A criogenia é o estudo e produção de baixas temperaturas (menos de -150 ° C ou 120 K ) para entender os fenômenos físicos que ali ocorrem. O limite de -153,15 ° C representa o limite no qual o gás do ar se liquefaz . A criogenia tem muitas aplicações, particularmente nos setores alimentício, médico, industrial, físico e pecuário. A criogenia abriu muitas possibilidades, como:
As principais datas da história da criogenia são:
A criogenia tem muitas aplicações, particularmente nos setores alimentício, médico, industrial, físico e pecuário. A criogenia abriu muitas possibilidades.
A criogenia alimentar consiste em conservar o alimento por congelamento rápido “congelando” o alimento (é conservado no estado em que estava quando o criogenia). Para isso, o alimento é imerso em nitrogênio líquido.
O objetivo da criopreservação é suspender a evolução das células e, posteriormente, poder colocá-las novamente em movimento. É usado para armazenar espermatozoides, tecidos e como último recurso para pessoas com doenças graves que não têm mais esperança de cura com as técnicas médicas atuais. Funciona como a criogenia de alimentos, mas é mais complexo de aplicar, pois os danos que as temperaturas muito baixas podem causar, o que não é um problema na criogenia de alimentos, devem ser evitados para a criopreservação.
A supercondutividade é um fenômeno encontrado em certos materiais em temperaturas muito baixas, é caracterizada pela total ausência de resistência elétrica e o cancelamento do campo magnético no interior do material. É usado para imagens médicas e aceleradores de partículas. Ele também permite que a energia seja armazenada e a fusão termonuclear controlada seja realizada.
O superfluido é uma fase da matéria caracterizada pela ausência total de viscosidade. Assim, os superfluidos, colocados em um circuito fechado, podem fluir indefinidamente sem atrito. A ciência que estuda a superfluidez é chamada de " hidrodinâmica quântica ". A superfluidez é usada em refrigeradores criogênicos e como um "solvente quântico" em técnicas espectroscópicas.
A crio-moagem utiliza um criogênio líquido (nitrogênio líquido) para resfriar o material com precisão até o ponto de fragilização para facilitar a redução mecânica.
O processo de congelamento é um sistema criogênico para a recuperação de compostos orgânicos voláteis (VOCs) em fluxos de gás. O nitrogênio líquido resfria o fluxo de gás carregado com solventes. Os VOCs condensam e congelam para formar neve, que é então removida através de filtros de aço inoxidável.
A limpeza criogênica é um processo que possibilita a limpeza por aspersão de micropeletes de gelo seco, sem resultar em efluentes.
A criogenia de alimentos consiste em conservar os alimentos por congelamento muito rápido, deixando-os no estado em que se encontravam inicialmente, ao contrário do congelamento convencional que causa desidratação da superfície e a formação de grandes cristais de gelo no produto.
A criogenia é usada na indústria de alimentos para o congelamento rápido de muitos produtos alimentícios. Esta operação é comumente realizada por meio de túneis de congelamento nos quais circula um forte fluxo de nitrogênio líquido e ar. O nitrogênio líquido armazenado fora dos edifícios de alimentos nos chamados tanques “super-isolados” é encaminhado para esses túneis de congelamento por meio de tubos que também são super-isolados sob vácuo.
O objetivo da criopreservação é suspender a evolução das células e, posteriormente, poder colocá-las novamente em movimento. É usado para armazenar esperma , tecido e como última esperança para pessoas que não podem mais ser curadas com as técnicas médicas atuais.
A criónica ou criopreservação do ser humano ainda está na sua infância e é vista pelos cientistas com grande cepticismo, mesmo como uma pseudociência, porque ainda não é possível despertar o que está congelado: as células e órgãos são danificados durante as mudanças de temperatura.
Na verdade, os microcristais de gelo são formados nas células por causa da água que contêm nelas (além disso, a formação desses cristais aumenta a concentração salina, pelo efeito da osmose , nas células. Esses dois fenômenos, a formação de micro- cristais e o efeito de osmose, causam o estouro das células); Durante a fase de descongelamento, esses cristais danificam as células, incluindo as do cérebro, razão pela qual não podemos acordar as pessoas em estado de estase. Recentemente, pesquisadores na Califórnia congelaram e descongelaram com sucesso um rim (um dos órgãos mais difíceis de criopreservar) com um método chamado vitrificação . O Cryonics Institute em Michigan agora usa CI-VM-1, que protege células e corpos em nitrogênio líquido ( −196 ° C ).
