ES2289850B1 - Dispositivo autonomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalitico. - Google Patents

Dispositivo autonomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalitico. Download PDF

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Abstract

Dispositivo autónomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico. Sistema autónomo para la detección, diagnosis, información, captura, transporte, transformación e inactivación de los contaminantes ambientales, microbiológicos, alérgenos y malos olores presentes en ambientes interiores que pueden producir malestar a sus ocupantes, consistente en pasar el aire a través de un dispositivo autónomo inteligente, formado por una unidad de proceso central (CPU), relacionada con un módulo de sensores (MS), un módulo de interfaz con el usuario (MIU), otro módulo de interfaz de comunicación (MIC), un módulo de almacenamiento de datos (MAD) y un reactor quimioadsorbente-fotocatalítico (RQF), que detecta y analiza el ambiente contaminado y lo regenera mediante un material multifuncional mezcla de uno o varios semiconductores, impregnado de una o varias sustancias altamente oxidantes, siendo el material fotoactivado con fotones generados mediante leds, y manteniendo el sistema a una humedad relativa mínima del 30%, para que tengan lugar las reacciones de quimioadsorción y fotocatálisis.

Description

Dispositivo autónomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un sistema autónomo, inteligente empleado para la detección, diagnosis, información, captura, transporte, transformación e inactivación de los contaminantes presentes en ambientes interiores contaminados, basado en el empleo de un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico.
El objeto de la invención es, por tanto, proporcionar un nuevo dispositivo para control y tratamiento de aire en ambientes contaminados de forma eficaz y sencilla, que es capaz de eliminar dichos contaminantes ambientales, microbiológicos, alérgenos y malos olores que producen o pueden producir malestar a los ocupantes de esos ambientes.
Esta invención tiene su aplicación dentro de la industria dedicada a la fabricación de aparatos, dispositivos y elementos auxiliares destinados al control de ambientes interiores en edificios, aguas superficiales, aguas subterráneas, cisternas, petroquímica, cosmética, repostería, electrónica, fotografía, hospitales, escuelas, guarderías, industria farmacéutica, automovilística, aeronáutica y aeroespacial, industria textil, granjas, restaurantes, embotelladoras, grandes superficies, etc.
Antecedentes de la invención
La calidad del aire en ambientes interiores, se puede definir como la naturaleza del aire en cuanto afecta a la salud y al bienestar de los ocupantes de un edificio o vivienda. La cantidad de tiempo pasado en el interior de estas instalaciones es motivo de preocupación dada la circunstancia de que los niveles de polución de los interiores pueden llegar a ser de 10 a 100 veces más elevados que las concentraciones exteriores. La sintomatología presentada por los afectados no suele ser severa y, al no ocasionar exceso de bajas por enfermedad, se tiende a menudo a minimizar los efectos que, sin embargo, se traducen en una situación general de malestar. En la práctica estos efectos son capaces de alterar tanto la salud física como la mental del trabajador, provocando un mayor estrés y con ello una disminución del rendimiento laboral. Para describir estas situaciones, cuando los síntomas llegan a afectar a más del 20% de los ocupantes de un edificio, se habla del "síndrome del edificio enfermo".
En la actualidad se admite que aquellos ambientes que no disponen de ventilación natural y que están cerrados, para conseguir un mayor rendimiento del sistema de aire acondicionado, pueden ser áreas de exposición a contaminantes. Entre ellos se encuentran oficinas, edificios públicos, escuelas y guarderías, edificios comerciales, e incluso residencias particulares. No se conoce con exactitud la magnitud de los daños que pueden representar para la salud, ya que los niveles de contaminantes que se han determinado, principalmente en estudios realizados en oficinas y residencias particulares, suelen estar muy por debajo de los respectivos límites permisibles de exposición para ambientes industriales.
Por otro lado, las técnicas tradicionales de la higiene industrial resultan, con frecuencia, inadecuadas e insuficientes para encontrar soluciones, ya que las causas primarias de esta situación son a menudo difíciles de identificar.
