Ozono: strumento di lotta all'inquinamento da Pseudomonas

A cura del Geom. LEO Antonio - Lecce 18.04.2004

INNOVAZIONE NELLA DISINFEZIONE ACQUE PER EMODIALISI

L'ACQUA IN EMODIALISI: BIOCOMPATIBILITÁ

L'acqua nei trattamenti di emodialisi è un elemento insostituibile per la formazione del liquido di dialisi e del liquido d'infusione.
Durante il trattamento emodialitico vengono impiegati mediamente dai 80 ai 120 litri di acqua osmotizzata.
É quindi evidente che l'elemento principe nei trattamenti emodialitici è l'acqua, da ciò scaturisce la necessità di garantire attraverso opportuni trattamenti e controlli periodici e continui un liquido “Biocompatibile” con minime o meglio con assenza di carica batterica o di endotossine, contemporaneamente l'acqua deve possedere tutti i parametri inferiori alle direttive sulla qualità dell'acqua destinata al consumo umano (direttiva 98/83 EC).
É evidente che utilizzare acqua microbiologicamente e chimicamente inquinata in dialisi equivale ad inquinare inevitabilmente tutte le componentistiche del sistema dialitico (filtri, addolcitori, carboni attivi, membrane dell'osmosi, linea distribuzione, liquido di dialisi, filtro sangue, rene artificiale).
Da ciò un trattamento di emodialisi realizzato utilizzando acqua Biocompatibile e priva di inquinanti chimici significa garantire sicurezza e benessere al paziente che si sottopone a sedute di emodialisi.

ACQUA DESTINATA AL CONSUMO UMANO E CONTROLLI CHIMICI E MICROBIOLOGICI

L' acqua potabile, deve rispettare diversi parametri chimico-microbiologici dettati dal DPR 236/88 a salvaguardia della qualità delle acque riservate al consumo umano, Gli enti gestori di acquedotti hanno l'obbligo di garantire la qualità dell'acqua distribuita sino al punto di consegna (contatore). L'utente ha l'obbligo di garantire una corretta manutenzione dell'impianto interno in modo che l'acqua non subisca delle alterazioni, ciò è maggiormente necessario quando l'acqua prima di essere utilizzata viene stoccata e subisce altri trattamenti, (addolcitura, ecc.); in Italia ci si affida al sistema classico di disinfezione consistente in preossidazione, disinfezione con NaC1O, 0 CIO₂, o C1₂, o O₃, successiva coagulazione, flocculazione e fase di filtrazione su sabbia, ed in fine post disinfezione con NaC1O, o CIO₂, o C1₂, o O₃.
La legislazione italiana ha adottato il limite di 30 microg/Iitro per i sottoprodotti della clorazione, spingendo i gestori della rete di acquedotti ad utilizzare ossidanti/disinfettanti quali il Biossido di Cloro e l'ozono che limitano la formazione dei sottoprodotti nocivi derivanti dalla disinfezione. Il DPR 236/88 ed in specifico gli artt. 8 e 9 dettano le competenze delle ASL, dell'ARPA e degli ENTI erogatori dell'acqua potabile sui controlli, le frequenze di campionamento e i metodi di analisi suddividendo la qualità dell'acqua in quattro gruppi in relazione ai seguenti parametri: parametri organolettici, parametri chimico‑fisici, sostanze indesiderabili e sostanze tossiche. Sempre con lo stesso DPR per ciascun gruppo si stabiliscono i Valori Guida (VG) e la Concentrazione Massima Ammissibile (CNIA). Il DPR 236/88 suddivide i parametri in quattro tipologie di controllo C1, C2, C3 e C4 per le quali fissa frequenze minime anno in relazione al numero di abitanti della popolazione servita: maggiore è la popolazione servita, maggiori sono i controlli anno.

L'OZONO: DECONTAMINANTE CHIMICO ALTERNATIVO

L'uso del cloro e dei suoi derivati come preossidante nel trattamento dell'acqua potabile, da origine agli inquinanti denominati aloformi (p.e. cloroformio), sostanze cancerogene e mutageni.
La formazione di detti composti è strettamente dipendente dal carico di sostanze organiche contenenti il gruppo acetilico (CH₃C=0-R) presenti nell'acqua.
Queste sostanze organiche, chiamate materiali Umici e Fulvici, si trovano disciolte nelle acque superficiali quali risultato di complesse reazioni chimiche innescate dalla presenza negli ecosistemi acquatici di residui organici animali e vegetali.
Altre sostanze che possono essere precursori di Trialometani sono: tannini, lignine clorofilliane, acido malonico, tartarico, succinico, citrico ed altri.
La quantità di aloformi presenti nell'acqua è espressione della stagione, della quantità di cloro utilizzata, del tempo di contatto, della temperatura e del Ph.
Rimuovere queste sostanze cancerogene come gli aloformi è molto difficile, ma un aiuto in questo senso ci viene dall'ozono, che opportunamente miscelato all'acqua, produce una depolimerizzazione dei composti umici producendo una grande quantità dì sostanze a basso peso molecolare, l'ossidazione potrebbe essere spinta fino ad ottenere CO₂, ma con dosi di ozono molto elevate.
L'esperienza ha provato l'efficacia di basse dosi di ozono che danno origine a prodotti scarsamente solubili e facilmente eliminati con la flocculazione, ciò inoltre triplica la vita media dei filtri a carbone attivi, utilizzati per eliminare i trialometani presenti nelle acque.

