Τι είναι
οι νανοφυσαλίδες;

Οι νανοφυσαλίδες είναι φυσαλίδες αερίου που έχουν τεχνητά δημιουργηθεί μέσα σε νερό, έχουν διάμετρο 70-120 nm και είναι αόρατες με γυμνό μάτι. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι μια νανοφυσαλίδα είναι 2.500 φορές μικρότερες από έναν κόκκο αλατιού, ενώ σε ένα 1 ml νερού (μια σταγόνα περίπου) χωρούν 700 – 900 εκατομμύρια νανοφυσαλίδες.
Οι νανοφυσαλίδες μπορούν να δημιουργηθούν με οποιοδήποτε αέριο και να διοχετευτούν σε οποιοδήποτε υγρό.

Οι νανοφυσαλίδες, παρουσιάζουν δύο βασικές φυσικοχημικές ιδιότητες, οι οποίες μας προσφέρουν εντυπωσιακά οφέλη

Λόγω του εξαιρετικά μικρού μεγέθους τους, οι νανοφυσαλίδες διαθέτουν ορισμένα μοναδικά χαρακτηριστικά όπως, ουδέτερη άνωση εντός νερού, ισχυρά αρνητικό επιφανειακό φορτίο και πολύ μεγάλη επιφάνεια σώματος ανά μονάδα όγκου.
Τα χαρακτηριστικά αυτά, προσδίδουν στις νανοφυσαλίδες ιδιαίτερες φυσικοχημικές ιδιότητες με αποτέλεσμα να συμπεριφέρονται σαν ανιονικά κολλοειδή μικροσωματίδια. Τη συμπεριφορά αυτή των νανοφυσαλίδων, μπορούμε να την εκμεταλλευτούμε και να εφαρμόσουμε για τη βελτίωση του νερού σε πλήθος αγροτικών και παραγωγικών δραστηριοτήτων, την επεξεργασία υγρών αποβλήτων και υγρών διαλυμάτων, τη βιομηχανία καθώς και το φυσικό περιβάλλον.

1.1 Ιδιότητες & συμπεριφορά των νανοφυσαλίδων

Οι περισσότερες ουσίες στη φύση, όταν έρθουν σε επαφή με μια πολική ουσία όπως το νερό, αναπτύσσουν ηλεκτρικό (συνήθως αρνητικό) φορτίο στην επιφάνειά τους. Αντίστοιχη συμπεριφορά έχουν και όλες οι φυσαλίδες αέρα, οπότε και παρουσιάζουν επιφανειακό ηλεκτρικό φορτίο. Όσο μικρότερη είναι η φυσαλίδα, τόσο ισχυρότερο είναι το επιφανειακό φορτίο. Οι νανοφυσαλίδες, λόγω ακριβώς του μικρού μεγέθους τους και της μεγάλης επιφάνειας τους ανά μονάδα όγκου, παρουσιάζουν ισχυρότατο αρνητικό επιφανειακό ηλεκτρικό φορτίο.

Το «ζ-δυναμικό» αποτελεί μέτρο των ηλεκτροστατικών απώσεων μεταξύ σωματιδίων και του ηλεκτρικού φορτίου των σωματιδίων που αιωρούνται σε κάποιο υγρό. Χαρακτηρίζει τον βαθμό σταθερότητας των κολλοειδών.

Στα κολλοειδή, το ζ-δυναμικό είναι η διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού στο ιοντικό στρώμα γύρω από ένα φορτισμένο κολλοειδές ιόν. Τυπικά, όσο υψηλότερο είναι το ζ-δυναμικό, τόσο πιο σταθερό είναι το κολλοειδές.

Το ζ-δυναμικό που είναι λιγότερο αρνητικό από -15 mV, αντιπροσωπεύει τυπικά την αρχή της συσσωμάτωσης σωματιδίων. Όταν το ζ-δυναμικό ισούται με μηδέν, το κολλοειδές θα καταβυθιστεί σε ένα στερεό.

Το ισχυρό αρνητικό «ζ-δυναμικό» που παρουσιάζουν οι νανοφυσαλίδες (έως και -19mV), εμποδίζει τη συσσωμάτωση μεταξύ τους, που σημαίνει ότι διατηρείται η ακεραιότητα και η μοναδικότητα των νανοφυσαλίδων μέσα στο υγρό, σε οποιοδήποτε βάθος, και για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.