La calidad del aire en el interior de un edificio es función de una serie de parámetros que incluyen la calidad del aire exterior, la compartimentación, el diseño del sistema de aire acondicionado y las condiciones en que este sistema trabaja.
Evidentemente, el aire en el interior de un edificio no debe contener contaminantes en concentraciones superiores a aquellas que pueden perjudicar la salud o causar malestar a sus ocupantes. Estos contaminantes incluyen los que pueden estar presentes en el aire exterior, que se introduce en el edificio, y los originados por las actividades interiores, el mobiliario, los materiales de construcción, los recubrimientos de superficies y los tratamientos del aire. Las situaciones de riesgo más frecuentes para sus ocupantes son la exposición a sustancias tóxicas, radioactivas e irritantes, la inducción de infecciones o alergias, las condiciones termo-higrométricas no confortables y los olores molestos.
En general, los contaminantes presentes en el aire ambiente penetran en el organismo por inhalación y por tanto afectan inicialmente al tracto respiratorio, pudiendo también ser absorbidos y afectar a otros órganos o acumularse en distintos tejidos. Asimismo, puede haber contaminantes que provoquen irritación en los ojos o que generen problemas dérmicos como erupciones y picores. Los efectos sobre el tracto respiratorio son, principalmente, irritación en la nariz, garganta y bronquios, con posibilidad de provocar cambios en la reactividad bronquial, o liberación de un mediador inducida por alérgenos que conducen a la aparición de rinitis, asma o neumonitis hipersensitivas. Por otra parte, los contaminantes microbianos pueden provocar enfermedades infecciosas.
Los síntomas que se relacionan con una deficiente calidad del aire en el interior de un edificio son: dolor de cabeza, mareos, náuseas, fatiga, piel seca, irritación de los ojos, congestión de senos nasales y tos. No hay que olvidar que un aire de pobre calidad provoca malestar, pudiendo desencadenar reacciones psicológicas complejas, cambios de humor, de estado de ánimo y dificultades en las relaciones interpersonales.
Los ocupantes de un edificio son en sí una fuente de contaminación, ya que el ser humano produce de modo natural dióxido de carbono, vapor de agua, partículas y aerosoles biológicos. Por otro lado, hay una serie importante de contaminantes que pueden ser generados por el propio edificio, por su contenido o pueden incluso depender de su ubicación. Otro grupo tiene su origen en combustiones que se producen en el interior. También el uso de productos de limpieza, mantenimiento y embellecimiento genera la presencia de contaminantes en el interior del edificio.
Algunas de estas fuentes producen mezclas complejas, como puede ser el humo de tabaco, los aerosoles y humos generados en la preparación de comidas, los aerosoles biológicos infecciosos y alérgenos generados en los circuitos de refrigeración y los propios del cuerpo humano.
Las enfermedades infecciosas se transmiten más fácilmente en los ambientes cerrados que en el exterior, ya que el volumen de aire en el cual se diluyen los microorganismos es más bajo, el contacto directo es mayor y las personas pasan más tiempo en ambientes cerrados que en el exterior. También hay que considerar que muchas enfermedades contagiosas requieren el contacto directo entre huéspedes humanos para su transmisión, mientras que otras, tales como gripe, sarampión, viruela, tuberculosis y algunos resfriados comunes, se transmiten fácilmente por el aire, pudiendo sobrevivir los microorganismos causantes de los mismos durante su paso a través del sistema de ventilación, si no se toman medidas específicas al respecto.
Otras enfermedades contagiosas se transmiten directamente desde reservorios al medio ambiente. Entre estas se encuentran la legionelosis y otras neumonías bacterianas y la mayor parte de las enfermedades debidas a hongos. La legionella, por ejemplo, sobrevive y se multiplica en torres de refrigeración, humidificadores, cabezales de ducha, en basura y agua en general, que actúan como reservorios y multiplicadores para los microorganismos. La diseminación ocurre cuando se altera un reservorio o cuando el aparato contaminado es además multiplicador y diseminador, como, por ejemplo, una torre de refrigeración o un humidificador.
