Trattamenti antibatterici per la purificazione dell aria
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- Daniele Morandi
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1 Trattamenti antibatterici per la purificazione dell aria Pezzoli Daniele, Ph.D. INSTM - Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali NextMaterials S.R.L., spin-off di INSTM Office:(+39) daniele.pezzoli@chem.polimi.it Materiali cellulosici e TITOLO packaging: dalla ricerca a nuove applicazioni aziendali
2 Introduzione IAQ Il problema della qualità dell aria indoor (Indoor Air Quality, IAQ) Legato alla presenza nell'aria di ambienti confinati, di inquinanti chimici, fisici o biologici non presenti o poco, naturalmente, nell'aria esterna (Ministero dell Ambiente, 1991) Problema di grande attualità: Nella nostra società si trascorre fino al 90% del proprio tempo in luoghi chiusi di cui il 30 40% nei luoghi di lavoro. 24/06/2013 Daniele Pezzoli Daniele Pezzoli TITOLO 2
3 IAQ Nei luoghi chiusi l inquinamento dell aria proviene dalle particelle presenti nell aria esterna ma soprattutto da fonti interne quali: Persone Animali Fumo Tessuti, tappeti, mobili, muri Prodotti di consumo (detersivi) Cucina Le nuove misure costruttive adottate al fine di favorire il risparmio energetico stanno però riducendo drasticamente il ricambio d aria con l esterno Alcuni inquinanti raggiungono livelli 5 volte superiori rispetto all esterno 24/06/2013 Daniele Pezzoli Daniele Pezzoli TITOLO 3
4 Patologie legate a IAQ Negli ultimi 40 anni sono state riportate numerose patologie correlate all esposizione indoor, raggruppate in: (SBS Sick Building Syndrome ) sindrome da edificio malato (BRI Building Related Illness ) sindrome provocata dagli edifici (Amianto e polmoniti batteriche da impianti e climatizzatori, asma allergico) (MCS Multiple Chemical Sesitivity ) intolleranza a molteplici sostanza chimiche impatto sulla salute impatto economico calo di produttività e incremento di assenteismo 4
5 Gli inquinanti dell aria interna Esistono principalmente tre tipologie di inquinanti dell aria interna Sostanze chimiche Monossido di carbonio Composti Organici Volanti (COV) Antiparassitari Ossidi di Zolfo e Azoto Particolato Polvere Derivati di combustione (Fumi) Polveri sottili (PM) Veicolo di agenti biologici Agenti biologici Funghi/Muffe Batteri Definizione di valori limite di esposizione e linee guida secondo Decreti Ministeriali, Direttive Europee e del OMS (WHO, guidelines for indoor air quality: selected pollutants. 2010; 5
6 Gli agenti biologici inquinanti Batteri: microrganismi unicellulari, procarioti, di dimensioni variabili da circa 0,2 µm fino a qualche decina di µm Sono responsabili di numerose patologie anche gravi e si trovano comunemente nell aria, sui cibi, nell acqua, su tutte le superfici Muffe: funghi pluricellulari, capaci di ricoprire le superfici sotto forma di spugnosi miceli e solitamente si riproducono per mezzo di spore Le spore di alcune muffe, causano potenti allergie e in alcuni casi (i.e. Stachybotrys) rilasciano potenti tossine che possono creare infiammazioni e lesioni polmonari Gli ambienti caldi, umidi e con limitato ricambio d aria sono ideali per la proliferazione dei microorganismi 6
7 Bioaerosol Quando gli agenti biologici vengono aerodispersi prendono il nome di bioaerosol Facilità e velocità di diffusione maggior rischio di contaminazione Elevato rischio per ambienti e trasporti pubblici spesso sovraffollati Concentrazione batterica volte superiore a livelli di sicurezza «L'aria della metropolitana di Milano è inquinata, lo certifica un'indagine Arpa...il PM10 tocca picchi di 327 µg/m³...un'ora di esposizione a queste concentrazioni di PM10, in metrò, può stimolare crisi asmatiche in soggetti predisposti e suggerisce rischi a breve termine per chi soffre di malattie vascolari» (Corriere delle Sera, 11 dicembre 2010) 7
