Ozono
Concepto
El ozono es una molécula unida químicamente por 3 átomos de oxígeno, siendo de esta forma un alótropo del oxígeno mucho más reactivo que el oxígeno diatómico (O2). Es un poderoso oxidante (agente oxidante) que reacciona rápidamente con otros compuestos químicos, además tiene una inestabilidad (t1/2) de 20 a 90 min debido a su alto potencial Eº(O3/O2) = 1.8V. Bajo condiciones atmosféricas normales, el ozono (O3) decae a oxígeno diatómico (O2) en un lapso de aproximadamente 30 minutos (Dirección de Monitoreo Atmosferico, Gobierno de la ciudad de Mexico, 2016), es por ello y por sus propiedades fisicoquímicas que se considera un compuesto ecológicamente amigable al medio ambiente. (Rodriguez & Barrera, 2020)
Capacidad oxidativa del ozono
Químicamente la oxidación de un compuesto es la pérdida de electrones, de hidrógenos o la ganancia de oxígeno en una molécula. La reducción de un compuesto es exactamente lo contrario; es decir, la ganancia de electrones, de hidrógenos o la perdida de oxígeno. En tal sentido, un agente oxidante es una molécula que se reduce al reaccionar con la molécula a la cual oxida. Este par oxido-reductor es necesario químicamente y esencial para entender la biología de las óxido-reducciones en el organismo. (Quintanar & Calderón, 2009)
Las macromoléculas de importancia biológica (proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos y lípidos) son moléculas nucleofílicas que tienen electrones susceptibles de compartir, es decir, tienen electrones en orbitales superficiales que pueden ser capturados (oxidación) o compartidos en una reacción nucleofílica para formar compuestos o aductos. Los oxidantes son compuestos electrofílicos especies que tienen avidez por los electrones y que tienen afinidad para reaccionar con macromoléculas nucleofílicas, muchas de ellas de la mayor importancia biológica. (Quintanar & Calderón, 2009)
Las especies reactivas de oxígeno (ERO) y nitrógeno (ERN), son un subgrupo de moléculas oxidantes, que como su nombre lo indica son altamente reactivas. Otro subgrupo son los radicales libres que no solo tienen alta reactividad y capacidad oxidativa, sino que adicionalmente pueden generar reacciones oxidativas en cadena. Los radicales libres en particular y las especies reactivas en general, participan en algunas funciones biológicas (proliferación celular, diferenciación celular, fagocitosis, metabolismo, reacciones inflamatorias) y se encuentran involucradas en diversas patologías. (Quintanar & Calderón, 2009)
Entre las principales especies reactivas de oxígeno (ERO) tenemos: el oxígeno molecular (O2), el ozono (O3) y el oxígeno en singulete (O21), así como las especies de oxígeno que están parcialmente reducidas; esto es, el anión su peróxido (O2-) el peróxido de hidrógeno (H2O2), hidroperóxido (HO2) y el radical hidroxilo (OH). Estas especies son producto de la ruptura o de la excitación del O2 y son más reactivos que el O2 en su estado basal tiene la capacidad de transportar el oxígeno a otras moléculas por eso se dice que tiene la capacidad oxidativa, porque se reduce al reaccionar con la molécula a la cual oxida. (Quintanar & Calderón, 2009)
Ozono para Desinfección e Inactivación de Patógenos
| VIRUS | |
|---|---|
| El ozono destruye los virus al difundirse a través de la cubierta proteica hacia el núcleo del ácido nucleico, donde daña el ARN viral. En concentraciones más altas, el ozono destruye la cubierta proteica exterior del virus, por lo que las estructuras de ADN o ARN se ven afectadas. | |
| Adenovirus (tipo 7a) | Influenza |
| Virus de Coxsackie A9, B3 y B5 | norovirus |
| criptosporidio | rotavirus |
| Ecovirus 1, 5, 12 y 29 | mosaico de tabaco |
| Encefalomiocarditis | Estomatitis Vesicular |
| Hepatitis A | Legionella pneumophila |
| Virus GD V11 | Virus de la poliomielitis 1, 2 y 3 |
| BACTERIAS | |
|---|---|
| El ozono interfiere con el metabolismo de las células bacterianas, probablemente al inhibir el sistema de control enzimático. Una cantidad suficiente de ozono atraviesa la membrana celular, destruyendo las bacterias. | |
| Aeromonas harveyi NC-2 | Phytomonas tumefaciens |