Οι νανοφυσαλίδες διαμέτρου 70-120nm,  έχουν 400 φορές μεγαλύτερη εξωτερική επιφάνεια σώματος, σε σχέση με μια μικροφυσαλίδα διαμέτρου 40 μm.

Η πολύ μεγάλη αυτή επιφάνεια των νανοφυσαλίδων, επιτρέπει την αυξημένη μεταφορά της μάζας οξυγόνου (ή άλλου αερίου) της νανοφυσαλίδας, από την αέρια φάση στην υγρή φάση, διασφαλίζοντας ότι όλος πρακτικά ο όγκος του αερίου αποδίδεται στο υγρό.

Η εσωτερική πίεση αερίου μέσα στη νανοφυσαλίδα, υπολογίζεται σε περίπου 28bar!

Η ισχυρά υδρόφοβη επιφάνεια των νανοφυσαλίδων, οδηγεί σε ισχυρή έλξη με αντίστοιχα υδρόφοβες ουσίες όπως τα λίπη, τα έλαια και οι επιφανειοδραστικές ουσίες.

Συμπεριφορά

  • Ουδέτερη άνωση στο νερό
  • Μεγάλη διάρκεια ζωής
  • Μείωση της επιφανειακής τάσης του νερού.
  • Υψηλή απόδοση μεταφοράς αερίου από την υγρή στην αέρια φάση
  • Έλξη και προσκόλληση σε υδρόφοβες και πολικές ουσίες (π.χ λίπη, έλαια και επιφανειοδραστικές ουσίες)
  • Παραγωγή ελεύθερων ριζών ROS με ισχυρή οξειδωτική δράση

1.2 Εφαρμόζοντας τις ιδιότητες των νανοφυσαλιδων στο νερό και στα υγρά απόβλητα

Οι νανοφυσαλίδες, παρουσιάζουν δύο βασικές φυσικοχημικές ιδιότητες, οι οποίες μας προσφέρουν εντυπωσιακά οφέλη:

  • στην αγροτική παραγωγή και τις καλλιέργειες
  • στο φυσικό περιβάλλον και σε όλα τα επιφανειακά νερά (λίμνες, θάλασσα, υδροταμιευτήρες)
  • σε κάθε εγκατάσταση φυσικοχημικής και βιολογικής επεξεργασίας υγρών αποβλήτων
  • σε διεργασίες διαχωρισμού ή ανάκτησης πρώτων υλών μέσω επίπλευσης

1) Λόγω της μικρού μεγέθους τους και της φυσικοχημικής σταθερότητας τους, οι νανοφυσαλίδες εμφανίζουν ουδέτερη άνωση, με συνέπεια να μην ανέρχονται γρήγορα στην ελεύθερη επιφάνεια του υγρού όπου θα «σκάσουν», αλλά να παραμείνουν αιωρούμενες στο νερό για μεγάλες χρονικές περιόδους (μέρες έως και εβδομάδες), πριν διαλυθούν.

Στο διάστημα αυτό, οι νανοφυσαλίδες κινούνται ακανόνιστα και με τυχαία διεύθυνση* μέσα στο υγρό, και λόγω της εξαιρετικά μεγάλης επιφάνειας ανά μονάδα όγκου, διαλύουν ομοιόμορφα στο υγρό, όλο πρακτικά το περιεχόμενο οξυγόνο τους. Έτσι αερίζουν αποτελεσματικά τον συνολικό όγκο του νερού, επιτυγχάνοντας τον κορεσμό ή και υπερκορεσμό του νερού με διαλυμένο οξυγόνο (DO). Ο μετρούμενος ρυθμός μεταφοράς οξυγόνου, από την αέρια στην υγρή φάση, φτάνει το 85% ανά μέτρο βάθους νερού (σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες αερισμού που έχουν ρυθμό μεταφοράς οξυγόνου 1-5%).

(*κίνηση Brown – Brownian motion)

2) Οι νανοφυσαλίδες, όταν τελικά συνθλίβονται εντός του νερού, παράγουν ελεύθερες ρίζες ROS (π.χ. υδροξυλία -OH), οι οποίες αυξάνουν το οξειδοαναγωγικό δυναμικό (ORP ή RedOx) του υγρού, από αρνητικές ή ελαφρά θετικές τιμές mV σε υψηλά θετικές τιμές (>400mV, έως και 1000mV). 

