La Ciencia Detrás de las Nanoburbujas – Serie de Webinars Preguntas y Respuestas

por Ragy Ragheb, Monday, 6th November 2023

nanoburbujas

Moleaer y Malvern Panalytical coorganizaron tres webinars sobre la ciencia detrás de las nanoburbujas y cómo se estudian, miden y visualizan. Hemos recopilado todas las preguntas formuladas durante los webinars para proporcionarle una visión completa.

Saltar a las preguntas de cada webinar:

Si desea acceder a las grabaciones de estos webinars, por favor visítelos a continuación:

Moleaer también tiene una gran base de datos de estudios de casos para una variedad de aplicaciones de nanoburbujas.

Preguntas y Respuestas para la Parte 1: La Ciencia Detrás de las Nanoburbujas: Una Introducción con Malvern Panalytical y Moleaer

Pregunta 1: ¿Existe algún efecto electrostático durante la producción de nanoburbujas y puede esto afectar las relaciones entre elementos o afectar la eliminación de elementos por las plantas?

Respuesta 1: Sí, hay un papel crítico que juegan las cargas electrostáticas en la burbuja. Las cargas interactúan con iones y moléculas cargadas para impactar la disponibilidad para las plantas.

Pregunta 2: ¿Las nanoburbujas eliminan el CO2 en corrientes de agua?

Respuesta 2: Es posible saturar el agua con otro gas que no sea CO2 usando la tecnología de Moleaer para intentar eliminar CO2 del agua, pero en este momento no tenemos datos para confirmarlo.

Pregunta 3: Si las nanoburbujas están suspendidas en una solución saturada de agua, y el agua se vuelve insaturada, ¿las nanoburbujas se disolverán en el agua o se fusionarán en burbujas más grandes?

Respuesta 3: Se espera que las nanoburbujas sean estables incluso si el agua circundante se vuelve insaturada. La estabilidad de las nanoburbujas está principalmente determinada por el potencial zeta y las especies adsorbidas en la superficie de la burbuja. El intercambio de gas entre la burbuja y el medio acuoso es un factor secundario. Para burbujas grandes, es cierto que el intercambio de gas reducirá el tamaño de la burbuja, pero las nanoburbujas representan una situación especial donde la tensión superficial y las fuerzas iónicas trabajan juntas para estabilizar la burbuja.

Pregunta 4: ¿Las nanoburbujas destruyen la biopelícula de los biofiltros en acuicultura?

Respuesta 4: Las nanoburbujas pueden prevenir la formación de biopelículas pero no tenemos datos/información sobre biofiltros en acuicultura.

Pregunta 5: ¿Qué hay de los segmentos de la industria de acuicultura/acuario?

Respuesta 5: Tanto la industria de la acuicultura y acuarios son grandes industrias para aplicaciones de nanoburbujas.

Pregunta 6: ¿Existe alguna posibilidad de transmitir o almacenar hidrógeno dentro de la burbuja?

Respuesta 6: Se pueden hacer nanoburbujas de hidrógeno, pero las nanoburbujas como dispositivos de almacenamiento no son atractivas porque la cantidad total que se puede almacenar en nanoburbujas es muy pequeña.

Pregunta 7: ¿Cuál es la tensión superficial neta de la interfaz nanoburbuja/agua? ¿Se puede medir esto?

Respuesta 7: Existen modelos teóricos que estiman la tensión superficial efectiva combinando la ecuación de Young Laplace con el componente de energía superficial cargado de la superficie de la burbuja. No estamos al tanto de ningún instrumento para medir la tensión real en la interfaz.

Pregunta 8: ¿Han realizado alguna investigación sobre qué tamaño de burbuja es mejor para aplicaciones específicas? Por ejemplo, ¿es mejor una de 200nm que una de 500nm para peces?

Respuesta 8: La tecnología de Moleaer produce nanoburbujas de aproximadamente 80 a 120 nm de diámetro, por lo que todas las aplicaciones que hemos desarrollado han sido para burbujas en ese rango de tamaño. No hemos realizado investigaciones sobre la dependencia del tamaño de la burbuja en el crecimiento/supervivencia de los peces, ni hemos visto informes publicados aún.

Pregunta 9: ¿Cuál es la escala más pequeña de la configuración de Moleaer?

Respuesta 9: Alrededor de 10-15 gpm es la más pequeña.

Pregunta 10: ¿Cuánto afectan las nanoburbujas el nivel de pH en el agua? Si tiene un efecto sobre el nivel de pH, ¿cuál es el efecto secundario? Este punto es importante para nosotros ya que los niveles de pH afectan la eliminación de elementos y también controlan enfermedades como bacterias u hongos.

Respuesta 10: Las nanoburbujas disminuirán el pH.

Pregunta 11: ¿La presión afecta el sistema y, de ser así, cuál es la presión deseada?

Respuesta 11: La presión de gas y líquido en el generador tiene un efecto significativo en la transferencia de gas y la formación de burbujas. Generalmente, presiones más altas favorecen una mejor disolución y formación de burbujas.

Pregunta 12: Algunos agricultores están usando bacterias beneficiosas para su producción. ¿Creen que las nanoburbujas pueden matar estas bacterias beneficiosas?

Respuesta 12: Las nanoburbujas pueden matar bacterias beneficiosas dependiendo de su sensibilidad, pero también mejoran el crecimiento y multiplicación de dichas bacterias al proporcionar un mejor entorno de oxígeno y disponibilidad de nutrientes. El resultado neto es una población más beneficiosa.

Pregunta 13: ¿Cuáles son los pros y los contras de las diferentes formas de producir nanoburbujas?

Respuesta 13: Hay un par de factores: escalabilidad del diseño (es decir, rango de volumen de flujo), entorno operativo (agua limpia vs. sucia con diversos grados de sólidos), requerimiento de energía, tamaño de burbujas, número de burbujas, potencial zeta, etc. No es posible enumerar todos los métodos y sus pros y contras aquí, sin embargo, ha habido muchas investigaciones sobre diferentes aplicaciones por instituciones y universidades.