8 Il mercato della purificazione dell aria Crescente necessità di sistemi per la purificazione dell aria da sostanze e agenti biologici inquinanti Impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento domestici (HVAC) e industriali per incrementare il turnover dell aria dei locali con aria PULITA Purificatori d aria commercializzati da tutti principali produttori di elettrodomestici e condizionatori mercato in espansione 8
9 Filtri per la purificazione dell aria dagli agenti biologici Filtri HEPA (High Efficiency Particulate Air) Usati in dispositivi altamente efficaci, rimuovono dal > 85 % al > 99,995 % delle particelle con diametro 0.3 µm Utilizzo in laboratori e camere che necessitano di elevata pulizia quali unità di terapia intensiva e neonatali negli ospedali, camere bianche Applicazioni anche nella tecnologia domestica Eleva ssime perdite di carico Alto consumo energetico Aumento del rumore Alto costo (necessità di cambiare i filtri) 9
10 Filtri in cartone per la purificazione dell aria Il cartone ondulato come filtro per la purificazione dell aria in collaborazione con Bassi cos dire Materiale completamente riciclato/riciclabile Basse perdite di carico (bassi costi indiretti) Facilità di trattamento 10
11 Filtri in cartone per la purificazione dell aria Il cartone ondulato come filtro per la purificazione dell aria Microscopia a scansione elettronica (SEM) Cartone semplice Solchi, scanalature e porosità microstrutturate in grado di trattenere i batteri 11
12 Filtri in cartone per la purificazione dell aria Filtri in cartone ondulato trattato Cartone trattato con alcol isopropilico Alcol isopropilico: Solvente organico completamente miscibile con acqua Evaporazione rapida Poco tossico In grado di sciogliere composti non polari Lieve ma significativa perdita di peso (0.5 ±0.1%, P<0.05) Effetto denaturante + rimozione di componenti alcol solubili Superfici meno omogenee composte da fibrille più sottili disposte a formare una rete destrutturata 12
13 Setup sperimentale test abbattimento batterico Filtro 305x305x50 mm Campionatore d aria 13
14 Risultati Attività antibatterica in vitro Abbattimento batterico indoor Nessuna attività antibatterica in vitro (E. Coli) Dimostrato abbattimento della carica batterica nella camera di prova confinata (77% dopo 90 cicli di ricircolo dell aria) intrappolamento meccanico Ulteriore abbattimento con i filtri trattati con alcol isopropilico [Candiani et al. 2011, JABB] 14
15 I FiltriNext FiltriNext filtri in cartone ondulato antibatterici Funzionalizzazione dei filtri con un trattamento antibatterico di origine naturale assolutamente atossico a base di biopolimero sviluppato e brevettato dal Politecnico di Milano L abbattimento della carica batterica dell aria viene ulteriormente incrementato (90% dopo 70 cicli di ricircolo) senza incrementare le perdite di carico pressorio Il trattamento antibatterico conferisce un elevata attività antibatterica alla superficie dei filtri, paragonabile a quella dei sali di argento Inibizione della crescita batterica sul filtro 15
16 I FiltriNext FiltriNext applicazioni impianti di riscaldamento, condizionamento e di ventilazione dell'aria già esistenti griglie di immissione dell'aria frigoriferi domestici o banchi frigorifero di negozi e supermercati depuratori appositamente progettati caratterizzati da basso consumo e basso rumore FiltriNext vantaggi costo limitato bassa perdita di carico pressorio alta silenziosità capacità di abbattere le polveri sottili (PM10, ecc.) proprietà antibatteriche atossicità riciclabilità realizzabilità in ogni forma e dimensione 16
17 FiltriNext CactusNext CactusNext: La carta rinasce a nuova vita e purifica l aria che respiriamo 3D printing Integrazione di design e nuove tecnologie 17
18 FiltriNext 3DMaxy FiltriNext 3DMaxy: 18
19 Grazie per l attenzione 19
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