BR0317589B1 - "método para desintegração da película biológica aderida a substrato em meio aquoso". - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO

PARA DESINTEGRAÇÃO DA PELÍCULA BIOLÓGICA ADERIDA A SUBSTRATO EM MEIO AQUOSO”.

Dados de Prioridade Este Pedido de Patente reivindica prioridade a partir do Pedido de Patente Provisório Número de Série 60/435.680, depositado em 20 de dezembro de 2002, que fica incorporado a este Pedido de Patente por refe- rência.

Antecedentes da Invenção A película biológica (biofilme) pode ser definida como um acú- mulo não desejado de micro-organismos sobre uma superfície e em massas de floculação. É calculado que mais do que 99% de todas as bactérias do planeta vivam em comunidades de película biológica. A película biológica consiste em células imobilizadas em um substrato, embebidas de modo fre- quente em uma matriz de polímero orgânico de origem microbiana, que pode restringir a difusão de substâncias e ligar antimicrobianos. Em ambientes aquáticos em flutuação, uma película biológica consiste em uma matriz de polissacarideo pegajosa e absorvente que engloba os micro-organismos. As bactérias da película biológica são distintas de modo morfológico e de forma metabólica das bactérias que flutuam de forma livre. A organização estrutu- ral das mesmas é um aspecto característico e separa as culturas de película biológica dos organismos convencionais planctõnioos.

As películas biológicas criam problemas para a indústria desde a corrosão de canalizações de água até o mau funcionamento de chips de computador. Qualquer dispositivo feito pelo homem imerso em um ambiente aquático está suscetível de ser colonizado pela película biológica microbia- na. Por exemplo, a película biológica pode estar presente sobre a superfície imersa de cascos de navios, canalizações industriais, esgotos domésticos e juntas de quadril artificiais. Para o fabricante industrial, os aglomerados de películas biológicas representam uma fonte de inoculaçio microbiana em um sistema e pode ocasionar os problemas de entupimento. Em instalações pa- ra o tratamento de água, a formação de película biológica em suspensão produz um anteparo de lama biológica que se assenta de forma fraca e é difícil de ser compactada nos processos de clarificação. Ambas as formas de volumes não filamentosas e filamentosas são prevalentes, nas quais nume- rosas bactérias permeam o floco. Além do seu papel como agentes de entu- pimento, as películas biológicas também podem ter efeitos adversos sobre pessoas, incluindo a alteração da resistência das mesmas a antibióticos e afetando o sistema de imunização. Por esse motivo, existe na técnica a ne- cessidade com relação ao desenvolvimento de métodos eficazes para a re- moção da película biológica. A natureza dinâmica das películas biológicas torna difícil a medi- ção e a monitoração do entupimento biológico. As películas biológicas quase sempre incluem partículas inorgânicas embebidas tais como sedimentos, depósitos de escamas, e depósitos de corrosão. Além disso, as películas biológicas mudam continuamente de espessura, distribuição de superfície, população microbiana e composição química, e respondem a mudanças nos fatores do meio ambiente tais como temperatura da água, composição quí- mica da água e condições de superfície. Desse modo, a complexidade das películas biológicas tem reduzido a eficácia de estratégias de tratamento e de remoção.

