O uso do gerador de ozônio em aquários marinhos

O ozônio em aquários marinhos já é amplamente utilizado há muitos anos em vários países. No Brasil, seu uso ainda é algo relativamente novo para a grande maioria dos aquaristas marinhos. Nesse artigo vou discutir alguns pontos interessantes na utilização do ozônio e tentar desmistificar o seu uso nos aquários marinhos. Falarei bastante sobre o controlador de ORP e, caso você nunca tenha ouvido falar sobre ele ou não saiba exatamente o que ele faz, recomendo que vá mais para baixo da página e leia antes o tópico “O controlador de ORP e o potencial de redução-oxidação“.

Na década de 90, o ozônio já era utilizado por alguns entusiastas com o objetivo de aumentar o ORP. Porém o ORP era erroneamente descrito como “uma boa forma de se medir a limpeza da água”. E, por isso, os aquaristas simplesmente aumentavam o ORP. Mas a aplicação do ozônio, nessa época, acabou caindo em desuso já que os aquaristas estavam adotando abordagens menos tecnológicas para a manutenção dos aquários marinhos.

Tem-se notado novamente, uma forte ascensão do uso do ozônio nessa virada do século. Porém, agora o objetivo principal do uso do ozônio parece ter se invertido. Muitos aquaristas estão se preocupando com a melhora na transparência da água e não mais nos valores de ORP.

Os efeitos esperados do ozônio em aquários marinhos

Atualmente a busca pela alta transparência de água é o que realmente mais atrai os aquaristas marinhos. Porém, existem uma série de benefícios que também devem ser considerados. Alguns dos efeitos mais esperados no uso do ozônio em aquários marinhos são listados abaixo:

• Aumentar a transparência da água;
• Reduzir o amarelado da água;
• Reduzir a formação de algas;
• Reduzir a formação de cianobactérias;
• Reduzir a produção do skimmer;
• Aumentar o ORP;
• Reduzir bactérias patógenas;
• Reduzir toxinas na água;
• Aumentar a pureza da água.

As diferentes etapas na produção de ozônio para aplicação industrial

Para efeito de comparação com os equipamento disponíveis para aquários marinhos no mercado, vamos falar um pouco de como o ozônio é utilizado no tratamento de água industrial ou até mesmo em grandes projetos de lagos ornamentais ou aquários municipais. Esses equipamentos, que podemos chamar de profissionais, necessitam de uma série de etapas com o intuito de otimizar ao máximo a produção de ozônio pelo gerador.

1. Secagem do ar e produção de oxigênio

A aplicação industrial do ozônio no tratamento de água pode ocorrer em várias etapas. Primeiro temos um sistema de secagem do ar para que o gerador de ozônio consiga aumentar a sua produção. Quanto mais seco o ar, mais ozônio será gerado. Outro equipamento que é muito utilizado em aplicações industriais é o concentrador de oxigênio. Com esse equipamento conseguimos uma mistura com alta concentração de O₂, fazendo com que o gerador de ozônio gere ainda mais moléculas de O₃.

2. A produção de ozônio pelo gerador

Após a secagem do ar e a produção de oxigênio, o ar atmosférico, ou o a mistura concentrada de oxigênio, irá enfim passar pelo gerador de ozônio.

A maioria dos equipamentos geradores de ozônio utilizam o princípio da descarga em barreira dielétrica (DBD). Esta DBD é de alta voltagem e, por ser formada entre dois eletrodos tubulares num dispositivo dielétrico (tubo de vidro), ocorre o armazenamento de energia e depois sua a liberação. Isto permite que o ar circulante entre o vidro e o eletrodo receba as descargas elétricas. Tais descargas elétricas atuarão na dissociação das moléculas de oxigênio (O₂) formando alguns oxigênios atômicos (O), os quais rapidamente se agregarão a outras moléculas de O₂, formando diversas moléculas de ozônio (O₃).

