Biocidi ossidanti e non ossidanti nell'acqua di raffreddamento industriale

I biocidi ossidanti e non ossidanti controllano i microrganismi attraverso diversi meccanismi. I biocidi ossidanti agiscono principalmente attraverso l'ossidazione, mentre i biocidi non ossidanti prendono di mira strutture cellulari o processi biochimici specifici, a seconda del principio attivo. Nessuna delle due categorie è automaticamente la scelta migliore per ogni sistema di acqua di raffreddamento industriale.

La selezione di un biocida adatto richiede molto più che il semplice confronto dei nomi dei prodotti o delle percentuali di contenuto attivo. La chimica dell'acqua, le condizioni microbiche, il tempo di contatto, la compatibilità del trattamento, le perdite d'acqua e i metodi di monitoraggio influenzano tutti il ​​risultato. L'obiettivo pratico è identificare un trattamento che risolva il problema osservato e la cui erogazione e prestazione possano essere verificate in condizioni operative reali.

1. Qual è la differenza tra biocidi ossidanti e non ossidanti?

Come funzionano i biocidi ossidanti

I biocidi ossidanti controllano i microrganismi attraverso reazioni di ossidazione che danneggiano le strutture cellulari e interferiscono con le funzioni biologiche. I trattamenti rappresentativi dell'acqua di raffreddamento includono prodotti chimici a base di cloro, trattamenti a base di bromo e biossido di cloro.

Sebbene questi prodotti appartengano alla stessa ampia categoria, il loro comportamento chimico non è identico. Ad esempio, il pH influenza l’equilibrio tra acido ipocloroso (HOCl) e ione ipoclorito (OCl⁻) nel trattamento a base di cloro. Il biossido di cloro segue una chimica diversa e non deve essere valutato utilizzando la stessa relazione HOCl/OCl⁻.

Di conseguenza, la quantità di ossidante introdotta in un sistema di raffreddamento non determina, di per sé, la quantità rimanente disponibile per controllare i microrganismi. Bisogna considerare anche la chimica dell'acqua e le sostanze che consumano l'ossidante.

Come funzionano i biocidi non ossidanti

I biocidi non ossidanti agiscono attraverso meccanismi che variano in base al principio attivo. Alcuni interferiscono con le membrane cellulari, mentre altri influenzano i processi biochimici necessari per la crescita e la sopravvivenza microbica.

I composti di ammonio quaternario, comunemente chiamati quat, sono un esempio di una classe di biocidi non ossidanti. Gli isotiazolinoni sono un'altra classe utilizzata nel trattamento delle acque industriali.

Il termine non ossidante descrive la principale modalità di azione. Ciò non significa che un prodotto sia innocuo, non corrosivo, universalmente compatibile o adatto a ogni applicazione con acqua di raffreddamento. L'identità del prodotto, la concentrazione, i requisiti di manipolazione e l'uso previsto devono essere valutati separatamente.

Un confronto pratico

Fattore di valutazione	Biocidi ossidanti	Biocidi non ossidanti
Meccanismo principale	Danno ossidativo alle strutture e funzioni microbiche	Interferenza con strutture cellulari specifiche o processi biochimici
Esempi rappresentativi	Trattamenti a base di cloro, trattamenti a base di bromo, biossido di cloro	Composti dell'ammonio quaternario, isotiazolinoni
Domanda chiave di chimica	In che modo la chimica dell'acqua influisce sull'ossidante attivo disponibile nel sistema?	Il principio attivo selezionato è adatto alla chimica dell'acqua e al problema target?
Considerazioni sull'esposizione	Comportamento residuo, domanda chimica e condizioni di contatto	Requisiti di esposizione, consumo, degradazione e perdite d'acqua specifici del prodotto
Valutazione della compatibilità	Valutare i materiali bagnati e il programma di trattamento completo	Valutare i materiali bagnati e il programma di trattamento completo
Verifica delle prestazioni	Monitoraggio chimico appropriato ed evidenza di controllo microbico o superficiale	Monitoraggio appropriato del prodotto ed evidenza del controllo microbico o superficiale

Questo confronto individua le questioni su cui indagare; non classifica le due categorie in base all'efficacia, ai costi o alla sicurezza.

