BR112020023445A2 - método para desinfecção usando um agente de desinfecção formado in situ pela reação de h2o2 e no2- - Google Patents

Abstract

A invenção se refere a um processo de desinfecção compreendendo os materiais de alimentação H2O2 e NO2- e uma etapa de mistura e uma etapa de distribuição, em que a etapa de mistura e a etapa de distribuição (durante a qual cada ponto na superfície sendo desinfetada é umedecido com uma solução de substância ativa) são implementadas durante um período de processamento ZA. Segue-se uma etapa de exposição, na qual a solução distribuída da substância ativa atua sobre a superfície em contato com a solução da substância ativa durante um período de exposição ZE. Neste processo, a concentração máxima de NO2- durante a etapa de mistura é de 300 mM, e a taxa de reação integrada no tempo W é representada durante o período de exposição ZE pela fórmula integral (I), onde k1 denota o valor de pH dependente constante de velocidade da reação entre H2O2 e NO2- e o valor do pH da solução da substância ativa antes de entrar em contato com a superfície a ser desinfetada está na faixa de 2,1 = pH < 6,8. A invenção também se refere a um dispositivo para prover a solução de substância ativa.

Description

1 / 49

MÉTODO PARA DESINFECÇÃO USANDO UM AGENTE DE DESINFECÇÃO FORMADO IN SITU PELA REAÇÃO DE H2O2 E NO2- Estado da técnica

[001] A presente invenção se refere a um método e a um dispositivo para desinfetar superfícies, em particular para desinfetar partes do corpo, em particular mãos, e/ou em particular para desinfetar feridas.

[002] O efeito biocida dos produtos da reação do peróxido de hidrogênio (H2O2) e do nitrito (NO2-) com a adição de um ácido já é conhecido na literatura. Também é conhecido na literatura que uma variedade de espécies reativas, incluindo ácido peroxinítrico (ONOOH) e seu peroxinitrito de íon residual ácido (ONOO-), óxido nítrico (NO), dióxido de nitrogênio (NO2), radicais hidroxila (OH) e hidroperoxila radicais (HO2) são formados por esta reação (Fig. 1). O ácido peroxinítrico em particular é considerado na literatura como um biocida forte, mas tem uma vida útil muito curta de apenas 0,8 s, o que torna problemático seu uso como desinfetante, uma vez que um período mínimo de ação deve ser observado para matar um número de patógenos.

(1)

[003] A taxa de reação da reação (1) depende do pH da solução e foi investigada em vários estudos (Anbar & Taube, 1954; Damschen & Martin, 1983; E. Halfpenny, 1952; Lee & Lind, 1986; Lukes et al., 2015; Vione et al., 2003). As etapas intermediárias da reação (1) não são conhecidas em detalhes. Em (Vione et al., 2003), as reações (2) (3) (4)

2 / 49 são propostas como etapas intermediárias para a reação (1) como uma possível via de formação para ONOOH.

[004] A Fig. 1 mostra uma seleção de processos químicos que, de acordo com um modelo químico criado no decorrer da invenção, levam à formação de espécies reativas como resultado da mistura de H2O2 e NO2-.

[005] Mas, ao mesmo tempo, também óxidos de nitrogênio (NOx) dissolvidos em água são produzidos pela reação de H2O2 e NO2-. NOx são gases nocivos e perigosos. Também é conhecido que os NOx não são altamente solúveis em líquidos e podem, portanto, liberar gases de líquidos. Esta liberação de gás é particularmente relevante em películas líquidas com uma grande área de superfície. Em contraste com as superfícies líquidas menores em experimentos de suspensão, a liberação de gases é um fator a ser considerado ao desinfetar superfícies reais e, portanto, torna mais difícil usar a reação (1) para desinfecção.

[006] Foi descrito na literatura que as misturas de NO2- e H2O2 são antimicrobianas ativas e podem levar a uma redução significativa de microrganismos em suspensão quando expostos por várias horas (Jiang & Yuan, 2013) ou mais de 15 minutos (Heaselgrave, Andrew, & Kilvington, 2010). Supõe-se que ONOOH é um componente importante para o efeito de descontaminação. Outras espécies antimicrobianas ativas, como NO, NO2, OH e HO2, são formadas pela reação de H2O2 e NO2-. Sabe-se também que a mistura de NO2- e um ácido também leva a um efeito esporicida (Szabo, Adcock, & Rice, 2014). Destes estudos sabe-se que uma acidificação da suspensão para descontaminação com NO2- ou uma mistura de H2O2 e NO2- tem um efeito benéfico no efeito desinfetante.

[007] O trabalho de Heaselgrave, Andrew, & Kilvington, 2010 propõe uma combinação de H2O2 e NO2- para desinfetar lentes de contato. Neste trabalho os autores utilizam uma solução desinfetante contendo 171

3 / 49 mmol de H2O2 e 29 mmol de NO2- em pH 5. O menor tempo de exposição que os autores afirmam para obter um efeito desinfetante é de 18 minutos. Para a desinfecção de superfícies e particularmente para a desinfecção higiênica das mãos, este tempo de exposição não seria satisfatório. Um procedimento mais eficaz pode ser alcançado trivialmente aumentando as concentrações de NO2- e H2O2. A presente invenção, no entanto, é dirigida a um método que, com um uso limitado de NO2-, permite a morte de vírus sem envelope e esporos bacterianos em um tempo também fortemente limitado e no qual nenhuma toxicidade de longa duração é dada.

[008] Neste contexto, um método é ótimo no que se refere à uso de recursos que, em determinadas condições, apresente a maior eficiência possível, devendo a eficiência ser entendida como um quociente entre a respetiva eficácia e a eficácia teoricamente máxima atingível.

[009] Lukes et al. 2015 também descreve o uso de peróxido de hidrogênio e nitrito para desinfecção. Uma configuração experimental a um pH de 3,3 com 200 µM de H2O2 e 90 µM de NO2- é descrita. Também aqui o tempo de exposição necessário é de várias horas.

[0010] O mesmo se aplica ao WO 2011/134010 A1, que descreve o uso de NO2- acidificado em águas residuais durante um período de uma hora a vários dias.

[0011] Em Ikawa et al., 2016, um método para desinfecção é descrito em que a água é tratada com plasma e, em seguida, uma suspensão bacteriana é adicionada. O efeito desinfetante deve-se às espécies reativas criadas pelo plasma. De acordo com o estudo, principalmente o ácido peroxinítrico é formado aqui. O método para desinfecção de Kitano et al. também é descrito para superfícies em US 20170172149. Também se baseia no efeito desinfetante de uma mistura de peróxido e nitrito. No entanto, o ácido peroxinítrico é formado como uma espécie desinfetante, que é produzida em valores de pH abaixo de 2 (pH = 0). Particularmente, a faixa ácida (pH = 0) é

4 / 49 muito importante para a formação das espécies desinfetantes, de modo que às vezes é necessário aumentar o valor de pH novamente depois (para pH = 4,8), a fim de ser capaz de desinfetar superfícies sensíveis ao pH. A meia-vida da espécie desinfetante, ácido peroxinítrico, é declarada em cerca de 10 minutos em temperatura ambiente, em outros documentos (Lammel et al., 1990) cerca de 3 minutos em temperatura ambiente. As espécies desinfetantes da presente invenção, por outro lado, se decompõem à temperatura ambiente em um tempo muito mais curto (meia-vida de aproximadamente 1s), de modo que se pode excluir que se tratam das mesmas substâncias ativas.

[0012] Todos os estudos acima mencionados se referem à redução de microrganismos em suspensão utilizando tempos de exposição mais longos, principalmente superiores a 15 minutos. No entanto, até onde sabemos, não há nenhum processo conhecido em que um efeito desinfetante pela mistura de H2O2 e NO2- ocorra em poucos minutos ou segundos e em que a desinfecção não ocorra em suspensão, mas em superfícies.

[0013] Portanto, o método descrito a seguir visa a descontaminação de superfícies por meio de misturas de NO2- e H2O2 em um tempo muito curto, em que uma solução ativa é formada pela mistura de NO2- e H2O2, e é aplicada e/ou distribuída sobre uma superfície em uma etapa de distribuição ou se espalha por difusão. Objetivo da Invenção

[0014] Há, portanto, o problema de prover um método para desinfecção de superfície que é baseado nos materiais de partida H2O2 e NO2-, que são aplicados e/ou distribuídos na superfície a ser desinfetada por meio de uma etapa de distribuição, e cuja duração total do processo é significativamente menor do que com processos até agora conhecidos com base na mistura de H2O2 e NO2-. Ao mesmo tempo, o método deve tolerar superfícies com um efeito tampão, manter as emissões de NOx o mais abaixo possível das concentrações consideradas prejudiciais à saúde e ainda

5 / 49 funcionar de forma confiável mesmo se parte do NO2- usado for emitido como NOx.

[0015] Um outro objetivo da invenção é prover um método para desinfecção no qual uma solução ativa é produzida pela reação de H2O2 e NO2, que pode ser usado para desinfetar superfícies.

[0016] Um outro objetivo da presente invenção é o suprimento de um dispositivo com o qual os reagentes necessários para uso em um método para desinfecção com uma solução ativa produzida in situ podem ser armazenados, colocados em contato e aplicados na superfície a ser desinfetada.

[0017] O objetivo da invenção é resolvido pelo objetivo da reivindicação 1 do método independente e pela reivindicação 13 do dispositivo independente. As modalidades vantajosas do método são indicadas nas reivindicações secundárias. Estas e outras modalidades são descritas a seguir. Definições

[0018] De acordo com a presente invenção, a solução ativa compreende uma solução desinfetante que é aplicada à superfície a ser desinfetada. Aqui, a superfície significa uma superfície plana ou uma superfície com irregularidades e/ou cavidades. A solução ativa pode conter aditivos além dos agentes desinfetantes formados in situ. Esses aditivos incluem, mas não estão limitados a, solventes, soluções tampão, bases, fragrâncias, corantes e/ou outros desinfetantes e/ou ozônio, bem como outros produtos de reação e intermediários reativos da reação entre H2O2 e NO2-.

[0019] De acordo com a presente invenção, uma etapa de diluição compreende a diluição dos edutos com solventes e/ou aditivos. A etapa de diluição precede a etapa de mistura ou ocorre ao mesmo tempo que a etapa de mistura.

[0020] De acordo com a presente invenção, uma etapa de mistura compreende a mistura de edutos para obter a solução ativa. Durante a etapa de

6 / 49 mistura, os aditivos também podem ser misturados adicionalmente com os edutos. A etapa de mixagem pode ser composta de várias subetapas. A etapa de mixagem começa no tempo t0 = 0.

[0021] De acordo com a presente invenção, uma etapa de distribuição compreende a distribuição da solução ativa na superfície a ser desinfetada. Cada ponto da superfície a ser desinfetado é umedecido com solução ativa. A etapa de distribuição pode começar ao mesmo tempo que a etapa de mixagem no tempo t0 ou pode segui-la.

[0022] De acordo com a presente invenção, o período de processamento ZA compreende a etapa de mistura e distribuição, isto é, o tempo necessário para misturar os edutos para obter a solução ativa e para molhar cada ponto na superfície a ser desinfetado com a solução ativa. O período de processamento começa no tempo t0 = 0, quando os edutos são colocados em contato um com o outro, e termina no tempo t1, quando cada ponto da superfície a ser desinfetada é umedecido com solução ativa. O pH e a temperatura podem mudar durante o período de processamento, particularmente se a mistura ocorrer antes do primeiro contato com a superfície e a superfície influenciar o pH e/ou a temperatura. Por esta razão, o valor do pH e a temperatura dependem do tempo durante o processo.