L'OZONO DISINFETTA E/O STERILIZZA

L'ozono è disponibile allo stato gassoso, è molto instabile, decade rapidamente ed è molto più reattivo rispetto all'ossigeno, è un gas di colore lievemente blu e si avverte anche a basse concentrazioni.
La stabilita del prodotto nell'aria è di alcune ore mentre in acqua decade rapidamente formando ossigeno in circa 30 min., la sua forza di ossido-riduzione (1.36 V.) è inferiore solo a quella del fluoro (2.07 V.), da ciò risulta essere una molecola estremamente ossidante.
La sua grande reattività con le sostanze organiche ed inorganiche, determina una notevole proprietà battericida, virucida, fungicida, e il suo impiego e particolarmente interessante e funzionale per la potabilizzazione e disinfezione dell'acqua, nel trattamento delle acque di scarico e da ricircolare, nell'eliminazione dei Biofilm nelle tubazioni, nonché inoltre è impiegato nell'industria farmaceutica.
In medicina, nella cura di patologie caratterizzate da scarso apporto di ossigeno, di patologie battericide virali, viene utilizzato l'ozono opportunamente miscelato con ossigeno e soluzione fisiologica.
L'ozono esplica la sua azione disinfettante/sterilizzante attaccando, inizialmente con un meccanismo ossidativo, le glicoproteine, i glicolipidi, il triptofano ed i gruppi SH della membrana cellulare; nella fase successiva agisce alterando enzimi, RNA, e DNA intracellulari.
Le caratteristiche chimiche e fisiche dell'ozono permettono quindi di debellare molte specie di batteri e uno fra tutti e lo "Pseudomonas Aeruginosa" vero flagellatore degli impianti di emodialisi, questo batterio risulta resistente anche alle alte concentrazioni di Cloro.
L'ozono da ottimi risultati anche ove la buona pratica di disinfettare con acqua calda può risultare insufficiente nei confronti di batteri quali i termophili, il Caldariella acidophila, che può tranquillamente crescere a 87°C in ambiente acido, si moltiplica a 97°C e sopravvive a 100°C per 15-20 min. senza assumere forme di resistenza (spore).

L'OZONO: EFFETTI INDESIDERATI - TOSSICITA'

L'ozono ha un caratteristico odore pungente, riconosciuto dalla maggior parte delle persone quando la sua concentrazione nell'aria è pari o superiore a 0,02 ppm.
Secondo la maggior parte della normative, per una esposizione media di 8 ore, la forbice che non deve essere superata, va da 0,05 a 0,1 ppm.
Gli effetti indesiderati sulla salute umana, rilevati in funzione della alta concentrazione di ozono, sono in ordine crescente di gravità:
·      odore pungente,
·      irritazione al naso e alla gola,
·      difficoltà respiratorie,
·      edema respiratorio,
·      e, per concentrazioni superiori a 10 ppm, si possono verificano danni gravi, anche letali.
Quindi, negli impianti che utilizzano l'ozono, è opportuno istallare analizzatori e rilevatori per il monitoraggio on-line della concentrazione di ozono in aria ed in acqua, in modo da permettere e mantenere controllato sia il processo di disinfezione dell'acqua, che l'ambiente in cui avviene.

