Ozonowanie

Ozonowanie to sposób przeprowadzania dezynfekcji bez użycia środków chemicznych, gdzie czynnikiem biobójczym jest ozon – gaz o silnych właściwościach utleniających. ​Ozonowanie idealnie sprawdza się wszędzie tam, gdzie w bezpośrednim otoczeniu człowieka wymagana jest czystość mikrobiologiczna oraz uzyskanie środowiska wolnego od nieprzyjemnych zapachów.

Ozon – czym jest i jak powstaje?

Ozon (O3, tritlen) jest alotropową odmianą tlenu (O2, ditlen). Różnią się zatem ilością atomów w cząsteczce oraz właściwościami fizykochemicznymi. W warunkach normalnych ozon jest bladoniebieskim gazem. Ma prawie dwukrotnie większą gęstość od tlenu – jest cięższy od powietrza. Ozon jest niepalnym gazem, ale ma zdolność, podobnie jak dwuatomowy tlen do podtrzymywania procesu spalania. Ponadto cechuje go ostry, charakterystyczny zapach. Ozon jest dobrze rozpuszczalny w wodzie – stąd zastosowanie w dezynfekcji wody pitnej, oczyszczaniu ciekłych ścieków miejskich oraz basenów i wszelkiego rodzaju zbiorników wody.

W naturze, ozon w stanie wolnym, wytwarzany jest na skutek uderzeń piorunów – wyładowań elektrycznych (reakcja bioelektryczna) oraz promieniowania ultrafioletowego Słońca (reakcja fotochemiczna) w górnych warstwach atmosfery (na wysokości 25 – 30 km). W obu przypadkach tlen dwuatomowy zawarty w powietrzu przekształca się w tlen trójatomowy – ozon. ​Świeży, orzeźwiający zapach unoszący się po przejściu burzy zawdzięczamy zatem naturalnemu wytwarzaniu ozonu.

Najwięcej słyszy się jednak o ozonie w kontekście warstwy ozonowej naszej planety. Jest on bowiem jednym z najważniejszych gazów występujących w stratosferze. Ozon powstający w górnych warstwach atmosfery chroni nas przed szkodliwym działaniem promieniowania ultrafioletowego. Działa wówczas jak filtr pochłaniający nadfiolet (całkowicie UV-C oraz częściowo UV-B). ​Ten dobroczynny wpływ ozonu na procesy życiowe zachodzące na kuli ziemskiej stał się inspiracją do zastosowania ozonu w oczyszczaniu naszego bliskiego otoczenia.

Jak sztucznie wytworzyć ozon?

Procesy, które w naturze towarzyszą powstawaniu ozonu zastosowano do jego sztucznego wytworzenia w urządzeniach zwanych generatorami ozonu, potocznie nazywanych ozonatorami. W praktyce, ze względu na liczne zalety, stosuje się generatory wykorzystujące metodę wyładowań koronowych (zwanych też wyładowaniami elektrycznymi, cichymi lub powierzchniowymi) – symulując tym samym powstawanie wyładowań atmosferycznych (piorunów). Tlen pobierany z otoczenia lub z generatora tlenu przekształcany jest w ozon, który zostaje rozproszony w pomieszczeniu.

Co umożliwia ozonowanie?

Tak jak naturalny ozon pochłania szkodliwe promieniowanie ultrafioletowe, tak ten wytworzony przez człowieka za pomocą generatorów ozonu, oczyszcza środowisko z różnego rodzaju patogenów oraz nieprzyjemnych i szkodliwych zapachów. Czynniki chorobotwórcze (patogeny) niszczone lub niwelowane przez ozon można zaliczyć do kilku grup. Niszczenie żywych chorobotwórczych drobnoustrojów, zwanych też mikrobami, mikroorganizmami lub najprościej-zarazkami, określane jest mianem dezynfekcji. 

Mikroorganizmy te zasiedlają wszystkie powierzchnie tego świata -żyjemy w oceanie mikroorganizmów. Rozprzestrzeniają się wśród ludzi różnymi drogami. Bezpośrednio, poprzez kontakt z zakażonym człowiekiem, zwierzęciem, przedmiotem lub drogą pokarmową – poprzez spożycie zakażonej żywności lub wody. Pośrednio natomiast, drogą kropelkową lub za pośrednictwem wektorów – insektów.

Przebywanie w przestrzeniach publicznych, kontakt z przedmiotami dotykanymi przez wiele osób, brak higieny oraz nie stosowanie repelentów znacznie zwiększają szansę na zarażenie.  Ozon wykazuje silne właściwości aseptyczne – ozonowane pomieszczenia są wolne od żywych drobnoustrojów chorobotwórczych. Co więcej, wraz z drobnoustrojami rozkłada także wytworzone przez nie toksyny.

