- Membranas aerofílicas que removem bolhas rapidamente podem melhorar bioreatores, produção química e outras aplicações industriais.
- Em testes, houve até mil vezes mais rápida evacuação de bolhas em um bioreator usado pela indústria farmacêutica, de alimentação, cosméticos e química.
- O estudo, publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), oferece um gráfico que ajuda a escolher a membrana ideal conforme a viscosidade do gás e do líquido.
- Foram usadasmembranas porosas de silício com poros de 10 a 200 micrômetros, recobertas com nanopartículas de sílica hidrofóbicas, observando bolhas em líquidos diferentes.
- Os pesquisadores identificaram três limites de velocidade de destruição das bolhas (limite viscoso do gás, resistência viscosa do líquido e limite inercial) e consideram aplicação comercial das membranas para reduzir bolhas em diversos setores.
Em pesquisas conduzidas no MIT, pesquisadores identificaram a física por trás de membranas desbubulantes aerofílicas, capazes de remover bolhas de sistemas industriais. O estudo mostra como esses materiais podem melhorar bioreatores, produção química e outros processos, reduzindo gargalos causados por bolhas.
O grupo de Kripa Varanasi, com Bert Vandereydt e Saurabh Nath, descreve a membrana aerofílica como capaz de evacuar gases rapidamente, superando limitações de passagem em líquidos. Os resultados aparecem na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) nesta semana.
O artigo apresenta um gráfico que permite aos engenheiros inserir viscosidades do gás e do líquido para escolher a membrana ideal, visando remoção quase imediata de bolhas. Em um bioreator utilizado pela indústria farmacêutica, alimentícia e cosmética, houve um ganho de até mil vezes na velocidade de evacuação das bolhas.
A pesquisa também investiga limitações de desempenho. Três regimes foram identificados: necessidade de vencer a viscosa entre gás e líquido, resistência viscosa do líquido e, por fim, resistência inercial do líquido. Esses pontos ajudam a mapear a membrana mais adequada para cada caso.
Experimentos com membranas de silício porosas, cobertas com nanopartículas de sílica hidrofóbica, ocorreram em instalações do MIT.nano. As bolhas foram geradas em líquidos com diferentes viscosidades e observadas sob alta velocidade para entender a interação com as membranas.
Os cientistas destacam que as membranas repelentes à água podem aumentar a vazão de várias plataformas avançadas cuja operação é prejudicada por bolhas. Além de biotecnologia, as aplicações podem incluir química fina, alimentos e manufatura de cosméticos.
A equipe planeja desenvolver comercialmente as membranas para uso industrial. A inovação pode retrofit em sistemas existentes, com o mapa de design acelerando a adaptação a condições específicas. O objetivo é reduzir gargalos causados por bolhas sem recorrer a aditivos químicos nocivos.
O estudo foi apoiado parcialmente pelo MIT Lincoln Laboratory e utilizou as instalações do MIT.nano. As descobertas ampliam a compreensão da dinâmica de bolhas e oferecem caminho para melhorias de desempenho em diversos setores.
Fontes: MIT News, publicação na PNAS.
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