| Aeromonas salmonicida NC-1102 | Proteo vulgar |
| Bacillus Anthracis | Pseudomonas aeruginosa |
| Bacillus cereus | Pseudomonas fluorscens |
| bacilo coagulans | Pseudomonas putida |
| bacilo globigii | Salmonella choleraesuis |
| bacilo licheniformis | salmonela enteritidis |
| Bacilo megatherium sp. | Salmonella typhimurium |
| bacilo paratyphosus | Salmonella tifosa |
| bacilo prodigioso | Salmonella paratyphi |
| Bacillus subtilis | Sarcina lutea |
| Bacilo | Seratia marcescens |
| estearotermófilo | Shigella dysenteriae |
| Clostridium botulinum | Shigella flexnaria |
| Clostridium sporogenes | Shigella paradysenteriae |
| Clostridium tetoni | Spirllum rubrum |
| criptosporidio | estafilococo albus |
| colifago | estafilococo aureus |
| Corynebacterium | estreptococo c |
| diftrias | estreptococo faecalis |
| Eberthella tifosa | Streptococcus hemolyticus |
| Endamoeba histolica | estreptococo lactis |
| Escherichia coli | Streptococcus salivarius |
| Flavorbacterium SP A-3 | Streptococcus viridans |
| Leptospira canicola | Torula rubra |
| Listeria | Vibrio alginolyticus y angwillarum |
| Micrococcus candidus | Vibrio clolarae |
| Micrococcus caseolyticus KM-15 | coma vibrio |
| Micrococcus spharaeroides | Virrio ictiodermis NC-407 |
| mycobacterium leprae | Virrio parahaemolyticus |
| Tuberculosis micobacteriana | Neisseria catarrhalis |
| HONGOS Y MOHO | |
|---|---|
| Se cree que el ozono destruye los hongos y el moho al difundirse a través de la pared fúngica y hacia el citoplasma, alterando los orgánulos que dirigen la función celular. | |
| Aspergillus candidus | Mucor recomosus A y B, Mucor piriforme |
| Aspergillus flavus | Oospora lactis |
| Aspergillus glaucus | Penicillium cyclopium, P. chrysogenum y citrinum |
| Aspergillus niger | Penicillium digitatum |
| aspergillusterreus | Penicillium glaucum |
| Saitoi y oryzac | Penicillium expansum |
| Botrytis allii | penicillium egyptiacum |
| Colletotrichum lagenariu | Penicillium roqueforti |
| Fusarium oxysporum | Rhizopus nigricans |
| Grotrichum | Rhizopus estolonífero |
| PATÓGENOS FÚNGICOS | |
|---|---|
| El mecanismo por el cual el ozono mata varios hongos es a través de la destrucción de orgánulos en el citoplasma de la célula. | |
| Alternaria solani | Rhizopus |
| botrytis cinérea | estolonifera |
| Fusarium oxysporum | Sclerotium rolfsii |
| Monilinia fruiticola | esclerotinia |
| Monilinia laxa | esclerotiorum |
| Pythium ultimum | parasitica |
| Phytophthora erythroseptica | Rhizoctonia |
| Phytophthora | Solani |
| PROTOZOOS | |
|---|---|
| La siguiente tabla enumera las especies de protozoos susceptibles al ozono. | |
| paramecio | Todas las formas patógenas y no patógenas de protozoos |
| huevos de nematodos | Chlorella vulgaris (algas) |
| QUISTES | |
|---|---|
| Los quistes parasitarios son de especial preocupación en el agua potable derivada de fuentes de agua superficial porque no se ven afectados por el cloro. El ozono en las dosis adecuadas destruirá los quistes enumerados en la siguiente tabla. | |
| Cryptosporidium parvum | Giardia lamblia |
| Giardia muris | |
| ALGAS | |
|---|---|
| Las algas en los suministros de agua potable liberan sustancias químicas orgánicas durante los procesos metabólicos normales y después de que mueren. Estos productos químicos normalmente no causan enfermedades humanas, pero crean problemas de sabor y olor y la posibilidad de una mayor formación de trihalometanos. | |
| Chlorella vulgaris | Trichoderma viride |
| Tamnidio | Verticillium albo-atrum |
| dalia verticillium | |
| LEVADURAS | |
|---|---|
| De manera similar a los mohos y hongos relacionados, varios tipos de levaduras pueden destruirse con ozono a través del mismo mecanismo. | |
| levadura de panadería | Pastel de levadura común |
| Candida albicans | Saccharomyces cerevisiae |
| Saccharomyces ellipsoideus | Saccharomyces sp |
Fuente: (Oxidation Technologies, 2017)
Normativa
Los siguientes convenios, en donde el Peru es un país firmante, mencionan que las tecnologías actuales son precarias para el tratamiento de residuos, y se debe considerar tecnologías emergentes que reduzcan los impactos negativos.