Mesmo embora a maioria dos micro-organismos nos sistemas industriais esteja associada com as películas biológicas, eles têm recebido historicamente menos atenção do que os micro-organismos planctônicos. No entanto, tem sido demonstrado que diversos biocidas são menos eficazes contra as películas biológicas do que contra as células dispersas do mesmo organismo. Os biocidas mais comuns usados para o controle das películas biológicas são doadores de halogênio puro livre, tais como NaOCI e NaO- CI/NaOBr. Esses biocidas, no entanto, tem que ser usados em grandes quantidades para serem eficazes. Além disso, diversos estudos recentes que avaliaram a eficácia do halogênio sobre as películas biológicas mostra- ram uma resistência aumentada à desinfecção das bactérias ligadas ao cloro livre. O tratamento de cloro livre em concentrações que usualmente são efi- cazes contra os micro-organismos do plâncton tem pouco efeito sobre o nú- mero de bactérias fixadas ou sobre a atividade do metabolismo das mes- mas. Os dados indicam que o transporte de cloro livre para o interior da pelí- cula biológica é um dos fatores principais na limitação da taxa, e o aumento das concentrações não aumentam a eficiência biocida. Griebe, T., Chen, C. L., Srinavasan, R;. Stewart, P., “Analysis of Biofilm Disinfection By Monochloramine and Free Chlorine” Biofouling and Biocorrosion In Industrial Water Systems (editado por G. Geesey, Z. Lewandowski, e H-C Flemming) paginas 151 a 161, Lewis Publishers (1994). A capacidade de reação excessiva dos doadores de halogênio livre puro foi superada através da utilização de bromo cloro dimetil hidantoí- na (BCDMH). O estudo publicado por M. Ludyansky e F. Himpler, intitulado “The Effect of Halogenated Hydantoins on Biofilms” NACE, Paper 405 (1997) demonstrou uma elevada eficácia sobre a película biológica comparada com os doadores de halogênio livre puro. No entanto, embora eficaz, ele ainda não é uma fonte eficaz de halogênio quando aplicado às películas biológi- cas.

Outros têm tentado a supressão do crescimento da película bio- lógica em sistemas aquáticos com a utilização de um halogênio oxidante, com a adição de um adjuvante. A Patente dos Estados Unidos N° 4.976.874 para Gannon et al., aqui incorporada por referencia, descreve um método e uma formulação para o controle do entupimento biológico com a utilização de um halogênio oxidante em combinação com um haleto não oxidante de amônio quaternário. No entanto, esse método possui problemas com relação ao meio ambiente.

Desse modo, o controle da película biológica em sistemas aquá- ticos tem envolvido de forma típica a adição de biocidas oxidantes e não oxi- dantes ao fluxo de água em volume. No entanto, são necessários níveis ele- vado desses produtos químicos de alto custo devido ao fato de que a sua capacidade de eficiência é reduzida de forma rápida como resultado da ex- posição às diversas condições físicas e químicas em aplicações específicas, uma vez que a concentração dos biocidas são reduzidas de forma conside- rável na ocasião em que os biocidas alcançam a película biológica.

Sumário da Invenção A presente invenção está direcionada a um método para a de- sintegração da película biológica presente em meio aquoso e ao controle do odor que emana da formação da mesma. O método compreende a adição de uma ou mais hidantoínas cloradas, de forma específica da monocloro dimetil hidaníoína (MCDMH), ou da dicloro dimetil hidantoína (DCDMH), ao meio aquoso. É de importância específica que a atividade da hidantoína clo- rada contra a película biológica não seja diminuída na presença da luz do sol, uma vez que as soluções ativas de cloro estabilizadas com halogênío são visivelmente estáveis a luz solar. A concentração da hidantoína clorada mantida no meio aquoso varia, de um modo geral, a partir de cerca de 0,01 até cerca de 100 ppm (expresso como Cl2) para a inibição da película bioló- gica.

