O qué e o gelo seco?

O termo gelo seco refere-se ao dióxido de carbono (CO₂) em estado sólido que, sob pressão atmosférica, se encontra a uma temperatura de -78,5 ºC. Vamos analisar as principais características do gelo seco: como é gerado e quais as suas propriedades físico-químicas e aplicações. O dióxido de carbono (CO₂) está presente na atmosfera em aproximadamente 0,03% do seu volume ao nível do mar.

O CO₂ é um elemento fundamental do ciclo da vida. É gerado durante a respiração dos humanos e animais, e utilizado como nutriente pelos vegetais. As plantas, por seu turno, libertam oxigénio que é utilizado durante a respiração dos seres vivos.

Ao contrário dos gases atmosféricos, o CO₂ não provém de centrais de separação de ar. Embora por vezes possa ser obtido através de processos de combustão direta, geralmente o CO₂ é produzido como um subproduto de diversos processos industriais. O dióxido de carbono pode ser obtido a partir de diferentes processos, como:

— Subproduto de centrais de combustão de coque, fuel ou gases derivados do petróleo

— Subproduto de produtos de fermentação

— Poços naturais

— Subproduto de síntese

— Calcinação de calcário

Recorrendo a tecnologia avançada, é possível obter um dióxido de carbono de grande pureza como subproduto de centrais petroquímicas, o qual é refinado através de um tratamento posterior de compressão, liquefação, secagem e desodorização.

Nas centrais de tratamento, obtém-se CO₂ em fase líquida armazenando-o a baixa temperatura e baixa pressão (21 bares e -18 ºC) em grandes depósitos especialmente preparados para proceder à posterior distribuição por meio de cisternas de transporte.

Propriedades do gelo seco

Temperatura	-78 ºC
Humidade gerada	0%
Calor de sublimação	136 kcal/kg
Calor de sublimação + calor específico (0 ºC)	152 kcal/kg
Densidade específica	1,5 kg/dm3
Densidade do gás sublimado	2,7 kg/m3

 

Embora a forma mais comum em que se encontra o CO₂ seja o estado gasoso, em determinadas condições é possível encontrá-lo também em estado líquido ou sólido.

Estado gasoso. A pressões e temperaturas normais. Pesa 53% mais do que o ar, é incolor, não tóxico, solúvel em água e, normalmente, inodoro.

Estado líquido. A baixas temperaturas e altas pressões, o gás liquefaz-se e tem uma densidade semelhante à da água. Acima de 31 ºC, não se liquefaz a nenhuma pressão (temperatura crítica). O CO₂ líquido só pode existir entre a temperatura crítica (31 ºC) e a do ponto triplo (-56,6 ºC), correspondendo-lhe as pressões de 74,5 bares e 4,2 bares, respetivamente. O ponto triplo é a temperatura e pressão à qual o CO₂ existe nas três fases simultaneamente.

Estado sólido. Ao expandir-se na atmosfera, o CO₂ líquido solidifica-se em forma de neve carbónica. Esta neve sublima-se (passa diretamente ao estado gasoso) a -78,5 ºC. A neve carbónica comprimida com pistões hidráulicos a alta pressão converte-se em GELO SECO, compacto, translúcido e de grande capacidade frigorífica (152 kcal/kg).

Este Gelo Seco é produzido e distribuído em diversos formatos: pellets de 3 mm de diâmetro, nuggets cilíndricos de 25 mm de comprimento, pastilhas, blocos, etc.

O CO₂, em recipientes fechados, está em equilíbrio entre a fase gasosa e líquida acima do ponto triplo.

Quando o Gelo Seco intercambia o seu frio latente com o meio circundante, passa de sólido a gás sem passar pelo estado líquido: este processo de transformação denomina-se sublimação.

Cada quilograma de Gelo Seco gera 136 frigorias durante a sublimação. O gás produzido encontra-se a uma temperatura de -78,5 ºC — este gás cede ainda 14–16 frigorias adicionais, o que permite obter até 152 frigorias por cada quilograma de Gelo Seco.

A comparação da eficácia termodinâmica entre o Gelo Seco e o gelo de água é muito ilustrativa:

1. Com peso igual, o Gelo Seco possui uma capacidade refrigerante equivalente a 170% comparativamente ao gelo de água tradicional.
2. Como a densidade do Gelo Seco é superior a 1,5 kg/dm³ e a densidade do gelo de água é equivalente a 0,95 kg/dm³, com um volume equivalente de gelo utilizado, o Gelo Seco possui uma capacidade de refrigeração equivalente a 270% em comparação com o gelo tradicional.

Isto faz com que, em aplicações nas quais o volume ocupado pelo gelo é um fator crítico, o Gelo Seco seja a melhor opção.

Gelo Seco vs Glicol

A sua vantagem deve-se ao facto de, ao ceder as suas frigorias, o CO₂ sólido gaseificar sem gerar líquido, água ou qualquer tipo de humidade. Efetivamente, ao sublimar-se, gera uma atmosfera saturada de dióxido de carbono que, por ser um gás seco, tende a reduzir o grau de humidade no ambiente.

Esta característica é muito interessante quando se trata de conservar produtos sensíveis à humidade.

Podemos ver um caso prático. Para condições idênticas de temperatura ambiente (16 ºC) e Humidade Relativa (50%), a conservação dentro de uma caixa de poliestireno (por ex.) apresentaria uma evolução diferente consoante a utilização de placas de glicol ou Gelo Seco.

