ES2306579A1 - Uso de filtro para retencion y eliminacion de legionella. - Google Patents
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Abstract
Uso de filtro para retención y eliminación de Legionella. La presente invención se refiere al uso de un filtro de substrato textil de carbón activado con partículas de plata incorporada para la retención y eliminación de la Legionella.
Description
Uso de filtro para retención y eliminación de
Legionella.
La presente invención se engloba en el campo del
estudio de diferentes métodos para la eliminación de la bacteria
de la Legionella, concretamente de filtros de carbón
activado con partículas de plata incorporada.
Las bacterias del género Legionella se
encuentran en ambientes acuáticos naturales. Algunas de estas aguas
se utilizan como puntos de captación para el abastecimiento de
agua potable de las ciudades, con lo que la bacteria sale de su
hábitat natural para pasar a formar parte de tuberías o sistemas de
distribución. Esta es una de las razones por la que es posible
detectar su presencia en fuentes públicas, además de aguas de riego
o incluso, si no se ha eliminado antes, se incorpora a los sistemas
de agua sanitaria y a todo tipo de sistemas que requieran agua
para su funcionamiento, incluyendo aquellos que puedan generar
aerosoles o más concretamente transferencia de masa de agua en
corriente de aire (equipos catalogados de riesgo). Si a esto se
añade además que la bacteria se reproduce con facilidad si
encuentra condiciones favorables para ello, se evidencia la
dificultad de su control y el paso a la categoría de problema de
salud pública de origen medioambiental.
Los miembros de la familia Legionellaceae
son bacilos estrictamente aerobios, estructuralmente gramnegativos,
flagelados y móviles capaces de sobrevivir en un amplio rango de
condiciones físico-químicas. La Legionella es
considerada una bacteria ambiental, ya que su nicho natural son las
aguas superficiales como lagos, ríos y/o estanques formando parte
de su flora bacteriana.
Actualmente, la familia de Legionellaceae
comprende 48 especies con 70 serogrupos, de las cuales la mayoría
producen infecciones en humanos. La especie Legionella
pneumophila es la causante del 80 al 90% de estas
enfermedades e incluye al menos 14 serogrupos; siendo el serogrupo
1 el implicado con mayor frecuencia en las infecciones del ser
humano.
Por otro lado, la vía de transmisión de la
Legionella es aérea y no se ha demostrado que exista riesgo
alguno de enfermar al beber agua contaminada por esta bacteria, sin
embargo la población puede verse afectada por la citada bacteria,
al ser inhalada junto con el agua pulverizada en forma de
aerosoles.
La Legionellosis es la enfermedad
bacteriana que se caracteriza por neumonía con fiebre alta y se
manifiesta con un síndrome febril agudo y autolimitado. Se
transmite por vía aérea y es necesario inhalar el germen que el
aire transporta dentro de pequeñas gotas de agua.
La Legionellosis es clínicamente
indistinguible de otras neumonías atípicas y con frecuencia los
pacientes requieren hospitalización. El período de incubación es
normalmente de 2 a 10 días y el riesgo de contraer la enfermedad
depende del tipo e intensidad de exposición y del estado de salud
del sujeto, aumentando en inmunodeprimidos, diabéticos, en personas
de la tercera edad, pacientes con enfermedad pulmonar crónica así
como en fumadores y alcohólicos.
Existen unas condiciones óptimas del agua para
el crecimiento natural de la Legionella. En los medios
naturales como son los estancamientos de agua, la temperatura de
crecimiento de la bacteria puede oscilar entre 20º y 50ºC y el pH
entre 5,0 y 8,5. La existencia de sedimentos facilita el
crecimiento de flora comensal y la presencia de microorganismos
tales como algas, flavobacterias y pseudomonas, que aportan
nutrientes esenciales para el crecimiento de la
Legionella.
Las bajas temperaturas permiten a la bacteria
permanecer inactiva pero viable durante meses. Cuando las
condiciones vuelven a ser favorables la célula restaura su
actividad y se multiplica.