Em um concentrado, a concentração da hidantoína clorada varí- a, de um modo geral, a partir de cerca de 0,1 até 100% em peso com base no peso total. A presente invenção tem aplicação de forma essencial a todos os sistemas aquosos que contenham ou que tenham o potencial de conter uma película biológica. Esses sistemas podem ser de água de resfriamento, sistemas de fabricação de polpa ou de fabricação de papel, tratamento de água potável, incluindo aquelas que contem lama ativada em volume; e sis- temas de lavadores de ar, bem como sistemas agrícolas potáveis e sistemas de drenagem; sistemas de preparação de alimentos e de limpeza; fabricação de cervejas, sistemas de produção de produtos de leite e de carne; e siste- mas da indústria de petróleo. Os sistemas aquosos também incluem quais- quer sistemas de água potável, incluindo os sistemas de água para beber, bem como águas para a recreação, tais como piscinas para natação e bal- neários; sistemas domésticos relacionados com a água, que incluem os va- sos sanitários, canos de esgotamento, esgotos, box de chuveiro, banheiras e pias; bem como sistemas institucionais “relacionados com água", sistemas de hospitais, sistemas de água para dentistas e qualquer sistema no qual um dispositivo médico está em contato com um meio aquático; fontes ornamen- tais, aquários, criadouros para peixes, e qualquer outro sistema que possa ser submetido ao crescimento da película biológica, A película biológica po- de compreender formas e espécies diferentes de micro-organismos patogê- nicos, como por exemplo, o Legionella pneumophila, aderido ou não aderido às superfícies, tais como esteiras, flocos e limo, Descrição Resumida das Figuras A Figura 1 ilustra os efeitos do NaOCI sobre a resistência de transferência de calor (HTR) que se correlaciona com a formação e acúmulo da película biológica e o nível de oxigênio dissolvido (DO) em um sistema aquoso. A Figura 2 ilustra o efeito do NaOBr sobre a resistência de trans- ferência de calor (HTR) e o nível de oxigênio dissolvido (DO) em um sistema aquoso, A Figura 3 ilustra o efeito do BGDMH/MEH sobre a resistência de transferência de calor (HTR) e o nível de oxigênio dissolvido (DO) em um sistema aquoso, A Figura 4 ilustra o efeito do MCDMH sobre a resistência de transferência de calor (HTR) e o nível de oxigênio dissolvido (DO) em um sistema aquoso. A Figura 5 ilustra o efeito do DCDMH sobre a resistência de transferência de calor (HTR) e o nível de oxigênio dissolvido (DO) em um sistema aquoso.

Descricão Detalhada da Invenção A extensão e a natureza da remoção e da desintegração da pe- lícula biológica variam, por certo, com o contexto do problema. A natureza diversa dos problemas e ambientes diversificados nos quais as películas biológicas crescem exigem uma variedade de táticas e de estratégias com relação a remoção da película biológica. Com relação a uma película bioló- gica estabelecida, é quase sempre desejável a remoção da mesma do que mera mente esterilizar e deixar a mesma no local. Além disso, pode ser im- portante matar as células que estão formando a película biológica e impedir que as mesmas se espalhem para outros locais. Desse modo, para as finali- dades da presente invenção, o termo “desintegração” da película biológica inclui a remoção e o rompimento da película biológica existente e a preven- ção do recrescimento dos micro-organismos da película biológica em um sistema já tratado. Essa é uma tarefa mais difícil do que o “controle da pelí- cula biológica” que inclui tanto a prevenção do crescimento da película bio- lógica a partir de um sistema limpo e a prevenção da continuação do cresci- mento em um sistema tratado sobre o qual a película biológica já tenha sido formada. A expressão “hidantoína clorada” se refere a uma hidantoína que pode estar na forma de um composto puro, tal como o monocloro dimetil hi- dantoína, ou uma misturas de hidantoínas, isto é, misturas de monocloro dimetil hidantoína e de dicloro dimetil hidantoína, ou as misturas de hidantoí- na com graus de halogenação entre 0,1 e 2,0.

As partes de alquila da hidantoína clorada podem ser as mes- mas ou diferentes, de preferência grupos de alquila que tenham de 1 a 6 átomos de carbono.

As hidantoínas cloradas de preferência incluem, porém não es- tão limitadas a, dicloro-5,5- dimetil hidantoína (DCDMH); monocloro-5,5- di- metil hidantoína (MCDMH); dicloro-5-metil-5-etil hidantoína (DCMEH), mo- nocloro-5-metil-5-etil hidantoína (MCMEH); e qualquer combinação de qual- quer das precedentes. A hidantoína clorada pode estar na forma de um sóli- do, um líquido, suspensão semifluida, ou gel. O termo “sólido” inclui pós, grânulos, comprimidos, briquetes e suspensões pastosas.

Os concentrados das hidantoínas cloradas têm concentrações de ingrediente ativo maiores do que os concentrados típicos para o controle da película biológica. Por exemplo, um concentrado sólido de hidantoínas cloradas contém, de forma típica, 70% em preso de ingrediente ativo (ex- presso como CI2) com base sobre 100% do peso total do concentrado. Em contraste, os concentrados líquidos de hipoclorito de sódio compreendem tipicamente somente cerca de 12% em peso de ingrediente ativo com base sobre 100% do peso total do concentrado. Além disso, as hidantoínas clora- das da presente invenção são estáveis, ao contrário da maioria dos alvejan- tes correntemente comercializados.