[0023] Dentro do escopo da invenção, as etapas relevantes para o método para desinfecção, como uma etapa de diluição, também podem ocorrer antes do período de processamento, ou seja, antes do tempo t0 = 0.

[0024] De acordo com a presente invenção, uma etapa de exposição compreende a ação da solução ativa sobre a superfície umedecida com solução ativa para desinfecção. A etapa de exposição é descrita pelo período de exposição ZE.

[0025] De acordo com a presente invenção, o período de exposição ZE compreende o período de tempo necessário para atingir um efeito de desinfecção suficiente pela solução ativa. O período de exposição começa no

7 / 49 tempo t1, no qual cada ponto da superfície a ser desinfetado é umedecido com solução ativa, e termina no tempo t2, no qual cada ponto da superfície umedecido com solução ativa é desinfetado.

[0026] De acordo com a presente invenção, NO2- é um sal de nitrito com a fórmula geral MxNO2, em que M é um metal alcalino ou alcalino- terroso e x = 1 ou x = 2. Em particular, M é sódio ou potássio e x = 1. O sal de nitrito pode estar presente como um sal em solução ou como um sólido. Aqui, o NO2- em solução está presente como ânion NO2- ou como ácido HNO2 dependendo do valor de pH.

[0027] De acordo com a presente invenção, os agentes ativos, que são os produtos da reação de H2O2 e NO2-, são formados in situ. In situ significa que os agentes ativos são gerados apenas quando necessário. Descrição detalhada da invenção

[0028] O método para desinfecção da presente invenção compreendendo pelo menos os edutos H2O2 e NO2- consiste em várias subetapas que compreendem pelo menos - uma etapa de mistura, onde os edutos são misturados para obter uma solução ativa; - uma etapa de distribuição em que a solução ativa é distribuída em uma superfície a ser desinfetada, em que a etapa de mistura e a etapa de distribuição ocorrem em um período de processamento ZA que começa no tempo t0 quando os edutos são colocados em contato um com o outro e termina no tempo t1 quando cada ponto na superfície a ser desinfetado é umedecido com solução ativa, em que t0 é igual a 0 e t1 é maior que t0 e subsequentemente, uma etapa de exposição na qual a solução ativa distribuída atua na superfície em contato com a solução ativa ao longo de um período de exposição ZE que começa no tempo t1 e termina após o

8 / 49 período de tempo ZE no tempo t2, em que t2 representa o tempo em que cada ponto na superfície em contato com a solução ativa é umedecido com solução ativa por um tempo suficiente para obter um efeito desinfetante, e em que t2 é maior do que t1, distinguido pela concentração máxima de NO2- no tempo t0 da etapa de mistura é 300 mM, e taxa de reação integrada no tempo W ao longo do tempo de exposição ZE é representada pela integral (5), em que t1 e t2 são conforme definidos acima, e em que t2 não excede 3 minutos, em que [H2O2] e [NO2-] denotam as concentrações dos edutos durante o período de exposição ZE, e em que k1 é a constante de taxa dependente do pH da reação entre H2O2 e NO2- ou HNO2, e em que o pH e a temperatura podem ter uma dependência do tempo, e em que o pH da solução ativa antes do contato com a superfície a ser desinfetada está em uma faixa de 2,1 ≤ pH <6,8.

[0029] A constante de taxa dependente do pH k1 pode ser calculada como segue (6) com (7)

9 / 49 (8) (9) e a quantidade sem unidade (10) com a energia de ativação efetiva EA = 70 kJ/mol e a temperatura T. k4 é 120 M-1s-1 a 20°C.

[0030] As concentrações dependentes do tempo dos edutos NO2- e H2O2 durante o período de exposição podem ser calculadas usando as seguintes equações: , (11) , (12) com (13) (14) e , (15) com k1, k4, , e como descrito acima.

[0031] e são as concentrações iniciais de H2O2 e NO2- na solução ativa no tempo da etapa de mistura. Estes são dados pelas concentrações do eduto e o tipo de mistura ou diluição. Por exemplo, no caso de uma concentração de eduto de 200 mM H2O2 na solução de eduto 1 e 200

10 / 49 mM de NO2- na solução de eduto 2 e uma proporção de mistura de 1: 1, concentrações iniciais de e = 100 mM são obtidos.

[0032] Além disso é r = 0,11, (16)

[0033] em que r é um coeficiente de liberação de gás que descreve a formação de NOx a partir de NO2- e é descrito em mais detalhes abaixo.

[0034] A Fig. 23 mostra os intervalos de eficácia exemplificativos, que são definidos pela desigualdade (5) a uma temperatura de 20°C para concentrações iniciais iguais de e , para todas as combinações de tempos de exposição ZE selecionados de 15 s, 30 s, 50 s ou 90 s e tempos de processamento ZA selecionados de 2 s, 15 s, 30 s e 75. Esta figura pode ser usada pelo especialista para projetar o processo à temperatura ambiente.

[0035] Como os materiais iniciais (NO2- e H2O2) são convertidos ao longo do tempo, a taxa de reação efetiva da reação entre H2O2 e NO2- diminui continuamente. Devido à meia-vida curta dos produtos de reação, estes não se acumulam e, portanto, a taxa de reação instantânea de H2O2 e NO2- é decisiva para a eficácia da solução ativa em um determinado tempo durante o tempo de exposição. Para o uso da solução ativa como desinfetante é necessário que a eficácia seja dada por um período mínimo de ação definido. Portanto, a taxa de reação integrada no tempo W não deve cair abaixo de um valor mínimo. A fórmula heurística (5) permite a seleção de concentrações aplicáveis de H2O2 e NO2- e um valor de pH correspondente para aplicações de descontaminação em uma determinada temperatura de processo.

[0036] Em contraste com as bactérias vegetativas, os esporos bacterianos e os vírus sem envelope não podem ser inativados com agentes à base de álcool ou somente após um período de tempo insuficientemente longo. Com uma taxa de reação W ≥ 10 mM, não apenas as bactérias vegetativas, mas também os esporos bacterianos são inativados.

11 / 49

[0037] Em uma modalidade, a taxa de reação integrada no tempo W da reação entre H2O2 e NO2- é maior ou igual a 17.

[0038] Com uma taxa de reação W ≥ 17 mM, além das bactérias vegetativas e esporos bacterianos, os vírus sem envelope também são inativados.

[0039] Em uma modalidade que é direcionada exclusivamente a bactérias vegetativas, é W = 0,3, particularmente 0,5.

[0040] Uma maior taxa de reação W integrada no tempo aumenta o efeito de desinfecção na superfície em contato com a solução ativa.

[0041] Além disso, a duração do período de processamento e o período de exposição desempenham um papel importante na eficácia do método para desinfecção.

[0042] O período de processamento ZA inclui a etapa de mistura e a etapa de distribuição, em que a etapa de distribuição pode começar ao mesmo tempo que a etapa de mistura no tempo t0 = 0 ou pode ser seguida pela etapa de mistura. O período de processamento começa em t0 = 0.

[0043] Além disso, as etapas relevantes também podem ser realizadas antes do período de processamento, ou seja, antes do tempo t0 = 0, e. uma etapa de diluição. No entanto, essas etapas não são relevantes para o intervalo de tempo usado para calcular a taxa de reação integrada no tempo e pode, portanto, ser antes de t0 = 0.

[0044] O objetivo da invenção é que o período de processamento que termina no tempo t1 é selecionado a partir de uma faixa de 0 < t1 ≤ 75 s, em particular selecionado a partir da faixa 0 < t1 ≤ 30 s, em particular selecionado a partir de uma faixa 0 < t1 ≤ 15s , em particular selecionado a partir de um intervalo 0 < t1 ≤ 2s.

[0045] Em algumas modalidades, o tempo de exposição começa após 2s.

[0046] Em algumas modalidades, o tempo de exposição começa após

12 / 49 15s.

[0047] Em algumas modalidades, o tempo de exposição começa após 30s.

[0048] Em algumas modalidades, o tempo de exposição começa após 75s.

[0049] Em algumas modalidades, um período de processamento mais longo, que termina no tempo t1, é necessário, em que o dito período é selecionado a partir de uma faixa de 15 < t1 ≤ 75 s, em particular selecionado a partir de uma faixa 30 < t1 ≤ 75 s, em particular selecionado a partir de um intervalo 50 < t1 ≤ 75s.

[0050] Em algumas modalidades, um período de processamento mais curto, que termina no tempo t1, é necessário, em que o dito período é selecionado a partir de uma faixa de 0 < t1 ≤ 30 s, em particular é selecionado a partir de uma faixa 0 < t1 ≤ 15 s, em particular é selecionado em uma faixa 0 <t1 ≤ 2s.

[0051] Em algumas modalidades, um período de processamento, que termina no tempo t1, é necessário, em que o dito período é selecionado a partir de uma faixa de 2 < t1 ≤ 75 s, em particular é selecionado a partir de uma faixa de 2 < t1 ≤ 30 s, em particular é selecionado de um intervalo de 2 < t1 ≤ 15s.

[0052] O período de processamento deve ser grande o suficiente para molhar todos os pontos da superfície a serem desinfetados com solução ativa. Ao mesmo tempo, no entanto, o período de processamento deve ser selecionado tão pequeno que, após a distribuição da solução ativa na superfície a ser desinfetada, ainda haja solução ativa reativa suficiente para obter um efeito desinfetante.

[0053] O período de exposição, que começa no tempo t1 e termina no tempo t2, é de no máximo 90 s. Um curto período de exposição é vantajoso para poder realizar o método para desinfecção, em particular para a

13 / 49 desinfecção de superfícies, no menor tempo possível.

[0054] Em uma outra modalidade, o período de exposição, que começa no tempo t1 e termina no tempo t2, é um máximo de 50 s, em particular um máximo de 30 s, e em particular um máximo de 15 s. Esta modalidade é particularmente adequada para desinfecção da pele, como desinfecção das mãos.

[0055] O período de exposição deve ser suficientemente longo para obter um efeito desinfetante.

[0056] Além disso, o intervalo de tempo (soma de ZA e ZE) deve ser escolhido suficientemente curto, particularmente para aplicações em uma desinfecção de mãos, a fim de obter o efeito desinfetante necessário em uma faixa ainda adequado. Um período de tempo muito longo, como mais de 10 minutos, não é praticável nem razoavelmente aplicável à desinfecção das mãos, mesmo no setor clínico.

[0057] A mistura dos edutos H2O2 e NO2- para produzir a solução ativa pode ocorrer antes do contato com a superfície a ser desinfetada, ou diretamente na superfície a ser desinfetada. A etapa de mistura pode ser realizada sem influência externa por difusão e convecção, ser suportada por distribuição mecânica, ou ser integrada em um processo de pulverização, no qual os edutos são pulverizados juntos sobre a superfície a ser desinfetada.

[0058] Além disso, o valor do pH desempenha um papel decisivo no método para desinfecção de acordo com a invenção.

[0059] O pH da solução ativa na superfície em contato com a solução ativa está em uma faixa de 2,1 ≤ pH ≤ 6,8, particularmente em uma faixa de 2,5 ≤ pH ≤ 5, e particularmente em uma faixa de 3,3 ≤ pH ≤ 4,7.

[0060] A taxa de reação entre H2O2 e NO2- depende de acordo com (6) do valor de pH da solução. Com a diminuição do pH, ou seja, com o aumento da concentração de H3O +, a taxa de reação k1 aumenta. Em baixos valores de pH, o efeito desinfetante da solução ativa é, portanto, maior, no

14 / 49 entanto, baixos valores de pH não permitem um processamento e período de exposição suficientemente longos devido à alta taxa de reação de H2O2 e NO2- em combinação com a vida útil curta dos produtos de reação formados. Em valores de pH mais altos, a taxa de reação de H2O2 e NO2- diminui significativamente, mas o efeito desinfetante da solução ativa também diminui.

