IT202100025622A1 - Metodo e apparecchiatura per produrre una soluzione di trattamento e somministrare detta soluzione a un sistema biologico - Google Patents

Metodo e apparecchiatura per produrre una soluzione di trattamento e somministrare detta soluzione a un sistema biologico Download PDF

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Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo ?METODO E APPARECCHIATURA PER PRODURRE UNA SOLUZIONE DI TRATTAMENTO E SOMMINISTRARE DETTA SOLUZIONE A UN SISTEMA BIOLOGICO?
DESCRIZIONE
Ambito dell?invenzione
[0001] La presente invenzione si riferisce a un metodo e a un?apparecchiatura per produrre una soluzione acquosa contenente specie reattive dell?ossigeno (ROS, Reactive Oxygen Species), per esempio specie reattive dell?ossigeno, e per somministrare tale soluzione a un sistema biologico, in particolare a una pianta, immediatamente dopo la produzione.
Descrizione della tecnica anteriore
[0002] Le specie reattive dell?ossigeno o ROS sono propriamente composti dell?ossigeno con uno o pi? elettroni spaiati, condizione che ne giustifica l?elevata reattivit?. A questa categoria appartengono per esempio l?anione superossido O2-, il radicale ossidrile OH<. >ed altri.
[0003] Come noto, le specie reattive dell?ossigeno sono coinvolte in vari processi cellulari, in particolare la loro somministrazione comporta un?accelerazione del metabolismo delle cellule vegetali ed animali. Tali aspetti sono descritti per esempio nella parte introduttiva della domanda di brevetto in Italia n. 102018000009939.
[0010] IT 102018000009939 descrive un?apparecchiatura per ottenere una soluzione di sottoprodotti della scissione dell?ozono, in particolare anioni superossido O2-, comprendente un generatore di ozono a tubi per ottenere un gas contente ozono da aria o ossigeno; un generatore di ioni a tubo elicoidale in cui il gas contenente ozono viene sottoposto a un intenso campo elettrico alternato; un separatore magnetico di ioni per separare gli anioni superossido O2<- >dall?ossigeno singoletto <1>O2presente nel gas, uno scambiatore di calore per raffreddare il gas ottenuto dal separatore magnetico e un micronizzatore per assorbire questo gas in acqua sotto forma di microbolle.
[0004] Tale dispositivo ? complicato, costoso ed energivoro, soprattutto per la presenza del generatore di ioni e del separatore magnetico, e richiede inoltre un energico raffreddamento della corrente contente anioni superossido. Inoltre, gli anioni superossido nella soluzione o dispersione acquosa ottenuta decadono rapidamente a ossigeno molecolare. Inoltre, la concentrazione di ioni superossido O2<- >ottenuta ? modesta.
Sintesi dell?invenzione
[0005] ? quindi scopo della presente invenzione fornire un metodo e un?apparecchiatura per produrre una soluzione acquosa contenente specie reattive dell?ossigeno che permettano di somministrare la soluzione a un sistema biologico immediatamente dopo la produzione, senza che le specie reattive si trasformino o decadano nuovamente a ossigeno molecolare.
[0006] ? anche scopo dell?invenzione fornire siffatti metodo e apparecchiatura che permettano di ottenere una maggiore concentrazione di anioni superossido nella soluzione.
[0007] ? inoltre scopo dell?invenzione fornire siffatti metodo e apparecchiatura per produrre tale soluzione con un ridotto consumo energetico.
[0008] ? poi scopo dell?invenzione fornire una siffatta apparecchiatura che sia di semplice ed economica realizzazione.
[0011] ? altres? scopo dell?invenzione fornire una siffatta apparecchiatura che sia di dimensioni contenute e facilmente trasportabile.
[0012] Gli scopi sopra indicati sono raggiunti da un metodo e da un?apparecchiatura per produrre una soluzione acquosa di trattamento contenente specie reattive dell?ossigeno a partire da una soluzione acquosa di ozono, e per trattare un sistema biologico con la soluzione acquosa di trattamento secondo quanto definito rispettivamente nelle rivendicazioni 1 e 6. Varianti e forme realizzative vantaggiose del metodo e dell?apparecchiatura sono definite nelle rivendicazioni rispettivamente dipendenti.
[0013] Per brevit?, nel seguito della descrizione si utilizzer? il termine ?soluzione di ozono? per indicare la soluzione acquosa di ozono, e l?espressione ?soluzione di trattamento? per indicare la soluzione acquosa di trattamento contenente specie reattive dell?ossigeno.
[0014] Secondo un aspetto dell?invenzione, il metodo comprende le fasi di:
- predisposizione di un contenitore con una prima e una seconda apertura e di un corpo di attraversamento all?interno del contenitore tra la prima e la seconda apertura,
in cui il corpo di attraversamento comprende una pluralit? di percorsi aventi una dimensione di passaggio predeterminata;
- predisposizione di un dispositivo nebulizzatore in comunicazione idraulica con la seconda apertura;
- produzione di una soluzione di ozono;
- alimentazione della soluzione di ozono nella prima apertura del contenitore a una pressione predeterminata, in modo che
- la soluzione di ozono attraversi il corpo di attraversamento, generando la soluzione di trattamento in cui l?ozono della soluzione di ozono ? convertito in specie reattive dell?ossigeno;
- la soluzione di trattamento attraversi successivamente il dispositivo nebulizzatore e venga rilasciata sotto forma di particelle di dimensioni submillimetriche immediatamente dopo essere stata generata;
- aspersione diretta del sistema biologico con la soluzione di trattamento attraverso il dispositivo nebulizzatore, in modo che le specie reattive dell?ossigeno presenti nelle particelle di dimensioni submillimetriche si depositino direttamente sul sistema biologico e possano interagire con il sistema biologico senza decadere prima ad ossigeno molecolare O2.
