Pequenas bolhas, com menos de 200 nanômetros cada, pequenas o suficiente para caber 5.000 ou mais lado a lado em um milímetro, estão causando um grande impacto nos mercados de capital de risco e também na mídia.
As nanobolhas podem destruir a proliferação de algas nocivas, purificar a água contaminada, livrar os sistemas de irrigação de biofilme e realizar limpeza
Imagem ilustrativa
Os princípios por trás das nanobolhas são intrigantes.
São geradas por um sistema que usa gás (ar atmosférico, oxigênio puro, ozônio ou carbono), que quando inerido na água por um gerador (vórtice), cria pequenas bolhas
Elas são minúsculas e carregam uma forte carga elétrica negativa, então, em vez de subir para a superfície, como fazem as bolhas maiores, elas têm uma vida útil mais longa, saltando aleatoriamente como moléculas, um fenômeno chamado movimento browniano (movimento aleatório de partículas num fluido -líquido ou gás – como consequência dos choques entre todas as moléculas ou átomos presentes no fluido)
Como resultado, as nanobolhas podem permanecer em suspensão por dias, meses ou até anos.
Enquanto estão na água, as nanobolhas podem atrair bactérias carregadas positivamente e outros contaminantes, ajudando o material particulado a flutuar, se abrindo para criar radicais livres e oxigenar a água.
O longo tempo de espera na água não é apenas interessante, mas necessário. As nanobolhas requerem um longo tempo de residência para transferir o gás, porque não há cisalhamento (deformação) da película de gás / líquido.
Isso é bom para a aeração, por exemplo, para alimentar micróbios consumidores de resíduos, embora para a ozonização, que é uma corrida contra a curta vida da molécula de ozônio, o papel das nanobolhas seja mais explorado.
Grande Emoção
As propriedades das nanobolhas inspiraram muito entusiasmo na indústria da água e as possibilidades são realmente empolgantes.
Onde as condições favorecem sua atividade e a escala é apropriada para sua distribuição, as nanobolhas podem realmente mudar o jogo.
E quando as condições não são muito apropriadas ou a escala começa a se estender além de onde as nanobolhas podem alcançar, tecnologias de mistura, como injetores venturi, reatores flash de pipeline e manifolds de bocal de bacia podem ajudar uma gama maior de usuários a tirar proveito da tecnologia de nanobolhas.
O tamanho minúsculo das nanobolhas é parte do apelo, mas também parte do problema de escala.
Como as nanobolhas não agem como bolhas, se movendo aleatoriamente, elas não podem ser direcionadas de maneira eficaz para uma mistura completa em um volume considerável de água.
E um dos princípios do movimento browniano é que o movimento seja aleatório e aumente à medida em que a temperatura aumenta, o que significa que a temperatura da água pode se tornar uma variável extremamente limitante ao usar nanobolhas.
A turbidez pode ser outro fator limitante, reduzindo fortemente o movimento das nanobolhas, assim como a salinidade.
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Em suma, muitas variáveis interferem no movimento aleatório que caracteriza as nanobolhas, de modo que a mistura e a transferência de massa são extremamente localizadas.
Mesmo dentro dessas áreas tratadas localmente, a transferência de gás ocorre por meio de um processo passivo que é mal compreendido. A indústria está ansiosa para ver mais pesquisas, não apenas no laboratório, mas em condições da vida real.
O resultado final é que, um pequeno volume localizado de água pode ser tratado com sucesso com nanobolhas, mas um grande tanque ou corpo d’água frio, turvo ou salino exigiria uma quantidade enorme de infraestrutura de geração de nanobolhas para garantir um tratamento completo.
Esforço e eficiência
Um desafio para os sistemas de nanobolhas é a energia. Alguns sistemas prometem maior eficiência do que outros, mas todos requerem uma energia de bombeamento significativa para criar a força que forma as nanobolhas e injeta gás na água. É comum pressões de 60 a 100 psi ou mais.
Para maximizar a mistura que eles podem alcançar e aproveitar ao máximo a energia que gastam, alguns sistemas de nanobolhas integram o poder de mistura de injetores de venturi para misturar água tratada com nanobolhas no fluxo principal.
Eles estão aproveitando a notável eficiência do venturis ao usar a mudança de pressão no fluxo para puxar gás ou água tratada, injetá-los na corrente e fornecer o efeito de cisalhamento (deformação) e mistura, que ajuda na distribuição uniforme e na transferência de massa.
Os injetores venturi também fornecem um poderoso efeito de cisalhamento, que melhora drasticamente a transferência de gás das bolhas. O cisalhamento ativo em um venturi renova continuamente a barreira líquido / gás, apresentando uma interface constantemente refrescante para o gás entrar em solução.
As nanobolhas sozinhas devem esperar, geralmente muito tempo, para que a transferência passiva ocorra através de suas barreiras carregadas negativamente.
Como resultado, a eficiência de transferência de massa de um venturi bem projetado e fabricado, que pode exceder 90% com ar, oxigênio ou ozônio, já é conhecida entre os especialistas em aeração e oxidação.
Outras tecnologias de mistura de alta eficiência, como reatores flash pipeline e manifolds de bico de bacia, também podem contribuir para uma melhor mistura em volumes maiores.
Escalabilidade
Os desafios em torno da escalabilidade são evidentes na popularidade das nanobolhas em sistemas que tratam volumes menores de água, por exemplo, sistemas de irrigação de estufa ou cantos de lagoas sufocados por algas que podem ser protegidos do fluxo normal através do corpo d’água.
Neste estágio, parece que as nanobolhas podem ter um grande futuro tratando pequenos volumes de água, mas onde a escala ou a necessidade de movimento são maiores, a integração com sistemas de injeção e mistura de alta eficiência pode ser necessária.
Um especialista do setor ressalta que, você pode limpar uma mancha em sua camisa com uma gota de detergente, mas para lavar toda a sua camisa, você precisará de uma máquina de lavar que possa dispersar o detergente.
Nada contra os detergentes de hoje, que estão acima dos produtos químicos mais antigos, eles só precisam ser usados corretamente.
Suspeita-se que veremos algo semelhante com as nanobolhas, à medida que elas deixarem sua marca na indústria, seja sozinha ou integrada a outras tecnologias para proporcionar o maior impacto.
Referência: Water Online
Autores: Jim Lauria, Mazzei Injector Company
Adaptado para Portal Tratamento de Água
Traduzido por Jaqueline Morinelli
