En mikroboble stiger til overflaten og brister i løpet av sekunder. En nanoboble under 200 nm gjør ikke det — den er praktisk talt nøytralt oppdriftig og blir værende i vannet i dager til uker. Der ligger hele forskjellen, og alt annet følger av den: hvor gassen havner, hvor lenge effekten varer, og hvilken jobb boblen i det hele tatt kan gjøre i anlegget ditt.
Spørsmålet er sjelden hvilken av dem som er best. Det er omtrent som å spørre om en pumpe er bedre enn et rør. Begge boblestørrelsene har sin plass, og de kan godt høre hjemme i samme prosesslinje med hver sin oppgave. NanoMAR bygger patentert nanoboble-teknologi fra Bergen; selve definisjonen står i artikkelen om hva nanobobler er. Her tar vi skillet slik en prosessingeniør trenger det.
Hva er det korte svaret på forskjellen mellom mikrobobler og nanobobler?
Størrelsen bestemmer om boblen er et transportmiddel eller et lager. En mikroboble frakter noe oppover og leverer gassen sin til atmosfæren på veien. En nanoboble blir liggende i vannfasen og følger strømmen dit vannet går.
| Egenskap | Mikrobobler | Nanobobler |
|---|---|---|
| Størrelse | Mikrometerskala | Under 200 nm |
| Oppførsel i vannet | Stiger og brister | Praktisk talt nøytralt oppdriftig, følger vannstrømmen |
| Levetid | Sekunder | Dager til uker |
| Overflateladning | Kortvarig, forsvinner med boblen | Sterkt negativt zetapotensial som blir værende |
| Hvor gassen ender | Mye av den ved overflaten | Stort samlet grenseflateareal gir tilnærmet fullstendig gassoverføring |
| Rekkevidde fra innsettingspunktet | Det karet boblen lages i | Videre gjennom pumper, rør og kar |
| Typisk oppgave | Løfte flokk, fett og partikler opp i et flotasjonstrinn | Holde gassfasen i vannet og løfte partikler med ladning |
Hvor går grensen i størrelse, og hvorfor stiger mikrobobler?
Her er en detalj som skaper mer forvirring enn noe annet i denne bransjen: mikroboble er ikke et presist ord. Den internasjonale standarden ISO 20480-1 for fine bobler definerer «fin boble» som 100 µm eller mindre og «ultrafin boble» som 1 µm eller mindre. Ordet nanoboble finnes ikke i standardens terminologi i det hele tatt. To leverandører kan derfor skrive «mikrobobler» på hvert sitt datablad og mene alt fra én mikrometer til hundre.
I klassisk flotasjon ligger boblene et sted i området titalls mikrometer, og størrelsesfordelingen i et flotasjonstrinn er i seg selv et forskningsfelt. Det er store bobler i denne sammenhengen: oppdriften vinner klart over vannmotstanden, og boblen går rett opp.
Krymper du boblen, snur regnestykket. Stigehastigheten faller kraftig med radien, og under en viss størrelse taper oppdriften mot vannmotstanden og mot de Brownske støtene fra vannmolekylene rundt — mekanismen er beskrevet i artikkelen om hvorfor nanobobler forblir svevende. Poenget her er enklere: en nanoboble stiger ikke, fordi den ikke kan.
Praktisk konsekvens: be om målt størrelsesfordeling og målemetode, ikke om ordet. Et datablad som bare sier «mikro» eller «nano» forteller deg ingenting du kan dimensjonere etter.
Hvor lenge blir boblene i vannet?
Sekunder mot dager til uker. Avstanden er så stor at de to boblene løser hver sin oppgave i anlegget.
En mikroboble har kortere levetid enn oppholdstiden i de fleste kar. Den gjør jobben sin der og da — løfter det den treffer, leverer resten av gassen til luften over vannet, og er borte. Det er nøyaktig det du vil ha i et flotasjonstrinn, der poenget er å få noe opp til skummet innenfor bassengets oppholdstid.
Nanobobler fra NanoMAR oppfører seg motsatt. Et sterkt negativt zetapotensial hindrer at boblene slår seg sammen til større bobler, og gassfasen blir liggende i vannet i dager til uker og følger vannet videre gjennom kretsen. Ingenting doseres, så det finnes ingen biprodukter eller restprodukter å håndtere nedstrøms.
Spørsmålet er ikke hvilken boble som er minst. Det er hvor i anlegget gassen skal være om to timer.
Hva skjer med gassoverføringen når boblen krymper?
Samme gassvolum fordelt på mange små bobler gir et enormt samlet grenseflateareal mellom gass og væske, og det er den flaten gassen må gjennom for å løse seg i vannet. NanoMAR oppgir 40 %+ høyere oksygenoverføring med nanobobler. Samtidig fjernes 80 %+ av suspendert stoff og turbiditeten reduseres med 50 %+, uten at noe tilsettes vannet.