1. Glicol: ao introduzir placas de glicol no recipiente, a temperatura diminui e a humidade relativa no interior da caixa começa a aumentar. Como resultado, em 30 minutos (aprox.), é possível alcançar um ponto de saturação do ar (ponto de orvalho) e inicia-se a condensação de humidade sobre o produto a conservar.
2. Gelo Seco: ao introduzir o Gelo Seco, a temperatura diminui mais intensamente, gera-se CO₂ em gás seco e mais pesado que o ar inicial. Este é deslocado para o exterior do recipiente e, consequentemente, a humidade relativa diminui até níveis próximos dos 20%.

Aplicações tradicionais

 

Catering

Transporte de pratos preparados (cantinas de empresas, escolas, etc.)

Catering de companhias aéreas

Conservação de matérias-primas

Indústria agroalimentar

Refrigeração de massas (padaria, indústria de carnes, etc.)

Apoio à congelação mecânica

Transporte de amostras congeladas/refrigeradas

Refrigeração e inertização de vegetais em campo (uvas, ervilhas)

Refrigeração da uva na colheita e do mosto nas adegas

Limpeza criogénica

Indústria Farmacêutica/Hospitais

Testes de laboratório

Conservação de reagentes, plasma, soros, culturas histológicas, etc.

Microtomia, liofilização, etc.

Transporte de reagentes, vacinas, cosméticos, etc.

Indústria química

Arrefecimento rápido de centrais e reatores

Testes de laboratório

Indústria metalúrgica

Tratamento subzero

Calaje de peças

Testes de laboratório

Limpeza criogénica

Indústria da borracha/plástico

Rebarbamento criogénico

Moagem criogénica

Limpeza criogénica

Diversos

Geração de névoa baixa em espetáculos,

efeitos especiais, etc.

 

Segurança

NÃO USAR GELO SECO EM ÁREAS CONFINADAS.

O Gelo Seco gera CO₂ em gás por sublimação, que pode provocar asfixia rápida por suboxigenação.

 

EVITAR O CONTACTO COM A PELE E OS OLHOS.

A baixa temperatura do Gelo Seco (-78,5 ºC) pode causar queimaduras graves por contacto direto com a pele e olhos.

 

NUNCA MANUSEAR GELO SECO COM AS MÃOS NUAS.

É obrigatório usar luvas de proteção adequadas. Recomenda-se o uso de óculos de segurança, vestuário comprido que cubra as extremidades e calçado de proteção.

 

NUNCA INGERIR GELO SECO.

A ingestão acidental de gelo poderá causar uma lesão interna grave por queimadura. Nunca colocar Gelo Seco nas bebidas para as refrigerar.

 

MANTER FORA DO ALCANCE DAS CRIANÇAS.

Apenas os adultos podem manusear Gelo Seco.

 

ADQUIRIR O GELO SECO NA APRESENTAÇÃO PRETENDIDA.

Nunca cortar um bloco de Gelo Seco sozinho; nunca usar um martelo para partir um bloco de gelo seco em pedaços mais pequenos.

 

TRANSPORTAR O GELO SECO EM VEÍCULOS PRÓPRIOS.

Manter a cabina do veículo bem ventilada durante o transporte de Gelo Seco. Nunca deixar o Gelo Seco num veículo estacionado por tempo prolongado. A sublimação do gelo seco no interior de um veículo de passageiros pode conduzir à acumulação de concentrações perigosas de dióxido de carbono (CO₂), que podem provocar asfixia. É possível transportar o Gelo Seco sem medidas de ventilação especiais caso se encontre numa caixa fechada e separada do veículo. Ao abrir a zona fechada destinada à carga do Gelo Seco, permitir uma boa ventilação durante 5 minutos antes de entrar.

 

NUNCA ARMAZENAR GELO SECO EM VIDRO OU RECIPIENTES HERMÉTICOS.

O armazenamento em recipientes herméticos ou fechados pode originar a rutura do recipiente por sobrepressão.

 

NUNCA ARMAZENAR GELO SECO EM CÂMARAS DE REFRIGERAÇÃO OU CONGELAÇÃO NEM EM ÁREAS CONFINADAS.

O armazenamento em câmaras de conservação de produtos refrigerados ou congelados, bem como em qualquer área confinada sem a ventilação adequada, pode provocar uma suboxigenação ambiental com efeitos letais.

 

NÃO DEIXAR GELO SECO EM PAVIMENTOS CERÂMICOS OU LAMINADOS.

Pode deteriorar os materiais de fixação do solo. Em substituição, recomenda-se usar superfícies de madeira.

 

NÃO COLOCAR GELO SECO EM CONTACTO DIRETO COM ALIMENTOS/BEBIDAS.

Pode causar queimaduras superficiais nos alimentos. As garrafas ou latas de bebida podem explodir.

 

NÃO DEITAR O GELO SECO NO LIXO.

 

Permitir que o Gelo Seco sublime lentamente numa área bem ventilada, onde não seja possível saturação do ar por CO₂ em gás.

 

NÃO ELIMINAR O GELO SECO NO LAVA-LOIÇA OU NA SANITA.

Pode deteriorar a canalização e o material cerâmico.

 

NÃO DEPOSITAR GELO SECO EM RECIPIENTES OU ÁREAS DE ACESSO PÚBLICO.