ES2392776T3 - Filtro para la limpieza de aire que comprende formaldehído deshidrogenasa y proceso para producir el mismo - Google Patents
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Abstract
Un filtro para limpieza de aire en el que se revisten formaldehído deshidrogenasa (FDH) y NAD (nicotinamida adenina dinucleótido) y glutationa sobre un vehículo; que se caracteriza por que formaldehído deshidrogenasa se obtiene a partir de Alcaligenes sp.
Description
Filtro para la limpieza de aire que comprende formaldehído deshidrogenasa y proceso para producir el mismo
La presente invención se refiere a un filtro para la limpieza de aire. Más particularmente, la presente invención se refiere a un filtro para la limpieza de aire que contiene formaldehído deshidrogenasa en el que se reviste una vehículo para un filtro de limpieza de aire con formaldehído deshidrogenasa con el fin de eliminar de forma eficaz el formaldehído presente en el aire, y un método para fabricar el filtro de limpieza de aire.
En los años recientes, el síndrome del domicilio enfermo ha conducido al desarrollo de una variedad de técnicas para la eliminación eficaz de los principales contaminantes atmosféricos de interior que incluyen materia particulada, brumas, gases y compuestos orgánicos volátiles (VOCS). No obstante, estas técnicas se han centrado en su mayoría en técnicas que emplean foto-catalizadores o ventiladores. No obstante, hasta la fecha, no se ha introducido método satisfactorio alguno capaz de eliminar de forma eficaz los contaminantes atmosféricos de interior. Además, entre las sustancias nocivas específicas que son liberadas en el aire de espacios interiores en los ambientes domésticos y nuevas edificaciones, se presume que los VOCs y el formaldehído superan los niveles de concentración aceptable entre 3 y 5 veces. Estas sustancias nocivas, que se generan de forma continua, son conocidas por tardar de al menos uno a dos años en alcanzar niveles aceptables.
Existen varios métodos para la eliminación de sustancias nocivas de interior que contienen formaldehído, concretamente, la oxidación/descomposición usando foto-catálisis, adsorción usando desodorantes o disolventes químicos y la ventilación empleando sistemas de ventilación. Se sabe que el método de oxidación/descomposición que usa foto-catálisis exhibe efectos semi-permanentes incluso después de un tratamiento sencillo. No obstante, el método de oxidación/descomposición presenta las desventajas de que implica costes elevados de proceso y de que tarda mucho tiempo para la degradación de formaldehído.
Además, el método de adsorción resulta desventajoso ya que es preciso usar directamente disolventes químicos o desodorantes, y se pueden neutralizar las sustancias nocivas y los olores, pero estos efectos son únicamente temporales. Además, el método de ventilación induce un cambio de aire de interior usando un sistema de ventilación, lo que presenta las desventajas de la dificultad de instalar sistemas de ventilación en apartamentos y los elevados costes de instalación.
Al mismo tiempo, en los últimos años, se ha conocido la capacidad de los microorganismos para degradar VOCs
incluyendo formaldehído (denominado como
biodegradación? que es considerado uno de los principales
contaminantes ambientales de interior y nocivo para el cuerpo humano. Ejemplos de estos microorganismos incluyen bacterias tales como Pseudomonas putida, Rhodobacter sp. y Alcaligenes sp. y levaduras tales como Hansenula sp.
De manera general, estos microorganismos proliferan por medio del uso de sustancias nocivas como los substratos necesarios para el desarrollo o la degradación de las sustancias nocivas con enzimas creados por los microorganismos. En particular, cuando el formaldehído es degradado usando microorganismos, es degrado por formaldehído deshidrogenasa para producir formato y dióxido de carbono (CO2) que no produce contaminación ambiental y que resultan inocuos para el cuerpo humano.
La solicitud de patente JP 2004 222845A describe un método para abordar la contaminación atmosférica, especialmente para eliminar formaldehído. Describe un filtro de purificación de aire con formaldehído deshidrogenasa dependiente de glutationa (FDH) inmovilizada sobre el mismo; el FDH puede proceder de una fuente de E. coli o Methylobacillus glycogens.
Descripción
Un objeto de la presente invención destinado a solucionar el problema está basado en un filtro para la limpieza de aire capaz de eliminar, de forma eficaz y continua, VOCs, en particular, formaldehído, presentes en el aire usando formaldehído deshidrogenasa.