Pregunta 14: ¿Cuáles son los efectos y las diferencias de costo con otros métodos como venturi o oxígeno líquido si utilizamos tecnología de nanoburbujas dado que los costos de producción de cultivos están aumentando hoy en día?

Respuesta 14: Todos estos métodos pueden proporcionar DO (oxígeno disuelto) pero no todos los métodos proporcionarán nanoburbujas (e.g., venturi generalmente proporciona burbujas grandes). Las nanoburbujas tienen su propio papel distintivo en la salud de plantas y suelos. Por lo tanto, el análisis de costos debe considerar toda la escala de beneficios y no solo niveles elevados de DO.

Pregunta 15: Si tengo una muestra de agua con nanoburbujas en un espectrofotómetro, ¿la burbuja interferirá con la lectura?

Respuesta 15: Sí, habrá un esparcimiento de luz de fondo por las nanoburbujas. Debería ser amplio y no interferir con picos específicos de absorción molecular.

Pregunta 16: ¿Qué tan estables son las nanoburbujas? ¿Y bajo presión elevada?

Respuesta 16: Hemos visto semanas y meses en condiciones de laboratorio. Algunos trabajos han informado más de un año. Se espera que las burbujas sobrevivan altas presiones.

Pregunta 17: ¿Qué tan estables/sostenibles son las nanoburbujas a temperaturas elevadas?

Respuesta 17: Estas burbujas sobreviven a temperaturas elevadas antes de hervir. No estoy seguro de lo que sucede durante el ebullición.

Pregunta 18: ¿Se puede congelar el agua con nanoburbujas y, de ser así, cuál es la vida útil/media?

Respuesta 18: Sí, la fractura por congelación es un método para detectar nanoburbujas. Las burbujas mantienen su forma durante el proceso de congelación. No sabemos cuánto tiempo se puede mantener en estado congelado, pero hay evidencia de geología de hielo de que las burbujas atrapadas en regiones árticas/antárticas mantienen su carácter durante cientos de años. Sin embargo, las nanoburbujas desaparecen cuando el agua se descongela.

Pregunta 19: ¿La congelación destruye las nanoburbujas?

Respuesta 19: La congelación es una de las formas de preservar burbujas para el estudio de microscopía de fractura por congelación. Pero las nanoburbujas se destruyen cuando el agua se descongela.

Pregunta 20: ¿Cómo cambia la formación de nanoburbujas si se utiliza aire ambiente o se hace algo en una caja de guantes y se hacen nanoburbujas con nitrógeno? ¿O con otro gas?

Respuesta 20: Se han hecho nanoburbujas utilizando una variedad de gases. Por lo tanto, no hay limitación en la elección del gas.

Pregunta 21: ¿Cuántas/qué porcentaje de nanoburbujas se detectaron 8 días después de la aireación?

Respuesta 21: En el laboratorio, hemos visto valores dentro de +/- 10% incluso después de semanas de almacenamiento.

Pregunta 22: ¿Todas las especies de algas responden negativamente a las nanoburbujas? ¿Son las nanoburbujas de oxígeno más efectivas que las nanoburbujas de aire en el control de algas?

Respuesta 22: Las nanoburbujas de oxígeno son más efectivas para el control de algas. Los tres grupos principales de algas responden al tratamiento con nanoburbujas.

Pregunta 23: ¿Han realizado experimentos reales para decidir el volumen de gas o masa en las burbujas? En lugar de usar la ley de los gases ideales para calcular.

Respuesta 23: No hemos realizado experimentos reales para medir el gas en las burbujas. Las técnicas sensibles aún no están disponibles.

Pregunta 24: ¿Cuáles son los requerimientos de energía para una configuración típica de Moleaer? En otras palabras, ¿cuál es la eficiencia?

Respuesta 24: El consumo de energía depende de una variedad de factores. Es mejor hablar con un experto de Moleaer para ayudar a responder preguntas específicas sobre la aplicación, el tamaño y la energía. No dude en comunicarse con info@moleaer.com para obtener más información.

Pregunta 25: ¿Tienen aplicaciones para la reducción de DBO en aireación? Específicamente, en plantas de tratamiento de aguas residuales.

Respuesta 25: Sí, el pretratamiento con nanoburbujas de aire del agua residual cruda tamizada modifica beneficiosamente las características del agua residual influente (fraccionamiento del COD) lo que permite la intensificación del proceso de separación física y lodos activados del agua residual, resultando en una reducción en los requerimientos de energía de aireación y consumo de productos químicos, así como una mejora en la calidad del agua del efluente (por ejemplo, tasas de remoción de DBO y amonio más altas).

Pregunta 26: ¿Qué tan estable es la nanoburbuja y permanece así si se combina con el agua de riego a través de la irrigación por goteo subterránea? ¿Cuánto tiempo permanece estable en la solución del suelo? Además, ¿tiene algún efecto en el fertilizante líquido que también se incorpora en el agua?

Respuesta 26: Brevemente, no tenemos métodos para medir directamente la NB en el suelo. Pero podemos ver el efecto que está teniendo en las sales en el suelo y el impacto en el desarrollo de la zona de raíces. Sabemos que está haciendo algo, aunque no podamos verlo. Para la fertirrigación, esperamos que las nanoburbujas mejoren la eficacia y limiten la formación de sarro debido a la precipitación. Esta es un área de investigación en este momento.

Pregunta 27: Si estoy haciendo microburbujas, ¿es posible que también haya nanoburbujas presentes?

Respuesta 27: Sí, dependiendo de su método de producción, podría haber microburbujas presentes junto con nanoburbujas.

Pregunta 28: Si el gas de la burbuja es 0.01%, entonces la relación gas-líquido es 1:9999. La microespuma para extinción de incendios tiene una relación G:L de aproximadamente 2:98

Respuesta 28: La cantidad de gas contenida en las nanoburbujas no es de importancia. El gas da forma y tamaño a la burbuja. El verdadero valor de las nanoburbujas está en su carga superficial que puede impactar en un gran número de interacciones químicas y iónicas. Para la extinción de incendios, se necesita volumen de espuma que solo las burbujas grandes pueden proporcionar. Las nanoburbujas preexistentes podrían cambiar el número y el tamaño de las microburbujas y tener un efecto indirecto. Cuando las microburbujas nuclean, la presencia de nanoburbujas podría ayudar a nuclear una espuma de tamaño más uniforme o más densa.

Pregunta 29: ¿Es posible usar tecnología de nanopartículas para disolver CO2 en el agua de manera más eficiente?

Respuesta 29: El método de cizalla que utiliza Moleaer tiene una eficiencia muy alta (>85%) para transferir gas al agua. La transferencia de CO2 sería aún más eficiente debido a su solubilidad en agua.

Pregunta 30: ¿Cómo se destruyen las nanoburbujas? ¿Cuál es la vida útil de las nanoburbujas?

Respuesta 30: Las nanoburbujas pueden ser destruidas por varios métodos: ultrasonido, onda de choque, fluctuaciones de presión, UV, etc. Las nanoburbujas también se autodestruyen naturalmente mediante la coalescencia. En condiciones de laboratorio, las nanoburbujas pueden ser estables durante meses.

Pregunta 31: ¿Hay una buena manera de eliminar las burbujas de una solución?

Respuesta 31: Sí, un choque fuerte puede eliminar las nanoburbujas. Incluso la burbujeo con aire puede eliminarlas.

Pregunta 32: ¿Cuál es la estabilidad de las nanoburbujas cuando se usan en el mar, pensando en altas concentraciones de NaCl?

Respuesta 32: Según la teoría, las soluciones salinas disminuyen el potencial zeta alrededor de la burbuja, lo que disminuye su estabilidad llevando a la coalescencia. Sin embargo, el agua de mar tiene muchos otros componentes además de sal, y pueden tener un efecto opuesto, es decir, hacer que la burbuja sea más estable incluso si la sal la hace menos estable.

Pregunta 33: ¿Han examinado las nanoburbujas y cómo se comportan bajo condiciones extremas? Por ejemplo, ¿siguen allí después de hervir o congelar?

Respuesta 33: Después de congelar, sí, las burbujas permanecen en el hielo, pero no después de descongelar. Después de hervir, no estamos seguros. Sin embargo, sabemos que las burbujas sobreviven a altas temperaturas.

Pregunta 34: ¿Cómo las destruyen? ¿El gas disuelto que hacen las máquinas de Moleaer también es estable? ¿O cuál es su «vida en estantería»?

Respuesta 34: El gas disuelto está gobernado por la ley de Henry. La cantidad líquida cambiará dependiendo de la presión, la temperatura y la composición del agua. Las burbujas pueden destruirse por medios energéticos como ultrasonido, choque, estímulo de energía como UV, etc.

Pregunta 35: ¿Esta estructura de cargas en el plano de deslizamiento forma una resonancia de plasmones de superficie en la superficie de una nanoburbuja?

Respuesta 35: No he visto la teoría de plasmones para capas dobles. En analogía con los metales, la carga exterior podría tener características de plasmones. Pero no he visto ningún informe por mí mismo.

Pregunta 36: ¿Qué está impidiendo la aplicación generalizada de la tecnología de nanoburbujas?

Respuesta 36: Es un campo joven. Ha estado en la etapa de curiosidad durante los últimos 20 años. Pero ahora se están desarrollando una gran cantidad de aplicaciones en todo el mundo. La escalabilidad comercial es un problema con muchos métodos de generación de nanoburbujas, lo que ha mantenido la tecnología a nivel de laboratorio. Pero tecnologías como la de Moleaer están teniendo éxito en muchas aplicaciones difíciles como el tratamiento de aguas residuales y la irrigación. En los próximos años, esperamos que la tecnología se prolifere rápidamente en muchos mercados.

Pregunta 37: ¿Qué láser han usado para la medición de nanoburbujas? ¿Láser verde? ¿Y cuál es la potencia del láser? Si usaron agua desionizada como control, ¿cuál es la concentración de Partículas en agua desionizada?

Respuesta 37: Preferimos el láser verde, <5mW.

Pregunta 38: ¿Esto funciona para todos los gases? Y ¿qué sucede con la burbuja al final de su vida útil: escapa o se disuelve?

Respuesta 38: Funciona para todos los gases. Las nanoburbujas pueden finalmente coalescer o colapsar naturalmente o mediante estímulo externo.

Pregunta 39: ¿Qué tan buenas son las nanoburbujas para reducir el nitrógeno en corrientes de aguas residuales?

Respuesta 39: El pretratamiento con nanoburbujas de aire del agua residual cruda tamizada ha mostrado mejorar la eficiencia de transferencia de oxígeno de las aireaciones de burbujas finas y la nitrificación al eliminar contaminantes como grasas, aceites y tensioactivos que inhiben la separación física y los procesos de lodos activados. Además, el pretratamiento con nanoburbujas del agua residual cruda tamizada ha demostrado prevenir la sépticidad en clarificadores primarios para evitar aún más la solubilización del amoníaco de la manta de lodos, lo que reduce la carga de amoníaco al proceso de lodos activados. La reducción en la carga de amoníaco también mejora las tasas de desnitrificación al reducir la cantidad de nitrato que necesita ser eliminada por el proceso biológico. Este fenómeno se describe mejor como intensificación del proceso de tratamiento de aguas residuales habilitada por nanoburbujas.

Pregunta 40: ¿Por qué están cargadas negativamente las nanoburbujas? ¿Otros tipos de burbujas están cargados negativamente?

Respuesta 40: La mayoría de las interfaces agua-aire están cargadas negativamente. Esto se debe a los iones hidroxilo que están disponibles naturalmente en el agua. Esto es cierto para cualquier burbuja.

Pregunta 41: ¿Este método está limitado a la concentración de nanoburbujas?

Respuesta 41: La concentración de nanoburbujas depende del método de producción, así como de la calidad del agua. Además, los equipos de Malvern Panalytical pueden medir otros tipos de nanopartículas con el mismo método.