Por otra parte, los hongos patógenos contaminan los suelos. Cuando éstos son alterados por el viento o por excavaciones, los hongos pueden introducirse en el ambiente interior. También la presencia de nidos de pájaros en los edificios es una fuente de contaminación por hongos.
Generalmente las enfermedades infecciosas transmitidas a través del aire, pueden afectar al sistema respiratorio, al menos inicialmente, y los síntomas se manifiestan tanto en el tracto superior como en el inferior. Los agentes infecciosos pueden causar enfermedad a cualquiera de las personas expuestas, aunque un grupo de mayor riesgo corresponde a las que tienen problemas de salud y/o con un sistema inmunológico comprometido, especialmente niños y ancianos.
Se desconoce la existencia de un dispositivo que sea capaz de evaluar, corregir y/o notificar los pasos a seguir para la mejora de la calidad de un ambiente, y de esta forma poder prevenir y llegar a corregir ambientes peligrosos para la salud de los ocupantes de un recinto determinado.
La fotocatálisis es un proceso que se basa en la absorción directa o indirecta de energía radiante, visible o UV, por un semiconductor que se dispone directa o indirectamente sobre la superficie de un sustrato o con interposición de una capa aglutinante sometido a un tratamiento térmico a baja o alta temperatura. En la región interfacial entre el sólido excitado y la solución, tienen lugar las reacciones de destrucción o de remoción de los contaminantes, sin que el catalizador sufra cambios químicos.
Existen diversos materiales con propiedades idóneas para actuar como catalizadores y llevar a cabo reacciones fotosensibilizadas como, por ejemplo, TiO_{2}, ZnO, CdS, óxidos de hierro, WO_{3}, ZnS, etc. Estos materiales son económicamente asequibles, e incluso muchos de ellos participan en procesos químicos en la naturaleza. Además, la mayoría de estos materiales pueden excitarse con luz de no muy alta energía, absorbiendo parte de la radiación del espectro solar que incide sobre la superficie terrestre (\lambda, > 310 nm), lo cual incrementa el interés para un posible aprovechamiento de la luz solar. Los semiconductores más usuales presentan bandas de valencia con potencial oxidante (+1 a + 3,5 V) y bandas de conducción moderadamente reductoras (+0,5 a -1,5 V). Así pues, en presencia de especies redox absorbidas en la partícula de semiconductor y bajo iluminación, ocurren simultáneamente reacciones de oxidación y de reducción en la superficie del semiconductor. Uno de los aspectos más críticos es la alta probabilidad de recombinación electrón- hueco, que compite con la separación entre las cargas fotogeneradas.
Descripción de la invención
El dispositivo autónomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico, que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en los distintos aspectos comentados, puesto que se trata de un sistema que permite la detección, diagnosis, información, captura, transporte, transformación e inactivación de los contaminantes presentes en ambientes interiores contaminados.
De forma más concreta, el sistema propuesto por la presente invención, consiste en pasar el aire de una zona caracterizada por una carga de contaminantes ambientales, microbiológicos, alérgenos y malos olores propia que producen o pueden producir malestar en sus ocupantes, a través del dispositivo autónomo que contiene un material multifuncional mezcla de uno o varios semiconductores sin necesidad de un soporte, impregnado de una o varias sustancias altamente oxidantes, dicha superficie se constituye y se mantiene en el sistema a una determinada humedad relativa y fotoactivada con fotones generados mediante LEDS de una determinada longitud de onda, sobre la que se depositan los contaminantes característicos y se consigue su foto-oxidación en aire a CO_{2}, por oxidación total de la materia orgánica constituyente de estas células y del resto de contaminantes ambientales.
