Ofrecemos una amplia visión de la ozonización y sus aplicaciones. Comenzamos sintetizando la necesidad de la desinfección como forma de prevención. Para ello, nos apoyamos en la evolución histórica y el marco normativo que ha propiciado esta materia. Entrados en la temática de desinfección, analizamos los diferentes métodos que existen para ello.

A continuación, profundizamos en el caso de la ozonización. Descubrimos sus aplicaciones, tanto para desinfección de aire como para tratamiento de aguas. Ante la situación del Covid-19, desarrollamos las capacidades de prevención que ofrece el Ozono para este y otros virus además de microorganismos. Finalmente, comparamos sus características con las del cloro por ser el más habitual, contrastando sus ventajas y desventajas.

La necesidad de prevenir

La situación que vivimos, de pandemia, es un punto de inflexión. En la Historia encontramos múltiples ejemplos de cómo la contaminación mediante microorganismos patógenos han sido causa de epidemias. Aunque, el desarrollo de la sociedad nos ha proporcionado avances tecnológicos que nos permiten actuar con celeridad para prevenir.

Mascarillas y desinfección son ya palabras habituales a diario. Es en este campo, en el de la prevención, donde la sociedad ha despertado una conciencia social que permite frenar el avance de este virus. La desinfección es nuestra mejor aliada para eliminar la presencia de los microorganismos que producen esta u otras enfermedades.

La Organización Mundial de la Salud ofrece datos reveladores. Este organismo estima que, anualmente, nueve millones de personas mueren por cuestiones relacionadas con agua contaminada. Al respecto, la ONU, pronostica que para el año 2025, sólo una tercera parte de la población mundial tendrá acceso a agua apta para consumir. 

ONU, el año 2025, sólo una tercera parte de la población mundial tendrá acceso a agua apta para consumir.

El desarrollo ha contribuido a generar una conciencia social. Esto supone un compromiso con los recursos que disponemos. Poder disponer de un agua que pueda ser empleada sin riesgo para salud, siempre ha supuesto una prioridad a la vez que un reto. La necesidad de un agua de calidad, ha propiciado la aparición de un marco regulador.

Legislación del tratamiento de aguas residuales 

La Unión Europea marca el camino. Es en la Directiva 2013/39/EU donde la Comisión Europea refunde la legislación previa. Este nuevo marco normativo, identifica los contaminantes prioritarios y emplaza a la protección y cuidado de las aguas que forman nuestro ecosistema. Conminándonos a una gestión sostenible del agua.

Esta directiva identifica 45 contaminantes declarados prioritarios. El objetivo de esta normativa es su reducción o eliminación. Se debe destacar que de  los 45, 21 tienen una calificación de peligrosos. De aquí nace la necesidad de establecer un control que asegure la nula presencia de estos agentes.

Imagen 1. Listado de contaminantes prioritarios contemplados por la legislación Europea.

Ozonización como forma de desinfección de virus y microorganismos en el tratamiento de agua y aire

Fuente: Edgardo David Vásquez Rodríguez (2018, pág.17. )

Esta misma Directiva, incluyó más propuestas. También se indicaron 17 sustancias orgánicas sobre la que realizar un seguimiento. Aunque en el 2013  únicamente conformaba una propuesta, fue publicada en la Decisión 2015/495/UE

Imagen 2. Listado de contaminantes orgánicos

Ozonización como forma de desinfección de virus y microorganismos en el tratamiento de agua y aire

En la normativa española, vemos el reflejo de la Directiva Europea. Es en el Real Decreto 817/2015, donde se fija el protocolo para el control de aguas superficiales. Además, en este decreto, se establece la normativa de calidad ambiental.

Cloro, radiación UV y ozono

La desinfección como forma de prevención. Un primer intento para lograr la desinfección y eliminaсion de las enfermedades infecciosas que portaba el agua fue la sedimentación y la filtración. Estas operaciones, lograban una reducción de la presencia de microorganismos pero no aseguraban una alta desinfección. 

En 1850 apareció el cloro. A causa de la presencia del cólera en  Londres, Jhon Snow lanzó una forma de desinfección de agua a través de cloro. Gracias al trabajo de Snow, en 1897, Sims Wooddhead pudo hacer uso de cloro líquido para paliar una epidemia de fiebre tifoidea en Kent. 