Έτσι χωρίς τη χρήση χημικών ουσιών, δημιουργούν ένα ιδιαίτερα οξειδωτικό περιβάλλον για την οξείδωση των επιβαρυντικών οργανικών και ανόργανων συστατικών του νερού και των υγρών αποβλήτων καθώς και για την αδρανοποίηση παθογόνων μικροοργανισμών, βακτηρίων και ιών.

Ti_einai_image10

1.3 Πως λειτουργεί η τεχνολογία νανοφυσαλίδων της Moleaer, USA

Η γεννήτρια νανοφυσαλίδων της Moleaer USA, αποτελεί μια πατενταρισμένη και εξαιρετικά αποδοτική τεχνολογία δημιουργίας νανοφυσαλίδων οξυγόνου (ή οποιουδήποτε άλλου αερίου) στο υγρό ή υδατικό διάλυμα.

Ανάλογα με το επιλεγόμενο μοντέλο Moleaer και τις απαιτήσεις της εκάστοτε εφαρμογής, το αέριο που εκχέεται για τη παραγωγή νανοφυσαλίδων μπορεί να είναι:

  • οξυγόνο του ατμοσφαιρικού αέρα, με 21% περιεκτικότητα καθαρού Ο2.
  • εμπλουτισμένο οξυγόνο μέσω του ενσωματωμένου συστήματος εμπλουτισμού, με 40% περιεκτικότητα καθαρού Ο2.
  • καθαρό όζον Ο3, μέσω ενσωματωμένη γεννήτριας όζοντος
  • άλλα βιομηχανικά αέρια σε φιάλη, π.χ. CO2

Η γεννήτρια Moleaer συνδέεται εύκολα μέσω απλών σωληνώσεων, με τη δεξαμενή αποθήκευσης ή  επεξεργασίας του υγρού.

Η ανακυκλοφορία του νερού ή υγρού στη δεξαμενή, γίνεται μέσω της ενσωματωμένης αντλίας της γεννήτριας.

Σε περίπτωση που υπάρχει υφιστάμενη αντλία και δίκτυο ανακυκλοφορίας του υγρού, η γεννήτρια μπορεί εναλλακτικά να συνδεθεί απ’ ευθείας σε αυτό.

Με την εκκίνηση της γεννήτριας Moleaer, εκχέονται στο νερό τρισεκατομμύρια νανοφυσαλίδες αέρα, επιτυγχάνοντας νερό υπερκορεσμένο με διαλυμένο οξυγόνο και  αποδίδοντας τη μεγαλύτερη δυνατή μεταφορά οξυγόνου από κάθε άλλη τεχνολογία της αγοράς.

Οι πλευστικά ουδέτερες νανοφυσαλίδες, παραμένουν αιωρούμενες στο νερό για μέρες έως και μήνες πριν διαλυθούν, λειτουργώντας σαν μια μπαταρία που παρέχει οξυγόνο σε ολόκληρο τον όγκο του νερού. Καθώς καταναλώνεται το διαλυμένο οξυγόνο και συνεχίζεται η ζήτηση οξυγόνου από το νερό ή το υδάτινο διάλυμα, οι νανοφυσαλίδες συνεχίζουν να διαχέουν περισσότερο οξυγόνο, διατηρώντας υψηλά τα επίπεδα διαλυμένου οξυγόνο DO.

Παράλληλα μέσω της παραγωγής ελεύθερων ριζών (π.χ. υδροξύλια), οι νανοφυσαλίδες δημιουργούν ένα οξειδωτικό δυναμικό, ικανό να οξειδώσει και διασπάσει, χωρίς τη χρήση χημικών, ανεπιθύμητα οργανικά και ανόργανα συστατικά του νερού, να καταστείλει επιβλαβή παθογόνα μικρόβια, και να απολυμάνει το νερό και το δίκτυο μεταφοράς του.

Ιδιαίτερα σημαντικό γνώρισμα της τεχνολογίας νανοφυσαλίδων Moleaer, είναι η χαμηλή ενεργειακή απαίτηση οξυγόνωσης. Ο πραγματικός βαθμός απόδοσης οξυγόνου στο νερό, ανά μονάδα καταναλισκόμενης ισχύος φτάνει τα 10 kg O2/kwh, καθιστώντας την τεχνολογία νανοφυσαλίδων την απολύτως πιο αποδοτική και οικονομική τεχνολογία οξυγόνωσης που είναι σήμερα διαθέσιμη στην παγκόσμια τεχνολογική αγορά.