Pregunta 42: ¿Qué tipo de agua es mejor para la estabilidad a largo plazo o la retención de tanto nanoburbujas como O2 disuelto? ¿Desionizada, destilada, ósmosis inversa, mineral, etc.?

Respuesta 42: Agua básica (alto pH) proporciona un alto potencial zeta y por lo tanto alta estabilidad de burbuja.

Pregunta 43: ¿Efectos de usar nanoburbujas en combinación con AOP en acuicultura?

Respuesta 43: Generalmente, AOP se usa para tratar químicos persistentes que no se pueden destruir fácilmente. No estamos al tanto de la aplicación de AOP en acuicultura junto con nanoburbujas. Las nanoburbujas probablemente pueden agregar al poder oxidante de AOP y mejorar su eficacia. Esta es un área actualmente estudiada en el laboratorio de I+D de Moleaer.

Pregunta 44: ¿Cuál es el rango de temperatura óptimo del fluido para su sistema?

Respuesta 44: Nuestros sistemas operan en el rango de 5-60C en diversas geografías y climas. En cualquier entorno no congelante hasta en el desierto.

Pregunta 45: ¿Cómo saben que los efectos que ven en las diferentes aplicaciones son por las nanoburbujas frente a gas disuelto, o porque ambos están presentes?

Respuesta 45: Los gases disueltos pueden introducirse sin nanoburbujas por técnicas tales como burbujeo o venturi. Y la diferencia puede determinarse luego frente a generadores de nanoburbujas que inyectan tanto gas disuelto como nanoburbujas.

Pregunta 46: Los 3 T degradan macro o microburbujas «Tiempo, Temp. Turbulencia». ¿Es lo mismo cierto para las nanoburbujas?

Respuesta 46: Sí, los tres T son relevantes, excepto que se necesita más cantidad de los tres T para destruir nanoburbujas en comparación con micro/macro burbujas.

Pregunta 47: ¿Qué sucede cuando el agua con nanoburbujas pasa por un ciclo de congelación-descongelación?

Respuesta 47: Sabemos que sobrevive a la congelación (porque retiene su forma según se observa en microscopía). Al descongelarse, una proporción significativa se destruye según algunas publicaciones y pruebas internas en Moleaer.

Pregunta 48: ¿Cuál es la concentración máxima estable de nanoburbujas antes de formar espuma?

Respuesta 48: Según la literatura, se han preparado concentraciones superiores a 1 mil millones/mL sin evidencia de formación de espuma, excepto por cierta turbidez en el líquido.

Pregunta 49: ¿Cuál fue la muestra de control que utilizaron? ¿Agua desionizada?

Respuesta 49: Agua desionizada o agua del grifo (cuando se usa agua del grifo para hacer burbujas) es el control. A veces el agua salada es el control.

Pregunta 50: ¿Las microburbujas tienen las mismas propiedades y usos que las Nanno?

Respuesta 50: En general, tienen propiedades similares excepto por la magnitud de esas propiedades. Por ejemplo, las microburbujas tienen una vida útil mucho más corta antes de coalescer y ascender. Las microburbujas tampoco llevan tanta carga total como las nanoburbujas.

Preguntas y Respuestas | Cómo las nanoburbujas mejoran la eficiencia de insumos agrícolas y la salud de las plantas

Preguntas y Respuestas para la Parte 2: La Ciencia Detrás de las Nanoburbujas: Cómo las nanoburbujas mejoran la eficiencia de insumos agrícolas y la salud de las plantas

Pregunta 1: ¿Cuáles son los niveles más altos de DO que se pueden lograr usando nanoburbujas de O2?

Respuesta 2: Para O2 es alrededor de 40ppm (según la ley de Henry) y para aire, es alrededor de 8-9ppm O2 en agua.

Pregunta 2: ¿Pueden compartir los artículos de referencia discutidos?

Respuesta 2: Moleaer tiene varios artículos de investigación en nuestro Centro de Recursos.

Pregunta 3: ¿Hay alguna correlación entre el tipo de gas para nanoburbuja y la tensión superficial?

Respuesta 3: No tenemos datos claros sobre esta relación.

Pregunta 4: ¿Cuál es la concentración de burbujas (partículas por volumen) que se puede alcanzar?

Respuesta 4: Un estudio de UCLA por Michael K. Stenstrom confirmó poco menos de 1 mil millones de nanoburbujas por mililitro de agua al sobresaturar.

Pregunta 5: ¿Alguna observación con metales pesados en el suelo, específicamente en producción de campo orgánico?

Respuesta 5: Hay publicaciones que discuten el efecto del Arsénico en campos de arrozales donde se emplearon nanoburbujas.

Pregunta 6: ¿Pueden las nanoburbujas matar biofiltros en acuicultura o acuaponía?

Respuesta 6: Aunque las nanoburbujas tienen algunas propiedades antimicrobianas, el efecto neto en acuicultura (o cualquier bioambiente) es promover el crecimiento y eficacia de especies aeróbicas.

Pregunta 7: ¿Las nanoburbujas se producen en presentación sólida o líquida?

Respuesta 7: Las nanoburbujas se crean en medios líquidos.

Pregunta 8: Mencionan alta presión interna de la burbuja. La burbuja también es extremadamente estable. ¿Tienen una metodología para romper nanoburbujas y medir la liberación de energía?

Respuesta 8: No conocemos una metodología para romper y medir la energía liberada. Hay algunos papeles teóricos que lo discuten.

Pregunta 9: ¿Sobrevivirían las nanoburbujas mezclando materiales con agua antes de su aplicación?

Respuesta 9: Sí, las nanoburbujas pueden sobrevivir en agua sucia o agua con sólidos disueltos o suspendidos.

Pregunta 10: ¿Alguno de sus cultivadores de vegetales de hoja usa iluminación LED para complementar o reemplazar la luz solar natural?

Respuesta 10: Sí.

Pregunta 11: ¿Pueden compartir alguna información sobre el tratamiento de bacterias como pseudomonas?

Respuesta 11: Bacterias patógenas humanas como Listeria han sido tratadas con nanoburbujas de oxígeno y se ha demostrado que son efectivas.

