Uma visão geral da tecnologia ultrassônica na purificação de água

Por Matthew Taylor, pesquisador associado e escritor da Save The Water™ |30 de março de 2021

Nem toda tecnologia de purificação de água corresponde de forma eficaz a uma determinada situação.Por exemplo, a sua capacidade de remover alguns contaminantes da água, o seu custo e a sua capacidade limitam-nos.Precisamos de novas tecnologias para resolver esses problemas.A tecnologia ultrassônica pode fornecer uma solução.

O que é tecnologia ultrassônica?

A tecnologia ultrassônica funciona com base em ondas ultrassônicas.Estas são ondas de alta frequência que são muito altas para serem ouvidas por um ser humano, geralmente 20 quilohertz ou mais.Dispositivos ultrassônicos produzem essas ondas, que viajam pela água como ondas de pressão.Dispositivos chamados transdutores convertem energia elétrica em vibração.Os transdutores geralmente produzem essas ondas.

Existem dois tipos de transdutores: transdutores piezoelétricos e transdutores magnetostritivos.Nos transdutores piezoelétricos, a vibração é criada por meio de cristais piezoelétricos.Esses cristais vibram quando a eletricidade passa por eles.Com transdutores magnetostritivos, a corrente elétrica passa pelas bobinas, formando um campo magnético.Como resultado, o transdutor’Seu núcleo se expande e contrai.

Como funciona para purificar a água?

Dispositivos ultrassônicos produzem ondas de pressão.Essas ondas consistem em pressões positivas e negativas, que se alternam em ciclos.Na água, quando a pressão supera a água’Com a resistência à tração, que é sua capacidade de resistir a uma força que tende a separá-lo, um processo chamado cavitação começa a ocorrer.

Durante a cavitação, bolhas se formam, crescem e implodem.A pressão e a temperatura atingem níveis enormes dentro das bolhas.Quando implodem, liberam uma grande quantidade de energia na forma de uma onda de choque.Essas ondas de choque podem quebrar a matéria orgânica.Portanto, a tecnologia ultrassônica pode combater a poluição bacteriana e de algas na água.Poderíamos utilizar a tecnologia ultrassónica, por exemplo, para mitigar a proliferação de algas nocivas nos Grandes Lagos.

As ondas ultrassônicas podem ser produzidas continuamente ou por meio de um pulso.No tratamento de água, eles são mais frequentemente produzidos continuamente para que possam purificar a água de forma mais eficaz.Bolhas que se formam com ondas ultrassônicas pulsantes produzem menos energia quando estouram, tornando-as menos eficazes.

Quais são os benefícios do uso da tecnologia ultrassônica na purificação de água?

A tecnologia ultrassônica tem vários benefícios na purificação de água:

Redução da turbidez: A turbidez refere-se à clareza da água.A tecnologia ultrassônica pode ajudar a tornar a água menos turva, diminuindo sua turbidez.Um estudo de 2011 descobriu que as ondas ultrassônicas podem reduzir a turbidez em até 76%.

Desinfecção da água: As ondas ultrassônicas são altamente eficazes no tratamento da contaminação bacteriana e de algas na água.As bolhas formadas durante o processo de cavitação atingem uma temperatura de milhares de graus e uma pressão de milhares de atmosferas.A implosão resultante e a subsequente onda de choque, estresse e mudança repentina de temperatura matam as bactérias.Como resultado, isso limita as bactérias’capacidade de reprodução.Um estudo de 1997, por exemplo, descobriu que após 15 minutos de exposição ao ultrassom, 80% das bactérias E. coli na água potável morreram.

Degradação de poluentes orgânicos: A tecnologia ultrassônica pode decompor contaminantes orgânicos que não sejam bactérias e algas.Também pode decompor poluentes orgânicos, como pesticidas, fenol e até explosivos.Um estudo de 2004, por exemplo, descobriu que as ondas ultrassônicas degradaram quase completamente certos hidrocarbonetos, incluindo o naftaleno e o acenaftileno, na água.

Desenvolvimentos futuros para tecnologia ultrassônica

A tecnologia ultrassônica também tem desvantagens que os pesquisadores devem abordar antes que ela se torne mais difundida:

Nova tecnologia: Os pesquisadores precisam fazer mais investigações e análises para tornar os sistemas ultrassônicos mais fáceis de projetar.Eles precisam desenvolver ainda mais modelos de dados teóricos para padronizar o projeto de dispositivos ultrassônicos.Podemos aumentar o uso de dispositivos ultrassônicos assim que desenvolverem esses modelos.Mais importante ainda, isto nos permitirá aumentá-los para purificar maiores volumes de água.

Custo proibitivo: As tecnologias ultrassônicas podem ter altos custos de manutenção.Isto se deve à manutenção e substituição da sonda de ultrassom, que fica danificada durante a atividade ultrassônica.

Pode quebrar facilmente: Se os dispositivos ultrassônicos quebrarem, pode ser necessário um especialista para repará-los.Esta exigência pode deixar uma área sem tratamento de água por algum tempo.Portanto, tecnologias mais acessíveis e fáceis de reparar são muito mais comuns.

Esperançosamente, a tecnologia ultrassônica se tornará mais acessível, confiável e acessível.Esta tecnologia é outra ferramenta valiosa que podemos usar para tornar a água mais limpa para todos.