MX2007006759A

MX2007006759A - Inactivacion de agentes biologicos dispersos en medio gaseoso por un semi-conductor fotoactivo.

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Publication number: MX2007006759A
Application number: MX2007006759A
Authority: MX
Inventors: Francois Garin; Nicolas Keller; Marie-Claire Lett; Valerie Keller-Spitzer; Marc Ledoux
Original assignee: Centre Nat Rech Scient
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2008-01-22
Also published as: CN101094694A; JP2008522695A; FR2879104B1; WO2006061518A1; DE602005019458D1; EP1819369B1; CA2590524A1; EP1819369A1; FR2879104A1; HK1103041A1; US20080075627A1; ATE457746T1; ZA200704711B

Abstract

La presente invencion se refiere a un procedimiento de inactivacion de agentes biologicos dispersos en el seno de un medio gaseoso, que comprende una etapa que consiste en tratar el flujo gaseoso con un semi-conductor fotoactivado, en particular, por el oxido de titanio fotoactivado. La invencion se refiere igualmente a un dispositivo para la puesta en operacion de este procedimiento, asi como la utilizacion del procedimiento para la descontaminacion de medios gaseosos que contienen agentes biologicos nocivos, toxico y patogenos, tales como las bacterias.

Description

INACTIVACIÓN DE AGENTES BIOLÓGICOS DISPERSOS EN MEDIO GASEOSO POR UN SEMI-CONDUCTOR FOTOACTIVO DESCRIPCIÓN DE LA INVEN„CIÓN La presente invención se refiere a la descontaminación de medios gaseosos que comprenden especies biológicas, y principalmente el tratamiento de aire contaminado por bacterias o virus. Esta se encuentra en numerosos dominios de los flujos gaseosos transportadores en suspensión, especies biológicas que pueden ser nocivas o tóxicas más o menos a largo plazo. A manera de ejemplo, se pueden citar en particular el aire de los sistemas de climatización o bien el aire proveniente de las torres aero-refrigeradas, que contienen gotitas finas de agua en suspensión (aerosoles) que pueden encerrar bacterias nocivas tales como aquellas del género Legionella , como Legionella pneumophilia responsable de la ligionelosis . Otro ejemplo más de flujos gaseosos contaminados es aquel del aire que circula en el seno de los hospitales, que es susceptible de transportar virus o bacterias que pueden inducir infecciones nosocomiales. De manera más general, el aire presente en cualquier medio confinado o con fuerte densidad de población, es susceptible de transportar en cantidad más o menos importante, especies biológicas de tipo bacterias, virus o esporas que pueden ser Ref.:183003 deseables de eliminar. En la época actual, para realizar la descontaminación de tales medios gaseoso, viciados, la mayor parte de la solución propuesta son relativamente costosas y/o complejas para poner en operación y su eficacia no es además siempre satisfactoria. En este marco, se han propuesto los sistemas de filtración de flujos gaseosos. Tales sistemas de filtración implican en general un costo importante, principalmente en la medida de las especies biológicas que se busca atrapar, son en general de tamaños muy pequeños. Además, estos sistemas de filtración presentan el inconveniente de verse reemplazados de manera relativamente frecuente. Al margen de los sistemas de filtración, se han propuesto igualmente otros procedimientos de tratamiento de medios gaseosos, tales como por ejemplo, tratamientos térmicos o los tratamientos por desinfectantes químicos. Estos procedimientos no obstante, son complicados, en la medida, donde éstos implican en general una indisponibilidad de las zonas tocadas durante el tratamiento. Además, ciertas especies biológicas (principalmente ciertas cepas de Legionella pneu ophilia) se revelan resistentes a este tipo de tratamiento térmico o químico. Más recientemente, se han descrito, principalmente en las solicitudes de patente WO 97/09703 y EP 978 690, en los procedimientos de destrucción de microorganismos al contacto de fotocatalizadores activos bajo UV. Un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de tratamiento de los flujos gaseosos anteriormente indicados, que sea poco oneroso, simple de poner en práctica, y al menos también eficaz, y de preferencia más eficaz, que los procedimientos de descontaminación actualmente conocidos. Para este efecto, de acuerdo a un primer aspecto, la presente invención tiene por objetivo un procedimiento de inactivación de agentes biológicos dispersos en el seno de un medio gaseoso, que comprende una etapa que consiste en poner dichos medios gaseosos en contacto con un material semiconductor fotoactivo en el seno de un reactor donde la superficie interna incluye una pluralidad de salientes colocadas en hélice alrededor de una línea, dicho material semi-conductor fotoactivo es puesto en operación bajo la forma de un depósito sobre la superficie interna del reactor, al menos sobre las salientes. De preferencia, el material semi-conductor fotoactivo utilizado para este efecto es el óxido de titanio fotoactivado. De acuerdo a una modalidad de realización particularmente interesante, el procedimiento de la invención es conducido en un dispositivo que incluye: (i) el reactor, este reactor incluye: una superficie interna que delimita un pasaje que se extiende siguiendo una línea, la superficie interna incluye una pluralidad de salientes colocadas en hélice alrededor de esta línea, - una entrada adaptada para la introducción de los medios gaseosos que contienen los agentes biológicos dispersos en el pasaje, y una salida adaptada para la evacuación del medio después del tratamiento, dicho reactor comprende el depósito del material semi-conductor depositado sobre la salida de su superficie interna, y (ii) los medios de irradiación del depósito de material semiconductor, que fotoactivan el material semi-conductor del depósito en presencia del medio gaseoso que contiene los agentes biológicos. Los inventores han puesto en evidencia ahora que el depósito del material semi-conductor del tipo Ti02 fotoactivado sobre la salida de la superficie interna de un reactor, colocadas bajo la forma de hélice, permite una inactivación particularmente eficaz de los agentes biológicos . La presencia de salida sobre la superficie interna del reactor presenta, entre otras la ventaja de acrecentar la superficie interna del reactor, lo que permite aumentar la superficie de intercambio entre el material semi-conductor del tipo óxido de titanio y los agentes biológicos de los medios gaseosos. Además, esta salida permite el depósito de una cantidad más importante de material semi-conductor del tipo óxido de titanio sobre la superficie interna del reactor. De este modo, por ejemplo, en el caso donde el depósito de material semi-conductor es efectuado por depósito de una dispersión de partículas del material sobre la superficie interna del reactor, después del secado (lo que es frecuentemente el caso en la práctica) , la presencia de salientes crea una "rugosidad" de la superficie que permite aumentar la cantidad de material semi-conductor del tipo óxido de titanio que puede ser depositado sobre la superficie interna del reactor. Además, la presencia de las