Storia Produzione Applicazioni Disinfezione Termini Efficacia Vantaggi & svantaggi Effetti sulla salute Normativa Controllo Metalli come rame e argento possono essere usati in forma ionizzata per la disinfezione dell'aqua.
Quando fu scoperto il meccanismo di disinfezione?
Gli scavi archeologici mostrano che la gente utilizza il rame da piu' di 11.000 anni e l'argento da più di 5000 anni. Il rame può essere estratto e lavorato facilmente. Più di 7000 anni fu sviluppato un meccanismo di estrazione del rame per i minerali di rame. L'impero romano ha guadagnato la maggior parte del proprio rame da Cipro, l'isola che ha dato al rame il suo nome.
Al giorno d'oggi il rame è pricipalmente estratto dai minerali come la cuprite (CuO2), tenorite (CuO), malachite (CuO3·Cu(OH)2), calcocite (Cu2S), covelite (CuS) e bornite (Cu6FeS4).
Grandi depositi di minerali di rame sono stati trovati negli Stati Uniti, Cile,Zambia, Zaïre, Perù e Canada.
L'argento può essere ottenuto da depositi puri, dai minerali d'argento quali argenite (Ag2S) e argento corneo(AgCl) e combinato ai depositi di minerali che contengono piombo, oro o rame.
Sia il rame che l'argento sono stati utilizzati per i secoli a causa del loro meccanismo biocida. I Vichinghi usavano strisce di rame sulle loro navi per impedire lo sviluppo di alghe e conchiglie. Le navi moderne usano ancora la stessa tecnologia.
La maggior parte delle vernici anti-sportacmento contengono rame, riducendo il numero di specie marine che crescono sulle pareti delle navi. Grazie a questa misura, le navi possono raggiungere la loro destinazione più velocemente.
I nomadi usavano monete d'argento per migliorare la qualità dell'acqua potabile. L'acqua di pozzo contenente monete di rame e argento è molto brillante, grazie all'effetto biocida di questi metalli.
Dal 1869 sono apparse diverse pubblicazioni sulle proprietà di disinfezione di argento. Alcuni villaggi europei e russi usano l'argento per il trattamento dell'acqua potabile da molti anni.
La ionizzazione Rame-Argento fu sviluppata sia in Europa che negli Stati Uniti negli anni 50. 
Figura 1: I vichinghi usavano stringhe di rame per prevenire la crascita algale sulle navi Come vengono prodotti gli ioni rame-argento?
La ionizzazione Rame-Argento è realizzata tramite elettrolisi. Una corrente elettrica viene creata attraverso rame-argento, causando la formazione di ioni positivamente caricati di rame e argento.
La ionizzazione Rame-Argento ci riporta alla chimica di base: uno ione, un atomo elettricamente caricato, ha una carica positiva quando cede un elettrone e una carica negativa quando riceve un elettrone. Uno ione positivamente caricato e' detto catione e uno ione negativamente caricato è detto aninoe. Durante la ionizzazione, gli atomi si trasformano in cationi ed anioni. Quando viene applicata la ionizzazione rame-argento, si formano rame positivamente caricato (Cu+ e Cu2+) e gli ioni argento (Ag+).
Gli elettrodi sono disposti insieme vicini. L'acqua che viene disnfettata fluisce tra gli elettrodi e si crea una corrente elettrica che induce gli atomi esterni degli elettrodi ad assumere un elettrone caricandosi positivamente. La maggior parte degli fluisce via con l'acqua, prima di raggiungere l'elettrodo opposto. In generale la quantità di ioni argento ad un tasso di ioni rame da 0.15 a 0.40 ppm e' compreso fra 5 e 50 ppb. La concentrazione di ioni è determinata dal flusso dell'acqua. Il numero di ioni liberati aumenta, quando le cariche elettriche sono più alte. Quando gli ioni di rame (Cu+) si dissolvono in acqua, sono immediatamente ossidati per formare gli ioni Cu2+. Il rame può essere trovato nell'acqua in forma libera. È comunemente legato alle particelle dell'acqua. Gli ioni rame (Cu+) sono instabili in acqua, a meno che non sia presente un legante stabilizzante.
Qual e' il meccanismo di disinfezione della ionizzazione rame-argento?
