Entendendo o ultrassom
O ultrassom consiste em ondas sonoras com frequências acima da faixa de audição humana, aproximadamente 20 kHz. Nas últimas décadas, diversos setores adotaram amplamente a tecnologia de ultrassom devido às suas propriedades únicas. Por exemplo, as ondas de ultrassom refletem nas superfícies, possibilitando aplicações como o sonar, imagens médicas (tais como a ecografia), limpeza de contaminantes microscópicos e soluções inovadoras de tratamento de água que melhoram a qualidade da água e controlam o crescimento de algas em reservatórios e outros corpos d’água.
- Aplicações na Indústria Moderna — Atualmente, as indústrias contam com o ultrassom para diversas aplicações. Na sonoquímica, ele acelera reações químicas, auxilia na emulsificação e facilita a extração de compostos. O ultrassom também rompe células biológicas, remove gases retidos e decompõe contaminantes em líquidos, garantindo resultados mais limpos e seguros. Na área da saúde, o ultrassom produz imagens detalhadas e não invasivas, como as de fetos ou de certas condições, como o câncer, tornando-se indispensável para o diagnóstico.
- Efeitos do ultrassom na água — Quando aplicado no tratamento de água, os efeitos do ultrassom dependem de fatores como potência, frequência e forma das ondas. Um fenômeno-chave que ele desencadeia é a cavitação, na qual bolhas se formam, crescem e colapsam violentamente em um líquido. Esse processo gera calor intenso localizado (até 5.000 Kelvin) e pressão extrema (~1.000 atm), comumente usado para esterilizar equipamentos de laboratório e hospitalares.
Nem todas as aplicações do ultrassom dependem da cavitação. O sistema LG Sonic, por exemplo, emprega ondas sonoras ultrassônicas específicas para controlar algas e certas bactérias sem causar cavitação. Em vez disso, ele utiliza forças mecânicas, como ondas ressonantes e pressão sonora, para suprimir o crescimento de algas e impedir a formação de biofilme.
Como isso funciona?
O sistema utiliza transdutores especializados para emitir frequências ultrassônicas calibradas com precisão para atingir as algas em nível celular. Esse método ecológico e econômico interrompe os ciclos de crescimento das algas, fazendo com que elas enfraqueçam, afundem e, por fim, morram. Como resultado, a claridade da água e a saúde geral melhoram significativamente, tudo isso sem depender de produtos químicos nocivos
Esse sistema impede a formação de biofilme, que muitas vezes leva à contaminação da água. Com o uso contínuo, o dispositivo garante a qualidade da água a longo prazo, sem a necessidade de produtos químicos nocivos ou intervenção manual excessiva.
Efeitos do ultrassom na vida aquática
A segurança e a compatibilidade ambiental do sistema o tornam uma excelente solução para o tratamento de água, com impactos mínimos ou até mesmo benéficos sobre os organismos aquáticos.
- Anfíbios e suas larvas – Pesquisas mostram que o controle ultrassônico de algas promove um ambiente mais saudável para os anfíbios. Níveis reduzidos de algas diminuem a competição por nutrientes, promovendo o crescimento das populações de larvas e óvulos.
- Zooplâncton e insetos aquáticos — Um estudo na Eslovênia não encontrou efeitos nocivos do ultrassom sobre o zooplâncton e os insetos aquáticos nas frequências testadas. Esses organismos prosperam quando as algas são controladas, pois a depleção de oxigênio é reduzida e o suprimento de alimentos melhora.
- Peixes e larvas de peixes — Os peixes geralmente não são afetados pela tecnologia de ultrassom. Embora espécies como o sável americano possam detectar sons de alta frequência de até 180 kHz, as frequências utilizadas pela LG Sonic estão fora dessa faixa. Estudos com peixes, incluindo a truta-arco-íris, não mostram mortalidade ou danos aos tecidos decorrentes da exposição aos ultrassons. Embora a capacidade auditiva varie entre os peixes — como sardinhas e anchovas, que detectam sons de até 4 kHz —, as frequências da LG Sonic se mostraram seguras para os peixes, ao mesmo tempo em que melhoram a qualidade da água.
É importante observar que as capacidades auditivas variam entre as espécies de peixes. Por exemplo, espécies como sardinhas e anchovas detectam sons apenas até 4 kHz, o que está muito abaixo das frequências ultrassônicas. De modo geral, a tecnologia provou ser inofensiva para as populações de peixes, ao mesmo tempo em que melhora a qualidade da água.
- Camarões e bolhas de gás – Em fazendas de camarão, o ultrassom evita a formação de bolhas de gás prejudiciais que podem causar a doença descompressiva (DCS). Ao colapsar micronúcleos de gás, o ultrassom melhora a saúde geral dos camarões sem afetar os níveis de oxigênio dissolvido.
Estudo de caso — reservatório ambientalmente sensível
A South West Water escolheu a LG Sonic especificamente por causa de sua segurança ambiental — em um reservatório utilizado para pesca ativa
A South West Water selecionou a tecnologia de ultrassom da LG Sonic em Longham Lakes devido à sua natureza ecologicamente correta. Os lagos servem como fonte de água potável e abrigam atividades de pesca — e vêm sendo tratados com as MPC-Buoys desde 2014. Após seis anos de operação contínua, o equilíbrio natural do crescimento de algas foi restaurado, sem que tenha sido relatado qualquer impacto sobre as populações de peixes ou os ecossistemas aquáticos.