Ao se agregarem, ocorre a formação de uma ligação fraca chamada de ligação covalente dativa. Quando o átomo de oxigênio desta ligação entra em contato com algum microrganismo, ocorre a oxidação dele e a ligação se desfaz, voltando o ozônio a tornar-se oxigênio

Após a geração do ozônio teremos a passagem do gás por um venturi que fará a injeção do O₃ na água.

3. Tanque de contato

Podemos ter também um tanque de contato para prolongar o tempo em que o ozônio fica exposto a água e, dessa forma, aumentar a taxa da reação de oxidação. Normalmente os tanques de contato são equipamentos grandes e que necessitam de bastante espaço para instalação.

O seu funcionamento é bem simples. Dento do tanque de contato, por ele ter um grande volume, a água passará bem lentamente e levará um tempo maior entre a entrada e a saída do tanque de contato. Dessa forma, haverá mais tempo para o ozônio agir.

4. Eliminação do excesso de ozônio

Por último, o excesso de ozônio produzido poderá ser eliminado por um destruidor de ozônio fabricado com válvulas ou através da passagem por lâmpadas UV-C. No caso da passagem pelas lâmpadas ultravioleta (UV-C), além de própria desinfecção oferecida pela lâmpada, teremos a formação da hidroxila. A hidroxila é gerada quando a luz ultravioleta atinge as moléculas de ozônio fazendo com que o O₃ seja convertido em OH^–. A grande vantagem da formação de hidroxila é que ela é uma molécula com ainda mais poder oxidante que o ozônio, conforme podemos ver na tabela abaixo:

Um equipamento de controle de ORP também é utilizado em sistemas de ozônio industriais. Dessa forma, o controle da quantidade gerada de ozônio poderá ser regulada de maneira mais precisa e segura para a aplicação em que estamos trabalhando.

O uso do ozônio em aquários marinhos

Em um aquário marinho, podemos utilizar os mesmos equipamentos e etapas de um sistema industrial. O grande problema é que os valores de um sistema industrial estão na casa da dezenas de milhares de reais e a grande maioria dos aquaristas não estão dispostos a investir tão alto por um sistema de ozônio. Outro fator impeditivo é o espaço, já que sistemas industriais ocupam grandes áreas e normalmente possuem uma sala de máquinas para a instalação.

Quais etapas do sistema são realmente necessárias?

O que normalmente é utilizado no mercado de aquarismo marinho são apenas os controladores de ORP,  os geradores de ozônio, os secadores e, algumas vezes, os destruidores de ozônio.

Os secadores são acessórios de uso obrigatório na grande maioria dos equipamentos do mercado, porém, nos geradores de ozônio da Cubos eles podem ser dispensados. A Cubos utiliza uma tecnologia patenteada onde a célula geradora de ozônio não queima com o excesso de umidade. Em outros fabricantes, a umidade irá se acumular dentro da célula causando a sua queima e interrupção na geração do gás O₃.

Para destruir o ozônio antes dele voltar para o aquário, não precisamos necessariamente ter um equipamento muito sofisticado, pois estamos trabalhando com baixa produção do gás. Podemos simplesmente utilizar carvão ativado ou passar a água por um filtro UV.

Devo usar um controlador de ORP no meu gerador de ozônio?

Na aplicação em aquários marinhos é sempre muito recomendada a utilização de um controlador de ORP. Com o controlador, teremos uma segurança a mais de que a quantidade de ozônio injetada na água não seja prejudicial ao sistema. Lembrando que a correta manutenção do controlador de ORP e de fundamental importância para que a leitura do equipamento seja correta.

Como calcular a quantidade de ozônio para o meu aquário marinho?

Como regra geral, uma faixa de valores que podemos utilizar e que não será prejudicial para o aquário marinho está entre 0,08mg/h a 0,14 mg/h de ozônio por litro de água. No caso do gerador de ozônio Cubos Ozônio Enamel 1G, em um aquário marinho, poderemos trabalhar com volumes que vão de 700 a 1300 litros de água.