Niewątpliwie najważniejszą zaletą ozonu jest jego skuteczność w eliminowaniu biofilmu bakteryjnego, czyli jednej z najbardziej rozpowszechnionych i trudnych do usunięcia form istnienia bakterii. Według definicji, biofilm to skomplikowana struktura złożona z licznych (nie tylko bakteryjnych) organizmów, otoczona warstwą substancji organicznych i nieorganicznych, produkowanych przez te organizmy i wykazująca silne przyleganie do powierzchni biologicznych i abiotycznych. 

Jaki jest mechanizm działania ozonu?

Ozon charakteryzuje się dwiema cechami, które odpowiadają za jego unikalne właściwości sterylizujące oraz dezodoryzujące- niestabilnością oraz utlenianiem. Ozon jest nietrwałym termicznie (niestabilnym) gazem – rozpada się stopniowo do tlenu dwuatomowego (swojej pierwotnej postaci) już w temperaturze pokojowej.

Jego rozpad ulega przyspieszeniu w podwyższonej temperaturze oraz na skutek kontaktu z powierzchniami stałymi, związkami chemicznymi i innymi czynnikami. 
W trakcie rozpadu powstaje rodnik tlenu (O ), który jest aktywny chemicznie – wykazuje silne właściwości utleniające. To głównie on odpowiedzialny jest za sterylizujące i dezodoryzujące właściwości ozonu.

W pierwszych etapach generator pobiera tlen z otoczenia, który pod wpływem wyładowań koronowych przekształcany zostaje w ozon i rozpraszany jest po całym pomieszczeniu.  Ozon zatem napotykając na różne zanieczyszczenia organiczne i nieorganiczne unoszące się w powietrzu (związki chemiczne, alergeny, zarodniki grzybów) w ułamku sekundy wchodzi z nimi w reakcję chemiczną i powoduje ich gwałtowne utlenienie lub rozkłada w mniej złożone i nieszkodliwe związki. W efekcie zanieczyszczenia są unieszkodliwione, a produktem reakcji jest czysty tlen dwuatomowy. Nie powstają zatem żadne, szkodliwe produkty uboczne.

W kolejnej fazie proces zaczyna się od nowa. Tlen powstały po utlenieniu zanieczyszczeń unoszących się w powietrzu pobierany jest przez generator. Wytworzony ozon atakuje mikroorganizmy chorobotwórcze zasiedlające wszystkie powierzchnie. Najbardziej wrażliwe na ozon są wirusy – skomplikowane cząsteczki organiczne zbudowane z białek i kwasów nukleinowych, niemające struktury komórkowej oraz mogące się rozmnażać tylko wewnątrz komórki gospodarza. Ozon niszczy wirusy poprzez dyfuzję płaszcza białkowego (kapsydu), okrywającego kwas nukleinowy, który niesie informację genetyczną niezbędną do replikacji. Ozon uszkodzą zatem DNA lub RNA wirusa.

Bakterie to z kolei jednokomórkowe istoty o mikroskopijnej wielkości i bardzo prostej strukturze. Do niszczenia bakterii dochodzi poprzez uszkodzenie błony komórkowej. Ozon, poprzez reakcje rodnikowe, reaguje z nienasyconymi kwasami tłuszczowymi zawartymi w lipidach błony komórkowej, powoduje ich rozpad i wypływanie składników wewnątrzkomórkowych do środowiska zewnętrznego. Efektem jest zaburzenie funkcji komórek. Zmiany te są nieodwracalne i zawsze prowadzą do lizy komórek, czyli śmierci i całkowitego rozpadu bakterii. 

Kolejno ozon neutralizuje roztocza i grzyby oraz uszkadza układ oddechowy ewentualnych insektów i gryzoni. 
Zaznaczyć należy, iż budowa organizmów jednokomórkowych lub wielokomórkowych o małej specjalizacji komórek jest zupełnie inna niż organizmów o wyższym stopniu rozwoju komórek. Dlatego też ozon ma destrukcyjne działanie na organizmy proste w małych stężeniach, natomiast szkodliwy wpływ na człowieka wykazuje w bardzo wysokich stężeniach lub, gdy jest wdychany przez dłuższy czas. Jednak z uwagi na fakt, iż organizm człowieka może wykazywać różną wrażliwość na obecność ozonu, w przypadku niektórych osób, już przy jego małych stężeniach, mogą pojawić się objawy kaszlu i podrażnienia oczu. 

W etapach kiedy niszczone są między innymi zapachy oraz patogeny stężenie ozonu dość szybko maleje. Jeżeli w pomieszczeniu usunięte zostaną już wszystkie zanieczyszczenia, a generator ozonu automatycznie się wyłączy, to stężenie pozostałego wygenerowanego ozonu (tzw. pozostałościowv poziom stężenia – ilość wytworzona ponad niezbędną do usunięcia wszelkich zanieczyszczeń) nie maleje już tak szybko. Ozon rozpada się wówczas samoczynnie do tlenu. Czas jego naturalnego, połowicznego rozpadu jest krótki i wynosi około 30 minut. Zatem po około 30 minutach od wyłączenia się generatora stężenie ozonu spada o połowę Po każdych kolejnych 30 minutach jego poziom obniża się o kolejną połowę, aż do momentu całkowitego rozpadu. W pomieszczeniu pozostaje zatem tlen i wyczuwalny zapach ozonu.

