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Em primeiro lugar, vamos refletir sobre a palavra oxigênio na frase abaixo:

A região com maior produção de oxigênio no mundo pode estar sofrendo com a falta de oxigênio. 

Contraditório, não? 

sem oxigênio

O ar que respiramos

Primeiramente, vamos aplicar alguns pequenos conceitos. O oxigênio que respiramos não é aquele que vemos na tabela periódica, quer dizer, de modo grosseiro, é a união de dois átomos de oxigênio formando o oxigênio molecular.

Do mesmo modo, vamos destacar um outro ponto importante, contudo, sobre outra ótica.

Parem e pensem: Quando não conseguimos respirar qual a primeira frase que vem à nossa cabeça? Exato, “Estou sem ar”.falta de oxigênio

Essa definição está correta e incorreta. Embora a maioria das pessoas remetem a palavra ar para o oxigênio, contudo, o ar que respiramos é composto aproximadamente de 21% O2, 78 % N2 e 1% vapor d’água e outros gases. 

Em contraste, o ponto correto é que apenas o O2 participa das reações metabólicas no nosso corpo. Com respeito ao nitrogênio? É um gás inerte.

A função do oxigênio no organismo

Antes de mais nada, vamos conhecer melhor nosso corpo?

Ao respirarmos, o ar inspirado atravessa todo o sistema respiratório e chega até os alvéolos pulmonares. É neste ponto que o oxigênio entra e é dissolvido na corrente sanguínea.

sistema respiratorio

No sangue, a hemoglobina tem a função de se unir e carregar o oxigênio para as células.

O oxigênio é importante para que haja funcionamento do nosso metabolismo aeróbico, ou seja, produzir energia através da reação química com gorduras e carboidratos . 

Como resultado, temos a produção de ATP (Adenosina trifosfato), que é a principal fonte de energia do nosso corpo, e essa energia é liberada quando temos a quebra desta molécula. 

A importância do oxigênio durante o COVID

No dia 15 de janeiro de 2021, o estado do Amazonas informou ao ministério da saúde que estava com falta de oxigênio e que, por esta razão, saiu na mídia a morte de algumas pessoas por falta de O2.

O vírus causador da COVID-19, ataca nosso sistema respiratório, mais especificamente o pulmão, dificultando a troca gasosa nos alvéolos pulmonares causando baixa saturação de oxigênio no sangue. Essa falta de oxigênio é conhecida no jargão medicinal como hipóxia.

A dificuldade respiratória faz com que o indivíduo gaste muita energia. “Como é produzida mesmo?”. Assim, faz-se necessário que os médicos ministrem oxigênio medicinal juntamente com o acompanhamento da saturação deste no sangue, com o objetivo de não desgastar o paciente

E como o oxigênio medicinal é produzido?

Este tipo de oxigênio “especial”, pode ser produzido tanto industrialmente por criogenia , quanto no próprio local onde é utilizado PSA, apesar de este último não atingir o mesmo grau de pureza.

Vamos conhecer um pouco dos dois processos?

O2 de origem industrial

Em escala industrial, a produção de oxigênio é feita a partir da destilação criogênica. Contudo, é necessário um pré-tratamento antes de executar essa operação.

Isto pode ser ilustrado através da imagem abaixo. Então, vamos por etapas destrinchando o processo:

produção de oxigênio

Processo industrial de produção de oxigênio medicinal

Pré-tratamento

  1. Para começar o processo, o ar atmosférico é capturado e passa por um processo de compressão onde é comprimido até uma pressão de 4 psi (650 kPa ou 6.5 atm).
  2. Em seguida, passa por um trocador de calor, neste caso o ar é o fluido quente e a água é utilizada como fluido frio. Esta etapa tem como finalidade resfriar o ar comprimido para que o vapor d’água presente no ar seja condensado e não dê problema na torre de destilação criogênica.
  3. O fluido resfriado passa por um secador para remoção da água condensada.
  4. Na última etapa de pré-tratamento, lançamos mão de dois adsorvedores, que podem ser compostos por zeólitas ou sílica em gel.