Embora a discussão acima se refira ao tratamento de sistemas aquosos que contenham a película biológica com a hidantoína clorada, tam- bém é contemplado que o sistema aquoso a ser formado depois de que uma película biológica seca, ou uma película biológica em um meio não aquoso, seja posta em contato com uma hidantoína halogenada sólida ou granulada.

Nesses casos, o sistema aquoso pode ser formado através da adição de água ou de vapor de água aos dois materiais sólidos ou isentos de água. A quantidade de hidantoína clorada adicionada ao meio aquoso é suficiente para a desintegração da película biológica. Esta quantidade é, de um modo geral, a partir de cerca de 0,01 até cerca de 100 ppm (expressa como CI2), de preferência a partir de cerca de 0,05 até cerca de 25 ppm (ex- pressa em CI2).

Além da adição da hidantoína halogenada pré-formada ao sis- tema aquoso, pode ser desejável a formação da hidantoína halogenada in situ. Isso pode ser feito através da adição de uma hidantoína e um agente de halogenação ao sistema aquoso que contenha a película biológica, de modo separado, na proporção molar adequada. Por exemplo, um hipoclorito de metal alcalino (como por exemplo, o NaOCI), ou gás de cloro, ou outra fonte ativa de cloro e dimetil hidantoína podem ser adicionados em uma proporção molar suficiente para a formação in situ da quantidade desejada da hidantoí- na halogenada. De forma ampla, a proporção molar de cloro (a partir da fon- te de cloro) com relação a hidantoína alquilada é a partir de 1:100 até 100:1, de preferência a partir de 1:10 até 10:1.

Em alguns sistemas, tais como sistemas de água para refrigera- ção, são sempre usados aditivos. Em outros sistemas, como os de piscinas de natação, podem não ser necessários aditivos de desempenho.

Os aditivos de desempenho (isto é, as composições que aumen- tam a qualidade e o uso de hidantoínas cloradas) incluem, porém não estão limitados a, agentes de limpeza, agentes de biodispersão, modificadores de solubilidade, auxiliares de compactação, enchimentos, tensoativos, corantes, fragrâncias, agentes de dispersão, lubrificantes, liberadores de bolor, refor- çadores de detergente, inibidores de corrosão, quelantes, agentes de estabi- lização, fontes de brometo, e agentes de controle de escamação. Uma exi- gência importante é que o material seja compatível com a composição de hidantoína clorada.

Os modificadores de solubilidade que podem ser adicionados às hidantoínas cloradas aqui descritas incluem, por exemplo, o bicarbonato de sódio, hidróxido de alumínio, óxido de magnésio, hidróxido de bário e carbo- nato de sódio. Vide a Patente dos Estados Unidos N° 4.537.697. Os modifi- cadores de solubilidade podem ser usados nas composições em uma quan- tidade que varia a partir de 0,01 % até 50% em peso.

Os exemplos de auxiliares de compactação são os sais inorgâ- nicos que incluem os sais de lítio, sódio, potássio, magnésio, e cálcio asso- ciados com o carbonato, bicarbonato, borato, silicato, fosfato, percarbonato, e perfosfato. Vide a Patente dos Estados Unidos N° 4.677.130. Os auxiliares de compactação podem ser usados nas composições em uma quantidade que varia a partir de 0,01 % até 50% em peso.

Os enchimentos que podem ser adicionados às clorohidantoínas incluem, por exemplo, sais inorgânicos tais como os cátions de lítio, sódio, potássio, magnésio, e cálcio com os ânions de sulfato e de cloreto, bem co- mo outros materiais inorgânicos tais como as argilas e os zeólitos. Os en- chimentos são usados nas composições para a redução dos custos dos pro- dutos e podem ser adicionados em quantidades que variam a partir de 0,01% até 50% em peso.

