Fot. 1. Urządzenie SPID RS2, produkcja roztworu OWWO – 4 tony na godzinę, 96 ton na dobę

Odgazowana Woda Wysoko Ozonowana (OWWO) to rozwiązanie wykorzystujące dezynfekującą moc ozonu. Krótko mówiąc – to technologia do walki z pandemią.

Jak wynika z badań czterech fińskich ośrodków badawczych¹, koronawirus utrzymuje się w powietrzu nawet przez kilka minut. Inne opracowania wskazują, że wirusy z rodziny koronawirusów mogą przetrwać na obiektach nieożywionych nawet do 9 dni². Badania te wykazują, że nie tylko konieczne jest odseparowanie żywych nosicieli wirusa, ale także istnieje konieczność dekontaminacji w celu walki                  z rozprzestrzenianiem się koronawirusa SARS-CoV-2. Według członka rady wykonawczej WHO, profesora Waltera Ricciardi³, należy dezynfekować infrastrukturę miast, a w szczególności miejsc, gdzie przebywa największa liczba mieszkańców⁴.

Ozon jest bardzo efektywnym środkiem dezynfekującym i wyraźnie góruje nad innymi środkami chemicznymi stosowanymi powszechnie np. w uzdatnianiu wody pitnej, takimi jak chlor, chloramina czy dwutlenek chloru. Wniosek ten wynika z porównania wartości iloczynu C t, który przyjmuje się jako wskaźnik efektywności środka do inaktywacji mikroorganizmów. C oznacza tu stężenie środka [mg dm^-3], zaś t – czas jego działania [min] (ściślej rzecz biorąc, czas potrzebny do tego, aby osiągnąć określony poziom inaktywacji mikroorganizmów w określonych warunkach). Koncepcja tego wskaźnika wywodzi się z prawa Chicka i Watsona⁵.

Badania nad dezaktywacją wirusów przy użyciu ozonu w procesie uzdatniania wody do picia prowadzone były w latach 80. XX w. ⁶. Badania wykazały, że wirusy otoczkowe są bardziej podatne na inaktywację ozonem niż takie, które są pozbawione otoczek lipidowych⁷. Koronawirusy, w tym 2019-nCoV, to wirusy otoczkowe. Ozon ze względu na swoje właściwości niszczy wirusy poprzez dyfundowanie przez otoczkę białkową do rdzenia kwasu nukleinowego, gdzie uszkadza wirusowy RNA. Przy wyższych stężeniach ozon niszczy zewnętrzną powłokę białkową wirusa, co wpływa na jego struktury DNA lub RNA.

Aby osiągnąć 99-procentowy poziom inaktywacji Norowirusa Murine, należy stosować wartości iloczynu C t =0,7 mg⋅min dm^-3 w warunkach pH = 7 i temperaturze wody 20°C lub o połowę mniejsze w temperaturze 5°C⁸ dla inaktywacji adenowirusa i kalciwirusa za pomocą ozonu.
W przypadku wirusa grypy typu H1N1 oraz H5N1 poziom inaktywacji odpowiadający 4 dekadom logarytmicznym (99,99%) można uzyskać przy resztkowych stężeniach ozonu w wodzie 0,4-0,5 mg/dm³ i czasie kontaktu 10 min⁹.

