É impossível falar de Nitrogênio Líquido sem falarmos do gás que o origina: o nitrogênio.

O nitrogênio não tem cor, cheiro, nem sabor. E, sozinho, ele não serve muito para a vida na terra. Para ser aproveitado pelos seres vivos, ele precisa ser combinado em compostos, que ajudam no crescimento das plantas e na produção de proteínas nos animais.

78,2% do ar que respiramos é composto por nitrogênio. Além de existir no ar, o nitrogênio livre é encontrado em vários meteoritos, gases vulcânicos, em algumas nascentes de água, minas, estrelas e nebulosas. Outros compostos de nitrogênio são encontrados na atmosfera, na água da chuva, no solo e no mar por causa do complexo caminho que ele percorre na natureza (ciclo do nitrogênio).

A função do fertilizante, por exemplo, é justamente fixar o nitrogênio no solo para que as plantas cresçam. Função esta, que é perdida quando a planta é colhida ao invés de ser decomposta no solo e o ciclo natural do nitrogênio é rompido. O nitrogênio foi liquefeito, pela primeira vez, em 1883, pelos físicos poloneses Zigmunt Wróblewski e Carol Olszewski.

O nitrogênio líquido (NL2) é, basicamente, a forma do elemento nitrogênio, fria o suficiente para existir em estado líquido. Assim como o nitrogênio, ele também não tem cor, cheiro nem sabor. Um comitê de peritos da Organização das Nações Unidas designou números de quatro dígitos para classificar elementos perigosos para serem transportados pelo mundo. O nitrogênio líquido recebeu o número UN 1,977.

Também popularmente conhecido como azoto líquido (gás sem vida por ser inerte e não reagir com outras substâncias), o nitrogênio líquido é uma substância produzida de maneira industrial: primeiramente, a mistura é resfriada até -200o C, fazendo com que os gases passem para o estado liquido (liquefação fracionada). Em seguida, a mistura é submetida á um processo de destilação fracionada, no qual as substâncias irão retornar ao estado gasoso de acordo com seus pontos de ebulição, possibilitando assim a separação da mistura.

A principal característica do nitrogênio líquido é a capacidade de manter a temperatura muito abaixo do ponto de congelamento da água. Sob condições normais de pressão, o nitrogênio líquido entra em ebulição à -195.8° C (77 K). Ele ferve tão rapidamente que envolve as superfícies com uma camada isolante de gás nitrogênio. É por isso que as gotas de nitrogênio derramadas deslizam pelo chão. Esse efeito é mais conhecido pelo nome de Efeito de Leidenfrost (fenômeno no qual um líquido, em contato próximo com uma massa significativamente mais quente que o seu ponto de ebulição, produz uma camada isolante de vapor que evita que o líquido evapore rapidamente). Esse efeito pode ser observado ao cozinhar, quando uma gota de água é derramada sobre uma panela quente: o vapor de água que se forma abaixo da água e sobre a panela mantém a gota em suspensão, fazendo essa gota deslizar pela panela.

O nitrogênio líquido tem muitos usos, principalmente por causa da sua temperatura fria e baixa reatividade. Entre eles, estão:

– a preservação de amostras biológicas, como células reprodutivas, sangue, amostras genéticas de animais, tecidos, proteínas, etc;

– a conservação de órgãos para transplantes e bioamostras;

– o congelamento de células-tronco para tratar doenças como as leucemias, linfomas, entre outras.

– a refrigeração de supercondutores, reatores, bombas de vácuo e outros
materiais e equipamentos;

– a remoção de anormalidades da pele;

– a proteção de materiais contra a exposição ao oxigênio;

– o congelamento rápido de água ou canos para permitir trabalhar neles quando as válvulas estão com defeito;

– fonte de gás nitrogênio extremamente seco;

– a preparação de alimentos e bebidas incomuns na gastronomia;

– o congelamento e transporte de produtos alimentares;

– a produção de sorvetes e alimentos congelados;

– o resfriamento de materiais para facilitar a usinagem; e

– como refrigerante suplementar para o overclocking de unidades centrais de processamento e unidades de processamento gráfico, ou outro tipo de hardware.

Ao trabalhar com nitrogênio líquido é essencial tomar adotar medidas de segurança:

– o nitrogênio líquido é frio o suficiente para causar queimaduras graves por contato com o tecido vivo. Você deve usar equipamentos de segurança adequados ao manuseá-lo para evitar o contato ou a inalação do vapor. Cubra e isole a pele para evitar a exposição;

– como ferve muito rapidamente, a transição de fase do líquido para o gás pode gerar muita pressão rapidamente. Não coloque nitrogênio líquido em um recipiente não apropriado, pois isso pode resultar em explosão; e

– a adição de grandes quantidades de nitrogênio ao ar reduz a quantidade relativa de oxigênio, o que pode resultar em risco de asfixia. O gás nitrogênio frio é mais pesado que o ar, portanto, o risco de falta de ar é maior próximo ao solo. Use nitrogênio líquido em uma área bem ventilada.

Todas essas possibilidades que o nitrogênio líquido e o processo criogênico proporcionam só são possíveis graças ao avanço na indústria de armazenamento dos gases liquefeitos.

Quando apropriadamente isolado, o nitrogênio líquido pode ser armazenado e transportado, por exemplo, em botijões, onde temperaturas muito baixas são mantidas constantes a 77 K pela lenta evaporação do líquido, resultando na liberação do gás nitrogênio. Esses recipientes possuem um isolamento especial e são ventilados para evitar o acúmulo de pressão. Dependendo do design deles, o nitrogênio líquido pode ser armazenado por horas ou por algumas semanas.

A Volta é pioneira em equipamentos criogênicos e representante exclusiva no Brasil da mais renomada empresa de equipamentos para criogenia do mundo: a MVE Biological.

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A busca incessante das melhores tecnologias, alta confiabilidade e transparência no atendimento são alguns dos valores que fazem da Volta, hoje, a maior referência nacional em soluções para armazenagem criogênica.

Texto: Marcelo Faro
Colaborador da Volta Industrial