Filtre à eau céramique/pt

Introduction

Em 1990, cerca de 2,3 milhões de pessoas não tinham acesso a água potável no mundo (fonte: UNICEF - ONU). Nos dias de hoje em 2020, 750.000 pessoas ainda bebem água insalubre, tornando-se a principal causa de mortalidade não relacionada com o envelhecimento em todo o mundo. =====O que é um filtro de água de cerâmica?===== A produção local de cerâmica é utilizada para filtrar a água há centenas de anos. A água é primeiro despejada em um vaso de cerâmica porosa, e em seguida coletada em outro recipiente após passar pelo filtro de cerâmica. Esse sistema também permite o armazenamento seguro da água, até que ela seja consumida. Os filtros são normalmente feitos de argila misturada com um material combustível, como serragem ou casca de arroz. A prata coloidal às vezes é adicionada à mistura de argila antes da queima, ou aplicada na cerâmica queimada. A prata coloidal é um antibacteriano que contribui para a inativação de agentes patogênicos, ao mesmo tempo que impede o crescimento de bactérias no próprio filtro. =====Como ele elimina a contaminação?===== Os agentes patogênicos, e as substâncias em suspensão, são eliminados da água por processos físicos, como aprisionamento mecânico e adsorção. O controle de qualidade do tamanho dos materiais combustíveis utilizados ​​na mistura de argila, garante que o tamanho dos poros do filtro sejam pequenos o suficiente para impedir que os contaminantes passem para filtro. A prata coloidal facilita o tratamento na quebra da membrana das células dos agentes patogênicos, os eliminando. =====Histórico===== Este filtro foi desenvolvido em 1981 pelo Dr. Fernando Mazariegos, do Instituto Centroamericano de Investigación y Tecnología Industrial (ICAITI), na Guatemala. O objetivo era tornar a água contaminada por bactérias segura para os mais pobres ao desenvolver um filtro barato que pudesse ser fabricado que atendesse as necessidades de uma comunidade. O professor decidiu legar este conhecimento à Humanidade, e, através da ação da ONG Potter's for Peace*, começa a formar ceramistas em todo o mundo de modo que produzam o filtro localmente . Atualmente já foram inauguradas 61 fábricas deste modelo, em 39 países ao redor do mundo! Potters for Peace Este tutorial apresenta o funcionamento e as principais etapas da fabricação de um filtro de cerâmica. É destinado mais a empresários do que a particulares. Esta tecnologia não é apropriada para ser reproduzida em casa (pois necessita de um forno, da realização de testes de materiais, etc). Então, se você estiver interesse em criar uma pequena fábrica como essa, é necessário maior conhecimento. A ONG Potter's for Peace*, em parceria com o 'Centre for Affordable Water and Sanitation' (ou CAWST)* no Canadá, e também a empresa Ecofiltro* (que nós visitamos na Guatemala) oferecem esse tipo de treinamento. Todo esse conhecimento está disponível gratuitamente em código aberto. Potters for Peace, CAWST, Ecofiltro

Description

*Traduzido por Hugo S (hugomvs@gmail.com) - DEZ 2023 -FINALIZADO EM 9 DE JULHO DE 2024 Um filtro de água de cerâmica é um sistema que permite purificar água insalubre. Este tutorial tem como objetivo apresentar o funcionamento e as diferentes etapas de construção de um filtro de água em cerâmica produzido em escala semi-industrial.

