PESQUISA INOVATIVA EM PEQUENAS EMPRESAS (PIPE)

Print Friendly

Exterminador de impurezas

Gerador de ozônio nasce da parceria entre uma empresa e um laboratório do ITA

ED. 78 | AGOSTO 2002

 

Os geradores poderão ser dimensionados de acordo com cada cliente

Uma nova linhagem de geradores de ozônio de alto desempenho, para tratamento de efluentes industriais e residenciais, que garantem a esterilização das águas tratadas em mais de 90%, já está instalada, testada e avaliada. São quatro protótipos. Um na estação de tratamento de esgoto Piracicamirim, da Secretaria Municipal de Águas e Esgotos (Semae) de Piracicaba, e outro para tratamento de água no Centro Técnico Aeroespacial (CTA), em São José dos Campos. Outros dois com igual desempenho estão instalados numa lavanderia de roupas hospitalares, em São Paulo, e no laboratório da Escola de Engenharia de Piracicaba (EEP) e estão sendo usados, respectivamente, no estudo do tratamento de água contaminada e do chorume (água lamacenta e suja de aterros sanitários e dos chamados lixões).

Os estudos e o desenvolvimento dos quatro protótipos em operação tiveram a coordenação do físico Wilfredo Irrazabal Urruchi, com apoio das equipes do Laboratório de Plasmas e Processos do (LPP) Departamento de Física do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), da Faculdade de Ciências Matemáticas e da Natureza e do Laboratório de Materiais Carbonos da Universidade Metodista de Piracicaba (Unimep), além da EEP.

Os recursos vieram do Programa de Inovação Tecnológica em Pequenas Empresas (PIPE) da FAPESP solicitados pela microempresa Qualidor Saneamento Incorporação, de Santa Bárbara d’Oeste, que procurou a equipe do ITA – de onde Urruchi foi designado para coordenar o projeto do PIPE – para inovar a tecnologia dos geradores de ozônio fabricados por ela há 30 anos.

A parceria mostrou-se profícua diante dos resultados que comprovaram a eficiência dos novos geradores. As análises físico-químicas e microbiológicas da água tratada pelos protótipos foram realizadas pela equipe da Faculdade de Ciências da Saúde da Unimep e pela EEP, contando com o apoio da pesquisadora alemã Julia Sasse, bolsista do Serviço Alemão de Intercâmbio Acadêmico (DAAD). “Nosso desafio foi desenvolver tecnologia nacional de geração e aplicação de ozônio”, diz Urruchi. Existem geradores no mercado internacional planejados para todos os usos, porém de custo muito alto.

“Fizemos um geradoradequado às condições econômicas nacionais e adaptado ao clima, quente e úmido, visando todas as aplicações onde a possibilidade de contaminação com microrganismos ou produtos químicos deve ser minimizada, sem causar danos à natureza, como é o caso da esterilização com cloro”, explica o físico Choyu Otani – colaborador do projeto no LPP-ITA. “Mesmo em quantidades controladas, no tratamento de água e de efluentes, o cloro é residual e favorece a formação de organoclorados e outros subprodutos prejudiciais aos mananciais.” Além disso, é fato confirmado a maior eficiência do ozônio que a do cloro no combate a formas latentes e resistentes de vírus, bactérias e protozoários presentes na água, responsáveis por muitas doenças, como icterícia, diarréias, cólera, etc.

Segundo Urruchi, não há notícias anteriores no Brasil do uso de ozônio em estações de tratamento de água e esgoto. Geradores importados vêm sendo usados para aplicação do ozônio como alvejante em algumas indústrias de papel e celulose do interior de São Paulo, em grandes indústrias da área alimentícia e em poucas empresas de distribuição de água mineral, na esterilização da própria água a ser engarrafada, assim como dos vasilhames. Sem falar nas tentativas de tratamento de piscinas, como as da Qualidor. “O gerador de ozônio desenvolvido nesse projeto oferece melhor tecnologia de purificação da água, favorece o desenvolvimento de um ramo industrial promissor e contribui significativamente para a preservação do ambiente natural”, afirma ele.