[0061] Em contraste com a descontaminação em suspensões, verificou-se que a acidificação pode levar a uma deterioração significativa do efeito quando descontaminar superfícies. Isso resulta da necessidade de que o líquido na superfície deve ser aplicado e/ou distribuído na superfície em uma etapa de distribuição e, no caso de superfícies estruturadas e porosas, deve penetrar na superfície por difusão. A solução ativa não deve perder o seu efeito desinfetante durante este tempo, o que é alcançado por um pH muito baixo. Nesse caso, os edutos se decompõem muito rapidamente antes que possam desenvolver seu efeito antimicrobiano em qualquer ponto da superfície. Este problema é resolvido pela presente invenção para uma solução ativa de pelo menos NO2- e H2O2, identificando uma faixa de pH na qual o uso como desinfetante de superfície é possível.

[0062] Muitas superfícies têm elas próprias uma propriedade de regulação do pH, particularmente um efeito tampão, como a superfície da pele. O pH que é decisivo para o método da presente invenção é portanto o pH que resulta na superfície umedecida com solução ativa. Essas superfícies de proteção e seu efeito de proteção são conhecidos por um especialista. Mais detalhes sobre o efeito tampão da pele neste método para desinfecção são mostrados na Fig. 4.

[0063] Em uma modalidade da presente invenção, o método para desinfecção se destina a ser aplicado para desinfetar uma superfície que protege fortemente o pH, em particular pele, feridas ou outras superfícies orgânicas, em que um pH adequado na superfície resulta do fato de que o pH

15 / 49 O valor da solução ativa antes do contato com a superfície a ser desinfetada está em uma faixa de 2,1 a 4,5, em particular em uma faixa de 2,1 a 3,6, em particular em uma faixa de 2,1 a 3,2.

[0064] Este pH é aumentado de 0,2 a 1,7, em particular de 0,2 a 0,8, pelo contato com a superfície tampão dependendo das propriedades da superfície.

[0065] Isso significa que o pH da solução ativa é inferior ao pH da solução ativa na superfície a ser desinfetada. Devido a esta propriedade, os edutos reagem rapidamente fora da superfície para serem desinfetados e não se acumulam no ambiente. Na superfície a ser desinfetada, particularmente na superfície de uma parte do corpo, particularmente uma mão, entretanto, a reação entre H2O2 e NO2- é um pouco mais lenta devido ao efeito tampão da superfície, que permite o desenvolvimento do efeito desinfetante. Assim, o efeito desinfetante permanece eficaz por um tempo suficientemente longo na superfície pretendida, em superfícies não destinadas ao uso, os edutos são decompostos rapidamente e, portanto, não se acumulam.

[0066] Em uma modalidade, as quantidades iniciais dos edutos são idênticas, particularmente em aplicações quando a liberação de NOx é desprezível, portanto, NO2- e H2O2 são completamente convertidos. Isso significa que nenhum agente biocida é liberado no meio ambiente.

[0067] Em uma modalidade, a eficiência do método nos tempos t1 e t2, que são predeterminados pelo processo, é de pelo menos 10%, em particular pelo menos 20%, em particular pelo menos 30%, em que (17) com que denota o parâmetro de eficácia máxima atingível t1 e que denota a concentração mínima selecionada a partir do inicial concentrações [ e . Isso

16 / 49 garante que os edutos usados sejam usados eficientemente pela seleção razoável dos parâmetros de processo selecionáveis pH, temperatura e concentrações iniciais dos edutos. Parâmetros de processo com eficiência diferente são ilustrados na Fig. 23 para um processo com t1 = 15 se t2 = 45 s. As concentrações iniciais [H2O2]0 e [NO2-]0 assim como o pH foram variados.

[0068] Em uma modalidade, as quantidades iniciais de edutos diferem umas das outras em menos de 10%, em particular a quantidade inicial de NO2- é 2% a 10% maior do que a quantidade inicial de H2O2. O valor exato deve ser determinado para uma determinada aplicação, ou seja, para uma determinada superfície e quantidade de líquido. Neste caso, apenas nitrato e água são formados como produtos finais estáveis, enquanto NO2- e H2O2 são completamente convertidos. Isso significa que nenhum agente biocida é liberado no meio ambiente. O método para desinfecção de acordo com a invenção é, portanto, particularmente amigo do ambiente.

[0069] Uma quantidade inicial ligeiramente maior de NO2- em comparação com H2O2 é útil para prevenir a perda de NO2- efetivo pela liberação de NOx.

[0070] Devido à área de superfície maior, a liberação de NOx é significativamente maior na desinfecção da superfície do que na desinfecção em solução ou suspensão. Quando a solução ativa é distribuída sobre uma superfície, forma-se apenas um fino película líquido, no qual uma grande proporção do NO2- utilizado pode ser liberado como óxidos de nitrogênio gasosos (NOx). Isso tem como consequência, entre outras coisas, que até 10% do NO2- introduzido no líquido é liberado na forma de NO (g) ou particularmente NO2(g). A liberação de gases leva a uma degradação acelerada de NO2- em uma solução ativa de H2O2 e NO2- em superfícies, em comparação com uma solução ativa em suspensão preparada de forma idêntica. A liberação de gases influencia a cinética da reação e também deve ser mantida baixa por motivos de saúde.

17 / 49

[0071] As emissões de NOx são devidas a dois processos básicos: Por um lado, o uso de um ácido para ajustar o pH pode causar diretamente a liberação de NOx, como o processo mostrado na Fig. 1: . (18)

[0072] A presença de H2O2 não é necessária para o processo (18). Por outro lado, a formação de ONOOH, que requer a presença de H2O2, pode contribuir pela reação (19) (19) às emissões de NOx por subsequente liberação de NO2.

[0073] A liberação de NOx foi investigada por experimentos e simulações de computador. Em uma modalidade da presente invenção, a liberação de gás é expressa como a taxa de liberação de gás pela fórmula (20) que por se presumir como sendo proporcional à taxa de destruição efetiva R1 de NO2- e H2O2 pela reação (1), e contribui para a destruição de NO2- de acordo com a fórmula (21).

[0074] Aqui, r designa uma proporção relacionada a R1, que leva à liberação de NO2- na forma de NOx. Esta forma resulta do fato de que a reação ONOOH → NO2 + OH (22) faz a contribuição essencial para a liberação de gases durante a descontaminação da superfície. Enquanto r em experimentos de suspensão é

18 / 49 geralmente insignificante, por exemplo em uma faixa de r ≤ 0,01, r pode ter valores em uma faixa de r ≤ 0,11 durante a descontaminação da superfície. O valor do concreto depende da respectiva aplicação, principalmente da espessura da película líquida. A liberação de gases que ocorre, portanto, influencia a cinética de reação da reação de H2O2 e NO2- no caso de desinfecção de superfície, o que seria desprezível no caso de desinfecção em suspensão.

[0075] Uma possibilidade de limitar a quantidade de liberação de NOx é limitar a concentração inicial de NO2.

[0076] No método para desinfecção de acordo com a invenção, uma concentração inicial máxima de NO2- no tempo t0 não deve exceder uma concentração de 300 mM, particularmente 200 mM, particularmente 100 mM.

[0077] Isso mantém a quantidade de NOx liberado o mais baixo possível, minimizando os efeitos colaterais prejudiciais do método para desinfecção.

[0078] O método para desinfecção de acordo com a invenção pode ser usado para desinfetar superfícies. O método para desinfecção de acordo com a invenção pode ser utilizado em particular para a desinfecção da pele e/ou a desinfecção de feridas.

[0079] O método para desinfecção da presente invenção pode ainda ser usado para a descontaminação de dispositivos médicos, em particular de dispositivos médicos termolábeis, tais como tubos de endoscópios, bem como de recipientes e tubos.

[0080] O método para desinfecção da presente invenção pode ainda ser usado para a descontaminação de sementes, safras, produtos de origem animal, alimentos, embalagens, bem como recipientes de bebidas ou linhas de bebidas.

[0081] Em uma modalidade do método para desinfecção de acordo com a invenção, tampões de ácido ou soluções de tampão de ácido podem ser

19 / 49 adicionados aos edutos e/ou à solução ativa. Por exemplo, tampões de citrato, tampões de acetato de ácido acético, tampões de citrato de fosfato, tampões de fosfato ou tampões de citrato podem ser usados como tampões. As soluções tampão contendo citrato são particularmente adequadas devido ao seu odor agradável.

[0082] Em uma modalidade do método para desinfecção de acordo com a invenção, os aditivos podem ser adicionados aos edutos antes e/ou durante a etapa de mistura. Os aditivos concebíveis incluem, entre outros, solventes, bases, fragrâncias, corantes e/ou outros desinfetantes e/ou ozônio.

[0083] Além disso, podem ser produzidas suspensões com substâncias não solúveis em água, particularmente por adição de gorduras e tensoativos.

[0084] Em outra modalidade, uma ou mais fontes de plasma podem ser usadas para produzir um ou mais dos edutos.

[0085] Assim, seria possível produzir os edutos H2O2 e NO2- a partir do ar e da água por meio da eletricidade. No estado da técnica, os processos de plasma são suficientemente divulgados para que o especialista possa selecionar um plasma apropriado (ver também Lukes et al., 2015, EP17150571.2).

[0086] Em uma outra modalidade da presente invenção, o plasma produz adicionalmente ozono, que pode fazer parte da solução ativa.

[0087] O método para desinfecção de superfícies, que é o objetivo desta invenção, é distinguido por ter um efeito esporicida. Não existe um desinfetante aprovado para desinfetar a pele na Alemanha que também tenha um efeito desinfetante contra esporos bacterianos. Além disso, o método de acordo com a invenção é de baixo odor e é vantajoso em relação aos métodos de desinfecção comuns para desinfetar a pele, e. álcool, porque não resseca a pele.

[0088] Outro objetivo da presente invenção é um dispositivo para prover a solução desinfetante (formada in situ) para e/ou aplicar a solução

20 / 49 desinfetante (formada in situ) ao dito método para desinfecção, consistindo em - uma área de armazenamento que compreende pelo menos um reservatório no qual pelo menos um eduto é retido, - um dispositivo para misturar os edutos e prover a solução ativa, - um dispositivo de dispensação da solução ativa na superfície a ser desinfetada,

[0089] ou - uma área de armazenamento que compreende pelo menos um reservatório no qual pelo menos um eduto é retido, - um dispositivo para dispensar os edutos sobre a superfície a ser desinfetada, em que o dispositivo de dispensação é projetado de tal forma que os edutos da solução ativa são misturados na ou na frente da superfície a ser desinfetada.

[0090] A área de armazenamento e o dispositivo de mistura, bem como o dispositivo de dispensação são conectados de forma escoada um com o outro, de modo que os edutos podem passar através de aberturas que podem ser fechadas após a ativação da área de armazenamento para o dispositivo de mistura e a partir daí como solução ativa através do dispositivo de dispensação para a superfície a ser desinfetada. Alternativamente, a mistura dos edutos também pode ocorrer fora do dispositivo por meio de dois bicos direcionados um ao outro.

[0091] Os edutos (pelo menos H2O2, NO2- e ácido) podem ser armazenados e misturados de diferentes maneiras. Em uma modalidade da presente invenção, H2O2, NO2- e um ácido são armazenados separadamente, ou seja, em três reservatórios separados.