Bakterie niszczone przez ozon

• Achromobacter butyri
• Aeromonas salmonicida
• Agrobacterium:
• Agrobacterium tumefaciens
• Bacillus anthracis laseczka wąglika
• Bacillus cereus laseczka woskowa
• Bacillus coagulans
• Bacillus globigii
• Bacillus licheniformis
• Bacillus megatherium
• Bacillus paratyphus
• Bacillus subtilis laseczka sienna
• Bacillus stearothermophilus
• Clavibacter michiganensis
• Clostridium botulinum laseczka jadu kiełbasianego
• Clostridium sporogenes laseczka gnilna
• Clostridium tetani laseczka tężca
• Clostridium perfringens laseczka zgorzeli gazowej
• Clostridium difficile
• Clostridium chauvoei laseczka szelestnicy
• Clostridium ghoni
• Clostridium tyrobutyricum laseczka kwasu mlekowego
•  Corynebacterium diphtheriae maczugowiec błonicy
• Enterococcus faecalis paciorkowiec kałowy
• Escherichia coli pałeczka okrężnicy
• Lactococcus lactis
• Legionella pneumophila
• Leptospira canicola
• Listeria monocytogenes
• Micrococcus candidus
• Micrococcus caseolyticus
• Micrococcus luteus
• Micrococcus spharaeroides
• Mycobacterium avium
• Mycobacterium fortuitum
• Mycobacterium leprae prątek trądu
• Mycobacterium tuberculosis prątek gruźlicy
• Moraxella catarrhalis
• Proteus vulgaris odmieniec pospolity
• Pseudomonas aeruginosa pałeczka ropy błękitnej
• Pseudomonas fluorescens (bioflim)
• Pseudomonas putida
• Salmonella enterica
• Salmonella enteritidis
• Salmonella typhimurium
• Salmonella typhi
• Salmonella paratyphi
• Serratia marcescens pałeczka krwawa
• Shigella dysenteriae
• Shigella flexneri
• Shigella paradysenteriae
• Rhodospirillum rubrum
• Staphylococcus:
• Staphylococcus epidermidis
• Staphylococcus aureus gronkowiec złocisty
• Streptococcus ‘C’
• Streptococcus agalactiae paciorkowiec bezmleczności
• Streptococcus pneumonia dwoinka zapalenia płuc
• Streptococcus pyogenes paciorkowiec ropny
• Streptococcus salivarius
• Streptococcus viridans paciorkowce zieleniejące
• Vibrio alginolyticus
• Vibrio anguillarum
• Vibrio cholerae przecinkowiec cholery

Grzyby, drożdże, pleśnie, zarodniki niszczone przez ozon

• Alternaria:
• Alternaria solani
• Aspergillus:
• Aspergillus candidus

• Aspergillus flavus kropidlak żółty
• Aspergillus glaucus kropidlak zielony
• Aspergillus niger kropidlak czarny
• Aspergillus terreus
• Aspergillus saitoi
• Aspergillus oryzae
• Aspergillus fumigatus kroplidlak popielaty

• Athelia:
• Athelia rolfsii
• Baker’s yeast drożdże piekarskie
• Botrytis:
• Botrytis cinerea gronkowiec szary
• Botrytis allii

• Candida:
• Candida albicans
• Cladosporium
• Colletotrichum:
• Colletotrichum coccodes
• Colletotrichum lagenarium
• Fusarium:
• Fusarium oxysporum
• Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici
• Grotrichum:
• Grotrichum candidum
• Monilinia:
• Monilinia fructicola
• Monilinia laxa brutalna zgnilizna drzew pestkowych

• Mucor:
• Mucor racemosus
• Mucor piriformis
• Penicillium:
• Penicillium cyclopium
• Penicillium chrysogenum
• Penicillium citrinum
• Penicillium digitatum
• Penicillium glaucum
• Penicillium expansum
• Penicillium egyptiacum
• Penicillium roqueforti
• Pythium:

• Pythium ultimum
• Phytophthora:
• Phytophthora erythroseptica różowa zgnilizna
• Phytophthora parasitica
• Rhizoctonia:
• Rhizoctonia solani
• Rhizopus:
• Rhizopus nigricans
• Rhizopus stolonifer
• Rhodotorula:
• Rhodotorula rubra
• Saccharomyces:
• Saccharomyces cerevisiae
• Saccharomyces ellipsoideus
• Sclerotinia:
• Sclerotinia sclerotiorum zgnilizna twardzikowa

• Thamnidium
• Trichoderma:
• Trichoderma viride
• Verticillium:
• Verticillium albo-atrumVerticillium dahliae

Korzystamy z nowoczesnych, przemysłowych generatorów ozonu o bardzo wysokiej wydajności wynoszącej od 70 g/h (70 000 mg/h) do 100 g/h (100 000 mg/h).