53.2 NUEVOS PRODUCTOS - EL PLASMA FRÍO CONTRA LOS VIRUS No hay productos en esta categoría

El plasma frío contra los virus

La situación pandémica ha dado un fuerte impulso al desarrollo de nuevos sistemas para el saneamiento de ambientes. Dentro de la confusión general, se han propuesto algunos de dudosa eficiencia e incluso dañinos para las obras de arte y para las personas que deben trabajar en esos ambientes.

El virus SARS-Covid 19 tiene un tamaño de alrededor de 0,1 micras y los sistemas normales de filtrado no son capaces de retenerlo. Incluso los filtros HEPA (High Efficiency Particulate Air filter) más eficientes pueden retener partículas de hasta 0,3 micras de diámetro y no las más pequeñas.

Entonces, para la desinfección del aire se han utilizado sistemas físicos como las radiaciones ultravioletas (UV), o químicos como el peróxido de hidrógeno o el ozono.

El ozono (O₃), es un gas presente en la naturaleza producido por la acción de los rayos UV-C sobre el oxígeno (O₂), y cuya eficiencia como desinfectante es ampliamente reconocida [1].

La acción oxidante del ozono ha hecho que durante un siglo se utiliza como agente bactericida, fungicida e inactivante de virus. Los virus son más resistentes que las bacterias y requieren concentraciones más altas de ozono para el saneamiento, muy por encima del límite de seguridad de 0,05 ppm. El ozono no es incapaz de eliminar los virus, pero los inactiva inhibiendo los receptores virales que se utilizan para crear un vínculo con la pared celular a invadir.

Su concentración, medida cerca del suelo, está comprendida entre 0.005 y 0.05 ppm, siendo este último el límite máximo aceptable para los seres humanos. Exceder este límite aumenta drásticamente el riesgo de desarrollar cánceres de piel y otras patologías. Por esta razón, la desinfección con ozono debe tener lugar sin personas presentes.

En lo que respecta al sector del patrimonio cultural, tanto los agentes oxidantes, como la radiación ultravioleta UV, el peróxido de hidrógeno o el ozono, pueden dañar todos los materiales orgánicos que componen las obras artísticas, de aglutinantes a barnices, de papel a tejidos o de tintes a pigmentos.

Por este motivo, en las Directrices ICR – Medidas de contención de la infección por Coronavirus - Verificación de compatibilidad con las necesidades de protección y conservación del patrimonio cultural (publicadas el 8 de Mayo 2020,  http://www.icr.beniculturali.it/pagina.cfm?usz=1&uid=182&idnew=731),expedido por el Ministerio de Patrimonio Cultural, está expresamente prohibido el uso de tales sistemas en la desinfección de ambientes museísticos (en particular “Debe evitarse el uso de ozono, que a pesar de la comprobada capacidad virucida tiene un fuerte poder oxidante capaz de causar daños a muchos materiales, como corrosión de metales o alteración de macromoléculas biológicas incluyendo aminoácidos y lípidos ”[2]) y de los laboratorios de restauración.

En las mismas Directrices se señalan a las soluciones hidroalcohólicas con un mínimo del 70% de alcohol e los desinfectantes que contengan sales de amonio cuaternario como soluciones válidas para higienizar superficies, pero no para su vaporización en el ambiente.

Entonces, ¿cuál es la solución viable para la desinfección del aire en el lugar de trabajo?

La nueva tecnología de plasma frío viene en nuestra ayuda.

¿Qué es el plasma frío?

Si recordamos lo que nos ha enseñado la ciencia sobre los estados de la materia, nos vendrán a la mente tres términos: sólido, líquido y gaseoso. También podemos recordar que un sólido calentado pasa (a menudo) a un estado líquido y con un suministro adicional de energía térmica, a un estado gaseoso. Ahora debemos agregar a nuestro conocimiento un cuarto estado, raramente descrito a pesar de ser el más abundante cuantitativamente en el universo: el plasma. Desde el punto de vista energético se encuentra a un nivel incluso superior al del gas, porque parte de las partículas que lo componen no son eléctricamente neutras, sino que tienen carga positiva o negativa. En conjunto, las cargas positivas y negativas alcanzan la neutralidad.

    SOLIDO           LIQUIDO                GAS                          PLASMA

El plasma se obtiene ionizando parte de los átomos o de las moléculas que componen el gas de partida. Esto es posible tanto por simple calentamiento (plasma caliente, el que compone, por ejemplo, el sol), como por suministro de electricidad (como el contenido en los tubos de neón). Es este segundo caso (plasma frío) el que nos interesa por sus aplicaciones en saneamiento de ambientes. El hecho de que las partículas estén ionizadas hace que el plasma sea reactivo ya que nos encontramos en presencia de especies inestables, que tenderán a estabilizarse al reaccionar con la materia circundante. En particular, reduciremos la cuestión a la ionización producida por un campo eléctrico a través de los componentes presentes en el aire del ambiente, constituido principalmente por una mezcla de oxígeno y nitrógeno. Parte del oxígeno y del nitrógeno se ionizarán pudiendo inactivar bacterias y virus como se ha demostrado en numerosos estudios desarrollados en los últimos 30 años.