Ioni rame elettricamente caricati (Cu2+) contenuti nell'acqua vanno alla ricerca di particelle di polarità opposta, come batteri, virus e funghi. Gli ioni rame positivamente caricati formano composti elettrostatici con pareti cellulari dei microorganismi, negativamente caricate. Questi composti alterano la permeabilità della parete delle cellule e provocano la cessazione dell'assorbimento dei nutrienti. Gli ioni di rame penetrano la parete delle cellule e di conseguenza provocano un'entrata di ioni argento (Ag+). Essi penetrano il nucleo dei microorganismi, si legano alle varie parti delle cellule, come DNA ed RNA, alle proteine cellulari ed agli enzimi respiratori, provocando l'immobilizzazione di tutti i sistemi di sopravvivenza nelle cellule. Di conseguenza, ci avviengono più la scissione o la crescita cellulare, inducendo i batteri a non moltiplicarsi piu' e quindi a morire. Gli ioni rimangono attivi fino a quando sono assorbiti da un microorganismo.
Quali sono le applicazioni della ionizzazione rame-argento?
La ionizzazione Rame-Argento è adatta a moltissime applicazioni. Divenne di interesse quando la NASA uso' la ionizzazione rame-argento per la produzione di acqua potabile a bordo delle astronavi Apollo nel 1960. Il generatore di ioni che fu utilizzato, aveva le dimensioni di una scatola di fiammiferi.
Grazie a questo sistema fu possibile una produzione sicura di acqua potabile nello spazio senza l'uso del cloro. 
Figura 2: La NASA utilizzo' i voli dell'Apollo per una delle prime ionizzazioni rame-argento In Inghilterra, la ionizzazione rame-argento è applicata con successo in circa 120 ospedali per la disattivazione dei batteri di Legionella. Negli Stati Uniti, è pricipalmente usata per la disinfezione dell'acqua delle piscine. Il Rame-Argento è usato spesso per limitare la formazione dei sottoprodotti di disinfezione durante la disinfezione con il cloro.
A causa delle relative proprietà specifiche, la ionizzazione rame-argento è molto adatta alla disinfezione delle vasche per i pesci. La ionizzazione Rame-Argento non dipende dalla temperatura, e' attiva nell'intero sistema idirco. la ionizzazione Rame-Argento è usata dalle aziende di imbottigliamento dell'acqua e dalle aziende che riciclano l'acqua in tutti gli Stati Uniti.
Piscine e ionizzazione rame argento
Negli Stati Uniti, la ionizzazione rame-argento è applicata come alternativa alla disinfezione con il cloro. L'uso del cloro può essere ridotto dell'80%. Tuttavia, un altro disinfettante dovrebbe essere aggiunto oltre al rame-argento, dal momento che il rame-argento non e' in grado di rimuovere la materia organica, come i tessuti della pelle, i capelli, l'urina e pelle morta dall'acqua delle piscine.
Torri di raffreddamento e ionizzazione rame-argento
L'acqua delle torri di raffreddamento richiede disinfezione per impedire lo sviluppo dei microorganismi. Essa puo' essere realizzata tramite la combinazione della ionizzazione rame-argento e della disinfezione tramite cloro. Le concentrazioni di cloro necessaria sono molto più basse. La ionizzazione Rame-argento può anche essere usata per uccidere i batteri di Legionella nelle torri di raffreddamento.
La legionella negli ospedali e case di cura e la ionizzazione rame-argento
La ionizzazione Rame-Argento è applicata in ospedali e case di cura per impedire la diffusione dei batteri di Legionella. La principale fonte tali batteri è il l'impianto idrico caldo: in esso sussistono condizioni ideali per lo sviluppo e la proliferazione dei batteri di Legionella. Il contagio pricipalmente avviene attraverso il vapore della dccia. La ionizzazione Rame-Argento può uccidere sufficientemente i batteri di Legionella ed e' anche in grado di disattivare attivamente la Legionella.
L'acqua potabile e la ionizzazione rame-argento
Negli Stati Uniti, parecchie aziende di produzione dell'acqua potabile usano la ionizzazione rame-argento come alternativa per la disinfezione del cloro ed impedire la formazione dei sottoprodotti di disinfezione. Lo standard per i trialometani è stato ridotto dall'EPA da 100 a 80 µg/L.
