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É como ar, só que mais puro: saiba como o oxigênio hospitalar é produzido

Rodrigo Lara

Colaboração para Tilt, em São Paulo

30/09/2021 04h00

Não é preciso nem dizer o quanto o oxigênio é importante para os seres humanos. Um exemplo básico disso está no fato de ele ser um dos principais combustíveis usados pelas células do nosso corpo para produzir energia.

A parte boa de sermos dependentes de oxigênio para sobrevivermos está no fato de que ele é abundante na atmosfera. Do ar que respiramos, cerca de 21% corresponde ao gás — além dele, 78% é nitrogênio e o restante outros gases, como argônio, gás carbônico etc.

Por outro lado, algumas aplicações acabam dependendo de oxigênio em concentrações mais altas, caso dos hospitais. Mas você sabe como isso é feito?

É como ar, só que mais puro: saiba como o oxigênio hospitalar é produzido - Arte UOL - Arte UOL
Imagem: Arte UOL

O método mais comum para se obter oxigênio em alta concentração é por meio de uma operação conhecida como destilação fracionada do ar líquido.

Como sabemos bem, o ar encontra-se em estado gasoso. Para que ele fique líquido, é preciso que ele seja comprimido e tenha sua temperatura baixada para cerca de -200 ºC.

O primeiro passo é filtrar o ar atmosférico para retirar possíveis impurezas. A partir daí, ele vai para um equipamento destilador e a mistura líquida é aquecida.

O "truque" é que os gases que compõem o ar têm ponto de ebulição diferentes. O nitrogênio, por exemplo, volta ao estado gasoso quando chega a -195.79°C, enquanto o oxigênio passa pelo processo aos -182,97 ºC.

Ou seja: quando o nitrogênio "ferver", o oxigênio ainda estará em estado líquido, o que permite que o nitrogênio seja retirado da mistura.

Feita essa separação, o oxigênio resultante ainda passa por outros processos de purificação, com o intuito de remover resquícios de outros gases.

Para o transporte, ele é armazenado em cilindros em alta pressão: esses recipientes são feitos de aço e capazes de conter 50 litros de oxigênio em uma pressão de 185 atm.

Qual é o grau necessário de pureza do oxigênio para uso hospitalar?

Normalmente, o grau de pureza do oxigênio para uso hospitalar é de 99%. Nos hospitais, ele é administrado juntamente com anestésicos e de forma terapêutica para auxílio na respiração. Esse tipo de uso também exige que o gás não tenha impurezas potencialmente nocivas.

Os cilindros para transporte, inclusive, têm que seguir alguns padrões. Eles são pintados na cor verde e precisam ser esterilizados —o que, normalmente, ocorre com nitrogênio— entre um uma carga e outra.

Por que houve falta de oxigênio no Brasil durante a pandemia?

O processo de produção de oxigênio com alto grau de pureza é complexo e há poucas empresas no país capazes de fazer isso. Com um salto na demanda, essa limitação acabou resultando na falta do produto — e também de cilindros de armazenamento.

Como forma de contornar o problema de forma emergencial, a Anvisa chegou a autorizar, temporariamente, a produção de oxigênio com 95% de pureza para o uso hospitalar, variação que, normalmente, equivale ao oxigênio de uso industrial.

Quais as outras aplicações do oxigênio puro?

As principais aplicações do oxigênio não requerem o alto grau de pureza do uso hospitalar. Assim, ele entra para alimentar fornos da indústria metalúrgica, em processos de soldagem — usando acetileno como combustível — e na produção de plásticos e têxteis.

Já em alta pureza, ele é usado em alguns processos. Um exemplo envolve os equipamentos de análises químicas, como os usados na cromatografia, técnica que visa separar substâncias químicas para análise.

Existem outras formas de obter oxigênio puro?

Em termos de alto volume e pureza e para transporte pressurizado, a melhor opção de produção é a destilação fracionada do ar atmosférico.

Além dela, porém, é possível obter o oxigênio de alta pureza por meio da eletrólise da água, uma reação decorrente da passagem de corrente elétrica pelo líquido. Neste caso, os gases obtidos são o hidrogênio e oxigênio, que podem ser facilmente recolhidos em compartimentos distintos. A vantagem aqui seria a possibilidade de gerar o oxigênio localmente, em respiradores autônomos, sem a necessidade de transporte.

Outro processo é feito pelas chamadas usinas concentradoras, que usam um procedimento chamado adsorção por alternância de pressão, quando se comprime uma mistura como ar atmosférico a fim de que os gases simplesmente se separem.

A vantagem desse método é que ele requer usinas menores, que podem ser instaladas diretamente nos hospitais, fornecendo o oxigênio diretamente na rede da instalação. A tendência, porém, é que o oxigênio obtido por esse método seja menos puro.

Fontes:

Juliana Sales, professora de engenharia química no Centro Universitário Newton Paiva
Hector Alexandre Chaves Gil, professor de química do Instituto Mauá de Tecnologia (IMT)