Dos novedosos factores son reconocidos como
básicos en el desarrollo de la Legionella; la conolización
del biofilm y la capacidad de crecer intracelularmente en el
interior de macrófagos humanos y de otros microorganismos presentes
en el agua, como las amebas. Estas pueden desempeñar un importante
papel en la selección de caracteres virulentos y son reservorios
importantes de este tipo de bacterias, llevando las bacterias
escondidas hasta los ambientes huma-
nos.
nos.
Sin embargo, cabe destacar que la bacteria
Legionella no crece en los medios microbiológicos
artificiales habituales. La Legionella es muy estricta con
el pH de los medios de cultivo que debe ser de 6,9. Requiere una
atmósfera húmeda con 2,5% de CO_{2} y una temperatura de entre
35-37ºC. Crece lentamente sobre medios artificiales,
de forma que al cabo de 3-4 días aparecen colonias
puntiformes que a la semana alcanzan un tamaño de
3-4 mm. Las colonias son circulares, de bordes
regulares, convexas, grisáceas, brillantes y con aspecto de
incrustaciones que recuerdan al cristal cortado. El medio que se
utiliza para que crezca la Legionella es agar tamponado con
extracto de levadura de carbón (BCYE). Este medio fuertemente
enriquecido contiene el aminoácido L-cisteína que
representa una exigencia absoluta para el crecimiento de la
misma.
La preocupación social, técnica y sanitaria que
han generado los repetidos brotes de legionelosis en España
durante los últimos años, ha hecho abordar la regulación de las
condiciones Técnico-Sanitarias que tienen que
cumplir las instalaciones de riesgo y dotarlas de medidas
preventivas y eficaces. Estas medidas preventivas van encaminadas a
disminuir considerablemente el riesgo y evitar las condiciones que
favorecen la colonización, multiplicación y dispersión de la
Legionella, como son las temperaturas adecuadas para su
crecimiento, el estancamiento de agua, la acumulación de materiales
que forman la biocapa y la no presencia del agente biocida en el
tiempo.
En este sentido, se han llevado a cabo
diferentes estudios y se han probado diferentes métodos contra la
Legionella como por ejemplo:
- Aplicación de operaciones de membrana para
desinfección (ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis
inversa): Este tipo de sistemas retienen la bacteria pero no la
eliminan, la mayor parte del microorganismo se desecha con el agua
de rechazo pero parte queda en el interior del sistema llegando a
colonizarlo e infectarlo. Además, es un sistema caro y supone un
deshecho de un 30% mínimo de agua limpia (infectada con la
bacteria).
- Hipercloración: Los resultados
obtenidos con la adición de cloro en cantidades superiores a las
1-2 ppm, que son las requeridas para la desinfección
de aguas potables, son similares a los obtenidos con los filtros
utilizados en la presente invención, pero tienen un problema y es
que provoca importantes fenómenos de oxidación y corrosión en la
maquinaria de la industria.
- Fotocatalizador UBE: Se trata de un
reactor fotocatalítico con lámpara de luz UV recubierta de una
camisa de fibra de poliamida que soporta partículas de dióxido de
titanio. El sistema también es efectivo en los mismos términos que
los filtros utilizados en la presente invención pero con algunos
inconvenientes relacionados con que la lámpara de luz UV no puede
dejar de funcionar en ningún momento puesto que esto causaría una
rápida colonización del sistema. Además pierde efectividad al
trabajar en continuo, obteniéndose mejores resultados al trabajar
en recircula-
ción.
ción.
Ninguno de estos métodos es capaz de erradicar
la Legionella hasta los niveles exigidos por la
Administración en las zonas denominadas ZAE (zonas de actuación
especial) en las que se exige un resultado de PCRviable negativo,
(detección de ARNm mediante la retrotranscripción a ADN y posterior
detección del ADN retrotranscrito mediante técnicas de PCR
convencionales). En estos métodos siempre se obtienen resultados
positivos de PCRviable, lo que indica que son sistemas
controladores pero no erradican la bacteria, por lo que en el
momento que ésta vuelve a encontrar las condiciones favorables
para su reproducción coloniza la instalación infectada.