[0015] Secondo un altro aspetto dell?invenzione, l?apparecchiatura comprende:
- un dispositivo generatore di una soluzione di ozono; - un dispositivo generatore di una soluzione di trattamento contenente anioni superossido a partire dalla soluzione di ozono,
in cui il dispositivo generatore della soluzione di trattamento ? disposto in comunicazione idraulica con il dispositivo generatore della soluzione di ozono, in cui il dispositivo generatore della soluzione di trattamento comprende
- un contenitore con una prima e una seconda apertura, e
- un corpo di attraversamento disposto all?interno del contenitore tra la prima e la seconda apertura del contenitore,
in cui il corpo di attraversamento comprende una pluralit? di percorsi aventi una dimensione di passaggio predeterminata;
- un dispositivo nebulizzatore in comunicazione idraulica con la seconda apertura del contenitore, il dispositivo nebulizzatore essendo disposto per rilasciare la soluzione di trattamento esternamente al dispositivo generatore della soluzione di trattamento sotto forma di particelle di dimensioni submillimetriche;
- una pompa di alimentazione disposta per alimentare la soluzione di ozono nella prima apertura del contenitore a una pressione predeterminata, in modo che
- detta soluzione di ozono passi attraverso il corpo di attraversamento, formando la soluzione di trattamento in cui l?ozono della soluzione di ozono ? convertito in specie reattive dell?ossigeno;
- detta soluzione di trattamento attraversi successivamente il nebulizzatore e venga rilasciata esternamente al dispositivo generatore della soluzione di trattamento, in modo da poter aspergere direttamente il sistema biologico con la soluzione di trattamento depositando e facendo interagire le specie reattive dell?ossigeno presenti nelle particelle della soluzione di trattamento direttamente sul sistema biologico senza decadere prima ad ossigeno molecolare O2.
[0016] Il passaggio sotto pressione della soluzione di ozono attraverso percorsi con una stretta dimensione di passaggio favorisce la conversione delle molecole di O3, intrinsecamente instabili, in specie reattive dell?ossigeno. Infatti, l?azione combinata della pressione e della stretta sezione di passaggio comporta uno stress meccanico sulle molecole di O3 che ne esalta l?instabilit?, orientandone la scissione verso le suddette specie ioniche O2<- >e O<+>. In particolare, si ritiene che dall? ozono O3 si formino anioni O2<- >e a cationi O<+>, attraverso la reazione:
2O3 ? O2<- >+ O<+>.
[0017] Il sistema biologico pu? essere una pianta, semi, cellule umane e cellule animali. La somministrazione diretta e immediata a tale sistema biologico della soluzione di trattamento con le concentrazioni consentite e stabilizzate dall?apparecchiatura secondo l?invenzione consente alle specie reattive dell?ossigeno accelera i processi metabolici cellulari e comporta effetti benefici quali per esempio un?accelerazione della crescita di piante, maggiori dimensioni di queste e dei relativi frutti, rapida rigenerazione di tessuti, in particolare tessuto cutaneo animale e umano, riattivazione id bulbi piliferi ed altri ancora riscontrati dall?Inventore.
[0018] Il corpo di attraversamento pu? comprendere per esempio un fascio (75) di fibre cave, e i percorsi sono definiti internamente alle fibre cave. In particolare, il fascio (75) di fibre cave pu? essere realizzato in un materiale scelto tra un polisulfone, triacetato di cellulosa e polivinilcloruro.
[0019] Le pareti delle fibre cave possono avere delle porosit? micrometriche, per esempio possono essere fibre cave di uno dei tipi utilizzati in emodialisi. In tal caso, vantaggiosamente, lo spazio definito tra le pareti del contenitore e le fibre del fascio (75) ? in comunicazione idraulica con un ingresso del miscelatore di acqua e ozono attraverso un condotto di compensazione e riciclo. In tal modo ? possibile mantenere la pressione nel contenitore al di sotto di un valore di sicurezza predeterminato. In alternativa, su una parete del contenitore ? prevista una valvola di sicurezza.
[0020] In alternativa, o in aggiunta, il corpo di attraversamento pu? comprendere un fascio (75) di fibre piene, e i percorsi della soluzione di ozono e poi della soluzione di trattamento includono gli spazi vuoti tra le fibre piene del fascio (75).
[0021] In alternativa, o in aggiunta, il corpo di attraversamento pu? essere un corpo poroso, in cui detti percorsi per detta soluzione di ozono e poi per detta soluzione di trattamento in formazione sono definiti da un reticolo a celle aperte percolabile avente una dimensione di celle predeterminata. In particolare, il corpo poroso pu? comprendere un materiale sinterizzato, ceramico o metallico, oppure una spugna a celle aperte.
[0022] In alternativa, o in aggiunta, il corpo di attraversamento pu? comprendere un minerale granulare sfuso avente una granulometria scelta in modo da formare anche in questo caso un reticolo a celle aperte percolabile avente una dimensione di celle predeterminata. Per esempio, il minerale granulare sfuso pu? comprendere una sabbia o un coadiuvante di filtrazione.
[0023] Le forme realizzative sopra indicate del corpo di attraversamento sono tutte di semplice ed economica realizzazione, e permettono quindi di contenere i costi di fabbricazione dell?apparecchiatura.
[0024] Preferibilmente, la dimensione di passaggio dei percorsi definiti nel corpo di attraversamento ? compresa tra 10 ?m e 1 mm, pi? preferibilmente tra 50 ?m e 500 ?m, ancor pi? preferibilmente tra 100 ?m e 300 ?m. Gli intervalli di dimensioni sopra indicati hanno infatti permesso di rendere maggiore e massima, nello stesso ordine, la concentrazione di anioni O2<- >e di cationi O<+ >nella soluzione di trattamento.
[0025] In particolare, la fase di produzione della soluzione di ozono comprende le fasi di:
- generazione di ozono a partire da ossigeno, in particolare da ossigeno di una corrente d?aria atmosferica, ottenendo una corrente di gas contenente ozono;
- contatto della corrente di gas contenente ozono con acqua in un dispositivo miscelatore e dissoluzione dell?ozono nell?acqua in modo da formare la soluzione di ozono O3.