2. In che modo la chimica e la compatibilità dell'acqua influiscono sulla selezione dei biocidi?

Valutare il pH e la domanda chimica

La chimica dell'acqua può modificare il comportamento di un biocida dopo essere entrato nel sistema di raffreddamento.

Per il trattamento a base di cloro, il pH influenza le proporzioni relative di HOCl e OCl⁻. All’aumentare del pH, aumenta la proporzione dello ione ipoclorito. Queste due forme non hanno identica attività biocida.

La domanda chimica è un altro fattore importante. Le sostanze presenti nell'acqua circolante possono reagire con un ossidante e consumare parte della quantità introdotta. Una velocità di dosaggio pertanto non può essere interpretata come la concentrazione residua disponibile per il controllo microbico.

Se un trattamento esistente sembra meno efficace, rivedere i relativi valori di pH, residui e funzionamento prima di presumere che il prodotto stesso debba essere sostituito. Un cambiamento nella chimica dell’acqua o nella domanda chimica può aiutare a spiegare il risultato osservato.

I biocidi non ossidanti richiedono una propria valutazione specifica del prodotto. Considerazioni rilevanti possono includere pH, temperatura, contaminanti, condizioni di esposizione e proprietà dell'ingrediente attivo selezionato. Un valore di pH riportato per un prodotto concentrato o una diluizione di laboratorio non stabilisce, di per sé, un intervallo operativo accettabile per l'acqua circolante.

Controlla i materiali e il programma completo di trattamento

Un biocida dell’acqua di raffreddamento non dovrebbe essere valutato separatamente dal resto del programma di trattamento.

I materiali bagnati, gli inibitori della corrosione, i disperdenti e altri prodotti chimici per il trattamento possono influenzare la selezione e la compatibilità del prodotto. Anche le modalità di iniezione sono importanti: introdurre insieme sostanze chimiche incompatibili o consentire un contatto concentrato a livello locale può creare problemi che non sono evidenti da una descrizione generale del prodotto.

Per un confronto pratico documentare:

• La chimica dell'acqua circolante e le relative condizioni operative

• I materiali esposti al trattamento

• Inibitori della corrosione, disperdenti e altri prodotti chimici esistenti

• La disposizione di iniezione proposta

• Eventuali restrizioni applicabili alla dimissione o al trattamento

Valutare la compatibilità utilizzando informazioni rilevanti per i prodotti e le condizioni reali. L'etichetta non ossidante non è una prova che un biocida sia compatibile con ogni inibitore o materiale da costruzione.

3. Perché il tempo di contatto, la perdita di acqua e il biofilm sono importanti?

Considerare l'esposizione in tutto il sistema di raffreddamento

La quantità iniziale di biocida aggiunto è solo una parte della valutazione del trattamento. La concentrazione e l'esposizione subita dai microrganismi possono cambiare man mano che l'acqua circola, si verificano reazioni chimiche e l'acqua trattata lascia il sistema.

Lo spurgo è un esempio. Rimuove l'acqua circolante ed è generalmente accompagnato dalla sostituzione con acqua di reintegro. Se l'acqua di reintegro non contiene alcun prodotto chimico di trattamento corrispondente, la perdita d'acqua può ridurre la concentrazione di un biocida rimanente nel sistema.

Consideriamo due ipotetici circuiti di raffreddamento con lo stesso volume d'acqua iniziale e la stessa aggiunta iniziale di un particolare biocida. Se un circuito ha un tasso di spurgo più elevato, potrebbe perdere l'acqua trattata più rapidamente dell'altro, presupponendo perdite di miscelazione e di trattamento comparabili. I loro successivi profili di concentrazione potrebbero pertanto differire.

Questo esempio non stabilisce un intervallo di dosaggio universale. Illustra perché un programma di trattamento non dovrebbe essere copiato da un altro sistema basato solo sul volume d'acqua nominale. Devono essere considerate le perdite d'acqua, il comportamento del prodotto e le condizioni di esposizione richieste dalla specifica formulazione.

Gli approcci terapeutici continui, intermittenti o combinati devono essere valutati rispetto ai requisiti applicativi e alle relative istruzioni del prodotto. L'introduzione di un secondo principio attivo dovrebbe avere uno scopo definito e dovrebbe essere supportata da informazioni sulla compatibilità e da un piano di valutazione.