Mikrobobler overfører også gass. De har bare kort tid på seg, og gjør det på ett sted. Forskjellen er ikke at den ene overfører gass og den andre ikke, men at nanoboblen fortsetter etter at vannet har forlatt karet.
På NanoMARs plattform lages boblene med membran, venturi eller keramikk, og gassen kan være oksygen, luft eller ozon. Valget hører hjemme i dimensjoneringen, ikke i en brosjyre — teknologien bak nanoboblene forklarer hvordan de fire prosesstrinnene henger sammen.
Når bør du bruke mikrobobler, og når nanobobler?
Gå gjennom disse fem punktene før du sammenligner to tilbud. De avgjør valget oftere enn boblestørrelsen gjør.
- Er oppgaven transport eller opphold? Skal noe løftes opp og skummes av innenfor ett basseng, er det en flotasjonsoppgave. Skal gassen være i vannet lenge etter innsettingspunktet, er det en nanobobleoppgave.
- Hvor langt fra innsettingspunktet skal effekten virke? Måler du i samme kar, kan begge fungere. Måler du to trinn lenger ned i kretsen, har mikroboblen for lengst brutt sammen.
- Hva står nedstrøms? Et avgassingstrinn eller en skummer rett etter innsettingspunktet kaster bort en del av gassfasen du nettopp har laget — og det koster mest der du har betalt for lang levetid.
- Skal det tilsettes noe? Krever løsningen koagulant eller flokkulant, får du lager, dosering, HMS og restprodukter med på kjøpet. Nanobobler doserer ingenting.
- Hvor skal det måles? Bli enig om målepunktet før piloten starter, ikke etterpå. Oksygen målt ved utløpet av en enhet og oksygen målt i karet er to forskjellige tall — og det er det andre som avgjør om fisken eller prosessen har det bra.
Havner du på nanobobler, er det dimensjoneringen og ikke boblestørrelsen som avgjør hvilken enhet som skal inn. Se produktene — rekken spenner fra bærbare enheter for forsøk til kontinuerlig industriell drift.
Ofte stilte spørsmål
Hva er forskjellen på mikrobobler og nanobobler?
Mikrobobler er bobler på mikrometerskala som stiger til overflaten og brister i løpet av sekunder. Nanobobler fra NanoMAR er gassfylte kaviteter under 200 nm som er praktisk talt nøytralt oppdriftige og blir svevende i vannet i dager til uker. Nanoboblene bærer i tillegg et sterkt negativt zetapotensial, som er det som løfter forurensninger ut av vannet.
Er nanobobler bedre enn mikrobobler?
De løser forskjellige oppgaver. Mikrobobler er riktig verktøy når noe skal løftes opp og skummes av innenfor oppholdstiden i ett basseng. Nanobobler fra NanoMAR er riktig verktøy når gassen skal bli værende i vannet gjennom pumper, rør og kar, og når du vil unngå dosering helt. Mange prosesslinjer bruker begge deler, på hvert sitt trinn.
Hvilken boblestørrelse gir best oksygenoverføring i vann?
Mindre bobler gir mer grenseflate mellom gass og væske per gassvolum, og det er den flaten oksygenet må gjennom for å løse seg. NanoMAR oppgir 40 %+ høyere oksygenoverføring med nanobobler, som blir svevende i dager til uker i stedet for å levere gassen til atmosfæren. Hva ditt eget vann gir, bør måles i en pilot.
I min egen erfaring begynner denne diskusjonen nesten alltid på feil sted. Jeg har gjort det selv: lagt to datablader ved siden av hverandre og rangert leverandørene etter boblestørrelse, rett og slett fordi det var det ene tallet begge oppga. Det holder ikke. Etter seks pluss år på internasjonale vannbehandlingsprosjekter i akvakultur er det første jeg spør om ikke lenger størrelsen, men hvor oksygenet måles. Et tall tatt rett ved utløpet av en enhet og det samme tallet tatt i karet er ikke det samme tallet, og avstanden mellom dem er der hele diskusjonen om boblestørrelse egentlig lever. Første gang jeg skjønte det, måtte jeg snu en anbefaling jeg allerede hadde gitt. Litt flaut, det. Men jeg har ikke sammenlignet to bobleteknologier siden uten å vite hvor proben sto.
Skal du sammenligne to løsninger for ditt eget vann, trenger vi lite for å komme i gang: hva vannet gjør i dag, hvor i kretsen du kan sette inn gass, og hvor du måler. Send oss de tre tingene, så ser vi på det sammen.