Vidéos

Funcionamento - A função dos diferentes materiais

*A argila: A argila constitui o material de base do elemento filtrante de água. Um pote de argila permite um movimento extremamente lento da água através dos poros naturais que existem na argila queimada. O tamanho desses poros medem (com microscópio eletrônico) entre 0,6 e 3,0 mícrons (μm). São capazes de eliminar a maior parte das bactérias, protozoários e helmintos (Lantagne, 2001a), bem como sujeira ou sedimentos e a matéria orgânica. A argila utilizada na fabricação de cerâmica tradicionalmente pode ser conveniente para a produção dos filtros de água. Apesar disso, a condutividade hidráulica e o tamanho dos poros podem variar consideravelmente dependendo do tipo de argila, ao ponto de serem inadequados a respeito as taxas de fluxo e/ou eliminação microbiológica (Oyanedel-Craver e Smith, 2008, em Lantagne et al, 2010 - link abaixo). Um alto teor de areia ou lodo na argila pode reduzir as ligações cruzadas da argila e enfraquecer a estrutura do filtro. Por outro lado, a argila excessivamente refinada (partículas muito pequenas) tem maior capacidade de retenção de água e, portanto, está sujeita a encolher e rachar quando queimada. －Ideia: Como as características da argila são um fator crítico no sucesso ou fracasso da produção de filtros de água em cerâmica, recomenda-se pesquisar minuciosamente as fontes e tipos potenciais de argila potenciais antes de comprometer recursos significativos. Consulte no documento do 'Potters for Peace' detalhando o protocolo de teste de argila na seção “Nota de referência”. [18] －Oyanedel-Craver e Smith, 2008, em Lantagne et al, 2010 [https: //pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20162486/1] *O material combustível: Materiais orgânicos combustíveis como serragem ou cascas de arroz moídas, são adicionados à mistura de argila. Quando exposto a temperaturas elevadas do forno, o material combustível é consumido deixando cavidades na argila queimada. A água se move mais facilmente pelas cavidades do que pelos poros da argila. Portanto, a presença de cavidades diminui a distância que a água deve percorrer através do substrato argiloso e, portanto, aumenta a vazão geral do filtro. - Ideia: É importante efetuar testes com seus materiais. A proporção entre argila e material combustível é importante para estabelecer a vazão e, portanto, a eficácia dos filtros. *Prata coloidal: A prata coloidal é uma solução de nanopartículas de prata em suspensão e íons de prata. É utilizada como desinfetante natural na medicina há muitos anos. Apesar dos mecanismos exatos de destruição das bactérias ainda não sejam completamente compreendidos, parece que a prata coloidal provoca uma ruptura das paredes celulares das bactérias e depois liga-se às suas proteínas, prejudicando assim o seu funcionamento (leia mais abaixo em Inglês). Hoje é produzido principalmente por eletrólise. - https://www.hwts.info/document/8bda3e01/investigation-of-the-potters-for-peace-colloidal-silver-impregnated-ceramic-filter-report-1-intrinsi - https://www.hwts.info/research/1245c13a/protozoa-and-virus-disinfection-by-silver-and-copper-embedded-ceramic-tablets-for-water-purification A prata aplicada no interior e no exterior do filtro é absorvida pelos poros da argila. Os íons de prata são reduzidos a prata elementar e formam colóides dentro das paredes do filtro. A prata age como biocida (ou bactericida) quando há tempo de contato suficiente (= poros não muito grandes).

Funcionamento - Eficiência

Todos os valores de eficácia laboratorial e de campo onde foram estabelecidos para os testes independentes. Veja mais nos links da seção “Notas e Referências”. {

Fabricação – Resumo das etapas

As principais etapas na fabricação de um filtro cerâmico estão listadas abaixo: #Preparo da matéria prima: pó de argila, serragem/casca de arroz moída e água #Misturar matéria prima obtendo uma massa maleável: pó de argila, serragem/cascas de arroz moídas, água #Formar cubos de argila para prensar #Pressionar os cubos de argila para dar-lhes o formato do filtro #Fazer o acabamento superficial e marcação/numeração de cada filtro #Fazer secagem por filtro – para remover o excesso inicial de água #Queimar filtros em forno – para completar a desidratação e vitrificação #Testar os fluxo de cada filtro - para validação ou redução de classificação #Pintar de prata coloidal nas superfícies de cada filtro validado #Embalar os filtros

Fabricação - Preparo das matérias primas

* Argila: Dependendo de sua origem, a argila as vezes deverá ser pilada, peneirada e seca antes de ser utilizada. * Material combustível: Dependendo do tipo (serragem, cascas de arroz, etc.), deverá ser moído, seco e empacotado.

