083. A N T R A X

Métodos y tecnología para desinfección

usando nebulización de

(NEW–Neutral Electrochemical activated Water)

Sistema AQUAOX ECA

Uso de soluciones acuosas desinfectantes naturales sin substancias sintéticas

generadas por electroquímica activada AQUAOX ECA

Dr. V. M. Bakhir

 

 

Figura 54: Diagrama de flujo de la desinfección del agua superficial usando ANK ANOLYTE

F1 filtro de arena; Ew capacidad del agua de la fuente; P1, P2, P3- bombas jet centrífugas y de agua; E_F – reactor de microelectroflotación; E_s- compartimiento de la solución de sal; E_A- compartimiento del ANK ANOLYTE; DW- agua desinfectada.

Nueva Tecnología para desinfectar edificios y esterilizar instalaciones médico-hospitalarias; actividades médico-sanitarias; laboratorios de microbiología y bioingeniería; desinfección de agua corriente e higiene comunal; instalaciones de transporte; escuelas; oficinas públicas; ganadería; agricultura; industria alimentaria y de procesamiento; como también desinfección de torres de enfriamiento y aire acondicionado, etc. han sido desarrollados por el Centro de Investigación y Producción OFFERTA-M (San Petersburgo), el Instituto Ruso Científico y de Investigación para Ingeniería Médica (VN IIIMT), NPO EKRAN (Moscú) y el Centro Científico Ruso “Elektropribor” (San Petersburgo).

 

Una característica distintiva del nuevo método de tratamiento antimicrobiano es el uso del spray nebulizador NEW (ANK ANOLYTE) electroquímicamente activado, sintetizado en los dispositivos AQUAOX ECA y atomizado con la ayuda de un rociador nebulizador centrífugo KGA-1 “TUMAN” con un amplio rango de parámetros de la solución nebulizada:

 

 

 

Especificaciones del rociador nebulizador TUMAN KGA-1

Diámetro de la nube de aerosol	Superior a 15 m
Humedad	Mayor al 98 %
Salida	0.3-3 l/min
Dispersión del spray nebulizador	5-50 µm
Fuente de energía primaria	50 Hz 380 V CA (3 fases)
Máximo consumo de electricidad	2.5 KW
Peso total	15 kgs.

 

Rociador TUMAN KGA-

Estudios de eficiencia de desinfección para instalaciones de no menos de 150 m² se llevaron a cabo con el spray ANK ANOLYTE, en el Instituto de Investigación de Medicina Militar del Ministerio de Defensa Ruso.

Los objetos de testeo fueron contaminados con B. Cereus, cepa 906 (forma esporífera), densidad de contaminación 150-165 mln células/cm² (10⁴ células por placa), así como también placas contaminadas con la enterobacteria Serraccia (forma vegetativa de S. Marcescens, cepa 3107), 10⁵células/cm (10⁷ células por placa).

Los estudios antedichos permiten hacer una conclusión sobre la alta eficiencia de desinfección de ítems e instalaciones al nebulizar con el spray ANK ANOLYTE activado usando el rociador nebulizador KGA-1.

La reducción garantizada del recuento de Cereus no es menor que 2 log¹⁰ y para la forma vegetativa el recuento es 7 log¹⁰, en contraste con el recuento pre-desinfección en un área de 100 cm².

 

Este método es ecológicamente seguro, no peligroso, fácil en términos ergonómicos y permite evitar preparaciones alternativas costosas y bastante peligrosas o reduce considerablemente sus rangos de aplicación.

El rociado con ANK ANOLYTE no posee el llamado efecto “paredes mojadas” porque el ANK acumulado en las superficies, en grietas y boquetes no deja prácticamente cristales de sal u otros componentes los cuales usualmente condensan humedad.

En la tabla 33 se muestran los valores de costo-efectividad de la desinfección con el spray nebulizado de ANK ANOLYTE.

