Przegląd metod dezynfekcji powietrza z powierzchnią.

Przegląd metod dezynfekcji powietrza z powierzchnią.

Dezynfekcja czyli odkażanie, polega na niszczeniu drobnoustrojów chorobotwórczych (bakterii, grzybów, wirusów) z rak, skóry, powierzchni przedmiotów użytkowych, ścian, podłogi itp, oraz z powietrza

W związku z pandemią koronowirusa nastąpiło całkowicie inne spojrzenie na dezynfekcję. Nie jest to już coś, co wymagają służby sanitarne, HACCP czy systemy jakości. W tej chwili odpowiednia dezynfekcja staje się podstawa prowadzenia biznesu.

BIOAREZOL

Cząstki biologiczne zawieszone w powietrzu nazywamy bioaerozolem. Powietrze jest fazą rozpraszającą, natomiast fazą rozproszoną jest materiał biologiczny zazwyczaj o średnicy 0,001-100 μm, który może zawierać żywe lub martwe komórki drobnoustrojów lub cząstki biologiczne niezdolne do życia.  Wśród cząstek biologicznych występujących w bioaerozolach można wyróżnić bakterie (komórki wegetatywne i endospory), wirusy, grzyby (fragmenty grzybni i zarodniki), pierwotniaki oraz wytwarzane przez nie różne substancje (np. endotoksyny, enterotoksyny, enzymy, mykotoksyny), a także pyłki roślinne. Cząstki o średnicy od 1,0 do 5,0 μm zwykle długo pozostają zawieszone w powietrzu i  mogą być przenoszone na duże odległości, natomiast cząstki większe szybko osadzają się na różnych powierzchniach. Najliczniej reprezentowaną grupą czynników chorobotwórczych przenoszonych drogą powietrzno-pyłową lub powietrzno-kropelkową są wirusy  (Lewandowski R, Jóźwik P. A: 2017). 

DEZYNFEKCJA POWIETRZA NABIERA INNEGO ZNACZENIA

W pierwszych fazach rozprzestrzeniania się COVID – 19 najwięcej uwagi zwracano na dezynfekcję rąk i powierzchni jako źródło infekcji korornawirusem. Z biegiem czasu zaczęło pojawiać się coraz więcej informacji naukowych, że COVID -19 może przebywać do kilku godzin w powietrzu i zakażenie może odbywać się drogą kropelkową. Min. Uniwersytet w Tokyo (Japonia) przeprowadził w lutym/marcu tego roku eksperyment z użyciem laseru i wysokiej rozdzielczości kamery, które są w stanie wychwycić krople wielkości 0,1 mikrometra. Tak małe krople mogą unosić się w powietrzu przez długi okres czasu, stając się źródłem infekcji, gdyż mogą zawierać dużą ilość wirusów https://www.youtube.com/watch?v=H2azcn7MqOU .

Inne wyniki badań opublikowane 16 kwietnia 20202 rokuw The New Rngland Journal of Medicine  pokazały, że wirus utrzymywał się w powietrzu (w mikrokroplach) przez ponad 3 godziny. Na powierzchni plastiku, metalu, kartonie wirus utrzymywał się do 72 godzin.

23 kwietnia 2020 roku w dzienniku „De Telegraaf” podana została informacja, że naukowcy z Uniwersyteckiego Centrum Medycznego w Groningen (Niederlandy) wspólnie z naukowcami z Wielkiej Brytanii i Francji, doszli do wniosków, że koronawirus wykorzystuje dwa typy komórek w nosie jako „bramę” do ludzkiego ciała. Naukowcy odkryli, że komórki kubkowe i rzęski w nosie, które zawierają wiele tzw. informacyjnego RNA, (mRNA), są wykorzystywane są przez virus SARS-CoV-2 do szybkiego rozprzestrzeniania się po całym ciele. Komórki nabłonkowe w oczach, płucach i jelitach również zawierają wiele cząsteczek mRNA.

