Durante férias na Costa Rica em 2018, Moitri Santra, então com dez anos, viu que as águas pareciam vermelhas e marrons. Embora ela não soubesse na época, ela estava olhando para a Maré Vermelha, uma das muitas algas nocivas que liberam toxinas fatais para peixes, mariscos, mamíferos marinhos e pássaros que se alimentam de peixes envenenados. Além disso, a proliferação de algas nocivas esgota o oxigênio disponível na água. Além disso, ela notou sinalização por toda a praia alertando as pessoas para não entrarem na água. O Índio global iria criar uma solução para colher algas nocivas quando ainda estão vivas e potencialmente transformá-las em biocombustível.
O que são florescimentos de algas prejudiciais?
Quando Moitri voltou para casa, na Flórida, ela começou a pesquisar algas tóxicas, descobrindo que se tratava de uma preocupação crescente. Ela descobriu um estudo de sete anos realizado pela Comissão Oceanográfica Intergovernamental da UNESCO, que o banco de dados de eventos de algas prejudiciais registrou 9,503 eventos com impactos na sociedade humana. “Contamina a vida marinha e os frutos do mar”, disse a adolescente, durante sua apresentação no 3M Young Scientists Challenge. Ela desenvolveu um robô e um filme de gel que pode atrair algas para um substrato. Sua visão é ser capaz de limpar os oceanos da proliferação de algas nocivas, coletando as algas vivas e convertendo-as em biocombustível.
A proliferação de algas nocivas ocorre naturalmente em corpos d'água e também pode ser estimulada por atividades humanas. Os escoamentos de fosfato e nitrato de fertilizantes, bem como de esgotos e lixiviados (líquidos de resíduos sólidos), juntamente com a luz solar excessiva, podem causar a proliferação de algas nocivas. Eles também tendem a preferir águas mais quentes, paradas e rasas. Enormes quantias de dinheiro são gastas para limpar esses HABs em corpos d'água, só os EUA gastaram US$ 1.1 bilhão em 2020. Além disso, existem produtos para combater essas florações, mas Moitri diz que eles simplesmente não estão à altura ou são poluentes em eles mesmos.
A solução de Moitri
“Criei um gel solúvel em água, biodegradável e carregado positivamente com íon citrato e ácido cítrico”, explica Moitri. A quitosana e o ácido cítrico contidos no gel induzem a coagulação das algas. Ela passou as férias de verão experimentando géis e substratos, transformando a sala de jantar da família em seu laboratório improvisado. “Essas proliferações de algas estão por toda parte, mas são especialmente proeminentes na Flórida”, explica ela.
O gel da Moitri foi desenvolvido para ser biodegradável e solúvel em água, reduzindo seu impacto ambiental. O polímero de quitosana incha e carrega o ácido cítrico em água no gel. O gel induziu a coagulação nas algas, fazendo com que elas se aglomerassem, tornassem-se densas e afundassem. No entanto, o processo também faz com que morram. No entanto, o processo de decomposição esgota o oxigênio da água, matando a vida marinha ao seu redor.
Um protótipo funcional
Seu mentor da 3M, Dr. Kannan Seshadri, ajudou-a com uma reviravolta. Moitri percebeu que as algas podem ser colhidas para produzir biocombustível, o que traz benefícios ambientais próprios. “Experimentei géis, pós e flocos e descobri que o filme de gel seco flutua efetivamente na água e atrai algas em menos de um minuto. No entanto, isto requer um material de substrato para reter as algas. Em sua versão inicial, Moitri usava uma esponja scotch brite, que é um material não tecido com fibras entrelaçadas. “Experimentei cerca de uma dúzia de não tecidos em rayon, viscose, polpa de madeira, PA e náilon”, explica ela. “Escolhi apenas os hidrofóbicos porque os materiais hidrofílicos absorvem água e ficam pesados. Finalmente, ela optou pelo material não tecido PET.
Mas depois de tudo isto, como é feita a colheita das algas? Para isso, ela construiu o SCARAB, um robô EV3 que pode ser implantado em um barco. O substrato é amarrado em carretéis e preso sob uma “guia” para manter o material no lugar. O material é revestido com gel e quando os motores são ligados o carretel gira lentamente no sentido anti-horário, desfiando e desfiando o substrato para coletar as algas. O material do substrato também permite que as algas fiquem presas. “As algas estão vivas no final do processo. Examinei-o ao microscópio e estava claramente em movimento”, acrescenta ela.
O Desafio 3M e os Mestres Broadcom
Ela atribui muito de seu sucesso ao seu mentor, Dr. Kannan Seshadri. “Ele me ajudou a transformar minha ideia simples em um protótipo funcional”, diz Moitri. “Eu estava pensando em afundar as algas e ele me permitiu ver que isso poderia causar mais danos ambientais.” O próximo desafio de Moitri é retirar as algas da tira sem danificá-la, o que ela espera fazer com um primer. “Se o primer certo for usado, também poderá aumentar a reutilização da tira”, diz ela. Ela espera ver a sua inovação ser implementada em todo o mundo e a eventual utilização destas algas colhidas na produção de biocombustíveis.
Em 2022, Moitri também ficou em segundo lugar na categoria tecnologia no Broadcom MASTERS, levando para casa um prêmio em dinheiro e a oportunidade de participar de um acampamento de verão STEM. Ela decidiu seguir seu interesse pela medicina e pela universidade médica no Programa de Verão Pré-Universitário da Universidade de Connecticut para seu foco pré-médico. Lá, ela passava o tempo assistindo palestras pela manhã e tendo aulas práticas à tarde, explorando uma especialização diferente a cada dia. “Usando manequins, fizemos simulações de situações de emergência”, diz Moitri, que sempre foi fascinado pelo corpo humano e suas diversas funções complexas.