[0026] A tal fine, il dispositivo generatore della soluzione di ozono pu? comprendere:
- un dispositivo miscelatore di acqua e ozono;
- un generatore di ozono collegato pneumaticamente con il dispositivo miscelatore e disposto per ricevere una corrente di aria atmosferica e per trasformare la corrente di aria atmosferica in una corrente di gas contenente ozono;
- un dispositivo alimentatore dell?ozono nel dispositivo miscelatore, disposto per portare a contatto la corrente di gas contenente ozono con l?acqua contenuta nel dispositivo miscelatore, in modo che l?ozono si dissolva nell?acqua, formando una soluzione acquosa di ozono O3.
[0027] In una forma realizzativa, il miscelatore comprende un condotto di miscelazione all?interno del quale ? disposto un miscelatore statico. In tal modo, la soluzione di ozono viene formata per passaggio, in regime continuo come la successiva fase di generazione della soluzione di trattamento. Non ? quindi necessario prevedere un volume di accumulo della soluzione di ozono, e ci? permette di contenere le dimensioni e il peso dell?apparecchiatura, facilitandone il trasporto e l?utilizzo. Inoltre, l?uso immediato della soluzione di ozono per generare la soluzione di trattamento, cio? la conversione immediata dell?ozono nella soluzione della soluzione di ozono in ROS annulla sostanzialmente le perdite di ozono per regressione a ossigeno biatomico O2, aumentando la resa complessiva del procedimento di generazione di ROS da ossigeno.
[0028] In un?altra forma realizzativa, il miscelatore comprende un serbatoio configurato per contenere una quantit? predeterminata di acqua, e il dispositivo alimentatore e il serbatoio sono disposti per alimentare la corrente di gas contenente ozono al di sotto di un livello corrispondente alla quantit? di acqua nel serbatoio. La generazione in regime discontinuo di una quantit? predeterminata della soluzione di ozono permette un controllo pi? accurato della concentrazione di ozono nella soluzione di ozono e quindi delle specie reattive dell?ossigeno nella soluzione di trattamento, come richiesto in talune applicazioni.
[0029] Vantaggiosamente, l?acqua utilizzata per dissolvere l?ozono e dar luogo alla soluzione di ozono comprende una predeterminata quantit? di perossido d?idrogeno, e la fase di contatto e dissoluzione di ozono in acqua ha luogo in presenza del perossido d?idrogeno.
[0030] Preferibilmente, la quantit? di perossido d?idrogeno ? equivalente a una quantit? in soluzione acquosa al 35% compresa tra 1/500 e 1/5000 rispetto alla quantit? di acqua presente nel serbatoio.
[0031] Preferibilmente, l?acqua contiene una determinata quantit? di sali disciolti. In particolare, i sali disciolti sono formati da almeno una coppia di un anione e di un catione scelti tra Sodio, Potassio, Calcio, Magnesio, Ferro, Cloruro, Solfato, Bicarbonato, Floruro, Nitrato, ciascuno presente in una concentrazione compresa tra 50 e 500 mg/litro.
[0032] Preferibilmente, il contenitore del dispositivo generatore della soluzione di trattamento ha una forma allungata e la prima e la seconda apertura sono disposte in corrispondenza di estremit? opposte del contenitore. In particolare, il corpo di attraversamento ha una forma tubolare di lunghezza compresa tra 3 e 5 volte il diametro.
Breve descrizione dei disegni
[0033] Ulteriori caratteristiche e/o vantaggi della presente invenzione risulteranno pi? chiaramente con la descrizione che segue di varianti e forme realizzative, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:
? la figura 1 ? uno schema di flusso di un?apparecchiatura secondo la presente invenzione;
? la figura 2 mostra un dispositivo generatore della soluzione acquosa di trattamento contenente specie reattive dell?ossigeno comprendente un corpo di attraversamento formato da fibre piene;
? la figura 3 mostra un dispositivo generatore della soluzione di trattamento comprendente un corpo di attraversamento formato da fibre cave;
? la figura 4 mostra un dispositivo generatore della soluzione di trattamento comprendente un corpo di attraversamento avente struttura porosa;
? la figura 5 mostra un dispositivo generatore della soluzione di trattamento comprendente un corpo di attraversamento avente struttura granulare e formato da un minerale sfuso;
? la figura 6 ? uno schema di flusso di un dispositivo erogatore secondo una forma realizzativa della presente invenzione, in cui il dispositivo miscelatore di acqua e gas contenente ozono comprende un serbatoio;
? la figura 7 ? uno schema di flusso di un dispositivo erogatore secondo una variante della forma realizzativa di figura 6, in cui ? previsto un condotto di compensazione e riciclo tra il generatore della soluzione contenente anioni superossido e il serbatoio del miscelatore;
? la figura 8 ? uno schema di flusso di un dispositivo erogatore secondo una forma realizzativa della presente invenzione, in cui il dispositivo miscelatore di acqua e gas contenente ozono comprende un condotto di miscelazione provvisto di un miscelatore statico;
? la figura 9 ? uno schema di flusso di un dispositivo erogatore secondo una variante della forma realizzativa di figura 8, in cui ? prevista un condotto di compensazione e riciclo tra il generatore della soluzione contenente anioni superossido e il condotto di miscelazione del miscelatore;
? la figura 10 ? una sezione longitudinale schematica di un generatore della soluzione contenente anioni superossido secondo una forma realizzativa dell?invenzione.
Descrizione di alcune forme realizzative preferite [0034] Con riferimento alla figura 1, viene descritta un?apparecchiatura 100 per produrre una soluzione di trattamento 6 contenente specie reattive dell?ossigeno, e per trattare un sistema biologico con la soluzione di trattamento 6.
[0035] L?apparecchiatura 100 comprende un dispositivo generatore 10 di una soluzione acquosa 5 di ozono O3, descritto pi? avanti con riferimento alle figure 2-5, e un dispositivo generatore 70 di una soluzione acquosa 6 contenente specie reattive dell?ossigeno a partire dalla soluzione acquosa 5 di ozono ? disposto in comunicazione idraulica con il dispositivo generatore 10 della soluzione acquosa 5 di ozono.
[0036] Per brevit?, nel seguito della descrizione si utilizzer? il termine ?soluzione di ozono 5? per indicare la soluzione acquosa 5 di ozono, e l?espressione ?soluzione di trattamento 6? per indicare la soluzione 6 contenente specie reattive dell?ossigeno.
