Imagine uma pintura de valor inestimável que foi devastada por um incêndio devastador. Belas tintas, meticulosamente aplicadas em muitos tons, desapareciam sob camadas de fuligem preta. Parece que a obra-prima está irremediavelmente perdida.
Magia Científica
Mas não se desespere. A imagem é colocada em uma câmara de vácuo, dentro da qual uma poderosa substância invisível chamada oxigênio atômico é criada. Ao longo de várias horas ou dias, a placa desaparece lenta mas seguramente e as cores começam a reaparecer. Acabada com uma nova camada de verniz transparente, a pintura retorna à sua antiga glória.
Pode parecer mágica, mas é ciência. O método, desenvolvido por cientistas do Glenn Research Center (GRC) da NASA, usa oxigênio atômico para preservar e restaurar arte irreparavelmente danificada. Substância tambémcapaz de esterilizar completamente os implantes cirúrgicos destinados ao corpo humano, reduzindo bastante o risco de inflamação. Para pacientes diabéticos, poderia melhorar um dispositivo de monitoramento de glicose que exigiria apenas uma parte do sangue anteriormente necessária para o teste, para que os pacientes possam monitorar sua condição. A substância pode texturizar a superfície dos polímeros para melhor adesão das células ósseas, o que abre novas possibilidades na medicina.
E esta poderosa substância pode ser obtida diretamente do nada.
Oxigênio atômico e molecular
Oxigênio existe em várias formas diferentes. O gás que respiramos é chamado O2, o que significa que é composto de dois átomos. Há também oxigênio atômico, cuja fórmula é O (um átomo). A terceira forma deste elemento químico é O3. Este é o ozônio, que, por exemplo, é encontrado na atmosfera superior da Terra.
O oxigênio atômico em condições naturais na superfície da Terra não pode existir por muito tempo. Tem uma reatividade extremamente alta. Por exemplo, o oxigênio atômico na água forma peróxido de hidrogênio. Mas no espaço, onde há muita radiação ultravioleta, as moléculas O2 se separam mais facilmente para formar uma forma atômica. A atmosfera na órbita baixa da Terra é 96% de oxigênio atômico. Nos primeiros dias das missões do ônibus espacial da NASA, isso causou problemas.
Dano para sempre
De acordo com Bruce Banks, físico sêniorEm Alphaport, uma afiliada de pesquisa de ambiente espacial do Glenn Center, após os primeiros vôos do ônibus espacial, os materiais de sua construção pareciam cobertos de gelo (eles estavam fortemente erodidos e texturizados). O oxigênio atômico reage com os materiais orgânicos da pele da espaçonave, danificando-os gradualmente.
GIZ começou a investigar as causas dos danos. Como resultado, os pesquisadores não apenas criaram métodos para proteger as naves espaciais do oxigênio atômico, mas também encontraram uma maneira de usar o poder destrutivo potencial desse elemento químico para melhorar a vida na Terra.
Erosão no espaço
Quando uma espaçonave está em órbita baixa da Terra (onde os veículos tripulados são lançados e onde a ISS está baseada), o oxigênio atômico formado a partir da atmosfera residual pode reagir com a superfície da espaçonave, causando danos a ela. Durante o desenvolvimento do sistema de fornecimento de energia da estação, havia preocupações de que os painéis de células solares feitos de polímeros se degradariam rapidamente devido à ação desse oxidante ativo.
Vidro flexível
NASA encontrou uma solução. Um grupo de cientistas do Glenn Research Center desenvolveu um revestimento de película fina para células solares que era imune à ação de um elemento corrosivo. O dióxido de silício, ou vidro, já está oxidado, portanto não pode ser danificado pelo oxigênio atômico. Pesquisadorescriou um revestimento de vidro de silicone transparente, tão fino que se tornou flexível. Essa camada protetora adere fortemente ao polímero do painel e o protege da erosão sem comprometer nenhuma de suas propriedades térmicas. Até agora, o revestimento protegeu com sucesso os painéis solares da Estação Espacial Internacional e também foi usado para proteger as células solares da Mir.