Otro objeto de la presente invención destinado a solucionar el problema está basado en un método para fabricar un filtro para la limpieza de aire capaz de eliminar VOCs, en particular, formaldehído, presente en el aire por medio de revestimiento de un vehículo con formaldehído deshidrogenasa.
La presente invención proporciona un filtro para la limpieza de aire en el que formaldehído deshidrogenasa (FDH) y NAD (nicotinamida adenina dinucleótido) y glutationa se encuentran revestidos sobre el vehículo; caracterizado por 5 que la formaldehído deshidrogenasa se obtiene a partir de Alcaligenes sp.
En otro aspecto de la presente invención, se proporciona en el presente documento un método para fabricar el filtro para la limpieza de aire de la invención, que comprende revestir formaldehído deshidrogenasa sobre un vehículo para inmovilizar la formaldehído deshidrogenasa sobre el mismo, que se caracteriza por que la formaldehído
10 deshidrogenasa se obtiene a partir de Alcaligenes sp.
De manera opcional, el método para fabricar el filtro para la limpieza de aire comprende revestir un vehículo con una disolución de revestimiento y secar el vehículo, en el que la disolución de revestimiento comprende; un metal seleccionado entre el grupo que consiste en oro, cinc, plata, cobre, platino y sus combinaciones; un aglutinante de
15 formaldehído deshidrogenasa seleccionado entre el grupo que consiste en resinas acrílicas modificadas con silicio, resinas de uretano, resinas acrílicas y resinas de silicio; un compuesto basado en polifenol; y agua o un alcohol.
Se puede usar cualquier vehículo en la presente invención sin limitación particular del tipo, forma, tamaño y sus métodos de preparación con tal de que pueda funcionar como un filtro para la limpieza de aire. Ejemplos de
20 vehículos útiles incluyen: fibras tales como fibra de vidrio, fibras de intercambio iónico, fibras de celulosa, fibras de amianto, fibras orgánicas y fibras inorgánicas; metales tales como cinc, cobre o aluminio; y plásticos. Estos materiales de vehículo se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones de acuerdo con sus propiedades.
Además, la forma del vehículo se puede variar de manera apropiada de acuerdo con la forma del filtro para la 25 limpieza de aire que se puede usar, sin encontrarse particularmente limitada a nido de abeja, partículas, redes, papeles de filtro, borlas, mallas, placas y espumas, etc.
El filtro para la limpieza de aire de acuerdo con la presente invención se puede usar como filtro desodorante por ejemplo, filtros de carbono activado para electrodomésticos incluyendo frigoríficos y aparatos de aire acondicionado,
30 un filtro de pila y un filtro para la limpieza de aire en automóviles, o se puede usar junto con el mismo.
La formaldehído deshidrogenasa a usar en la presente invención se obtiene a partir de Alcaligenes sp.. La formaldehído deshidrogenasa se puede obtener por medio de extracción directa a partir de estos microorganismos o mediante adquisición de productos identificados y disponibles desde el punto de vista comercial. La formaldehído
35 deshidrogenasa se puede usar en cualquier fase sin limitación particular.
Se prefiere más Alcaligenes sp. FA2-4. Por ejemplo, se puede seleccionar formaldehído deshidrogenasa a partir del grupo que consiste en bacterias viables de Alcaligenes sp., bacterias no viables, bacterias no viables GN, coenzimas y sus combinaciones.
40 De acuerdo con la presente invención, el método de fabricación del filtro para la limpieza de aire revestido con formaldehído deshidrogenasa comprende revestir formaldehído deshidrogenasa sobre un vehículo para inmovilizar sobre el mismo la formaldehído deshidrogenasa.
45 De manera opcional, el método de fabricación del filtro para la limpieza de aire puede comprender pulverizar una disolución de revestimiento sobre un vehículo o sumergir el vehículo en la disolución de revestimiento, en el que la disolución de revestimiento comprende: formaldehído deshidrogenasa; un aglutinante seleccionado entre el grupo que consiste en resinas acrílicas modificadas con silicio, resinas de uretano, resinas acrílicas y resinas de silicio; un metal seleccionado entre el grupo que consiste en cinc, oro, plata, cobre, platino y sus combinaciones; un
50 compuestos basado en polifenol; y agua o un alcohol. El compuesto basado en polifenol es un fenol polihídrico representado por medio de la fórmula siguiente, que se puede extraer a partir de distintos tipos de té, incluyendo té verde, té Oolong y té de hoja de Persimmon y plantas que incluyen manzana, semillas de uva, judía negra y cacao, y exhiben un efecto anti-oxidante.