[0092] Em uma outra modalidade da presente invenção, H2O2 e o ácido são armazenados juntos em um reservatório, e NO2- em um segundo

21 / 49 reservatório separado. Nesta modalidade, apenas dois reservatórios são necessários para armazenar os edutos (Fig. 2).

[0093] Em uma outra modalidade da presente invenção, NO2- é armazenado junto com o ácido, em particular ácido nítrico, em um reservatório, e H2O2 é armazenado em um segundo reservatório. A acidificação do NO2- com ácido nítrico produz gases NOx acima do líquido, que levam a pressões de várias barras no respectivo reservatório. Esta pressão pode ser usada em uma outra modalidade da presente invenção como uma unidade para o dispositivo.

[0094] Em uma outra modalidade da presente invenção, tanto H2O2 quanto NO2- são retidos e acidificados. Nesta modalidade, a acidificação para aumentar a pressão e a acidificação necessária para a reação de H2O2 e NO2- (1) podem ser realizadas independentemente uma da outra. É possível adicionar os edutos de diferentes formas.

[0095] Em uma modalidade da presente invenção, os aditivos podem ser adicionados nas concentrações necessárias para a eficácia do produto.

[0096] Em uma outra modalidade da presente invenção, o dispositivo pode compreender uma área de diluição na qual os edutos são diluídos com solventes e/ou aditivos. Nesta modalidade, os edutos podem ser adicionados como concentrado, que é então diluído no processo. Conforme descrito acima, a água pode ser usada como solvente para o processo descrito.

[0097] Os aditivos concebíveis incluem, entre outros, bases, soluções tampão, fragrâncias, corantes e/ou ozônio. Nesta modalidade, 3 a 200 partes de solução ativa podem ser obtidas a partir de uma parte de concentrado, adicionando o concentrado e, em seguida, diluindo-o.

[0098] Em uma outra modalidade da presente invenção, os aditivos podem ser adicionados como sais, que são colocados em solução no processo. H2O2 é adicionado em particular como um sal, em particular como percarbonato de sódio, ou em solução, enquanto que NO2- é adicionado em

22 / 49 particular como um sal, em particular como um sal de sódio ou de potássio, ou em solução. Os edutos podem ser fornecidos em diferentes formas.

[0099] Também é possível adicionar H2O2 em concentrações maiores, particularmente em concentrações maiores ou iguais a 0,5% (v/v), de modo que o próprio H2O2 tenha efeito bactericida e/ou virucida, mas não esporicida. O efeito esporicida do método realizado de acordo com a invenção é então ainda descrito pela desigualdade (5). É possível prover os edutos, misturados com aditivos ou na forma pura, em um respectivo dispositivo.

[00100] Quando ativados, os edutos e/ou aditivos são liberados dos reservatórios. Ao misturar os aditivos e/ou aditivos, a solução ativa é formada.

[00101] Além disso, os reservatórios podem ter uma válvula de saída através da qual o líquido pode ser drenado e descartado.

[00102] Em uma outra modalidade da presente invenção, os reservatórios são equipados com sensores de nível, em particular com sensores de nível mecânicos ou elétricos, em particular capacitivos, sensores de nível indutivos, sensores de nível óptico ou sensores de nível ultrassônicos, combinados com um dispositivo de desligamento que impede a ativação do dispositivo se um nível mínimo de um eduto for inferior.

[00103] Além disso, os reservatórios substituíveis podem ser equipados com um dispositivo que permite a identificação única do conteúdo e impede a ativação do dispositivo em caso de enchimento incorreto.

[00104] Em uma outra modalidade da presente invenção, um controle de processo na área de armazenamento e/ou entre a área de armazenamento e o dispositivo de dispensação pode ocorrer por meio de um ou mais barômetros e/ou um ou mais sensores de fluxo, em particular combinado com um dispositivo de desligamento que pode impedir a ativação do dispositivo caso a pressão de operação necessária ou fluxo de operação não sejam mantidos devido a mau funcionamento ou reservatórios de armazenamento vazios.

23 / 49

[00105] Em uma outra modalidade da presente invenção, o dispositivo compreende sensores para determinar a concentração dos edutos ou dos aditivos. Os sensores podem ser em particular eletrodos de condutividade, capacitância ou pH. Além disso, o uso da espectroscopia de absorção em uma faixa do ultravioleta e do visível para a determinação das concentrações do eduto e/ou do valor do pH é vantajoso para o controle do processo.

[00106] Em particular, o dispositivo compreende um sensor ou uma câmera que serve para dosar a quantidade de líquido dispensado de forma adequada para o respectivo usuário, em que o controle da dispensação pode ser realizado em particular pela detecção do tamanho da superfície a ser desinfetada. Além disso, a câmera e/ou um sensor podem ser usados para o usuário ou controle de uso. O dispositivo pode compreender um microprocessador para avaliação adicional desses dados e/ou uma interface para processamento de dados externos, particularmente uma interface de dados sem fio. Em uma outra modalidade, o dispositivo compreende um ou mais sensores de temperatura e/ou elementos de aquecimento ou resfriamento, em particular elementos Peltier, a fim de garantir uma temperatura constante dos líquidos de partida e/ou temperar o líquido a uma temperatura confortável para o do utilizador.

[00107] Em uma outra modalidade da presente invenção, o dispositivo compreende uma ou mais fontes de plasma que geram pelo menos um dos edutos, em que a fonte de plasma é integrada em pelo menos um reservatório, ou está disposta a montante de pelo menos um reservatório, ou está disposto a montante do dispositivo para misturar os edutos ou está integrado no dispositivo para dispensar os edutos. As fontes de plasma podem ser usadas para produzir H2O2 e/ou NO2-, bem como para atingir uma acidificação suficiente dos respectivos líquidos. Em particular, uma fonte de plasma quente, em particular um arco ou descarga de microondas pode ser usada para o enriquecimento de NO2-, bem como uma fonte de plasma frio, em particular

24 / 49 uma descarga de barreira dielétrica, uma descarga de corona ou uma descarga de radiofrequência para o enriquecimento de H2O2.

[00108] Além disso, os reservatórios podem ter uma entrada de água através da qual pode ser adicionada água, particularmente a partir de uma ligação doméstica. Em particular, o dispositivo pode ser colocado a montante de uma torneira de água padrão ou dispensador de água.

[00109] Em uma outra modalidade da presente invenção, os edutos são adicionalmente diluídos e/ou enriquecidos com aditivos na área de mistura. Em uma modalidade particular da presente invenção, a diluição dos aditivos e/ou o enriquecimento com aditivos ocorre em uma área de diluição anterior à área de mistura.

[00110] Em outra modalidade da presente invenção, a área de mistura pode ser uma câmara de mistura ou linha de mistura na qual os líquidos são misturados. Neste caso, a linha de mistura pode ser projetada como um misturador microfluídico.

[00111] Em uma outra modalidade da presente invenção, o dispositivo tem uma linha de abastecimento de água que é alimentada a partir de outro reservatório ou uma conexão de água externa, em particular uma linha de água doméstica. Abrindo uma válvula ou operando uma bomba, a água é adicionada para diluir a solução ativa até a concentração desejada. Aqui, as linhas de alimentação da área de mistura são preferencialmente projetadas de forma que as soluções concentradas de NO2 e H2O2 sejam diluídas com água antes de entrarem em contato.

[00112] Em uma modalidade particular da presente invenção, a área de mistura e a área de saída são idênticas, de modo que a mistura dos edutos ocorre ao deixar o dispositivo e/ou na superfície a ser desinfetada.

[00113] Além disso, o dispositivo possui uma linha de suprimento de ar comprimido que é usada para distribuir a solução ativa/aerossol eficaz, em que o ar comprimido é fornecido por uma bomba interna ou por um

25 / 49 compressor ou é fornecido externamente.

[00114] Além disso, o dispositivo possui uma fonte de alimentação, em particular uma bateria interna, acumulador, solar ou célula de combustível.

[00115] Em uma outra modalidade da presente invenção, o dispositivo está equipado com um aplicador que serve para misturar e/ou distribuir os líquidos. O aplicador pode consistir em um gerador de aerossol que gera um aerossol que é distribuído por uma corrente de ar, em que o gerador de aerossol pode ser um ou mais nebulizadores ultrassônicos ou um ou mais nebulizadores de jato.

[00116] Em uma outra modalidade da presente invenção, o aplicador pode consistir em bombas de líquido que transportam os líquidos, em que estas podem ser, em particular, bombas manuais, bombas de pistão, bombas de diafragma, bombas peristálticas ou bombas venturi, e em que a saída do aplicador pode ser concebido como um bico que descarrega o líquido como um jato ou pulverizador. Em particular, em outra modalidade, pelo menos dois líquidos podem ser transportados com uma única bomba e misturados em uma unidade de mistura antes ou depois da bomba.

[00117] Em outra modalidade da presente invenção, as bombas são projetadas de tal forma que todas as bombas são operadas por um acionamento comum. O acionamento pode ser um eixo geométrico comum no caso de bombas peristálticas ou bombas de pistão, ou um suprimento de ar comprimido comum no caso de bombas pneumáticas ou bombas de Venturi.

[00118] Em uma outra modalidade da presente invenção, o dispositivo pode compreender uma estação de tratamento de água, em particular uma destilaria, um filtro de osmose ou um filtro de carbono. Esta estação de tratamento de água pode ser usada em particular para purificar a água de um abastecimento doméstico de água e para atingir uma capacidade tampão definida, em particular inferior. Isso é vantajoso para o processo, porque caso contrário, o valor do pH para o processo deve ser ajustado usando um tampão

26 / 49 de pH mais forte.

[00119] A solução ativa pode ser aplicada à superfície a ser desinfetada como um aerossol, jato líquido ou vapor. Descrição das figuras

[00120] Fig. 1: Representação do esquema de reação da reação entre H2O2 e NO2-.

[00121] Fig. 2: Representação esquemática do método para desinfecção, no qual os edutos dos reservatórios (1, 2) são misturados a um solvente armazenado em outro reservatório (3) para a obtenção da solução ativa.

[00122] Fig. 3: Representação esquemática do método para desinfecção, em que os edutos são expulsos dos reservatórios (1,2) e misturados a um solvente, que é armazenado em um terceiro reservatório (3), em uma área de mistura (10) para obter a solução ativa. Pelo suprimento de ar (18), a solução ativa é expelida da área de mistura e aplicada na superfície a ser desinfetada.

[00123] Fig. 4: Valores de pH medidos na mão antes (esquerda) e após a desinfecção manual (direita) de acordo com EN 1500 com três soluções ativas diferentes e nas soluções ativas antes da desinfecção manual (meio). As soluções ativas consistiam na solução inicial A (50 mM de H2O2 e a quantidade indicada de ácido cítrico em% (p/v)) e na solução inicial B (50 mM de NaNO2).

[00124] Fig. 5: Inativação de E. coli em suspensão com três soluções ativas diferentes (isopropanol como único ingrediente ativo, solução ativa com ácido cítrico a 2% e ácido cítrico a 10%. Para x, a proporção de desinfetante em% é traçada e para y, as unidades formadoras de colônias.

[00125] Fig. 6: Dependência da eficácia da taxa de reação integrada no tempo W contra bactérias E. coli. Para x, a concentração de NO2- e H2O2 em mmol no tempo t0 = 0 é plotada, para y, o tempo de reação em segundos. Para

27 / 49 W> 0,5 mM, uma redução de pelo menos 3,2 log10 etapas é alcançada em todos os experimentos. Para W <0,5 mM, uma redução de menos de 3,2 log10 etapas é alcançada em todos os experimentos.