Refrigerado a água
Um dos itens que impedem a proliferação da aplicação de geradores de ozônio é a refrigeração. “Nossa temperatura no verão pode ir até 40ºC, o que acelera a degradação do ozônio produzido. Assim, a primeira inovação foi construir protótipos refrigerados a água, o que não existia nos geradores da Qualidor”, explica ele.

A geração de ozônio no equipamento utiliza-se do princípio da descarga em barreira dielétrica (DBD). “No nosso gerador, a DBD de alta voltagem é formada entre dois eletrodos tubulares, num dispositivo dielétrico (tubo de vidro) que armazena a energia e depois a libera. O ar seco que circula entre o vidro e o eletrodo recebe as descargas elétricas e transforma-se em ozônio.” Isso acontece porque elétrons gerados na descarga dissociam algumas moléculas de oxigênio (O2) formando alguns oxigênios atômicos (O) que se agregam rapidamente a outras moléculas de O2, formando as do ozônio (O3).

“A queda de energia elétrica é um problema sério para geradores e nós conseguimos encontrar uma solução. Desenvolvemos controles automáticos com microprocessadores, dentro do gerador, permitindo que, ao retornar a energia, a tensão vá crescendo aos poucos até o ponto ideal de trabalho, sem queimar o sistema”, diz Urruchi. Esse sistema também controla a quantidade de ar que entra no gerador, a corrente da descarga, a quantidade de ozônio produzida e o tempo de atividade do aparelho. Outra grande inovação é um sistema de controle remoto via satélite desses geradores que aguarda apenas a instalação de uma linha especial da Embratel.

O primeiro protótipo construído pela equipe de Urruchi produziu 20 gramas por hora (g/h), em concentração de 1,8% de ozônio, uma capacidade maior e mais eficiente que a do equipamento original da Qualidor, de 7g/h e concentração de 1,2%. Esse tipo de gerador foi instalado na Lavanderia da Paz, em São Paulo, especializada na área hospitalar, inicialmente para tratar efluentes descartados após a lavagem das roupas. Depois de janeiro de 2002, a água ozonizada foi usada diretamente na lavagem e esterilização das roupas, permitindo umaeconomia de 40% de água, sabões e detergentes, além do descarte de água mais limpa na rede pública.

Ar transformado
Na segunda parte do projeto, foram desenvolvidos os geradores maiores, como o que está na estação de tratamento de esgoto de Piracicamirim, para um tratamento final de esgoto. Ele é formado por um processador de ar seco e limpo no interior do equipamento. Esse ar é resfriado e injetado no reator, onde, pela ação do processo DBD, é parcialmente transformado em ozônio. O composto gasoso é então injetado em forma de microbolhas no efluente a ser tratado. Segundo Urruchi, esse protótipo trata até 2 metros cúbicos por hora de efluente, que já seria o suficiente para fornecer água limpa apropriada e necessária para a limpeza dos próprios filtros da ETE. Para tratar toda a água da ETE Piracicamirim, antes de ser devolvida à natureza – no rio Piracicamirim -, o equipamento teria que ser 50 a 100 vezes maior que o protótipo.

“O chorume originado em aterros sanitários é um grande problema de saneamento”, diz Maria Helena Santini Campos Tavares, coordenadora do curso de Engenharia Ambiental da EEP. Esse chorume tem altas concentrações de matérias orgânicas e metais pesados que poluem o solo e subsolo, mananciais e águas subterrâneas. Segundo ela, ainda não há tratamento efetivo para isso. O uso de geradores de ozônio viabiliza um pré-tratamento, tornando o chorume biologicamente degradável. Permite gerar biogás por meio de tratamento anaeróbico, utilizando bactérias que não precisam de oxigênio para sobreviver, garantindo a própria sustentação energética dos aterros sanitários.

O protótipo que está no laboratório da EEP está sendo testado como esterilizador da água resultante da fossa séptica. Depois de alguns minutos de ozonização, o esgoto doméstico fica claro, tem redução da matéria orgânica e esterilização de microrganismos. Esse gerador é menor e mais simples na sua concepção que o instalado na ETE Piracicamirim (estação Piracica-Mirim) e pode ser adaptado ao tratamento de efluentes de uma residência ou de um condomínio. “A idéia é viabilizar tratamentos descentralizados”, afirma Maria Helena.