salientes anteriormente citadas permite una puesta en contacto de la totalidad del flujo gaseoso con el óxido de titanio presente sobre la superficie interna del reactor, induciendo principalmente un régimen turbulento (o todo al menos no laminar) en el seno del reactor, lo que aumenta todavía las probabilidades de reencuentro entre los agentes biológicos y el óxido de titanio fotoactivado. Por otra parte, la disposición específica de las salientes en hélice permite limitar las pérdidas de carga en el seno del reactor, manteniendo siempre las probabilidades elevadas de contacto entre los agentes biológicos de los flujos gaseosos y el óxido de titanio fotoactivado. De hecho, los inventores han puesto ahora en evidencia que esta disposición de salientes sobre la superficie interna del reactor en hélice alrededor de una línea, conduce a un compromiso ideal entre la pérdida de carga reducida y la probabilidad elevada de contacto entre los agentes biológicos y el material semi-conductor fotoactivado. Por "agentes biológicos" se entiende, en el seno de la presente invención, las entidades de naturaleza biológica, en general de tamaño pequeño, típicamente entre 0.05 µm (mieras) y 10 µ (mieras) y susceptibles de ser transportadas por una corriente gaseosa. De este modo, los agentes biológicos a inactivar de acuerdo al procedimiento de la invención, pueden ser principalmente las bacterias (bacterias del género Legionella, como Legionella pneumophilia por ejemplo) , los virus, las esporas, los hongos, o incluso una mezcla de tales entidades. El término "agente biológico inactivado" designa por sí mismo, en el seno de la presente invención, un agente del tipo anteriormente citado, que ha perdido una actividad biológica, y principalmente que ha perdido su capacidad de replicación (o de reproducción) . En particular, se entiende por "bacteria inactivada" en el sentido de la presente invención, una bacteria incapaz de desarrollar una colonia después de ser puesta en cultivo en un medio adaptado. De este modo, son principalmente consideradas como "bacterias inactivadas": las bacterias "muertas" (típicamente las bacterias en el seno de las cuales se detectan fenómenos de respiración) ; y las bacterias que, aunque están vivas, no se desarrollan después de colocarlas en cultivo. En general, el procedimiento de la invención es conducido sobre un medio gaseoso que incluye agentes biológicos nocivos, tóxicos o patógenos. Según el caso, la inactivación consiste más frecuentemente en desnudar los agentes de su carácter nocivo, tóxico o patógeno, inhibiendo principalmente su capacidad de replicación (reproducción) . El "medio gaseoso" en el seno del cual son dispersados los agentes biológicos anteriormente citados, es en general el aire, pero puede tratarse eventualmente de otro gas contaminado por agentes biológicos. Principalmente para obtener una eficacia es suficiente de procedimiento de descontaminación, no obstante, es preferible que el medio gaseoso contenga oxígeno. De acuerdo a una modalidad de la invención particular, el medio gaseoso que comprende las especies biológicas del estado disperso, se presentan bajo la forma de un aerosol que comprende gotitas finas de líquido, en general gotitas de agua, dispersas en el seno del medio gaseoso, estando presentes los agentes biológicos total o parcialmente, en el seno de estas gotitas. De este modo, por ejemplo, el medio gaseoso tratado de acuerdo al procedimiento de la presente invención puede ser un aerosol que comprende aire a manera de medio gaseoso dispersante y que contiene gotitas de agua que incluyen bacterias y/o virus, por ejemplo, bacterias del tipo del género Legionella, como la Legionella pneumophilia . De acuerdo a otra modalidad de realización, las especies biológicas son simplemente dispersas tal cual es en el seno de los medios gaseosos. De acuerdo a esta modalidad, el medio gaseoso tratado puede ser por ejemplo aire que contiene virus, esporas y/o hongos en suspensión, siendo estas especies eventualmente depositadas sobre soportes particulares tales como las polvaderas o bien las partículas de arena . Cualquiera de sea la naturaleza de los agentes biológicos y del medio gaseoso, el procedimiento de la inactivación de la presente invención es efectuado poniendo en contacto el medio gaseoso que contiene los agentes biológicos con un material semi-conductor fotoactivo, siendo de preferencia este material óxido de titanio fotoactivado. Por "material semi-conductor" se entiende, en el seno de la presente invención, un material donde los estados electrónicos tienen un espectro de banda que comprende una banda de valencia y una banda de conducción separados por una banda intermedia, y donde la energía necesaria para hacer pasar un electrón de dicha banda de valencia a la banda de conducción está de preferencia comprendida entre 1.5 eV y 4 eV. A manera de tales materiales semi-conductores, se pueden citar principalmente el óxido de titanio, o bien incluso otros óxidos metálicos, tales como el W03, ZnO o Sn02 o bien los sulfuros metálicos tales como CdS, ZnS o WS2 o incluso otros compuestos tales como GaAs, GaP, CdSe o SIC. De acuerdo a la presente invención, se utiliza preferentemente el óxido de titanio que conduce a resultados particularmente satisfactorios . En el seno de la presente invención, el término "material semi-conductor fotoactivado" designa un material semi-conductor del tipo anteriormente citado que ha sido sometido a una radiación que comprende fotones de energía superior o igual a la energía necesaria para promover los electrones de valencia hacia la banda de conducción (energía denominada "de espacio libre" entre las bandas de valencia y de conducción) . De este modo, en el seno de la presente invención, se entiende en particular por "óxido de titanio fotoactivado" un óxido de titanio sometido a una reacción que comprende fotones de energía superior o igual a la energía necesaria para promover los electrones de la banda de valencia hacia la banda de conducción, típicamente una radiación que contiene fotones de energía superior a 3 eV, de preferencia a 3.2 eV y en particular una radiación que comprende longitudes de onda inferiores y fuerza 400 n , por ejemplo, inferiores o iguales a 380 nm. A manera de tales radiaciones, se pueden citar principalmente las radiaciones proporcionadas por las lámparas de radiación ultravioleta del tipo de lámparas denominadas "de luz negra". Es conocido que, en un material semi-conductor fotoactivado, y en particular un óxido de titanio fotoactivado, se crea, bajo el efecto de una radiación del tipo citado, pares de electrones/hoyos (un "hoyo" es un déficit electrónico en la capa de valencia dejada luego de la "salida" de un electrón hacia la banda de conducción) lo que confiere al material semi-conductor fotoactivado propiedades de óxido-reducción pronunciadas. Estas propiedades de óxido de reducción son particularmente pronunciadas en el caso del óxido de titanio fotoactivado, que son puestas a beneficio en numerosas aplicaciones fotocatalíticas del óxido de titanio. Los inventores han puesto en evidencia que un