Consiste en un dispositivo a base de una lente divergente (L) de apertura variable adaptado al cabezal terminal de un generador láser que emite radiación dentro del espectro de longitud de onda entre 0,

38 y 1000 {mi}m. La lente divergente (L) de forma poligonal, cilíndrica o esférica se utiliza para ampliar el campo de cobertura, distribuyendo el rayo láser (R) sobre la superficie a tratar, irradiando energía calorífica en espacios cerrados y abiertos a tenor de la masa contaminante a eliminar. Sustituyendo a la lente divergente (L), para tratamientos en arquetas, depósitos o similares, se puede utilizar un dispositivo consistente en un elemento metálico (S) reflectante de forma semiesférica, cónica o poligonal ubicado en el fondo de la cavidad, que se encuentra totalmente revestida de una lámina metálica (Lm) igualmente reflectante, de Aluminio, Cobre, Acero inoxidable u otro material similar

Dispositivo para tratamiento y desinfección de sólidos y fluidos mediante radiación láser.

Objeto de la invención

La invención tiene por objeto el tratamiento, desinfección y limpieza de todo tipo sólidos y fluidos (líquidos y gases), caracterizada por utilizar generadores láser de emisión en onda pulsada y continua entre los limites de 0,38 a 1000 µm, a los que se les instala en su cabezal terminal (acoplador de salida) un dispositivo consistente en una lente divergente de seleniuro de zinc (ZnSe), arseniuro de galio (GaAs), fluorita (CaF₂), germanio (Ge), cuarzo (SiO₂) u otro material similar, de apertura variable a tenor de la superficie a tratar. El dispositivo, para tratamientos en arquetas, depósitos o similares, puede consistir en un elemento metálico reflectante de forma semiesférica, cónica o poligonal, ubicado en el fondo de la cavidad, que se encuentra totalmente revestida de una lámina metálica igualmente reflectante de Aluminio, Cobre, Acero inoxidable u otro material análogo. