Public Health, v. 22, n. 2, p. 305, 18 fev. 2025.
[7] MENESES, H. D. N. D. M. et al. Mercury Contamination: A Growing Threat to Riverine and Urban Communities in the Brazilian Amazon. International Journal of Environmental Research and Public Health, v. 19, n. 5, p. 2816, 28 fev. 2022.
[8] PALACIOS-TORRES, Y.; CABALLERO-GALLARDO, K.; OLIVERO-VERBEL, J. Mercury pollution by gold mining in a global biodiversity hotspot, the Choco biogeographic region, Colombia. Chemosphere, v. 193, p. 421–430, fev. 2018.
[9] PINHEIRO, M. C. N. et al. Mercury pollution and childhood in Amazon riverside villages. Environment International, v. 33, n. 1, p. 56–61, jan. 2007.
[10] QUINTARELLI, J. M. et al. Mercury in river samples with artisanal and small-scale gold mining influence: The case of the upper Madeira River Basin (Brazil/Bolivia). Journal of South American Earth Sciences, v. 145, p. 105070, out. 2024.
[11] MAMMERI, F. et al. Mechanical properties of hybrid organic–inorganic materials. Journal of Materials Chemistry, v. 15, n. 35–36, p. 3787, 2005.
[12] JUDEINSTEIN, P.; SANCHEZ, C. Hybrid organic–inorganic materials: a land of multidisciplinarity. J. Mater. Chem., v. 6, n. 4, p. 511–525, 1996.
[13] HENCH, L. L.; WEST, J. K. The sol-gel process. Chemical Reviews, v. 90, n. 1, p. 33–72, 1 jan. 1990.
[14] DANKS, A. E.; HALL, S. R.; SCHNEPP, Z. The evolution of ‘sol–gel’ chemistry as a technique for materials synthesis. Materials Horizons, v. 3, n. 2, p. 91–112, 2016.

Inicialmente a proposta estará concentrada a remoção de elementos potencialmente tóxicos, como arsênio, mercúrio e outros metais, e contaminantes oriundos de atividade industrial e agroindustrial, como corantes, resíduos de fertilizantes, entre outros. Para que seja possível desenvolver dispositivos eficientes e seguros para remoção destes poluentes, algumas perguntas precisam ser elaboradas:
• Como a natureza da funcionalização influencia na seletividade do dispositivo ao contaminante-alvo?
• Quais as propriedades texturais e morfológicas mais relevantes para determinado contaminante-alvo?
• Um único dispositivo pode ser desenhado para remoção de múltiplos contaminantes de uma mesma classe?
• É possível regenerar os dispositivos após uso para reutilização, sem perda significativa de suas eficiências?
• Qual a robustez dos dispositivos frente a condições de aplicações reais?
• Quais as potencialidades e limitações dos dispositivos feitos a partir de fonte alternativas, quando comparados com aqueles feitos com materiais convencionais?
Para que seja possível responder a todos estes questionamentos, uma diversidade de experimentos envolvendo síntese, caracterização e aplicação dos dispositivos se faz necessária. Por essa razão, a abordagem metodológica proposta é composta por múltiplas etapas, concentradas na elucidação de relações estrutura-propriedade. Para tanto, o desenvolvimento dos dispositivos se faz em duas etapas: primeiramente, uma etapa de rastreamento, utilizando planejamentos fatoriais (completo ou fracionado), para identificar as variáveis de síntese de maior impacto sobre as propriedades dos materiais. Em seguida, as variáveis identificadas como significativas serão aprofundadas em uma etapa de otimização, através da Metodologia de Superfície de Resposta (MSR), a fim de encontrar as condições ótimas que maximizam o desempenho de cada dispositivo. A organização experimental proposta permite a exploração sistemática de variáveis de síntese (precursores, funcionalizantes e condições reacionais) e a sua correlação com as propriedades físico-químicas e o desempenho final dos dispositivos.

Alguns indicadores quantitativos pode ser estabelecidos, considerando a atividade da equipe. São eles:
• Dispositivos produzidos e devidamente caracterizados;
• Resultados de aplicação de dispositivos;
• Publicação de trabalhos científicos em revistas de impacto internacional;
• Participação em congressos e conferências.
• Publicação de monografias acerca dos trabalhos desenvolvidos;

Alguns indicadores qualitativos pode ser estabelecidos, considerando a atividade da equipe. São eles:
• Evolução técnica e científica da equipe;
• Ampliação e fortalecimento da rede de colaboração científica;
• Aprimoramento de propostas submetidas a agências de fomento