[00126] Fig. 7: Curvas de eficácia com parâmetro de eficácia constante W em mM (representado para x é o valor de pH e para y a concentração inicial de H2O2 ou NO2- em mM na mesma concentração inicial, valores para t0 = 0), bem como experimentalmente determinado, redução de bactérias log10 (E. Coli) em suspensão, representada por pontos de tamanhos diferentes.

[00127] Fig. 8: Curvas de eficácia para desinfecção de superfícies (t1 = 30 s, t2 = 45 s) levando em consideração a liberação de NOx. As setas indicam os valores iniciais e finais de pH nos experimentos de desinfecção das mãos. A concentração inicial de H2O2 e NO2- é selecionada para ser a mesma (conforme indicado). eixo geométrico x: valor de pH, eixo geométrico y: concentração inicial de H2O2 ou NO2- no tempo t0 = 0. A: ácido cítrico a 10%, B: ácido cítrico a 2%, C: ácido cítrico a 0,5%.

[00128] Fig. 9: Efeito de diferentes liberações de gás na química do líquido em suspensão e nas superfícies. Configuração experimental (esquerda) com suprimento de ar (18) e curva de concentração medida em uma solução ativa com 150 mM de NO2- e 150 mM de H2O2 em pH 3 e pH 4 (direita), respectivamente. Para x, o tempo em segundos e para y, o número de moléculas de NOx detectadas por segundo (× 1016) são plotados.

[00129] Fig. 10: Efeito de diferentes liberações de gás na química do líquido em suspensão e nas superfícies. Configuração experimental (esquerda) e curva de concentração calculada (direita), com tempo x em segundos e concentração y em mM.

[00130] Fig. 11: Representação esquemática de um dispositivo de acordo com a invenção com 2 reservatórios e um líquido de diluição.

[00131] Fig. 12: Representação esquemática de um dispositivo de

28 / 49 acordo com a invenção, que provê a solução ativa como um aerossol.

[00132] Fig. 13: Representação esquemática de um dispositivo de acordo com a invenção, que provê a solução ativa como um pulverizador de líquido.

[00133] Fig. 14: Representação esquemática de um dispositivo de acordo com a invenção, no qual a solução ativa é aplicada através de uma torneira de água.

[00134] Fig. 15: Representação esquemática de um dispositivo de acordo com a invenção, que é interposto em uma tubulação de água que conduz a uma torneira de água.

[00135] Fig. 16: Representação esquemática de um dispositivo de acordo com a invenção, que contém uma fonte de plasma que gera parte dos edutos.

[00136] Fig. 17: Gráfico de Arrhenius para a reação de NaNO2 e H2O2 com uma concentração inicial de 5 mM para cada eduto usando um tampão de fosfato de ácido cítrico em pH 3 entre 0°C e 40°C

[00137] Fig. 18: Absorbância medida e ajustes correspondentes dos produtos de reação NO3-, H2O2, NO2- e HNO2 da reação de 73,2 mM de NaNO2, 58,9 mM de H2O2 e 100 mM de HCl a 0°C após 5 min de tempo de reação.

[00138] Fig. 19: Medição resolvida no tempo das densidades de HNO2/NO2 (densidade total de HNO2 e NO2-), NO3- e ONOOH na reação de 73,2 mM de NaNO2, 58,9 mM de H2O2 e 100 mM de HCl a 0°C.

[00139] Fig. 20: Absorbância e ajuste no tempo t = 20 s para a reação de 73,2 mM de NaNO2, 58,9 mM de H2O2 e 100 mM de HCl a 0°C.

[00140] Fig. 21: Fatores de redução para diferentes tipos de microrganismos em função do parâmetro de eficácia W. A linha horizontal corresponde a uma redução de 99% da concentração de microrganismos.

[00141] Fig. 22: Variações de eficácia a uma temperatura de 20°C e

29 / 49 tempos de exposição ZE de 15 s, 30 s, 50 se 90 s (de cima para baixo). Nas áreas acima das curvas, W > 10 mM se aplica ao parâmetro de eficácia para a respectiva duração dada do período de processamento ZA selecionado de 2s, 15s, 30s e 75. Para x, o valor de pH é plotado e para y, as concentrações iniciais [H2O2]0 = [NO2-]0 em mM.

[00142] Fig. 23: Faixa de eficácia e eficiência a uma temperatura de 20°C, um tempo de processamento de ZA = 15 se um tempo de exposição ZE = 30 s. A faixa acima da curva marcada W = 10 mM indica a faixa na qual W> 10 mM se aplica. Cada uma das curvas marcadas com porcentagens define áreas nas quais a eficiência tem pelo menos o valor especificado. A área hachurada provê exemplarmente aqueles valores em que W> 10 mM e E> 45% é válido. Para x, o valor de pH é traçado e para y, as concentrações iniciais [H2O2]0 = [NO2-]0 em mM.

[00143] A Fig. 11 mostra uma respectiva construção na qual as bombas de pistão (6, 7, 8) para distribuir os fluidos são acionadas por meio de um eixo de manivelas (12). Os pistões são puxados para cima e esvaziados. Primeiro, a solução de diluição C é bombeada do reservatório C (3) para o pistão puxando o pistão (8) para cima. Continuando a rotação do eixo de manivelas, a solução de diluição C entra no dispositivo de mistura (10). As válvulas de retenção (5) evitam que a solução de diluição C volte para o reservatório C (3). Devido a uma mudança de fase de 90° no eixo de manivelas (12), a extração e subsequente ejeção das soluções de eduto A e B para o dispositivo de mistura (10) é atrasada no tempo para o suprimento da solução de diluição C. Isso garante que o a mistura dos edutos A e B ocorre em condições diluídas. Isso é importante, pois a reação de H2O2 e NO2- de acordo com a equação (5) depende da concentração dos edutos e seria muito rápida no caso concentrado. O volume do dispositivo de mistura (10) é selecionado de forma que a soma dos volumes individuais das soluções A, B e C possa ser tomada. A solução ativa está presente no dispositivo de mistura (10) após a adição das soluções

30 / 49 reagentes A e B à solução de diluição C. Por meio do quarto pistão (9), que suga o ar através do suprimento 18, o comprime e o ejeta na direção do dispositivo de mistura, a solução ativa é pressionada do dispositivo de mistura para o dispositivo de dispensação (11) (por exemplo, um bico) e então aplicada à superfície a ser desinfetada.

[00144] O processo de mistura do eduto e subsequente liberação do ingrediente ativo pode ser repetido continuamente devido ao projeto do eixo de manivelas. A frequência de ejeção da solução ativa pode ser ajustada por meio da velocidade de rotação do eixo de manivelas (12).

[00145] Por meio de um sensor óptico (17) é determinado sem contato se uma superfície a ser desinfetada está na área de pulverização e qual é o tamanho dessa área. Esta informação é avaliada por uma unidade de controle (14) e então o dispositivo é ativado. Dependendo do tamanho da superfície a ser desinfetada, um ou mais pulsos de pulverizador são emitidos. Em uma outra modalidade, o sensor óptico (17) é usado para identificar a superfície e/ou o usuário. Desta forma, pode ser determinado em uma avaliação subsequente quais superfícies e/ou quais usuários receberam qual quantidade de ingrediente ativo, com que frequência e em que tempo.

[00146] Uma unidade de exibição (16) provê ao usuário informações sobre o sistema e/ou a superfície de desinfecção e/ou o usuário. Isso inclui mensagens de advertência em caso de falhas críticas do sistema, como um reservatório vazio ou um pistão com vazamento. Por meio de sensores de nível (4) nos reservatórios e usando transdutores de pressão em todas as linhas de alimentação para o dispositivo de mistura, tais fontes de erro podem ser detectadas.

[00147] Além disso, o número de processos de desinfecção é documentado e enviado através da unidade de exibição (16). A unidade de exibição (16) também é equipada com um módulo que permite que todos os dados armazenados pelo dispositivo sejam transferidos para outro dispositivo,

31 / 49 de preferência um computador. Os reservatórios (1-3) são equipados com um sistema de codificação, que permite a alocação clara do líquido neles contido. A unidade de controle (14) interrompe o funcionamento do dispositivo no caso de líquidos que não são claramente identificados até que o líquido pretendido esteja presente no reservatório.

[00148] A Fig. 12 mostra uma modalidade do dispositivo de dispensação em que a solução ativa é aplicada como um aerossol à superfície a ser desinfetada. Os aerossóis são gerados nos reservatórios (1, 2) a partir das soluções de eduto por meio de um gerador de aerossol (30). Para isso, ventoinhas (19) geram um fluxo de ar circulante acima das soluções de edutos por meio de um suprimento de ar (18). Gotas líquidas enriquecem na corrente de ar de modo que os aerossóis são formados acima das soluções de eduto. Se necessário, os aerossóis de eduto são conduzidos através da corrente de ar para um dispositivo de mistura (10) onde a solução ativa é formada na forma de um aerossol. A solução ativa é então aplicada à superfície a ser desinfetada na forma de um aerossol.

[00149] A Fig. 13 mostra uma modalidade do dispositivo de dispensação em que a solução ativa na forma de um pulverizador de líquido é formada apenas na superfície a ser desinfetada. Para tal, os reservatórios (1, 2) estão equipados com bombas (20) cada. Por meio das respectivas bombas (20), as soluções de eduto são passadas através de bocais (21) conforme necessário, de modo que um pulverizador (28) é formado. Neste pulverizador (28) as soluções de eduto são combinados e reunidos na superfície para serem desinfetados.

[00150] A Fig. 14 mostra um dispositivo no qual a solução ativa é aplicada através de uma tubulação de água (22) usando uma torneira (23). Bombas (24) são usadas para introduzir os edutos no fluxo de água (25), criando assim a solução ativa. Um sensor de fluxo (26) é integrado na tubulação de água (22), que é usado para controle de processo e ativa o

32 / 49 influxo dos edutos (29) quando o fluxo de água é detectado.

[00151] A Fig. 15 mostra uma outra modalidade de um dispositivo no qual a solução ativa é aplicada por meio de um influxo de edutos (29) em uma tubulação de água (25) por meio de uma torneira de água (23). Nesta modalidade, os edutos são puxados para o fluxo de água por uma bomba de Venturi (27), misturados no fluxo de água e aplicados como solução ativa através da torneira (23) na superfície a ser desinfetada.