Es difícil disponer de métodos de prevención y
control de Legionella totalmente eficaces fundamentalmente
por dos razones:
- La Legionella es una bacteria ubicua en
el ambiente, en el que la erradicación sería ilusoria.
- Esta bacteria es más resistente que otros
microorganismos a la acción de medios físicos o químicos de control
habitualmente empleados.
En este sentido, existen numerosos estudios
sobre las fibras de carbón activado. Estas fibras son 100% carbón
activado y se presentan en forma textil y al igual que el carbón
activado, tienen una gran capacidad de adsorber todo tipo de
compuestos orgánicos, vapores, contaminantes y olores. Se obtienen
a partir de fibras de carbono convencionales por un proceso de
activación y por ello presentan una serie de ventajas con respecto
a los carbones activados convencionales (granulares o
pulverulentos).
Una de las características físicas de estas
fibras es la flexibilidad ya que se les puede dar cualquier forma.
Como filtros, constituyen su propio soporte y además, su
sustitución o regeneración es un proceso más simple que en el caso
de los carbones granulares. No tiene tendencia a comprimirse o
aglomerarse con la consiguiente reducción de la capacidad
adsorbente, como ocurre con los carbones activados granulares o
pulverulentos, eliminando además, los problemas producidos por el
canaleo de estos últimos. Además oponen baja resistencia hidro- y
aerodinámica.
Respecto a sus características adsorbentes, las
fibras de carbono suelen tener una superficie específica interna
entre 1000 y 3000 m^{2}/g, siendo los carbones activados los
únicos materiales que presentan superficies tan elevadas. Esto es
debido a que poseen una estructura química amorfa que crea
infinidad de huecos en su superficie, siendo el material más poroso
que se conoce. Con tratamientos químicos específicos se pueden
obtener poros de mayor tamaño. Son especialmente indicados para
reducir concentraciones medias y bajas de distintas sustancias (en
aire o líquido) a niveles muy bajos (caso habitual de la mayoría de
los olores y sabores). Además, se ha comprobado que su capacidad
adsorbente está menos influenciada por la humedad, siendo mucho más
eficaces en condiciones de alta humedad que los carbones activados
convencionales.
Respecto a las características difusionales, se
puede decir que presentan una alta velocidad de adsorción en
experiencias dinámicas de hasta un orden de magnitud mayor que en
carbones activados convencionales. Esto se debe principalmente a
que se presenta como fibra, con un diámetro entre 10 y 20 micras
(10^{-6} m), lo que le permite tener una mayor superficie
externa, facilitando el acceso de los compuestos a adsorber a los
poros.
Todas estas propiedades hacen que las fibras de
carbón activado estén especialmente indicadas como filtros, siendo
su eficacia muy superior a la de los carbones activos con
conformado granular. Una prueba de ello es la existencia en el
mercado de un seudo producto consistente en una tela de polímero a
la cual se le impregna carbón activado pulverulento.
Por otro lado, existen gran cantidad de estudios
en los que se ha demostrado la eficacia contra todo tipo de
bacterias, utilizando plata soportada en carbones activados como
filtros para aguas.
En un estudio se han realizado análisis,
aplicando las normas estipuladas para cada contaminante y se ha
constatado que los filtros fabricados a partir de plata soportada
en carbones activados, mostraban ser eficaces en la inhibición de
bacterias y virus, además de presentar una gran capacidad de
retener trihalometanos, sabores, olores, colores, compuestos VOC,
halogenados, pesticidas, fenoles y cloro, siendo así el filtro que
retenía mayor grupo de contaminantes de aguas.
El carbón activado suele presentarse en el
mercado con dos tipos de conformado: polvo y grano. Sin embargo,
se han desarrollado nuevas formas, entre las que destacan las
fibras de carbón activado (WO 00/04977).