TABLA 33

Comparación de características de desinfección de establecimientos con el spray usando varios desinfectantes

 

 

 

Disinfectantes	Concentración de la solución lista para usar, %	Costo, RUR/l	Costo de desinfección, RUR/200 ml×m2
Chlorhexydine	1	5.0	1.0
Vircon	2	4.7	0.94
Chloramine B	5	1.25	0.25
Presept	0.1	0.6	0.12
Hypochlorite	0.25	0.09	0.018
ANK ANOLYTE (spray)	0.03–0.045	0.012	0.002

 

 

El spray ANK ANOLYTE atomizado con la ayuda del rociador nebulizador KGA-1 es usado para desinfectar locales y establecimientos en la industria farmacéutica y de fragancias, en plantas de procesamiento de carne y cervecerías, en la producción de granjas, etc.

Áreas de aplicación de la desinfección con el spray ANK ANOLYTE:

• Medicina: desinfección regular y final (desinfección de quirófanos, salas de espera, cuartos de almacenamiento, baños, instalaciones de cocinas y comedores, piscinas, etc.). Prevención de enfermedades infecciosas y epidemias. Tratamiento de TB, parodontosis y enfermedades del tracto respiratorio, etc.
• Transporte: desinfección de coches de carga, camiones.
• Granja: Tratamiento de semillas y de las plantas; tratamiento contra el parásito de los cereales, tratamiento de plantas y vegetales (durante el transporte y almacenaje). Desinfección de establecimientos (establos, chiqueros, lugares de crianza de aves). Prevención de enfermedades o tratamientos de ganado, ganado pequeño, cerdos, aves de corral, animales de pelaje, ciervos, caballos, ensilaje de forraje, tratamiento de forraje.
• Industria alimenticia y de procesamiento de alimentos: desinfección de instalaciones (tanques de fermentación, tinas, cisternas, barriles). Animales de interior/exterior, aves y tratamiento de lavado de pescado, tratamiento de equipos de procesamiento, desinfección de varios locales (negocios, instalaciones de almacenaje, etc.). Tratamiento de productos cuando se usa enfriamiento con soluciones acuosas.
• Veterinaria: desinfección de hospitales veterinarios, hall de exhibición, instalaciones de transporte de carne y pescado, desinfección de locales donde se guardan los animales, etc.
• Instalaciones comunales: desinfección de baños, peluquerías, cantinas, cafés, hogares de gente sin casa, negocios etc.

• Industrias de curtiembres y de elaboración de pieles: instalaciones teñidos de pieles. Ahorro de costos (no es necesario adquirir químicos caros). Mejora la ecología (costos más bajos de tratamientos de agua de desperdicios).

 

Ventajas de la desinfección con spray:

-          Desinfección completa de superficies abiertas y ambientes aéreos en las instalaciones bajo tratamiento.

-          Eficiencia creciente de descontaminación completa en lugares de difícil acceso.

-          Reducción considerable en el consumo de desinfectantes.

-          Uso de desinfectantes de costo mas reducido (soluciones ECA).

-          Reducción de Horas-hombre para desinfección.

-          No es tóxico ni mutagénico ni cancerígeno. No daña las superficies tratadas.

-          Amplio uso de desinfectantes spray los cuales se descomponen en componentes ecológicamente seguros.

-          Desinfección spray-nebulizacion en presencia de animales y seres humanos.

Uso desinfectante del ANK ANOLYTE en el ejército como

alternativa a una solución 0,5% de hipoclorito.

 

La prensa del mundo ha discutido repetidamente la posibilidad de usar armas biológicas por ejemplo esporas de ántrax en actos terroristas contra militares y civiles. Ésta arma de aniquilación es especialmente peligrosa porque pequeñas cantidades del agente activo pueden llevar a epidemias en áreas densamente pobladas, mientras que su aplicación no requiere equipo especial o entrenamiento. De acuerdo con los expertos ningún país incluyendo los Estados Unidos tiene medios eficientes de protección de la población contra armas biológicas y sus efectos. En 1972, EE.UU. formuló las condiciones principales para una batalla exitosa contra las epidemias: vacunación, creación de antibióticos eficientes y aplicación de desinfectantes eficientes. Desde entonces, la aplicación del uso de antibióticos ha resaltado el problema del desarrollo de microorganismos antibiótico resistentes, los cuales en su turno, dieran lugar a la producción de antibióticos más fuertes que pudiera resultar en la aparición de una microflora superresistente. De esta forma, el primero de los tres componentes anti-epidémicos causó nuevas epidemias

 

Fig. 56. EUROSTEL-10N-120-01 (modelo 2500-01). Fabricado mediante acuerdos en 1999 por el Instituto Battelle Memorial (USA). El reactor electroquímico consiste de 108 FEM-3s.