Pregunta 12: ¿Cuál es la salinidad máxima para medir el potencial Zeta y el Microscopio NanoSight?

Respuesta 12: 260 mS/cm es la conductividad máxima y 40% w/v es la concentración máxima para medir el potencial zeta con el Zetasizer. Puede aprender más sobre cómo la salinidad afecta la pantalla de Debye y por lo tanto las mediciones de potencial zeta en nuestro blog. No hay una salinidad máxima para usar el NanoSight siempre que las sales permanezcan en solución y no comiencen a precipitar.

Pregunta 13: ¿Cómo afectan las nanoburbujas la alimentación foliar o el manejo integrado de plagas?

Respuesta 13: Este es un área de investigación activa. En su debido tiempo, los datos estarán disponibles.

Pregunta 14: ¿Son las nanoburbujas beneficiosas para una aplicación de riego manual?

Respuesta 14: Sí, hay algunos beneficios pero no tenemos datos para compartir aún.

Pregunta 15: ¿Podemos usar potencial Zeta y NanoSight para un sistema no acuoso?

Respuesta 15: Puede medir el potencial Zeta para un sistema no acuoso utilizando el Kit de Celdas de Inmersión (ZEN1002). Puede leer más sobre qué cubetas usar con su Zetasizer en este blog. NanoSight se utiliza principalmente para muestras acuosas.

Pregunta 16: ¿Recomendaría airear su solución de pulverización foliar con nanoburbujas para mejorar la mojabilidad?

Respuesta 16: Hoy en día, existen fertilizantes de nanoburbujas en el mercado, y algunos de sus productos están diseñados para aplicarse con una pulverización foliar.

Pregunta 17: ¿Están pensando en un generador de nanoburbujas a escala de laboratorio (alrededor de 1 a 2 litros por tratamiento) para trabajo de laboratorio en profundidad? ¿Esto es posible?

Respuesta 17: Sí, estamos investigando el desarrollo a escala de banco/laboratorio.

Pregunta 18: Si un cuerpo de agua ya tiene una carga eléctrica negativa (como – 400 mV) y usted inyecta NBs, ¿aumentará o disminuirá la carga eléctrica general?

Respuesta 18: Hay un efecto de blindaje de las cargas existentes, la carga neta en la burbuja cambiará.

Pregunta 19: ¿Cuánto tiempo suelen sobrevivir las nanoburbujas en el agua? ¿Permanecerían en un tanque de agua durante varios días antes de ser bombeadas? ¿Son sensibles al envío si usamos un camión cisterna?

Respuesta 19: Esto depende de la calidad del agua. Por ejemplo, en agua de riego limpia, las nanoburbujas pueden durar semanas, si no más, pero disminuirán con la agitación y el tiempo. Si están en un recipiente cerrado, la longevidad mejorará con una menor agitación.

Pregunta 20: ¿Cómo pueden las NBs trabajar de manera efectiva sobre el costo de operación frente al rendimiento en aplicaciones agrícolas?

Respuesta 20: La metodología de trabajo de Moleaer con clientes agrícolas es construir colaborativamente objetivos, métricas, unidades de medida y tiempo de medir insumos y resultados para determinar el ROI del uso de nanoburbujas. Esta metodología es específica para el cultivo y el sitio.

Pregunta 21: La nanoburbuja ayuda en la degradación de biopelículas, ¿también degradan floraciones algales (HAB)?

Respuesta 21: Sí, las nanoburbujas ayudan a reducir las floraciones algales nocivas (HABs).

Pregunta 22: ¿Cuál es el efecto de la concentración de nanoburbujas en la agricultura?

Respuesta 22: No dimensionamos directamente nuestro equipo utilizando concentración de nanoburbujas, sino que más bien observamos los beneficios que pueden ofrecer las nanoburbujas. Por ejemplo, la mejora del DO se determina por varios factores, incluido el tipo de cuerpo de agua, cantidad de agua, objetivos del cliente y otros factores. Tratamos el agua en estanques de retención y también «en línea» con sistemas de riego existentes. Cuando tratamos el agua en estanques determinamos el volumen del estanque, tamaño del estanque, entradas y salidas para determinar si el aire comprimido, el oxígeno o el ozono es la fuente de gas óptima y el volumen de oxígeno requerido. La concentración de nanoburbujas se puede medir en el campo después de la instalación como confirmación de que nuestro equipo está funcionando correctamente.

Pregunta 23: ¿Hay estudios/información disponible sobre los impactos en la salud de los humanos al beber agua nano-oxigenada?

Respuesta 23: No se han informado estudios controlados.

Pregunta 24: ¿Hay diferencias en el comportamiento/propiedades de NB en agua salada vs. agua dulce?

Respuesta 24: Sí, el tamaño de las burbujas, la concentración y el potencial zeta se ven afectados por el agua salada. Hay varias publicaciones que abordan este tema.

Pregunta 25: ¿Podemos usar Nanoburbujas en agricultura orgánica?

Respuesta 25: Sí, puedes usarla en agricultura orgánica.

Pregunta 27: ¿Alguna información sobre cómo las nanoburbujas afectan a los hongos del suelo?

Respuesta 27: Las nanoburbujas promueven hongos beneficiosos en el suelo.

Pregunta 28: ¿El uso de nanoburbujas en los sistemas de distribución de riego permite a las granjas reducir el uso de nutrientes como el Nitrógeno y el Fósforo?

Respuesta 28: Varios de nuestros clientes han visto una reducción en el uso de fertilizantes. La tecnología de nanoburbujas ayuda a mejorar la eficiencia en la absorción de nutrientes y la movilidad de los nutrientes.

Pregunta 29: En higiene de fuentes de agua de riego, ¿cómo diferencian las nanoburbujas entre bacterias beneficiosas y no beneficiosas en agua o suelos?

Respuesta 29: La tecnología de nanoburbujas ayuda a crear y mantener una condición aeróbica en la rizosfera. En suelos y sustratos ricos en oxígeno, las bacterias beneficiosas prosperan, mientras que en condiciones anaeróbicas, los patógenos tienden a prosperar.

