Tecnologia ELECTROSPINNING

Publicado 15/04/2022

Desde que o COVID-19 surgiu e afetou a população mundial, a preocupação com a saúde aumentou significativamente, e não é diferente quando se trata da poluição do ar, pois ela interfere em nosso sistema respiratório e imunológico de forma silenciosa e ao mesmo tempo feroz, facilitando a entrada de doenças oportunistas. A poluição do ar se classifica como um problema de saúde pública, que tem relação com o crescente índice de mortalidade, principalmente em idosos e crianças, decorrentes de doenças de pulmonares e cardiopulmonares.

Pensando nesses fatores as empresas começaram a buscar melhorias nos processos de fabricação de seus produtos e consequentemente novas tecnologias visando a redução de emissão dos poluentes na atmosfera.

Dentre os equipamentos utilizados, os filtros de ar sempre ocuparam um lugar de destaque, por serem um dos mais antigos e eficazes métodos no controle de poluição do ar, minimizando a emissão de material particulado da corrente gasosa (poluentes). Esse processo atualmente, ganhou destaque, por conta do desenvolvimento de novos meios filtrantes mais eficientes e econômicos, que coletam partículas ultrafinas e nanopartículas, nocivas à saúde, tanto em ambientes internos, como externos.

Nesta atuação, a seleção do meio filtrante é fundamental, porquanto além de ter alta eficiência de coleta das partículas, precisa ter mínima queda de pressão e baixo custo operacional, essas características estão diretamente relacionadas com a permeabilidade, a espessura, o diâmetro das fibras e a porosidade dos meios filtrantes.

Atualmente o eletrospinning é popular na produção de nanofibras, porém há uma grande carência no desenvolvimento do equipamento que realiza a eletrofiação, isso faz com que as máquinas disponíveis no mercado não mantenham um padrão de confiabilidade, tornando assim mais difícil a implantação e o aperfeiçoamento do método no Brasil.

Nanopartículas

Nanopartículas são partículas com uma ou mais dimensões na nano escala (HANNAH & THOMPSON, 2008). Definir e classificar o tamanho das nanopartículas ainda não é algo que está bem estabelecido, pois não se chegou a uma noção científica sobre em qual a faixa de tamanho estão incluídas as tais partículas.

Alguns autores utilizam o termo nanopartículas para as partículas com tamanho abaixo de 100 nm, outros preferem definir as nanopartículas em outra faixa de tamanho, abaixo de 50nm.

Devido ao tamanho muito pequeno, as nanopartículas apresentam propriedades diferentes, comparadas com o mesmo material, porém em maior tamanho, dessa forma é possível a geração de produtos novos que podem manifestar melhores práticas, uma vez que as partículas com diâmetro menores expõem uma maior área superficial. Bhatt & Tripathi comentaram que propriedades como solubilidade, transparência, cor, condutividade, pontos de fusão e comportamento catalítico variam consideravelmente com o tamanho da partícula. Dessa forma, podem-se criar métodos que utilizam nanopartículas em novas aplicações tecnológicas para o desenvolvimento de novos produtos. Além disso, existem certos contaminantes naturais que vão da faixa de nano a micrométricas e incluem: vírus, bactérias, alguns microrganismos, pólen, e aerossóis transportadores de vírus, que podem causar alergias ou doenças respiratórias, como o câncer de pulmão, doenças obstrutivas pulmonar crônica ou asma. Alguns estudos epidemiológicos têm apontado que, a poluição do ar (com partículas finas) pode ter certo “peso” no sistema cardiovascular, sendo a causa de acidentes vasculares cerebrais, infarto do miocárdio ou insuficiência cardíaca ou infarto do miocárdio.

Nanofibra

A produção de nanofibras vem crescendo nas últimas décadas como mostra na Figura 2 é apresentada a quantidade de publicações com trabalhos sobre o tema por ano. Esse crescimento voltado às nanofibras tem relação às outras fibras e se deve às propriedades obtidas nelas, quando seu diâmetro é reduzido, as fibras passam a apresentar características únicas, por exemplo, a porosidade, isolamento térmico e acústico, capacidade de absorção de líquidos e ainda apresenta um desempenho mecânico mais elevado do que qualquer forma de material conhecido.

As fibras poliméricas com diâmetro com várias centenas de nanômetros podem ter várias aplicações, como filtros, componentes de reforço em nano compósitos matriz para imobilização de catalisadores, sensores óticos eletrônicos.

Filtração de gases

A filtração de ar é uma técnica antiga que vem sendo aperfeiçoada, devido a leis mais rígidas e uma sociedade cada vez mais exigente. Os filtros de ar impedem que poluentes venham afetar o meio ambiente.

Esse processo se dá pela passagem de aerossol pelo meio filtrante, assim as partículas vão se depositando na superfície do filtro. Além de ser muito eficiente na coleta de micrométricas partículas é uma operação econômica e de fácil manuseio.

A filtração interna ocorre quando as partículas entram em contato com o meio filtrante e são fixadas no interior dos filtros formando a chamada “torta de filtração” (camada de partículas que se forma após um tempo), ela fica responsável pela captura das partículas na superfície do filtro (esse processo é chamado de filtração superficial).

Durante a filtração, à medida que as partículas são depositadas no meio filtrante, tanto a queda de pressão quanto a eficiência de coleta tendem a aumentar. A queda de pressão aumenta devido ao aumento da resistência à passagem do fluxo provocada pela deposição das partículas. Já a eficiência aumenta devido à formação de cadeias de partículas (dendritos) sobre as fibras, sendo que estas partículas passam a atuar como coletores.

Electrospinning

Devido o despertar de um grande interesse do homem por nanotecnologia, ela vem se associando a diversas áreas, principalmente dentro da Ciência e da Engenharia. Alguns estudos apontam que Eletrospinning é um processo considerado simples e vantajoso para tais, inclusive na produção de filtros, por meio da produção de fibras a partir de materiais poliméricos, compósitos ou cerâmicos que possuem a composição porosa.

Essa técnica tem a capacidade de criar estruturas e novos materiais sintetizando fibras, que apresentam gamas dimensionais que variam de escalas milimétricas a nanométricas (o que depende do método utilizado).

Por conta das suas características o Eletrospinning permite produzir longas fibras de polímeros com diâmetros reduzidos, é notável que essas fibras demonstram grande potencial para várias aplicações como a fabricação de sensores, regeneração de tecidos humanos e filtração. Porém ainda assim essa tecnologia carece da superação das limitações que existem na Indústria.

Três dos maiores obstáculos podem ser listados como: Baixa taxa de deposição das fibras, produção das fibras com diâmetros controlados e consistentes, e a produção isenta de defeitos pelo controle de parâmetros do processo

Autores: Ricardo Sanchez – Engenheiro Químico // Thaiane Cristina Martins – Engenheira Mecânica // Renato de Brito Sanchez – Engenheiro Eletricista e Mecânico

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