Na podstawie wyników tych badań wynika, że skuteczną metodą pokoi hotelowych, restauracji, czy innych pomieszczeń powinna być dezynfekcja powietrza wraz z dezynfekcją powierzchni.  Dodatkowo za takim sposobem dezynfekcji przemawiają wyniki badań  (Park et al. 2007) i (Moorman et al. 2017). W badaniach tych testowano dezynfekcję powierzchni za pomocą ściereczki nasączonej środkiem dezynfekującym w stosunku do dezynfekcji poprzez zamgławianie. Okazało się, że zamgławianie było znacznie bardziej skuteczne w dezynfekcji powierzchni niż przecieranie ściereczką.  Można przypuszczać, że wirusy naniesione na powierzchnię przemieścił się do wnętrza struktury porowatej (mikro- i nanorysy). Środek dezynfekcyjny znajdujący się na ściereczce nie był zapewne w stanie dostać się do tych mikropor.Tak więc, z wyniku badania można stwierdzić, iż zamgławianie lub spryskiwanie drobną kroplą może być skuteczną metodą przypadku występowania w powierzchni strukturze porów, w których wirus może znaleźć schronienie. Należy mieć na uwadze, że w zasadzie większość wyposażenia hoteli wykonana jest z materiałów, w których mogą się tworzyć nanorysy.

PRZEGLĄD TECHNOLOGII DO DEZYNFEKCJI POWIETRZA 

Do dezynfekcji samego powietrza można zastosować dwie fizyczne metody: Lampy UV lub zimną plazmę.

Dezynfekcja powietrza za pomocą lamp UV-C

Promieniowanie UV są to bogate w energie promienie elektromagnetyczne. Promieniowanie UV w szerokim przedziale widma skutecznie zabija bakterie i wirusy niszcząc wiązania, które trzymają ich DNA, lub RNA w całości. Promieniowanie to, obecne w świetle słonecznym, nie dociera jednak do Ziemi, bo pochłania je nasza atmosfera.
Do dezynfekcji powietrza wykorzystuje się szeroki zakres UV-C (200-280 nm). Promieniowanie UV-C nieodwracalnie dezaktywuje bakterie, wirusy, pleśnie, grzyby oraz wszelkie inne drobnoustroje gdy tylko powyższe znajdują się w zasięgu promieni emitowanych przez lampy bezpośredniego działania i w komorze dezynfekcyjnej w przypadku lamp przepływowych z wymuszonym obiegiem powietrza. W przypadku dezynfekcji powierzchni, promieniowanie UV-C jest skuteczne tylko na te części, które są poddane naświetleniu

Promieniowanie, to jest szkodliwe nie tylko dla drobnoustrojów, ale i człowieka. Może wywoływać choćby choroby skóry i oczu, dlatego stosuje się je tylko, gdy w pomieszczeniu nikogo nie ma, lub stosuje się lampy przepływowe z wymuszonym obiegiem powietrza. Ubiegłoroczne badania naukowe  z Columbia University Irving Medical Center, opublikowane w „Scientific Reports”, podają, że niewielka dawka promieniowania YV-C nie stwarza zagrożenia dla ludzi i można by dezynfekować miejsca, w których przebywają ludzie. Badania te muszą zostać jednak być potwierdzone.