El cloro supuso el punto de partida. A pesar de la eficacia mostrada en los casos de Londres y Kent, el crecimiento social e industrial supuso nuevos retos que requerían nuevas soluciones. Por ello, la innovación ha propiciado la aparición de nuevas formas de desinfección como la radiación UV y la ozonización. 

Cloro

El cloro (CL), destaca especialmente por su capacidad oxidante. Junto a los productos que derivan de él (NaCIO, CIO2, Ca(CIO)2), supone la forma de desinfección más habitual. Aunque, a pesar de su gran poder desinfectante, presenta una contrapartida, el agua tratada muestra un sabor y olor residual.

Al rastro de olor y sabor, puede sumarse otro aspecto negativo. La reacción que produce el cloro con la materia orgánica, ocasiona trihalometanos, los cuales, pueden resultar en ocasiones tóxicos y cancerígenos.

La reacción que produce el cloro con la materia orgánica, ocasiona trihalometanos

La radiación UV

Una alternativa en  materia de desinfección es la radiación UV. Esta tecnología es altamente efectiva ante bacterias, protozoos y virus. Un aspecto positivo es que el uso de este sistema, no acarrea la formación nuevos compuestos. La contrapartida es que, en el caso de hallarse partículas en suspensión, éstas, obstaculizan el paso de la radiación UV. Por esta razón, este sistema de desinfección es ideal instalarlo en las etapas finales, ya que la presencia de estas partículas es casi nula. 

Ozono

El ozono supone la tecnología más eficaz. Los avances producidos, permiten disponer en el mercado de este sistema a un precio competitivo. Los resultados que ofrece son altamente superiores a los ofrecidos por el cloro. Esto se debe a que logra la desinfección mediante la destrucción de la bacteria por el elevado poder oxidante que presenta.

logra la desinfección mediante la destrucción de la bacteria por el elevado poder oxidante que presenta

Composición del ozono

La composición del ozono se basa en tres átomos de oxígeno, y el cual se obtiene a partir de exponer a una corriente de oxígeno (O2) a una elevada diferencia de potencia y frecuencia. Cabe destacar que una de las características más importantes del ozono es su capacidad de oxidación (2,07 V), siendo superada únicamente por el flúor. 

Imagen 3. La composición del ozono

Ozonización como forma de desinfección de virus y microorganismos en el tratamiento de agua y aire

La razón del poder oxidante del ozono radica en su inestabilidad. La fuerza de atracción entre sus enlaces covalentes es mínima, con lo cual, su fragilidad como molécula es muy alta. Esta fragilidad permite al ozono transmitir sus átomos, tras la rotura del enlace covalente, a otros compuestos, produciendo la oxidación de esta sustancia

La inestabilidad de la molécula deriva en la capacidad para desinfectar. Precisamente al ser inestable, el ozono debe realizarse en el propio lugar donde va a ser aplicado. Se realiza una descarga de energía de entre 6 y 20 KV para que se formen radicales libres de oxígeno, que en contacto con una molécula de oxígeno, crea ozono.

Aplicaciones del ozono en tratamiento de aguas

El ozono tiene un amplio abanico de usos. Aunque es un tratamiento de desinfección, además, puede aplicarse en distintas fases del proceso de tratamiento de aguas. Aparte de tener usos distintos en diferentes ramas.

Potabilización

A pesar de que su utilización fundamental, dentro del sector de la potabilización, es la desinfección de agua, ofrece más utilidades.  Es en el interior de la planta donde realiza estas funciones menos conocidas. 

Entre ellas encontramos:

    • Control de productos de desinfección. El cloro, en contacto con sustancias orgánicas, favorece la aparición de trihalometanos. Es aquí donde el ozono hace su aparición al eliminar las sustancias orgánicas que permiten la proliferación de trihalometanos. Esto aseguraría una descarga de agua completamente desinfectada. 
    • Oxidación de compuestos inorgánicos. Su aplicación habitual ha sido la de eliminar tanto hierro como manganeso. Sin embargo, aunque esta aplicación es menos conocida, es idóneo también para suprimir por oxidación otros compuestos como nitritos.
    • Tratamiento para sustancias orgánicas. El ozono es una forma eficaz para eliminar otro tipo de compuestos como los fenoles.
    • Eliminación de color
    • Supresión de sabores y olores
    • Mejora la coagulación. Gracias a la fase de pre-ozonización, se aprecia una considerable mejora en la actividad de filtración y precipitación. Esto se debe a que, optimiza la coagulación.

Tratamiento de aguas residuales

La clave del ozono es su versatilidad. Tradicionalmente se ha dado un uso inferior al que sus características permiten desarrollar. Suele ser empleado como desinfectante o para eliminar color aunque sus aplicaciones pueden ser muchas otras.

Por ejemplo, en el caso de emplear ozono en una EDAR, podríamos recoger las siguientes utilidades:

  • Tratamiento terciario. En esta forma, permite ofrecer una desinfección adecuada que permita reutilizar el agua u otros usos como es eliminar el color. 
  • Adición al reactor biológico. El nivel de oxígeno presente en el reactor se ve incrementado, produciendo así la oxidación biológica. Esto se produce gracias a la presencia del ozono, cuya reacción con las sustancias presentes, incrementa la biodegradabilidad resultante. 
  • Línea de fangos. En esta fase también puede ser adicionado el ozono. Esto tiene como consecuencia la conversión de sustancias inertes en materia biodegradable. Además, previene la aparición de espumas mientras que, también, incrementa el metano presente.
Ozonización como forma de desinfección de virus y microorganismos en el tratamiento de agua y aire

Eliminación de productos farmacéuticos

La ozonización es efectiva ante productos farmacéuticos. La capacidad del ozono para eliminar la presencia de residuos farmacéuticos es una realidad. Entre otras sustancias eliminadas, se hallan: pesticidas, derivados farmacéuticos y surfactantes. 

En el caso los antineoplásicos, la desinfección es compleja. La dificultad para eliminarlos es su escasa concentración en las EDARU. Por ello, la solución más óptima es realizar tratamientos en los puntos con mayor concentración, como hospitales, con una concentración entre 10 y 100 veces superior.

la solución más óptima es realizar tratamientos en los puntos con mayor concentración

Los sistemas de ozonización de agua

El sistema de ozonización, está formados por cinco unidades básicas. Como se aprecia en la imagen, estos componentes forman la estructura básica del sistema. Aunque no es esencial, habitualmente, se incluye un desinfectante adicional al ozono para que el sistema de distribución cuente con un residual más tiempo

Imagen 4. Procesos de ozonización

Ozonización como forma de desinfección de virus y microorganismos en el tratamiento de agua y aire

Fuente: EPA (1999a)

Equipos de ozonización en línea

El sistema de inyección es habitual en Europa y Norteamérica. Produce una fuerza de presión negativa que introduce el ozono en el flujo de agua. Se aumenta la presión del flujo total para incrementar el vacío donde será inyectado el ozono. Tras su inyección, se une al flujo y se crea una mezcla que favorece la dispersión del ozono.

Imagen 5. A Sisitema de inyección de ozono en linea, B Ozonización de corriente laateral

Ozonización como forma de desinfección de virus y microorganismos en el tratamiento de agua y aire

Fuente: EPA (1999b)

Aplicaciones adicionales del ozono

El ozono tiene un amplio campo de actuación. Por ello, es necesario distinguir sus utilidades en relación al estado en que se aplique, pudiendo ser gaseoso o líquido. 

Ozonización del aire

Es habitual asociar el ozono en estado gaseoso al tratamiento de aire. Es un referente en eliminación de olores y aumento de la calidad del aire. Por sus propiedades, el ozono es idóneo para eliminar olores, sulfuro de hidrógeno, compuestos orgánicos volátiles, entre otras sustancias. 

El átomo adicional del ozono es un radical libre. Produce una reacción con los compuestos orgánicos volátiles que logra neutralizar tanto olores como determinados gases y los devuelve en forma de oxígeno. Además elimina los microorganismos presentes, sin aminorar el flujo de aire.

logra neutralizar tanto olores como determinados gases

El ozono tiene un uso a diferentes ámbitos. Tradicionalmente, empresas de hostelería y limpieza han utilizado este sistema como desinfectante. También es habitual en situaciones de incendios e inundaciones debido a su gran eficacia para eliminar bacterias, moho y virus, además de neutralizar olores. 

Por su aplicación, es ideal para lugares de ocio. El ozono gaseoso es el elemento adecuado para lugares donde existe concurrencia de personas. Restaurantes, gimnasios, cafeterías, etcétera, son  la clase de lugares donde se precisa una desinfección del aire que elimine olores y sustancias tóxicas, así como virus y otros patógenos.

El ozono gaseoso es  adecuado para lugares donde existe concurrencia de personas

En lugares transitados por personas se debe tomar precauciones. En niveles elevados, el ozono puede suponer un riesgo potencial para la salud, por ello, debe emplearse en ausencia de personas.