Valutare il biofilm e le condizioni della superficie

I microrganismi attaccati alle superfici delle apparecchiature possono formare biofilm. La matrice circostante può influenzare la rapidità con cui un trattamento raggiunge gli organismi, mentre i depositi e i materiali associati possono anche influenzare la domanda chimica.

I risultati microbici dell’acqua sfusa da soli non descrivono necessariamente la condizione delle superfici in tutto il sistema di raffreddamento. Un sistema può mostrare un cambiamento nei risultati del campione d'acqua mentre rimangono depositi in un particolare scambiatore di calore o in un'altra area problematica.

Quando si valuta un cambiamento di trattamento, definire la posizione e la condizione che deve essere migliorata. Ove opportuno, confrontare i risultati del monitoraggio dell'acqua con osservazioni superficiali coerenti o altre valutazioni rilevanti per l'applicazione.

Se la condizione target persiste nonostante l'erogazione verificata della sostanza chimica, indagare sulla natura del deposito, sulla distribuzione del trattamento e sull'idoneità del prodotto selezionato. Un requisito di pulizia potrebbe anche richiedere una valutazione separata. Né i biocidi ossidanti né quelli non ossidanti dovrebbero essere considerati in grado di risolvere da soli tutti i problemi legati ai depositi.

4. Cosa ti dicono i contenuti attivi su un biocida?

Il contenuto attivo descrive la quantità di un principio attivo identificato in un prodotto su una base analitica stabilita. È utile per comprendere la composizione del prodotto ed eseguire un calcolo quando viene confermata la base di concentrazione. Non stabilisce in modo indipendente la prestazione del trattamento.

QINGQUAN offre 1227 Biocida non ossidante per il controllo microbico e il trattamento dei fanghi nelle applicazioni con circolazione di acqua di raffreddamento. Le informazioni sul prodotto pubblicate elencano le specifiche del contenuto attivo di almeno il 44% e almeno l'80% per gradi diversi.

Questi sono limiti minimi indicati, non risultati analitici esatti per ogni lotto. Laddove un calcolo richieda il contenuto attivo effettivo di un lotto fornito, utilizzare la documentazione applicabile e confermare la base di misurazione.

Anche QINGQUAN elenca Biocida isotiazolinone per applicazioni con acqua di raffreddamento e di processo in diversi gradi di concentrazione. La versione specifica fornita deve essere identificata prima che la sua concentrazione o altre specifiche vengano utilizzate in un calcolo.

Tre confronti dovrebbero rimanere separati:

• Diverse concentrazioni dello stesso prodotto: Confermare il grado fornito, la base di concentrazione effettiva e le relative istruzioni per l'applicazione prima di confrontare le quantità.

• Diversi principi attivi: Una uguale massa attiva non stabilisce una uguale efficacia contro un particolare problema microbico.

• Diverse condizioni operative: Lo stesso prodotto e la stessa dose potrebbero non produrre lo stesso risultato quando la chimica dell'acqua, l'esposizione o le condizioni del sistema differiscono.

Per l'approvvigionamento, un confronto basato solo sul prezzo per fusto può essere fuorviante se le quantità dei pacchi o le concentrazioni dei prodotti differiscono. Il confronto dei costi per massa attiva dichiarata può fornire una base più chiara per i costi dei materiali quando i prodotti e le definizioni analitiche sono comparabili. Tuttavia, non viene ancora stabilito il costo per ottenere il controllo richiesto.

Una decisione di acquisto significativa dovrebbe considerare le specifiche effettive del prodotto, la quantità di trattamento richiesta, le prove applicative pertinenti e il risultato operativo da valutare.

5. Come è possibile verificare l'erogazione del biocida e le prestazioni del trattamento?

Separare l'erogazione dei prodotti chimici dai risultati del trattamento

Una pompa dosatrice in funzione non dimostra di per sé che la quantità prevista di biocida sia entrata nel sistema. Allo stesso modo, una misurazione chimica non dimostra automaticamente che la condizione microbica o superficiale preoccupante sia stata controllata.

Una valutazione pratica dovrebbe affrontare tre questioni distinte.

1. È stata consegnata la quantità prevista?