Desde principios de los 90 (1993 - 1995)
investigadores de la Universidad de Gunna (Japón) en colaboración
con la Universidad de Alicante (1995) han venido estudiando la
eficacia de las fibras de carbón activadas con plata para la
eliminación de bacterias, mostrándose en todos los estudios que
incluso a cantidades muy bajas de plata, la eficacia bactericida
era muy elevada. Estudios posteriores (1998) de la Universidad de
Tianging y del Teaching Hospital of Tianging (China) han utilizado
tejidos de carbón activado preparados a partir del mismo precursor
que el utilizado en la presente invención para su fabricación. En
todos los casos el estudio revelaba que este tipo de materiales
eliminaba por completo bacterias como Escherichia coli y
Staphylococcus aereus, usadas como microorganismos tipo en
los ensayos de bactericidas. Además, también se obtuvo que éstos
materiales eran eficaces incluso después de ser sometidos a grandes
flujos de agua potable durante semanas.
Además, US-6,413,405 describe
unos filtros de carbón activado que contienen Ag-I
electrodepositada que poseen acción bactericida en general.
Pero estos materiales descritos anteriormente
nunca han sido utilizados contra la Legionella.
Los filtros utilizados en la presente invención
son unos filtros concretos que han utilizado telas de carbón
activo tal y como se describen en ES 2 023 773.
Como ya se ha dicho anteriormente, el carbón
activado es un material orgánico, con una composición mayor del 90%
en carbono, y las bacterias se adhieren a su superficie con gran
facilidad. Por otro lado, la plata (Ag) posee un gran poder
bactericida. Si esta plata se encuentra sobre la superficie del
carbón activado, al entrar en contacto con la bacteria, la destruye
con eficacia. El metal inhibe alguna acción enzimática de las
bacterias. Como conclusión, sumando el poder atrayente de la
superficie de carbón activado con el poder bactericida de la plata,
se obtiene un filtro eficaz contra las bacterias.
Prueba de dicha eficacia es la aparición en
fechas más recientes (2000 hasta la actualidad) de las primeras
patentes sobre métodos de impregnación de plata sobre tejidos de
carbón activado en los que además se demuestra su eficacia ante
ciertos patógenos, tanto protozoos como bacterias, e incluso
virus.
Existen numerosos estudios de la utilización de
plata y/o cobre disueltos, en cantidades muy pequeñas (varias
decenas de ppb) en agua como bactericida, sin embargo no se han
encontrado estudios específicos de estos materiales contra la
Legionella, objeto de la presente invención.
El artículo del 2002 que repasa todos los
métodos de eliminación de Legionella actuales; Water
Research 36 (2002) 4433, indica que estos sistemas han sido
sobre todo utilizados en hospitales, tanto para purificar agua fría
como caliente de sistemas de recirculación de agua. Además, estos
biocidas no actúan como oxidantes, por lo que no corroen los
sistemas de agua en que se utilizan. Tiene el inconveniente del
elevado coste que supone añadir una dosis constante de plata al
agua.
Aunque el carbón activado es muy utilizado como
soporte de partículas de metales que actúan como catalizadores en
gran cantidad de reacciones químicas de gran interés industrial y
medioambiental, como por ejemplo la reducción de emisiones de gases
de efecto invernadero, reacciones petroquímicas entre otras,
soportando metales como Fe, Cu, Co, Pt, Pd, etc..., la preparación
de este tipo de materiales soportando plata tiene, por otro lado,
una serie de particularidades que hacen que sea de especial
relevancia su método de preparación.
La mayoría de metales soportados se preparan
impregnando una sal del metal sobre la superficie del carbón con un
tratamiento térmico posterior que implica una reducción de la sal a
metal utilizando agentes químicos reductores. En el caso de la
plata, dicha reducción es espontánea reduciéndose por la acción de
los átomos de C de la superficie de la fibra. Esta reducción
espontánea, hace que sea difícil de controlar el proceso de
formación de partículas de plata sobre la superficie, obteniéndose
en la mayoría de los casos una distribución aleatoria de éstas y
con partículas de diverso tamaño. Esto es muy importante porque
afecta a la actividad catalítica del material (biocida en este caso)
y al lavado del metal por la acción de estar sometida de forma
continua a un flujo elevado de líquido.