[00152] A Fig. 16 mostra uma modalidade de um dispositivo no qual uma parte dos edutos é alimentada a um reservatório (1 ou 2), enquanto outra parte dos edutos é gerada por uma fonte de plasma (32) integrada no dispositivo de dispensação. Por meio do gerador de aerossol (30), da ventoinha (18) e do suprimento de ar, um aerossol é gerado a partir da solução de eduto, que é então reagido com o eduto adicional no dispositivo distribuidor pela fonte de plasma. A solução ativa resultante é aplicada como um aerossol (33) na superfície a ser desinfetada na área de aplicação (34). Além disso, esta modalidade do dispositivo tem um dispositivo de sucção (35), que é equipado com um filtro (36), que remove líquido gasoso nocivo e componentes gasosos do ar ambiente. Lista de sinais de referência:

[00153] (1) Eduto de Reservatório A (2) Eduto de Reservatório B (3) Líquido de diluição do reservatório C (4) Nível e codificação eletrônica (5) Válvula de retenção (6) Pistão para eduto de solução concentrada A (7) Pistão para eduto de solução concentrada B (8) Pistão para líquido de diluição C (9) Pistão para geração de ar comprimido (10) Dispositivo de mistura

33 / 49

(11) Dispositivo de dispensação na forma de um bocal (12) Eixo de manivelas (13) Unidade de acionamento (14) Dispositivos eletrônicos de controle (15) Sensor de controle de pressão (16) Unidade de exibição para nível de enchimento e status do sistema (17) sensor óptico para operação sem contato e reconhecimento de tamanho de mão (18) Suprimento de ar. (19) Ventoinha (20) Bomba (21) Bocal (22) Tubulação de água (23) Torneira (24) Bomba para fluxo de água (25) Tubulação de água (26) Sensor de fluxo (27) Bomba de Venturi (28) Pulverizador (29) Influxo dos edutos (30) Gerador de aerossol (31) Detector (32) Fonte de plasma (33) Aerossol (34) Área de aplicação (35) Dispositivo de sucção (36) Filtro Estudos experimentais

34 / 49 Ação bactericida

[00154] A eficácia da solução ativa foi investigada em testes de suspensão. A solução ativa foi obtida pela mistura de dois líquidos iniciais A e B. O líquido inicial A continha 50 mM de H2O2 e 2% (p/v) ou 10% de ácido cítrico. O líquido inicial B continha 50 mM de NO2-. Para avaliar o efeito, a eficácia da solução ativa foi comparada com a do isopropanol, um desinfetante conhecido e amplamente utilizado, como único princípio ativo. No teste, 0,1 mL de solução bacteriana (E. Coli) foi misturado com 1 mL de uma mistura do agente a ser testado e Caldo CASO (Caldo de peptona de peptona de caseína e farinha de soja, Carl Roth GmbH + Co. KG, Alemanha) O tempo de exposição foi de 30 s. O Caldo CASO foi usado aqui para diluição, bem como uma carga orgânica artificial para o experimento de desinfecção. Os resultados desses experimentos são apresentados na Fig. 5. Os resultados mostram claramente que quando usado como desinfetante em suspensão, uma acidificação mais forte aumenta o efeito de desinfecção da solução ativa. Este aumento da eficácia no que se refere à inativação de microrganismos como resultado da acidificação de uma mistura de H2O2 e NO2- é conhecido na literatura, ver (Heaselgrave et al., 2010). Experimentos de desinfecção de mãos

[00155] Para testar a aplicabilidade da solução ativa como desinfetante para as mãos, foram realizados experimentos de desinfecção das mãos de acordo com a norma EN 1500. O teste de acordo com a norma EN 1500 verifica o desempenho de um desinfetante a ser testado em comparação com o ingrediente ativo isopropanol no que se refere ao seu efeito desinfetante. Para isso, as mãos são primeiro imersas em um Caldo CASO bacteriano (E. Coli) e depois desinfetadas com o respectivo agente a ser testado de acordo com o protocolo.

[00156] Este teste foi realizado com três soluções ativas diferentes, com os líquidos de partida B sendo idênticos e os líquidos de partida A

35 / 49 contendo cada um 50 mM de H2O2, mas também 0,5%, 2% ou 10% de ácido cítrico.

[00157] Nestes testes, apenas a solução ativa com ácido cítrico 2% foi classificada como mais eficaz que o isopropanol. Em contraste com os experimentos de desinfecção em suspensão descritas acima, uma acidificação mais forte da solução de partida não leva a uma melhoria, mas a uma deterioração do efeito.

[00158] Além disso, medições de pH foram realizadas durante esses experimentos. Três tipos de medições de pH são mostrados na Fig. 5. Estes são o valor de pH das pessoas de teste antes do tratamento na parte interna da palma da mão (valor básico), os valores de pH nas soluções ativas misturadas e os valores de pH em a pele após a desinfecção das mãos de acordo com EN

1500. Os dois últimos foram testados com 0,5%, 2% e 10% de concentração de ácido cítrico em solução ativa B. Dependência da eficácia da dose e do tempo de exposição

[00159] Para estabelecer uma regra que permita predizer a eficácia de uma solução ativa de H2O2 e NO2-, deve-se conhecer a dependência da eficácia da dose e do tempo de exposição. Em muitos casos, o parâmetro de eficácia W de acordo com a regra de Haber como um produto de dose e tempo de exposição ZE são descritos. No caso presente, um grande número de espécies reativas com diferentes tempos de vida é formado, de modo que essa dependência não seja clara.

[00160] P são os produtos de reação relevantes para o efeito de desinfecção com concentração [P] do processo descrito na reação (1). A regra de Haber agora produz o parâmetro de eficácia de Haber (23)

[00161] Para os produtos de reação de curta duração P, que são relevantes para o efeito de desinfecção, pode-se assumir que eles têm uma

36 / 49 vida útil τ e ainda não decaíram após um tempo t com a probabilidade g (t) (24).

[00162] Portanto, (25) é o termo fonte dos produtos de reação relevantes para o efeito de desinfecção, em que c1 é a proporção, com base na taxa de reação, dos produtos de reação relevantes para o efeito de desinfecção.

[00163] A concentração [P] agora pode ser calculada pela convolução (26).

[00164] Partindo do pressuposto de que o tempo de vida τ dos produtos de reação relevantes para o efeito de desinfecção, que são formados como resultado da reação (1), é muito mais curto do que a mudança nas concentrações de NO2- e H2O2, por exemplo , pode ser aproximado por uma distribuição de Dirac na forma de modo que : (27) seja aplicado ao parâmetro de eficácia W. O pré-fator c1 × c2 na equação (26) causa apenas uma escala. Para simplificação, portanto, o parâmetro de eficácia é definido como (28), que pode ser usado para prover uma condição necessária e

37 / 49 suficiente para a eficácia do desinfetante fabricado de acordo com a invenção. A eficácia de uma mistura de NO2- e H2O2 como uma função do parâmetro de eficácia W assim definido foi determinada dentro do escopo dos experimentos subjacentes a esta invenção.

[00165] A validade da equação (5) é confirmada pelo seguinte experimento: 0,22 mL de Caldo CASO são adicionados a uma solução bacteriana com um volume de 0,1 mL. Esta solução bacteriana é exposta a uma solução ativa consistindo de H2O2, NO2- e tampão de pH por um período de exposição ZE, em que o volume da solução ativa é de 0,78 mL. Na Fig. 7, o parâmetro de eficácia calculado é mostrado juntamente com os resultados experimentais que confirmam a validade da relação (5).

[00166] As concentrações de H2O2 e NO2- são dadas pelas fórmulas (5) a (15). Uma vez que esses experimentos são experimentos de suspensão, a liberação de gases foi negligenciada, então em (11) e (12) r = 0 foi assumido.

[00167] A partir dos dados obtidos no contexto desta invenção, segue- se que para o parâmetro de eficácia (5) em suspensão para a inativação de E. coli a condição W > 0,3 mM, idealmente W > 0,5 mM, deve ser aplicado para obter um efeito de desinfecção. Os parâmetros de eficácia necessários para esporos bacterianos e vírus sem envelope são discutidos abaixo. Etapa de distribuição e curvas de eficácia

[00168] Ao utilizar a solução ativa para desinfecção de superfície, deve-se sempre realizar uma etapa de distribuição em que a solução ativa é aplicada e/ou distribuída na superfície a ser desinfetada. Por exemplo, quando usado como desinfetante para as mãos, a solução ativa é normalmente esfregada por um determinado período de tempo, geralmente 30 segundos. Além disso, com superfícies irregulares ou porosas, leva um certo tempo para

38 / 49 que a solução ativa penetre na superfície suficientemente por difusão. A desinfecção eficaz da superfície só é garantida se a solução ativa permanecer na superfície por um tempo de exposição ZE após o final da etapa de distribuição, ou seja, quando a superfície a ser desinfetada estiver completamente umedecida após o período de processamento ZA, e se ainda for suficientemente eficaz durante este tempo de exposição ZE.

[00169] De acordo com a equação (5), isso é cumprido para E. coli se . (29)

[00170] O parâmetro de eficácia, calculado de acordo com as fórmulas (5) a (16), é representado por isolinhas para ZA = 30 s e ZE = 15 s na Fig. 7. Para verificar a validade dessa correlação, o seguinte experimento foi realizado: 0,39 mL de cada um dos dois líquidos iniciais A e B foram misturados com 0,22 mL de Caldo CASO. O líquido inicial A continha 50 mM de H2O2 e uma solução tampão e o líquido inicial B continha 50 mM de NO2-. A solução tampão é usada para ajustar o valor de pH da mistura de solução ativa e Caldo CASO. Após 30 s, 0,1 mL de uma suspensão bacteriana (E. coli) foi adicionado a esta mistura. Após um tempo de exposição de 15 s, a suspensão obtida foi plaqueada. A Fig. 7 mostra a redução bacteriana log 10 resultante. Como pode ser visto, na maioria das unidades formadoras de colônia em até 2 etapas log10 pode ser alcançada se 0,15 mM < W < 0,3 mM for dado. Se 0,3 mM < W < 0,5 mM for dado, 2 a 5 etapas log10 podem ser alcançadas. Se W > 0,5 mM, até 7 etapas log10 são alcançadas. A boa concordância dos dados experimentais com o parâmetro de eficácia definido em (13) reforça a validade da relação dose-resposta descrita pelas fórmulas (23) - (28) para o uso de NO2- e H2O2 como desinfetante. Embora o uso do método com um parâmetro de eficácia 0,15 mM < W < 0,3 mM seja particularmente útil como uma medida de higiene de apoio, por exemplo,

39 / 49 conectando um dispositivo correspondente a montante de uma torneira de água, o método pode ser usado para W > 0,3 mM, melhor W > 0,5 mM para superfície higiênica e principalmente desinfecção das mãos. Para um efeito esporicida e viricida, valores mais altos de W são necessários (ver abaixo).

[00171] Na Fig. 8, os valores de pH inicial e final também são mostrados por setas. Estes foram determinados por medição do pH nos experimentos de desinfecção das mãos descritas acima. A concentração inicial dos edutos na solução ativa foi [H2O2]0 = [NO2-]0 = 25 mM. O valor inicial é o valor de pH da solução ativa antes do início da desinfecção das mãos e o valor final é o valor do pH da solução ativa na pele após a desinfecção das mãos de acordo com a norma EN 1500. Para garantir a desinfecção da superfície em situações nas quais - como na desinfecção das mãos - uma superfície tampão de pH está presente, o curso temporal do valor do pH idealmente teria que ser conhecido para que a equação (27) pudesse ser integrada. Em aplicações práticas, entretanto, a determinação dessa dependência do tempo muitas vezes não é possível. No entanto, para poder garantir um processo confiável, é suficiente, no entanto, se - como aqui - o valor inicial e final do pH puder ser especificado. Assumindo que o valor do pH aumenta monotonicamente durante o processo, um efeito de desinfecção suficiente pode ser garantido em qualquer caso se a integral (5) com ambos os valores de pH inicial e final resultar em um parâmetro de eficácia suficientemente grande. Conforme mostrado na Fig. 8, este é apenas o caso para a solução ativa, onde o líquido inicial contém 2% de ácido cítrico (W ≥ 0,5). Esta solução ativa foi a única das três soluções testadas para passar na norma EN 1500.

[00172] Uma alternativa aqui seria tamponar a solução inicial A tão fortemente que o pH possa ser mantido quase constante durante o processo. No entanto, isso é particularmente desvantajoso quando usado para desinfecção das mãos, conforme explicado a seguir.