Os agentes de biodispersão aumentam a eficácia das hidantoí- nas cloradas como um agente de controle da película biológica e auxilia na manutenção das superfícies dos recipientes nos quais o meio aquoso é mantido limpo. Eles são de forma típica tensoativos e, de preferência, tenso- ativos com um efeito não biocida sobre os micro-organismos e as películas biológicas. Os exemplos dos agentes de dispersão biológicos incluem o Ae- rosol OTB (sulfosuccinato de dioctila de sódio), lauril sulfosuccinato de dis- sódio, lauril sulfo acetato de sódio, bem como outros sulfonatos. Os tensoa- tivos são usados nas composições para melhorar o desempenho de limpeza e podem ser adicionados em uma quantidade que varia a partir de 0,01% até 20% em peso. De um modo geral, essa mistura contém a partir de cerca de 80% até cerca de 99,99% em peso de hidantoína clorada e a partir de cerca de 0,01% até 20% em peso de agente de biodispersão, com base sobre 100% do peso total da mistura; de preferência a partir de cerca de 90 até cerca de 99,99% em peso de hidantoína clorada e a partir de cerca de 0,01% até cerca de 10% em peso do agente de biodispersão.

Pode ser preparada uma solução aquosa das bidantoínas não cloradas nas proporções molares desejadas através do método descrito na Patente dos Estados Unidos N° 4.560.766, e Petterson, R. C,,e Grzeskowi- ak, V., J. Org. Chem., 24, 1414 (1959) e Corral, R. A., e Orazi, O. O., J. Org, Cherrt. 28 1100 ¢1963), ambas as quais ficam aqui incorporadas por referên- cia.

Exemplo 1 Controle da Eficácia da Inibição da Película Biológica. A eficácia dos biocidas e dos biocidas com agentes de dispersão foi calculara através de uma redução do peso seco da película biológica, em frascos de teste, quando comparada com os controles não tratados. O de- senvolvimento da película biológica foi determinado de forma gravimétrica através dos métodos descritos em Ludyansky, M., Colby, S., Â Labomtory Method for Evatuating Biocidai Efficacy on Biofoilms, Cooling Tower Institute, Paper IP 96-07(1996). A Sphaerotiius natans {ATCC 15291) embainhada, que é conhe- cida como sendo bastante resistente a qualquer controle químico e que é encontrada em uma variedade de aplicações (sistemas de água para refrige- ração, águas oriundas de processamento de papel e processos para trata- mento de esgotos) foi usada neste teste. A bactéria foi cultivada a 25 - 30° C em um meio CGY a 5% que continha; 5 g de casitone (Difco), 10 g de glicerol e 1 g de levedo autolisado (Difco) por litro de água Dl. O material de inoculação continha aproximada- mente 106 de células por mililitro. Frascos de 0,24 I (8 onças) foram enchidos com 150 ml de meio CGY a 5% e 1 ml do material de inoculação que conti- nha a Sphaerotilus natans. Os frascos foram enchidos com os biocidas em teste, a saber, NaOCI, NaOBr, MCDMH. Frascos adicionais, que não conti- nham o biocida, serviram como o controle. Os frascos foram instalados em um agitador e mantidos a 22 - 30° C girando a 100 a 200 rpm durante 48 a 72 horas. Os conteúdos foram secados durante 5 horas a 105° C e resfria- dos de um dia para o outro. A diferença entre o peso dos frascos que conti- nham a biomassa seca e o peso de tara dos frascos representou a massa de película biológica seca. A eficiência da prevenção da película biológica foi calculada co- mo uma mudança em percentagem do crescimento com base nas diferenças entre o peso médio da película biológica seca nos controles não tratados e nos frascos tratados, de acordo com a fórmula que se segue: E% = (B média do controle B média)/ B mé(jía do controle * 100, na qual E% = percentual de redução no crescimento da película biológica, B = peso da película biológica, e B controle = Peso da película biológica no frasco de controle.

Os resultados dos experimentos, que incluem a concentração dos biocidas, estão mostrados na Tabela 1: Os resultados mostram que a hidantoína clorada (MCDMH) foi um agente de inibição da película biológica superior sobre os doadores de halogênio livre (NaOCI ou NaÜBr).