Esta operação unitária é utilizada para remoção certas impurezas, por exemplo, dióxido de carbono, hidrocarbonetos e traços de água que não foram retirados na operação anterior. 

Separação

Agora, para que possamos separar o ar pré-tratado, temos que lançar mão da operação de destilação, mais especificamente, destilação criogênica pois o ponto de ebulição do oxigênio é menor.

Continuemos …

  1. O ar é separado em um separador onde, uma pequena parte é comprimida (compressor), é resfriada (trocador de calor), é expandida (expansor) e alimenta o topo da coluna de baixa pressão, de forma que, o ar expandido resfrie o ar e forneça a temperatura adequada da torre de baixa pressão para que ocorra a criogenia.
  2. Então, a maior parte do ar separado passa por um trocador de calor e é resfriado.
  3. Esse resfriamento faz com que a corrente de ar se torne uma mistura gás/líquido devido a liquefação do oxigênio.
  4. Essa mistura alimenta a coluna de destilação de alta pressão no fundo. À medida que o ar sobe vai perdendo calor, e o oxigênio continua a se liquefazer e se concentrar no fundo. Assim, é promovida a separação.
  5. O produto de fundo rico em O2, composto majoritariamente por O2, passa por um trocador de calor e é deixado expandir até aproximadamente a pressão atmosférica antes de alimentar a coluna de baixa pressão.
  6. No decorrer do processo, o produto de topo (Ar + N2), alimenta o topo da coluna de baixa pressão.
  7. Simultaneamente, no decorrer do processo, o nitrogênio é retirado como produto de topo, o argônio na lateral da torre, e o oxigênio é o produto de fundo da coluna de destilação criogênica.

Logo, o oxigênio é armazenado ainda líquido em tanques criogênicos e são transportados até os hospitais.

Embora o oxigênio seja mantido em sua fase líquida, chegando aos hospitais,  ele deve tomar sua forma gasosa novamente, para que possa ser utilizado.

Com relação ao outro processo?

Em contraste ao que foi apresentado acima, neste processo não é preciso utilizar a criogenia. É utilizado um equipamento conhecido como PSA (Pressure Swing Absorber).

Em outras palavras, essas unidades concentradoras de oxigênio tem como fundamento a adsorção seletiva com a utilização de peneiras moleculares.

Como assim?

Vamos conhecer o funcionamento do processo?

produção de oxigênio

PSA – Pressure Swing Absorber

O ar é captado e comprimido (compressores) , passando por um secador antes de alimentar o PSA.

Sob pressão, as zeólitas que compõem a peneira molecular, têm a capacidade de deformar e formar dipolos, permitindo apenas a passagem do oxigênio.

No geral, essas peneiras são regeneradas para que se realize uma nova produção.

Finalmente, já aprendemos como o oxigênio medicinal é produzido.

Então, a pergunta que não quer calar, o que causou essa crise?

Falta de planejamento?

Em outras palavras, de quem é a culpa?

Com as recentes notícias, podemos ver alguns acontecimentos, investigação e cobrança de empresas, pedido de ajuda a outros países, transferência de pacientes para outros estados….

Mas agora… de quem é a culpa, quem deveria ser responsabilizado?

 

População? Cientistas? Empresas? Governo?

NÃO SEI! A princípio de todos.

Entretanto, o estado do Amazonas clama!


Paulo Bonjour
Estudante de Engenharia Química na Universidade do Rio de Janeiro (UERJ), onde realiza as seguintes atividades de Iniciação Científica: Otimização de Processos Químicos e Análise das Tecnologias de Produção de Butadieno. Cursou Bacharel em Física até o 4º Período. Durante esse tempo participou de atividades de Iniciação Científica na área de Energia Solar. Possui cursos de Inglês e Francês. Atualmente trabalha com Conformidade de Registro de Gestão no Exército, responsável pela certificação dos registros dos atos e fatos de execução orçamentária, financeira e patrimonial incluídos no Sistema integrado de Administração Financeira do Governo Federal - SIAFI e da existência de documentos hábeis que comprovem as operações.

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