W hotelarstwie lamy UV-C zaleca się stosować do dezynfekcji instalacji wentylacyjnych w celu ograniczenia przenoszenia się drobnoustrojów pomiędzy pomieszczeniami

Dezynfekcja powietrza za pomocą zimnej plazmy

Plazma to zjonizowana materia o stanie skupienia przypominającym gaz, w którym znaczna część cząstek jest naładowana elektrycznie. Plazma jest bardzo często określana mianem „czwartego stanu skupienia materii”. Właściwości sterylizujące plazmy są określone przez reakcje pomiędzy tlenem, azotem, a także parą wodną, w  wyniku czego tworzą się reaktywne formy tlenu i azotu (np. nadtlenek wodoru, rodniki OH, OH2 , NO tlen singletowy, ozon, kwas peroksoazotowy, aniony ponadtlenkowe), o bardzo silnym działaniu dezaktywującym mikroorganizmy wraz z ich formami przetrwalnymi (Basaran P., Basaran-Akgul N., Oksuz L. 2008), (Wang C. H., Wu Y., Li G. F.: 2008). Coraz większa liczba firm oferuje urządzenia do wytwarzania zimnej plazmy w celu dezynfekcji powietrza. Plazma podobnie jak promieniowanie UV-C jest szkodliwa dla człowieka. Zimną plazmę można zastosować tylko do dezynfekcji powietrza, podobnie jak promieniowanie UV-C.

PRZEGLĄD METOD DEZYNFEKCJI POWIETRZA I POWIERZCHNI 

Do dezynfekcji powietrza wraz z powierzchnią można głównie zastosować: ozonowanie, nadtlenek wodoru, dwutlenek chloru oraz nowa substancja aktywna: kwas podchlorawy

Ozonowanie 

Ozon, jako naturalny składnik atmosfery powstaje w stratosferze na wysokości około 30 km, jako wynik działania promieni ultrafioletowych na tlen. Ozon powstaje również podczas wyładowań atmosferycznych. Ozon zbudowany jest z trzech atomów tlenu. Ozon jest bardzo nietrwały, okres jego połowicznego rozpadu w powietrzu wynosi 20-50 minut. Ozon rozpada się do tlenu cząsteczkowego O₂ oraz tlen jednoatomowy (O), który jest bardzo silnym utleniaczem. Ozon można wytwarzać na miejscu z generatorów ozonu, w których następują ciche wyładowania elektryczne.  Ozon w takich urządzeniach powstaje z otaczającego powietrza lub z czystego tlenu. Po utlenianiu zanieczyszczeń ozon przekształca się w zwykły tlen nie powodując produktów ubocznych. Ozon jest bardzo skutecznym środkiem biobójczym. Nieodwracalnie dezaktywuje bakterie, wirusy, pleśnie, grzyby oraz wszelkie inne drobnoustroje znajdujące się w powietrzu oraz na każdej powierzchni gdzie dosięgnie ten gaz.

Ozon jest bardzo skuteczny w dezynfekcji powietrza oraz powierzchni pod warunkiem odpowiedniego poziomu ozonu w powietrzu. Przy niskim stężeniu ozonu w powietrzu jego działanie jest mało skuteczne. W celu skutecznej i szybkiej dezynfekcji wymagane jest około 2,0-5,0 ppm ozonu w powietrzu (L.Stanifort: 2014). Powinno się używać mierników poziomu ozonu w celu kontrolowania zawartości tego gazu w powietrzu. Zbyt niski poziom jest mało skuteczny, natomiast zbyt wysoki poziom ozonu w powietrzu wykazuje bardzo reaktywny i korozyjny. Poza tym w pomieszczeniu przez wiele godzin lub nawet dni pozostaje ostry zapach ozonu.

Przy dezynfekcji pomieszczeń ozonem należy zachować dużą ostrożność ze względu na dużą szkodliwość tego gazu na człowieka. Zaleca się, aby dezynfekcję za pomocą ozonu postępować zgodnie z opinią Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego – Państwowego Zakładu Higieny dotyczącą dezynfekcji pomieszczeń biurowych poprzez ozonowanie, a także skuteczności powyższej metody w zwalczaniu SARS-CoV-2 z dnia 02.04.2020. Opinię tą można znaleźć na stronie Państwowej Inspekcji Sanitarnej. Podstawowe wytyczne tej opinii dotyczą zakazu przebywania ludzi i zwierząt w ozonowanym pomieszczeniu, należy z niego także usunąć rośliny. Po zabiegu ozonowania należy dokładnie wywietrzyć pomieszczenie i najlepiej nie wchodzić do takiego pomieszczenia przez 4 godziny.