Muitos aquaristas, que buscam apenas uma melhora na transparência de água, preferem utilizar uma quantidade ainda menor que 0,8mg/h. O que pode ser feito nesses casos, é a utilização do gerador de ozônio por apenas algumas horas por dia com a ajuda de um timer.

De forma geral, é indicado que se comece a utilização do ozônio de maneira lenta e gradual, aumentando as horas por dia quando não observarmos nenhum problema com o aquário.

O gerador de ozônio pode ser instalado no skimmer

A grande maioria dos aquaristas marinhos utilizam o próprio skimmer para a injeção do ozônio. Na entrada, que normalmente é utilizada para puxar o ar, podemos conectar a mangueira do gerador de ozônio. Temos apenas que ficar atentos para o tipo de plástico utilizado na fabricação do skimmer, já que alguns deles podem ser danificados pelo ozônio. Na tabela abaixo temos uma classificação de vários tipos de materiais e a sua classificação quanto a resistência ao ozônio.

Material	Classificação (Fonte: Cole Parmer)
Plástico ABS	B
Acetal (Delrin®)	C
Alumínio	B
Acrílico	B
Latão	B
Bronze	B
Buna-N (Nitrilo)	D
Butilo	A
Ferro fundido	C
Chemraz	A
Cobre	B
CPVC	A
Durachlor-51	A
Durlon 9000	A
EPDM	A
EPR	A
Epoxy	N/A
Etileno-Propileno	A
Flexelene	A
Fluorosilicone	A
Aço galvanizado	Na água (C), no ar (A)
Vidro	A
Hastelloy-C®	A
HDPE	A
Hypalon®	C
Hytrel®	C
Inconel	A
Kalrez	A
Kel-F® (PCTFE)	A
LDPE	B
Magnésio	D
Monel	C
Borracha natural	D
Neoprene	C
NORYL®	N/A
Nylon	D
PEEK	A
Pliacrilato	B
Poliamida (PA)	D
Policarbonato	A
Polietileno	Na água (B), no ar (C)
Polipropileno	C
Polissulfureto	B
Poliuretano, Millable	A
PPS (Ryton®)	N/A
PTFE (Teflon®)	A
PVC	B
PVDF (Kynar®)	A
Santoprene	A
Silicone	A
Aço Inox – 304	B
Aço Inox – 316	A
Aço (Mild, HSLA)	D
Teflon	A
Titanio	A
Tygon®	B
Vamac	A
Viton®	A
Zinco	D

Classificação: Efeitos químicos A – Excelente: Não afetou o material. B – Bom: Pequenos efeitos, pequena corrosão ou descoloração C – Ruim: Efeitos moderados, não recomendado para uso contínuo. Amolecimento, perda de força ou dilatação podem ocorrer. D – Efeitos severos: Não recomendado para nenhum uso. N/A = Informação não disponível.

Outra forma muito fácil de injetar o ozônio na água é utilizando uma bomba com um venturi, dentro do próprio sump do aquário.

O controlador de ORP e o potencial de redução-oxidação

Falamos muito até agora sobre os controladores de ORP. Para resumir, o controlador de ORP é um equipamento que, através de um sensor, monitora o potencial de oxirredução da água. Como o uso do ozônio está diretamente ligado ao aumento do ORP da água e, níveis elevados de ORP podem ser prejudiciais, o controlador de ORP consegue desligar o gerador de ozônio quando for detectado um nível elevado o ORP. Após os valores do ORP cairem para o mínimo ajustado no equipamento, ele voltará a ligar o gerador de ozônio. Dessa forma, conseguiremos manter uma faixa de ORP controlada.

Redução e oxidação

A troca de elétrons entre os elementos químicos pode acontecer com um elemento doando o seu elétron a outro elemento. Alguns elementos são mais propícios a doar elétrons, enquanto outros preferem receber. O oxigênio é muito egoísta com seus elétrons, e dificilmente irá doar um em circunstancias normais. Por outro lado, ele irá receber dois elétrons formando o íon de oxido (O^2-). Essa tendência de um elemento receber um elétron é chamada de eletronegatividade.