material semi-conductor fotoactivado tal como un óxido de titanio fotoactivado, con prueba que es suficientemente activo para permitir la inactivación de agentes biológicos en un medio gaseoso donde los agentes biológicos están por lo tanto fuertemente dispersados. En este marco, es principalmente sorprendente constatar que el procedimiento de la invención permite, por ejemplo, tratar eficazmente los medios gaseosos muy diluidos, a saber, que comprenden menos de 10~3 agentes biológicos por cm3, incluso menos de 10"4 agentes biológicos por cm3. La actividad de un material semi-conductor fotoactivado del tipo óxido de titanio fotoactivado, se revela por otra parte suficiente para tratar eficazmente los medios gaseosos que tienen proporciones elevadas de agentes biológicos, por ejemplo, los medios gaseosos que contienen más de 1 agente biológico por cm3, e incluso 10 agentes biológicos por cm3 en la mayor parte de los casos, y esto incluso con gastos importantes de flujo gaseoso por ejemplo del orden de 1 a 10 litros por minuto. De este modo, el procedimiento de la invención permite, por regla general tratar eficazmente los medios gaseosos que contienen típicamente entre 10~4 y 10 agentes biológicos por cm3, por ejemplo, entre 5 x 10~3 y 5 agentes biológicos por cm3, y principalmente los medios diluidos que contienen entre 10~4 y 0.1 agentes biológicos por cm3 o bien incluso los medios concentrados que contienen entre 0.1 y 10 agentes biológicos por cm3. Sin pretender estar ligado a una teoría particular, los resultados de los trabajos de los inventores permiten adelantar que esta inactivación de los agentes biológicos es hecha posible por el carácter fuertemente oxidante del material semi-conductor fotoactivado, que parece inducir una degradación fotocatalítica de los agentes biológicos, que es iniciada cuando estos agentes entran en contacto con la superficie del semi-conductor fotoactivado, y que prosiguen salientes sin tener que mantener un contacto entre el semiconductor y el agente biológico a inactivar, lo que hace posible el tratamiento eficaz de un medio tanto diluido como una dispersión gaseosa tal como un aerosol. Estos fenómenos son más particularmente pronunciados en el caso donde el semi-conductor utilizado es óxido de titanio. En la presente invención, para aumentar incluso la eficacia de los mecanismos de oxidación anteriormente citados, puede ser ventajoso utilizar, conjuntamente, al material semi-conductor fotoactivado, otros materiales que presentan un carácter oxidante. En este marco, se pueden utilizar en particular los materiales a base de un semiconductor tal como el óxido de titanio y que contienen además metales tales como el oro o la plata bajo la forma metálica, por ejemplo, bajo la forma de partículas dispersas en el medio semi-conductor o incluso depositada sobre su superficie. De acuerdo a esta modalidad de realización particular, la relación en masa (oxidante adicional/semi-conductor) queda ventajosamente inferior al 5%, incluso al 3% y está típicamente comprendida entre 0.5 y 2%. La presencia de tales oxidantes adicionales no obstante no es reguerida, en el caso general, para obtener un tratamiento eficaz. Además, la degradación fotocatalítica de los agentes biológicos, que ha sido observada por los inventores, presenta la ventaja de ser muy poco selectiva, lo que significa que cualquier agente biológico es en principio susceptible de ser degradado por una puesta en contacto por un semi-conductor fotoactivado del tipo óxido de titanio fotoactivado. En la práctica, se comprueba que el óxido de titanio fotoactivado presenta efectivamente un gran espectro de descontaminación. Otra ventaja más del procedimiento es que la degradación fotocatalítica particularmente eficaz que es observada con un semi-conductor fotoactivado del tipo óxido de titanio fotoactivado, es obtenida muy fácilmente y a un costo reducido, en la medida en donde ésta no necesita más que una irradiación con radiaciones de energía relativamente débil. De este modo, en el caso del óxido de titanio por ejemplo, solo las energías de radiación del orden de 3 a 3.2 eV, es decir, de longitudes de onda del orden de 380 a 400 nm, son requeridas . La energía requerida para la fotoactivación puede incluso ser reducida si el material semi-conductor está impurificada (por ejemplo, por metales tales como el cromo o bien por los compuestos a base de nitrógeno, azufre o carbono) o incluso utilizando agentes cromóforos (antracenos o antracinas por ejemplo) , en asociación con el material semi-conductor. En este caso, las energías de activación muy débiles pueden ser suficientes para fotoactivar el material, que puede por ejemplo corresponder a la longitud de onda y superiores o iguales a 500 nm, por ejemplo, superiores o iguales a 550 nm. La irradiación del óxido de titanio es en general efectuada bajo una radiación que contiene radiaciones de la gamma del ultravioleta cercano, por ejemplo, por irradiación por luz solar o bien incluso por lámparas de vapor de sodio o bien por lámparas denominadas de "luz negra" que son radiaciones que se pueden obtener con un costo bajo. Por otra parte, hay que hacer notar que la radiación utilizada para fotoactivar el Ti02, o más en general el semi-conductor es, en general, una radiación de energía insuficiente para asegurar por si sola una inactivación de los agentes biológicos, en ausencia del semi-conductor del tipo Ti02. En otros términos, la radiación utilizada es para fotoactivar el semi-conductor en el procedimiento de la invención no son en general, per se, radiaciones de energía suficientes para asegurar un efecto germicida. Las radiaciones utilizadas para fotoactivar los materiales semiconductores de acuerdo al procedimiento de la invención tienen, en general de este modo, longitudes de onda superiores a 252 nm, y típicamente superiores a 320 nm, por ejemplo, superiores o iguales a 350 nm. Hay que subrayar además que ningún calentamiento es requerido para realizar la activación del óxido de titanio, lo que permite efectuar el procedimiento de la invención a temperatura ambiente, por ejemplo entre 10 y 302C. La naturaleza exacta del material semi-conductor utilizada de acuerdo a la invención no es, por regla general, determinante para tener el efecto buscado de inactivación de los agentes biológicos. De este modo, en el caso del óxido de titanio, por ejemplo, cualguier óxido de titanio comercial puede ser utilizado eficazmente en el procedimiento de la invención, lo que constituye incluso una ventaja del procedimiento. No obstante, de acuerdo a una modalidad de realización que conduce a buenos resultados en términos de inactivación de los agentes biológicos, el óxido de titanio utilizado de acuerdo al procedimiento de la invención contiene Ti02 de forma anatasa, de preferencia a razón de al menos 50%. De este modo, de acuerdo a esta modalidad de realización, el óxido de titanio utilizado puede por ejemplo estar constituido esencialmente (a saber en general para al menos 99% en masa, de preferencia para al menos 99.5% en masa, incluso para al menos 99.9% en masa) de Ti02 de forma anatasa.