Odgazowana Woda Wysokoozonowana
W przypadku wirusów skuteczność inaktywacji zależy od typu, struktury oraz formy fizycznej, w jakiej występują. Odporne na działanie środków dezynfekcyjnych są wirusy występujące na powierzchni cząstek stałych lub otoczone różnorodnymi substancjami, w szczególności zanieczyszczeniami, np. kurzem ulicznym, pyłem i sadzą. Najlepszym rozwiązaniem wykorzystującym zdolności dezynfekcyjne ozonu jest stosowanie OWWO (Odgazowanej Wody Wysoko Ozonowanej) do usuwania patogenów z różnego rodzaju powierzchni. Przy stosowaniu OWWO nie musimy stosować tak daleko idących zabezpieczeń jak w przypadku stosowania ozonu gazowego. Jest to związane z faktem, że przy prowadzeniu procesu dezynfekcji z użyciem OWWO ozon jest prawie niewyczuwalny. Ozon resztkowy zawarty w dyspozycyjnej OWWO jest na poziomie od 1,4 do 3 ppm. Oznacza to, że w wodzie znajduje się rozpuszczony ozon który posiada zdolności dezynfekcyjne. Właściwości inaktywacyjne ozonu zawartego w wodzie, w stosunku do wirusa Polio przedstawione są w tabeli.

Ozon resztkowy nazywany i opisywany jest w literaturze naukowej w różny sposób. Po rozpuszczeniu gazu ozonowego w wodzie (w takim stężeniu, na jakie pozwala prawo Henry’ego) zachodzą reakcje z zanieczyszczeniami, które w niej się znajdują. W wodzie zachodzą reakcje ze wszystkimi związkami, które mogą ulec utlenieniu. Następnie w wodzie pozostaje pewna wartość stężenia cząstek ozonu, które mają funkcjonalność utleniającą, natomiast nie mają już związków w roztworze, które mogą utlenić. To stężenie i funkcjonalność nazywane jest ozonem resztkowym. Dodatkowo roztwór OWWO pozbawiony jest cząsteczek gazu, który nie został rozpuszczony w wodzie (odgazowanie wody ze względów bezpieczeństwa), a które to cząsteczki mogłyby być pro- motorem rozpadu i desorpcji ozonu z roztworu OWWO. Chemizm rozpadu ozonu w środowisku wodnym jest bardzo złożony, m.in. ze względu na często towarzyszące reakcje wolnorodnikowe. Wszystkie produkty pośrednie powstające w poszczególnych etapach rozpadu ozonu (HO₃*, OH*, HO²*, O-, O3-, O2) są bardzo reaktywne, chociaż mają bardzo krótki czas półtrwania. Mając więc stabilny roztwór dezynfekcyjny, możemy rozprowadzać go na powierzchnie, na których znajdują się różne patogeny, między innymi wirusy. Wirus jest wtedy zwilżony i „zawarty” w roztworze. Dzięki temu działa na niego ozon resztkowy zawarty w wodzie.

W stronę ekologii

OWWO jest roztworem ekologicznym. W procesach wytwarzania OWWO nie są wykorzystywane żadne środki chemiczne, tylko woda, powietrze i energia elektryczna. OWWO nie jest kwasem i nie wykorzystuje się go do mycia powierzchni z zanieczyszczeń fizykochemicznych i osadów. Roztwór posiada czynnik utleniający oraz w ograniczony sposób uwalnia się z niego ozon nadmiarowy – gazowy. Są to cząsteczki, które nie zostały odgazowane w procesach rozpuszczania w wielostopniowych kolumnach kontaktowych urządzenia. Dzięki temu ozon nadmiarowy w ograniczonej ilości desorbuje z wody. Odgazowany, nadmiarowy ozon z wielostopniowych kolumn kontaktowych, zwany także ozonem z recyklu, może być wykorzystany równolegle do dezynfekcji pomieszczeń z odpowiednią intensywnością.

Jeżeli istnieje możliwość prowadzenia dezynfekcji poprzez natrysk OWWO o stężeniu powyżej 2 ppm, jest to rozwiązanie bardzo efektywne i przeprowadzane w krótkim czasie. Jest on bezpieczny dla obsługi, dodatkowo umożliwia zwilżenie wszystkich substancji na powierzchniach i inaktywację patogenów w krótkim czasie. OWWO jest bezpieczna dla ludzi, skóry człowieka, środowiska naturalnego, a także urządzeń i infrastruktury – działa destrukcyjnie wyłącznie na różnorakie patogeny. W zależności od czynników zewnętrznych, po około kilku minutach ekspozycji i dezynfekcji, ozon w wodzie rozkłada się do czystego tlenu.