Pregunta 30: Explique el límite de 200mS/cm de salinidad máxima.

Respuesta 30: La razón por la que tenemos un límite de 250 mS/cm (un poco por encima del 200 declarado en la pregunta) para el Zetasizer es porque se produce polarización en los electrodos bajo condiciones de alta fuerza iónica. Hemos abordado esto con las mediciones en Modo de Corriente Constante que mitigan esta polarización equilibrando el voltaje efectivo en los electrodos. Puede leer más sobre los fundamentos del potencial zeta en esta nota técnica. También puede aprender cómo la serie Zetasizer Advance aborda la alta conductividad en este blog y este artículo.

Pregunta 31: Si el generador de MB crea tanto microburbujas como nanoburbujas, ¿puede el dispositivo diferenciar solo las nanoburbujas?

Respuesta 31: El rango analítico de NanoSight es de 10nm – 1000nm para el análisis de tamaño como se indica en nuestro folleto. Malvern Panalytical también puede analizar partículas más grandes hasta 10 micras con el Zetasizer y hasta 3.5mm con el Mastersizer. El rango de NanoSight se utiliza principalmente para el análisis de tamaño de nanoburbujas y es una técnica basada en números que le permite dividir en diferentes rangos de tamaño y observar la concentración y porcentaje de cada subpoblación.

Pregunta 32: ¿El generador NB de Moleaer es adecuado para usar en condiciones de agua salada, por ejemplo, acuicultura marina?

Respuesta 32: Sí, los generadores NB de Moleaer son adecuados para agua salada en acuicultura.

Pregunta 33: ¿Pueden las NBs influir en la germinación de semillas?

Respuesta 33: Sí, hay muchas publicaciones que muestran el efecto de NB en la germinación de semillas.

Pregunta 33: Por favor explique con más detalle la distribución del potencial zeta. ¿Cómo podemos usarlo como evidencia de la existencia de nanoburbujas en la solución?

Respuesta 33: Los materiales mezclados pueden reducir el potencial zeta y, por lo tanto, reducir la estabilidad de las burbujas al mezclarse. Depende de cómo el material mezclado afecta el potencial zeta. Comparar el potencial Zeta de una solución antes y después de la inyección de nanoburbujas puede dar algunas indicaciones sobre la presencia de nanoburbujas.

Pregunta 34: ¿Es relevante la opción de fluorescencia NS para las mediciones de nanoburbujas?

Respuesta 34: No necesita fluorescencia para medir el tamaño y la concentración de nanoburbujas con NanoSight. Sin embargo, hay algunos grupos que formarán nanoburbujas con capas lipídicas donde los lípidos podrían estar etiquetados de forma fluorescente. Esto permitiría el uso del filtro de fluorescencia para observar la eficiencia del marcado.

Pregunta 35: ¿Es seguro beber nanoburbujas?

Respuesta 35: En teoría, dado que las nanoburbujas se producen de forma natural, sin embargo, no ha habido estudios científicamente controlados.

Pregunta 36: ¿Cuál es la concentración de burbujas (partículas por volumen) que se puede alcanzar?

Respuesta 36: Se puede lograr poco menos de 1 mil millones por ml y fue documentado por UCLA.

Pregunta 37: ¿Tienen un webinar sobre acuicultura y nanoburbujas en acuicultura? Específicamente aumentando DO y requerimiento de energía por g de O2 comparado con otros métodos.

Respuesta 37: Esto será en el futuro cuando reunamos más datos experimentales. Moleaer presentó en el Foro Mundial de Hatchery 2022 y puede acceder a esta grabación hasta que publiquemos nuevas.

Pregunta 38: ¿Su dispositivo necesita registro como producto de protección de plantas dentro del mercado de la UE?

Respuesta 38: No reclamamos protección de cultivos, en cambio, estamos fortaleciendo el desarrollo de raíces, la salud de la planta a través de una mejor calidad del agua para prevenir y reducir el uso de pesticidas.

Pregunta 39: ¿Cómo reaccionan las nanoburbujas cuando entran en contacto con diferentes tipos de bacterias beneficiosas en el medio?

Respuesta 39: La tecnología de nanoburbujas ayuda a crear y mantener una condición aeróbica en el medio, lo que fomenta el crecimiento de bacterias beneficiosas.

Pregunta 40: ¿El uso de nanoburbujas causa supersaturación de oxígeno?

Respuesta 40: El oxígeno alcanzará la saturación a una presión particular según la ley de Henry. Una vez que se reduce la presión, el agua estará temporalmente en un estado de sobresaturación hasta que se equilibre a la nueva presión.

Pregunta 41: ¿Los dispositivos de nanoburbujas ya están disponibles a escala de laboratorio y a bajo costo?

Respuesta 41: Estamos investigando el desarrollo a escala de banco/laboratorio.

Preguntas y Respuestas para la Parte 3: La Ciencia Detrás de las Nanoburbujas: Cómo las nanoburbujas resuelven problemas difíciles en Instalaciones de Recuperación de Recursos Hídricos

Pregunta 1: ¿Qué productos tienen relacionados con la generación de nanoburbujas dentro de sistemas de recolección de alcantarillado (es decir, Pozos húmedos y líneas de presión para controlar el olor y la corrosión)?

Respuesta 1: En este momento, los generadores de nanoburbujas de Moleaer requieren que el agua residual esté tamizada para proteger la bomba e internos del generador de nanoburbujas. Tenemos instalaciones en pozos húmedos y estaciones de bombeo donde el agua residual está tamizada o libre de grandes escombros y materiales fibrosos. Sin embargo, Moleaer está trabajando activamente en una solución para el sistema de recolección y tiene un producto en desarrollo para el sistema de recolección.

Pregunta 2: Cuando las nanoburbujas navegan, ¿se eliminan todos los surfactantes adheridos?

Respuesta 2: La medida en que se eliminan los surfactantes es función de la calidad del agua, la dosis de nanoburbujas, el tiempo de reacción y la concentración de surfactantes. Moleaer ha observado la conversión completa de COD soluble de lenta biodegradación a COD soluble de rápida biodegradación con dosis suficientes de nanoburbujas inyectadas en aguas residuales.

Pregunta 3: ¿Los surfactantes hacen que la nanoburbuja sea inestable?

Respuesta 3: Se miden concentraciones más altas de nanoburbujas en presencia de surfactantes, sales y otros contaminantes comunes en el agua. Tales contaminantes sirven como puntos de nucleación para que se formen nanoburbujas y también estabilizan las nanoburbujas. Sin embargo, el destino y la longevidad de la nanoburbuja son función de muchas variables, incluyendo la calidad del agua. Es la interacción/reacción de las nanoburbujas con contaminantes, gases disueltos, energías y otras superficies/interfaces en el ambiente húmedo lo que desestabiliza la nanoburbuja.

Pregunta 4: Aclaren brevemente cómo las nanoburbujas eliminan los surfactantes.

Respuesta 4: Los surfactantes son atraídos por la superficie hidrofóbica de las nanoburbujas. La presión y temperatura liberadas y el posible radical hidroxilo generado durante el colapso de la nanoburbuja descomponen los surfactantes, probablemente rompiendo la cola hidrofóbica de la cabeza hidrofílica, lo que cambia la estructura molecular del compuesto haciéndola no polar y más fácilmente biodegradable.

Pregunta 5: ¿Se puede determinar la concentración de nanoburbujas en aguas residuales parcialmente tratadas?

Respuesta 5: La concentración de nanoburbujas solo se puede medir en muestras de agua limpia. Hay demasiada interferencia de partículas nano y más grandes para medir la concentración de nanoburbujas en aguas residuales.

Pregunta 6: ¿Cómo se aplicaría este sistema a un tanque de recolección/subestación de bombeo subterráneo que tiene acceso de registro y está ubicado debajo de una carretera/estacionamiento? Es decir, hay disponibilidad limitada en el nivel del suelo para estacionar equipos.

Respuesta 6: En este momento, los generadores de nanoburbujas de Moleaer requieren que las aguas residuales estén tamizadas para proteger la bomba e internos del generador de nanoburbujas. Tenemos instalaciones en pozos húmedos y estaciones de bombeo donde el agua residual está tamizada o libre de grandes escombros y materiales fibrosos. Sin embargo, Moleaer está trabajando activamente en una solución para el sistema de recolección y tiene un producto en desarrollo para el sistema de recolección.

Pregunta 7: ¿Puede hablar más sobre los productos finales en la remoción/destrucción de surfactantes por nanoburbujas (qué queda del surfactante después del tratamiento con NBs)?

Respuesta 7: Aproximadamente del 2% al 10% del COD total se elimina durante el pretratamiento con nanoburbujas de aguas residuales municipales crudas y tamizadas sugiriendo que algunos surfactantes pueden degradarse hasta llegar al agua y CO2. Los subproductos de los surfactantes restantes que no se degradan completamente dependerán del tipo de surfactante y el paso de degradación en el que se detuvo la reacción. Moleaer ha observado la conversión completa de COD soluble de lenta biodegradación a COD soluble de rápida biodegradación con dosis suficientes de nanoburbujas inyectadas en aguas residuales.

Pregunta 8: ¿A dónde van los surfactantes después de interactuar con NB si no es en los lodos? ¿Cómo/dónde se eliminan?

Respuesta 8: Los surfactantes se eliminan/parcialmente degradan durante el tratamiento con nanoburbujas. Aproximadamente del 2% al 10% del COD total se elimina durante el pretratamiento con nanoburbujas de aguas residuales municipales crudas y tamizadas sugiriendo que algunos surfactantes pueden degradarse hasta llegar al agua y CO2. Los subproductos de los surfactantes restantes que no se degradan completamente dependerán del tipo de surfactante y el paso de degradación en el que se detuvo la reacción. Moleaer ha observado la conversión completa de COD soluble de lenta biodegradación a COD soluble de rápida biodegradación con dosis suficientes de nanoburbujas inyectadas en aguas residuales.

Pregunta 9: Hola, ¿fueron capaces de lograr repetibilidad en las lecturas de concentración y tamaño de nanoburbujas?

Respuesta 9: Sí, se puede lograr repetibilidad con buenos controles experimentales y formación.

Pregunta 10: ¿Podemos medir el potencial Zeta con el tamaño de partículas con Nanosight Pro?

Respuesta 10: Si usted está interesado en el Potencial Zeta, considere nuestro Zetasizer. El NanoSight NS300 y NanoSight Pro pueden medir tamaño, concentración y fluorescencia.

Pregunta 11: ¿Qué tipo de gas utilizaron para mitigar surfactantes, tienen alguna idea sobre otros gases?

Respuesta 11: El suministro de gas recomendado para el pretratamiento con nanoburbujas de aguas residuales es aire comprimido porque es asequible y ampliamente disponible. Sin embargo, también se han utilizado suministros de oxígeno puro y oxígeno de alta pureza.

Pregunta 12: ¿Hay alguna razón específica por la cual no se agregaron nanoburbujas en el tratamiento secundario?

Respuesta 12: Los surfactantes necesitan ser pretratados aguas arriba del proceso biológico para evitar que los surfactantes se adhieran a los biosólidos. Además, la dosis de nanoburbujas requerida para tratar licores mixtos es mucho mayor que la dosis requerida para tratar aguas residuales crudas debido a la interacción de nanoburbujas con biomasa. Tratar licores mixtos requiere un tratamiento con nanoburbujas mucho mayor, lo que resulta en bombas mucho más grandes y generadores de nanoburbujas en comparación con el tratamiento de aguas residuales crudas. La interacción con NB y surfactantes se encuentra con un mejor tiempo de contacto para que la reacción ocurra. El exceso de materia orgánica en el tratamiento secundario compite con el NB. Lo hemos hecho, pero se logra mayor eficiencia cuando las NBs se inyectan antes de los procesos de separación física (como clarificadores, DAFs, etc.). Esto permite una mayor eliminación de surfactantes y proporciona mayor eficacia.