La utilización del Ti02 bajo la forma de rutilio se revela igualmente interesante, en la medida donde el Ti02 bajo esta forma sea fotoactivado por el espectro de la luz visible. De acuerdo a otra modalidad de realización interesante el óxido de titanio utilizado comprende una mezcla de Ti02 de forma anatasa y de forma de rutilio, con una proporción de anatasa/rutilio de preferencia de 50/50 y 99/1, por ejemplo, entre 70/30 y 90/10, y típicamente del orden de 80/20. Por otra parte, principalmente para optimizar los intercambios entre el material semi-conductor del tipo óxido de titanio y los agentes biológicos dispersos en el flujo gaseoso, es más frecuentemente ventajoso que el material semi-conductor utilizado tenga una superficie específica comprendida entre 20 y 500 m/g, de preferencia superior o igual a 40 m2/g, e incluso más ventajosamente al menos igual a 100 m2/g y esto, más particularmente cuando se trata de óxido de titanio. La superficie específica a la cual se hace referencia aquí es la superficie específica BET medida por adsorción de nitrógeno de acuerdo a la técnica denominada de Brunauer-Emmet-Teller . Para este efecto, se puede utilizar principalmente el óxido de titanio que presenta como tal una alta superficie específica, o bien un óxido de titanio dispuesto sobre un soporte poroso (tal como por ejemplo, un soporte de sílice) que presenta una alta superficie específica. A manera de óxido de titanio particularmente ventajoso, en el procedimiento de la invención, se podrá utilizar principalmente el óxido de titanio comercializado por la compañía Degussa bajo el nombre de Ti02 del tipo P25. El material semi-conductor fotoactivado que es utilizado de acuerdo a la invención puede presentarse bajo diferentes formas físicas, en función del medio gaseoso tratado, y principalmente en función del volumen de este medio, y de la velocidad a la cual se desea efectuar el tratamiento. De manera general, el material semi-conductor del tipo óxido de titanio puede ser utilizado bajo la forma adaptada para su irradiación por una radiación de longitud de onda que permite su fotoactivación y que permite la puesta en contacto del óxido de titanio en el estado fotoactivado, con los agentes biológicos a tratar, bajo reserva que sea accesible para activar los agentes biológicos. En el procedimiento de la invención, el material semi-conductor del óxido de titanio utilizado es puesto en operación en el estado inmovilizado sobre la superficie interna del reactor, el medio gaseoso a tratar es puesto en contacto con esta superficie modificada. De acuerdo a una modalidad particular, la superficie sobre la cual es inmovilizado el material semi-conductor del tipo óxido de titanio, puede ser una superficie sobre la cual se deposita un soporte de alta superficie específica (por ejemplo, una capa de sílice) siendo inmovilizado el material semiconductor sobre este soporte. De acuerdo a otra modalidad de realización, el material semi-conductor del tipo óxido de titanio puede ser puesto en operación bajo la forma de un depósito obtenido depositando una película de una dispersión (por ejemplo, una dispersión acuosa) de partículas a base del semi-conductor del tipo óxido de titanio, sobre una superficie y secando en seguida la película obtenida. De acuerdo a otro aspecto particular, la presente invención tiene igualmente por objetivo un dispositivo adaptado para la puesta en operación del procedimiento anteriormente citado de inactivación de agentes biológicos dispersos en el seno de un medio gaseoso. Este dispositivo incluye un reactor que comprende: una superficie interna que delimita un pasaje que se extiende siguiendo una línea, la superficie interna incluye una pluralidad de salientes colocadas en hélice alrededor de la línea; una entrada adaptada para la introducción del medio gaseoso que contiene los agentes biológicos dispersos en el pasaje; y una salida adaptada para la evacuación del medio gaseoso después de la inactivación de los agentes biológicos, Además, dicho reactor comprende, a manera de medio de inactivación de agentes biológicos dispersos en el seno de un medio gaseoso, un depósito de un material semi-conductor (de preferencia un depósito de óxido de titanio) inmovilizado sobre las salientes de su superficie interna, asociado a los medios de irradiación del depósito de óxido de titanio, capaz de fotoactivar el óxido de titanio del depósito en presencia del medio gaseoso que contiene los agentes biológicos. El depósito a base de material semi-conductor que está presente sobre la superficie interna del reactor es de preferencia un depósito de óxido de titanio elegido entre los óxidos de titanio preferenciales anteriormente citados. De este modo, se trata ventajosamente de un óxido de titanio que contiene Ti02 de forma de anatasa o una mezcla de rutilio/anatasa y que presenta una superficie específica comprendida entre 20 y 500 m2/g. Este depósito puede ser por ejemplo obtenido depositando una película de una dispersión (por ejemplo, una dispersión acuosa) de partículas a base de material semi-conductor del tipo óxido de titanio sobre la superficie interna del reactor, luego secando la película obtenida. Este depósito puede ser igualmente obtenido mediante secado de una película de una dispersión de un solvente no acuoso o el semi-conductor utilizado no es soluble. En