Avaliação do campo magnético permanente como estratégia para controle da bioincrustação

Abstract

A bioincrustação é um problema inerente em sistemas de resfriamento industriais podendo gerar uma série de problemas operacionais que interferem diretamente no desempenho do processo, como o aumento da resistência à transferência de calor e a aceleração da corrosão de metais. Assim, o controle do crescimento de biofilmes é fundamental para assegurar a eficiência da operação e evitar aumento de custos operacionais. A principal estratégia utilizada em nível industrial é a adição de biocida no fluido em contato com a superfície. Porém, a busca por novas técnicas que possam ser associadas às já existentes, visando aumentar a eficiência e economia do processo, são de interesse científico e tecnológico. Neste contexto, este trabalho tem por objetivo avaliar o uso de campo magnético permanente como estratégia emergente no controle de bioincrustação em corpos de prova, que simulam superfície de equipamentos de resfriamento, e o sinergismo com o hipoclorito de sódio. Para tal, um sistema de circulação de água em escala de bancada foi projetado e pares de ímãs permanentes foram acoplados na tubulação. As densidades de fluxo magnético de 0,05, 0,10, 0,23 e 0,45 T, o ímã na posição de repulsão e o uso combinado com 0,5 mg L-1 de cloro livre foram avaliados em relação ao seu efeito sobre o crescimento de biofilme em superfície de corpos de prova de vidro durante 45 dias. Como resultados, os tratamentos magnéticos com 0,23 e 0,45 T e com o ímã na posição de repulsão reduziram em 80% a quantidade de bactérias sésseis em relação ao sistema controle, indicando uma redução do biofilme formado em superfície. Os resultados sugerem que a queda na concentração de bactérias no biofilme pode estar relacionada a uma alteração na produção de metabólitos, dificultando a adesão de células nos corpos de prova. Além disso, o uso combinado de campo magnético permanente e hipoclorito de sódio potencializou o tratamento, reduzindo em 99% a quantidade de bactérias sésseis quando comparado ao sistema controle. O sinergismo entre o hipoclorito de sódio e o campo magnético permanente reduziu significativamente as bactérias planctônicas, contribuindo no desempenho do controle de formação de biofilme. Com base no apresentado pode-se concluir que os resultados mostraram que a aplicação de campo magnético permanente é uma estratégia promissora na redução de bioincrustação em superfícies.

Abstract: Biofouling is an inherent problem in industrial cooling systems and causes operational problems that directly interfere with the process performance, such as increased resistance to heat transfer and acceleration of metal corrosion. Thus, biofilm control is essential to ensure the operation efficiency and avoid increasing operational costs. The main strategy used at an industrial level is the addition of biocide in the fluid. However, the search for new techniques that can be associated with the existing ones is of scientific and industrial interest in order to increase the efficiency and economy of the process. In this context, this work aims to evaluate the use of permanent magnetic field as a strategy to control biofouling in coupons that simulate the cooling equipment surface and its association with sodium hypochlorite. Bench-scale water circulation system was designed and pairs of permanent magnets were attached to the pipe. The magnetic flux densities of 0.05, 0.10, 0.23, and 0.45 T, the magnet in the repulsion position, and the use combined with 0.5 mg L-1 of sodium hypochlorite were evaluated in relation to its effect on the biofilm growth on the glass coupon surface for 45 days. As a result, the magnetic treatments with 0.23 and 0.45 T and with the magnet in the repulsion position reduced the amount of sessile bacteria by 80% in relation to the control system, indicating a reduction in the biofilm formed on the surface. The results suggest that the drop in biofilm may be related to an alteration in the metabolites production, making it difficult for adhere cells to the coupons. In addition, the associated use of a permanent magnetic field and sodium hypochlorite potentiated the treatment, reducing the amount of sessile bacteria by 99% when compared to the control system. The synergism between sodium hypochlorite and static magnetic field significantly reduced planktonic bacteria, contributing to the performance of biofilm formation control. Finally, the results showed that the application of permanent magnetic field is a promising strategy in the reduction of biofouling on surfaces.