Sabia que o ar que nos rodeia é composto maioritariamente por nitrogénio? Todos necessitam de oxigénio para sobreviver. No entanto, o ar que respiramos é composto por 78% de nitrogénio, contendo apenas 21% de oxigénio e pequenas quantidades de outros gases. O corpo humano não utiliza este nitrogénio, porém, este é extremamente útil em várias aplicações industriais.
O que é o nitrogénio?
Começando pelo básico, o nitrogénio é um gás inerte inodoro, incolor e que não sustenta a vida. Contudo, este é importante para o crescimento das plantas e um aditivo fundamental nos fertilizantes, mas a sua utilização vai muito além do seu jardim. Normalmente, o nitrogénio surge sob a forma líquida ou gasosa (embora também seja possível obter nitrogénio sólido). O nitrogénio líquido é utilizado como refrigerante, capaz de congelar alimentos rapidamente, e em investigação médica, bem como em tecnologia reprodutiva. Para efeitos desta explicação, vamos ficar pelo nitrogénio gasoso.
O nitrogénio é amplamente utilizado, principalmente, devido ao facto de este não reagir quando exposto a outro gás, ao contrário do oxigénio, que é muito reativo. Devido à sua composição química, os átomos de nitrogénio necessitam de mais energia para serem separados e para reagirem com outras substâncias. Por outro lado, as moléculas de oxigénio são mais fáceis de separar, o que torna este gás muito mais reativo. O nitrogénio gasoso corresponde ao oposto, proporcionando ambientes não reativos quando necessário.
A falta de reatividade do nitrogénio é a sua maior qualidade e, consequentemente, este é utilizado para evitar a oxidação lenta e rápida. A indústria eletrónica é um exemplo perfeito da sua utilização, uma vez que, durante a produção de placas de circuitos e outros pequenos componentes, pode ocorrer a oxidação lenta sob a forma de corrosão.
A oxidação lenta também não é estranha à indústria de alimentos e bebidas onde, neste caso, o nitrogénio é utilizado para deslocar ou substituir o ar, de forma a preservar melhor o produto final. As explosões e os incêndios são um bom exemplo de oxidação rápida, pois têm de ser alimentados por oxigénio. A remoção do oxigénio de um reservatório com a ajuda de nitrogénio reduz a probabilidade da ocorrência destes acidentes.
Soluções temporárias de nitrogénio
- Geradores de azoto de membrana
- Geradores de nitrogénio de adsorção com modulação da pressão
Como funciona a tecnologia de membrana?
Como funciona a adsorção com modulação da pressão?
Ao produzir o seu próprio nitrogénio, é importante saber e compreender o nível de pureza que pretende atingir. Algumas aplicações requerem baixos níveis de pureza (entre 90 e 99%), tais como o enchimento de pneus e a prevenção de incêndios, enquanto outras, tais como aplicações na indústria de alimentos e bebidas ou de moldes de plástico, requerem níveis elevados (entre 97 e 99,999%). Nestes casos, a tecnologia PSA é a opção ideal e mais adequada. Na sua essência, um gerador de nitrogénio funciona separando as moléculas de nitrogénio das moléculas de oxigénio no ar comprimido. A adsorção com modulação da pressão fá-lo ao reter o oxigénio do caudal de ar comprimido utilizando adsorção.
A adsorção ocorre quando as moléculas se ligam a um adsorvente, neste caso, as moléculas de oxigénio ligam-se a um peneiro molecular de carbono (CMS). Isto acontece em dois reservatórios de pressão separados, cada um cheio com um CMS, que alternam entre o processo de separação e o processo de regeneração. Por enquanto, chamemos-lhes torre A e torre B. Em primeiro, o ar comprimido limpo e seco entra na torre A e, uma vez que as moléculas de oxigénio são mais pequenas do que as moléculas de nitrogénio, estas entram nos poros do peneiro de carbono. Por outro lado, as moléculas de nitrogénio não se encaixam nos poros e, por esse motivo, contornam o peneiro molecular de carbono. Como resultado, obtém nitrogénio com a pureza pretendida.
Esta fase é denominada fase de adsorção ou separação. No entanto, isto não é tudo. A maior parte do nitrogénio produzido na torre A sai do sistema (pronto para utilização direta ou armazenamento), enquanto uma pequena porção do nitrogénio gerado entra na torre B na direção oposta (de cima para baixo). Este caudal é necessário para empurrar o oxigénio preso na fase de adsorção anterior da torre B. Ao libertar a pressão na torre B, os peneiros moleculares de carbono perdem a sua capacidade de reter as moléculas de oxigénio. Estas soltam-se das peneiras e são transportadas através do escape pelo pequeno caudal de nitrogénio proveniente da torre A.
Desta forma, o sistema cria espaço para que as novas moléculas de oxigénio se liguem aos peneiros na fase de adsorção seguinte. Este processo de "limpeza" é denominado regeneração da torre saturada de oxigénio.