[0037] Nel dispositivo generatore 70 della soluzione di trattamento 6, un contenitore 71 ha una prima apertura 73 e una seconda apertura 74, e racchiude un corpo di attraversamento 72. La prima apertura 73 ? disposta in comunicazione idraulica con un?uscita del dispositivo generatore 10 della soluzione di ozono 5, in modo da alimentare la soluzione di ozono 5 prodotta dal dispositivo generatore 10 alla prima apertura 73 del dispositivo generatore 70 della soluzione di trattamento 6. Come descritto pi? in dettaglio nel seguito, per alimentare la soluzione di ozono 5 al dispositivo generatore 70 ? prevista una pompa di alimentazione 60.
[0038] Come mostrano le figure 2- ,Il corpo di attraversamento 72 definisce all?interno del contenitore 71 una pluralit? di percorsi 77, aventi una dimensione di passaggio predeterminata, per la soluzione di ozono 5 e quindi per la soluzione di trattamento 6 in via di formazione.
[0039] In particolare, nelle forme realizzative mostrate nelle figure 2-5, il contenitore 71 ha una forma allungata che si estende lungo un asse longitudinale 71?. Per esempio, ma non esclusivamente, il contenitore 71 pu? avere una forma cilindrica. In queste realizzative, la prima apertura 73, cio? l?apertura d?ingresso della soluzione di ozono 5 e la seconda apertura 74, cio? l?apertura di uscita della soluzione di trattamento 6 sono realizzate in corrispondenza di estremit? opposte del contenitore allungato 71.
[0040] In una forma realizzativa, cui si riferisce la figura 2, il corpo di attraversamento 72 comprende un fascio 75 di fibre piene 76 disposte secondo la direzione dell?asse longitudinale 71? del contenitore 71. Le fibre piene 76 sono impaccate tra loro in modo tale da definire, tra una fibra piena 76 e l?altra, i percorsi 77 per la soluzione di ozono 5 e per la soluzione di trattamento 6 in corso di formazione. Tra l?apertura di estremit? 73 e il fascio 75 ? vantaggiosamente previsto uno spazio vuoto per favorire una distribuzione il pi? possibile uniforme della soluzione di ozono 5 in ingresso sulla sezione trasversale del fascio 75.
[0041] In un?altra forma realizzativa, cui si riferisce la figura 3, il corpo di attraversamento 72 comprende un fascio 75 di fibre cave 78 anch?esse disposte secondo la direzione dell?asse longitudinale 71?. Le fibre cave 78 definiscono al proprio interno i rispettivi percorsi 77 della pluralit? di percorsi per le soluzioni di ozono 5 e di trattamento 6. In questo caso, la dimensione di passaggio corrisponde al diametro interno delle fibre cave, o ad altra dimensione trasversale interna, se le fibre non sono di forma cilindrica. Anche in questo caso, tra l?apertura di estremit? 73 e il fascio 75 ? preferibilmente previsto uno spazio vuoto per promuovere la distribuzione uniforme della soluzione di ozono 5 nel corpo di attraversamento 72. Le fibre cave 78 sono strettamente impaccate per rendere massimo il numero di percorsi 77 del corpo di attraversamento 72. Preferibilmente, il fascio 75 di fibre cave 78 ? montato tra due piastre di estremit?, in modo simile ai tubi di alcuni scambiatori di calore a fascio tubiero.
[0042] In una variante non mostrata, le fibre cave 78 possono presentare dei microfori o delle porosit? che pongono in comunicazione selettiva il lume interno 77 delle fibre cave 78 con l?esterno di esse, all?interno del contenitore 71. Per esempio, le fibre cave 78 possono essere fibre cave di uno dei tipi utilizzati in emodialisi.
[0043] I corpi di attraversamento 72 mostrati nelle figure 2 e 3, cio? le fibre piene 76 e le fibre cave 78, possono essere realizzati in vari materiali. In particolare, sono preferibili polisulfone, triacetato di cellulosa e polivinilcloruro.
[0044] In altre forme realizzative, cui si riferisce la figura 4, il corpo di attraversamento 72 ? un corpo con una struttura porosa. In tali casi, i percorsi per la soluzione di ozono 5 e per la soluzione di trattamento 6 sono definiti da un reticolo a celle aperte percolabile, e la dimensione di passaggio corrisponde alla dimensione delle celle del reticolo. Il corpo 72 con struttura porosa pu? essere ottenuto in modo noto per sinterizzazione di polveri metalliche o ceramiche. In una variante, il corpo 72 con struttura porosa pu? essere una spugna a celle aperte.
[0045] In altre forme realizzative, cui si riferisce la figura 5, il corpo di attraversamento 72 ? formato da un minerale granulare sfuso la cui granulometria ? scelta in modo da formare anche in questo caso un reticolo a celle aperte percolabile in cui le celle hanno una dimensione predeterminata, come previsto dal metodo. Per esempio, il minerale granulare sfuso pu? essere una sabbia di granulometria controllata, cio? opportunamente vagliata. In alternativa, il minerale granulare sfuso pu? essere un minerale noto nella tecnica come coadiuvante di filtrazione.
[0046] Possono essere previsti anche pi? corpi di attraversamento scelti tra quelli delle forme realizzative sopra descritte, disposti in serie tra loro.
[0047] La dimensione di passaggio dei percorsi 77 del corpo di attraversamento 72 ? preferibilmente compresa tra 10 ?m e 1 mm, pi? preferibilmente tra 50 ?m e 500 ?m, ancor pi? preferibilmente tale dimensione di passaggio ? compresa tra 100 ?m e 300 ?m. Per esempio, nel caso delle fibre cave 78, la dimensione di passaggio, ovvero il diametro interno delle fibre ? preferibilmente compreso tra 150 ?m e 250 ?m.
