Procedure di sicurezza Ozonizzatori

L’ozono non può essere immagazzinato né trasportato a causa della sua elevata reattività, ma viene generato in situ a partire da aria, ossigeno o acqua. Sul mercato sono disponibili ozonizzatori basati su diversi principi di funzionamento e a diversa capacità produttiva a seconda dell’impiego cui sono destinati. Quelli a minore capacità produttiva sono adatti ad ambienti di dimensioni contenute e in genere sono dotati di programmi predefiniti non modificabili e spesso di dispositivo di riconversione dell’ozono al termine dell’erogazione. Quelli a maggiore capacità produttiva sono destinati ad ambienti grandi, fra i quali quelli produttivi: consentono di adottare protocolli di impiego personalizzati e quindi sono destinati ad un uso professionale. La produzione di calore, essendo collegata alla quantità di ozono formata, è intensa e richiede la presenza di tecniche per il raffreddamento della cella (con il crescere della temperatura l’ozono formato tende a decomporsi).
 
Il processo più importante e più diffuso per la produzione di ozono è ottenuto mediante generatori che operano su principi simili o derivati dal generatore progettato da Welsbach nel 1950 utilizzando celle che ricalcano il brevetto di Werner von Siemens del 1857 ad effetto corona (o scarica effetto corona) e delle quali si sono sviluppate nel tempo diverse varianti. Tra i loro vantaggi, la possibilità di costruire generatori di dimensioni anche contenute, la longevità delle celle (diverse migliaia di ore) e l’elevata produttività.
 
Un altro processo disponibile per la produzione di ozono impiega lampade a raggi ultravioletti con banda di emissione concentrata sui 185 nm. Tale modalità presenta in generale diversi svantaggi rispetto alle celle ad effetto corona: produttività di ozono molto più modesta, maggior consumo di elettricità, breve vita operativa delle lampade. Questo processo non sarà oggetto di trattazione in questo documento.
 
Un terzo processo è basato sull’elettrolisi dell’acqua ed è utilizzato per la produzione di ozono da utilizzare in soluzione acquosa.
 
Scopo di questo allegato è fornire alcune indicazioni sull’uso corretto e sicuro dei generatori di ozono in situ a partire da aria/ossigeno come precursore.
 

La maggior parte dei generatori in situ di ozono oggi disponibili sul mercato utilizzano, come precursore
dell’ozono, l’ossigeno presente nell’aria dell’ambiente. I vantaggi sono rappresentati dall’assenza di costi per la materia prima e dalla praticità di utilizzo. Per contro, l’ozonizzazione diretta dell’aria dell’ambiente stesso comporta la possibile produzione di sostanze nocive, principalmente prodotti dell’azoto.
La produzione di ossidi di azoto è fortemente determinata dalla tecnologia impiegata ovvero dal tipo di cella ozonogena e dalle sue modalità di funzionamento. L’impiego di generatori a cella chiusa, anziché di generatori che utilizzano scarica a corona a piastra superficiale, offre vantaggi qualitativi e di durata fondamentali.
L’aria che alimenta la cella deve essere purificata e disidratata. È necessario infatti che i generatori siano dotati di apposito sistema di filtrazione della fonte aria ambiente in modo da trattenere i possibili contaminanti presenti (particolato atmosferico PM10, , PM2,5, COV, ecc.) ed evitare o limitare la generazione di sottoprodotti di reazione (inquinanti secondari) dannosi all’organismo umano. L’aria ambiente come precursore non va quindi utilizzata in presenza di attività lavorative che comportano il rilascio di inquinanti chimici.
È necessario che il sistema filtrante sia in grado di abbattere anche l’umidità dell’aria per evitare un decremento della resa relativa in ozono e la possibile produzione di acido nitrico in grado di danneggiare la cella e di vaporizzare e disperdersi nell’ambiente attraverso il flusso di erogazione.
In assenza di informazioni a riguardo nel manuale d’uso, sarà quindi indispensabile acquisire dal produttore una specifica dichiarazione sulle garanzie adottate per evitare i fenomeni indesiderati di cui sopra.

Tale soluzione ha il vantaggio di disporre di una fonte di ossigeno controllata che non genera inquinanti
secondari oltre a offrire la possibilità di raggiungere concentrazioni più alte di ozono nel flusso erogato e rese di produzione più alte.