Para os promotores da criopreservação, a constante evolução tecnológica da Humanidade permite vislumbrar a relativamente curto prazo o desenvolvimento de técnicas que permitam descongelar um ser humano.
Alguns animais podem sobreviver após um congelamento total ou parcial de várias semanas (65% de sua água corporal transformada em gelo e o coração está parado): a rã- da- floresta (Rana sylvatica), a perereca crucífera (Hyla crucifer), a árvore cinza rã (Hyla versicolor) e a perereca de três bandas (Pseudacris triseriata). Eles podem suportar temperaturas de até −8 ° C e então se tornarem frágeis como o vidro, enquanto permanecem "vivos".
A criopreservação funciona como a criogenia dos alimentos.
A supercondutividade é um fenômeno encontrado em certos materiais a temperaturas muito baixas. É caracterizada pela total ausência de resistência elétrica e o cancelamento do campo magnético no interior do material.
A supercondutividade torna possível criar eletroímãs mais potentes com um campo magnético muito homogêneo, é usada para imagens médicas , operação de trens de levitação magnética (maglev, transrapid) e aceleradores de partículas . Mas também é usado para armazenar energia e realizar a fusão termonuclear controlada (dois núcleos atômicos se unem para formar um maior).
A superfluidez é uma fase da matéria caracterizada pela ausência total de viscosidade . Assim, os superfluidos, colocados em um circuito fechado, podem fluir indefinidamente sem atrito e passar por orifícios tão pequenos quanto um átomo, eles desafiam a gravidade movendo-se ao longo das paredes de seu recipiente. A ciência que estuda a superfluidez é chamada de " hidrodinâmica quântica ".
A superfluidez é usada em refrigeradores criogênicos e como um “dissolvedor de quanta” em técnicas espectroscópicas .
A crio-moagem usa líquido criogênico (nitrogênio líquido) para resfriar com precisão os materiais até o ponto de fragilização para facilitar a redução mecânica.
Primeiro, o material é cortado em blocos de aproximadamente 1 cm e, em seguida, é introduzido no centro do britador. A retificação é obtida por percussão e projeção, entre as peças móveis do rotor girando em alta velocidade e as peças estacionárias. O material é triturado gradualmente e a finura é controlada por uma coroa de peneiração . O ajuste da finura do produto a ser moído é determinado pela escolha do equipamento de moagem, a velocidade de rotação do rotor, o tipo e as perfurações do anel da peneira.
O processo de congelamento criogênico ou condensação é um sistema criogênico para a recuperação de compostos orgânicos voláteis (VOCs) em fluxos de gás . É particularmente eficaz em situações de baixa concentração de solvente .
A tecnologia funciona por contato direto com o nitrogênio líquido, que resfria o fluxo de gás carregado com solventes. Os VOCs condensam e congelam para formar neve, que é então removida através de filtros de aço inoxidável . Esses filtros são limpos em intervalos regulares por jatos invertidos de gás comprimido que fazem com que a neve caia para o fundo do dispositivo. Lá, um aquecedor elétrico o derrete e os VOCs liquefeitos são evacuados. A tecnologia usa apenas um condensador e remove COVs de forma eficiente para atingir concentrações muito baixas sem o auxílio de um descongelador ou leito de carvão ativado .
O sistema clássico opera semicontínuo com dois condensadores usados alternadamente. Como o resíduo de VOC que passa pelo condensador pode ser um problema, muitas instalações incluem um dispositivo de descongelamento de baixa tensão ou outra tecnologia de recuperação de VOC como suplemento.
A limpeza criogenicamente baseada na projeção pneumática de pellets de gelo carbônico (bolas de gelo entre -70 e -80 ° C ) na superfície a ser tratada. A técnica extrai sua eficácia de três fenômenos:
O processo criogênico é utilizado para a remoção de depósitos e diversos resíduos (cimento, alcatrão, tinta, óleo, betume, tinta, verniz, borracha), mas também para a limpeza de linhas de produção, armários elétricos, radiadores, circuitos elétricos e até ventiladores que necessitam de limpeza sob poder, portanto, seco. Até à data, apenas algumas empresas utilizam este processo, incluindo o fabricante de pneus Michelin (limpeza de formas para bolos).