[0048] La pompa di alimentazione 60 ? scelta in modo che la soluzione di ozono 5 arrivi nel contenitore 71 a una pressione predeterminata P, preferibilmente compresa tra 1 e 2 bar relativi. In tal modo, la soluzione di ozono 5 pu? passare dalla prima apertura 73 alla seconda apertura 74 del contenitore 71 attraversando i percorsi 77 del corpo di attraversamento 72, cio? per esempio il lume interno delle fibre cave 78 o il reticolo percolabile del corpo 72 poroso o granulare. Durante tale fase di attraversamento, l?effetto combinato della pressione e delle interazioni con le pareti interne dei passaggi esalta l?instabilit? delle molecole di ozono O3 contenuto nella soluzione di ozono 5, per cui almeno una parte dell?ozono viene convertita in ROS, per esempio subisce una scissione eterolitica formando anioni O2<- >e cationi O<+>:
2O3 ? O2<- >+ O<+>.
Alla seconda apertura 74 si ottiene quindi la soluzione di trattamento 6 contenente specie reattive dell?ossigeno.
[0049] A valle del dispositivo generatore 70 della soluzione di trattamento 6, in comunicazione idraulica con la seconda apertura 74, ? previsto un nebulizzatore 80, preferibilmente configurato per suddividere un flusso liquido disponibile a una pressione predeterminata in particelle di dimensioni submillimetriche, pi? preferibilmente di dimensioni dell?ordine dei micron, e disposto quindi per rilasciare la soluzione di trattamento 6 esternamente al dispositivo generatore 70, sotto tale forma particellare. La soluzione di trattamento 6 generata nel reticolo del corpo di attraversamento 72 attraversa quindi il nebulizzatore 80 ed ? disponibile per aspergere il sistema biologico sopra menzionato.
[0050] In questo modo, ? possibile depositare le specie reattive dell?ossigeno della soluzione di trattamento direttamente sul sistema biologico, con cui possono interagire prima di decadere spontaneamente ad ossigeno molecolare O2.
[0051] Con riferimento alla figura 6, viene descritta un?apparecchiatura 101, secondo una forma realizzativa dell?invenzione, per produrre e somministrare una soluzione di trattamento 6 contenente specie reattive dell?ossigeno , in particolare anioni O2-, a partire da acqua 1 e da un gas 3 contenente ossigeno, in particolare aria. Per brevit?, nella descrizione che segue si far? riferimento all?aria 3 prelevata dall?ambiente come gas contenente ossigeno. Tuttavia, in forme realizzative non mostrate nei disegni, il gas contenete ossigeno pu? essere un gas distinto dall?aria atmosferica, per esempio ossigeno sostanzialmente puro, oppure aria compressa prelevata da una bombola.
[0052] L?apparecchiatura 101 ? configurata per trasformare almeno una parte dell?ossigeno contenuto nell?aria 3 in ozono, da cui si ottengono poi gli anioni superossido della soluzione di trattamento 6, nel modo descritto nel seguito.
[0053] L?apparecchiatura 101 comprende un generatore di ozono 40 di tipo convenzionale, configurato per convertire almeno in parte l?ossigeno contenuto nell?aria 3 in ozono O3. Al generatore di ozono 40 ? associato un ventilatore 30 disposto per convogliare una corrente d?aria 3 prelevata dall?ambiente, secondo una portata predeterminata, attraverso il generatore 40. Nella forma realizzativa mostrata in figura 2, il ventilatore 30 ? disposto a monte del generatore di ozono 40, ma in altre forme realizzative pu? essere disposto a valle di esso.
[0054] Dal generatore di ozono 40 si ottiene quindi un gas 4 contenente ozono oltre ad azoto ed eventuale ossigeno non convertito, e a quantitativi minori di altri gas normalmente contenuti nell?aria.
[0055] L?apparecchiatura 101 comprende inoltre un dispositivo miscelatore 50 configurato per portare a contatto una quantit? o una corrente di acqua 1 con il gas 4 contente ozono, in modo da dissolvere l?ozono nell?acqua e ottenere una soluzione di ozono 5.
[0056] Nella forma realizzativa mostrata in figura 6, il dispositivo miscelatore 50 comprende un serbatoio 51 per ricevere una predeterminata quantit? di acqua 1. A tal fine, il miscelatore 50 ? associato a un dispositivo 21 di alimentazione dell?acqua, per esempio, come mostrato in figura 6, una linea di alimentazione 21 da una rete idrica. In una variante non mostrata, il dispositivo 21 di alimentazione dell?acqua pu? comprendere una tramoggia disposta per ricevere detta quantit? di acqua 1 e per entrare selettivamente in comunicazione con il serbatoio 51, in modo da trasferire per gravit? la quantit? di acqua 1 nel serbatoio 51.
[0057] L?apparecchiatura 101 comprende inoltre una linea di alimentazione 22 della corrente di gas 4 contenente ozono, lungo la quale sono disposti il ventilatore 20 e il generatore di ozono 40 come precedentemente descritto. La linea di alimentazione 22 e il serbatoio 51 sono disposti per alimentare la corrente di gas 4 contenente ozono al di sotto del livello del liquido 1,5 contenuto nel serbatoio 51, corrispondente alla quantit? di acqua 1, in modo da portare a contatto il gas 4 contenente ozono con l?acqua 1. Nella forma realizzativa mostrata in figura 6, il serbatoio 51 ? provvisto di un tubo pescante 52 in comunicazione idraulica con la linea di alimentazione 22 del gas 4 contenente ozono. In varianti non mostrate della presente forma realizzativa, il miscelatore 50 comprende mezzi diffusori di gas in liquidi di tipo convenzionale, per disperdere finemente il gas 4 contenente ozono nell?acqua 1 contenuta nel serbatoio 51 disposti. Tali mezzi diffusori possono essere disposti in corrispondenza dell?estremit? sommersa, cio? dell?uscita del tubo pescante 52.
[0058] L?apparecchiatura 101 comprende inoltre una tubazione di scarico 23 della soluzione di ozono 5, lungo la quale ? disposta la pompa 60 che definisce una porzione di aspirazione 25 e una porzione di mandata 26 della tubazione di scarico 23. La porzione di mandata 26 ? collegata con il dispositivo generatore 70 della soluzione di trattamento 6.