El sistema autónomo para la detección, diagnosis, información, captura, transporte, transformación e inactivación de los contaminantes presentes en ambientes interiores contaminados, se caracteriza porque está constituido por una unidad de proceso central (CPU), con capacidad para el procesamiento y control de los diferentes módulos que colaboran con él y con los que se encuentra directamente relacionado. De este modo, en el sistema participan un módulo de sensores, un módulo de interfaz con el usuario, otro módulo de interfaz de comunicación, un módulo de almacenamiento de datos y un reactor quimioadsorbente-fotocatalítico.
El módulo de sensores (MS) está compuesto por los diferentes sensores que permiten obtener valores de las constantes medioambientales del lugar que se está analizando. Así, de esta forma, se van a medir constantes físicas como la luz, el sonido, humedad relativa, temperatura, presión atmosférica, velocidad del aire, etc., constantes químicas como VOCs, ETS (referente al humo del tabaco), CO, CO_{2}, NOx, SO_{2}, ozono y contaminantes generales del aire, y constantes biológicas.
El módulo de interfaz con el usuario (MIU), es el encargado de implementar las distintas formas de interfaz con el usuario del dispositivo en ambos sentidos. Dicho módulo puede estar complementado con un display (D) y/o leds para informar visualmente al usuario. Además puede presentar un reproductor de audio (RA) con altavoz incorporado o con conector a auriculares, para informar audiblemente al usuario. Del mismo modo puede incorporar un teclado (T) y un micrófono (M) para interactuar manual y audiblemente con el dispositivo.
El módulo de interfaz de comunicación (MIC), implementa las diferentes formas de comunicación de los datos con el exterior. La conexión se puede realizar vía cable, inalámbrica, wifi, etc.
El módulo de almacenamiento de datos (MAD), es el encargado del almacenamiento de la información que se va adquiriendo del entorno objeto de estudio, así como de las acciones correctoras o guiadoras que ha ejecutado el dispositivo. La información almacenada puede descargarse mediante el módulo de comunicación a diferentes dispositivos externos.
Finalmente, el sistema cuenta con un reactor quimioadsorbente-fotocatalítico (RQF), que es el encargado propiamente de realizar las actuaciones sobre el ambiente contaminado que es objeto de estudio y control.
De esta forma, el sistema autónomo para la detección, diagnosis, información, captura, transporte e inactivación de los contaminantes presentes en ambientes interiores contaminados, como se ha comentado anteriormente, detecta y analiza el ambiente contaminado y lo regenera mediante un material multifuncional, mezcla de uno o varios semiconductores, sin necesidad de un soporte, impregnado de una o varias sustancias altamente oxidantes, de forma que el material es fotoactivado con fotones generados mediante LEDS de una determinada longitud de onda, y se mantiene en el sistema a una determinada humedad relativa para que tengan lugar las reacciones de quimiadsorción y fotocatálisis.
Los semiconductores catalizadores empleados son, entre otros, TiO_{2}, SrTiO_{3}, WO_{3}, Bi_{2}O_{3}, ZnO, SNO_{2}, CdS, SiC, MoS_{3}, MgO, SiO_{2}, Fe_{2}O_{3}, ZnS, y las impregnaciones son de KMnO_{4} ó NaIO_{4}. La fotoactivación se lleva a cabo con fotones generados por LEDS que emiten principalmente en ultravioleta, entre 200 y 400 nm, y es donde más ocurre el efecto germicida, concretamente la óptima acción UV germicida se da para 265 nm. El material genético o ADN es blanco para la luz UV, como esta luz penetra a través de la pared de la célula y la membrana citoplásmica, ocasiona una reestructuración molecular del ADN del microorganismo que le impide reproducirse, de modo que si una célula no puede reproducirse se considera muerta, aunque la acción única de la luz UV-C por sí sola es menos eficaz que la combinación de esta misma con la superficie.
