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Uma invenção chamada de solarclave poderia ajudar a evitar os milhões de infecções anuais que resultam de equipamento médico limpo indevidamente. Foto de Oara Neumann
A autoclave - um dispositivo que gera vapor para matar bactérias e esterilizar equipamentos médicos - foi inventada em 1879. Mas, 134 anos depois, estima-se que infecções que se desenvolvem como resultado de equipamento médico indevidamente esterilizado afetem centenas de milhões de pessoas cada uma. ano, principalmente no mundo em desenvolvimento. Em locais com acesso limitado à tecnologia de autoclave, juntamente com uma fonte de alimentação inconsistente, muitas pessoas ainda passam por cirurgias com equipamentos cheios de bactérias, vírus e outros patógenos.
A boa notícia, porém, é que esse problema poderia ser resolvido em breve, graças a um dispositivo chamado solarclave, desenvolvido por um grupo de engenheiros liderados por Oara Neumann e Naomi Halas, da Rice University. Seu dispositivo, descrito em um artigo publicado hoje na revista Proceedings da National Academy of Sciences, aproveita o poder do Sol - juntamente com as características únicas de nanopartículas específicas - para higienizar equipamentos médicos e outros instrumentos sem qualquer necessidade de uma fonte externa de eletricidade.
Os pesquisadores não foram a primeira equipe a ter a idéia de usar energia solar para esterilizar equipamentos, mas esse é o primeiro protótipo funcional que passou nos testes de esterilização padrão da FDA. Autoclaves convencionais usam eletricidade para produzir vapor, mas esse dispositivo o faz confiando em nanopartículas de metal e carbono (partículas minúsculas que têm um milésimo de milionésimo de diâmetro) que estão espalhadas em uma solução aquosa.
As características termodinâmicas das nanopartículas fazem com que elas absorvam energia muito mais rapidamente do que o líquido circundante, gerando uma grande diferença de temperatura à medida que a luz solar é coletada por um prato espelhado e seu calor é canalizado para a solução. O calor é então transferido para as moléculas de água que são adjacentes às nanopartículas e as converte diretamente em vapor. Esse projeto permite a conversão da energia solar em vapor de maneira extremamente eficiente - apenas 20% da energia é usada para elevar a temperatura do líquido e os 80% restantes ajudam a produzir e sustentar o banho de vapor.
Ao contrário de quando a água é normalmente fervida e transformada em vapor, as nanopartículas são capazes de gerar quantidades substanciais de vapor a 70 graus Celsius, quando a solução ainda está muito abaixo de seu ponto de ebulição (algum vapor foi gerado quando os pesquisadores colocaram a cápsula fluida um banho de gelo, mantendo-o acima de zero graus Celsius). Como resultado, a solarclave pode executar o que normalmente é um processo extremamente intensivo em energia - esterilizando equipamentos médicos - usando apenas a intensidade limitada da energia solar.
Os pesquisadores usaram essa tecnologia para produzir dois protótipos relacionados que podem operar fora da rede. Um deles é um sistema de circuito fechado projetado para esterilizar equipamentos médicos e outros objetos relativamente pequenos; o outro permite insumos e é projetado para esterilizar resíduos humanos e animais para reduzir a disseminação de doenças, um problema permanente nos países em desenvolvimento. Se operados três vezes por semana, os pesquisadores estimam que ele pode processar a urina e as fezes produzidas por uma família de quatro adultos.
Os protótipos foram testados pela sua eficácia em matar Geobacillus stearothermophilus, um tipo de bactéria que cresce em fontes termais e outros ambientes quentes e, portanto, é mais difícil de remover através do aquecimento do que a maioria dos outros tipos de micróbios. Ambas as luzes solares passaram no teste, matando todas as bactérias da amostra ao longo de 30 minutos.
Nos testes, a energia solar efetivamente matou as bactérias, indicando que poderia esterilizar com sucesso o equipamento médico. Imagem via usuário do Flickr mynameissharsha
Se esse tipo de tecnologia puder ser produzido em grande escala, ele tem o potencial de ajudar a reduzir enormemente a quantidade de infecções em todo o mundo. As nanopartículas não são consumidas durante o processo de esterilização, portanto elas podem ser reutilizadas indefinidamente, e quantidades relativamente pequenas de água são usadas durante cada ciclo. Os pesquisadores também procuraram usar componentes de baixo custo sempre que possível, mas como o dispositivo ainda está no estágio de protótipo, é difícil dizer qual seria o preço final.
Exceto questões de custo, a solarclave pode potencialmente ser usada em todos os tipos de circunstâncias em que o acesso à eletricidade é a principal limitação. As aplicações mais imediatas são esterilizar equipamentos médicos e resíduos humanos, mas os pesquisadores especulam que o mesmo tipo de tecnologia poderia eventualmente ser usado para purificar a água e limitar a disseminação de bactérias em produtos alimentícios. A notável eficiência do projeto em produzir vapor, dizem eles, poderá algum dia ser usada na geração de eletricidade.