L'OZONO: IMPIEGO PER DISINFEZIONE IN EMODIALISI

In emodialisi, come già detto in precedenza l'acqua ha un posto di primissima importanza, considerato che la maggior parte dei trattamenti avviene con acqua trattata con variegati procedimenti.
Il sistema dì trattamento di disinfezione messo in atto utilizzando l'ozono ha vari punti di intervento nel circuito di emodialisi che può variare dal trattamento dell'acqua greggia in arrivo dall'approvvigionamento idrico, al mantenimento della sterilità nei serbatoi di stoccaggio, alla sterilizzazione del Loop di distribuzione ai reni, al trattamento del liquido di dialisi in uscita dal rene artificiale.
Quindi ciò consente di garantire con poco sforzo la sterilità di tutto il circuito di emodialisi e inoltre lo stesso sistema può essere sostitutivo o integrativo al sistema di sterilizzazione chimica (generalmente sanitificazione con acido per acetico) messo in atto per garantire soprattutto la sterilità del Loop di distribuzione al reni e delle membrane dell'osmosi.
L'ozono, grazie alle sue caratteristiche, è compatibile con molti dei materiali utilizzati per la realizzazione degli anelli di distribuzione dell'acqua osmotizzata, e non ha contro indicazione durante le disinfezioni e in tempi rapidi garantisce un efficace e profonda disinfezione e sanitificazione del Loop.
L'ozono può tranquillamente essere utilizzato su loop realizzati con tubazioni e raccordi in PVDF o in acciaio, senza avere quegli evidenti inconvenienti, riscontrabili o immaginabili, facilmente prodotti dall'utilizzo del vapore pulito a 127°C, infatti certamente il vapore non può essere utilizzato nella disinfezioni di loop in PVDF o delle resine scambiatrici della osmosi, porta le tubazioni in acciaio ad elevate temperature che producono certamente scottature in accidentali contatti con le tubazioni ecc.
La disinfezione garantita dell'acqua greggia, realizzabile con il vapore solo con costi notevoli, viene espletata e garantita nei centri dialisi con pochi posti rene (fino a 6) e quindi con poco consumo di acqua (mediamente 380-400 l/h), anche on-line considerato che basta un contatto di pochi minuti tra i batteri presenti e l'acqua ozonata, mentre nei grossi centri (12-24 posti rene), la necessità di notevoli quantità di acqua porta alla realizzazione di serbatoi con acqua ozonizzata, atti a prolungare il tempo di contatto tra i batteri e le molecole di ozono prodotte dall'apposita apparecchiatura.
Questo nuovo sistema dì sterilizzazione e sanitificazione dell'acqua greggia e del intero circuito di emodialisi, sperimentato in alcuni centri della AUSL LE/1 sta dando ottimi risultati con costi contenuti.

