COMO OBTER CO2 PELO PROCESSO QUÍMICO

09:13 By ACQUATICOS , In

Atualmente podemos utilizar vários tipos de equipamentos e técnicas diferentes para adicionar CO2 em aquários principalmente nos aquários plantados, pois existem no mercado vários sistemas direcionados para este fim alguns nem sempre possuem presos atrativos, devido a isso nos aquarista sempre descobrimos uma forma artesanal para adição de CO2 no aquário. Uma destas formas encontrada pelos aquaristas foi o CO2 obtido por reação química que é baseada na neutralização de um ácido com uma base.
Para obtermos esta reação química podemos utilizar vários tipos de reagentes químicos diferentes, mas devemos levar em consideração alguns pontos antes de tentar produzir o CO2 com tipo de resíduo gerado pela reação, uma vez que não pode ser prejudicial ao meio ambiente, se a reação exotérmica, pois algumas reações produzem mais calor do que pode dissipar estas deve ser simplesmente evitadas.
Possui duas formas segura de reação para obter CO2 químico, uma é através do ácido acético (vinagre comum) e bicarbonato de sódio, neste caso o vinagre comum possui uma baixa capacidade de produzir o CO2, assim precisamos de uma grande quantidade de vinagre para neutralizar o bicarbonato de sódio e produzir o CO2.
Mas os regentes comumente utilizados para se obter a reação onde se produz o CO2 químico são o ácido clorídrico HCl junto com bicarbonato de sódio NaHCO3, esta reação é a mais econômica e fácil de executar e gera como produto final água com cloreto de sódio ( sal de cozinha comum) dissolvido que não é agressivo ao meio ambiente e pode ser descartado no sistema de esgoto.
LIBERAÇÃO DE CO2 QUÍMICO BASEADA NA NEUTRALIZAÇÃO DE UM ÁCIDO COM UMA BASE



Para entender como funciona o sistema de produção de CO2 químico devemos nos familiarizar um pouco com os produtos químicos utilizado neste sistema de CO2.
O ácido clorídrico HCl é uma solução aquosa fortemente ácida de coloração clara e ligeiramente amarelada, com odor pungente e irritante, e extremamente corrosiva, devendo ser manuseado apenas com as devidas precauções. Ele é normalmente utilizado como reagente químico, e é um dos ácidos fortes que se ioniza completamente em solução aquosa. Uma solução aquosa de HCl na concentração de 1mol/L tem pH = 0. Em sua forma pura, HCl é um gás, conhecido como cloreto de hidrogênio.
Uma solução de ácido clorídrico, em sua forma mais pura, com a denominação de P.A. que significa Pureza Analítica, é um reagente comum em laboratórios e encontrado em uma solução de 37 a 38% em massa. É possível concentrá-lo até acima de 40%, mas a taxa de evaporação seria tão alta que a armazenagem e o manuseio demandariam atenções especiais, como necessidade de baixas temperaturas. O ácido clorídrico técnico gira em torno de 30-34% HCl, de acordo com o meio de transporte e a minimização de perdas por evaporação.
ÁCIDO CLORÍDRICO P.A É O DE FORMA MAIS PURA


O ácido clorídrico é estável, por isso evite a aproximação a chamas, fontes de calor, o mesmo é incompatível coma a maioria dos metais comuns, por ser extremamente corrosivo, a inalação do vapor pode causar ferimentos sérios, a ingestão pode ser fatal. O líquido pode causar danos à pele e aos olhos mantenha longe de animais domésticos é letal para peixes a partir de 25mg/l, tóxico para organismos aquáticos devido à alteração de pH,
Mas sua comercialização para pessoas comuns é controlada por diversos motivos. Um deste motivo é que o ácido clorídrico é citado como um precursor bioquímico, na Tabela 2 da Convenção das Nações Unidas contra o Tráfico Ilícito de Entorpecentes e de Substâncias Psicotrópicas de 1988, pelo fato de ser usado na síntese de heroína e cocaína, sendo assim o limite para nós pessoas comuns é de 2 litros por mês.
Em sua forma de baixa pureza e com concentração não informada, é conhecido como ácido muriático (muriático significa pertencente à salmoura ou a sal), sendo vendido sob essa designação para a remoção de manchas resultantes da umidade em pisos e paredes de pedras, azulejos, tijolos e outros. As soluções de ácido muriático para uso doméstico têm no máximo 10-12% HCl e recomenda-se diluí-las antes do uso.
ÁCIDO CLORÍDRICO DE BAIXA PUREZA NA FORMA DE ÁCIDO MURIÁTICO


