A tecnologia de plasma revolucionou a fabricação de eletrônicos e o tratamento de água, oferecendo soluções sustentáveis para desafios modernos por meio de projetos inovadores de reatores. Crédito: SciTechDaily.com
Dois grupos de investigação da UCO concebem um plasma (um gás ionizado) reator mantido por microondas que permite descontaminar águas com altas concentrações de corante.
O plasma é um gás ionizado – isto é, um gás contendo elétrons, íons, átomos, moléculas, radicais e fótons. Muitas vezes é chamado de quarto estado da matéria e, surpreendentemente, permeia tudo. Os plasmas, gerados artificialmente pela transmissão de energia a um gás, são encontrados nos tubos fluorescentes que iluminam as cozinhas, mas também permitiram que os celulares se tornassem cada vez menores.
Plasma em Tecnologia
O plasma foi uma verdadeira revolução no mundo da tecnologia. Antes, para gravar os circuitos nas placas de silicone utilizadas em aparelhos eletrônicos como celulares, era necessário utilizar produtos químicos poluentes. Agora, o uso do plasma tornou possível fazer isso de forma mais limpa e precisa, sendo possível tornar as fendas cada vez menores e, com elas, os dispositivos.
Aplicações Ambientais do Plasma
Mas o plasma também tem outras aplicações, como o tratamento de água. Os grupos FQM-136 Física de Plasmas e FQM-346 Catálise Orgânica e Materiais Nanoestruturados da Universidade de Córdoba colaboraram em uma pesquisa cujo objetivo era a eliminação de contaminantes presentes na água por meio da aplicação de plasma para promover processos químicos.
Com o objetivo de enfrentar o problema da presença crescente de poluentes orgânicos nas águas, como corantes e outros compostos provenientes da atividade agrícola e industrial nas águas que desestabilizam os ecossistemas, estes investigadores optaram pela aplicação de plasma.
Os pesquisadores Francisco J. Romero, Juan Amaro e Maria C García. Crédito: Universidade de Córdoba
Avanço na descontaminação da água
Em 2017 eles demonstrarampela primeira vez, que os plasmas de argônio induzidos por microondas abrem-se para o ar, ao atuarem sobre a água, gerando nela reativos espécies contendo oxigênio e nitrogênio (como radicais hidroxila, peróxido hidratado, radicais nitrogênio) capazes de descontamina-lo. Agora os pesquisadores Juan Amaro Gahete, Francisco J. Romero Salguero e María C. García conseguiram projetar um reator deste tipo de plasma e aumentar significativamente as quantidades dessas espécies ativas geradas na água, possibilitando assim a destruição de altas concentrações. de corantes (neste caso, azul de metileno) em poucos minutos.
Inovações no projeto de reatores de plasma
Isto foi conseguido alterando o design do surfatron, o dispositivo metálico que mistura a energia de um gerador de microondas com o plasma para mantê-lo. “O que fizemos foi colocar um pequeno pedaço de silício no tubo de descarga de quartzo, permitindo gerar um plasma diferente, que não seja filamentar e seja mais eficiente na criação de espécies ativas ao interagir com a água”, explicou a professora María. C. Garcia. Os referidos componentes do plasma, ao interagirem com a água, geram espécies oxidantes capazes de degradar compostos orgânicos e matar microrganismos, o que permite que este reator de plasma seja utilizado em aplicações relacionadas à remediação de água.
Esta nova configuração, portanto, amplia a aplicabilidade deste tipo de plasmas. “O projeto muda completamente a configuração do campo eletromagnético gerado pelo surfatron para criar o plasma, resultando em plasma com propriedades diferentes e mais eficientes, eliminando também o problema da filamentação (divisão da coluna de plasma em vários filamentos), que desestabiliza isso”, explicou o professor García.
O futuro da descontaminação por plasma
E então…descontaminação. “Essas espécies oxidantes geradas pela ação do plasma são muito reativas e permitem destruir a matéria orgânica da água”, continuou o professor Francisco J. Romero. Para que isso aconteça, o plasma não é introduzido na água. Em vez disso, é feito para atuar remotamente, de modo que entre a água e o plasma exista uma zona de ar onde ocorrem inúmeras reações devido a colisões entre as espécies excitadas e as moléculas de oxigênio, nitrogênio e vapor de água, e “espécies reativas que se difundem no líquido e acabam com os contaminantes”.
O potencial descontaminante deste tipo de plasma, gerado com este novo design “foi testado para reduzir altas concentrações de corante azul de metileno em água, com resultados muito eficientes em termos de energia, conseguindo a eliminação completa do corante em tempos de tratamento reduzidos, ”, disse o pesquisador Juan Amaro.
Assim, com este trabalho avança-se numa das aplicações do plasma, aquele “quarto estado da matéria” criado ao fornecer energia a um gás estável e convertê-lo num gás ionizado, sendo isto aplicável a quase tudo: fabrico de microchips, desinfetar superfícies, curar feridas, depositar revestimentos antirreflexos em vidros, melhorar a germinação de sementes, recuperar resíduos, ativar a superfície de plásticos para obter melhor adesão de tintas e inúmeras outras aplicações.
Referência: “Dispositivo surfatron modificado para melhorar a geração assistida por plasma de microondas de RONS e degradação do azul de metileno na água” por Juan Amaro-Gahete, Francisco J. Romero-Salguero e Maria C. Garcia, 29 de novembro de 2023, Quimosfera.
DOI: 10.1016/j.chemosfera.2023.140820