[00173] Nestes experimentos as concentrações iniciais [H2O2]0=[NO2-]0

40 / 49 foram escolhidas. Isso é vantajoso, porque os materiais de partida H2O2 e NO2- estão quase completamente degradados. Apenas NO3- permanece no líquido em concentrações que não são problemáticas em termos de saúde e ecotoxicidade. Quando usado como um desinfetante de superfície, [H2O2]0 pode ser vantajosamente selecionado até 10% menor do que [NO2-]0, de modo que tão pouco H2O2 quanto possível permaneça na solução ativa deteriorada devido à liberação de NO2-.

[00174] Também é possível concentrar H2O2 muito mais alto para obter um parâmetro de eficácia suficientemente grande em valores de pH mais altos. Isso pode ser particularmente útil quando aplicado a superfícies sensíveis ao pH. Liberação de gases

[00175] A Fig. 9 (esquerda) mostra a configuração de medição para quantificar a quantidade total de NO2 liberado. Uma louça de Petri foi preenchida com 10 mL do líquido de desinfecção e colocada em um recipiente no qual escoa um fluxo de gás de 1 slm. Pela integração da taxa de produção de NO2 assim determinada (Fig. 9 à direita), foi determinado que, neste caso, até 3% do NO2- no líquido tem liberação de gás como NO2.

[00176] A liberação de gases também afeta o progresso das reações químicas no líquido, como mostra o seguinte experimento. Conforme mostrado na Fig. 10, H2O2 e NO2- foram misturados com ácido cítrico com uma concentração de 50 mM cada e um volume de 3 mL cada em um béquer a um pH de 2,8 por um segundo. Imediatamente a seguir, 2 mL da mistura foram adicionados do copo para um recipiente plano com um diâmetro de 15 cm para conseguir uma distribuição do líquido semelhante a uma desinfecção de superfície.

[00177] Após um tempo de reação de 180 s, as concentrações de H2O2 e NO2- foram determinadas em ambos os líquidos usando tiras de teste. Enquanto no copo as concentrações de NO2- e H2O2 são inferiores a 300 µM,

41 / 49 a concentração de H2O2 no recipiente plano é 2,5 mM, enquanto nenhum NO2- é detectável. A diferença na concentração permite que o parâmetro r anteriormente livre nos termos (19) e (20) seja determinado para esta aplicação de superfície como r = 0,11, o que significa que 9,9% (resultante de 0,11 / (1 + 0,11)) de o NO2- introduzido será eliminado como NO2.

[00178] Com base nos dados acima mencionados sobre a liberação de gás, presume-se que normalmente até 10% da quantidade usada de NO2- pode ser liberada como NO2.

[00179] Com uma quantidade de aplicação típica de 3 mL da substância ativa e uma concentração inicial de NO2- de 300 mM na solução ativa mista, seria liberado até 118 µmol NO2- por aplicação. Em uma sala sem ventilação com volume de 10 m³ o valor MAK seria ultrapassado após duas aplicações. Mutagenicidade

[00180] Um teste de Ames foi realizado para investigar a mutagenicidade do produto de desinfecção. O teste é baseado no fato de que uma mutação pontual priva uma cepa de E. coli da capacidade de crescer em um determinado meio de cultura. Ao adicionar um mutagênico, são formados revertentes que são capazes de crescer no meio de cultura. Mesmo sem a adição de um mutagênico, alguns revertentes (mutagenicidade natural) são formados por mutações espontâneas.

[00181] O teste de mutagenicidade foi realizado com duas soluções de 50 mM de NO2- e 50 mM de H2O2, acidificadas com ácido cítrico 2%. Estes primeiros testes não mostraram mutagenicidade (o nível de mutagenicidade corresponde aproximadamente à mutagenicidade natural) para o produto. Dependência de pH e temperatura

[00182] Se o pH e/ou a temperatura mudar durante o processo, por exemplo, aplicando o líquido a uma superfície tampão e/ou aquecida, isso deve ser levado em consideração com um valor de pH dependente do tempo

42 / 49 pH (t) ou um valor dependente do tempo temperatura T (t) ao avaliar as densidades (equações (11) e (12)) e, conforme a integral (5). Em particular, a integral (5) pode ser calculada passo a passo para as temperaturas e valores de pH correspondentes em etapas sucessivas do processo. A espectroscopia UV é particularmente adequada para a medição de mudanças no pH em suspensão. Para este propósito, o valor do pH pode ser determinado a partir da proporção de NO2- para HNO2 no líquido. Sondas de pH comuns também são aplicáveis. A medição de pH do líquido aplicado a uma superfície também pode ser realizada usando sondas de pH apropriadas. Para medições de superfície de pH, um eletrodo de superfície de pH da Mettler-Toledo International Inc. (eletrodo de pH InLab Surface) foi usado nos experimentos de desinfecção de mãos descritos nesta especificação. Uma ampla variedade de métodos está disponível para medição de temperatura. Os valores de temperatura dados nesta especificação foram determinados usando um sensor de temperatura de fibra óptica com tempo de resposta rápido e baixa capacidade de calor (FOTEMP1-OEM da Weidmann Technologies Deutschland GmbH).

[00183] A dependência do coeficiente de reação k1 com a temperatura foi determinada por espectroscopia de absorção de UV. Os reagentes NaNO2 e H2O2 foram reagidos a temperaturas entre 0°C e 40°C usando um tampão de fosfato de ácido cítrico. A taxa de reação foi determinada por quantificação resolvida no tempo das densidades de NO2- e HNO2. As concentrações iniciais de H2O2 e NO2- de 5 mM cada foram usadas para determinar as taxas de reação. A Figura 17 mostra o gráfico de Arrhenius correspondente. O coeficiente de reação dependente da temperatura é com a energia de ativação efetiva EA = 70 kJ/mol. Nenhuma formação de peroxinitrato

43 / 49

[00184] Os experimentos descritos abaixo mostram que nenhum peroxinitrato é produzido quando o método para desinfecção de acordo com a invenção é realizado.

[00185] No banho de gelo, as soluções de reação de 73,2 mM de NaNO2, 58,9 mM de H2O2 e 100 mM de HCl foram resfriadas a 0°C. 1 mL de cada uma das soluções de reação foram misturados em um vaso de reação (também no banho de gelo). O ácido clorídrico foi usado para baixar o valor de pH inicial da mistura para 2,1. Após 5 minutos no banho de gelo, os produtos da reação foram quantificados por espectroscopia de UV. A absorbância medida Aexp = -In (I/I0) é mostrada na Figura 18. I0 e I representam as intensidades medidas antes e depois de passar pelo meio de teste. Para quantificar os produtos de reação, as concentrações [i] seções transversais efetivas dependentes do comprimento de onda da espécie em uma faixa de comprimento de onda foram variados usando o método dos mínimos quadrados usando a função de modelo (“ajuste”) ,, resultando no melhor ajuste entre a função de modelo A e a absorbância A exp determinada experimentalmente. Após 5 minutos de tempo de reação, 19 mM de e 4,8 mM de HNO2 são assim determinados na mistura. H2O2 e NO2- não foram detectados. Também pode ser excluído que se formou peroxinitrato, que absorve em uma faixa de 230-280 nm (Loegager & Sehested 2005). Os resultados são estequiometricamente consistentes com os mecanismos de reação descritos pelas reações (2) a (4).

[00186] Em um outro experimento, as mesmas soluções de partida descritas acima (NaNO2, H2O2, HCl) foram usadas, as quais também foram levadas a uma temperatura de 0°C em um banho de gelo. Neste experimento, no entanto, estes foram levados à reação diretamente em uma cubeta para que a reação pudesse ser acompanhada por resolução temporal. Para tanto, as soluções de NaNO2 e HCl foram colocadas na cubeta e a reação iniciada com

44 / 49 a adição de HCl. Os resultados desta medição são mostrados na Figura 19. Além disso, a Figura 20 mostra a medição e a função do modelo adaptado com contribuições das espécies , ONOOH e HNO2/NO2-. HNO2/NO2- é a densidade total de HNO2 e NO2-. A seção transversal efetiva do ácido ou da base conjugada foi calculada antecipadamente para pH 2,1. A seção transversal efetiva usada para ONOOH foi determinada em nosso próprio trabalho preliminar e é consistente com a seção transversal efetiva publicada em Loegager & Sehested (1993). A formação de ONOOH foi assim também comprovada no intervalo limite do método realizado de acordo com a invenção (0°C, pH 2,1). Parâmetros de eficácia para diferentes microrganismos

[00187] A estrutura biológica de diferentes tipos de microrganismos é diferente. Isso sugere que nem todos os microrganismos reagem da mesma maneira a um método para desinfecção. A fim de testar a validade do parâmetro de eficácia para diferentes categorias de microrganismos, o efeito do método de acordo com a invenção foi testado em bactérias vegetativas e formadoras de esporos, bem como em vírus sem envelope. Em contraste com as bactérias vegetativas, os esporos bacterianos e os vírus sem envelope não podem ser inativados com agentes à base de álcool ou somente após um período de tempo insuficientemente longo. Esta resistência também é mostrada nos resultados do teste mostrados na Fig. 21. Já em um parâmetro de eficácia de 0,3 mM 99% (2 etapas log) das bactérias Escherichia coli em suspensão são mortas. Outras espécies da categoria “bactérias vegetativas”, como Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus, requerem um parâmetro de eficácia ligeiramente maior de 1,5 mM e 1,7 mM, respectivamente, mas esses valores ainda estão significativamente abaixo dos parâmetros de eficácia exigidos para esporos bacterianos. Aqui, um parâmetro de eficácia de 10 mM é necessário para esporos de Clostridium difficile para 99% de inativação. O esporo de Clostridium difficile é de particular

45 / 49 relevância, uma vez que é o patógeno mais comum da diarreia nosocomial e associada a antibióticos (Lubbert et al. 2014). Os esporos mais resistentes como Bacillus atrophaeus requerem um parâmetro de eficácia de 30 mM. Para a terceira categoria “vírus sem envelope”, o desempenho da desinfecção foi testado no poliovírus, que requer um parâmetro de eficácia de 17,2 mM para 99% de inativação. Os respectivos valores estão listados na Tabela 1 abaixo para uma visão geral.

Tabela 1: Parâmetros de eficácia para microrganismos vegetativos, esporos bacterianos e vírus sem envelope parâmetro de parâmetro de eficácia eficácia Espécie Microrganismo necessário para 2- necessário para 4- log (99%) de log (99,99%) inativação / mM inativação / mM microrganismos 0,42 vegetativos E. coli 0,3 P. aeruginosa 1,5 1,62 S. aureus 1,7 3,2 esporos bacterianos C. difficile 10 12,7 B. atrophaeus 30 52 vírus sem envelope Poliovírus tipo 1 17,2 24,2 Parâmetros de eficácia para diferentes microrganismos

[00188] Em Heaselgrave 2010, experimentos de inativação microbiológica foram realizados para vários microrganismos nos seguintes parâmetros: pH = 5, [H2O2]0 = 171 mM e [NO2-]0 = 29 mM. A Tabela 2 abaixo mostra os parâmetros de eficácia W calculados a partir desses parâmetros e o tempo de exposição correspondente.

Tabela 2: Parâmetro de eficácia W para o desinfetante de acordo com Heaselgrave 2010 para um tempo de exposição de 15 min ou 60 min, bem como para um tempo de processamento e exposição de acordo com a

46 / 49 invenção (ZA = 2 s, ZE = 90s).

