Cervejaria de Santa Catarina adere ao ozônio de plasma frio

Química e Derivados, Unidade geradora de ozônio por plasma frio ©QD Foto: Divulgação
Unidade geradora de ozônio por plasma frio

Uma solução nacional inovadora para sanitização e tratamento de efluentes à base de plasma (considerado o quarto estado da matéria), desenvolvida pela empresa Wier Tecnologia, de Florianópolis-SC, está sendo empregada em cinco etapas produtivas da cervejaria artesanal Al Fero, de Nova Trento, também no mesmo estado.

Tecnologia agraciada no ano passado com o importante prêmio Kurt Politzer de Inovação Científica da Abiquim, trata-se de sistema que inclui rota para gerar o plasma frio, até então não aplicado no Brasil na área ambiental. Ao contrário do mais conhecido plasma térmico, que é formado em tocha por gás ou mistura de gases que sofrem grande intensidade de corrente elétrica e baixa tensão para mineralizar poluentes sob altíssima temperatura, o plasma frio (do inglês non thermal plasma) ocorre em reator com alta tensão e pouca corrente elétrica e se apresenta em temperatura ambiente. Embora incomum nessa área, o plasma frio está presente em lâmpadas fluorescentes, televisões de plasma, equipamentos médicos e de esterilização.

De acordo com o diretor executivo da Wier, Bruno Cadorin, doutor em química pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e responsável pelo desenvolvimento, a partir da obtenção do plasma frio gera-se ozônio, o qual pode ser formado por inúmeras reações químicas a partir do seu alótropo oxigênio. Com um controle da formação do plasma para o direcionamento de determinadas reações químicas, pode-se obter maior eficiência energética na produção de ozônio em relação a outros métodos, a exemplo do uso de luz ultravioleta. E é com esse domínio tecnológico que a Wier projeta e constrói reatores que, entre outras empresas, está sendo aplicado na cervejaria catarinense.

A cervejaria começou a optar pelos ozonizadores a plasma frio há cerca de um ano, quando comprou dois sistemas de sanitização de garrafas para substituir o uso de ácido peracético. Segundo explica o diretor da Wier, criador da tecnologia, com preço total de R$ 12,9 mil, os geradores de ozônio tiveram o investimento amortizado em quatro meses, pois a empresa gastava R$ 3 mil por mês com o oxidante químico, tradicionalmente aplicado nessa etapa em cervejarias. Na mesma época, a Al Fero também adquiriu máquina de ozônio da Wier para eliminar mofo, micro-organismos e odores na câmara frigorífica, por R$ 4.490,00.

Os resultados na primeira experiência foram satisfatórios para a empresa, que aprovou tecnicamente a sanitização das garrafas e a eliminação de mofos e odores na câmara frigorífica. Além disso, o fato de não manipular mais o ácido peracético, que além de caro é altamente irritante, foi um ponto muito comemorado pelos cervejeiros. Isso fez a Al Fero expandir a experiência com o ozônio para outras áreas.

Para começar, um outro sistema, de R$ 14,9 mil, foi instalado para sanitização dos tanques de fermentação, que também substituiu a desinfecção com ácido peracético necessária depois da limpeza para remoção de incrustações feita com soda cáustica, etapa que ainda precisa ser mantida. Também foi adquirida (R$ 19,9 mil) uma máquina de jateamento com água ozonizada, com mangueira especial, que descontamina, desodoriza e sanitiza o piso e outras áreas da fábrica, que por conta do processo cervejeiro demanda limpeza de alto padrão para evitar contaminação.

Um quinto investimento, mais audacioso, está sendo entregue para a Al Fero e visa usar o ozônio como substituto do tratamento físico-químico dos efluentes da cervejaria. A oportunidade surgiu em razão da expansão da capacidade produtiva da empresa que, assim como todo o mercado de cerveja artesanal no país, passa por um momento de alta na demanda.

Sem espaço para expandir sua atual estação de tratamento – com um tanque biológico e outro físico-químico e que recebe 88 mil litros por mês de efluentes – para atender sua nova produção (passou de 12 mil litros/mês para 60 mil l), a Al Fero precisou estudar outras rotas de tratamento. Com a proximidade tecnológica com a Wier, os testes com o ozônio comprovaram que seria possível expandir a solução também para essa etapa.

O sistema compacto de tratamento por ozônio, depois de testes, demonstrou quebrar as moléculas dos efluentes pós-biológico rico em carboidratos e proteínas e proveniente da água da produção, da sanitização de tanques e garrafas, da pasteurização e da limpeza de linhas e equipamentos. Sob o valor de R$ 50 mil, a nova estação entregue no final de março reduz DBO, DQO, turbidez e cor do efluente, permitindo seu descarte em rio.