Para manusear este tipo de substancia é obrigatório alguns cuidados e equipamentos de segurança. Utilize sempre que manusear este ácido utilize óculos de segurança ou protetor facial, avental ou jaleco e luvas impermeáveis, de preferência faça este manuseio em um local bem arejado.
O bicarbonato de sódio é um sal alcalino de composição química com a fórmula NaHCO3, possui coloração branca possui uma forma sólida e cristalina ou um pó fino. Este sal é muito conhecido e amplamente utilizado em diversas propriedades, como antiácido, em algumas formulações farmacêuticas, na eletrodeposição de ouro e platina, em curtumes, no tratamento da lã e da seda, na nutrição de animais e na produção de bebidas gasosas como refrigerantes na culinária como fermento químico. Mas infelizmente o bicarbonato de sódio esta sendo utilizado como um dos componentes da droga chamada crack, onde entra como um aditivo à pasta de cocaína.
BICARBONATO DE SÓDIO


Para obtermos o CO2 e preciso realizamos uma mistura entre o ácido clorídrico HCl e o bicarbonato de sódio NaHCO3 assim teremos a reação química que produzira o CO2.
HCL + NaHCO3 --> H2CO3 + NaCl ( NaCl -> sal de cozinha)

H2CO3 --> H2O + CO2 ( este é o nosso querido gás )

Considerando a massa atômica dos elementos ( Na=23, H=1, C=12, O=16, Cl=35.5 )

Então, 1 mol de HCl necessita de 1 mol de NaHCO3 para ser neutralizado e gerará 1 mol NaCl (sal de cozinha), 1 mol de CO2 e 1 mol de água, assim 84g de bicarbonato de sódio reagirão com 36.5g de ácido clorídrico e gerarão 18g de água, 58.5g de sal de cozinha e 44g ou 22.4 litros de CO2.
Pois um 1 mol de qualquer gás ocupa nas condições da CNTP (condições normais de temperatura e pressão que são 1 atmosfera de pressão a 25ºC - dá para considerar por simplificação em nossos aquários), 22.4 litros.
Desta forma, mantendo a mesma relação, para cada litro de água conseguimos diluir +- 100g de bicarbonato de sódio esta solução gerará 26.7 litros de CO2 (a 1 atm a 25ºC).
Na parte ácida, sem considerar a dissolução de ácido clorídrico em água, necessitaremos de 117 g de HCl PA (em concentração de 37%) para ser neutralizado em 100 g de bicarbonato de sódio. Isto quer dizer que para cada 1 gota de solução ácida, gerará +- 11 bolhas de CO2.

100 g NaHCO3 -> 117 ML de HCL PA (conc 37%) -> 26,7 l CO2 -> Duração 148 horas (1 bolha/s) -> 18 ML H2O -> 52,4 g NaCl

Cada gota de ácida PA tem 0,05 ML, logo 250ML de ácida gerarão 55.000 mil bolhas de CO2, caso você utilize um sistema com 200 g de bicarbonato e 250ML de solução ácido PA, você gerará bolhas por durante 148 horas isso se utilizar 1 bolha por segundo.
Por ser um sistema caseiro a forma de produção permanece estável durante todo o processo, o sistema para se obter CO2 químico é muito simples e de fácil de operação, pois o processo de produção é sempre contínuo sem que haja qualquer influência sobre a produção em decorrência das condições ambientas, comparado com outros processos de CO2 caseiro.
Diferentemente dos outros sistemas caseiros aqui a produção de CO2 pode ser ajustável com uma regulagem mais simples devido o ácido e bicarbonato de sódio estar em compartimentos separados para o processo de fabricação de CO2, pois a quantidade e a intensidade de produção do CO2 são definidas pela pressão aplicada na garrafa de solução ácida para iniciar no sistema a fabricar o CO2. Com essa pressão aplicada regulamos a quantidade de ácido que entra em contato com a base, desta forma podemos regular a quantidade de CO2 a ser produzido e a quantidade de bolhas que injetamos no aquário. É possível gerar o CO2 teoricamente com qualquer pressão aplicada no sistema, basta iniciar o processo com a pressão desejada na garrafa da solução ácida, desta forma a solução ácida pinga na outra garrafa com solução básica feita de bicarbonato de sódio liberando naturalmente o CO2 até a ultima gota de ácido contida na garrafa.
Existe ate a possibilidade de automação do sistema de forma bem simples e só necessita de uma válvula solenóide na mangueira de CO2 ligada a um timer junto ao sistema de iluminação e uma válvula agulha para regulagem da vazão do CO2 isto porque a regulagem através do equipo de soro não são muito precisas e necessitam de ajustes periódicos. Assim toda a vez que a válvula solenóide abre, a reação inicia automaticamente, com a injeção imediata de CO2 no aquário e toda a vez que a válvula solenóide se fecha, o ácido para de pingar na solução básica e para a reação.
REGISTO DO EQUIPO UTILIZADO PARA A REGULAGEM E CONTROLE DE SAÍDA DO CO2