[0059] La figura 7 mostra un?apparecchiatura 102, secondo una forma realizzativa dell?invenzione, che differisce dall?apparecchiatura 101 di figura 6 per il fatto di comprendere un dispositivo di alimentazione 90 di acqua ossigenata 2, cio? di perossido d?idrogeno H2O2, nel serbatoio 51 del miscelatore 50. Il dispositivo di alimentazione 90 pu? comprendere una linea di alimentazione 91 e una pompa 92, per esempio una pompa dosatrice, disposte per prelevare una quantit? predeterminata di acqua ossigenata, cio? perossido d?idrogeno 2 da un contenitore 93 di acqua ossigenata. Il contenitore 93 pu? essere un contenitore di acqua ossigenata come acquistato da un fornitore, oppure un serbatoio fisso 93 dell?apparecchiatura 102, e per questo motivo ? mostrato con linea tratteggiata.
[0060] I dispositivi di alimentazione 21,22,90 dell?acqua 1, del gas 4 contenente ozono e dell?acqua ossigenata 2 possono essere provvisti di mezzi di predeterminazione delle quantit? o delle portate alimentate al dispositivo miscelatore 50. Nel caso delle linee di alimentazione dell?acqua 1 e dell?acqua ossigenata 2 come mezzi di alimentazione, tali mezzi di predeterminazione possono essere misuratori di portata configurati per emettere segnali elettrici al raggiungimento di una quantit? predeterminata del liquido da alimentare al dispositivo miscelatore 50, allo scopo di chiudere una valvola di intercettazione 24 della linea di alimentazione 21 dell?acqua 1 o di arrestare la pompa di alimentazione 92 dell?acqua ossigenata. Nel caso delle tramogge di carico come mezzi di alimentazione, i mezzi di predeterminazione possono comprendere dispositivi di pesatura o indicatori di livello. I mezzi di predeterminazione sopra menzionati sono di tipo convenzionale e quindi facilmente implementabili da parte di un tecnico del ramo, per cui non vengono descritti in dettaglio, n? mostrati nei disegni.
[0061] La figura 8 si riferisce a un?apparecchiatura 103 secondo un?ulteriore forma realizzativa dell?invenzione, che differisce dall?apparecchiatura 101 di figura 6 per il fatto che il dispositivo miscelatore 50 comprende, al posto del serbatoio miscelatore 51, un condotto di miscelazione 55, in questo caso un elemento tubolare all?interno del quale ? disposto un miscelatore statico 56 di tipo convenzionale.
[0062] Anche in questo caso, l?apparecchiatura 103 comprende un dispositivo di alimentazione 21 dell?acqua 1 e un dispositivo di alimentazione del gas 4 contenente ozono, quest?ultimo nella forma di una linea di alimentazione 22. Il dispositivo di alimentazione 21 dell?acqua pu? comprendere un serbatoio alimentatore 54, la pompa di alimentazione 60 e, preferibilmente, una valvola di regolazione 29 della portata dell?acqua 1 per impostare la corretta portata al condotto di miscelazione 55. La pompa 60 e la valvola di regolazione 29 sono scelte in modo da alimentare l?acqua 1 al condotto di miscelazione 55 alla pressione richiesta dal miscelatore statico 56. In alternativa, come mostrato dalla linea tratteggiata in figura 8, l?acqua 1 pu? essere prelevata direttamente da una rete di distribuzione in cui ? disponibile a una pressione almeno uguale alla pressione richiesta dal miscelatore statico 56, senza ricorrere al serbatoio alimentatore 53 e alla pompa 60 per rilanciare l?acqua al condotto di miscelazione 55.
[0063] La figura 9 mostra un?apparecchiatura 104 secondo una forma realizzativa dell?invenzione che differisce dall?apparecchiatura 103 di figura 8 per il fatto di comprendere un dispositivo di alimentazione 90 di acqua ossigenata 2 nel serbatoio 51 del miscelatore 50 analogamente all?apparecchiatura 102 di figura 7. In questo caso, l?alimentazione idrica al condotto di miscelazione 54 con la corretta proporzione perossido d?idrogeno/acqua viene predisposta vantaggiosamente nel serbatoio alimentatore 54.
[0064] Per la descrizione del dispositivo di alimentazione 90 di H2O2 al serbatoio alimentatore 54 delle figure 8 e 9 si rimanda alla descrizione della figura 7.
[0065] Con riferimento ancora alle figure 6-9, il contenitore 71 del dispositivo generatore 70 della soluzione di trattamento 6 ha la prima apertura 73 in comunicazione idraulica con la tubazione di scarico 23 della soluzione acquosa di ozono, mentre la seconda apertura 74 del generatore 70 di anioni superossido ha un?uscita collegata direttamente con il nebulizzatore 80.
[0066] La figura 10 mostra un?apparecchiatura 105 che differisce dall?apparecchiatura 101, provvista di serbatoio miscelatore 51 di acqua e ozono, per il fatto che la il contenitore 71 del generatore 70 della soluzione di trattamento 6 ? in comunicazione idraulica con un ingresso del serbatoio 51 attraverso un condotto di compensazione e riciclo 79.
Esempi
[0067] Sono stati condotti dei cicli di prove di produzione della soluzione di trattamento 6 utilizzando un prototipo di apparecchiatura che ha le caratteristiche dell?apparecchiatura 105 di figura 10, in cui:
? il ventilatore 30 ? un ventilatore in grado di erogare una portata di 0,3 mc/hr a una pressione di 2,4 mbar; ? il generatore di ozono 40 ? un generatore della potenza di 80 W;
? il serbatoio 51 del dispositivo miscelatore 50 ha la capacit? di 30 litri;
? la pompa di alimentazione 60 ? una pompa rotativa in grado di erogare una portata di acqua di 20 litri/minuto a una pressione di mandata di 1,8 bar;
? il dispositivo generatore 70 della soluzione di trattamento comprende un contenitore del tipo mostrato in figura 3, delle dimensioni di ?3,2 x 27 mm, in cui ? disposto un fascio (75) di fibre cave in polisulfone del diametro interno di 200 ?m, pi? in particolare ? stato usato un dializzatore del tipo Fresenius mod. F5HPs;
? il nebulizzatore 80 ? un nebulizzatore di ottone del tipo normalmente usato per irrigazione.