Heaselgrave 2010 tempo de parâmetros de parâmetro de exposição eficácia eficácia Eficiência com ZA necessário calculados para Microrganismo calculado para = 2 s, ZE = 90 s para ZA = 2 s, ZE = redução de /% redução de 90 s 4log / mM 4log / s / mM P. aeruginosa 900 4,6 0,51 1,9 S. aureus 900 4,6 0,51 1,9 Esporos de B. 1,9 subtilis 3600 14,2 0,51

[00189] Para microrganismos vegetativos, como Pseudomonas aeruginosa ou Staphylococcus aureus, Heaselgrave et al. requerem parâmetros de eficácia de 4,6 mM para atingir um fator de redução de 4 níveis de log. Para esporos bacterianos, que são muito mais resistentes, o parâmetro de eficácia necessário é significativamente maior. De acordo com os parâmetros experimentais de Heaselgrave et al. (2010), o parâmetro de eficácia para endosporos de Bacillus subtilis é calculado de forma correspondente a 14,2 mM. Em contraste com o método para desinfecção de acordo com a invenção, períodos de tempo muito mais longos (15 min e 60 min, respectivamente) são necessários para atingir os parâmetros de eficácia de 4,6 mM e 14,2 mM.

[00190] A tabela também mostra os parâmetros de eficácia que resultariam dos parâmetros (pH, CH2O2, CNaNO2) usados por Heaselgrave et al. (2010) em um tempo de processamento ZA = 2 se um tempo de exposição ZE = 90 s. Uma vez que os parâmetros eram os mesmos em todos os experimentos, um parâmetro de eficácia idêntico de 0,51 mM é obtido para todos os microrganismos mostrados. Isso é 9 vezes menor para microrganismos vegetativos e 28 vezes menor para endosporos do que seria necessário para uma redução em 4 etapas log. Uma inativação de

47 / 49 microrganismos relevantes dentro de 92 s é completamente impossível com os parâmetros escolhidos por Heaselgrave et al., Embora as concentrações de NaNO2 e H2O2 usadas por Heaselgrave et al. já são muito elevados em comparação com as concentrações utilizadas na invenção. Todas as outras combinações de tempo de processamento e tempo de exposição com as concentrações iniciais de Heaselgrave et al. prover parâmetros de eficácia ainda mais baixos e, assim, aumentar o fator necessário para atingir um parâmetro de eficácia suficiente.

[00191] Além disso, a eficiência E = 1,9% do processo de Heaselgrave et al. é extremamente baixo para o período considerado de 92 s. Isso significa que para o tempo de processamento e exposição considerado (ZA = 2 s, ZE = 90 s) o parâmetro de eficácia alcançado por Heaselgrave et al. corresponde a apenas 1,9% do parâmetro de eficácia que teoricamente seria alcançável com uma escolha favorável de pH e concentrações iniciais de H2O2 e NO2-. Além da melhor eficácia, no contexto de um uso eficiente de matérias-primas, o método de acordo com a invenção deve, portanto, ser também preferido ao de Heaselgrave et al. no que se refere à eficiência. Lista de Referências:

[00192] Anbar, M., & Taube, H. (1954). Interaction of Nitrous Acid with Hydrogen Peroxide and with Water. Journal of the American Chemical Society, 76(24), 6243-6247. https://doi.org/10.1021/ja01653a007 Damschen, D. E., & Martin, L. R. (1983). Aqueous aerosol oxidation of nitrous acid by O2, O3AND H2O2. Atmospheric Environment (1967), 17(10), 2005-2011. https://doi.org/10.1016/0004-6981(83)90357-8 E. Halfpenny, P. L. R. (1952). Pernitrous acid. The reaction between hydrogen peroxide and nitrous acid, and the properties of an intermediate product. Journal of the Chemical Society (Resumed), (0), 928-

938. Heaselgrave, W., Andrew, P. W., & Kilvington, S. (2010).

48 / 49 Acidified nitrite enhances hydrogen peroxide disinfection of Acanthamoeba, bacteria and fungi. Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 65(6), 1207-

1214. https://doi.org/10.1093/jac/dkq075 Ikawa, S., Tani, A., Nakashima Y., Kitano K. (2016) Physicochemical properties of bactericidal plasma-treated water. Journal of Physics D: Applied Physics, 49, 425401. Jiang, G., & Yuan, Z. (2013). Synergistic inactivation of anaerobic wastewater biofilm by free nitrous acid and hydrogen peroxide. Journal of HaZArdous Materials, 250-251, 91-98. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.01.047 Lammel G., Perner, D., Warneck, P. (1990) Decomposition of pernitric acid in aqueous solution. Journal of Physical Chemistry, 94, 6141. Lee, Y.-N., & Lind, J. A. (1986). Kinetics of aqueous-phase oxidation of nitrogen(III) by hydrogen peroxide. Journal of Geophysical Research, 91(D2), 2793. https://doi.org/10.1029/JD091iD02p02793 Loegager, T., & Sehested, K. (2005). Formation and decay of peroxynitric acid: a pulse radiolysis study. The Journal of Physical Chemistry, 97(39), 10047-10052 Loegager, T., & Sehested, K. (1993). Formation and decay of peroxynitrous acid: a pulse radiolysis study. The Journal of Physical Chemistry, 97(25), 6664-6669 Lubbert C, John E, von Muller L (2014) Clostridium difficile infection-guideline-based diagnosis and treatment. Deutsches Ärzteblatt International, 111, 723. Lukes, P., DoleZAlova, E., Clupek, M., Jablonowski, H., Woedtke, T. Von, & Reuter, S. (2015). Kinetics of peroxynitrite formation and its decomposition in air plasma treated liquids, 5-8. Szabo, J. G., Adcock, N. J., & Rice, E. W. (2014). Disinfection of Bacillus spores with acidified nitrite. Chemosphere, 113, 171-174.

49 / 49 https://doi.org/10.1016/ j.chemosphere.2014.05.038 Vione, D., Maurino, V., Minero, C., Borghesi, D., Lucchiari, M., & Pelizzetti, E. (2003). New processes in the environmental chemistry of nitrite. 2. The role of hydrogen peroxide.

Environmental Science and Technology, 37(20), 4635-4641. https://doi.org/10.1021/es0300259 EP 1 715 057 “Planar device and method for generating a plasma or reactive species” US 20170172149 “Sterilization method, formulation for steriliZAtion use, and device for producing sterilizing liquid” WO 2011134010 “Control of bacterial activity, such as in sewers and wastewater treatment systems”.

Claims (16)

REIVINDICAÇÕES

1. Método para desinfecção, compreendendo pelo menos os edutos H2O2 e NO2- consistindo em várias subetapas que compreendem pelo menos: - uma etapa de mistura, em que os edutos são misturados para obter uma solução ativa; - uma etapa de distribuição em que a solução ativa é distribuída em uma superfície a ser desinfetada, em que a etapa de mistura e a etapa de distribuição ocorrem em um período de processamento ZA que começa no tempo t0 quando os edutos são colocados em contato um com o outro e termina no tempo t1 quando cada ponto na superfície a ser desinfetado é umedecido com solução ativa, em que t0 é igual a 0 e t1 é maior que t0, e subsequentemente, uma etapa de exposição na qual a solução ativa distribuída atua na superfície em contato com a solução ativa ao longo de um período de exposição ZE que começa no tempo t1 e termina após o período de tempo ZE no tempo t2, em que t2 representa o tempo em que cada ponto da superfície em contato com a solução ativa é umedecido com solução ativa por um tempo suficiente para obter um efeito de desinfecção, e em que e t2 é maior do que t1, caracterizado pelo fato de que a concentração máxima de NO2- [NO2-]0 no tempo t0 da etapa de mistura é 300 mM, as concentrações dependentes do tempo dos edutos [H2O2] e [ ] durante o período de processamento e o período de exposição são dadas por e , em que

, , , , , , , , e [H2O2]0 é a concentração inicial de H2O2 no tempo t0 da etapa de mistura e em que deve ser definido, e a taxa de reação integrada no tempo W ao longo do período de exposição ZE preenche a desigualdade , em que t2 não excede 3 minutos, e em que k1 é a constante de taxa dependente do pH da reação entre H2O2 e NO2-, e em que o pH e a temperatura podem ter uma dependência do tempo, e em que o pH da solução ativa antes do contato com a superfície a ser desinfetada está em uma faixa de 2,1 ≤ pH <6,8.

2. Método para desinfecção de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o período de processamento, que termina no tempo t1, é selecionado a partir do intervalo 0 <t1 ≤ 75 s, em particular é selecionado a partir do intervalo 0 < t1 ≤ 30 s, em particular é selecionado no intervalo 0 < t1 ≤ 15 s e, em particular, é selecionado no intervalo 0 <t1 ≤ 2 s.

3. Método para desinfecção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que o período de exposição, que começa no tempo t1 e termina no tempo t2, é um máximo de 90 s, em particular um máximo de 50 s, em particular um máximo de 30 s, em particular um máximo de 15 s.

4. Método para desinfecção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o pH da solução ativa na superfície em contato com a solução ativa está em uma faixa de 2,1 ≤ pH <6,8, em particular em uma faixa de 2,5 ≤ pH ≤ 5 e, em particular, em uma faixa de 3,3 ≤ pH ≤ 4,7.

5. Método para desinfecção de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o pH da solução ativa antes do contato com a superfície a ser desinfetada está em uma faixa de 2,1 a 4,5, em particular em uma faixa de 2,1 a 3,6, e em particular em uma faixa de 2,1 a 3,2.

6. Método para desinfecção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a concentração inicial máxima de NO2- no tempo t0 não excede uma concentração de 200 mM, em particular de 100 mM.

7. Método para desinfecção de acordo com a reivindicação 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a eficiência é de pelo menos 10%, em particular pelo menos 20%, em particular pelo menos 30%, em que com designa o parâmetro de eficácia máxima atingível em determinados tempos t2 e t1 e designa a concentração mínima selecionada a partir das concentrações iniciais [H2O2]0 e .

8. Método para desinfecção de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as quantidades do material de partida de edutos diferem umas das outras em menos de 10%, em particular a quantidade de material de partida de NO2- é 2% a 10% maior do que a quantidade de material de partida de H2O2.

9. Método para desinfecção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as quantidades do material de partida dos edutos são idênticas.

10. Método para desinfecção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que aditivos na forma de tampões de ácido e soluções de tampão de ácido, respectivamente, são adicionados aos edutos e/ou à solução ativa.

11. Método para desinfecção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que uma ou mais fontes de plasma podem ser usadas para produzir um ou mais dos edutos antes da etapa de mistura.

12. Método para desinfecção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o método para desinfecção de acordo com 1 a 11 é aplicado várias vezes.

13. Uso do método para desinfecção como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de ser para desinfecção da pele e/ou para desinfecção de feridas.

14. Dispositivo para prover e/ou aplicar a solução desinfetante para o dito método para desinfecção, caracterizado pelo fato de que consiste em - uma área de armazenamento que compreende pelo menos um reservatório no qual pelo menos um eduto é retido, - um dispositivo para misturar os edutos e prover a solução ativa, - um dispositivo para dispensação da solução ativa na superfície a ser desinfetada, ou uma área de armazenamento que compreende pelo menos um reservatório no qual pelo menos um eduto é retido, - um dispositivo para dispensar os edutos na superfície a ser desinfetada, em que o dispositivo de dispensação é projetado de tal forma que os edutos da solução ativa são misturados na ou na frente da superfície a ser desinfetada.

15. Dispositivo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende adicionalmente uma área de diluição na qual os edutos são diluídos com solvente e/ou aditivos.

16. Dispositivo de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende uma ou mais fontes de plasma que geram pelo menos um dos edutos, em que a fonte de plasma está integrada em pelo menos um reservatório, ou está disposta a montante de pelo menos um reservatório, ou está disposta a montante do dispositivo para misturar os edutos ou está integrada no dispositivo para dispensar os edutos.

1 / 18

2 / 18

3 / 18

4 / 18

5 / 18