EFECTOS BACTERICIDAS DE CONCENTRACIONES ALTAS DE OZONO EN EL AIRE SOBRE LA Escherichia coli Y LA Staphylococcus aureus
Resumen
Se han hecho pruebas de los efectos bactericidas de concentraciones altas de ozono en el aire sobre el Escherichia coli y el Staphylococcus aureus. Se introdujeron recipientes Petri con microorganismos dentro de una cámara durante 10-480 segundos con concentraciones de ozono de entre 300 y 1500 ppm. Los niveles de muerte conseguidos para ambas especies estuvieron por encima del 99,99%. Los mecanismos de inactivación cumplieron las predicciones de la cinética de primer y segundo orden, sugiriendo que la acción de desinfección del ozono en aire es paralela a la de ozono en agua.
Introducción
La transmisión de infecciones respiratorias en ambientes cerrados es uno de los temas de salud que más afecta al público y para el que sin embargo las alternativas son limitadas. Existen pruebas de la diseminación de enfermedades respiratorias dentro de edificios, especialmente en los sistemas de ventilación (Hers y Winkler, 1973; Williams, 1960; Zeterberg, 1973; Riley y O’Grady, 1961). Las tecnologías comunes como son los filtros absolutos (HEPA filters) y la irradación germicida ultravioleta (UVGI), han demostrado menos efectividad en instalaciones reales que en estudios de laboratorio (Weinstein, 1991; Miller-Leiden et al., 1996) y tienen limitaciones inherentes. Los diseñadores de edificios necesitan nuevas opciones de desinfección, y el éxito del ozono en los sistemas de agua parece ser adecuado para aplicaciones en aire. Este estudio intenta determinar si el ozono en el aire se puede utilizar para inactivar de forma rápida los agentes patógenos, con el objetivo a largo plazo de aplicar este método para la desinfección de las corrientes de aire en los sistemas de ventilación como ya se utiliza en edificios comerciales, o para la descontaminación de habitaciones vacías, almacenes y gabinetes de bioseguridad.
El ozono ya ha sido estudiado anteriormente como desinfectante aéreo pero sin resultados concluyentes (Hartman, 1925; Elford y Eude, 1942; Rodberg et al., 1991). La desinfección de habitaciones enteras muestra alguna esperanza (Masoaka et al., 1982) pero los datos sobre la desinfección de aire con ozono siguen siendo escasos. En las Tablas I y II se muestra un resumen de resultados obtenidos por investigadores anteriores sobre las bacterias y los virus respectivamente. Estos resultados indican que el ozono puede inactivar los patógenos en el agua de forma rápida y efectiva. La posibilidad de que se puedan obtener resultados similares en el aire es lo que ha motivado este estudio.
La toxicidad de concentraciones altas de ozono en los humanos representa un obstáculo obvio en estas aplicaciones, pero el desarrollo de filtros eficientes de ozono (Reiger et al., 1995; Takeuchi & Itoh, 1993) y de catalizadores de destrucción de ozono (Rodberg et al., 1991) ofrece alguna posibilidad de eliminar los residuos de ozono y de producir un aire esterilizado y respirable. Además, las dosis de ozono bajas que son efectivas en agua (Katzenelson et al., 1973; Hart et al., 1995; Beltran, 1995; Chang et al., 1996) junto con la rápida descomposición que se ha observado (Horvath et al., 1985, McCarthy and Smith, 1974; Harakeh and Butler, 1985), indican que las alternativas a los filtros de ozono son factibles. Estas alternativas incluyen la irradación ultravioleta y el calentamiento para acelerar la descomposición, la extensión del tiempo de permanencia en las cámaras mezcladoras, y el efecto catalítico del vidrio y del silicio (Oeuderni et al., 1996).
Una aplicación secundaria es la esterilización de superficies o equipos médicos con concentraciones de ozono en el aire. El uso de UVGI y de una autoclave requiere al menos 20 minutos de exposición para una esterilización completa del equipo. El uso del ozono para la esterilización de equipos tiene la ventaja de poseer una inactivación rápida y una reducción en el consumo de energía general. Las aplicaciones también pueden incluir la esterilización de superficies de habitaciones contaminadas, gabinetes de bioseguridad o edificios enteros.
La eliminación de bacterias y virus mediante la ozonización se ha demostrado tan efectiva en aire como en agua. El ozono no reacciona de forma significativa con agua o con aire cuando no hay radiación ultravioleta sobre los periodos breves requeridos para la inactivación de patógenos. Estos fluidos solamente son el medio en el cual las concentraciones de ozono se difunden y reaccionan con las moléculas orgánicas. Sin embargo con una radiación ultravioleta, el ozono reacciona con agua y se descompone en varios radicales con una vida corta, como el altamente reactivo radical hidróxilo. Pruebas empíricas y teóricas sugieren que la mayoría de la esterilización se consigue a través de los radicales producidos y no del ozono en sí (Rice, 1997; Beltran, 1995). La descomposición puede acelerarse en el aire mediante el uso de radiación ultravioleta y de una humedad controlada (NIST, 1992). Por lo tanto y en teoría, los efectos del ozono en el aire, bajo condiciones controladas, tienen que ser paralelos a los efectos del ozono en el agua, y la eficacia del ozono para eliminar los patógenos en el aire puede ser comparable.
Las concentraciones mínimas a las cuales el ozono inactiva los virus y bacterias en agua son sorprendentemente bajas. Por ejemplo, el mínimo para la Escherichia coli está entre 0.1 y 0.2 ppm (Katzenelson et al., 1973; Broadwater et al., 1974). Los virus también son sensibles a niveles bajos de ozono, lo que es una ventaja para los sistemas de aire ya que los microbios pequeños son difíciles de eliminar con filtros. Teniendo en cuenta que para la OSHA( Administración de la Salud y Seguridad) el límite de exposición al ozono para una persona es de 0.1 ppm, el diseño de los sistemas de ozono con aire para instalaciones interiores es factibles.
Figura 1. Diseño de un montaje experimental en 3D de una cámara de ozono, mostrando sus dimensiones, y la ubicación de los sensores de temperatura y humedad.
La finalidad de los experimentos descritos a continuación era la de determinar la cinética y desinfección de diferentes concentraciones de ozono en el aire. Dos tipos de organismos bacterianos, E.coli y S. Aureus, fueron utilizados para probar distintas concentraciones de ozono y tiempos de exposición con el fin calcular la velocidad de aniquilación. Los resultados demostraron que los niveles de ozono en el aire pueden eliminar de forma efectiva las células de las bacterias y esterilizar las superficies.
(Para obtener el informe completo por favor contactar con www.o3blog.com )
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