Parceiros comerciais
“Nosso grande desafio agora é atender cada cliente potencial em suas necessidades específicas de uso do ozônio”, afirma Aluisio Pimentel de Camargo, diretor da Qualidor Saneamento Incorporação. “Vamos dividir nossa atuação em sete segmentos: tratamento de efluentes municipais, industriais, sistemas de ar-condicionado, água de subsolo, reservatórios de condomínios, piscinas e chorume dos aterros municipais. Podemos atuar, também, nos efluentes gerados pelos grandes criadores de suínos, que contaminam mananciais com resíduos orgânicos e produtos químicos tóxicos e cancerígenos resistentes aos processos de tratamento convencional.”

Outra área é a de produção de mudas de plantas que, sob o ar ozonizado, sofrem uma seleção natural, resultando em mudas resistentes que exigem menos defensivos. “As possibilidades de uso desses geradores são imensas”, garante Camargo. “Nosso grande entrave depois dos protótipos prontos é obter parceiros propensos a injetar capital na empresa, que é pequena e sem estrutura para o tamanho do desafio a ser vencido daqui para frente”, conclui o diretor da Qualidor.

Para Wilfredo Urruchi há ainda um outro desafio. O de obter homologação do equipamento. Os padrões atuais de verificação de eficiência de tratamento de efluentes estão diretamente relacionados à utilizaçãode cloro. O desafio maior,no entanto, que foi desenvolver um gerador de ozônio inovador, já foi vencido.

Elemento de purificação
O ozônio (O3) é um gás azul pálido, instável, muito oxidante e reativo. Existe de forma natural em altitudes entre 15 e 20 quilômetros, absorvendo os raios ultravioleta do Sol. No meio em que vivemos, entre 20º e 30ºC, sua vida útil é de apenas 40 minutos. A partir de temperaturas entre 35º e 40ºC, ele começa a se dissociar, deixando de ser O3 para voltar a ser O2 (oxigênio). Essa instabilidade favorece o ozônio a reagir com células ou moléculas. Esse processo, chamado de oxidação, serve para exterminar algas, germes, vírus e bactérias.

Descoberto em 1785, ele já é empregado há mais de 90 anos. Tem demonstrado eficiência ao longo desses anos na despoluição e purificação da água, no tratamento de efluentes com compostos orgânicos e químicos provenientes da indústrias de papel e celulose, petroquímica, têxtil, alimentos, medicamentos, laticínios e frigoríficos. “Atualmente, a tecnologia de produção do ozônio é a mesma em qualquer parte do mundo. O que muda é o sistema integrado de gerador e o meio a ser tratado com ozônio, que é específico para cada aplicação”, diz o físico Wilfredo Urruchi, pesquisador-colaborador do ITA.

No tratamento de água, além da ação em microrganismos, o ozônio também é usado em processos de remoção de metais pesados e na redução de compostos nitrogenados (uréia, amônia, nitratos, nitritos e cianetos) e no controle químico e biológico do oxigênio existente em qualquer meio aquoso. O uso do ozônio está sendo ampliado e estimulado em vários países para o enfrentamento das exigências, cada vez maiores, de purificação de águas e de preservação ambiental.

O Projeto
Desenvolvimento de Gerador de Ozônio de Alto Desempenho (nº 98/15038-1); Modalidade Programa de Inovação Tecnológica em Pequenas Empresas (PIPE); Coordenador Wilfredo Milquiades Irrazabal Urruchi – ITA/Qualidor; Investimento R$ 215.067,00 e US$ 8.984,70


Matérias relacionadas

CRISTALOGRAFIA
Estrutura de proteína essencial à replicação do vírus zika é desvendada
PESQUISA BRASIL
Judiacialização da saúde, zooxantelas e avaliação de docentes
FINANCIAMENTO
Instituto privado vai investir em pesquisas de caráter inovador no país