Es decir, el filtro para la limpieza de aire revestido con formaldehído deshidrogenasa se fabrica por medio de revestimiento directo de un vehículo con formaldehído deshidrogenasa, o mediante la preparación de una disolución de revestimiento que contiene formaldehído deshidrogenasa y revestimiento del vehículo con la disolución por medio de inmersión, pulverización, etc. La etapa de revestimiento del vehículo con formaldehído deshidrogenasa para inmovilizar la formaldehído deshidrogenasa sobre el mismo se puede llevar a cabo de acuerdo con un método bien conocido en la técnica. En caso de resultar necesario, la formaldehído deshidrogenasa se puede variar en la forma apropiada para el revestimiento, dependiendo de las características del vehículo. La inmovilización de formaldehído deshidrogenasa sobre el vehículo se puede llevar a cabo usando una sustancia química apropiada o una técnica de inmovilización física.
En otra realización, el método para fabricar el filtro para la limpieza de aire por medio de revestimiento de formaldehído deshidrogenasa sobre el vehículo comprende; mezclar formaldehído deshidrogenasa con un aglutinante seleccionado entre resinas acrílicas modificadas con silicio, resinas de uretano, resinas acrílicas y resinas de silicio, un metal tal como oro, plata, cinc, cobre o platino, un compuesto basado en polifenol y agua o un alcohol; y revestir las superficies de los vehículos para aplicaciones de filtro para la limpieza de aire con la disolución de revestimiento por medio de pulverización o inmersión. El método de preparación de la disolución de revestimiento no se encentra particularmente limitado con tal de que formaldehído deshidrogenasa se mezcle con el compuesto basado en polifenol, el aglutinante y el metal, de forma que las superficies de vehículo se puedan revestir con formaldehído deshidrogenasa. Preferentemente, en términos de aptitud de mezcla y aptitud de revestimiento, la disolución de revestimiento comprende de 1 a 3 % en peso del aglutinante, de 1 a 5 % en peso de compuesto basado en polifenol, de 0,001 a 0,003 % en peso de metal y el peso restante de agua.
Mientras tanto, el método puede comprender además, antes de revestir el vehículo con formaldehído deshidrogenasa, lavar el vehículo con una disolución de limpieza apropiada, o secar el vehículo por medio de tratamiento térmico. En el caso de vehículo tal como un metal, es preferible eliminar los aceites adheridos sobre la superficie del vehículo durante la preparación o el almacenamiento del vehículo. Cuando se seca el vehículo, se pueden variar el tiempo de secado y la temperatura de secado dependiendo de la forma, tipo y tamaño de vehículo usado. Además, el método puede comprender además, tras revestir el vehículo con formaldehído deshidrogenasa, secar el vehículo revestido.
El filtro para la limpieza de aire fabricado de este modo se corta hasta el tamaño deseado y posteriormente se usa como filtro para la limpieza de aire para el equipamiento de limpieza. Además, se puede usar el filtro para la limpieza de aire solo o en combinación con filtros convencionales para la limpieza de aire o filtro desodorantes. El filtro para la limpieza de aire se puede utilizar de forma amplia en una variedad de aplicaciones, incluyendo sistemas para la limpieza de aire para uso doméstico o empresarial, automóviles, sistemas de aire acondicionado y electrodomésticos.
De acuerdo con la presente invención, el filtro para la limpieza de aire revestido con formaldehído deshidrogenasa puede eliminar, de forma eficaz y continua, VOCs, en particular, formaldehído, presentes en el aire.
Los dibujos adjuntos, que se incluyen para proporcionar una mejora compresión de la invención, ilustran realizaciones de la invención y junto con al descripción sirven para explicar el principio de la invención.
En los dibujos:
La FIG 1 es una vista esquemática de equipamiento experimental para los experimentos de capacidad de eliminación de formaldehído; y
La FIG 2 es un gráfico que muestra la capacidad de eliminación de formaldehído de los respectivos filtros, como función de variación de la concentración con el paso del tiempo.
A continuación, se describe la presente invención con más detalle haciendo referencia a los siguientes ejemplos. Estos ejemplos son con fines únicamente ilustrativos y no se pretende que limiten el alcance de la presente invención.