Exemplo 2 Eficiência do Controle de Remoção da Película Biológica A Sphaeroíiíus natans (ATCC 15291), como no Exemplo 1, foi usada nos testes descritos abaixo.

Sistema de teste da película biológica.

Um sistema de teste conectado para testar a eficácia do biocida clorado foi usado para proporcionar um método em tempo real, não destruti- vo, para a monitoração e a medição da película biológica. O sistema monito- ra a resistência à transferência de calor (HTR), que se correlaciona com a formação e a acumulação da película biológica, e o nível de oxigênio dissol- vido (DO) no volume de água, que se correlaciona com as mudanças na ati- vidade da película biológica. O projeto, parâmetros e condições de cresci- mento do sistema estão descrito em Ludensky, M., “An Automated System for Biocide Testing on Biofilms” Journal of Industrial Microbiology and Biote- chnology, 20: 109 a 115 (1998), O sistema consistiu em um circuito de troca de calor de fluxo contínuo, um reator de crescimento biológico (quimostato) e sub sistemas para suporte de vida, medição de película biológica e de controle do meio ambiente. Todos os parâmetros do sistema, incluindo o fluxo de água, tem- peratura, taxa de diluição e concentração de nutrientes foram otimizados para a obtenção de um crescimento de película biológica rápido, pesado e que pudesse ser reproduzido. A água de composição do sistema foi mantida em uma saturação de oxigênio constante (pelo espargimento constante de ar), temperatura e condições de pH. Desse modo, qualquer mudança nas concentrações de DO ou dos níveis do pH na água em recirculação foi con- siderada como devida à atividade da película biológica, Todos os parâmetros de monitoração e de controle foram calculados no sistema de aquisição de dados, que foi controlado através de um programa de software de computa- dor projetado por encomenda. Os dados foram coletados a cada 15 segun- dos, com as médias calculadas e registradas a cada 3 a 60 minutos em um gráfico para uma subsequente análise gráfica. 0 programa foi projetado de tai forma que o sistema foi capaz de um funcionamento contínuo sob condi- ções constantes, durante várias semanas. 0 teste da eficácia do biocida foi realizado através da análise e da comparação do formato e dos valores das curvas correspondentes de HTR e DO. A análise incluiu a consideração dos padrões das curvas que correspondiam ao tratamento com biocida, bem como a recuperação da película biológica (recrescimento).

Condições de crescimento. A Sphaerotilus natans {ATCC 15291) embaínbada, que é conhe- cida como sendo a formadora de uma película biológica tenaz nas superfí- cies de trocadores de calor em sistemas de água para resfriamento e em máquinas de fabricação de papel, foi selecionada com relação ao crescimen- to da película biológica. O material de inoculação foi bombeado para o interi- or do reator de crescimento microbiano e deixado em repouso em tempera- tura ambiente de um dia para o outro. No dia seguinte, foram adicionadas a água de composição do sistema e o nutriente (meio CGY), A seleção das condições e dos parâmetros iniciais de crescimento do sistema tiveram co- mo base a experiência anterior, condições do laboratório, tamanho geomé- trico dos componentes do sistema e o desejo de promover o crescimento de uma película biológica. A troca de condições de crescimento a partir do crescimento de plâncton para crescimento filamentoso fixado foi obtida atra- vés do abaíxamento das concentrações do meio para menos do que 5% e pela manutenção das taxas de diluição mais elevadas do que a taxa máxima específica. As condições do teste estão mostradas na Tabela 2.

Tabela 2 Condições do Teste Conectado do Sistema de Película Biológica A eficácia biocida das soluções em teste foi determinada através da análise do formato das curvas do HTR e DO que indicam a resposta da película biológica aos tratamentos com biocidas, Programas de Tratamento.

Durante os programas de tratamento o sistema foi alimentado de forma contínua com nutriente e a água de composição (química, oxigênio e temperatura constantes), Foram testados três modos de tratamento, a saber, carga, carga mais continuo, e continuo. O tratamento da carga foi realizado através da adição de uma solução básica em uma dose pré calculada (por volume de água em circula- ção no sistema) para o quimostato, No modo de carga mais contínuo, o tra- tamento biocida foi realizado através de uma dose de carga inicial injetada para superar a demanda de halogênio, seguido por um tratamento contínuo durante três horas em uma concentração constante com base na taxa da água de composição do sistema.

