Por centenas de milhares de anos, os humanos cultivaram uma relação próxima com o fogo. Apesar de todo o nosso fascínio e intimidade, tanto com seus perigos quanto com seus usos, o fogo ainda pode nos atordoar com algo que nunca vimos antes.
A chama do redemoinho azul foi descoberta por acidente há apenas alguns anos. Os cientistas estavam estudando um tipo de chama particularmente perigosa – os redemoinhos que, em incêndios florestais, se transformam em terríveis tornados de fogo que causam desastres, mas que poderiam ser aproveitados para gerar energia ou limpar derramamentos de óleo.
Mas de suas chamas fuliginosas emergiu algo novo – um toque de fogo puro, dançante e azul. Agora, os cientistas usaram simulações para reproduzir a chama assustadoramente bela – e ao fazer isso, finalmente compreenderam sua estrutura.
“Uma questão fundamental para a teoria da combustão que foi colocada pelo redemoinho azul é a seguinte: Qual é a estrutura da chama do redemoinho azul?” os pesquisadores escreveram em seu artigo.
“Somente se entendermos sua estrutura podemos domesticá-lo, escalá-lo e criá-lo à vontade.”
O que torna os redemoinhos de fogo tão perigosos é o que os torna interessantes como uma ferramenta potencial.
Eles são gerados quando o vento e o fogo se combinam para criar um vórtice de chamas. As propriedades do redemoinho dão a essa chama maior eficiência de combustão e menor taxa de emissão, o que levou os cientistas a se perguntarem se ela poderia ser usada, por exemplo, para limpar derramamentos de óleo.
Quando o redemoinho azul surgiu, eles ficaram ainda mais intrigados. A chama queima em amarelo devido às emissões do corpo negro pela radiação de partículas de fuligem – e a fuligem só está presente quando o fogo não tem oxigênio suficiente para queimar completamente todo o combustível disponível. Portanto, uma chama azul ou violeta é aquela que está queimando todo o combustível disponível com total eficiência.
A chama do redemoinho azul era curiosa por vários motivos. Surgiu espontaneamente, sem fuligem e estável, de uma chama turbulenta e fuliginosa. Ele permaneceu muito quieto e estável, persistindo até que todo o combustível disponível fosse queimado.
Os cientistas foram capazes de mapear sua temperatura e determinar como o redemoinho azul poderia ser estabilizado. Mas a estrutura permaneceu um mistério – então a equipe voltou-se para simulações numéricas tridimensionais para recriar uma chama de redemoinho azul emergindo de uma chama de redemoinho amarela por várias transições como resultado da quebra do vórtice.
Uma vez que eles ajustaram seus parâmetros suficientemente, com certeza, a chama simulada se assemelhava ao negócio real.
E revelou que o redemoinho azul é uma quimera ígnea, composta de três tipos diferentes de chamas que se combinam para se tornar um quarto tipo, o redemoinho azul.
A parte inferior da chama abaixo do anel azul é uma rica chama pré-misturada. É uma chama em que o combustível e o oxidante já estão misturados, com um excesso de combustível em relação ao oxidante. A parte superior acima do anel brilhante é uma chama difusa, na qual o combustível e o oxidante são separados. E fora da chama difusa está uma chama pré-misturada pobre, onde há mais oxidante do que combustível.
A quarta chama é o anel. É aqui que todas as três chamas se unem, uma chama tripla. É o que se conhece como chama estequiométrica pré-misturada – na qual o oxidante e o combustível estão presentes em quantidades perfeitas para uma combustão completa.
Esta informação não transformará redemoinhos azuis em fogo útil durante a noite. Mas constitui a base que pode nos levar até lá. E chegar lá pode ser enorme.
Os hidrocarbonetos formam a base dos combustíveis fósseis, cuja queima gera grandes quantidades de emissões prejudiciais – ainda assim, muitos governos estão se arrastando na transição da dependência de combustíveis fósseis para energias mais limpas.
Ser capaz de aproveitar chamas de redemoinho azul para energia de combustão poderia facilitar essa transição.
Claro, há muitos problemas a serem superados primeiro – um dos quais é como gerar o redemoinho azul sem a necessidade do perigoso redemoinho de fogo amarelo.
“Pode ser formado em condições controladas de forma mais direta e sem passar pelo estado de redemoinho de fogo? O tamanho pode ser controlado? Pode ser maior ou menor? Existe uma escala que pode ser usada? Outras perguntas, talvez mais distantes, eram: Pode ser feito sem as paredes confinantes? Vários redemoinhos azuis podem ser feitos e trabalhar juntos? Poderia ser parte de um combustor ou um dispositivo de propulsão?” os pesquisadores escreveram.
“Este artigo descreve uma primeira etapa: uma ferramenta que pode ser usada para explorar e testar o fenômeno, e como ela foi usada para revelar a estrutura do redemoinho azul.”
A pesquisa foi publicada na Science Advances.
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