1. Cultivo de Alcaligenes sp. FA2-4 y preparación de bacterias.
A. Cultivo de Alcaligenes sp FA2-4.
Con el fin de cultivar en masa Alcaligenes sp. FA2-4, se disolvió un medio de proliferación de bacterias de degradación de formaldehído (10 g de peptona, 5 g de extracto de ternera, 1 g de K2HPO4, 5 g de NaCl, 1 g de
glucosa y 1 ml de elementos traza (0,5 g de B(OH)
3, 0,04 g de CuSO4·H2O, 0,2 g de FeCl3·H2O y 0,04 g de ZnSO4 2O/l) en 1l de agua destilada, y se añadió sobre ello formaldehído filtrado de forma estéril para preparar 5,4 l de
un medio de cultivo (concentración de formaldehído: 0,04 %). A continuación, se introdujo un alícuota de 600 ml del medio de cultivo en 1 matraces erlenmeyer de 1 l, y posteriormente se inocularon con
Acaligenes sp. FA2-4. Tras la inoculación, se cultivó Alcaligenes sp. FA2-4 en un incubador de agitación a 30 durante 3 días con agitación a
una velocidad de 100 rpm.
B. Preparación de las bacterias
(1) Bacterias viables, bacterias no viables y bacterias no viables GN
Se centrifugó la disolución de cultivo de Alcaligenes sp. FA2-4 obtenida de este modo a 2.500 rpm durante 20 minutos, se lavó con un tampón de fosfato 10 mM (pH 7,0) y posteriormente se re-suspendió en 20 ml de tampón. Posteriormente, se añadió EDTA 1 mM a la suspensión, se sometió a agitación vorticial la mezcla resultante durante 10 minutos, se lavó con el mismo tampón, se re-suspendió en el tampón de fosfato 10 mM (50 ml, pH 7,0) y
posteriormente se almacenó en el congelador a -80 (bacterias viables).
Al mismo tiempo, se descongelaron las bacterias congeladas, se colocaron sobre una placa de petri y se liofilizaron en un dispositivo de secado por congelación durante 3 días (bacterias no viables).
Al mismo tiempo, antes de liofilizar las bacterias congeladas en el dispositivo de secado por congelación, se añadieron NAD (2,5 mM) y glutationa (2 mM) como coenzimas a las bacterias (bacterias no viables GN).
(2) Disolución de co-enzima
Se centrifugó la disolución de cultivo de Alcaligenes sp FA2-4 obtenida de este modo a 2.500 rpm durante 20 minutos, se lavó con un tampón de fosfato 10 mM (pH 7,0) y posteriormente se re-suspensión en 20 ml de tampón. Posteriormente se añadió EDTA 1mM a la suspensión, se sometió a agitación vorticial la mezcla resultante durante 10 minutos, se lavó con el mismo tampón y se re-suspendió en el tampón de fosfato 10 mM (50 ml, pH 7,0). A continuación, se sometieron las bacterias a lisis (disolución de coenzima).
2. Fabricación de filtro para limpieza de aire revestido con formaldehído deshidrogenasa
Se lavó y se preparó un filtro de carbono activado como vehículo.
Por separado, tras descongelar las bacterias viables obtenidas de este modo en la Sección 1, se mezcló de manera homogénea 1 ml de suspensión bacteriana con 4 ml de un agente de inmovilización (un epoxi modificado con silicio diluido 5 % disponible en NGETech Inc.). Se suspendieron por completo 40 mg de bacterias no viables y 40 mg de bacterias no viables GN en 5 ml de agente de inmovilización con una micro-pipeta. Al mismo tiempo, se suspendió por completo 1 ml de disolución de coenzima en 4 ml de agente de inmovilización con una micro-pipeta.
Se colocó una malla (7 cm x 7 cm) en una placa de petri, sumergida en las bacterias no viables GN, no viables y viables y se preparó por separado la disolución de enzima y posteriormente se secó. Se repitió dicha serie de procesos tres o seis veces (se repitió tres veces la disolución de coenzima). Como resultado de ello, se obtuvieron cuatro filtros I desodorantes de carbono activado revestidos con formaldehído deshidrogenasa.
Por separado, se mezcló 1 m de disolución de coenzima con 5 mg de aglutinante acrílico modificado con silicio, 1 mg de cinc, 100 mg de compuesto basado en polifenol y 93,9 ml de agua para preparar una disolución de revestimiento que contenía formaldehído deshidrogenasa. Posteriormente, se revistió la disolución de revestimiento sobre un filtro desodorante de carbono activado por medio de un método de pulverización. Como resultado de ello, se obtuvo un filtro II desodorante de carbono activado revestido con formaldehído deshidrogenasa.