OZONO:  ESPERIENZA PERSONALE

La convinzione nell'uso del sistema di sterilizzazione con ozono scaturisce da esperienze personali, legate alla attività professionale di progettazione di centri dialisi all'interno della AUSL LE/1 e di altre strutture sanitarie.
Infatti nell'anno 2001 in un centro di emodialisi di un presidio ospedaliero della AUSL LE/1, si è stati costretti, in urgenza, a sospendere le attività di dialisi per il forte inquinamento da "Pseudomonas Aeruginosa" (P.a.) di tutta l'apparecchiatura della centrale di produzione acqua osmotizzata e del loop di distribuzione, anche se costantemente adottati i classici protocolli di disinfezione delle apparecchiature e del loop di distribuzione ai singoli reni.
Detto inquinamento è stato determinato dall'acqua greggia in arrivo alla centrale dialisi, che durante i momenti di carenza idrica veniva integrata con acqua proveniente dal pozzo artesiano.
Dai riscontri eseguiti, l'acqua prelevata dal pozzo, risultava leggermente inquinata da diversi batteri tra cui lo Pseudomonas Aeruginosa.
Come tutti sappiamo, i microrganismi facenti parte della specie riconducibile al Pseudomonas Aeruginosa sono batteri Gram negativi, aerobi, ed hanno il loro habitat naturale nel suolo, nell'acqua, nell'aria, nei liquami, nelle feci animali e umane. Possono far parte anche della flora intestinale dell'uomo (10% dei casi), molto raramente sono riscontrabili sulla cute e nella saliva, ed è un batterio resistentissimo agli antibiotici ed agli agenti battericidi; inoltre, da diverse fonti ed indagini, risulta essere uno dei più comuni agenti di infezioni ospedaliere.
Questo tipo di batterio è capace di aderire e sostentarsi sui più diversi substrati ed è in grado di moltiplicarsi in qualsiasi ambiente che contenga tracce anche minime di sostanze organiche.
L'attività infettiva di Pseudomonas Aeruginosa si esplica sia per contatto che per ingestione ed è dovuta alla sua capacità invasiva e alla produzione di eso ed endotossine, provoca infezioni alle vie urinarie, ustioni e ferite, ulcere corneali e cheratiti, setticemie, gastroenteriti, ascessi, broncopolmoniti e, non meno probabili, meningiti.
Lo Pseudomonas Aeruginosa ha un'elevata e provata resistenza ai trattamenti di potabilizzazione, ha inoltre una notevole capacità di ricrescita nella rete di distribuzione rappresentando una delle cause di sviluppo di biofilm e di fenomeni di corrosione.
Le analisi sulle acque destinate ai trattamenti dialistici mirano generalmente alla ricerca di tale batterio che è uno dei più importanti indicatori della qualità di acqua prodotta o utilizzata nei trattamenti.
Risultando l'intera centrale ed il loop di distribuzione inquinati, si è stati costretti a sospendere le sedute di dialisi con notevoli disaggi per gli utenti; dopo le opportune valutazioni ed analisi si è giunti alla inevitabile soluzione di rifare in altra sede la nuova centrale di trattamento acque per emodialisi nonché di rifare l'intero Loop di distribuzione ai singoli reni.
Nella fase di studio della nuova centrale dialisi si è tenuto in debito conto che l'inquinamento da Pseudomonas Aeruginosa è stato determinato dall'acqua greggia di alimentazione dell'intero presidio ospedaliero, e, che molto probabilmente, avrebbe continuato ad alimentare la nuova centrale, quindi si è puntato su una sanitificazione e decontaminazione dell'acqua greggia in arrivo.
Partendo dal sistema tradizionale di trattamento dell'acqua, che prevedeva la clorazione, l'addolcimento, la declorazione, ed infine l'osmotizzazione dell'acqua destinata al loop di distribuzione ai singoli reni, si è progettato un impianto tradizionale con l'aggiunta di un impianto di produzione di ozono che interveniva all'arrivo dell'acqua greggia.
Dopo svariati tentativi e supportati dai risultati della analisi, che mettevano in evidenza come non vi era inquinamento sull’acqua trattata con ozono, ma che lo stesso inevitabilmente si riscontrava dopo il processo di addolcimento e declorazione, si è deciso di modificare la tradizionale concezione di impianto di produzione di acqua osmotizzata con non poche resistenze da parte di coloro che erano legati alla vecchia concezione di centrale.
Con il conforto delle varie analisi (circa 300 campionature) si è deciso di modificare il processo di produzione di acqua osmotizzata mettendo a valle di tutto l'impianto il sistema di sterilizzazione ad ozono, cioè ponendo il produttore di ozono dopo il trattamento di addolcimento e declorazione dì tutta l'acqua greggia in arrivo, e si è inoltre previsto che l'acqua di ritorno del loop di distribuzione fosse miscelata con acqua ozonizzata prima di essere ritrattata con l’osmosi.
Questa modifica, ha dato ragione al nuovo sistema di trattamento ed i successivi riscontri dati dalle analisi hanno pienamente certificato l'assenza di Pseudomonas Aeruginosa all'interno del loop di distribuzione ai reni, nonché hanno accertato l’assenza dello stesso batterio nell'acqua trattata con l'ozonizzatore.
Detti riscontri hanno consentito la riapertura del centro dialisi in tempi brevi.
Nella realizzazione del loop di distribuzione si sono impiegati raccordi e tubazioni in PVDF senza filettatura e si impiega l’acqua osmotizzata e ozonata per il processo di sterilizzazione e sanitizzazione dello stesso anello di distribuzione ai singoli reni.
Forti dall'esperienza maturata si è realizzato recentemente nell'ambito del piano di riordino sanitario pugliese il nuovo reparto dialisi dello stabilimento ospedaliero di Nardo, progettando e realizzando la nuova centrale di produzione acqua osmotizzata con un impianto ancora migliorato e potenziato. Infatti, si è affiancata alla sanitificazione e sterilizzazione con ozono dell'acqua greggia in arrivo nella centrale dialisi anche un loop di distribuzione ai reni in acciaio AISI 316L e prevedendo, alternativamente per detto impianto, la sterilizzazione con vapore pulito e con acqua osmotizzata ozonata.

CONCLUSIONI

Come ho avuto modo di esprimere nella relazione presentata in collaborazione con il dott. G. Erba nell'ambito del X seminario di aggiornamento tecnici emodialisi tenutosi a Rimini nell'aprile 2002 ribadisco che “La disponibilità di un agente disinfettante allo stato gassoso, rapidamente auto eliminabile in soluzione acquosa, efficace e rapido per l'abbattimento di batteri resistenti al cloro ed alla temperatura, la cui tossicità ambientale e la salute umana può essere controllata, avente un'azione ossidante rapida verso impurità organiche non inducente di sottoprodotti (trialometani-Clorammina), attivo nell'ossidazione del ferro, del manganese, dei tensioattivi, dei pesiìcidi, dei fenoli, dei cianuri, dei nitriti e nella rimozione dei solfuri e soffiti, risulta particolarmente vantaggioso per la sicurezza della qualità dell'acqua chimica e microbiologica indispensabile per la preparazione del liquido di dialisi o per infusioni on-line”.

Per altre informazioni, richiedere documentazione completa a: info@ossigenoozono.it