Os painéis solares sobreviveram com sucesso por mais de uma década no espaço, disse Banks.
Domando o Poder
Ao realizar centenas de testes que fizeram parte do desenvolvimento do revestimento resistente ao oxigênio atômico, uma equipe de cientistas do Glenn Research Center ganhou experiência no entendimento de como o produto químico funciona. Os especialistas viram outras possibilidades de usar o elemento agressivo.
Segundo Banks, o grupo tomou conhecimento da mudança na química da superfície, a erosão dos materiais orgânicos. As propriedades do oxigênio atômico são tais que ele é capaz de remover qualquer hidrocarboneto orgânico, que não reage facilmente com produtos químicos comuns.
Os pesquisadores descobriram muitas maneiras de usá-lo. Eles aprenderam que o oxigênio atômico transforma as superfícies dos silicones em vidro, o que pode ser útil para fazer componentes hermeticamente selados sem que eles grudem uns nos outros. Este processo foi desenvolvido para selar a Estação Espacial Internacional. Além disso, os cientistas descobriram que o oxigênio atômico pode reparar e manter células danificadas.obras de arte, melhorar os materiais das estruturas das aeronaves, bem como beneficiar as pessoas, pois pode ser usado em uma variedade de aplicações biomédicas.
Câmeras e dispositivos portáteis
Existem várias maneiras pelas quais o oxigênio atômico pode afetar uma superfície. As câmaras de vácuo são mais comumente usadas. Eles variam em tamanho de uma caixa de sapato a uma instalação de 1,2 x 1,8 x 0,9 m. Usando microondas ou radiação de radiofrequência, as moléculas O2 são quebradas para o estado de oxigênio atômico. Uma amostra de polímero é colocada na câmara, cujo nível de erosão indica a concentração da substância ativa no interior da instalação.
Outra maneira de aplicar uma substância é um dispositivo portátil que permite direcionar um fluxo estreito de oxidante para um alvo específico. É possível criar uma bateria desses fluxos que podem cobrir uma grande área da superfície tratada.
À medida que mais pesquisas são feitas, um número crescente de indústrias está mostrando interesse em usar oxigênio atômico. A NASA estabeleceu muitas parcerias, joint ventures e subsidiárias que foram bem-sucedidas em muitas áreas comerciais na maioria dos casos.
Oxigênio atômico para o corpo
O estudo da abrangência deste elemento químico não se limita ao espaço sideral. O oxigênio atômico, cujas propriedades úteis foram identificadas, mas ainda mais delas ainda precisam ser estudadas, encontrou muitosaplicações.
É usado para texturizar a superfície dos polímeros e torná-los capazes de se fundir com o osso. Os polímeros geralmente repelem as células ósseas, mas o elemento quimicamente ativo cria uma textura que aumenta a adesão. Isso leva a outro benefício que o oxigênio atômico traz - o tratamento de doenças do sistema musculoesquelético.
Este agente oxidante também pode ser usado para remover contaminantes biologicamente ativos de implantes cirúrgicos. Mesmo com as práticas modernas de esterilização, pode ser difícil remover todos os resíduos de células bacterianas, chamados endotoxinas, da superfície dos implantes. Essas substâncias são orgânicas, mas não vivas, portanto, a esterilização não é capaz de removê-las. As endotoxinas podem causar inflamação pós-implante, que é uma das principais causas de dor e potenciais complicações em pacientes com implantes.
Oxigênio atômico, cujas propriedades benéficas permitem limpar a prótese e remover todos os vestígios de materiais orgânicos, reduz significativamente o risco de inflamação pós-operatória. Isso leva a melhores resultados das operações e menos dor para os pacientes.
Alívio para diabéticos
A tecnologia também é usada em sensores de glicose e outros monitores de ciências da vida. Eles usam fibras ópticas acrílicas texturizadas com oxigênio atômico. Este processamento permite que as fibras filtrem os glóbulos vermelhos, permitindo que o soro sanguíneo entre em contato mais efetivamente com ocomponente do monitor de detecção química.