Fabricação - Mistura das matérias primas

O pó de argila e o material combustível (serragem, casca de arroz moída, etc.) são misturados secos, depois a água é adicionada uniformemente, e bem misturada, para formar uma massa maleável e homogênea. É prudente assegurar um gradiente de densidade consistente durante toda a mistura de argila para minimizar os possíveis defeitos no processo de queima da argila (remoção de bolsões de ar, etc.). A mistura e o maquinário adequados são, portanto, cruciais. Proporção utilizada para o filtro RDIC: 30 kg de pó de argila + 8,9 -10 kg de cascas de arroz + 12,5 L de água

Fabricação - Moldando os cubos de argila para a prensagem

A mistura de argila úmida possibilita formar cubos manualmente antes de serem prensados. Mas é fortemente aconselhado utilizar uma máquina para comprimir e extrusar a mistura de argila em cubos. A extrusora é similar àquelas utilizada para extrusão dos blocos de argila, mas a abertura é maior para permitir que o tamanho necessário do cubo de argila pela prensagem seja obtido. O peso desejado dos cubos de argila deverão ser de cerca de 8kg. Um cubo de comprimento equivalente é cortado e transferido para a prensa.

Fabricação - Prensagem dos cubos de argila para moldar em forma de filtro

A utilização de uma prensa hidráulica reduz consideravelmente a mão de obra necessária para o processo, aumenta a eficiência e a consistência do produto. Os filtros são prensados entre um molde 'macho', e um molde 'fêmea' que são recobertos de sacos de plástico para evitar de colarem um no outro. A prensa hidráulica contém uma placa fixa no molde inferior que empurra o molde prensado, quando o molde se abre. Essa prensa foi originalmente desenvolvida e construída pelas equipes de 'Potters for Peace': * Os projetos estão disponíveis em código aberto: https://b06e35ce-2a1a-4f6b-935c-3a97c8f0fbb7.filesusr.com/ugd/2802c0_e3dbc3eda1204068843cc13f1d16e4f6.pdf 19 * Um documento descrevendo a fabricação artesanal de uma prensa hidráulica: https://www.intechopen.com/books/design-and-manufacturing/manufacturing-a-ceramic-water-filter-press-for-use-in-nigeria 17

Fabricação - Acabamento da superfície e marcação/numeração de cada filtro

Um acabamento de superfície mínimo é necessário após a moldagem, e é feito para garantir a resistência da borda e a uniformidade da superfície. Os filtros são etiquetados para indicar a data de prensagem, o lote e o número do filtro. * Use um raspador de plástico para nivelar os contornos da borda. *Marque cada filtro com uma data, número de série e nome do fabricante utilizado um carimbo de metal. Um banco de dados pode então ser feito para rastrear os filtros.

Fabricação - Secagem dos filtros

A secagem dos filtros remove o excesso de água para cozinhar no forno. Se a água não for retirada antes do cozimento, ela aquecerá, evaporará e expandirá, causando rachaduras no filtro. No final do processo de cozedura, os elementos filtrantes terão perdido mais de 3 kg de água em relação à primeira pressão. Desidratação: A secagem inicial dos filtros é feita em 'racks' de secagem ao ar-livre. Idealmente, em um local quente e com boa ventilação. Após este período inicial de secagem, os filtros podem manter a sua forma, mas não serão sólidos e permanecerão solúveis em água.

Fabricação - Queima dos filtros no forno

*O processo de queima, é feito a partir de uma temperatura baixa de aproximadamente 100ºC durante 2 horas. Isso permite que elimine o excesso de água que resta. *Por fim, a temperatura é progressivamente ajustada até chegar a temperaturas mais elevadas. A 866ºC, a argila 'vitrifica' quando as moléculas de silício e de alumínio se derretem para formar uma nova estrutura mineral fibrosa e em forma de agulhas. A argila vitrificada é dura, resistente ao stress e não se modifica ao adicionar água. Após a vitrificação, a argila terá uma nova estrutura química e não poderá ser transformada em pó para ser reutilizada. *Deixar para curar à 900ºC por aproximadamente 9h. Poderá ser utilizado diferentes tipos de fornos e diferentes tipos de combustíveis (lenha, gás,etc). Potters for Peace criaram 2 documentos para aprenderem à construirem um forno de barro tradicional "Mani Kiln"https://b06e35ce-2a1a-4f6b-935c-3a97c8f0fbb7.filesusr.com/ugd/2802c0_c7d6b513320a4f08a03a9d66b2f2b15e.pdf 20 https://b06e35ce-2a1a-4f6b-935c-3a97c8f0fbb7.filesusr.com/ugd/2802c0_d8c1c9e6542b414f9c0e2348731e241e.pdf 21

