Ao pulverizar tinta ou revestimentos em uma superfície, ou fertilizantes ou pesticidas nas plantações, o tamanho das gotas faz uma grande diferença. Quedas maiores vão flutuar menos com o vento, permitindo que eles ataquem seus alvos pretendidos com mais precisão, mas as gotas menores têm maior probabilidade de grudar ao pousar, em vez de ricochetear.

Agora, uma equipe de pesquisadores do MIT encontrou uma maneira de equilibrar essas propriedades e obter o melhor de ambas - sprays que não vão muito longe, mas fornecem pequenas gotículas para aderir à superfície. A equipe fez isso de uma maneira surpreendentemente simples, colocando uma malha fina entre o spray e o alvo pretendido para quebrar as gotas em outras que são apenas um milésimo do tamanho.

Os resultados são relatados hoje no jornal Fluidos de revisão física , em um artigo do professor associado de engenharia mecânica Kripa Varanasi do MIT, ex-pós-doutorado Dan Soto, estudante de graduação Henri-Louis Girard, e três outros no MIT e no CNRS em Paris.

O trabalho anterior de Varanasi e sua equipe se concentrou em maneiras de fazer com que as gotas aderissem de forma mais eficaz às superfícies que atingem, em vez de ricochetear. O novo estudo enfoca a outra extremidade do problema - como fazer com que as gotículas atinjam a superfície em primeiro lugar. Varanasi explica que normalmente menos de 5% dos líquidos pulverizados realmente atingem os alvos pretendidos; dos 95 por cento ou mais que são desperdiçados, cerca de metade é perdida para a deriva e nunca chega lá, e a outra metade salta para longe.

Atomizadores - dispositivos que podem borrifar líquidos na forma de gotículas tão pequenas que permanecem suspensas no ar em vez de assentar - são partes cruciais de muitos processos industriais, incluindo pintura e revestimento, borrifar combustível nos motores ou água nas torres de resfriamento, e impressão com finas gotas de tinta. O novo avanço desenvolvido por esta equipe foi fazer a pulverização inicial em forma de gotas maiores, que são muito menos afetados pelas brisas e mais propensos a atingir seus alvos, e, em seguida, para criar as gotas muito mais finas pouco antes de chegarem à superfície, colocando uma tela de malha no meio.

Embora o processo possa se aplicar a muitas aplicações de pulverização diferentes, "a grande motivação é a agricultura, "Diz Varanasi. O escoamento de pesticidas que erram o alvo e caem no solo pode ser uma causa significativa de poluição e um desperdício de produtos químicos caros. Além do mais, o impacto de gotas mais finas tem menos probabilidade de danificar ou enfraquecer certas plantas.

Os agricultores já cobrem alguns tipos de culturas com malhas de tecido, para proteger contra pássaros e insetos que devoram as plantas, portanto, o processo já é familiar e amplamente utilizado. Muitos tipos de materiais de malha funcionariam, os pesquisadores dizem - o que importa é o tamanho das aberturas na malha e a espessura do material, parâmetros que a equipe quantificou com precisão por meio de uma série de experimentos de laboratório e análises matemáticas. Para seus experimentos, os pesquisadores usaram principalmente uma malha de aço inoxidável de baixo custo e comum.

Os pesquisadores propõem que, depois de implantar a malha sobre a cultura, seja diretamente apoiado pelos caules da planta ou apoiado em uma estrutura, um agricultor pode simplesmente usar um pulverizador convencional que produz gotas maiores, que permaneceria no curso mesmo em condições ventosas. Então, conforme as gotas atingem as plantas, eles seriam quebrados pela malha em gotículas finas, cada um com cerca de um décimo de milímetro de diâmetro, o que aumentaria muito suas chances de degola.

Como um bônus extra, a presença da malha sobre as plantações também pode protegê-las de danos causados ​​por tempestades, ao quebrar também as gotas de chuva em gotículas menores que colocam menos estresse na planta quando atingem. Danos nas colheitas por tempestades, o que pode reduzir seriamente os rendimentos em alguns casos, pode ser reduzido no processo, dizem os pesquisadores. Além disso, quedas maiores causam mais respingos, o que pode levar à disseminação de patógenos.

Além de ser mais eficiente, o processo também pode reduzir o problema de deriva de pesticidas, que às vezes sopra do campo de um fazendeiro para outro, e mesmo de um estado para outro, Varanasi diz, e também às vezes acabam nas casas das pessoas. "As pessoas querem consertar isso. Estão procurando soluções."

O mesmo princípio pode ser aplicado a outros usos, Girard aponta, como a pulverização de água em torres de resfriamento, como as usadas em usinas de energia elétrica e muitas fábricas industriais ou químicas. Usar uma malha abaixo dos cabeçotes de pulverização em tais torres "pode ​​criar gotas mais finas, que evaporam mais rápido e fornecem melhor resfriamento, "diz ele. A eficiência do resfriamento está relacionada à área de superfície da gota, que é três ordens de magnitude maior com as gotas mais finas, ele diz.

Em trabalho recente, Varanasi e sua equipe encontraram uma maneira de recuperar grande parte da água que se perde na evaporação dessas torres de resfriamento, usando um tipo diferente de malha sobre o topo das torres. A nova descoberta pode ser combinada com esse método, melhorando assim a eficiência da usina de energia nos lados de entrada e saída.

Para pintura e aplicação de outros tipos de revestimentos, quanto mais finas são as gotas, melhor eles cobrem e aderem, Girard diz, portanto, o processo pode melhorar a qualidade e durabilidade dos revestimentos.

Enquanto a maioria dos métodos de atomização existentes dependem de alta pressão para forçar o líquido através de uma abertura estreita, que requer energia para criar a pressão, este método é puramente passivo e mecânico, Girard diz. "Aqui, deixamos a malha fazer a atomização essencialmente de graça. "