En la superficie del semiconductor tienen lugar, como consecuencia de esta fotoactivación, procesos de transferencia de electrones, de modo que los electrones de valencia pueden ser excitados a la banda de conducción creando pares electrón-huecos altamente reactivos. Los electrones en exceso de la banda de conducción reaccionan con oxígeno molecular para formar iones superóxido que pueden formar radicales hidroxilo, de forma que la superficie de los huecos reacciona con el agua adsorbida o con los grupos OH- igualmente para formar radicales hidroxilo, de esta manera la superficie fotoactivada es capaz de promover reacciones catalíticamente fotoasistidas. Solo la utilización simultánea de luz y oxidante sobre un semiconductor, actuando como catalizador de la reacción, han alcanzado completamente la mineralización de carbono orgánico hasta dióxido de carbono por oxidación total de la materia orgánica constituyente de estas células y de los COVs.
Para ello se preparan mezclas que contienen entre un 20 y un 75% en peso de catalizador semiconductor, y entre un 15 y un 60% de oxidante; la consistencia y plasticidad de la pasta se adecua controlando la cantidad de agua incorporada, de manera que el producto final obtenido tenga un % de humedad comprendido entre el 30 y el 40%. La mezcla o mezclas de semiconductor y oxidante se deposita en un depósito o carcasa dotado de unas rejillas centrales.
El sistema autónomo para la detección, diagnosis, información, captura, transporte, transformación e inactivación de los contaminantes presentes en ambientes interiores contaminados, debe controlar e informar de la humedad relativa presente en el reactor quimioadsorbente-fotocatalítico, ya que sistemas o ambientes con humedades inferiores a un 30% bloquean la fotocatálisis.
Los LEDS ultravioletas pueden diferir en número, geometría, potencia, tiempo de vida y tipos, todo ello en relación con el volumen del reactor.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra un diagrama de bloques donde se han representado los distintos módulos y elementos que forman parte del sistema autónomo para la detección, diagnosis, información, captura, transporte, transformación e inactivación de los contaminantes presentes en ambientes interiores contaminados que la invención propone.
La figura 2.- Muestra una gráfica donde se ha representado la eficacia de aerosolización para un ensayo realizado para una muestra que contiene el sistema propuesto por la invención y otra muestra que no lo contiene.
La figura 3.- Muestra una gráfica donde se ha representado la validación de soportes, para comprobar la retención de microorganismos para una muestra de papel de filtro y otra de tela plastificada.
La figura 4.- Muestra otra gráfica donde se han representado los resultados obtenidos para los distintos ensayos realizados con Pseudomonas Aeruginosa.
La figura 5.- Muestra la misma gráfica pero para ensayos realizados con Micrococcus Luteus.
La figura 6.- Muestra, de nuevo, una gráfica de representación de resultados obtenidos para los ensayos realizados con Aspergillus Níger.
La figura 7.- Muestra, finalmente, una gráfica similar a las anteriores, pero realizada para los resultados obtenidos de aplicar el sistema propuesto por la invención en un ambiente real.
Ejemplos de realización de la invención
Los ejemplos que se describen a continuación, ilustran las realizaciones preferentes de la presente invención y no pretenden en absoluto con ello limitar el alcance de protección de la misma.
Según un diseño experimental se permite poner en común la superficie, los LEDS ultravioleta y un aerosol de microorganismos, y a la vez permite estimar la reducción del número de éstos por efecto de los componentes.
Para dichos ensayos se ha elaborado una mezcla de semiconductores y oxidante que cuentan con catalizadores semiconductores de TiO_{2} y SiO_{2} en un 70%, como oxidante se emplea KMnO4 en un 15%, y agua también en un 15%. Se mantiene esta mezcla durante un tiempo de 30 minutos, de forma que se obtiene una mezcla con una humedad del 35%.
Para crear el aerosol de microorganismos, se ha optado por burbujear aire en una suspensión de los mismos contenida en un kitasato. El aire se esteriliza previamente haciéndolo pasar a través de un filtro. Los microorganismos se resuspenden en 400 ml de agua de peptona, que es un medio de cultivo usado para mantener su viabilidad. El medio contiene un 0,01% de un detergente (TWEEN 80) para reducir la tensión superficial y permitir que al estallar las burbujas se formen microgotas que porten los microorganismos.