Otra particularidad de la plata como agente
biocida es que debe ser metálica ya que las sales de plata
reaccionan fuertemente con los iones cloruro y haluro, en general
presentes en sistemas de agua potable desactivándose. Sin embargo,
la plata metálica presenta una fuerte resistencia a dicho
envenenamiento prolongando su vida útil como biocida.
Actualmente existen numerosos métodos para
soportar partículas de plata metálica sobre fibras de carbón
activado, todos enfocados a obtener partículas fuertemente unidas a
la fibra para evitar en la medida de lo posible su lava-
do.
do.
En el método de impregnación, la fibra es puesta
en contacto con una disolución de la sal de plata y posteriormente
secada. Es el método más sencillo y barato, pero presenta todos los
problemas: no controla ni el tamaño ni la distribución de las
partículas sobre la superficie, además, la plata queda débilmente
soportada, produciéndose un importante lavado inicial.
El método de intercambio iónico es similar al
anterior pero el tiempo de contacto es muy superior, donde la
acidez de la superficie de la fibra de carbono va reteniendo de una
forma homogénea la sal de plata. Este método produce un producto
con una distribución y tamaño de las partículas de plata muy
homogénea, el anclaje es mucho más fuerte y por consiguiente su
actividad biocida, además su lavado es mucho menor.
Otro método ampliamente utilizado es de
electrodeposición. Las fibras de carbono activado son conductoras
de la electricidad, por lo que pueden ser usadas como electrodos.
Se utilizan pues como cátodo sumergido en un electrolito de sal de
plata. Por aplicación de corriente ésta se deposita sobre la
superficie al mismo tiempo que se reduce a metal.
La presente invención se refiere a la
utilización de substrato textil de carbón activado con partículas
de plata incorporadas como lecho filtrante en cualquier circuito
de agua, incluyendo la desinfección de agua de abastecimiento de
los equipos considerados de riesgo de legionelosis encontrando así
la solución a un problema tan estudiado y arraigado en nuestro
país, como es la detección y eliminación de la bacteria de la
Legionella.
Son conocidos los intentos tanto por parte de la
administración como de diversos sectores industriales,
agrupaciones empresariales y entidades especializadas en sistemas
de limpieza, desinfección y mantenimiento de los equipos de riesgo
de Legionellosis, que han puesto todos los medios para
resolver el problema y sin embargo la bacteria de la
Legionella sigue presente en los sistemas de abastecimiento
de ciudades generando entre uno y dos brotes epidemiológicos cada
año. Con la utilización de los filtros de la presente invención, se
pretende dar una solución alternativa a las ya probadas.
La presente invención se refiere al uso de un
filtro de substrato textil de carbón activado con partículas de
plata incorporada para la retención y eliminación de la
Legionella en el agua.
Dicho filtro tiene la ventaja de poder variar la
cantidad de capas del substrato textil de carbón activado con
partículas de plata incorporada y refiltrar el agua en varias
etapas.
El substrato textil de carbón activado que lleva
incorporadas partículas de plata, por su estructura física que lo
caracteriza (elevada superficie de adsorción), retiene la bacteria
de la Legionella, sobre la superficie, provocando el
contacto de la misma con las partículas de plata, las cuales
ejercen el efecto bactericida deseado.
Preferentemente dicha bacteria es la
Legionella pneumophila.
Dicho filtro comprende substrato textil de
carbón activado con partículas de plata incorporadas, y puede ser
utilizado como lecho filtrante en cualquier circuito de agua,
incluyendo la desinfección del agua de abastecimiento de los
equipos considerados de riesgo de legionelosis.
En los trabajos realizados hasta la fecha se ha
conseguido desarrollar un prototipo de filtro de laboratorio, capaz
de eliminar la bacteria Legionella detectable por cultivo
(ISO 11731:1998). El sistema de detección por cultivo es el que se
aplica de forma general para el control de los equipos de riesgo y
posee un límite de detección de 50 ufc/L.
La efectividad de los filtros de substrato
textil de carbón activado con partículas de plata soportada de la
presente invención contra la Legionella ha sido probada en
primera instancia, haciendo uso de ensayos normalizados que evalúan
y cuantifican el grado de la actividad antibacteriana de este
substrato frente a la bacteria Legionella, preferentemente
la Legionella pneumophila serogrupo 1.