O fornecimento na cervejaria é uma das estratégias de crescimento da Wier, uma start-up incubada no Parque Tecnológico da Fundação Certi em Florianópolis-SC, mas não é a única. Na verdade, qualquer tipo de efluentes, inclusive os recalcitrantes, podem ser tratados com o sistema. Já há aplicações em efluentes têxteis e muito provavelmente em breve a tecnologia poderá ser estendida para uso em poluentes mais persistentes, como organoclorados, quando a recomendação inclusive é de uso direto de reator de plasma frio.

Por dentro do plasma – A introdução do plasma frio no universo da tecnologia ambiental no Brasil – no Exterior é mais comum – pode tornar o quarto estado da matéria mais viável, tanto porque sua manipulação é muito mais segura, ao contrário do plasma térmico, que opera a temperaturas elevadas (superiores a 2000ºC) e demanda muita energia. Tanto é assim que já houve tentativas de usar fornos de plasma para destruição de resíduos no país que, com o tempo, não se mostraram viáveis.

De acordo com Bruno Cadorin, que tem livro publicado sobre a tecnologia, a principal diferença entre os plasmas térmico e frio está na temperatura do gás plasmático, a qual pode estar na ordem de 70 mil Kelvin para o térmico, enquanto que permanece à temperatura ambiente no caso do plasma frio. Segundo ele, essa diferença explica o fator do equilíbrio termodinâmico: localmente, a temperatura do elétron e do gás plasmático são as mesmas no caso do plasma térmico, já no plasma frio apenas o gás plasmático está com temperatura ambiente, enquanto que o elétron pode atingir as mesmas temperaturas da ordem de 70 mil Kelvin.

Química e Derivados, Lavadora usa água ozonizada para sanitizar instalações
Lavadora usa água ozonizada para sanitizar instalações

Ainda conforme Cadorin, o detalhe importante é que no plasma frio a quantidade de elétrons é menor. Isso dificulta a transmissão de energia térmica do elétron para o gás plasmático, já que o elétron tem uma massa muito pequena. Por outro lado, apesar de ter uma massa pequena e não conseguir transferir energia térmica com eficiência para o gás plasmático, esse elétron de alta energia que constitui o plasma frio tem energia suficiente para prover a formação de radicais livres, íons e a emissão de radiação ultravioleta, por exemplo. “O plasma frio tem o elétron como sendo a principal espécie constituinte, respondendo diretamente por sua constituição química, seus fenômenos físicos e pelas reações químicas”, explica Cadorin.

Essas propriedades, segundo o químico, têm feito o plasma frio ganhar importância no tratamento de efluentes em países como Alemanha, Israel e Estados Unidos. Para ele, que conseguiu nacionalizar a tecnologia, isso se deve ao fato de o plasma frio permitir a mineralização de poluentes orgânicos em fase líquida e gasosa. Além disso, ele forma uma grande quantidade de espécies químicas oxidantes, como radicais livres, moléculas oxidantes como o ozônio, elétrons de alta energia e radiação ultravioleta, que em sinergia atuam na degradação de poluentes orgânicos em efluentes líquidos. “O radical hidroxila, o queridinho nos processos oxidativos avançados, é altamente formado no plasma frio”, diz. Aliás, além do mercado industrial, a Wier conta com purificadores de ozônio de plasma para uso dos mais diversos, como produtos de prateleira, para desodorização de ambientes em hotéis, restaurantes, bares, academias e petshops, ou para tratamento de água de piscinas, tanques e aquários.

Tipos de Plasma

O plasma é um gás ionizado. Com maior energia e entropia, é considerado o quarto estado da matéria, o qual pode ser compreendido pelas transições de fase da matéria: sólido, líquido, gás e então o plasma.

É classificado em dois tipos: 1) o plasma de alta temperatura (a exemplo do plasma encontrado em estrelas solares como o sol); e 2) os plasmas de baixa temperatura (criados em laboratório, como o plasma térmico e o frio). O plasma térmico é encontrado em máquinas de solda, que efetuam a fusão de metais ou em alguns casos a destruição/mineralização de poluentes. Já o plasma frio é menos conhecido, apesar de seu uso em lâmpadas fluorescentes, televisões, equipamentos médicos e, mais recentemente, em ozonizadores e sistemas de tratamento de efluentes.

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