Y para el segundo componente, la vacunación, la Armada Estadounidense ha adoptado el programa de vacunación anti-antrax para el staff completo. El programa de vacunación incluye seis inyecciones aplicadas a ciertos intervalos. Los medios discutieron ampliamente el rechazo de la vacunación y la vacunación causó problemas. El principal argumento de los opositores a la vacunación es que su eficiencia y posibles efectos no habían sido estudiados en detalle en condiciones clínicas.

El tercer componente no produce tantas dudas como los otros dos componentes. El desinfectante básico usado tradicionalmente es una solución 0,5% de hipoclorito de sodio o calcio (5.000mg/l de cloro activo).

 

Se han desarrollado dispositivos caros y especiales para hacer dicha solución a partir de una solución industrial concentrada de hipoclorito (5-15%) y rociarla sobre objetos contaminados y gente. Para matar esporas del Bacillus Anthracis usando una solución 0,5% de hipoclorito de sodio (calcio) se requiere al menos una exposición de 30 minutos. Considerando que una solución 0,5% de hipoclorito irrita la piel y causa alergia mientras qué una larga exposición requiere de protección de las vías respiratorias, la búsqueda de desinfectantes menos tóxicos y más eficientes se ha transformado en algo urgente.

Desde 1997, la compañía americana RSCECAT, USA (desde el 2001-ECT Ltd.) establecida por científicos rusos, autores de la tecnología ECA, en conjunto con el instituto Memorial Battelle (USA) han testeado una solución de ANK ANOLYTE como alternativa a una solución de hipoclorito para propósito de desinfección.

Comparando la eficiencia para matar esporas de ántrax entre ANK ANOLYTE y una solución de hipoclorito se vio que la solución de ANOLYTE con una concentración de cloro activo de 350mg/l mata las esporas al momento, mientras que, con la solución de hipoclorito con una concentración de cloro activo de 5.000mg/l se requieren 30 minutos de exposición.

 

 

 

 

Fig. 57. STEL-10N-120-01 (modelo 2500-01). Capacidad 2500 l/h, energía 8 kW. Testeado en la Armada de EEUU (1999): llenando un depósito flexible de goma de 10 m³.

Usando el factor de actividad del desinfectante cuya definición es “concentración del componente activo multiplicado por el tiempo de desinfección (factor CT)” y asumiendo que el tiempo de exposición con ANOLYTE es de 1 a 3 minutos, puede verse fácilmente que la solución de ANOLYTE con una concentración de cloro activo de 350mg/l es 100 veces más eficiente para matar esporas de antrax que la solución de hipoclorito con una concentración de cloro activo de 5000mg/l.

La comparación de niveles de toxicidad de soluciones de ANOLYTE y de soluciones de hipoclorito, determinados a través del análisis de la acción de estas soluciones sobre células sanguíneas humanas prueba que el hipoclorito de sodio con una concentración de cloro activo de 5000 mg/l es mucho más tóxico. Dichas soluciones de hipoclorito son clasificadas como bloqueantes de membranas y como venenos hemolíticos .

Por el contrario, la solución ANOLYTE fue comparada con las soluciones fisiológicas que contribuyen a preservar el volumen normal de las células sanguíneas y las relaciones nucleocitoplasmáticas las cuales previenen la histolisis (la actividad fisiológica del ANOLYTE fue probada por preservación de la cinética de la sangre y la viabilidad de la célula sanguínea).

Actualmente, la actividad de ANK ANOLYTE (concentración de cloro activo 350mg/l) con respecto a otros objetos microbiológicos, así como también su uso como desinfectante, están recibiendo confirmaciones adicionales.

 

 

 

 

Fig. 58. Marines norteamericanos aprenden a operar el STEL-10N-120-01 (modelo 2500-01)

 

Fig. 59. Arreglo interior del STEL-10N-120-01 (modelo 2500-01). Se ven algunas celdas FEM-3.

 

Uso de sistemas electroquímicos técnicos basados ECA para oxidación de productos de neutralización del gas de guerra. 

Los productos concentrados de la neutralización de gas de guerra requieren un tratamiento adicional antes de su descarga al medio ambiente como agua residual.