Outro elemento que é muito receptivo a receber elétrons é o cloro, formando o íon de cloro (Cl^–). O cloro e o oxigênio, como recebem elétron, são conhecidos como agentes oxidantes e, como estão recebendo os elétrons, podemos dizer que eles estão sendo reduzidos. Por outro lado, os elementos que doam seus elétrons, são os agentes redutores e, ao doar seus elétrons, eles sofrem uma oxidação. Esse é um conceito bastante confuso, mas podemos pensar que o agente é aquele que age sobre outro elemento. Por isso, um agente redutor, está agindo sobre outro elemento doando seu elétron, e o elemento que recebe está sendo reduzido.

A tendência das reações de redução ou oxidação acontecerem em uma solução é o que chamamos de ORP ou potencial redox, ou ainda potencial de oxirredução (do inglês Oxidation Reduction Potencial). O ORP é expressado em milivolts (mV) e pode ser medido eletronicamente.

Para elevar o valor do ORP precisamos de agentes oxidantes

Em uma solução complexa, como a de um aquário marinho, o ORP é a soma de todos os potenciais redox de cada elemento presente. Em um sistema onde existe a condição de mais reações de oxidação acontecerem, os valores de ORP serão maiores. Quando o sistema não favorece as reações de oxidação, o ORP será menor.

Como o oxigênio é um agente oxidante, para se elevar o ORP podemos utilizar moléculas que possuem oxigênio como o peróxido de hidrogênio (H₂O₂) ou ainda o ozônio (O₃).

Os valores ideais de ORP

Muitos aquaristas se baseiam apenas no ORP para avaliar se o sistema do aquário está em ótimas condições ou não. Um valor de ORP na faixa de 400mV normalmente é o recomendado. Para se ter o efeito de cristalinidade de água e remoção do amarelo, valores de 300mV ou até um pouco menores podem ser utilizados.

Podemos confiar na leitura do ORP?

Existem muitas armadilhas que podem apresentar resultados distorcidos do medidor de ORP. A principal dificuldade é a calibração e a necessidade de troca frequente do sensor (sensing probe).

A calibragem do sensor pode ser feita com soluções especiais, e que deve ser feita imediatamente antes da leitura. Muitas dessas soluções de calibragem são fabricadas com produtos tóxicos ou perigosos, o que pode ocasionar um risco quando manipuladas por pessoas inexperientes. A vida útil dos sensores também é pequena, e acaba sendo ainda mais reduzida pela necessidade de limpeza pelo acumulo de algas e filmes de bactérias que podem interferir na leitura.

Dessa forma, temos que ter cuidado ao avaliar a leitura de um controlador de ORP e não devemos confiar em um equipamento que esteja com o sensor sujo ou fora da validade.

Conclusão

O uso do ozônio em aquários marinhos traz uma série de benefícios. O maior deles talvez seja a degradação da matéria orgânica. Outro benefício que é facilmente alcançado com a utilização do ozônio é a de melhora na transparência da água removendo os compostos orgânicos que a deixam com coloração.

Outra grande vantagem do ozônio é o aumento da biodisponibilidade de compostos orgânicos na água. Muitos compostos orgânicos não são prontamente metabolizados por bactérias e podem durar centenas ou até milhares de anos nos oceanos. Com o ozônio, a biodisponibilidade irá aumentar e os compostos orgânicos poderão ser metabolizados pelas bactérias.

Um cuidado que devemos ter no uso do ozônio é que ele em contato com a água marinha, poderá produzir halogênios altamente oxidantes como o ácido hipobromoso (HBrO) e o bromato (BrO₃^–). Esses halógenos podem ser prejudiciais a alguns organismos mais sensíveis como ovos e larvas em estágios iniciais. Para resolver esse problema, podemos utilizar o carvão ativado antes da água voltar para o aquário.