Nadtlenek wodoru (najczęściej stabilizowany jonami srebra)

Jest to nieorganiczny związek chemiczny z grupy nadtlenków. Jego roztwór jest nam znany jako  woda utleniona. Ma silne działanie utleniające. Ciekły nadtlenek wodoru w postaci stężonej jest związkiem niestabilnym, dlatego często produkty na bazie nadtlenku wodoru są wzbogacane w jony srebra w celu  jego stabilizacji. Nadtlenek wodoru jest bardzo skuteczny w zwalczaniu bakterii, wirusów, grzybów. Nadtlenek wodoru jako substancja aktywna została zaakceptowana w tym roku w  USA przez Agencję Ochrony Środowiska (EPA) jako skuteczny środek przeciw ludzkiemu koronawirusowi.

Dezynfekcję nadtlenkiem wodoru powietrza wraz z dezynfekcją powierzchni odbywa się poprzez zamgławianie. Zaleca się stosowanie tak zwanej suchej mgły – średnica kropel poniżej 10 mikronów. W zależności od produktu i jego stężenia różny może być czas potrzebny do skutecznej dezynfekcji. Należy pamiętać, że nadtlenek wodoru jest szkodliwy dla człowieka, zwłaszcza na oczy. W związku z tym należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa podczas zamgławiania jak i w czasie wentylacji. Zasady te powinny być podobne do stosowania ozonowania. Nadtlenek wodoru 

Dwutlenek chloru (Ditlenek chloru)

W warunkach normalnych substancja ta jest zielonym gazem o zapachu przypominającym chlor. Jest rodnikiem i silnym utleniaczem. Badania mechanizmu aktywności dezynfekcyjnej dwutlenku chloru wykazują dwa rodzaje odziaływań: W pierwszym przypadku wykazano, iż ClO₂ może reagować z niektórymi wolnymi aminokwasami (cysteina, tyrozyna, tryptofan oraz teoretycznie z niektórymi cząsteczkami RNA (np. wirusa polio). W związku z tym ClO₂ ma silne własności wirusobójcze. Drugi typ mechanizmu powoduje spowolnienie, a nawet uniemożliwienie syntezy protein, czy to perforacji błon komórkowych. Reaktywność ClO₂ względem cząsteczek protein i lipidów, prowadzi do zniszczenia błony komórkowej mikroorganizmów. Dwutlenek chloru wykazuje biobójcze działanie w niższym stężeniu aktywnego chloru w stosunku do podchlorynu sodu czy samego chloru. Dwutlenek chloru jako substancja aktywna została zaakceptowana w tym roku w USA przez Agencję Ochrony Środowiska (EPA) jako skuteczny środek przeciw ludzkiemu koronawirusowi.

Substancja ta  (podobnie jak chlor i ozon) to biocyd utleniający. Jest rodnikiem i silnym utleniaczem. Oznacza to, że dwutlenek chloru zabija mikroorganizmy poprzez zakłócenie procesu transportu składników odżywczych przez ich ściany komórkowe a nie przez zakłócenie procesów metabolicznych. Stabilizowany dwutlenek chloru to ClO₂ w roztworze wodnym, a dodatek kwasu aktywuje ten środek odkażający. 

Dwutlenek chloru jest bardzo niestabilny i jest najczęściej produkowany na miejscu. Znajdują się  jednak na rynku produkty z ustabilizowaną formą (dwa składniki mieszane na miejscu). 