Un método tradicional y que consume algo de energía de su utilización es el quemado.

Durante la década pasada fueron desarrolladas una serie de nuevas tecnologías que aceleran el proceso de oxidación de agentes tóxicos.

Dichas tecnologías son llamadas Procesos de Oxidación Avanzada (AOP).

Casi todas las AOP se basan en la formación de radicales con actividad de química alta, como el OН^, el cual ataca las moléculas orgánicas e inicia una serie de reacciones de oxidación que resultan en la destrucción completa de dichos agentes tóxicos.

Así, el 4-clorofenol se descompone de acuerdo a la siguiente reacción:    

 

C₆H₅OCl + 26ОН^· ® 6CO₂ + 15H₂O + HCl

Casi todos los AOP comerciales requieren de radiación UV para generar radicales OН^, es así que consumen bastante energía.

Por ejemplo, la reducción de la concentración en agua de los productos de descomposición del gas de guerra (tiodiglicol, fenoles, deithiane, tricloroetileno, octanos) de 100mg/l a 0,1mg/l y requiere un consumo de energía de 10-50W/l. 

Ya que el proceso de oxidación sigue con la neutralización del gas de guerra cuya eficiencia depende de condiciones del proceso de neutralización (pH, temperatura) así como también de la solubilidad en agua de dichas sustancias, los procesos electroquímicos generados en un reactor electroquímico tipo diafragma es indisputablemente preferible.

En dichos reactores, los procesos de neutralización toman lugar durante el tratamiento catódico, y la oxidación durante el tratamiento anódico, los cuales están separados en espacio y tiempo. De todas las tecnologías electroquímicas conocidas y sistemas electroquímicos técnicos, la activación electroquímica del agua y las soluciones de agua y los dispositivos especiales diversos para su aplicación-flujo a través de electrolizadores son más eficientes.

Para la mayoría de los procesos de activación líquida, el consumo especifico de energía varia de 0,5 a 5 Wxh/l.

Se conoce que la descomposición electroquímica del agua por flujo a través de electrolizadores puede acompañarse de las siguientes reacciones:

 

 

 

 

Reacciones Anódicas	Reacciones Catódicas
2H2O - 4e ® 4H+ + O2	2H2O + 2e ® H2 + 2OH-
2H2O - 2e ® 2H+ + H2O2	О2 + е ® О2-
O2 + Н2О - 2e ®  O3 + 2 Н+	О2   + Н2О + 2е ® НО2- + ОН-
OH- - e ® HO·	НО2- + Н2О + е ® HO· + 2ОН-
3H2O - 6e ® O3 + 6H+	О2   + 2 Н+ + 2е ® Н2О2
O2 +   2OH- - 3e ®  O3 + H2O	ecathode + Н2О ® еaq
Н2О - е ® HO· + Н+	Н+ + еaq ® H·
Н2О2 - е   ®   НО2·   + Н+	Н2О + еaq ® H· + ОН-

 

 

Durante el tratamiento electroquímico del agua con mineralización de 0,1 a 0,3g/l en electrolizadores a través de flujo, la mayor parte de la corriente se gasta para las reacciones presentadas en primera línea. Las reacciones sobrantes cuentan para menos del 5% de la energía consumida, aunque dichos productos de reacción son los componentes más importantes en la descomposición de agentes tóxicos los cuales son productos de la neutralización del gas de guerra.

Sin embargo, aún con dicho campo de corriente pequeño, productos activos de estas reacciones aseguran un alto grado de remoción de componentes tóxicos del agua. Así, la eficiencia de remisión en los dispositivos AQUASTEL de dichos compuestos tóxicos como herbicidas, pesticidas, trihalometanos y otros hidrocarbonos derivados del cloro (3-4 veces MPC exceso) es 70-99%, a pesar del pequeño consumo (0,5Wxh/l) necesarios para purificar el agua de los contaminantes orgánicos mencionados.

 

El aumento de consumo de energía causado por el cambio cualitativo de sistemas resulta en una alta eficiencia de descomposición de sustancias orgánicas debido al rango de pH extendido en los sistemas tratados: de 9,5 (proceso de neutralización) a 3,5-4,5 (descomposición oxidación).