[0068] Le prove sono state condotte nelle seguenti condizioni operative:
? quantit? della soluzione di ozono preparata: 30 litri; ? durata della fase di produzione della soluzione di ozono (tempo di attivit? del generatore di ozono): ca. 1 minuto;
? portata di alimentazione al generatore della soluzione di trattamento: 20 litri/minuto;
? nelle prove degli Esempi 2 e 4, all?acqua per preparare la soluzione di ozono ? stata aggiunta una quantit? di perossido di idrogeno al 35% pari a 0,2 ml/l di quantit? di acqua presente nel serbatoio;
[0069] Sulla soluzione di trattamento appena erogata ? stata eseguita una misura di conducibilit? elettrica attraverso uno strumento Hanna mod. EDGE in grado di convertire la misura in termini di concentrazione di ioni, avendo cura di eseguire una taratura preliminare per escludere il contributo degli ioni normalmente presenti in acqua.
[0070] Si sono ottenuti i risultati riportati nella tabella che segue, assieme a un esempio di confronto di una soluzione di trattamento ottenuta con il dispositivo di tecnica anteriore descritto in IT 102018000009939.
[0071] Dai risultati sopra riportati si osserva un notevole incremento della concentrazione di specie reattive dell?ossigeno rispetto a quanto ottenibile con il citato dispositivo di tecnica anteriore, un effetto significativo del perossido d?idrogeno, particolarmente importante in combinazione con la presenza di sali disciolti nell?acqua della soluzione, e un effetto significativo dei Sali disciolti stessi.
[0072] Prove effettuate a varie concentrazioni di Sali disciolti nell?acqua, e con diverse quantit? di perossido d?idrogeno hanno confermato un effetto crescente di tali fattori migliorativi, in termini di concentrazione di ROS in forma ionica nelle soluzioni di trattamento ottenute, a partire da valori inferiori prossimi a quelli precedentemente indicati e fino a valori superiori prossimi a quelli indicati negli intervalli, oltre i quali tende a manifestarsi un effetto di saturazione.
[0073] La descrizione di cui sopra di alcune forme realizzative specifiche, nonch? gli esempi forniti, sono in grado di mostrare l?invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall?ambito dell?invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e, per questo, non limitativo.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI
1. Un metodo per produrre una soluzione di trattamento (6) contenente specie reattive dell?ossigeno, e per trattare un sistema biologico con detta soluzione di trattamento (6), detto metodo comprendendo fasi di:
- predisposizione di un contenitore (71) con una prima e una seconda apertura (73,74), e di un corpo di attraversamento (72) all?interno di detto contenitore (71) tra detta prima e detta seconda apertura (73,74),
in cui detto corpo di attraversamento (72) comprende una pluralit? di percorsi aventi una dimensione di passaggio predeterminata;
- predisposizione di un dispositivo nebulizzatore (80) in comunicazione idraulica con detta seconda apertura (74);
- produzione di una soluzione acquosa (5) di ozono; - alimentazione di detta soluzione acquosa (5) di ozono in detta prima apertura (73) di detto contenitore (71) a una pressione predeterminata (P), in modo che
- detta soluzione acquosa (5) di ozono attraversi detto corpo di attraversamento (72), generando detta soluzione di trattamento (6) in cui detto ozono di detta soluzione acquosa (5) di ozono ? convertito in specie reattive dell?ossigeno; - detta soluzione di trattamento (6) attraversi successivamente detto dispositivo nebulizzatore (80) e venga rilasciata sotto forma di particelle di dimensioni submillimetriche immediatamente dopo essere stata generata;
- aspersione diretta di detto sistema biologico con detta soluzione di trattamento (6) attraverso detto dispositivo nebulizzatore (80), in modo che detti specie reattive dell?ossigeno presenti in dette particelle di dimensioni submillimetriche si depositino direttamente su detto sistema biologico e possano interagire con detto sistema biologico senza decadere prima ad ossigeno molecolare O2.
2. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto corpo di attraversamento (72) ? scelto tra:
- un fascio (75) di fibre cave (78), e detti percorsi (77) per detta soluzione acquosa (5) di ozono e per detta soluzione di trattamento (6) sono definiti internamente a dette fibre cave (78);
- un fascio (75) di fibre piene (76), e detti percorsi (77) includono spazi vuoti tra dette fibre piene (76);
- un corpo poroso, in cui detti percorsi (77) sono definiti da un reticolo a celle aperte percolabile avente una dimensione di celle predeterminata, in particolare, detto corpo poroso ? scelto tra: - un corpo in un materiale sinterizzato, ceramico o metallico;
- una spugna a celle aperte;
- un corpo comprendente un minerale granulare sfuso, in particolare scelto tra una sabbia e un coadiuvante di filtrazione, detto minerale granulare sfuso avendo una granulometria scelta in modo da formare un reticolo a celle aperte percolabile avente una dimensione di celle predeterminata;
- una combinazione dei corpi di attraversamento (72) sopra indicati.
3. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta dimensione di passaggio di detti percorsi (77) in detto corpo di attraversamento (72) ? scelta tra 10 ?m e 1 mm, in particolare tra 50 ?m e 500 ?m, pi? in particolare tra 100 ?m e 300 ?m.
4. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta fase di produzione di una soluzione acquosa (5) di ozono comprende le fasi di:
- generazione di ozono (30) a partire da ossigeno, in particolare da ossigeno di una corrente d?aria atmosferica (3), ottenendo una corrente di gas (4) contenente ozono;
- contatto (22) di detta corrente di gas (4) contenente ozono con acqua in un dispositivo miscelatore (40) e dissoluzione di detto ozono in detta acqua, in modo da formare detta soluzione acquosa (5) di ozono O3.
in cui detta acqua comprende una predeterminata quantit? di perossido d?idrogeno (2), e detta fase di contatto e dissoluzione di ozono in acqua ha luogo in presenza di detto perossido d?idrogeno,
in particolare, detta quantit? di perossido d?idrogeno (2) ? equivalente a una quantit? in soluzione acquosa al 35% di perossido d?idrogeno compresa tra 1/500 e 1/5000 rispetto a una quantit? di detta acqua (1).