También se ha trabajado con un prototipo de
laboratorio con una capacidad de filtrado de aproximadamente 3 - 4
L/h, en función de la resistencia ofrecida por la cantidad de capas
acumuladas del substrato textil de carbón activado con partículas
de plata incorporadas de la presente invención. Con este filtro se
han filtrado cantidades de agua inoculadas con diferentes
concentraciones de la citada bacteria y posteriormente se ha
analizado en el agua filtrada la presencia de la bacteria
Legionella por cultivo según la norma internacional.
La evaluación de la actividad antibacteriana de
los filtros de la presente invención se lleva a cabo mediante el
ATCC Test Method 100, que permite un procedimiento cuantitativo
para la evaluación del grado de actividad antibacteriana de los
materiales textiles tratados. Es importante tener en cuenta que
este método debe ser utilizado cuando se sepa o quede implícito que
el material textil utilizado tiene actividad bactericida o
bacterioestática.
Este método consiste en la inoculación del
material textil con un microorganismo estandarizado, de forma que
transcurridas 24 horas de contacto entre el microorganismo y el
tejido, se determinará el porcentaje de reducción de dicho
microorganismo originado por el agente antibacteriano.
Los resultados obtenidos mediante este método
siendo el microorganismo utilizado Legionella pneumophila ATCC
3315 están resumidos en la tabla 1:
\vskip1.000000\baselineskip
Según los resultados de la tabla 1, puede
afirmarse que los filtros de substrato textil de carbón activado
con partículas de plata incorporadas de la presente invención,
muestran actividad antibacteriana, ya que después de 24 horas de
contacto con Legionella pneumophila, se observa una
reducción en su crecimiento del 100%.
Las primeras pruebas de filtrado se han llevado
a cabo a pequeña escala. Para ello se ha utilizado un filtro de
100 mL de placa porosa, el cual se ha rellenado con una porción del
substrato textil de carbón activado con partículas de plata
incorporadas enrollado sobre sí mismo. Se ha filtrado entre 1000 y
500 mL de agua preparada con varias concentraciones de la bacteria
Legionella obteniéndose los resultados detallados en la
Tabla 2:
\vskip1.000000\baselineskip
Tras el éxito de los resultados obtenidos en
estas limitadas condiciones, se realizaron pruebas en continuo
mediante dos tipos de equipamiento.
A continuación se exponen algunos ejemplos de
realizaciones concretas de la presente invención sin ser estos
limitantes de la misma.
\newpage
Ejemplo
1
Se filtra agua inoculada con un filtro de
fabricación casera, haciendo uso de un lavador de gases de 250 mL,
(elemento que se utiliza como contenedor del lecho filtrante), del
substrato textil de carbón activado con partículas de plata
soportadas enrollado sobre sí mismo y de una bomba de pecera,
filtrando cargas preparadas de aproximadamente 10 L. Los resultados
obtenidos están reflejados en la Tabla 3:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Se fabrica un prototipo de filtro de laboratorio
con una capacidad de filtrado entre 3-4 L/h, en
función de la resistencia ofrecida por la cantidad de capas
acumuladas del substrato textil de carbón activado con partículas
de plata incorporadas. Se filtran cargas de agua inoculadas de
entre 20 y 30 L. Los resultados obtenidos están reflejados en la
Tabla 4:
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (2)
1. Uso de un filtro de substrato textil de
carbón activado con partículas de plata incorporada para la
retención y eliminación de la Legionella.
2. Uso según la reivindicación 1
caracterizado porque la bacteria es Legionella
pneumophila.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200601345A ES2306579A1 (es) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Uso de filtro para retencion y eliminacion de legionella. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200601345A ES2306579A1 (es) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Uso de filtro para retencion y eliminacion de legionella. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2306579A1 true ES2306579A1 (es) | 2008-11-01 |
Family
ID=39869446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| ES200601345A Withdrawn ES2306579A1 (es) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Uso de filtro para retencion y eliminacion de legionella. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2306579A1 (es) |
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