3. Ejemplo Experimental
Se usó el equipamiento experimental mostrado en la FIG. 1 para medir la capacidad de eliminación de formaldehído del filtro para limpieza de aire obtenido de este modo. De manera más específica, se preparó el equipamiento experimental como se muestra a continuación. Se colocó un ventilador y se hizo girar en una cámara (33?3?3cm) para un experimento en fase gas, y se colocó en el interior una placa caliente para la evaporación de formaldehído. Se conectó la cámara a un instrumento de medición de formaldehído (VH Sniffer II) a través de un tubo. Se fijaron en los bordes de la cámara los cuatro filtros I desodorantes de carbono activado mediante el uso de una pinza de manera que los filtros quedaron colocados en la misma dirección.
En primer lugar, se coloca una placa de aluminio sobre la placa caliente, y se siembran 0,4 ml de formaldehído 0,4 % diluido sobre la placa de aluminio y posteriormente se evapora por completo. Se preparó el formaldehído diluido usado en la presente memoria inmediatamente antes del experimento. Se usó la disolución de reserva diluida al tiempo que se mantenía refrigerada. Inmediatamente después de completarse la evaporación de la disolución de formaldehído, se midió el nivel inicial de formaldehído con el equipamiento de medición de formaldehído y se midió la variación de la concentración de formaldehído en intervalos de 10 minutos. Los resultados obtenidos de este
5 modo se muestran en la FIG. 2.
Como puede observarse a partir de los resultados de la FIG. 2, el filtro para limpieza de aire que contiene formaldehído deshidrogenasa de acuerdo con la presente invención exhibe una capacidad de eliminación de formaldehído continua y considerablemente mejorada, en comparación con los filtros de carbono activado que no
10 usan formaldehído deshidrogenasa.
Como resulta evidente a partir de lo anterior, se reviste el filtro para limpieza de aire de la presente invención con 15 formaldehído deshidrogenasa, exhibiendo de este modo una mejora en la capacidad de eliminación de formaldehído.
Claims (8)
- REIVINDICACIONES
- 1.
- Un filtro para limpieza de aire en el que se revisten formaldehído deshidrogenasa (FDH) y NAD (nicotinamida adenina dinucleótido) y glutationa sobre un vehículo; que se caracteriza por que formaldehído deshidrogenasa se obtiene a partir de Alcaligenes sp.
-
- 2.
- El filtro para limpieza de aire de la reivindicación 1, en el que el vehículo está seleccionado entre el grupo que consiste en fibras de vidrio, fibras de intercambio iónico, fibras de celulosa, fibras de amianto, fibras orgánicas y fibras inorgánicas.
-
- 3.
- El filtro para limpieza de aire de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el vehículo es un metal o un plástico.
-
- 4.
- El filtro para limpieza de aire de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el vehículo presenta forma de nido de abeja, partículas, red, papel de filtro, borla, malla, placa o espuma.
-
- 5.
- El filtro para limpieza de aire de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el vehículo es un filtro desodorante de carbono activado.
-
- 6.
- El filtro para limpieza de aire de acuerdo con la reivindicación 1, en el que formaldehído deshidrogenasa es Alcaligenes sp. FA2-4.
-
- 7.
- Un método para la fabricación de un filtro para la limpieza de aire de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende revestir formaldehído deshidrogenasa sobre un vehículo para inmovilizar la formaldehído deshidrogenasa sobre el mismo, que se caracteriza por que formaldehído deshidrogenasa se obtiene a partir de Alcaligenes sp.
-
- 8.
- El método para fabricar el filtro para limpieza de aire de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende:
revestir un vehículo con una disolución de revestimiento; y secar el vehículo, en el que la disolución de revestimiento comprendeun metal seleccionado entre el grupo que consiste en cinc, oro, plata, cobre, platino y sus combinaciones; una formaldehído deshidrogenasa; NAD (nicotinamida adenina dinucleótido) y glutationa; un compuesto basado en polifenol; un aglutinante seleccionado entre el grupo que consiste en resinas acrílicas modificadas con silicio, resinas de uretano, resinas acrílicas y resinas de silicio; y agua o alcohol, que se caracteriza por que formaldehído deshidrogenasa se obtiene a partir de Alcaligenes sp..
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