Si tratta di apparecchiature che comportano costi aggiuntivi e che risultano più complesse. In questo caso va inoltre controllato il rischio di incendio/esplosione. In particolare il funzionamento della cella deve essere tale da evitare la formazione di scariche elettriche. Il manuale d’uso dovrà fornire elementi utili ad evidenziare il pericolo e gli accorgimenti adottati per prevenire il rischio. Di norma l’impiego dei concentratori è preferito a quello delle bombole perché più sicuri.

Le fasi tipiche di un ciclo di trattamento sono (SSICA, 2010):

Fase di condizionamento:
Questa fase coincide esattamente con quella in cui si inizia ad erogare ozono nel locale da trattare. Tale
erogazione deve consentire in breve tempo il raggiungimento della concentrazione di ozono programmata come necessaria in relazione al target da raggiungere.

Fase di azione dell’ozono:
Questa fase ha lo scopo di garantire l’efficacia del ciclo protraendosi per il tempo necessario della sanificazione
mantenendo porte e finestre chiuse.

Fase di eliminazione dell’ozono residuo:
Questa fase deve garantire l’eliminazione dell’ozono dall’aria nel locale trattato e si protrae sino al
raggiungimento delle concentrazioni di ozono richieste per la sicurezza degli occupanti.

Per poter sviluppare il ciclo di trattamento è determinante conoscere:
caratteristiche del generatore,
caratteristiche dell’ambiente da trattare.
Il processo deve essere in grado inoltre di raggiungere tutte le superfici e i punti critici, distribuendo il gas ozono in forma omogenea e costante per esplicare la sua attività.

Dati tecnici del generatore di ozono da prendere in considerazione:

produzione ozono (g/h);
portata di erogazione della miscela aria (o ossigeno) /ozono (m3/h);
concentrazione di ozono nel punto di erogazione (ppm o mg/m3).

Tali parametri determinano la concentrazione e la distribuzione di ozono nell’ambiente e il tempo di azione necessari per raggiungere l’obiettivo prefissato in relazione alle dimensioni del locale. La maggior parte dei macchinari sono dotati solo di un timer, mentre alcune attrezzature dispongono di programmi approssimati che definiscono la durata del ciclo in relazione ai m2/m3 del locale interessato al trattamento e, a volte, anche di dispositivi di controllo/allarme per un impiego sicuro.

Se disponiamo ad esempio di un generatore con una capacità di produzione di 2 g/h di ozono, per il trattamento di un locale di 100 m3 saranno necessari ca. 20 minuti di erogazione per raggiungere una concentrazione di 2,5 ppm (tenendo presente che in aria 1 ppm = 2,14 mg/m3). All’aumentare del volume dell’ambiente, a parità di capacità produttiva di ozono, occorrerà impiegare un tempo di erogazione maggiore ovvero per ambienti più piccoli si potranno impiegare tempi più brevi o, a parità di tempo di azione, concentrazioni più alte.

Durante il processo di ozonizzazione, la concentrazione di ozono aumenta molto lentamente nel periodo iniziale. Il ritardo nell’accumulo della concentrazione di ozono è dovuto al consumo di ozono per la presenza di inquinanti nel periodo iniziale. Successivamente, dopo aver ossidato i principali inquinanti, la concentrazione di ozono all’interno della stanza aumenta rapidamente fino al livello desiderato. Per garantire l’azione “biocida” la concentrazione di ozono va quindi mantenuta per il tempo previsto (tempo di azione). Umidità relativa, temperatura, sostanze chimiche, microrganismi presenti determinano la reale quantità di ozono necessaria per raggiungere la concentrazione desiderata e mantenerla per il tempo necessario. A tale riguardo si sottolinea l’importanza di procedere alla detersione preliminare delle superfici per la rimozione dello sporco.

Quando il generatore viene spento, la concentrazione di ozono diminuisce gradualmente per riconversione spontanea dell’ozono in ossigeno.
Le condizioni ambientali di temperatura/umidità relativa rivestono un’importante influenza sulla suscettibilità dei microrganismi all’ozono. Dati di letteratura evidenziano, in particolare, che la suscettibilità aumenta in presenza di alti livelli di umidità relativa (>70%): l’effetto combinato dell’ozono e dei radicali OH rafforza l’efficacia del trattamento.

Per ambienti di grandi dimensioni (es. capannoni) occorre utilizzare generatori dotati di ventilatori a lunga gittata atti a garantire una distribuzione omogenea del gas.

Durante il trattamento è necessario chiudere porte e finestre ed è vietato soggiornare nel locale.