5. Il metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta acqua contiene ioni scelti tra Na<+>, K<+>, Ca<2+>, Mg<2+>, Fe<2+>, Cl-, SO4<=>, HCO3-, F-, NO3-, ciascuno presente in una concentrazione compresa tra 50 e 500 mg/litro.
6. Un?apparecchiatura (100,101,102,103,104,105) per produrre una soluzione di trattamento (6) contenente specie reattive dell?ossigeno, e per trattare un sistema biologico con detta soluzione di trattamento (6), detta apparecchiatura comprendendo:
- un dispositivo generatore (10) di una soluzione acquosa di ozono;
- un dispositivo generatore (70) di una soluzione di trattamento (6) contenente anioni superossido a partire da detta soluzione acquosa di ozono (5), in cui detto dispositivo generatore (70) di detta soluzione di trattamento ? disposto in comunicazione idraulica con detto dispositivo generatore (10) di detta soluzione acquosa (5) di ozono,
in cui detto dispositivo generatore (70) di detta soluzione di trattamento comprende:
- un contenitore (71) con una prima e una seconda apertura (73,74), e
- un corpo di attraversamento (72) disposto all?interno di detto contenitore (71) tra detta prima e detta seconda apertura (73,74), in cui detto corpo di attraversamento (72) comprende una pluralit? di percorsi (77) aventi una dimensione di passaggio predeterminata;
- un dispositivo nebulizzatore (80) in comunicazione idraulica con detta seconda apertura (74), detto dispositivo nebulizzatore (80) essendo disposto per rilasciare detta soluzione di trattamento (6) esternamente a detto dispositivo generatore (70) sotto forma di particelle di dimensioni submillimetriche;
- una pompa di alimentazione (60) disposta per alimentare detta soluzione acquosa (5) di ozono in detta prima apertura (73) di detto contenitore (71) a una pressione predeterminata (P), in modo che - detta soluzione acquosa (5) di ozono attraversi detto corpo di attraversamento (72), formando detta soluzione di trattamento (6) in cui detto ozono di detta soluzione acquosa (5) di ozono ? convertito in specie reattive dell?ossigeno; - detta soluzione di trattamento (6) attraversi successivamente detto dispositivo nebulizzatore (80) e venga rilasciata esternamente a dispositivo generatore (70) di detta soluzione di trattamento, in modo da poter aspergere direttamente detto sistema biologico con detta soluzione di trattamento (6) depositando detti specie reattive dell?ossigeno presenti in dette particelle direttamente su detto sistema biologico senza decadere prima ad ossigeno molecolare O2.
7. L?apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, in cui detto corpo di attraversamento (72) ? scelto tra:
- un fascio (75) di fibre cave (78), e detti percorsi (77) per detta soluzione acquosa (5) di ozono e per detta soluzione di trattamento sono definiti internamente a dette fibre cave (78);
in particolare, dette fibre cave (78) sono realizzate in un materiale scelto tra un polisulfone, triacetato di cellulosa e polivinilcloruro;
- un fascio (75) di fibre piene (76), e detti percorsi (77) sono definiti da spazi vuoti tra dette fibre piene (76);
- un corpo poroso, in cui detti percorsi (77) sono definiti da un reticolo a celle aperte percolabile avente una dimensione di celle predeterminata, in particolare, detto corpo poroso ? scelto tra: - un corpo in un materiale sinterizzato, ceramico o metallico;
- una spugna a celle aperte;
- un corpo comprendente un minerale granulare sfuso, in particolare scelto tra una sabbia e un coadiuvante di filtrazione, detto minerale granulare sfuso avendo una granulometria scelta in modo da formare un reticolo a celle aperte percolabile avente una dimensione di celle predeterminata;
- una combinazione dei corpi di attraversamento (72) sopra indicati.
8. L?apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, in cui detta dimensione di passaggio di detti percorsi (77) in detto corpo di attraversamento (72) ? scelta tra 10 ?m e 1 mm, in particolare tra 50 ?m e 500 ?m, pi? in particolare tra 100 ?m e 300 ?m.
9. L?apparecchiatura (101,102,103,104,105) secondo la rivendicazione 6, in cui detto contenitore (71) ha una forma allungata e detta prima e detta seconda apertura (73,74) rispettivamente di ingresso di detta soluzione acquosa di ozono (5) e di uscita di detta soluzione di trattamento (6) sono disposte in corrispondenza di estremit? opposte di detto contenitore (71)i
in particolare, detto corpo di attraversamento (72) ha una forma tubolare di lunghezza (L) compresa tra 3 e 5 volte il diametro (D).
10. L?apparecchiatura (101,102,103,104,105) secondo la rivendicazione 6, in cui detto dispositivo generatore (10) di detta soluzione acquosa di ozono comprende: - un dispositivo miscelatore (50) di acqua e ozono; - un generatore di ozono (40) collegato pneumaticamente con detto dispositivo miscelatore (50) e disposto per ricevere una corrente di aria atmosferica (3) e per trasformare detta corrente di aria atmosferica in una corrente di gas (4) contenente ozono;
- un dispositivo alimentatore (22) di detto ozono in detto dispositivo miscelatore (50), disposto per portare a contatto detta corrente di gas (4) contenente ozono con detta acqua contenuta in detto dispositivo miscelatore (50), in modo che detto ozono si dissolva in detta acqua formando detta soluzione acquosa (5) di ozono O3,
in cui detto dispositivo miscelatore (50) di acqua e ozono ? scelto tra:
- un dispositivo miscelatore (50) comprendente un serbatoio (51) configurato per contenere una quantit? predeterminata di acqua (1), e detto dispositivo alimentatore (22) e detto serbatoio (51) sono disposti per alimentare detta corrente di gas (4) contenente ozono al di sotto di un livello corrispondente a detta quantit? di acqua (1) in detto serbatoio (51);
- un miscelatore (50) comprendente un condotto di miscelazione (55) all?interno del quale ? disposto un miscelatore statico (56).
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