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Un limite massimo tollerabile per la popolazione microbica nei
sistemi viene determinato con prove di laboratorio. Quando questi dati
sono noti in molti casi il numero di batteri e di altri microrganismi ha
bisogno di una seria riduzione. Essa può essere realizzata tramite
l'aggiunta di biocidi, composti chimici tossici per i microrganismi
presenti. I biocidi sono solitamente alimentati al sistema per avere una
riduzione efficace e rapida della popolazione dalla quale i
microrganismi non possono facilmente riprendersi. Esistono vari tipi
diversi di pesticidi, alcuni dei quali hanno una vasta gamma di effetti
su molti tipi diversi di batteri. Possono essere divisi in agenti
ossidanti e in agenti non ossidanti.
Agenti ossidanti:
Cloro
Diossido di cloro
Cloroisocianurati
Ipoclorito
Ozono
Cloro
Il cloro è il pesticida industriale oggi il più ampiamente usato. È stato
usato a lungo per la disinfezione dei rifornimenti idrici domestici e
per la rimozione di sapore e odore dall'acqua. La quantità di cloro che
deve essere aggiunto ad un corpo idrico è determinata da parecchi
fattori, vale a dire la richiesta di cloro, il tempo di contatto, il pH
e la temperatura dell'acqua, il volume di acqua e la quantità di cloro
perso durante l'aerazione.
Quando il cloro gassoso entra in un rifornimento idrico si idrolizza a
formare l'acido ipocloroso e idrocloroso. Il secondo e' responsabile
dell'attività biocidale.
Questo processo avviene secondo la seguente reazione:
Cl2 + H2O -> HOCl + HCl
L'acido di idrocloroso è responsabile delle reazioni di ossidazione con il
citoplasma dei microrganismi, a seguito diffusione attraverso le pareti
delle cellule. Il cloro puo' inibire la produzione dell'ATP (trifosfato
di
adenosina), un composto essenziale per la respirazione dei
microrganismi. I batteri che sono presenti nell'acqua moriranno in
seguito a problemi di respirazione, causati dall'attività del cloro.
La quantità di cloro che deve essere aggiunto per il controllo dello
sviluppo batterico è determinata dal pH. Più alto e' il pH, più cloro è
necessario per uccidere i batteri indesiderati nel corpo idrico. Quando
il pH e' compreso tra 8 - 9, devono essere aggiunte 0.4 ppm di cloro.
Quando il pH e' compreso tra 9 - 10, devono essere aggiunte 0.8 ppm di
cloro.
Diossido di cloro
Il diossido di cloro è un biocida ad ossidazione attiva, è applicato
sempre più spesso dato che è ha effetti meno dannosi su ambiente ed
salute umana rispetto al cloro. Non forma gli acidi idroclorosi in
acqua; esiste come diossido di cloro dissolto, composto che è un
pesticida più reattivo a range di pH più alti.
Il diossido di cloro è un gas esplosivo, e quindi deve essere prodotto o
generato sul posto, attaverso le seguenti reazioni:
Cl2 + 2 NaClO2 -> 2 NaCl + 2 ClO2
o
2 HCl + 3 NaOCl + NaClO2 -> 2 ClO2 + 4 NaCl + H2O.
Diossido di cloro in bustine: Sanogene.
Cloroisocianurati
Questi sono composti a base d'organocloro che idrolizzano in acido
ipocloroso ed in acido cianurico in acqua. L'acido cianurico riduce la
perdita di cloro dovuta a reazioni fotochimiche con Uv-luce, in modo da
produrre piu' acido idrocloroso ed aumentare l'azione biocidale.
Ipoclorito
L'ipoclorito è sale da acido ipocloroso. Si forma in varie forme.
L'ipoclorito è solitamente applicato come ipoclorito di sodio (NaOCl) ed
ipoclorito di calcio (Ca(OCl)2). Questi composti possono essere
applicati come biocidi. Funzionano in modo molto simile al cloro, anche
se sono una po' meno efficaci.
Ozono
L'ozono è instable in natura. Può essere usato come potente agente
ossidante, quando è generato in un reattore. Come pesticida esso si
comporta più o meno allo stesso modo del cloro; disturbando la
formazione dell'ATP, in modo da rendere difficile la respirazione delle
cellule dei microrganismi. Durante l'ossidazione con ozono, i batteri
muoiono solitamente a causa della perdita di citoplasma che sostiene la
vita.