Ozono contra Coronavirus

Naturaleza del coronavirus

Debe su nombre a su parecido con una corona. Este es un virus que se encuentra presente en humanos y en animales. Tenemos que remontarnos a los años 60 del siglo XX para encontrar las primeras referencias hacia esta  determinada familia de virus. En sus diferentes variantes puede causar desde un simple resfriado hasta una grave infección pulmonar.

Imagen 6. Coronavirus

Ozonización como forma de desinfección de virus y microorganismos en el tratamiento de agua y aire

Fuente: AEP

El Covid-19, pertenece a la familia de virus Coronaviridae. Los virus de este tipo se caracterizan por sus genomas de ARN, su composición y su capacidad de replicación. La aparición de nuevas cepas de este virus se debe a su potencial de mutación así como de recombinación. Estas  circunstancias propician no conocer aún el origen del virus de Wuhan.

El Covid-19 no es el único caso relacionado con los Coronavirus. Se han registrado tres brotes de potencial  epidémico relacionados con la familia de Coronavirus. SRAS-CoV, MERS-CoV y  2019nCov. A pesar de que esta última es la que más casos ha causado, la tasa de mortalidad es inferior al resto

 

El ozono como prevención del Coronavirus

El ozono tiene un gran poder de desinfección. A través de la oxidación, descompone la pared celular, lo cual, permite la destrucción de la célula. La adición del ozono en el agua y aire, tiene como resultado el mismo efecto desinfectante. 

La desinfección mediante ozono no se limita a dañar la pared celular.  También procede contra los ácidos nucléicos ADN y ARN que  conforman el microorganismo. Esto causa la despolimerización, algo esencial para la eliminación de todo virus. Su mayor ventaja es la incapacidad de los organismos para inmunizarse frente al ozono.

Mayor ventaja es la incapacidad de los organismos para inmunizarse frente al ozono

El ozono, mejor resultado en menos tiempo. Otra ventaja es su capacidad de actuar requiriendo una inferior cantidad de concentración y tiempo que los otros desinfectantes. Es idóneo para desinfectar tanto aire como agua de: virus, protoozos, nematodos, bacterias, hongos, esporas, entre otros microorganismos. 

La OMS se hace eco de su capacidad de desinfección. Al respecto, esta organización, se ha referido al ozono como la forma de desinfección más eficiente. Estudios realizados, demuestran que con una concentración de ozono de 0,1 – 0,2 mg/L.min, se combate al 99% de los patógenos estudiados.

OMS se ha referido al ozono como la forma de desinfección más eficiente

Imagen 7. Resumen de los valores de C.t (mg/L.min) para la inactivación del 99% al 5 °C

Ozonización como forma de desinfección de virus y microorganismos en el tratamiento de agua y aire

Fuente: Clark et. al 1993

Utilización en fase líquida del ozono

En su fase líquida el ozono, también demuestra su polivalencia. El ozono liquido tiene aplicaciones tanto para la industria química como la farmacéutica. A pesar de que puede ser empleado con un amplio abanico de utilidades, generalmente se usa para lograr: 

  • Reacciones de oxidación. Empleado en metales, a través de la oxidación se logra la extracción de metales del medio o bien su separación. Además, puede ser usado para obtener reacciones de oxidación en sustancias orgánicas.
  • Reacciones de ozonólisis.  Mediante este tratamiento, se logra la formación de aldehídos o cetonas. Esto se consigue a través de la ruptura de la composición carbono-carbono que forma la molécula. 

El ozono es muy útil en otras industrias. En la industria plástica, es empleado para transformar el ácido oleico en ácido azelaico y nonanoico. Esto permite que las empresas puedan disponer de la base material sobre la que desarrollar sus productos.

Otro ejemplo de la efectividad el ozono son las lavanderías. La inyección de una mínima concentración de ozono al agua que circula por el sistema de lavado, ofrece grandes resultados sobre la ropa blanca. Esta particularidad permite a centros como hospitales y hoteles lograr una desinfección completa, reduciendo el uso de  productos químicos. 

Cloro vs Ozono

El método de desinfección más habitual es la adición de cloro. Sin embargo, añadir este componente para desinfectar favorece la aparición de productos derivados (organoclorados). Esta circunstancia ocurre especialmente en aguas que presentan una elevada carga de materia orgánica.