Mas cuidado, pois o funcionamento depende da pressão gerada no início do processo da reação, desta forma com uma pressão maior exercida, uma ou duas válvula de equipo não será suficiente para realizar um ajuste fino para a quantidade de CO2 que desejamos injetar no aquário. Uma saída neste caso seria a utilização da válvula agulha que realmente controla muito bem o fluxo do CO2 em qualquer pressão gerada, desta forma mantemos um fluxo constante durante todo o processo da reação. Esta regulagem nos permite administrar a quantidade de bolhas por segundo que queremos injetar em nosso aquário sem a necessidade de varias interferência nossa.
Quando acaba o ácido contido na garrafa, a pressão do sistema vai diminuindo, mas o CO2 dissolvido na solução ainda continua saindo, pois a solução ainda não está completamente homogeneizada ai neste caso, o sistema ainda mantém a geração do CO2 por 1 a 2 dias, mas com uma pressão que será reduzida de saída do CO2 até não conseguir mais sair do sistema. Aconselho sempre que a produção de CO2 chegar ao fim dar uma chacoalhada na garrafa que contem a solução de bicarbonato de sódio para darmos uma homogeneizar nesta solução, pois quando chacoalhamos a garrafa da solução acabamos por gerar ainda uma grande quantidade de CO2. Nunca devemos abrir a garrafa do gerador que contem a solução de bicarbonato de sódio, sem primeiro a garrafa que contem ácido estar completamente aberta, pois se fizermos isso e a garrafa de ácido estiver com pouco de pressão e se haver uma pequena quantidade de ácido no sistema ela pode pingar sobre o bicarbonato de sódio, gerando uma tão violenta que mais parece uma garrafa de champanhe descontrolada só que de água salgada e com bicarbonato de sódio.
Como a pressão gerada no sistema de CO2 químico é de forma contínua acaba atendendo a todas as necessidades requeridas pelos diversos sistemas de difusão de CO2 do mercado.
Para a elaboração do sistema gerador de CO2 são necessárias 2 garrafas PET sendo uma de 2 Litros e outra de 600ML, 2 equipo de soro de micro gotas, mangueiras de silicone, e cola de preferência a cola araldite, já para manipularmos as soluções precisaremos de 500 gramas bicarbonato de sódio 500ML de água e 250ML de ácido muriático ou clorídrico e 300ml de água.
Os conta gotas do equipo é importante, pois eles agem como reguladores de pressão. O conta gotas da garrafa PET que contem a solução ácida funciona como um amortecedor do sistema ele cria uma perda de carga na saída da garrafa ácida, facilitando a estabilização da reação, pois diminui a agressividade da reação quando o ácido pinga na solução com bicarbonato de sódio da outra garrafa PET. Já o conta gotas da garrafa PET que contem a solução com bicarbonato de sódio, facilita o controle da vazão de saída do CO2 da garrafa, pois ele funciona como um conta bolhas e também não permite que o CO2 vá se despressurizar muito rápido da garrafa mesmo que haja algum acidente com a válvula e traga algum problema no seu aquário.
MODELOS DE SISTEMAS GERADORES DE CO2 QUÍMICO







COMO DEVE SER MONTADAS AS TAMPAS DAS GARRAFAS PARA O GERADOR DE CO2 QUÍMICO





Como devemos proceder para iniciarmos o processo de fabricação de CO2 químico.
Devemos colocar na garrafa PET de 2L com a ajuda de um funil, primeiro as 500 gramas de bicarbonato de sódio depois os 500ML de água é muito importante não misturar a solução. Encha o conta gotas de água, para isso coloque a tampa da garrafa com o conta gotas dentro de um recipiente com água e puxe o ar chupando a mangueira do equipo para permitir a entrada da água no conta gotas, logo após feche as válvulas do equipo para não permitir a entrada de ar e baixar o nível de água no conta gotas. Feche a garrafa da solução que contem bicarbonato de sódio e água, bem fechada para garantir que não haja vazamentos pela tampa.
GARRAFA CONTENDO A SOLUÇÃO DE BICARBONATO DE SÓDIO E ÁGUA