Quando la ionizzazione rame-argento è conbinata alla disinfezione del cloro, è un meccanismo di disinfezione eccellente per disattivare i virus ed i batteri.
Quali sono i termini della ionizzazione rame-argento?
L'efficacia della disinfezione rame-argento dipende da un certo numero di fattori: in primo luogo, la concentrazione ioni rame e ioni argento nell'acqua dovrebbe essere sufficiente. La concentrazione richiesta è determinata dal flusso dell'acqua, dal volume di acqua nel sistema, dalla conducibilità dell'acqua e dalla concentrazione effettiva dei microorganismi.
Secondariamente, gli elettrodi dovrebbero essere in buone condizioni. Quando l'acqua è dura o si verifica il fenomeno del fouling in conseguenza alla durezza ed alla qualita' dell'acqua, si verifichera' una diminuzione nel rilascio agli elettrodi e l'effetto supplementare diminuirà. Usando argento e rame puri, puo' essere regolato esclusivamente il rifornimento di ioni rame e argento. Questi elettrodi sono interessati da una minore formazione di calcare e sporcamento.
In terzo luogo, l'efficacia della ionizzazione rame-argento dipende dal livello di pH dell'acqua. Quando i valori di pH sono alti, gli ioni rame sono meno efficaci. Quando il livello di pH supera 6, i composti di rame insolubili precipitano. Quando il pH è pari a 5, gli ioni rame esistono pricipalmente in forma di Cu(HCO3)+; quando il livello di pH è pari a 7, come Cu(CO3), e quando è 9 come Cu(CO3)22 -.
In quarto luogo, l'efficacia della ionizzazione rame-argento è determinata dalla presenza di cloro. Il cloro causa la formazione di un complesso argento-cloro. Quando questo accade, gli ioni argento non sono più disponibili per la disinfezione.
Quanto e' efficace la ionizzazione rame-argento?
La ionizzazione rame-argento può inibire i batteri della Legionella ed altri microorganismi nell'acqua in lento movimento o stagnante. I batteri della Legionella sono molto sensibili alla ionizzazione rame-argento. Essa inoltre agisce sul biofilm. Il rame rimane all'interno del biofilm, causando un effetto residuo.
Sembra che l'aggiunta della ionizzazione rame-argento induca il numero di batteri di Legionella a diminuire. Dopo un breve periodo di tempo, tuttavia, il numero di batteri di Legionella aumenta ancora perché essi si possono trovare anche nel biofilm. Il rame che rimane all'interno del biofilm agisce su questi batteri. Quando gli ioni argento e rame vengono aggiunti costantemente all'acqua, la concentrazione dei batteri della Legionella rimane bassa. Il la velocita' di disattivazione della ionizzazione rame-argento è più bassa di quella di ozono o UV. Un vantaggio della ionizzazione rame-argento è che gli ioni rimangono nell'acqua per un lungo periodo di tempo. Ciò causa una disinfezione a lungo termine durata e la protezione da ricontaminazione. Gli ioni rame ed argento rimangono nell'acqua fino a che precipitano o sono assorbiti da batteri o alghe e sono quindi rimossi dall'acqua tramite filtrazione.
Quali sono i vantaggi e gli svantaggi della ionizzazione rame-argento?
Vantaggi
La ionizzazione rame-argento disattiva efficacemente i batteri della Legionella ed il biofim e migliora la qualità dell'acqua. La ionizzazione rame-argento ha un effetto residuo maggiore rispetto alla maggior parte degli altri disinfettanti. Gli ioni di rame e argento rimangono nell'acqua per un lungo periodo di tempo. A causa della loro efficacia locale, hanno un effetto maggiore rispetto ai sistemi UV. Il rame-argento è efficace all'interno dell'intero sistema idrico, anche nei punti morti e nelle parti del sistema che contengono acqua a scorrimento lento. L'efficacia non dipende dalla temperatura dell'acqua. Quando si usa il sistema rame-argento, e' necessaria minore manutenzione del sistema idrico. Il Rame-argento non e' corrosivo e causa uno sforzo minore nel sistema di distribuzione. A causa di una diminuzione nell'uso dei prodotti chimici, i coperchi e le pompe non sono influenzati. Inoltre, le teste della doccia, i serbatoi ed i rubinetti non sono contaminati. Quando viene applicata la ionizzazione rame-argento non ci sono difficoltà di immagazzinamento e di trasporto.
