O ar é uma mistura homogênea de vários gases, principalmente nitrogênio, oxigênio e vestígios de outros gases. A separação dos componentes do ar requer técnicas específicas:
1. Destilação Fracionada:
- O ar pode ser liquefeito resfriando-o a temperaturas extremamente baixas (-196°C) em alta pressão.
- O ar liquefeito é então submetido à destilação fracionada.
- Gases diferentes têm pontos de ebulição diferentes, por isso vaporizam e podem ser coletados separadamente à medida que atingem seus respectivos pontos de ebulição.
- O nitrogênio ferve a -195,8°C, o oxigênio a -183°C e outros gases a diferentes temperaturas.
2. Separação Criogênica:
- Este método também depende dos diferentes pontos de ebulição dos gases.
- O ar é resfriado a temperaturas muito baixas, mas não tão baixas como na destilação fracionada.
- O nitrogênio, por ter ponto de ebulição mais baixo, vaporiza primeiro e pode ser separado dos demais gases.
3. Adsorção com oscilação de pressão (PSA):
- PSA é um método amplamente utilizado para separação de ar em escala industrial.
- Utiliza adsorventes sólidos, como zeólitas ou carvão ativado, que adsorvem seletivamente diferentes gases em pressões variadas.
- O nitrogênio é preferencialmente adsorvido em pressões mais altas, enquanto o oxigênio e outros gases passam pelo adsorvente.
- Ao alternar entre os ciclos de pressurização e despressurização, o nitrogênio é liberado e coletado, enquanto se obtém ar enriquecido com oxigênio.
4. Separação de membrana:
- Este método envolve o uso de membranas semipermeáveis que permitem a passagem de certos gases enquanto bloqueiam outros.
- O ar passa pela membrana e as moléculas de nitrogênio, por serem menores, passam mais facilmente do que as moléculas de oxigênio.
- A corrente de nitrogênio separada pode ser coletada e o ar enriquecido com oxigênio é obtido do outro lado da membrana.
Essas técnicas são comumente usadas em diversas indústrias, incluindo a produção de oxigênio para aplicações médicas, industriais e espaciais, bem como a produção de nitrogênio para síntese de fertilizantes e outros processos industriais.
