- Pesquisadores do MIT desenvolveram membranas aerofílicas que removem rapidamente bolhas, visando melhora em bioreatores, produção química e outras aplicações industriais.
- Em testes, houve uma aceleração de mil vezes na evacuação de bolhas em um bioreator utilizado pela indústria farmacêutica, de alimentos e cosmética.
- O estudo, publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), apresenta um mapa de desempenho para escolher a membrana ideal conforme as características do sistema.
- As membranas são de poros entre dez e duzentos micrômetros, revestidas com nanopartículas de sílica, e foram testadas com diferentes líquidos e gases.
- Os pesquisadores identificaram três limites de vazão de bolhas — viscous do gás, resistência viscosa do líquido e limiar inercial — e afirmam que as membranas podem ser adaptadas para diversos setores, com desenvolvimento comercial previsto.
O MIT apresentou avanços na eliminação de bolhas em membranas. A equipe, liderada pelo professor Kripa Varanasi, com Bert Vandereydt e Saurabh Nath, revelou a física por trás de membranas aerofílicas que removem bolhas com rapidez inédita. O estudo aponta como melhorar processos em biorreatores, produção química e outras aplicações.
A pesquisa descreve membranas porosas de silício, com furos de 10 a 200 micrômetros, revestidas com nanopartículas de sílica hidrofóbicas. Ao serem expostas a líquidos de diferentes viscosidades, as bolhas são eliminadas de forma mais eficiente, reduzindo gargalos de operação.
Em experimentos, bolhas de ar reduziram o tempo de remoção, enquanto o uso de hidrogênio — gás com viscosidade menor — dobrou a velocidade de eliminação. Um avanço de cerca de 1000 vezes em certo bioreator foi demonstrado pelos pesquisadores.
A equipe mapeou limitações de throughput em três regimes: viscosa do gás em volumes baixos, resistência viscosa do líquido em alta permeabilidade, e inércia do líquido. Esses limites ajudam a selecionar membranas apropriadas para cada aplicação.
O estudo, publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) nesta semana, apresenta um gráfico que permite estimar a membrana ideal a partir de características do sistema, como viscosidade do gás e do líquido.
Segundo os pesquisadores, as membranas aerofílicas repelem água e podem ampliar a vazão em sistemas avançados onde bolhas causam gargalos, incluindo setores de saúde, químicos e alimentícios.
Os experimentos tiveram suporte do MIT Lincoln Laboratory e utilizaram as instalações do MIT.nano. Os resultados sugerem potencial para adaptações em equipamentos existentes, com projeto e otimização rápidos.
A equipe aponta que a tecnologia pode também inspirar aplicações além de bolhas, como remoção de óleo em água ou extração de hidrogênio em eletrodos de divisão de água, ampliando o alcance da pesquisa.
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