Tenha muito cuidado nunca use ácido puro faça uma mistura que contenha 60% de ácido e 40% de água. Para preparar esta solução ácida coloque com ajuda do funil inicialmente a água dentro da garrafa PET de 600ML logo em seguida acrescente o ácido tampe bem e de uma agitada para misturar a solução, logo após coloque na garrafa PET de 600ML a tampa que contem o conta gotas e uma mangueira que funciona como um pescador para sugar o ácido contido nela deve ser bem fechada para evitar vazamentos depois a conecte a garrafa PET de 2L. Lembre se que o conta bolhas da garrafa PET de 600ML deve ficar vazio.
Caso você prefira fazer a mistura da água e do ácido fora da garrafa PET de 600ML esta solução ácida deve ser preparada em uma vasilha plástica de vidro ou nunca em de metal, tome muito cuidado e evite acidentes, pois o ácido queima.
GARRAFA CONTENDO A SOLUÇÃO DE ÁCIDO CLORÍDRICO

DETALHE DA MANGUEIRA NA GARRAFA DE SOLUÇÃO ÁCIDA

Antes de iniciarmos o processo de fabricação de CO2 químico devemos verificar se as garrafas PET estão bem tampadas e vedadas. Para que a reação comece devemos pressionar a garrafa de 600 fazendo o ácido se misture com a solução de bicarbonato de sódio, faça isso com o equipo fechado para juntar pressão nas duas garrafas, logo após abra o registro do equipo da mangueira que esta ligada ao difusor. Ai tudo funciona automático, quando diminui a pressão na garrafa PET de 2L o ácido é puxado para ser misturado com o bicarbonato de sódio, desta forma ocorre à reação para liberar o CO2 através de pequenas bolhas de gás ficando assim até estar concluído o processo de neutralização. Podemos utilizar um indicador que muda de cor dissolvido na solução que contem o bicarbonato de sódio isso para a conveniência do aquarista, pois quando a solução mudar de cor, significa que a base está esgotada e deve ser renovada.
Para adicionarmos a solução indicadora não é necessário conhecer com precisão as concentrações de ácido ou da base, pois podemos utilizar como solução indicadora o azul de bromofenol, que muda do azul para amarelo-verde quando o pH cai.
Lembre se da segurança, pois os elementos utilizados para a confecção do gerador de CO2 não suporta muita pressão e pode não ser seguro já que o mecanismo de dosagem do ácido na base é ajustado por nós aquarista por isso eu aconselho agir com cautela na utilização destes compostos se for possível peça um conselho profissional da área. Por estamos lidando com ácido e garrafas sobre pressão, é altamente aconselhável que o sistema gerador de CO2 químico fique em um local seguro e afastado de crianças e animais domésticos.

CLEBER LUIZ DA SILVA

5 comentários:

Arte na barra disse...

tenho duvidas a respeito do que usar ,quero saber se o efeito quimico do vinagre e igual ao do acido cloridrico ?

Anônimo disse...

Gostaria de saber as proporções exatas de vinagre e bicarbonato de sódio para que haja a reação de neutralização do ácido acético sem desperdício de reagentes, considerando o vinagre como uma solução de 4% de acidez.

Dhiogenes disse...

Estive refazendo os cálculos para saber as proporções para obter o mesmo efeito com o acido acético 4% de acidez (vinagre) e como resultado, para obter o mesmo rendimento que usando HCl, deve-se usar 1906 gramas de vinagre para cada 100 gramas de bicarbonato. Sobe esses parâmetros o rendimento será o mesmo, 148 horas considerando 1 gota de CO2 por segundos. Fiz também os cálculos de viabilidade econômica (considerando preços HCl 10% R$ 10,00/l, bicarbonato R$ 6,00/kg e vinagre R$1,50/750ml) e o custo para preparação seria R$ 4,94 usando HCl 10% e R$ 4,41 usando vinagre. O problema em usar vinagre é principalmente a necessidade de utilizar uma garrafa grande para a parte acida e maior ainda para a parte básica, pois o acido será transferido de garrafa depois. Qualquer dúvida me mandem um email dhdsousa@hotmail.com.

Anônimo disse...

Eu fiz e digo que é muito perigoso usar HCL. Só o vapor já faz arder o rosto e os olhos. Tem que usar óculos. Eu desisti de usar esse método quando um dia cheguei em casa e a mangueirinha tinha se soltado da tampa, e espirrou a solução toda em volta.. o chão de madeira simplesmente derreteu. Desisti de economizar em DIY e comprei um cilindo próprio de CO2 com valvula solenoide.. mas sem o troço que faz o ajuste fino, acho que se chama manometro, eu sofri também. Estou voltando ao aquarismo hoje e acho que o melhor é kit co2 que vc poe manualmente e de acordo com a necessidade ele vai liberando automaticamente. Assim, vc não usa co2 a toa no aquario e acho que o preço está bem razoavel atualmente.

Unknown disse...

boa noite antonio eu lamento mas uma regranao pode ser aplicada a todos pelo que eu entendi o defeito da manqueira foi defeito de montagem nao defeito quimigo

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