Preparação e Monitoração do Biocida.

Todos os cinco biocidas, NaOCI, NaOBr, MCDMH, BCDMH/MEH e DCDMH foram preparados como soluções controladoras de 1000 ppm de Cia.

As concentrações para tratamento para todos os biocidas foram calculadas a partir da medição do halogênio livre e residual, na forma medida através do tes- te de Cl2 DPD, executado imediatamente antes do tratamento.

Foram realizados testes que incorporaram tratamentos repetidos de carga mais contínuo aumentando concentrações iniciais (10, 15 e 20 ppm) durante 3 dias consecutivos sobre os biocidas NaOCI, NaOBr, MCD- MH, BCDMH/MEH e DCDMH. A taxa de transferência de calor e os níveis de oxigênio dissolvido no sistema foram monitorados de forma automática e as dinâmicas dos mesmos foram analisadas. Com base nos parâmetros obti- dos, foram alcançadas as seguintes conclusões: Os NaOCI, NaOBre BGDMH/MEH não foram capazes de remo- ver a película biológica em nenhuma das concentrações testadas, A recupe- ração da película biológica foi observada 24 horas depois do início de cada um dos tratamentos e os valores de HTR foram mais elevados do que os valores observados no início de cada um dos tratamentos, como mostrado nas Figuras 1,2 e 3. A resposta de oxigênio dissolvido ao tratamento com biocida foi mais forte no caso do MCDMH, e mais fraca no caso do NaOCI, Através da análise dos padrões de curva (Figura 1 a Figura 5) foi concluído que o con- trole do recrescimento da película biológica pode ser alcançado com um tra- tamento de carga mais contínuo de 15 ppm de BCDMH/MEH ou 20 ppm de NaOBr, como mostrado na Figura 2 e na Figura 3. No entanto, nenhum dos tais biocidas foi capaz de iniciar a remoção da película biológica.

O teste com relação às hidantoínas cloradas MCDMH e DCDMH demonstrou um efeito específico; a desintegração da película biológica ocor- reu logo depois da adição de 20 ppm de tanto MCDMH como DCDMH. Os resultados dos testes estão mostrados na Figura 4 e na Figura 5, Este efeito não é comum com relação a qualquer outro biocida de oxídação.

As observações estabelecidas acima estão resumidas na tabela que se segue: Tratamento de Carga mais Contínuo Exemplo 3 Este exemplo demonstra a estabilidade aumentada com relação à luz do MCDMH comparada com a do NaOCI quando as soluções de teste dos mesmos são expostas à luz do sol simulada.

As soluções do teste foram preparadas pela adição de NaOCI e MCDMH a água de bica que tinha uma temperatura de 22° C e um pH de 7,8 nas concentrações indicadas na Tabela 4 abaixo. Essas soluções foram ilu- minadas por luzes fluorescentes de UVA 340 que simula a radiação do es- pectro da luz do sol na superfície da Terra. As amostras do teste foram co- bertas com placas de quartzo, transparentes à luz ultravioleta, para impedir a evaporação. As concentrações totais de halogênio foram medidas como uma função do tempo. As curvas de queda do halogênio ativo gerado foram ana- lisadas com a utilização de algoritmos cinéticos de primeira ordem e as cor- respondentes meias vidas do halogênio ativo foram calculadas.

Os resultados estão mostrados na Tabela 4.

Como mostrado na Tabela 4, o MCDMH proporciona uma esta- bilidade a luz superior de forma drástica com relação ao NaOCI. A meia vida do halogênio ativo observada com relação ao MCDMH foi de 108 horas quando comparada com a de 1,1 hora do NaOCI.

