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 già 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 dell’acqua impura anzichè con i germi.
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 Gram-positivi (Ingram e Haines, 1949), i batteri sporigeni si dimostrano più resistenti dei non sporigeni. Questa diversa sensibilità è però da intendersi in senso relativo, perchè in realtà l’Ozono è considerato un ottimo disinfettante e sterilizzante dell’acqua e questo effetto è stato ampiamente utilizzato nella potabilizzazione delle reti idriche (Bingmann, 1954).
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, utilizzato spesso per la potabilizzazione dell’acqua, è che il primo sterilizza nettamente meglio sia nei confronti dei batteri che dei virus; inoltre l’Ozono non altera le caratteristiche dell’acqua, in particolare il sapore (Viebahn, 1977). Sperimentalmente è stato 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 2μg/ml, anche miceti, plankton e altri piccoli essere viventi nell’acqua vengono eliminati dall’Ozono. Sul meccanismo di distruzione dei batteri e miceti le opinioni sono ancora discordanti, diverse ipotesi sono state proposte:

• ossidazione letale del protoplasma batterico (Sykes, 1965);
• trasferimento o “cattura” di elettroni della cellula di tale intensità da alterare irreversibilmente meccanismo tampone (Lukens, 1958)
• alterazione della membrana per ozonolisi di acidi grassi insaturi componenti la membrana
• stessa (Mac Nair Scott e Lesher, 1973; Chan e coll. 1977)

In base a quest’ultima ipotesi si spiegherebbe la differente sensibilità di germi Gram-positivi e Gram-negativi verso l’Ozono: la causa sarebbe la differente composizione lipidica della parete.
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 con l’Ozono, 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 coll. 1981).
Il meccanismo di azione dell’Ozono sui virus non è sicuramente quello di una distruzione, come nel caso dei batteri, ma di 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 così bloccato il meccanismo di riproduzione virale a livello della sua prima fase: la 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.

LA DISINFEZIONE AD OZONO DI ACQUE AD USO UMANO

Condizione necessaria per la distribuzione centralizzata dell’acqua potabile è operare una
disinfezione sicura.

L‘ozono si distingue per alcune importanti vantaggi quali:

• Degrada composti organici complessi non biodegradabili;
• Ha un elevato potere ossidante;
• Svolge un’energica azione disinfettante;
• Non aggiunge odore e sapore all’acqua;
• Non forma alogeno derivati;
• L’ossigeno, suo prodotto ridotto, non è tossico e non richiede alcun trattamento di eliminazione;
• La disinfezione è il trattamento che distrugge o inattiva i microrganismi patogeni che possono essere raggruppati in ordine di resistenza al trattamento, nei seguenti gruppi:
• Batteri (E.Coli, Sthaphylococcus, Streptococcus,….)
• cisti di protozoi (Giardia lamblia)
• spore

L’azione disinfettante si esplica attraverso:

· l’ossidazione e quindi la rottura della parete cellulare;
· la diffusione attraverso la parete cellulare e l’interferenza nell’attività della cellula.
L’efficienza del prodotto disinfettante è funzione del suo potere ossidante e della sua
diffusività attraverso la parete cellulare. L’ozono, tra i prodotti impiegabili come disinfettanti, è quello che possiede il maggiore potere ossidante:
OZONO O3 + 2H+ + 2e = O2 + H2O E0 = + 2,07 V
BIOSSIDO DI CLORO ClO2+ 4H+ + 5e = Cl- + 2H2O E0 = + 1,50 V
IPOCLORITO HCIO + H++ 2e = Cl- + H2O E0 = + 1,49 V
CLORO Cl2 + 2e = 2Cl- E0 = + 1,36 V

L’ozono svolge un’azione disinfettante superiore a qualsiasi altro prodotto ossidante
unitamente alla proprietà di non rilasciare alcun odore e sapore all’acqua. Oltre all’azione
disinfettante, poi, l’ozono svolge ulteriori funzioni vantaggiose:

• inibisce la crescita algale;
• ossida i composti inorganici presenti nelle acque allo stato ridotto ( per es. ferro e manganese);
• distrugge o degrada i microinquinanti organici quali acidi umici metaboliti delle alghe,
• limitando cosi la ricrescita dei microrganismi;
• innalza il potenziale redox;
• migliora la flocculazione;
• rende biodegradabili i microinquinanti organici

Tra queste azioni, di fondamentale importanza è l’ossidazione dei composti inorganici, che
spesso troviamo nelle acque sotterranee. Il Ferro e il Manganese, infatti, presenti nelle acque di falda nella loro forma ridotta, ne compromettono le caratteristiche organolettiche (colore, odore, sapore) e comportano problemi di corrosione alla rete di distribuzione.
L’ozono ossida entrambi gli elementi, anche se presenti sotto forma di complessi organici, che precipitano come idrati insolubili.

2Fe2+ +O3 + 2H+ ­­2Fe3+ + O2+ H2O E0 =+ 1,30V

Mn2+ + O3 + H2O ­ MnO2+ 2H+ + O2 E0 = + 0,84 V

Alla fase di ossidazione segue una flocculazione e sedimentazione o una filtrazione su sabbia.