Você sabia que o ar ao nosso redor é principalmente nitrogênio? Todos precisam de oxigênio para sobreviver. No entanto, o ar que respiramos é composto por 78% de nitrogênio, apenas 21% de oxigênio e pequenas quantidades de outros gases. O corpo humano não usa esse nitrogênio, mas é muito útil em várias aplicações industriais.
O que é nitrogênio?
Vamos começar com o básico. O nitrogênio é um gás inerte que é inodoro, incolor e não sustenta a vida. No entanto, é importante para o crescimento das plantas e é um aditivo fundamental em fertilizantes. Seu uso vai muito além do seu jardim. O nitrogênio geralmente aparece na forma líquida ou gasosa (embora também seja possível obter nitrogênio sólido). O nitrogênio líquido é usado como refrigerante, capaz de congelar rapidamente alimentos e objetos em pesquisas médicas, bem como em tecnologia reprodutiva. Para os fins desta explicação, ficaremos com o gás nitrogênio.
O nitrogênio é amplamente utilizado, principalmente, pelo fato de não reagir quando exposto a outros gases, ao contrário do oxigênio, que é muito reativo. Devido à sua composição química, os átomos de nitrogênio precisam de mais energia para serem quebrados e reagir com outras substâncias. Por outro lado, as moléculas de oxigênio são mais fáceis de quebrar, tornando o gás muito mais reativo. O gás nitrogênio é o oposto, proporcionando ambientes não reativos onde necessário.
A falta de reatividade do nitrogênio é sua maior qualidade e, como resultado, o gás é usado para evitar oxidação lenta e rápida. A indústria de eletrônicos é um exemplo perfeito desse uso, pois, durante a produção de placas de circuito e outros pequenos componentes, pode ocorrer oxidação lenta na forma de corrosão.
A oxidação lenta também não é estranha à indústria de alimentos e bebidas, na qual o nitrogênio é usado para deslocar ou substituir o ar a fim de melhor preservar o produto final. Explosões e incêndios são bons exemplos de oxidação rápida, pois precisam ser abastecidos com oxigênio. A remoção do oxigênio de um recipiente com a ajuda de nitrogênio reduz a probabilidade de ocorrência desses acidentes.
Soluções temporárias de nitrogênio
- Geradores de nitrogênio de membrana
- Geradores de nitrogênio de adsorção por variação de pressão
Como funciona a tecnologia de membrana?
Como funciona a Adsorção por Variação de Pressão?
Ao produzir seu próprio nitrogênio, é importante conhecer e entender o nível de pureza que você deseja alcançar. Algumas aplicações exigem níveis de pureza baixos (entre 90 e 99%), como enchimento de pneus e prevenção de incêndios, enquanto outras, como aplicações na indústria de alimentos e bebidas ou moldagem de plásticos, exigem níveis altos (de 97 a 99,999%). Nesses casos, a tecnologia PSA é o caminho ideal e mais fácil a seguir. Em essência, um gerador de nitrogênio funciona separando moléculas de nitrogênio das moléculas de oxigênio contidas no ar comprimido. A adsorção por variação de pressão faz isso retendo o oxigênio presente no fluxo de ar comprimido usando a adsorção.
A adsorção ocorre quando as moléculas se ligam a um adsorvente, neste caso, as moléculas de oxigênio se ligam a uma peneira molecular de carbono (CMS). Isso acontece em dois recipientes de pressão separados, cada um preenchido com uma CMS, que alternam entre o processo de separação e o processo de regeneração. Por enquanto, vamos chamar esses recipientes de torre A e torre B. Para começar, o ar comprimido limpo e seco entra na torre A e, como as moléculas de oxigênio são menores que as moléculas de nitrogênio, elas entrarão nos poros da peneira de carbono. Por outro lado, as moléculas de nitrogênio não se encaixam nos poros, de modo que elas irão contornar a peneira molecular de carbono. Como resultado, você obtém o nitrogênio com a pureza desejada.
Essa fase é chamada de fase de adsorção ou separação. No entanto, não acaba nesse ponto. A maior parte do nitrogênio produzido na torre A sai do sistema (pronto para uso direto ou armazenamento), enquanto uma pequena parte do nitrogênio gerado é levada para a torre B no sentido oposto (de cima para baixo). Esse fluxo é necessário para expulsar o oxigênio que foi capturado na fase de adsorção anterior da torre B. Ao liberar a pressão na torre B, as peneiras moleculares de carbono perdem sua capacidade de reter as moléculas de oxigênio. Elas se soltarão das peneiras e serão levadas pelo escape pelo pequeno fluxo de nitrogênio proveniente da torre A.
Ao fazer isso, o sistema abre espaço para que, na próxima fase de adsorção, novas moléculas de oxigênio fiquem retidas nas peneiras. Chamamos esse processo de "limpeza" de uma regeneração de torre saturada de oxigénio.