Dezynfekcję dwutlenkiem chloru powietrza wraz z dezynfekcją powierzchni odbywa się poprzez zamgławianie. Zaleca się stosowanie tak zwanej suchej mgły – średnica kropel poniżej 10 mikronów. W zależności od produktu zawierającego nadtlenek wodoru i jego stężenia różny może być czas potrzebny do skutecznej dezynfekcji. Dwutlenek chloru w stężeniu stosowanym do dezynfekcji jest znacznie mniej szkodliwy dla ludzi  w stosunku do nadtlenku wodoru czy ozonu. Nie należy jednak przebywać w pomieszczeniu, w którym odbywa się dezynfekcja.

Kwas podchlorawy (elektrolizowana woda/ECA)

Woda elektrolizowana (EW), zwana: Elektro-chemicznie aktywowana woda (ECA jest technologią stosowaną od ponad 100 lat. W latach 90-tych ubiegłego wieku rozpoczęto prace nad udoskonalaniem tej technologii w Japonii. ECA opiera się na zasadzie elektrolizy membranowej soli kuchennej. Główną substancją czynną powstałą w tym procesie jest kwas podchlorawy (HOCl). Substancja, która jest wytwarzana naturalnie przez białe ciałka krwi w organizmach ludzi i zwierząt. Kwas podchlorawy jest ważnym składnikiem naszego systemu odpornościowego. Wykorzystywany jest przez organizm do zwalczania stanów zapalnych i infekcji chorobowych. Bierze udział w ochronie naszego ciała przed atakiem patogenów. Kwas podchlorawy uznawany jest za jeden z najskuteczniejszych środków biobójczych. 

Jest nieszkodliwy dla ludzi i środowiska naturalnego. Bardzo skuteczny jako środek zwalczający bakterie, grzyby, wirusy. Kwas podchlorawy jako substancja aktywna została zaakceptowana w tym roku w USA przez Agencję Ochrony Środowiska (EPA) jako skuteczny środek przeciw ludzkiemu koronawirusowi.

Kwas podchlorawy jest powszechnie uznawany za jeden z najskuteczniejszych znanych biocydów, na które mikroorganizmy nie są wstanie wytworzyć odporności. Jest około 100 razy bardziej efektywny w zabijaniu mikroorganizmów niż podchloryn sodu (jon ^-OCL). 

Rys. Działanie kwasu podchlorawego na komórkę

Kwas podchlorawy (ECA) jest stosowany powszechnie w Japonii, USA, Kanadzie, Australii: w przemyśle medycznym, dentystycznym, spożywczym, rolnictwie i przemyśle mleczarskim. Jest szeroko stosowany do dezynfekcji w japońskich i rosyjskich szpitalach i klinikach dentystycznych. Jeszcze do niedawna stosowanie kwasu podchlorawego wiązało się z zakupem specjalnego urządzenia do jego produkcji na miejscu, gdyż substancja ta jest bardzo nietrwała. Kilka lat temu pojawiły się na świecie pierwsze produkty na bazie ustabilizowanego kwasu podchlorawego. W Polsce jest to całkowicie nowa substancja aktywna. Od tego roku dostępny jest również na naszym rynku produkt na bazie ustabilizowanego kwasu podchlorawego.

Dezynfekcję kwasem podchlorawym powietrza wraz z powierzchnią  odbywa się poprzez zamgławianie. Zaleca się stosowanie tak zwanej suchej mgły – średnica kropel poniżej 10 mikronów. Kwas podchlorawy stosowany w zamgławianiu jest, z wszystkich omawianych w tym artykule, najmniej szkodliwy dla ludzi. W lutym 2020 roku Narodowy Instytut Zdrowia Chin dopuścił kwas podchlorawy jako jedyną substancję do kontaktu z błonami śluzowymi. W przypadku dezynfekcji kwasem podchlorawym również nie zaleca się przebywania w pomieszczeniu, ale chwilowe wejście do dezynfekowanej powierzchni nie wpływa negatywnie na zdrowie człowieka.

Tabela: Porównanie różnych metod dezynfekcji powietrza z powierzchnią (