Confrontare il mangime pianificato con le misurazioni di consegna appropriate e i registri del consumo di prodotti chimici. Considerare i cambiamenti nelle condizioni operative e utilizzare metodi di misurazione adatti all'apparecchiatura e al prodotto installati.

2. È stata raggiunta l'esposizione chimica rilevante?

Utilizzare un metodo di monitoraggio adeguato al principio attivo selezionato e alla matrice acquosa. I trattamenti ossidanti possono essere valutati mediante adeguate misurazioni dei residui, mentre i prodotti non ossidanti possono richiedere metodi analitici specifici del prodotto o altri controlli documentati.

La lettura del potenziale di ossido-riduzione (ORP) non dovrebbe essere trattata come una misura di concentrazione universale per tutti i biocidi. La sua interpretazione dipende dalla chimica e dal contesto di misurazione.

3. La condizione da trattare è migliorata?

Confronta le tendenze microbiche rilevanti, le osservazioni sulla superficie o altri indicatori di prestazione predefiniti con la linea di base originale. Utilizzare posizioni di campionamento e metodi di valutazione coerenti, ove possibile, e interpretare i risultati insieme alle condizioni operative registrate durante la valutazione.

Queste domande aiutano anche a identificare il passaggio successivo quando uno studio non fornisce il risultato atteso:

• Se la consegna differisce dal feed previsto, esamina la discrepanza prima di giudicare il rendimento del prodotto.

• Se la consegna viene verificata ma l'esposizione prevista non viene raggiunta, esaminare le perdite d'acqua, la domanda di sostanze chimiche e il comportamento specifico del prodotto.

• Se viene stabilita l'esposizione rilevante ma la condizione target persiste, rivalutare l'idoneità del prodotto, la distribuzione e la natura del problema.

Cambiare la sostanza chimica senza identificare quale parte della valutazione ha fallito può lasciare irrisolto il problema originale.

Confermare la documentazione del prodotto prima dell'acquisto

Prima di acquistare un biocida, verificare che la documentazione corrisponda alla qualità effettiva del prodotto e all'applicazione prevista.

A seconda del mercato di destinazione e dell'utilizzo, la documentazione pertinente può includere la scheda tecnica, la scheda dati di sicurezza, l'etichetta del prodotto, i registri analitici o dei lotti applicabili e le informazioni normative richieste.

Per le applicazioni statunitensi, verificare i requisiti di registrazione e di etichetta EPA applicabili. Per le domande UE, distinguere l'approvazione del principio attivo dall'autorizzazione del prodotto e dalla copertura dell'uso previsto richiesta dal regolamento sui biocidi.

Una scheda tecnica o un risultato relativo al contenuto attivo non dimostrano, di per sé, che tutti i requisiti applicabili per l'autorizzazione all'immissione in commercio siano stati soddisfatti.

Per i prodotti 1227 o isotiazolinone di QINGQUAN, contattare QINGQUAN con l'applicazione prevista per l'acqua di raffreddamento, il tipo di prodotto selezionato e le informazioni operative pertinenti per discutere la documentazione del prodotto applicabile.

La scelta finale dovrebbe basarsi sulle effettive condizioni del sistema, sui requisiti specifici del prodotto e sull’evidenza che il trattamento risolve il problema da gestire.

Riferimenti

1. Veolia. Manuale sull'acqua, Capitolo 26: Controllo microbiologico: sistema di raffreddamento. Edizione in linea; data di revisione non indicata.

2. Veolia. Manuale sull'acqua, Capitolo 27: Cloro e alternative al cloro. Edizione in linea; data di revisione non indicata.

3. Esecutivo per la salute e la sicurezza. HSG274 Parte 1: Controllo dei batteri della legionella nei sistemi di raffreddamento evaporativo. Seconda edizione, 2024.

4. QINGQUAN. 1227 Biocida non ossidante. Accesso alle informazioni sul prodotto il 20 ottobre 2026.

5. QINGQUAN. Biocida isotiazolinone. Accesso alle informazioni sul prodotto il 20 ottobre 2026.

6. Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti. Registrazione dei pesticidi antimicrobici. Guida in linea.

7. Agenzia europea per le sostanze chimiche. Comprendere il regolamento sui biocidi (BPR). Guida in linea.