Métodos para la obtención de ozono
Existen distintos métodos para obtener Ozono como son la destilación de agua, donde el Ozono es un subproducto de esta destilación, la hidrólisis, producido a partir del agua, la luz UltraVioleta o el método más utilizado, el Efecto corona, que se produce a partir del oxígeno atmosférico.
En la práctica, el Ozono se obtiene industrialmente haciendo pasar una corriente de aire o de oxígeno entre dos electrodos sometidos a un elevado potencial alterno. Con el fin de evitar que se forme un arco eléctrico se recubre uno de los electrodos o a veces los dos, con un dieléctrico de espesor uniforme que crea una superficie equipotencial.
El Ozono está considerado como uno de los oxidantes más energéticos de la naturaleza, puesto que su potencial electroquímico es de 2,07 eV, frente a los 1,36 eV del cloro gas, oxidando rápidamente estructuras orgánicas, lo que hace que sea el esterilizante más usado y MÁS ECOLÓGICO.
¿Por qué se produce el efecto corona?
Siendo el sistema cada vez más utilizado, permite descomponer la molécula de oxígeno (O2) del aire en dos átomos de oxígeno (O1), los cuales se unen a otra molécula de oxígeno (O2) para formar el Ozono (O3), siendo luego liberados al ambiente.
El efecto corona se debe a la acumulación de cargas eléctricas de alto potencial en los conductores. Cuando esta acumulación de cargas eléctricas llega a la saturación, el aire circundante se vuelve ligeramente conductor y las cargas eléctricas escapan, produciendo un sonido característico y emitiendo luz.
Para que el efecto corona sea posible, se necesita un potencial de 3.000.000 de Voltios por metro en aire seco a nivel del mar. Eso quiere decir que, por lo menos, con ese potencial, deberá ser producida una descarga eléctrica que atraviese una distancia de 1 metro.
Referenciándolo en centímetros, diremos que se necesitará un potencial de 30.000 Voltios para vencer el aire entre dos electrodos separados 1cm de distancia. En todo caso, el manejo de estos potenciales es muy peligroso, por lo que se utilizan dispositivos especiales para producir un efecto corona con potenciales mas reducidos (del orden de los 3.000 V). Las lámparas para efecto corona son elementos que permiten una concentración de altos voltajes en su interior, facilitando las descargas eléctricas (efecto corona) hacia una malla metálica conectada a tierra, la cual cubre el cuerpo de la lámpara. Estas descargas de alto voltaje destruyen las moléculas de oxígeno y producen Ozono.
Una unidad que use tubos dieléctricos de poco diámetro es capaz de generar hasta 14% de Ozono a partir de oxígeno.
Distintas vávulas de reactores de Ozono de Top Ozono
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Módulo generador de Ozono
Aquí vemos cómo se genera Ozono mediante una placa de Viton (obtenido de la derivación del caucho sintético y el fluoropolímero elastómero).
Usando el elastómero en placa a modo de dieléctrico, se hace pasar el oxígeno a través de ella, produciendo así Ozono por efecto de corona.
En la imagen podemos ver un módulo generador de Ozono utilizado habitualmente en sistemas conducidos, donde se hace pasar el Ozono a través de un tubo para así administrarlo en líquidos o frente a corrientes de aire ya generadas por otras máquinas.
Tecnología de alta frecuencia
Para la generación de Ozono se ha pasado de frecuencias de baja y media tensión a frecuencias de Alta tensión, modulando entre los 6.000 y los 17.000 Hz. para el arranque y la parada.
La generación de Ozono mediante el método de “Descarga de Corona” con la tecnología de la Alta Frecuencia, permite disponer de equipos en los que se reduce el consumo eléctrico, se reduce la temperatura, se prolonga su vida útil y se aumenta la producción.
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Generación de Ozono por hidrólisis
La hidrólisis es otro método para generar Ozono directamente desde el agua. La hidrólisis se produce cuando, en una cámara de reacción, una corriente eléctrica se dirige desde un cátodo (+) hacia un ánodo (-), actuando el agua como un conductor eléctrico fluido. Con ello, se producen varios iones de gran poder de oxidación, como son el Ozono (O3), el hidroxilo (OH-), el Oxígeno monoatómico (O1) y el Peróxido de Hidrógeno (H2O2), también conocido como Agua oxigenada.
La producción con esta tecnología aún no se encuentra suficientemente desarrollada como para superar el poder de generación con sistemas atmosféricos, aunque, en determinadas aplicaciones en las que el agua no presente altos niveles de contaminación puede ser suficiente para mantener la desinfección.
Ozono atmosférico
Ozono estratosférico
En la estratosfera es donde se encuentra el Ozono de forma natural, formando la capa de ozono. El Ozono estratosférico es formado por acción de la radiación ultravioleta, que disocia las moléculas de oxígeno (O2) en dos átomos O1 altamente reactivos, pudiendo reaccionar éstos con otra molécula de O2 para formar así el Ozono. El Ozono estratosférico se destruye a su vez por acción de la propia radiación ultravioleta, formándose así un equilibrio dinámico en el que se crea y destruye Ozono continuamente, actuando como un filtro que no deja pasar dicha radiación perjudicial hasta la superficie de la Tierra.
Este equilibrio se ve afectado por la presencia de contaminantes como pueden ser los compuestos clorofluorocarbonados (CFCs), que al reaccionar con el Ozono, hacen que se destruya más rápidamente de lo que se regenera.
Ozono troposférico
También podemos encontrar Ozono en la zona más baja de la atmósfera, algo que lo convierte en un problema. El mecanismo mediante el cual se genera el Ozono troposférico es completamente distinto, ya que junto con NOx y VOCs forma una neblina visible en zonas muy contaminadas denominada smog fotoquímico, pudiendo llegar a provocar daños en la vegetación (a partir de unos 60 microgramos por metro cúbico)
¿Cuándo se producen los radicales libres?
El Ozono inyectado en el agua generará radicales libres de hidroxilo, potente oxidante por encima incluso del Ozono. La generación de radicales hidroxilo puede ser aumentada con la adición de peróxido de hidrógeno (H2O2)
¿Qué daño causan los radicales libres?
Estos equipos funcionan con un voltaje considerablemente elevado, a partir de unos 3000V AC que, aún tratándose de una corriente muy pequeña, sigue representando un peligro de shock eléctrico, sobre todo para los niños. Por esta razón debe preveerse la instalación en un lugar adecuado.
Como el Ozono es más pesado que el aire, para el buen aprovechamiento del Ozono generado por el equipo, éste debe situarse en un lugar elevado, alrededor de 2 a 2,5 metros.
Los síntomas negativos por una alta concentración del Ozono, son la sequedad en las vías respiratorias, dolor de cabeza y dificultad para respirar. Si se detectan estos síntomas en presencia de un olor excesivo de Ozono, es posible que la concentración sea muy alta. En este caso, puede suspenderse temporalmente el uso del equipo y esperar unos minutos para que el gas se disperse o ayudando mediante la ventilación al exterior para así reducir rápidamente la concentración del mismo.