Trwałość ozonu w wyprodukowanym OWWO jest dłuższa od zwykłej wody ozonowanej. Dlatego też utrzymuje ona swoje właściwości bakterio- i wirusobójcze do jednej godziny od jej wyprodukowania – przez ten czas można swobodnie używać jej do dezynfekcji.

Za pomocą OWWO można dezynfekować powierzchnie i infrastrukturę miast, pojazdy, samoloty oraz pociągi. Do produkcji OWWO wykorzystywana jest wyłącznie woda, tlen i energia elektryczna. Dlatego, w przeciwieństwie do innych metod dezynfekcji, nie ma konieczności magazynowania dodatkowych substancji chemicznych. Możliwość produkcji tej substancji w dowolnym miejscu jest zaletą, zwłaszcza w przypadku, gdy występują ograniczenia w dostępności innych dezynfektantów. Dodatkowo umożliwia to produkcję znacznych ilości substancji dezynfekujących w krótkim czasie, wymaganych w przypadku skażeń czy pandemii.

Co więcej, OWWO można używać do procesów dezynfekcji ścieków poszpitalnych, usuwania farmaceutyków ze ścieków oraz do dezynfekcji systemów kanalizacji i wodociągów. Jej zastosowanie umożliwia skuteczne mieszanie wyprodukowanego ozonu ze ściekami, przy jednoczesnym zmniejszeniu stężenia dozowanego ozonu. Jak wynika z badań prowadzonych od kilku miesięcy w oczyszczalni ścieków w Jaworznie, podczas dozowania OWWO do ścieków można w dużym stopniu zredukować stężenie farmaceutyków w ściekach oczyszczonych oraz obniżyć ilość patogenów nawet do 99%. Należy założyć, że dawki OWWO do stosowania przy ściekach poszpitalnych nieoczyszczanych będą wyższe niż w ściekach po konwencjonalnej oczyszczalni ścieków. Dla pełnej dezynfekcji ścieków poszpitalnych, w celu inaktywacji wirusów, należy stosować do 1 m³ OWWO o stężeniu 2-3 ppm na 1 m³ ścieków.

Proces inaktywacji patogenów za pomocą OWWO jest procesem bezpiecznym i ekologicznym. Dzięki swoim właściwościom nie powoduje on wzrostu toksyczności ścieków po pro- cesie. Badania przeprowadzone na roślinach naczyniowych Lemna minor zgodnie z normą OECD Guideline 221 potwierdzają powyższe założenia technologiczne 11. Porównując koszty procesu dezynfekcji ścieków poszpitalnych chlorem i ozonem, należy przyjąć średnie rynkowe ceny środków dezynfekcyjnych. Jak wynika z kalkulacji, dezynfekcja 1 m³ ścieków poszpitalnych z zastosowaniem chloru wyniesie około 14 zł, natomiast z zastosowaniem ozonu 3,5 zł. Chociaż nakłady inwestycyjne przy zastosowaniu OWWO są wyższe niż w przypadku chloru, to przy ciągłym prowadzeniu procesu zwrot różnicy poniesionych kosztów może nastąpić już po okresie od 1 do 2 lat¹¹.

Technologia w Polsce
Jak wynika z rekomendacji przekazywanych przez WHO, w celu ograniczenia epidemii należy przede wszystkim odseparować ludzi, a dodatkowo myć i dezynfekować całą infrastrukturę tak często, jak to tylko możliwe⁴. Przykład Warszawy pokazuje, że można to osiągnąć. Do 21 kwietnia br. Warszawa zdezynfekowała blisko 400 tys. m² powierzchni – ok. 1200 km ulic, 1108 wiat przystankowych. Dezynfekcji poddawane są miejsca, w których przemieszcza się dużo ludzi. Do dezynfekcji wielokilometrowych chodników używane są polewaczki. Jednej nocy udaje się zdezynfekować od 116 do 192 km ciągów pieszych. Do dezynfekcji mniejszych powierzchni wykorzystywane są opryskiwacze wysokociśnieniowe, plecakowe i rolnicze, obsługiwane przez pracowników w specjalnych kombinezonach i specjalistycznych maskach. Ozonowana jest także przestrzeń przy- legająca do 19 domów pomocy społecznej i szpitali¹².