el caso donde el semi-conductor fotoactivado utilizado es de óxido de titanio, un depósito de óxido de titanio sobre la superficie puede ser realizado depositando una solución de titanato y tratando térmicamente el depósito obtenido así, por lo cual se obtiene la formación del Ti02 a partir del precursor de titanato. El depósito de material semi-conductor del tipo óxido de titanio puede ser de naturaleza continua o discontinua, y se trata de preferencia de una película sólida continua repartida sobre la totalidad de la superficie interna del reactor, principalmente para optimizar la superficie de intercambio entre el flujo gaseoso y el óxido de titanio fotoactivado. Por otra parte, este depósito tiene de preferencia un espesor medio comprendido entre 0.5 µm y 100 µm, por ejemplo, entre 1 y 20 µm, siendo este espesor típicamente del orden de 5 µm. Los medios de irradiación asociados a este depósito de semi-conductor del tipo óxido de titanio son en general las fuentes de radiación que comprenden fotones de energía superior a 3 eV (de preferencia superiores a 3.2 eV) , por ejemplo, una o varias lámparas que emiten radiaciones que comprenden longitudes de onda inferiores a 300 nm (por ejemplo, inferiores a 400 nm) , por ejemplo las lámparas del tipo lámpara de luz negra o de luz visible. De acuerdo a una modalidad de realización particular, la fuente de radiación utilizada puede ser la luz solar. En general, estas fuentes de radiación están localizadas en el exterior del reactor. Según el caso, para permitir una activación del óxido de titanio, la pared del reactor está constituida de un material transparente al menos a una parte de la radiación eficaz emitida por las fuentes, es decir que la pared del reactor deja pasar al menos una parte de las radiaciones que tienen una energía suficiente para activar el óxido de titanio. Para este efecto se prefiere utilizar en general los reactores de vidrio, principalmente, de pyrex. El dispositivo de la invención permite inactivar de manera eficaz los agentes biológicos presentes en el flujo gaseoso. El reactor utilizado presenta además la ventaja de poder ser utilizado en todas las posiciones (a saber, horizontal, vertical, o inclinada), principalmente tomando en cuenta la inmovilización del óxido de titanio sobre las paredes del reactor. Además, su entrada y su salida pueden ser permutadas, lo que permite si es necesario, invertir el sentido del flujo gaseoso tratado. Principalmente en función de la cantidad del medio gaseoso a tratar y del gasto considerado, diferentes dimensiones y geometrías pueden ser consideradas para el reactor . Las salientes presentes sobre la superficie interna del reactor son ventajosamente desarrolladas de material con la pared del reactor. Tales salientes son particularmente facilitadas para obtener en el caso donde se utiliza un reactor pirex: en este marco, las salientes pueden ser realizadas deformando en caliente la pared del reactor. El número y la geometría de las salientes pueden variar en una medida de tamaño muy grande, principalmente en función de la aplicación buscada y del gasto del flujo gaseoso tratado. Huelga decir que, para una geometría de salida dada, la probabilidad de encuentro entre los agentes biológicos y el óxido de titanio fotoactivado, aumenta con el número de. salientes. Es decir, en el mismo tiempo, la presencia de salientes es susceptible de inducir pérdidas de carga en el reactor, que son tanto más importantes cuando aumenta el número de salientes, en particular en el caso de los reactores de dimensiones importantes . Para limitar las pérdidas de carga de este tipo manteniendo siempre las probabilidades celebradas de contacto entre los agentes biológicos del flujo gaseoso y el óxido de titanio fotoactivado, además la disposición de las salientes en hélice, se puede jugar igualmente sobre la geometría de las salientes o salientes y sobre su disposición sobre la superficie interna del reactor. En este marco, hay que hacer notar que las salientes pueden presentar superficies orientadas a co-corriente o en contracorriente. Si se desea limitar las pérdidas de cargas, es preferible elegir las salientes que presentan superficies orientadas en contracorriente. En este marco, las salientes pueden presentarse ventajosamente una forma cónica, lo que permite si es necesario, invertir el sentido del flujo gaseoso en el reactor, manteniendo siempre una orientación de las salientes en el co-corriente. El procedimiento y el dispositivo de la invención van a ser ahora descritos con más detalle en la descripción siguiente, realizada en referencia a los dibujos anexos, y los cuales: - la figura 1 representa una vista esquemática del costado en elevación de un dispositivo de acuerdo a una modalidad particularmente interesante de la invención; y la figura 2 representa una vista esquemática en corte en reactor de la figura 1. El dispositivo 1 de las figuras anexas incluye un reactor tubular 2 constituido de un tubo de pyrex encajonado en sus dos extremos para formar una entrada 3 y una salida 4 respectivamente conectados a los medios de conducción del flujo gaseoso a tratar (no representados) . El reactor 2 presenta una superficie interna 2a que define en el reactor 2 un pasaje que se extiende siguiendo una línea L entre la entrada 3 y la salida 4. El reactor 2 incluye una serie de salientes 5, ventajosamente (pero no necesariamente) sensiblemente cónicas, desarrolladas de material con la superficie interna 2a del reactor 2 y que se extiende radialmente hacia el interior del reactor 2. Estas salientes 5 pueden ser por ejemplo obtenidas deformando en caliente el tubo de pyrex con la ayuda de un punzón aplicado sobre la superficie externa 2a del reactor. Las salientes 5 se encuentran entonces en huecos sobre la superficie exterior 2b. Las salientes 5 están colocadas de acuerdo a una línea helicoidal sobre la superficie interna del reactor, como es visible en la figura 1. En otros términos, las salientes están conectadas en hélice alrededor de la línea L. El reactor 2 comprende, sobre su superficie interna, un depósito de material semi-conductor, de preferencia un depósito de óxido de titanio 6 (no representado sobre la figura 1) , que puede ser obtenido depositando una película de una dispersión acuosa de partículas del semi-conductor del tipo óxido de titanio sobre la superficie interna del reactor, luego secando la película obtenida y repitiendo eventualmente estas operaciones. La película tiene típicamente un espesor del orden de 5 µm (mieras) , pudiendo ser modulado este espesor principalmente jugando sobre la concentración inicial de la dispersión de las partículas de óxido de titanio y sobre el número de ciclos de depósitos/secado. El depósito 6 recubre en particular las salientes 5. Además del reactor 2, el dispositivo 1 comprende las lámparas 7a y 7b que emiten radiaciones que comprenden, entre los otros, longitudes de onda inferiores o iguales a 400 nm, y de preferencia inferiores o iguales a 380 nm (típicamente las lámpara 7a y 7b pueden ser lámparas de emisión de UV (del tipo de "luz negra") o bien de lámparas de emisión de luz visible, colocadas de manera para irradiar el conjunto del depósito de óxido de titanio 6. Sobre las figuras, solo dos lámparas son representadas, pero en práctica, el número de lámparas puede variar así como su potencia. A manera indicativa, para un reactor cilindrico de 6 cm de diámetro y de 30 cm de longitud, 4 lámparas de potencia de 8 W del tipo de tubos de luz negra (por ejemplo, del tipo de aquellos comercializados bajo el nombre de TL8 -08 por la compañía Phillips) , repartidas alrededor del reactor son en general suficientes. Al momento de la puesta en operación del dispositivo 1 para realizar el procedimiento de inactivación de la invención, un flujo gaseoso que comprende los agentes biológicos en suspensión es introducido en el reactor por la entrada 3. El dispositivo comprende en general para este efecto, corriente arriba de la entrada 3, los medios de inyección no representados sobre las figuras. Además de estos medios de inyección puede ser interesante que el dispositivo que incluye los medios de derivación de una parte del flujo gaseoso que entra, asociados a los medios de análisis cualitativo y/o cuantitativo, de los agentes biológicos en el flujo gaseoso, éstos medios de análisis que comprenden por ejemplo la recolección de los agentes biológicos . El flujo gaseoso introducido en el reactor entra luego en contacto con el depósito de óxido 6 presentes sobre la pared interna del reactor, que es fotoactivado bajo el efecto de la radiación proporcionada por la lámpara 7a y 7b. Los contactos entre los agentes biológicos y el óxido de titanio fotoactivado tienen lugar esencialmente al nivel de las superficies superiores 8 de las salientes 5. Tomando en cuenta la forma sensiblemente cónica de estas salientes, las superficies superiores 8 de las salientes están orientadas a co-corriente y limitan de este modo las pérdidas de carga. Hay que hace notar que el reactor presenta una simetría perfecta y que éste puede ser utilizado invirtiendo el sentido de la corriente (es decir invirtiendo la entrada y la salida) conservando las mismas ventajas. La disposición de la saliente 5 en hélice es igualmente para limitar las pérdidas de carga en el seno del reactor, y esto más particularmente para los reactores de dimensiones importantes. Esta organización particular de las salientes induce además un movimiento de convección del flujo gaseoso que induce además un mezclado que permite una puesta en contacto de los diferentes agentes biológicos presentes en suspensión con el depósito 6 fotoactivado. Tomando en cuenta estas condiciones, el dispositivo 1 puede ser utilizado con los gastos gaseosos típicamente comprendidos entre 1 y 10 litros por minuto, y esto con una buena eficacia de los procesos de activación de los agentes biológicos . De este modo, en la salida 4 del reactor, se recupera en general un flujo gaseoso donde la mayor parte de los agentes biológicos están inactivados. El dispositivo 1 puede comprender, corriente abajo de la salida 4, los medios de derivación de una parte del flujo gaseoso que salen, asociados con los medios de análisis cualitativo y/o cuantitativo de los agentes biológicos en el flujo gaseoso, análogos a aquellos que pueden estar presentes corriente arriba de la entrada 3. El procedimiento de la invención, en particular cuando éste es puesto en operación por medio de un dispositivo tal como el que se describe en detalle anteriormente, se revela particularmente eficaz para la descontaminación de medios gaseosos, que contienen agentes biológicos nocivos, tóxicos o patógenos.