Esta situación ha producido alternativas. En sustitución del cloro como desinfectante, se debería  mezclar  la supresión previa de la materia orgánica, con un producto más suave que el cloro.

La desinfección ofrecida por el ozono es superior a la del cloro. A diferencia del cloro, el ozono previene la aparición de productos derivados de la cloración. Sin embargo, el efecto desinfectante residual del ozono, tiene una duración más breve que la ofrecida por el cloro.

Ozono previene la aparición de productos derivados de la cloración

Una de las soluciones más óptimas es la combinación. Esto supondría dejar de usar el cloro como desinfectante único para dar paso a la adición también de ozono. De esta forma, se obtendría las ventajas de cada producto y optimizaría la desinfección.

Ventajas y desventajas de la ozonización

La ozonización, tiene aspectos positivos y negativos. Es conveniente examinar sus pros y contras a fin de poder tener una mejor concepción del ozono como tecnología de desinfección. Las ventajas y desventajas se han confeccionado en comparación con las propiedades del  cloro por ser este el desinfectante más común.

Ventajas  

  • Su capacidad para oxidar es mucho mayor. 
  • No permite la aparición de trihalometanos. Además, previene la aparición de las sustancias que los producen.
  • El tiempo de actuación y la concentración necesitada es menor. 
  • El pH del agua donde actúa no se ve afectado. 
  • La coagulación se ve incrementada gracias a este producto. 
  • Altamente efectivo en la reducción de olores, sabores y colores. 
  • Suprime hierro y manganeso.
  • Logra rebajar la densidad que provoca un agua turbia. Esto se logra a través de la eliminación de sólidos en suspensión. 
  • Suprime detergentes y otras sustancias tenso activas no biodegradables presentes en el agua.
  • Alto poder de desinfección. Elimina patógenos, desactiva virus y microorganismos que no son  afectados por el cloro.
  • Es sustancialmente más económico que un sistema de carbón activado. 
  • Una única aplicación es efectiva. Salvo casos en los en que exista una nueva contaminación, la carga residual es adecuada para una desinfección común. 
  • No produce derivados nocivos. El uso del ozono no tiene como consecuencia un incremento de sales inorgánicas o sustancias derivadas. 
  • Rápida actuación. Es capaz de realizar la desinfección en un rango de velocidad de entre 600 y 3.000 veces antes que el cloro.

Desventajas

Como desventajas figuran:

  • Debe ser manipulado con alta precaución. A causa de su capacidad oxidante, puede causar daños en tejidos humanos. Además, en ocasiones, puede producir óxido nítrico, lo cual, podría dañar los equipos.
  • Al carecer de persistencia, se necesita un desinfectante residual. Esto supone, en ocasiones, el empleo adicional de cloro o cloraminas.
  • Puede ocasionar la aparición de subproductos como aldehídos o bromatos.

Conclusiones

Nuestra sociedad vive un cambio de paradigma. La concepción de realizar lo habitual ha cambiado y, sin duda, no será lo único que se transforme. Nuevos protocolos, nuevas formas de proceder y nuevas tecnologías serán las que guíen al mundo de nuevo a la normalización y de vuelta a nuestras vidas.

La tecnología y los avancen nos tienden su mano. Nos permiten prevenir y nos hacen que la lucha contra los virus sea menos incómoda. El disponer de un agua y un aire de calidad siempre ha sido una necesidad, pero en este momento, es el mejor aliado de nuestra salud.

Todos debemos colaborar en esta causa. Por ello, contar con un ambiente lo más antiséptico posible es la mejor forma de prevenir. Es en este aspecto donde las empresas deben adaptarse a las nuevas circunstancias. Un agua y un aire desinfectado es la mejor forma de mostrar el compromiso con sus trabajadores y los consumidores.

Las empresas deben adaptarse a las nuevas circunstancias.

Son muchos los negocios que deben adaptarse a los cambios. La concurrencia de personas en un lugar, debe realizarse de forma prudente y con la mayor seguridad posible. En este aspecto, el ozono es el desinfectante más adecuado para garantizar un aire libre de microorganismos y virus. 

El ozono ofrece soluciones prácticas. A través de la desinfección, son muchos los sectores que pueden ofrecer el valor añadido a un negocio que supone un aire libre de virus. Ocio, restauración, actividades deportivas, consumo, hostelería, etcétera, son algunos de los ejemplos de modelos de negocio que pueden obtener una ventaja competitiva. 

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