Tabela 4 Fotólise das soluções de MCDMH e de NaOCI

Esses dados mostram de forma clara que a atividade do MC D- ΜΗ caiu de forma desprezível durante as primeiras 6,5 horas e uma ativida- de significativa permaneceu durante toda a duração do teste, enquanto que a atividade do NaOCI caiu precipitada mente na presença da simulação da luz do sol. As meias vidas comparativas mostraram ainda a marcante fotoes- tabilidade com relação a luz solar da hidantoína clorada.

Exemplo 4 As soluções de cloro ativo estabilizadas com a hidantoína po- dem, da mesma forma, ser geradas através da combinação de hidantoínas com NaOCI. Como mostrado na Tabela 2, as combinações de DMH e de NaOCI produzem uma maior fotoestabílidade com relação a luz, do que mesmo as combinações com o ácido cianúrico, um fotoestabilizador do cloro bastante conhecido no mercado de água para fins de recreação.

As condições de teste foram as mesmas como aquelas para o Exemplo 3.

Tabela 5 Fotoestabíl idade das soluções de hipoclorito estabilizadas com ácido cianú- rico e hidantoína Os dados na Tabela 5 mostram que o DMH aumenta de forma drástica a foto estabilização do NaOCI e a combinação se desempenha me- lhor do que a de NaOCI e ácido cianúrico. A meia vida do halogênio ativo observada com relação à solução estabilizada de NaOCI + DMH foi de 141 horas quando comparada com as 17 horas para o NaOCI estabilizado com ácido cianúrico.

Claims (13)

1. Método para a desintegração da película biológica aderida a um substrato em um meio aquoso, caracterizado pelo fato de que compre- ende a adição ou a formação no referido meio aquoso que contém a película biológica de uma ou mais hidantoínas cloradas selecionadas dentre mono- cloro dialquil hidantoína, dicloro dialquil hidantoína e mistura das mesmas, em que o grupo alquila contém a partir de 1 até 6 átomos de carbono em uma quantidade suficiente para formar uma concentração de a partir de cer- ca de 20 até 100 ppm (expressos como CI2) de tais hidantoínas cloradas no referido meio aquoso, em que o biodispersante está ausente do meio aquo- so.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidantoína clorada é a monocloro dimetil hidantoína, dicloro dimetil hidantoína ou uma mistura das mesmas.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidantoína clorada é adicionada ao meio aquoso como uma solução ou uma suspensão aquosa.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidantoína clorada é adicionada ao meio aquoso como um só- lido.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio aquoso tratado está exposto a luz do sol.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidantoína clorada é formada in situ através da adição de cloro ao meio aquoso a partir de uma fonte de cloro e uma hidantoína alquilada em uma proporção molar de cloro para a hidantoína alquilada de a partir de 1:100 até 100:1.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a proporção molar de cloro para a hidantoína alquilada de a par- tir de 1:10 até 10:1.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as hidantoínas cloradas são adicionadas com aditivos de de- sempenho.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os aditivos de desempenho são agentes de dispersão, agentes de controle de escamação, inibidores de corrosão, tensoativos, biocidas, agentes de limpeza e as misturas dos mesmos.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio aquoso é um sistema de água para refrigeração, um sis- tema para a fabricação de polpa ou para a fabricação de papel, um sistema para a lavagem de ar, um sistema de água potável agrícola ou um sistema de drenagem, um sistema para a preparação de alimentos ou para limpeza, um sistema para uma indústria de petróleo, um sistema de água potável um sistema relacionado com água para uso doméstico ou um sistema institucio- nal relacionado com a água.

11. Método para a remoção de uma película biológica a partir de um substrato em um meio aquoso, caracterizado pelo fato de que compre- ende: a adição de ou a formação no referido meio aquoso de monocloro di- metil hidantoína ou de dicloro dimetil hidantoína, de uma mistura dos mes- mos em uma quantidade a partir de cerca de 20 até 25 ppm (expresso como CI2) de tais hidantoínas cloradas.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pe- lo fato de que a dimetil hidantoína clorada é formada in situ através da adi- ção de cloro ao meio aquoso a partir de uma fonte de cloro e dimetil hidanto- ína em uma proporção molar de cloro para a dimetil hidantoína de a partir de 1:10 até 10:1.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pe- lo fato de que a fonte de cloro é o hipoclorito de sódio ou cloro gasoso.