Esta utilización constituye, además de otro aspecto, otro objetivo de la presente invención. Diferentes características y ventajas de la invención surgirán incluso del ejemplo ilustrativo expuesto en seguida.

EJEMPLO Se ha realizado el tratamiento de diferentes aerosoles que comprenden bacterias de Escheri chia Coli por medio de un dispositivo tal como se describe en las figuras 1 y 2 anexas, y que presentan las siguientes características : diámetro del reactor: 6 cm longitud del reactor: 30 cm - óxido de titanio utilizado: Ti02 del tipo P25, comercializado por la compañía Degussa (óxido de titanio que tiene una relación de formas de rutilio/anatasa de 20/80) presente en el reactor bajo la forma de depósito de espesor medio de aproximadamente 5 µm y de BET igual a 50 m2/g. lámparas utilizadas: 4 lámparas de radiación UV (tubo de luz negra) del tipo TL8W-08 comercializadas por la compañía Phillips, que tienen cada una, una potencia de 8 W, orientadas hacia el reactor y colocadas alrededor del reactor a una distancia de 3 cm de las paredes . Han sido formados dos tipos de aerosoles a partir de dos suspensiones acuosas de Escheri chi a Col i que comprenden respectivamente 107 y 108 UFC por litro (UFC = Unidades Formadoras de Colonia) . Estos aerosoles han sido producidos inyectando aire comprimido bajo una presión de 1.5 baria (1.5 x 10"5 Pa) en cada una de las suspensiones acuosas de bacterias de Es cheri chi a Col i , con la ayuda de una boquilla de tipo Laskin utilizando un generador de aerosol del tipo PLG 2000 comercializado por la compañía PALAS . En cada caso, se ha cuantificado la proporción de bacterias que conforman colonias en el aerosol a la entrada y a la salida del reactor. Esta cuantificación ha sido realizada incubando sobre una gelatina nutritiva las bacterias filtradas obtenidas respectivamente filtrando el flujo que entra y el flujo que sale del reactor en el régimen que permite por una duración de 5 minutos sobre un filtro membranal, un éster de celulosa que tiene un diámetro de poro de 0.45 µm (Millipore) . Las condiciones de los ensayos realizados y los resultados obtenidos son reportadas en las tablas I y II siguientes. Tabla I: Inactivación de los aerosoles que contienen las bacterias de Escherichia Coli (concentración en Escherichia Coli de 108 UFC en la suspensión inicial) Tabla II: Inactivación de los aerosoles que contienen bacterias Escherichia Coli (concentración del Escherichia Coli de 107 UFC en la suspensión inicial) Se han observado por otra parte en cada caso, las bacterias filtradas en la entrada de la salida del reactor por microscopio de epifluorescencia utilizando cloruro de 5-ciano-2 , 3-ditolilterazolio, de manera para identificar las bacterias que respiran (que aparecen en rojo) y las otras. En este caso, los filtros que han sido utilizados en los filtros membranales del policarbonato. En todos los casos, se observa a la entrada del reactor una población de bacterias donde esencialmente aparecen con una coloración roja, característica de los fenómenos de respiración. De manera inversa, a la salud del reactor, la mayor parte de las bacterias observadas no presenta esta coloración roja.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un procedimiento de inactivación de agentes biológicos dispersos en el seno de un medio gaseoso, caracterizado porque comprende una etapa que consiste en poner el medio gaseoso en contacto con un material semiconductor fotoactivado en el seno del reactor, donde la superficie interna incluye una pluralidad de salientes colocadas en hélice alrededor de una línea, el material semiconductor fotoactivado es puesto en operación bajo la forma de un depósito sobre la superficie interna del reactor, al menos sobre las salientes.

2. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material semiconductor fotoactivado utilizado es óxido de titanio fotoactivado.

3. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el procedimiento es conducido en un dispositivo que incluye: el reactor, este reactor incluye una superficie interna que delimita un pasaje que se extiende siguiendo una línea, la superficie interna incluye una pluralidad de salientes colocadas en hélice alrededor de la línea, una entrada adaptada para la introducción de un medio gaseoso que contiene los agentes biológicos dispersos en el pasaje, y una salida adaptada para la evacuación del medio después del tratamiento, el reactor comprende el depósito de material semi-conductor colocado sobre las salientes de su superficie interna, y los medios de irradiación del depósito del material semi-conductor, que fotoactivan el material semiconductor del depósito en presencia del medio gaseoso que contiene los agentes biológicos .

4. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los agentes biológicos dispersos en el medio gaseoso son bacterias .

5. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el medio gaseoso que comprende las especies biológicas en el estado disperso, se presenta bajo la forma de un aerosol que comprende gotitas líquidas finas dispersas en el seno del medio gaseoso, estando presentes los agentes biológicos total o parcialmente, en el seno de estas gotitas.

6. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el medio gaseoso es un aerosol que comprende aire a manera de medio gaseoso dispersante, y que contiene gotitas de agua que incluyen las bacterias y/o los virus.

7. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque las gotitas incluyen las bacterias del género Legionella, como Legionella pn eumophi lia .

8. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los agentes biológicos están presentes en el medio gaseoso a una proporción comprendida entre 10~4 y 10 agentes biológicos por cm .

9. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el óxido de titanio fotoactivado utilizado es un óxido de titanio sometido a una radiación que comprende longitudes de onda comprendidas entre 254 y 400 nm.

10. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el material semi-conductor utilizado es un óxido de titanio que contiene Ti02 de la forma anatasa.

11. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el óxido de titanio utilizando comprende una mezcla de Ti02 de forma de anatasa y de Ti02 de forma de rutilio, con una proporción de anatasa/rutilio entre 50/50 y 99/1, por ejemplo, entre 70/30 y 90/10.

12. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el material semi-conductor utilizado tiene una superficie específica comprendida entre 20 y 500 m/g.

13. Un dispositivo para la puesta en operación de un procedimiento de inactivación de agentes biológicos dispersos en el seno de un medio gaseoso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque incluye: un reactor que incluye una superficie interna que delimita un pasaje que se extiende siguiendo una línea, la superficie interna incluye una pluralidad de salientes colocadas en hélice alrededor de la línea, una entrada adaptada para la introducción del medio gaseoso que contiene los agentes biológicos dispersos en el pasaje, y una salida adaptada para la evacuación del medio después del tratamiento, el reactor incluye, a manera de medio de inactivación de agentes biológicos dispersos en el seno de un medio gaseoso, un depósito de material semi-conductor depositado sobre las salientes de su superficie interna, y los medios de irradiación del depósito de material semi-conductor, capaces de fotoactivar el material semi-conductor del depósito en presencia del medio gaseoso que contienen los agentes biológicos.

14. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el depósito de material semi-conductor es un depósito de óxido de titanio.

15. El uso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, para la descontaminación de un medio gaseoso que contiene agentes biológicos nocivos, tóxicos o patógenos .