Quando avviene processo di ossidazione parte dell'ozono si ripartisce in
atomi di ossigeno e di
ozono, che sono persi durante la reazione con i liquidi delle
cellule dei batteri:
O3 -> O2 + (O)
Un certo numero di fattori determinano la quantità di ozono
richiesta durante l'ossidazione, questi sono pH, temperatura, prodotti
organici e solventi, e prodotti di reazione accumulati.
L'ozono ha un minore impatto ambientale rispetto al cloro, in quanto non
viene aggiunto cloro nell'impianto idrico. Durante la sua decomposizione
in ossigeno non nuoce alla vita acquatica.
Di solito vengono aggiunte 0.5 ppm di ozono sono aggiunti al corpo
idrico, in base continua o intermittente.
Agenti non ossidanti:
Acroleina
Ammine
Fenolici clorurati
Sali di rame
Composti organo-sulfurici
Sali di tetrammonio
In molti casi gli agenti ossidanti non sono efficaci biocidi. Vengono
quindi apolicati agenti non ossidanti.
Acroleine
L'acroleina è un biocida estremamente efficace che presenta un vantaggio
ambientale rispetto ai pesticidi d'ossidazione, perché può essere
disattivato facilmente dal solfito di sodio prima dello scarico in un
canale di ricezione. L'acroleina ha la capacità di attacare ed alterare
gruppi di proteine e reazioni di sintesi degli enzimi. È solitamente
alimentate nei sistemi idrici come gas in quantita' di 0,1 - 0,2 ppm in
acqua neutra fino a leggermente alcaline. L'acroleina non è usata molto
frequentemente, poichè è estremamente infiammabile ed anche tossica.
Ammine
Le ammine sono agenti tensioattivi efficaci che possono fungere da biocidi
grazie alla loro capacità di uccidere i microrganismi. Possono aumentare
l'effetto biocida dei composti fenolici clorurati quando sono applicate
in acqua.
Composti fenolici clorurati
I composti fenolici clorurati, a differenza dei biocidi ossidanti, non
hanno effetto sulla respirazione dei microrganismi. Tuttavia, na
inducono la crescita. I composti fenolici clorurati in primo luogo
vengono assorbiti alla parete delle cellule dei microrganismi attraverso
interazione con i legami a idrogeno. Dopo l'adsorbimento alla parete
cellulare si diffondono nella cellula dove entrano in sospensione e
precipitano in proteine. A causa di questo meccanismo viene inibito lo
sviluppo dei microrganismi.
Sali di rame
I sali di rame sono stati a lungo usati come pesticidi, ma il loro uso è
stato limitato negli ultimi anni a causa delle preoccupazioni circa la
contaminazione da metalli pesanti. Vengono applicati in quantita' di 1-2
ppm. Quando l'acqua trattata è si trova nei serbatoi di acciaio non si
dovrebbero applicare sali di rame, a causa della loro capacità di
corrodere l'acciaio. I sali di rame non dovrebbero essere usati neppure
in acqua che sarà usata come acqua potabile, perché sono tossici per gli
esseri umani.
Composti organo-solfurici
I composti organo-zolfo fungono da pesticidi inibendo lo sviluppo delle
cellule. Esiste una varietà di composti differenti dell'organozolfo che
funzionano a diversi valori di pH. L'energia è normalmente trasferita in
cellule batteriche quando il ferro passa da Fe3+ a Fe2+. I composti
dell'organo-zolfo rimuovono il Fe3+ come sale di ferro. Il trasferimento
di energia attraverso le cellule è quinido interrotto e seguito dalla
morte immediata delle cellule.
Sali di tetrammonio
I sali di tetrammonio sono composti chimici tensioattivi generalmente
composti da un atomo di azoto, circondato dai sostituti contenent da
otto a venticinque atomi di carbonio ai quatto lati dell'atomo di azoto.
Questi composti sono generalmente più efficaci contro a pH alcalini.
Sono positivamente caricati e si legano ai siti negativamente caricati
sulla parete batterica delle cellule. Questi legami elettrostatici
causano da more dei batteri a causa di stress alla parete cellulare.
Inoltre causano l'arresto del flusso normale tramite la parete delle
cellule dei composti che sostengono la vita, facendone diminuire la
permeabilita'.
L'uso dei sali di tetrammonio è limitato, a causa della loro interazione
con olio quando questo è presente e del fatto che possono causare
schiume. |
