Implosão de microbolhas desinfecta água sem usar químicos

Com informações da Agência Fapesp - 07/11/2011

Equipamento desenvolvido na Unicamp reduz microrganismos que causam doenças em águas residuais por meio de fenômeno físico que envolve quedas repentinas de pressão, chamado cavitação.
[Imagem: Unicamp]

Cavitação

A cavitação, um fenômeno físico geralmente observado em sistemas hidráulicos, causado pela queda brusca que atinge a pressão de vapor do líquido, é uma alternativa aos tratamentos com produtos químicos para desinfecção de águas residuais.

O novo aliado do meio ambiente é um equipamento desenvolvido por José Gilberto Dalfré Filho, professor do Departamento de Recursos Hídricos da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

De acordo com Dalfré, a ideia do estudo surgiu com uma análise da erosão causada pela cavitação em superfícies sólidas, principalmente, em materiais usados em estruturas hidráulicas, como vertedouros de barragens.

"No projeto inicial, simulávamos a erosão por cavitação nessas estruturas usando um jato cavitante. Ao fim do trabalho, além de observar que o equipamento poderia ser melhorado para aumentar a eficiência, também verificamos outras finalidades para os jatos cavitantes, em especial a desinfecção e remoção de compostos persistentes", disse.

Implosão para matar bactérias

O objetivo do equipamento é aplicar o mesmo princípio da cavitação para eliminar microrganismos presentes em águas e que podem causar problemas para a saúde humana, reduzindo o uso de reagentes químicos para a despoluição.

Semelhante ao que ocorre na cavitação, um jato de alta pressão no interior de um reservatório gera altas tensões de cisalhamento (ou tangenciais), formando vórtices.

Nesses vórtices são formadas bolhas, que aumentam de tamanho e desfazem os próprios vórtices.

"Ao destruí-los, a pressão em torno dessas bolhas se tornará extremamente alta, causando a implosão das mesmas", explicou Dalfré.

A partir da implosão, cuja velocidade pode atingir mais de 100 metros por segundo, uma grande onda de pressão é liberada, atingindo os microrganismos.

Essa pressão é tão elevada que vários grupos de cientistas planejam usar a cavitação até mesmo para fazer fusões nucleares, capazes de gerar energia limpa.

"Caso o líquido esteja contaminado com bactérias, as altas tensões que ocorrem durante a implosão das bolhas podem romper as células desses organismos", explicou.

Desinfecção

Com a pressão aplicada pelo estudo ainda não é possível eliminar totalmente o número de microrganismos presentes na água.

"Obtivemos uma desinfecção significativa. No momento, estamos remodelando o equipamento para atingir valores maiores de desinfecção, visando à limpeza da água para o consumo humano", disse.

Dalfré destaca também a eficiência do equipamento em relação a outros métodos alternativos de desinfecção com relação ao consumo de energia.

"Seu gasto energético é menor que outros processos que também usam a cavitação, como, por exemplo, a ultra-sônica, que ocorre em altas temperaturas", disse.

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