Svantaggi
L'efficacia del sistema rame-argento dipende dal livello di pH dell'acqua. Ad un livello di pH pari a 9, viene rimosso soltanto un decimo di tutti i batteri di Legionella. Quando le concentrazioni di solidi dissolti sono alte, l'argento precipiterà. Ciò significa che gli ioni argento non sono più disponibili per la disinfezione.
Gli ioni argento reagiscono facilmente con il cloro ed i nitrati che sono presenti nell'acqua, rendendoli inefficati. Qualche specie di microorganismi può diventare resistente agli ioni argento. Essi sono in grado di rimuovere il metallo dai loro sistemi o convertirlo in un prodotto meno tossico. Questi microorganismi possono diventare resistenti alla ionizzazione rame-argento.
Nonostante sia suggerito che i batteri della Legionella possono sviluppare resistenza a ionizzazione rame-argento, questo disinfettante sembra essere ancora efficace per la disattivazione della Legionella. Per uccidere efficacemente i microorganismi patogeni, gli ioni rame e argento dovrebbero essere presenti nell'intero sistema idirco. Quando il sistema è usato poco ed il flusso dell'acqua è abbastanza lento, o quando ci sono punti morti nel sistema, questo puo' causare problemi nella disinfezione.
Quali sono gli effetti sulla salute della ionizzazione rame-argento?
Non è stata trovata sifficiente evidenza sui possibili effetti sulla salute di un'esposizione di lunga durata a ionizzazione rame-argento. Poco è noto sugli effetti generali sulla salute della ionizzazione rame-argento.
Normativa relativa alla ionizzazione rame-argento
EU
L'Unione Europea non stabilisce alcuni standard relativi alla concentrazione d'argento nell'acqua. Il rame, tuttavia, ha un valore massimo di 20 µg/L, perche' corrode le opere idirche. Bisognerebbe misurare i livelli di rame nei rubinetti. (Direttiva EU sull'acqua potabile 98/83/EC).
WHO
L'organizzazione mondiale della sanita' (World Health organisation WHO) non non stabilisce nessuno standard che considera la concentrazione di argento come disinfettante dell'acqua potabile, dal momento che ritiene i dati disponibili per suggerire una standard per la salute insufficienti. (WHO, Guidelines drinking water quality, 3rd edition).
USA
Gli Stati Uniti stabiliscono un valore massimo di 1 mg/l di rame e un valore massimo di 0.1 mg/l di argento. (EPA, National Secundary Drinking Water regulations, 2002)
Come viene controllata la ionizzazione rame-argento?
Quando viene applicata la ionizzazione rame-argento, deve essere mantenuta una registrazione dell'intero sistema. Devono essere realoizzate analisi e prove per dimostrare l'efficacia del sistema, perché questo implica l'uso di un disinfettante alternativo. La prima analisi avviene prima dell'applicazione della ionizzazione rame-argento. Sono misurate le concentrazioni di rame e argento nell'acqua e vengono determinati la quantità di batteri di Legionella e la crescita aerobica a °C 22 ed a 37 °C. Quando viene realizzato il sistema, il risultato delle analisi dell'acqua dovrebbe essere controllato e segnalato mensilmente. Maggiori informazioni sulla disinfezione dell'acqua?: Introduzione alla disinfezione dell'acqua
Necessita' di trattamento dell'acqua
Storia del trattamento dell'acqua Che cos'e' la disinfezione dell'acqua?
Necessita' di disinfezione dell'acqua
Storia della disinfezione dell'acqua
Malattie portate dall'acqua
Fattori che influenzano la disinfezione dell'acqua
Condizioni per i trattamento dell'acqua
Legislazione per la disinfezione dell'acqua EU USA
Normativa mondiale sulla disinfezione e sulla distribuzione dell'acqua potabile Trattamento delle piscine
Inquinamento delle piscine
Disinfezine delle piscine
Disinfezione & salute nelle piscine Acqua delle torri di raffreddamento
Inquinamento dell'acqua delle torri di raffreddamento
Disinfezione dell'acqua delle torri di raffreddamento
Legislazione riguardante l'acqua delle torri di raffreddamento Disinfettanti chimici
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