Pregunta 13: ¿Cómo es la propiedad de formación de espuma de diferentes surfactantes en presencia de diferentes nanoburbujas?

Respuesta 13: Dado que hay muchos tipos diferentes de surfactantes en las aguas residuales, se desconoce el efecto de NBs en surfactantes individuales. Sin embargo, la formación de espuma en aguas residuales municipales se reduce significativamente como resultado del pretratamiento con nanoburbujas.

Pregunta 14: ¿Cómo ve esto desempeñando un papel en las estrategias más amplias de descarbonización y ESG?

Respuesta 14: El pretratamiento de aguas residuales con nanoburbujas tiene el potencial de cambiar dramáticamente el balance energético al prevenir que los sólidos se solubilicen y reducir la carga de orgánicos solubles y nutrientes al proceso de tratamiento secundario. Además, la eliminación de surfactantes de las aguas residuales facilita su tratamiento; generando así más biogás y reduciendo la cantidad de infraestructura, químicos y energía necesarios para mantener la calidad del agua del efluente.

Pregunta 15: Si las NB son tan efectivas, ¿por qué no se usan más ampliamente – pueden formarse NB de forma natural?

Respuesta 15: Sí, las nanoburbujas ocurren en la naturaleza. Fueron descubiertas por primera vez en olas oceánicas rompiéndose. Las nanoburbujas son un campo de estudio relativamente nuevo porque solo ha sido en la última década que el equipo analítico necesario para medir y cuantificar nanoburbujas ha estado disponible. Además, el método de cizalla patentado de Moleaer para producir nanoburbujas es uno de los pocos, si no el único, métodos de generar nanoburbujas a escala en aguas residuales. Moleaer se formó en 2016 y comenzó a vender generadores de nanoburbujas a gran escala en 2021. Un problema es la conciencia, que estamos tratando de mejorar. Estamos viendo una adopción creciente en industrias intensivas en rendimiento y energía.

Pregunta 16: ¿Han introducido esto en las plantas centrales más convencionales de CHP (calefacción y energía combinadas) y/o microredes?

Respuesta 16: Esta es un área que estamos investigando para su posible implementación.

Pregunta 17: ¿Cuál es la longevidad de las NB en aguas residuales? ¿Alguna idea?

Respuesta 17: La longevidad de las nanoburbujas en aguas residuales depende de la calidad del agua, la interacción de superficie y los niveles de oxígeno disuelto. Como tal, las reacciones e interacciones de las nanoburbujas son dinámicas y dependen de muchas variables. Además, no existen métodos analíticos conocidos para medir directamente las nanoburbujas en aguas residuales debido a la interferencia de otras partículas nano y más grandes. Al inyectar nanoburbujas de aire en aguas residuales municipales crudas y tamizadas, la conversión de COD soluble de lenta biodegradabilidad a COD soluble de rápida biodegradabilidad generalmente lleva entre 15 y 30 minutos, por lo que podría ser justo asumir que la longevidad de las nanoburbujas en aguas residuales es aproximadamente la misma que el tiempo de reacción del COD.

Pregunta 18: ¿Puede hablar más sobre los productos finales en la remoción/destrucción de surfactantes por nanoburbujas (qué queda del surfactante después del tratamiento con NBs)?

Respuesta 18: Aproximadamente del 2% al 10% del COD total se elimina durante el pretratamiento con nanoburbujas de aguas residuales municipales crudas y tamizadas sugiriendo que algunos surfactantes pueden degradarse hasta llegar al agua y CO2. Los subproductos de los surfactantes restantes que no se degradan completamente dependerán del tipo de surfactante y el paso de degradación en el que se detuvo la reacción. Moleaer ha observado la conversión completa de COD soluble de lenta biodegradabilidad a COD soluble de rápida biodegradabilidad con dosis suficientes de nanoburbujas inyectadas en aguas residuales.

Pregunta 19: ¿Cómo se generaron las nanoburbujas? ¿Hubo un problema de rápido aumento de temperatura?

Respuesta 19: Las nanoburbujas se generaron usando un generador de nanoburbujas de Moleaer. Los generadores de nanoburbujas de Moleaer utilizan el método de cizalla para producir nanoburbujas. Durante la producción de nanoburbujas, el único calor que se añade de forma medible al sistema por el generador de nanoburbujas de Moleaer es el proveniente de la pérdida de calor del motor de la bomba al agua y la pérdida de calor del suministro de gas comprimido al agua. La concentración de nanoburbujas solo se puede medir en muestras de agua limpia. Hay demasiada interferencia de partículas nano y más grandes para medir la concentración de nanoburbujas en aguas residuales. En agua de grifo, el generador de nanoburbujas de Moleaer genera cientos de millones de nanoburbujas por mililitro. Se logran concentraciones más altas de nanoburbujas en presencia de surfactantes, sales y otros contaminantes comunes del agua.

Pregunta 20: ¿Cómo afectan las nanoburbujas la fraccionación de espuma?

Respuesta 20: Esto es desconocido, pero es un área de interés que debe evaluarse como parte de un estudio futuro.

Pregunta 21: ¿Cómo se elimina el surfactante después del tratamiento?

Respuesta 21: Los surfactantes se eliminan/parcialmente degradan durante el tratamiento con nanoburbujas. La presión y temperatura liberadas y probablemente también el radical hidroxilo generado durante el colapso de la nanoburbuja descomponen los surfactantes, probablemente rompiendo la cola hidrofóbica de la cabeza hidrofílica, lo que cambia la estructura molecular del compuesto haciéndolo no polar y más fácilmente biodegradable. Los surfactantes se descomponen, eliminando su doble propiedad de ser hidrofílicos e hidrofóbicos, y ya no se detectan como surfactantes; las partes orgánicas se degradarán aún más en el tratamiento secundario.

Pregunta 22: Cuando las nanoburbujas cavitan, ¿se eliminan todos los surfactantes adheridos?

Respuesta 22: La medida en que se eliminan los surfactantes es función de la calidad del

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