Proprietà disinfettanti dell'Ozono nell'Acqua
L'effetto battericida, fungicida e inattivante dei virus da parte dell'ozono è noto da
lungo tempo (Sonntag, 1890), queste proprietà sono state ampiamente studiate in
seguito fino ad ottenere una dimostrazione ormai inconfutabile (Helse, 1915 e
1918; Payr, 1935; Sykes, 1968; Gould, 1981), le ricerche hanno anche individuato
alcuni fattori che influenzano questo effetto. Già Sonntag ha riconosciuto
l'importanza dell'umidità nell'azione antisettica dell'ozono. In seguito numerosi
esperimenti hanno confermato che i germi trattati in ambiente secco praticamente
non vengono influenzati; l'azione battericida si ha soltanto agendo in presenza di
acqua o di umidità. Kleinmann (1921) ipotizzò come meccanismo l'azione
dell'ossigeno nascente, che si forma particolarmente bene nella interazione
dell'ozono con acqua, anche il grado di purezza dell'acqua si dimostra importante: la
maggior purezza garantisce un miglior effetto antisettico dell'ozono; questo si spiega
con la perdita di una parte dell'ozono che reagisce con i componenti inquinanti
dell'acqua impura.
La temperatura è un altro fattore che influisce sull'effetto germicida, a basse
temperature l'azione sterilizzante è decisamente migliore. I diversi batteri mostrano
una sensibilità variabile all'ozono, i Gram-negativi sono meno sensibili dei Grampositivi (Ingram e Haines, 1949), i batteri sporigeni si dimostrano più resistenti di quelli
non sporigeni. Questa diversa sensibilità è però da intendersi in senso relativo,
perché in realtà l'ozono è considerato un ottimo disinfettante e sterilizzante
dell'acqua per cui è stato ampiamente utilizzato nella potabilizzazione.
Attualmente grandi città come Amsterdam, Mosca, Parigi, Torino, Firenze,
Bologna e Ferrara possiedono impianti che forniscono acqua potabile prelevata da
fiumi e trattata con ozono.
Il vantaggio dell'ozono sul cloro, per la potabilizzazione dell'acqua, è che il primo
esplica un'azione sterilizzante nettamente superiore sia nei confronti dei batteri
che dei virus; inoltre l'ozono non altera le caratteristiche dell'acqua, in particolare il
sapore (Viebahn, 1977).
È stato sperimentalmente dimostrato da tempo che la completa sterilizzazione
dell'acqua contenuta in cilindri di vetro e ricca di colture di diversi tipi di batteri si
ottiene in tempi molto brevi, pochi secondi o minuti (Payr, 1935; Augurg, 1936;
Block e coll. 1977), per ottenere questo
effetto è sufficiente far gorgogliare ozono nei cilindri ad una concentrazione di solo 2
mg/ml, anche miceti, plankton e altri piccoli esseri viventi nell'acqua vengono
eliminati dall'ozono.
L'inattivazione dei virus è stata finora meno studiata di quella dei batteri,
risulta comunque noto che anch'essa avviene rapidamente con l'ozono, anche se
richiede una somministrazione di gas a concentrazioni superiori che per i batteri
(Viebahn, 1977), le curve di inattivazione dimostrano una rapida caduta delle
colture fino al 99%; il restante 1% richiede un tempo maggiore per la totale
inattivazione (vedere grafico). Questo comportamento sembra dovuto
all'agglutinazione dei virus: il trattamento con ultrasuoni, che elimina
l'agglutinazione, sembrerebbe confermare questo dato.
Sulla sensibilità dei virus all'ozono sono stati effettuati vari studi, le ricerche
sembrano dimostrate che i virus provvisti di membrana, sono nettamente più
sensibili di quelli che ne sono sprovvisti (Bolton e coli. 1981).
Il meccanismo di azione dell'ozono sui virus non è sicuramente quello di una
distruzione, c o m e n e l c a s o d e i b a t t e r i , m a d i un inattivazione, l'azione
dell'ozono consisterebbe in una ossidazione e conseguente inattivazione dei
recettori virali specifici utilizzati per la creazione del legame con la parete della
cellula da invadere.
Verrebbe cosi bloccato il meccanismo di riproduzione virale a livello della sua
prima fase: l'invasione cellulare. Sia nei confronti dei virus, che dei batteri,
si dimostra importante il dosaggio di ozono necessario per ottenere la
sterilizzazione, l'inattivazione avviene con una reazione di tipo "tutto o nulla",
nel senso che al di sotto di un "dosaggio soglia" non si osserva alcun
effetto.
Nel trattamento delle acque:
ad uso potabile
per risciacquo di contenitori ad uso alimentare
in piscine
stabulazione di mitili e pescicoltura
cicli industriali per mantenere sterili e prive di alghe vasche e serbatoi
ossidazione del ferro, manganese, fenoli, con successiva filtrazione
sulle acque di scarico dopo i trattamenti biologici per acque di riciclo e di
irrigazione, per distruggere o trasformare tensioattivi, fenoli, cianuri, per
azione sui doppi legami in certi composti o essenze, sulle acque di
superficie da utilizzare come acque industriali o dirette alla
potabilizzazione, in azione sui batteri e sui virus, ove necessario come
elemento sostitutivo o complementare al cloro, ove occorrono tempi brevi
di azione e di contatto (0,3 ing ozono per litro di acqua sono in grado di
inattivare i virus al 99.99%)
Produzione Acqua ozonizzata
Nel trattamento delle acque ad uso potabile, il principale problema da risolvere
è costituito dalla necessità di eliminare, in modo sicuro e completo, batteri, virus,
spore e sostanze umiche e di ottenere un'acqua trattata esente da sottoprodotti
nocivi.
La sempre maggiori richiesta di acqua per uso potabile, il consistente
peggioramento della qualità delle acque disponibili per quest'uso ed il D.Lgs. n.
31 del 2001 in applicazione delle direttive CEE, hanno reso insufficienti le
tradizionali tecnologie di trattamento di potabilizzazione.
Infatti, le sostanze organiche, sempre più presenti soprattutto nelle acque
superficiali, richiedono, per la loro inattivazione, un'efficace ossidazione tale
da renderle non pericolose e suscettibili di rimozione dal mezzo che le
contiene. E' per questo motivo che l'impiego dell'ozono è diventato sempre più
popolare ed importante nei processi di potabilizzazione. Il conseguimento di tale
risultato è possibile per mezzo delle unità di potabilizzazione o purificazione nelle
quali viene impiegato l'ozono come agente ossidante. L'ozono è il più forte
ossidante utilizzabile nella pratica; è infatti caratterizzato da un potenziale di
ossidoriduzione di +2,7 V, contro i + 1,3 V, del cloro. L'ozono ossida il ferro da
Fe2•. a Fe34 e il manganese da Mn2+ a Mn7'-, i cianuri ed i fenoli vengono
completamente ossidati e distrutti, mentre i nitriti vengono ossidati a nitrati. La
tabella esemplifica in modo eloquente i risultati delle prove eseguite
dall'Università di Padova.
Generatori di ozono per la potabilizzazione o la produzione di acqua
ozonizzata sono utili alle industrie alimentari dove l'acqua viene utilizzata come
ingrediente, oppure per il lavaggio e la disinfezione conservativa di materie
prime, per le operazioni di pulizia e disinfezione di impianti, recipienti ed
ambienti, stabulazione molluschi, ecc.