Fabricação - Testes de fluidez de cada filtro

O controle da fluidez é uma etapa importante de garantia de qualidade que indica a velocidade na qual a água atravessa o filtro. Uma vez que a formula e o processo da produção da argila está estável, o teste de fluidez é efetuado para CADA filtro produzido a fim de garantir sua utilização Um filtro passa pelo controle se sua taxa de fluidez estiver entre 1,5L a 3L por hora. Ou será descartado e destruído. *Uma fluidez elevada é um indicador de fissuras ou de imperfeições nos filtros e podem reduzir a eficácia da filtragem e não elimina bactérias, parasitas e outras impurezas necessárias. Em outro caso, uma fluidez elevada reduz a temperatura de exposição da água filtrada na solução do agente, reduzindo assim a capacidade de matar as bactérias na água. *Uma fluidez muito fraca pode ser impraticável para quem escolher não utilizar o filtro e então por a saúde em risco, além de jogar todo investimento fora. *Ao encher cada filtro de água, medimos o nível da água depois de um certo tempo.

Fabricação - Pintura com prata coloidal

A prata é conhecida por sua capacidade de matar os micro-organismos. A prata coloidal é até utilizada em hospitais e clínicas como agente antimicrobiano para cortes, queimaduras e para prevenir as infecções oculares em recém nascidos (Lantagne, 2001) e como desinfetante de água potável e para piscinas (Russell, 1994, das Lantagne, 2001). A prata é utilizada pela NASA para purificar a água das naves espaciais (NASA CASI, 2007). *Prepare sua solução de prata coloidal de acordo com a concentração e a forma de sua prata. Por exemplo, o manual RDIC descreve: *Adicione 100g de cristal de AgNO3 (o RDIC recomenda o nitrato de prata cristalino de uma pureza de cerca de 99,8%) à 500ml de água deionizada, e misture bem. *Adicione 1000ml de água deionizada a solução e misture por cerca de 1 minuto. *Guarde a solução concentrada de prata dentro de um recipiente de plástico resistente a luz. *Para fazer a solução de prata, coloque 100ml da solução concentrada de prata em um recipiente resistente a luz. Adicione 18 litros de água destilada e misture. 18,1L da solução é suficiente para cerca de 60 filtros. (Obs.: Os recipientes devem ficar fechados pois a exposição ao ar, oxida a solução.) *~47mg ou cerca de 200ml de solução são aplicados no interior do filtro utilizando um pincel. *~23mg ou 100ml da solução são aplicados ao exterior do filtro *Deixar os filtros secarem por algumas horas.

Fabricação - Empacotamento dos filtros

Cada filtro está associado a um recipiente com torneira. Podem existir recipientes de diferentes materiais (plástico, cerâmica, vidro, inox). O empacotamento é efetuado de maneira a proteger bem o conteúdo com caixa de papelão para ser transportado.

Utilização - Manutenção - Troca

A distribuição dos filtros com bons manuais de instruções detalhados sobre a utilização, manutenção e troca dos filtros é importante. *Funcionamento e manutenção: a utilidade da caída da água dentro do filtro. A água desce lentamente através do pote de cerâmica pela gravidade; então é coletada dentro de um reservatório de conservação higiênico. Os usuário terão acesso a água através da torneira. *Manutenção: O reservatório inferior, a torneira e a tampa deverão ser limpas regularmente. Deverá ser limpo a cada 6 meses com uma toalha de pano ou escova macia, tomando cuidado para não tocar o fundo para evitar contaminação. *Troca: Deverão ser trocados a cada 2 a 3 anos, ou até se aparecerem fissuras.

Estudo de caso

Se você se interessa por essa tecnologia e gostaria de saber mais em detalhe, o/a convidamos a consultar esses estudos de caso propostos pelo CAWST: - Implementation Case Study: Ceramic Pot Filters, Cambodia - Implementation Case Study: Ceramic Pot Filters, Myanmar - Ceramic Pot Filter Production China: JiaRun - Best Practice Recommendations for Local Manufacturing of Ceramic Pot Filters for Household Water Treatment