Una vez en suspensión, las células son transportadas por la corriente de aire hacia la salida del kitasato y conducidas al sistema de ensayo. Éste consta de dos campanas de vidrio que en su cúspide tienen una salida y que se unen enfrentadas por su base. En la campana superior está situado un panel de Leds UV, en la inferior se dispone la mezcla de semiconductores y oxidante, y ambas campanas están unidas por una junta de goma, sellado el borde con parafilm y mantenidas herméticamente cerradas mediante un cierre metálico.
La mezcla de semiconductores y oxidante se dispone en un cilindro con un volumen determinado, cuya base es recubierta con un material que permita el paso del aire.
La parte inferior de la campana se comunica, a través de un tubo y una pipeta, con otro kitasato que también tiene agua de peptona, en una cantidad de 100 ml, pero sin detergente, y que recoge los microorganismos al burbujear el aire que los porta. En la salida del kitasato se dispone de un filtro para evitar fugas.
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Los ensayos se han hecho con un flujo de aire de 3 l/min, durante una hora con inóculos de partida en torno a 10^{10} UFC \cdot ml. Los recuentos de microorganismos en el matraz de recogida se han llevado a cabo por la técnica del número más probable y por recuento en placa.
Para la verificación del método de ensayo se comprueba que el conjunto es efectivo en cuanto a la aerosolización y el paso de microorganismos. En primer lugar no debería ejercer una retención en sí mismo, y en segundo lugar, debía ser eficaz para lograr el paso de un número de microorganismos suficiente como para detectar una reducción significativa al funcionar el sistema completo, es decir la mezcla de semiconductores y oxidantes y la luz UV.
Para comprobar la viabilidad del sistema, se hicieron dos ensayos, uno con el matraz que contenía el inóculo conectado directamente al matraz de recogida, y otro en el que se incorpora además el sistema de ensayo. Los resultados obtenidos se muestran en la figura 2, indican que el sistema de ensayo no ejerce una retención significativa y que el número de microorganismos que se recogen es el suficiente para detectar posibles reducciones.
Por otro lado también es necesario verificar que el soporte destinado a contener la superficie impregnada granulada 30/60, no retiene a los microorganismos y permite su paso libremente. Para ello se hacen ensayos con dos tipos de soportes, papel de filtro y una tela plastificada, siendo este último el propuesto originalmente. Se comprobó que el papel de filtro produce una retención casi total de los microorganismos, mientras que la tela plastificada permite su paso, sin reducir significativamente el número de dichos microorganismos, resultados estos que se muestran en la figura 3.
El ensayo propiamente dicho se realiza en una campana de flujo para evitar en todo lo posible contaminaciones que puedan dar resultados erróneos. En este ambiente controlado, se asegura que los resultados obtenidos se refieren solamente al microorganismo que se está utilizando y no a otro.
Para llevar a cabo el estudio se emplean, en primer término, cepas de distintos grupos de microorganismos, pertenecientes a la Colección Española de Cultivos Tipo (CECT), y mas concretamente:
- Bacterias
Micrococcus luteus CECT 51
Pseudomonas aeruginosa CECT 108
- Hongos filamentosos y levaduras
Aspergillus níger CECT 2088
Una vez verificada la capacidad del sistema para realizar ensayos fiables, se procede a comenzar los estudios para cuatro situaciones diferentes, en el orden:
- con mezcla de semiconductores + oxidante y luz UV,
- con mezcla de semiconductores + oxidante y luz UV apagada,
- sin mezcla de semiconductores + oxidante y luz UV encendida,
- control sin mezcla de semiconductores + oxidante, sin luz UV.