L’ozono è un gas instabile e decade spontaneamente a ossigeno. Il tempo necessario per riportare la concentrazione di ozono a quella adeguata per la sicurezza degli occupanti è sempre funzione della concentrazione di ozono utilizzata nel trattamento. Il tempo di decomposizione dell’ozono dipende inoltre dalla temperatura, dall’umidità relativa e dai livelli di contaminazione chimica e biologica dell’ambiente.

In condizioni reali il tempo di decadimento naturale necessario per rendere accessibili i locali è di almeno 2 ore
(concentrazione residua inferiore alla soglia di percettibilità olfattiva per l’uomo, compresa tra 0,02 ppm (40 µg/m3) e
0,05 ppm (100 µg/m3), e pari a circa 1/10 della soglia di 0,2 ppm definita sicura negli ambienti di lavoro per un tempo di esposizione max di 2 ore).

Se possibile, è preferibile eseguire i trattamenti nelle ore notturne in modo che alla ripresa del lavoro la quantità di ozono ambientale si trovi entro i limiti di sicurezza sanitaria.

Per accelerare i tempi di riconversione si può ricorrere comunque all’impiego di raggi ultravioletti UV-C 254 nm o di catalizzatori chimici che alcuni produttori già installano all’interno delle loro apparecchiature e che vengono attivati nella fase finale del ciclo, a cella ozonogena spenta.

Evitare di eliminare l’ozono residuo ricorrendo alla ventilazione forzata per convogliarlo in ambiente esterno: il Decreto Legislativo 155/2010 fissa infatti valori limite e obiettivi di qualità anche per le concentrazioni nell’aria ambiente di ozono (Italia, 2010)

Si sottolinea che per la sanificazione con l’ozono gassoso, tutti i parametri di trattamento devono essere adattati alle diverse condizioni ambientali delle realtà produttive considerate. Perciò è auspicabile, soprattutto nel caso di contesti importanti per dimensioni o caratteristiche di arredamento quali ad esempio presenza di arredi in stoffa, che siano eseguite prove tecniche di concentrazione, di omogeneità di distribuzione e di sicurezza per poter trasferire l’impiego nella realtà operativa.

Le attrezzature più evolute sono dotate di un sistema che gestisce il funzionamento del generatore al fine di controllare la produzione di ozono, la concentrazione in ambiente e le tempistiche del trattamento e successivo decadimento dell’ozono. È sempre buona norma comunque validare l’intero ciclo del trattamento attraverso il monitoraggio delle concentrazioni di ozono mediante appositi sensori per la misura di ozono in grado di memorizzare e restituire i valori rilevati (prove di mantenimento delle concentrazioni, diffusione nonché di decadimento/eliminazione dell’ozono).

Qualunque certificazione di avvenuto trattamento ambientale necessita dei dati di concentrazione di ozono e di umidità relativa rilevati in ambiente (report o grafico) nonché del protocollo di riferimento adottato e validato da Laboratorio accreditato per il raggiungimento dell’obiettivo prefissato che ha determinato la definizione della concentrazione e tempo di azione dell’ozono, delle condizioni di umidità relativa e temperatura dell’aria. La certificazione deve anche precisare il tipo di generatore impiegato, il precursore adottato (ovvero se ossigeno o aria ambiente), indicando gli accorgimenti per evitare la formazione di inquinanti secondari. L’impiego dell’ozono è indicato per ambienti non contaminati da sostanze chimiche. Ambienti con grande afflusso di persone o con importante presenza di sostanze chimiche volatili richiedono una valutazione preliminare: alcune classi di composti organici possono reagire rapidamente con l’ozono per formare, a seguito di un’ossidazione incompleta, nuovi inquinanti che hanno effetti avversi sulla salute umana. In tali casi può risultare utile misurare, tramite appositi strumenti, la quantità di COV prima e dopo il trattamento. A tale riguardo un adeguato ricambio dell’aria al termine del trattamento assume in ogni caso particolare importanza.

Secondo quanto indicato dalle direttive comunitarie relative alle apparecchiature elettriche ed elettroniche, i generatori di ozono devono essere conformi alle seguenti direttive:

BASSA TENSIONE Direttiva 2014/35/CE;
COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA Direttiva 2014/30/CE;
Direttiva 2011/65/CE (RoHS) sulla restrizione dell’uso di determinate sostanze pericolose nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche
I produttori devono quindi fornire idonea dichiarazione di conformità CE a riguardo e rispettare i requisiti di etichettatura.

Procedura "utilizzo professionale dell’ozono anche in riferimento a COVID-19" Edizioni: Iss - Inail - 2020

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