Nanopartículas

Nanopartículas são partículas extremamente pequenas, geralmente medidas em nanómetros (nm), onde um nanómetro corresponde a um bilionésimo de metro (10^-9 metros). Devido ao seu reduzido tamanho e à elevada razão de área de superfície para volume, as nanopartículas apresentam propriedades únicas, permitindo-lhes interagir mais facilmente com outras moléculas. Esta característica torna-as úteis para uma variedade de aplicações, como entrega de medicamentos, cosméticos e eletrónica.

 

Tipos de Nanopartículas e suas Aplicações

As nanopartículas dividem-se em diversas categorias com base na sua composição e propriedades específicas. Abaixo estão descritos os tipos mais comuns e as suas aplicações em setores como medicina e eletrónica.

 

Nanopartículas Semicondutoras: Propriedades Ópticas Únicas

• Nanopartículas semicondutoras, incluindo pontos quânticos: Elas possuem propriedades ópticas únicas que as tornam úteis para aplicações como células solares, entrega de medicamentos, eletrônicos e imagem biológica. Exemplos: nanopartículas de óxido de zinco (ZnO NPs) ou de silício (SiNPs). 
• Nanopartículas metálicas: Estas nanopartículas são feitas de metais, como ouro, prata e cobre. Elas são usadas em uma variedade de aplicações, incluindo eletrônicos, catálise e medicina.
• Nanotubos de carbono: Estas nanopartículas são feitas de átomos de carbono dispostos em forma cilíndrica. São muito fortes e leves, sendo utilizadas em várias aplicações, como eletrônicos, compósitos e entrega de medicamentos.
• Nanopartículas poliméricas: Estas nanopartículas são feitas de polímeros, como poliestireno e ácido polilático. São usadas em várias aplicações, como entrega de medicamentos, cosméticos e embalagens de alimentos. 

Methods for Nanoparticle Production and Associated Challenges

Existem muitos métodos diferentes para produzir nanopartículas onde a separação gás/sólido é necessária. Alguns dos métodos mais comuns incluem:

• Pirólise por atomização: when a metal or metal salt is sprayed into a flame, where it vaporizes and then condenses to form NPs,  
• Deposição química de vapor (CVD):onde o vapor do material (por exemplo, ZnO) é gerado e depois condensado para formar nanopartículas.
• Descarga de arco:onde um arco elétrico é criado entre dois eletrodos, que vaporiza os eletrodos e forma nanopartículas.
• Abalação a laser: when a laser is used to ablate a metal or metal salt, which vaporizes and then condenses to form nanoparticles.
• Sonochemical synthesis: when ultrasound waves are used to break down a metal or metal salt into nanoparticles. 

 

Desafios na Separação Gás/Sólido de Nanopartículas

Devido ao seu tamanho reduzido, as nanopartículas são difíceis de capturar com métodos convencionais, como ciclones ou filtros de mangas, pois tendem a obstruir ou atravessar os elementos filtrantes. Adicionalmente, nos precipitadores eletrostáticos e scrubbers húmidos, as partículas podem sofrer degradação ou dissolução.

Soluções ACS para Separação de Nanopartículas

As soluções da ACS incluem ciclones com recirculação eletrostática (ReCyclone EH), que permitem a captura direta das partículas, evitando a degradação e agregação das partículas, utilizando a recirculação eletrostática. O ReCyclone EH demonstrou eficiências superiores a 95% para capturar nanopartículas de ZnO com um tamanho médio de ~1 μm (Estudo de Caso) e mais de 90% para capturar nanopartículas de silício de 20-30nm (Artigo da NASA - Páginas 32, 33 e 34).