Los ensayos se hacen con un mismo matraz de inóculo y se va cambiando el matraz de recogida. Para el ensayo de la mezcla de semiconductores + oxidante y la luz UV, se tiene encendida la lámpara cinco minutos antes de comenzar a burbujear, para dar tiempo a que se generen los posibles radicales tóxicos del oxígeno en el sistema y ejerzan su acción sobre los microorganismos.
En primer lugar se realiza el ensayo con Pseudomonas aeruginosa, esta es una bacteria gramnegativa, aerobia estricta. Se considera un patógeno oportunista típico de infecciones nosocomiales, pudiendo infectar distintas regiones corporales en las condiciones adecuadas. Puede producir infecciones en la piel y heridas, y es un patógeno importante en enfermos de fibrosis quística, pudiendo producir neumonía. Es resistente a numerosos antibióticos, y puede ser aislado de numerosos ambientes, especialmente de áreas húmedas.
Las pruebas realizadas con este microorganismo indican, en primer lugar, que la mezcla de semiconductores + oxidante no ejerce un efecto filtrante al paso de los citados microorganismos, puesto que se obtienen valores de recuento similares al control, como se observa en la figura 4. La luz UV, por su poder germicida, sí causa una reducción en el valor del recuento. Sin embargo, el dato más significativo en el importante descenso del número de microorganismos viables en el caso de la acción combinada de la mezcla de semiconductores + oxidante y luz UV, obteniéndose una reducción casi total, en comparación con el control.
\newpage
Otro de los ensayos realizados fue con Micrococcus luteus, que forma parte de la microbiota normal de la piel y del tracto respiratorio superior. Es frecuente su detección en muestras de aire.
De forma similar a lo ocurrido con el microorganismo anterior, en este caso tampoco se detecta ningún efecto de la mezcla de semiconductores + oxidante sobre el número de microorganismos, como se aprecia en la figura 5, observándose una reducción del mismo por efecto del poder germicida de la luz UV, y un descenso mucho más acusado como consecuencia de la acción combinada de la mezcla y la luz UV.
El siguiente ensayo se llevo a cabo con Aspergillus níger, que es un hongo filamentoso de color negro que crece espontáneamente sobre el suelo, las paredes húmedas o los residuos orgánicos. Se transmite muy fácilmente a través de esporas por el movimiento del aire, puede ser causa de micosis óptica. Es un hongo resistente a numerosos antibióticos.
Las pruebas realizadas con este hongo indican que la mezcla de semiconductores + oxidante ejerce un efecto filtrante al paso de los microorganismos, puesto que se obtienen valores de recuento menores al control, como se puede observar en la figura 6. La luz UV, por su poder germicida, si causa una reducción en el valor del recuento, pero menos acusada que con la mezcla de semiconductores + oxidante. Sin embargo, el dato más significativo en el importante descenso del número de microorganismos viables en el caso de la acción combinada de la mezcla de semiconductores + oxidante y la luz UV, obteniéndose una reducción casi total en comparación con el control.
Finalmente se realiza el ensayo en ambiente real, para ello el sistema empleado es el mismo que en los casos anteriores, pero con algunas diferencias, así se incorpora un embudo en la parte de arriba de la campana, para aumentar la superficie de captación de microorganismos del medio, además se utiliza una bomba de vacío para forzar la entrada de aire procedente del ambiente al sistema.
Para la realización de este ensayo no se parte de un inóculo de microorganismo determinado, sino de un conjunto heterogéneo de microorganismos mesófilos aerobios que se encuentran dispersados en el aire de cualquier ambiente. Los microorganismos que se encuentran habitualmente son bacterias, por ejemplo Bacillus, hongos como Aspergillus, virus como Influenza o virus de la gripe, o protozoos como el Naegleria, que normalmente no son perjudiciales para la salud humana.