Leia o estudo de caso da South West Water
O efeito do ultrassom nas algas
As algas são um grupo diversificado de organismos semelhantes a plantas encontrados em vários habitats. São fotoautotróficas, contêm clorofila e possuem estruturas reprodutivas simples, sem raízes, caules ou folhas propriamente ditas. As algas variam de organismos unicelulares a formas multicelulares complexas, às vezes se assemelhando a plantas vasculares.
Esses organismos, considerados contaminantes, estão presentes na vegetação, no ar, no solo e na água. Seus esporos microscópicos são continuamente introduzidos nos corpos d’água pelo vento, pela chuva e pelas tempestades de poeira. As algas crescem rapidamente em águas estagnadas expostas à luz solar e a temperaturas acima de 4 °C. Elas podem produzir muco e odores, interferir nos sistemas de filtragem e aumentar significativamente a demanda por cloro. Seu crescimento é ainda mais estimulado pelos fosfatos e nitratos presentes na água.
Plânctonicas, filamentosas e macrófitas
O crescimento das algas ocorre em três formas básicas: plânctonicas, filamentosas e macrófitas.
- As algas plânctonicas são organismos unicelulares e microscópicos que flutuam livremente na água. Quando essas algas estão extremamente abundantes ou em “floração”, podem tornar a água verde. Com menos frequência, podem tornar a água de outras cores, incluindo amarelo, cinza, marrom ou vermelho.
- As algas filamentosas, também conhecidas como “algas em fios” ou “escuma de lagoa”, formam finos fios verdes que criam tapetes flutuantes, frequentemente presos a rochas, plantas ou docas. Esses tapetes podem ser removidos manualmente antes do uso do tratamento por ultrassom para garantir a penetração eficaz do som. Se não forem tratadas, os tapetes densos podem absorver o ultrassom, reduzindo seu alcance. As algas tratadas flutuam até a superfície e devem ser removidas regularmente, permitindo que a tecnologia distribua o som uniformemente pela coluna d’água.
- As algas macrofíticas se assemelham às plantas verdadeiras, pois parecem ter caules e folhas. Uma alga macrofítica comum é chamada de Chara ou “grama almiscarada” (devido ao seu forte odor almiscarado). A Chara tem textura áspera ao toque devido aos depósitos de cal em sua superfície, o que lhe rendeu outro nome comum: “alga-pedra”. A maioria das algas macrofíticas não pode ser controlada com as formas existentes de ultrassom.
Tanto as algas filamentosas quanto as algas planctônicas respondem ao ultrassom mais ou menos da mesma maneira. No entanto, em ambos os tipos de algas, também é possível fazer outra distinção, a saber, as algas verdes e as algas verde-azuladas.
Figuras 1 e 2 — Da esquerda para a direita: estrutura celular das bactérias, das algas filamentosas e de todas as outras estruturas celulares semelhantes às das plantas
Problemas enfrentados
As algas verde-azuladas, ou cianobactérias, causam problemas de odor e sabor e podem prejudicar seres humanos e animais. Durante as estações quentes, elas predominam em lagos e reservatórios devido à sua capacidade de absorver nutrientes e luz solar de forma eficaz. As cianobactérias possuem sistemas de vesículas de gás que lhes permitem se mover verticalmente na água, afundando para absorver nutrientes de materiais em decomposição e subindo à superfície para receber luz solar.
As ondas ultrassônicas rompem essas vesículas de gás, fazendo com que as algas afundem, onde morrem por falta de luz. A membrana celular também se desprende da parede celular.
As algas verdes compartilham características com as células vegetais, mas não são classificadas como plantas. Elas possuem vacúolos, cloroplastos e paredes celulares rígidas, o que possibilita a fotossíntese e o armazenamento de nutrientes. O ultrassom rompe sua estrutura, causando perda de clorofila, ruptura dos vacúolos e morte celular. O ultrassom de baixa frequência cria tensão de cisalhamento, rompendo paredes e membranas celulares e, às vezes, causando lise celular.
Conclusão
O sistema LG Sonic oferece uma solução inovadora e ecologicamente correta para o tratamento da água e o controle do crescimento de biofilmes em corpos d’água. Ao emitir frequências ultrassônicas específicas, ele atua com segurança nas algas sem perturbar os ecossistemas aquáticos. Pesquisas têm demonstrado consistentemente que nossos dispositivos não representam risco para peixes, anfíbios ou zooplâncton, ao mesmo tempo em que melhoram a saúde e a clareza da água.
Essa tecnologia é particularmente valiosa em reservatórios, lagos, torres de resfriamento e aplicações semelhantes, onde a qualidade da água é fundamental. Ao contrário dos tratamentos químicos tradicionais, o ultrassom oferece uma solução sustentável e de longo prazo para manter a água limpa.
Para quem busca um método de tratamento de água eficaz e ambientalmente consciente, essa tecnologia se destaca como uma solução comprovada, respaldada pela ciência e por aplicações na prática.