Um novo estudo publicado na Frontiers of Environmental Science & Engineering propõe um framework integrado para selecionar adsorventes sustentáveis que se alinham com objetivos de emissões líquidas zero no tratamento de água. A pesquisa aborda o ônus ambiental dos carvões ativados convencionais, que normalmente são derivados de matérias-primas fósseis e envolvem processamento intensivo em energia. Ao combinar testes de desempenho de adsorção com avaliação do ciclo de vida e análise de fim de vida, o framework identifica materiais que simultaneamente alcançam alta eficiência na remoção de contaminantes e reduzem as emissões de gases de efeito estufa.
O estudo, relatado por pesquisadores da Universidade Kyung Hee em 23 de agosto de 2025, concentra-se em carvões ativados de base biológica derivados de casca de pinheiro como alternativas renováveis aos materiais derivados de carvão. A equipe sintetizou carvões ativados usando cinco estratégias diferentes de ativação química e descobriu que a ativação dupla com hidróxido de sódio seguida por ácido clorídrico produziu o adsorvente mais eficaz. Este material demonstrou uma capacidade máxima de adsorção de ácido húmico de 15,84 mg por grama, superando significativamente tanto os biocarvões ativados individualmente quanto os carvões ativados disponíveis comercialmente.
Para avaliar o impacto ambiental, os pesquisadores aplicaram avaliação do ciclo de vida usando unidades funcionais baseadas em massa e baseadas na capacidade de adsorção. Enquanto comparações baseadas em massa mostraram pegadas de carbono semelhantes em vários métodos de ativação, a avaliação baseada no desempenho revelou uma clara vantagem para o adsorvente duplamente ativado. Como menos material foi necessário para remover a mesma quantidade de contaminante, suas emissões de gases de efeito estufa e demanda cumulativa de energia por unidade de poluente removido foram as mais baixas entre todos os candidatos. O estudo identificou o uso de eletricidade durante a secagem e pirólise como principais pontos críticos ambientais no processo de produção.
A análise demonstrou ainda que a produção em escala industrial poderia reduzir as emissões de carbono por quilograma de adsorvente em quase 90% em comparação com a síntese em escala laboratorial. Cenários de fim de vida também foram avaliados, mostrando que a regeneração de adsorventes usados oferece economias substanciais de emissões em relação ao aterro sanitário ou incineração. Esta descoberta reforça o valor das estratégias de materiais circulares para alcançar metas de sustentabilidade. Os pesquisadores enfatizam que avaliar adsorventes apenas pela capacidade de adsorção ou emissões de produção fornece uma imagem incompleta da sustentabilidade, e que métricas de ciclo de vida baseadas no desempenho refletem melhor os benefícios ambientais do mundo real.
O framework de seleção multifatorial proposto oferece uma ferramenta prática para pesquisadores, engenheiros e formuladores de políticas que buscam soluções sustentáveis de tratamento de água. Ao alinhar a eficiência de adsorção com o desempenho do ciclo de vida e considerações de fim de vida, a abordagem apoia a tomada de decisões informadas para a implantação de materiais de baixo carbono. Os achados sugerem que carvões ativados de base biológica, quando projetados de forma otimizada e regenerados após o uso, podem reduzir significativamente a pegada ambiental dos sistemas de purificação de água. O framework pode ser estendido a outros materiais funcionais onde desempenho e sustentabilidade devem ser otimizados em conjunto, contribuindo para metas mais amplas de emissões líquidas zero e economia circular. O estudo está disponível em https://doi.org/10.1007/s11783-025-2068-6.