Dentro del ensayo y manteniendo siempre un mismo orden se llevan a cabo distintas pruebas, en primer lugar se hace un control de todo el sistema sin luz UV, en segundo lugar sin mezcla de semiconductores + oxidante y con luz UV, y por último una tercera prueba en que se combina la mezcla de semiconductores + oxidante con luz UV. Los métodos de recuento empleados en los ensayos son: el del número más probable, para obtener las unidades formadoras de colonias totales en medio líquido, el recuento de placa para obtener los mesófilos aerobios, y medios selectivos para detectar los distintos microorganismos que se encuentran en el ambiente real y que podrían resistir al efecto conjunto de la mezcla de semiconductores + oxidante y luz UV, como por ejemplo Cetrimide para Pseudomonas, KAAA para enterococos, manitol salado para estafilococos, y saboreaud para hongos y levaduras.
Además de todos estos métodos se realiza un ensayo de filtración que consiste en filtrar el medio contenido en el kitasato de recogida, recoger el filtro donde han quedados retenidos los microorganismos presentes en el medio, para luego llevarlo a los distintos medios que se quieren probar. En este caso se hizo en saboreaud, para ver el crecimiento de hongos.
Los resultados de este ensayo se muestran en la figura 7, donde se aprecia una reducción por el efecto microbicida de la luz UV, pero dicha reducción es mucho mayor con la combinación de la mezcla de semiconductores + oxidante.

Claims (8)

1. Dispositivo autónomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico, aplicable para la detección, diagnosis, información, captura, transporte, transformación e inactivación de los contaminantes presentes en ambientes interiores, caracterizado porque está constituido por una unidad de proceso central (CPU), con capacidad para el procesamiento y control de los diferentes módulos que colaboran con él y con los que se encuentra directamente relacionado, que se materializan en un módulo de sensores (MS) físicos, químicos y biológicos, un módulo de interfaz con el usuario (MIU), otro módulo de interfaz de comunicación (MIC), un módulo de almacenamiento de datos (MAD) y un reactor quimioadsorbente-fotocatalítico (RQF).
2. Dispositivo autónomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el módulo de interfaz con el usuario está dotado de un display y/o leds (D), así como de un reproductor de audio (RA), que pueden estar asistidos, respectivamente, por un teclado (T) y un micrófono (M).
3. Dispositivo autónomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque permite el paso a su través del aire de una zona interior con una carga de contaminantes ambientales, microbiológicos, alérgenos y malos olores que pueden producir malestar, detectándolos y analizando el ambiente contaminado, para regenerarlo mediante un material multifuncional mezcla de uno o varios semiconductores sin necesidad de un soporte, impregnado de una o varias sustancias altamente oxidantes, siendo dicho material fotoactivado con fotones generados mediante leds de una determinada longitud de onda, manteniendo el sistema a una determinada humedad relativa para que tengan lugar las reacciones de quimioadsorción y fotocatálisis.
4. Dispositivo autónomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico, según reivindicación 3ª, caracterizado porque las mezclas de semiconductores y oxidante contienen entre un 20 y un 75% de semiconductores, y entre un 15 y un 60% de oxidante.
5. Dispositivo autónomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico, según reivindicación 3ª, caracterizado porque los semiconductores que participan en la mezcla se seleccionan entre TiO_{2}, SrTiO_{3}, WO_{3}, Bi_{2}O_{3}, ZnO, SNO_{2}, CdS, SiC, MoS_{3}, MgO, SiO_{2}, Fe_{2}O_{3} y ZnS.
6. Dispositivo autónomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico, según reivindicación 3ª, caracterizado porque el oxidante que participa en la mezcla es KMnO_{4} y/o NaIO_{4}.
7. Dispositivo autónomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico, según reivindicación 3ª, caracterizado porque la mezcla obtenida como producto final presenta una humedad relativa comprendida entre el 30 y el 40%.
8. Dispositivo autónomo controlador de la calidad del aire mediante un material multifuncional quimioadsorbente-fotocatalítico, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fotoactivación se lleva a cabo con fotones, principalmente mediante leds que emiten en ultravioleta, con una longitud de onda comprendida entre 200 y 400 nm.
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