Muitas substâncias nocivas em águas residuais teimosamente resistem a serem quebradas por estações de tratamento de águas residuais biológicas. Pesquisadores de Fraunhofer desenvolveram um sistema de reação fotoquímica no qual a água pode ser tratada de forma confiável a altas taxas de fluxo pela luz UV sem ter que adicionar catalisadores químicos. Eles apresentarão um protótipo industrial inicial no IFAT deste ano em Munique, de 5 a 9 de maio.
Há inúmeras coisas em nossas águas residuais que não devem encontrar seu caminho para o meio ambiente - no entanto, as estações de tratamento de águas residuais só removem uma parte desses contaminantes. Em particular, as bactérias comumente empregadas na fase de tratamento biológico não têm efeito sobre substâncias persistentes, que incluem compostos de hidrocarbonetos altamente estáveis. O resultado: resíduos de agentes de limpeza e pesticidas, bem como substâncias farmacológicas estão atingindo águas ambientais. O carregamento desse tipo de substâncias nocivas no Mar do Norte, por exemplo, já é claramente mensurável hoje.
Pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Engenharia Interfacial e Biotecnologia IGB em Stuttgart, juntamente com parceiros industriais internacionais, desenvolveram agora um novo sistema de reação química que quebra esses tipos de moléculas resistentes e prejudiciais de forma completa e eficiente -- sem ter que adicionar produtos químicos como peróxido de hidrogênio, por exemplo. Em vez disso, os pesquisadores estão essencialmente utilizando o poder de "auto-cura" da água auxiliado pela fotolise (também conhecida como dissociação fotoquímica). O princípio da fotolise baseia-se na divisão de moléculas de água usando fótons. Quanto menor o comprimento de onda da luz, maior a energia dos fótons. Os pesquisadores, portanto, usam fontes de luz neste sistema que emitem luz UV exclusivamente na região de 172 nanômetros - ou seja, fótons extremamente energéticos. Assim que esses fótons entram na água, eles dividem as moléculas de H2O, formando radiais hidroxílicos altamente reativas como resultado. "Esses compostos hidroxis têm um potencial de reação ainda maior do que o oxigênio atômico, por exemplo. Portanto, eles são capazes de decompor mesmo compostos de hidrocarbonetos muito estáveis contidos em resíduos nocivos", explica Siegfried Egner, chefe do departamento de Tecnologia de Processos Físicos da IGB.
Controlando o movimento da água
Há uma captura, no entanto: este processo ocorre apenas nas proximidades do emissor UV - um elemento de vidro retangular e plano que está posicionado no vaso do reator. Quando a energia é aplicada ao elemento, os radicais hidroxil formam uma fina camada de limite reativo apenas cerca de 50 micrômetros de profundidade ao redor da superfície externa do vidro. Para ter certeza de que nenhuma partícula prejudicial escapa sem tratamento, a água deve ser controlada e verificável através desta camada de fronteira, uma tarefa genuinamente complicada. Por um lado, você tem que ter certeza que todo o conteúdo da nave do reator seja tratado. Por outro lado, os pesquisadores gostariam de estar o mais certos possível de que cada radical hidroxílico formado também é usado para uma reação química. Isso ocorre porque os radicais extremamente reativos de hidroxíl são extremamente curtos. Se nenhuma molécula "fresca" for encontrada para reagir durante este intervalo de tempo, a energia dos radicais hidroxis não será desativada. Os especialistas em Stuttgart foram bem sucedidos em controlar o movimento da água para que exatamente todo o conteúdo do vaso do reator seja tratado de forma confiável e altamente eficiente.
O primeiro protótipo industrial, que tem um espaço de 2,5 metros cúbicos por hora, será mostrado pelos pesquisadores e seus parceiros da indústria na feira. "Uma certa variação é normal, já que a velocidade de processamento depende, é claro, do grau de contaminação também", explica Egner. Para ter certeza de que a água só é descarregada se sua qualidade for impecável, a unidade está equipada com um mecanismo de segurança adicional. Um sistema de sensores está localizado bem na porta de descarga que monitora a água para substâncias nocivas. A água é descarregada apenas uma vez que as impurezas cai abaixo de um valor máximo permitido. Toda a unidade é totalmente automática e programável -- por exemplo, pode ser ligada e desligada dependendo das taxas de energia elétrica oferecidas.