| Convenio de Basilea | Convenio de Paris | Convenio de Estocolmo |
|---|---|---|
| Artículo 10: Cooperación Internacional c) Cooperar, con sujeción a sus leyes, reglamentos y políticas nacionales, en el desarrollo y la aplicación de nuevas tecnologías ambientalmente racionales y que generen escasos desechos y en el mejoramiento de las tecnologías actuales con miras a eliminar, en la mayor medida posible, la generación de desechos peligrosos y otros desechos y a lograr métodos más eficaces y eficientes para su manejo ambientalmente racional, incluido el estudio de los efectos económicos, sociales y ambientales de la adopción de tales tecnologías nuevas o mejoradas. | Este acuerdo indica que las partes comparten una visión a largo plazo sobre la importancia de hacer plenamente efectivos el desarrollo y la transferencia de tecnología para mejorar la resiliencia al cambio climático y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. | Anexo C Parte II Categorías de fuentes En el inciso a menciona que las incineradoras de desechos es una de las fuentes que genera las COPs y que tiene potencial de formación y liberaciones relativamente elevadas de estos productos químicos al medio ambiente. |
| Anexo A Eliminación Parte V Orientaciones generales sobre las mejores técnicas disponibles y las mejores prácticas ambientales A. Medidas generales de prevención relativas a las mejores técnicas disponibles y a las mejores prácticas ambientales. Debe asignarse prioridad al estudio de criterios para evitar la formación y la liberación de los productos químicos. Una de las medidas útiles podría incluirse: a) Utilización de una tecnología que genere pocos desechos; f) Mejoramiento de la gestión de desechos con miras a poner fin a la incineración de desechos a cielo abierto y otras formas incontroladas de incineración, incluida la incineración de vertederos B. Mejores técnicas disponibles Al determinar las mejores técnicas disponibles se debe prestar atención especial, en general o en casos concretos, a los factores que figuran, a continuación, teniendo en cuenta los costos y beneficios probables de una medida y las consideraciones de precaución y prevención. b) Medidas de reducción de las liberaciones de carácter general: Deberán considerarse de manera prioritaria los procesos, técnicas o prácticas de carácter alternativo que tengan similar utilidad, pero que eviten la formación y liberación de esos productos químicos. |
La Organización Mundial de la Salud en el 2020 menciona que El Convenio de Estocolmo recomienda para el tratamiento de residuos sólidos, considerar como prioridad a los procesos alternativos, las técnicas y las prácticas que tienen similar utilidad, pero que evitan la formación y la liberación de dioxinas y furanos.
Es por ello que, para garantizar la sostenibilidad, las tecnologías deben seleccionarse de acuerdo con el contexto económico, ambiental y social. Para elegir la tecnología más apropiada, se debe considerar la evaluación comparativa, las opiniones de expertos y la evaluación participativa de las partes interesadas relevantes.
Tabla: Comparación de las tecnologías para el tratamiento de desechos infecciosos y punzocortantes que cumplen con los convenios de Estocolmo y Basilea.
| Tipo de tecnología | Capacidad (kg/h) | Impacto ambiental | Costos capitales | Costos de operación |
|---|---|---|---|---|
| Tratamiento por ozono | 45 - 1000 | x | xxx | x |
| Autoclave de vapor con vacío | 5 - 3000 | x | x | x |
| Autoclave de vapor con trituradora integrada | 5 - 3000 | x | xx | xx |
| Microondas (carga por lotes) | 1 - 210 | x | x | xx |
| Microondas (proceso continuo) | 100 - 600 | x | xx | xx |
| Tratamiento por calor friccional | 10 - 500 | x | xx | xx |
| Tratamiento por hipoclorito de sodio | 600 - 3000 | xx | xxx | xx |
| Incineración incluyendo tratamiento del gas de combustión | 50 - 3000+ | xx | xxxx | xxxx |
Fuente: (Organización Mundial de la Salud , 2020)
¿Por qué usamos Ozono?
En Azul Sostenible realizamos los procesos de desinfección de residuos con ozono por sus propiedades altamente oxidantes y su capacidad para romper moléculas con doble enlace y anillos aromáticos mediante el mecanismo denominado ozonólisis. “Es 3.000 veces más potente y rápido como desinfectante que el cloro o la lejía, y totalmente inocuo a concentraciones controladas.” Varios estudios experimentales han demostrado que, debido al exceso de energía contenido en la molécula de ozono, este, a diferencia de las opciones antivirales específicas del organismo disponibles en la actualidad, muestra alta eficacia en el colapso de todo el genotipo y el espectro de subtipos del SARS (Gerard, Suunnen M.D).
Se ha hablado y escrito mucho sobre la bondad y necesidad de utilizar el ozono en procesos de descontaminación de aire y agua, así como en procesos de desodorización en general.
El interés creciente por utilizar el ozono en descontaminación ambiental hizo que, en el 79º Congreso del Instituto Americano de Ingenieros Químicos, marzo de 1.975, se sentaran las bases de la Ozonización Ambiental y a partir de allí, los distintos organismos mundiales aprobaron los límites de exposición detallados en la siguiente tabla:
| ORGANIZACIÓN | CONCENTRACIÓN (PPM) |
|---|---|
| OMS (Organización Mundial de la Salud) | 0,1 |
| FDA (Food and Drug Administration) | 0,05 |
| OSHA (Occupational Safety and Health Administration) | 0,1 |
| EPA (Environmental Protection Agency) | 0,08 |