De acordo com Sharon Miller, engenheira elétrica do Departamento de Meio Ambiente e Experimentos Espaciais do Centro de Pesquisa Glenn da NASA, isso torna o teste mais preciso, exigindo um volume muito menor de sangue para medir o açúcar no sangue de uma pessoa. Você pode receber uma injeção em quase qualquer lugar do corpo e obter sangue suficiente para definir seus níveis de açúcar no sangue.
Outra maneira de obter oxigênio atômico é o peróxido de hidrogênio. É um agente oxidante muito mais forte do que um molecular. Isso se deve à facilidade com que o peróxido se decompõe. O oxigênio atômico, que é formado neste caso, age com muito mais energia do que o oxigênio molecular. Esta é a razão do uso prático do peróxido de hidrogênio: a destruição de moléculas de corantes e microorganismos.
Restauração
Quando as obras de arte correm o risco de danos irreversíveis, o oxigênio atômico pode ser usado para remover contaminantes orgânicos, deixando o material de pintura intacto. O processo remove todos os materiais orgânicos, como carbono ou fuligem, mas geralmente não funciona na tinta. Os pigmentos são principalmente de origem inorgânica e já estão oxidados, o que significa que o oxigênio não os danificará. Os corantes orgânicos também podem ser salvos com um tempo de exposição cuidadoso. A tela é totalmente segura, pois o oxigênio atômico só entra em contato com a superfície da pintura.
As obras de arte são colocadas em uma câmara de vácuo, emqual o oxidante é produzido. Dependendo do grau de dano, a pintura pode permanecer ali de 20 a 400 horas. Um fluxo de oxigênio atômico também pode ser usado para tratamento especial de uma área danificada que precise de restauração. Isso elimina a necessidade de colocar a arte em uma câmara de vácuo.
Fuligem e batom não são problema
Museus, galerias e igrejas começaram a entrar em contato com o GIC para preservar e restaurar suas obras de arte. O centro de pesquisa demonstrou a capacidade de restaurar uma pintura danificada de Jackson Pollack, remover o batom de uma pintura de Andy Warhol e preservar telas danificadas pela fumaça na Igreja St. Stanislaus em Cleveland. A equipe do Glenn Research Center usou oxigênio atômico para restaurar uma peça que se acredita estar perdida, uma cópia italiana centenária da Madonna in the Chair de Raphael, de propriedade da Igreja Episcopal de St. Alban em Cleveland.
De acordo com Banks, este elemento químico é muito eficaz. Na restauração artística, funciona perfeitamente. É verdade que isso não é algo que pode ser comprado em uma garrafa, mas é muito mais eficaz.
Explorando o futuro
NASA trabalhou de forma reembolsável com várias partes interessadas em oxigênio atômico. O Glenn Research Center atendia indivíduos cujas obras de arte de valor inestimável foram danificadas em incêndios domésticos, bem como corporações que procuravam usos para a substância.em aplicações biomédicas como LightPointe Medical de Eden Prairie, Minnesota. A empresa descobriu muitos usos para o oxigênio atômico e está procurando mais.
Segundo Bancos, existem muitas áreas inexploradas. Um número significativo de aplicações foi descoberto para a tecnologia espacial, mas provavelmente há mais à espreita fora da tecnologia espacial.
Espaço a serviço do homem
O grupo de cientistas espera continuar explorando formas de usar o oxigênio atômico, bem como direções promissoras já encontradas. Muitas tecnologias foram patenteadas, e a equipe GIZ espera que as empresas licenciem e comercializem algumas delas, o que trará ainda mais benefícios para a humanidade.
Sob certas condições, o oxigênio atômico pode causar danos. Graças aos pesquisadores da NASA, esta substância está agora dando uma contribuição positiva para a exploração espacial e a vida na Terra. Seja a preservação de obras de arte inestimáveis ou a cura de pessoas, o oxigênio atômico é a ferramenta mais forte. Trabalhar com ele é recompensado cem vezes, e seus resultados se tornam visíveis imediatamente.