A diferencia del ozono que tiene una violenta acción oxidante, como hemos visto, que impide su uso en las proximidades tanto de obras de arte como de los seres humanos, el plasma frío no tiene interacciones que limiten su uso, por lo que se propone como el mejor sistema para el saneamiento en el ámbito de la conservación del patrimonio cultural.

Como prueba de ello, una nueva línea de investigación está dirigida a la aplicación de un flujo de plasma frío concentrado en un “bolígrafo” (también llamado plasma atmosférico), para la limpieza de superficies sensibles que no pueden ser tratadas con láseres pero que tienen la necesidad de ser tratados de forma gradual [3].

Lucha contra las bacterias y virus antes y después del Covid-19

Como hemos mencionado, el plasma ha sido probado durante más de 30 años como un sistema que inhibe la acción de bacterias y virus [4]. Una rica bibliografía describe los efectos sobre el norovirus, el adenovirus y el virus de la hepatitis [5]. Por supuesto, todavía no hay estudios realizados sobre el Covid-19, y por eso nos estamos orientando en base a los resultados positivos obtenidos en virus respiratorios, como los de la gripe y el SARS.

Los diversos estudios coinciden en que la inactividad de virus se debe a la formación de iones inestables y de muy corta vida: oxígeno reactivo (reactiveoxygenspecies, ROS) y nitrógeno reactivo (reactivenitrogenspecies, RNS), mientras que los sistemas físicos basados en radiación UV o sobre los efectos térmicos tienen poco o ningún efecto. Con la ionización del aire obtenida a través de campos eléctricos, por lo tanto, con la producción de plasma frío, se forman las especies reactivas antes mencionadas. Éste fenómeno también existe en la naturaleza y conduce a la purificación del aire (percibimos el efecto, por ejemplo, al final de una tormenta).

Los mecanismos por los que el plasma frío actúa sobre los microorganismos se resumen en la siguiente tabla [6]:

Entonces la acción del plasma se expresa no solo sobre virus sino también sobre bacterias y mohos, otros patógenos que normalmente circulan en el aire.

En conclusión, los equipos basados en esta tecnología permiten un correcto saneamiento, siempre y cuando también se cancele la emisión de ozono, que siempre se forma en el momento de la formación del plasma. Por esta razón, los equipos Q3 y Q7, comercializados por CTS, están equipados con un sistema que elimina el ozono en la salida y están certificados para una liberación máxima de ozono de 0,05 ppm (de las pruebas de la agencia de certificación TUVRheinland incluso inferiores a 0,01 ppm).

A la hora de elegir el dispositivo más funcional para sus necesidades, es fundamental evaluar el volumen del ambiente a desinfectar y la capacidad del dispositivo. Q3 tiene un caudal de 350 m³/h, lo que significa que para una habitación de 5x5 m y altura 3 m, es decir 75 m³, habrá un cambio completo de aire cada 15 minutos aproximadamente. El Q7 tiene más del doble de caudal (800 m³/h).

No menos importante para una valoración correcta es el impacto del mantenimiento: algunos equipos requieren un cambio de filtros semestral, lo que tiene un impacto significativo sobre los costos operativos. Los filtros de los Q3/Q7 tienen una vida útil mucho más larga y la celda donde se genera el plasma se puede limpiar con un simple paño, sin costo adicional.

Resumiendo, los desinfectantes Q3 y Q7 (Link: https://www.ctseurope.com/dettaglio-news.php?id=459#) pueden crear un ambiente saludable al reducir, con una eficacia superior al 99%:

•                virus, bacterias y mohos;
•                polvos finos (PM2,5);
•                sustancias orgánicas volátiles (COV);
•                formaldehídos.

Referencias

1)         Prot. n. 24482 del 31 de julio de 1996 del Ministerio de Salud Italiano “protección natural para la esterilización de ambientes contaminados de bacterias, virus, esporas, etc.” y “agentes desinfectantes y control de plagas en el tratamiento de aire y agua” con CNSA del 27 de octubre de 2010.

2)         Publicado el 29/5/2020 http://www.icr.beniculturali.it/pagina.cfm?usz=1&uid=182&idnew=738

3)         A customisedatmospheric pressure plasma jet for conservationrequirements, A. Patelli, E. Verga, L. Nodari, S. M. Petrillo, A. Delva, P. Ugo, P. Scopece; 2018 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 364.

4)         Kelly-Wintenberg, K. et al; Use of a oneatmosphereuniformglowdischarge plasma to kill a broadspectrum of microorganisms. J. Vac. Sci. Technol. A 17, (1999) 1539–1544.

5)         Filipic A. et al.; Cold Plasma, a new hope in the field of virusesinactivation, Trends in Biotechnology, November 2020, Vol.38, n.11, 1278-1291.

6)         Tratta da Kwong et al.; “Potential Applications of Non-thermal Plasma in AnimalHusbandry to ImproveInfrastructure”, In vivo 33 (2019) 999-1010.