Technologia OWWO była opracowywana w Polsce przez 8 lat. Urządzenie SPiD, wytwarzające OWWO, jest produkowane od 2016 roku. Rok później otrzymało główną nagrodę Grand Prix na targach WodKan w Bydgoszczy za najbardziej innowacyjne rozwiązanie. Jest technologią wspieraną przez Ministerstwo Klimatu oraz Ministerstwo Spraw Zagranicznych. Przez to drugie, wraz z innymi technologiami i produktami ochronnymi oferowanymi przez polskie firmy, jest promowana do stosowania w celu przeciwdziałania pandemii spowodowanej przez koronawirusa. Więcej informacji można znaleźć pod adresem: https://www.gov.pl/web/diplomacy/protective-pro-ducts-and-technologies. Obecnie z tej technologii korzystają takie miasta w Polsce jak Warszawa, Rypin, Ja- worzno, Katowice, Zabrze, Opoczno, Gliwice, Halinów, Tczew oraz zakłady produkcyjne różnych branży.

dr inż. Robert Muszański

Źródła

1. Uniwersytet Aalto w Espoo, Uniwersytet w Helsinkach, Technologiczne Centrum
   Badawcze VTT oraz Instytut Meteorologiczny (Ilmatieteen laitos)
2. „The Journal of Hospital Infection”.
3. https://apps.who.int/gb/gov/en/composition-of-the-board_en.html (dostęp:
   11.05.2020).
4. https://www.tgcom24.mediaset.it/cronaca/coronavirus-walter-ricciardi-oms-lasciare-scarpe-e-vestiti-fuori-quando-si-rientra-in-casa_16195599-202002a.shtml
   (dostęp: 11.05.2020).
5. Biń A.K.: Wykorzystanie ozonu w uzdatnianiu wody [w:] Perkowski J., Zarzycki R. (red.): Zastosowanie ozonu. Polska Akademia Nauk o. Łódź. Łódź 2005,
   s. 207-278.
6. Biń A.K.: Inaktywacja wirusów ozonem. Warszawa 2020.
7. Bolton D.C., Zee Y.Ch., Osebold J.W.: The biological effects of ozone on representative members of five groups of animal viruses. „Environmental Research Volume”
   27(2)/1982, s. 476-484.
8. Lim M.-Y., Kim J.-M, Lee J.E., Ko G.-P.: Characterization of ozone disinfection of Marine norovirus. „Applied and Environmental Microbiology” 76(4)/2010, s. 1120-1124
9. Lénés D., Deboosere N., Ménard-Szczebara F., Jossent J., Alexandre V., Machinal C.,
   Vialette M.: Assessment of the removal and inactivation of influenza viruses H5N1
   and H1N1 by drinking water treatment. „Water Research” 44/2010, s. 2473-2486.
10. Jiang H.J., Chen N., Shen Z.Q., Yin J., Qiu Z.G., Miao J., Yang Z.W., Shi D.Y., Wang H.R.,
    Wang X.W., Li J.W., Yang D., Jin M.: Inactivation of Poliovirus by Ozone and the Impact
    of Ozone on the Viral Genome. „Biomed Environ Sci” 32(5)/2019, s. 324-333.
11. Bergel T.: Chlor czy ozon. Kraków 2020.
12. https://www.um.warszawa.pl/aktualnosci/ulice-stolicy-s-regularnie-dezynfekowane (dostęp: 11.05.2020).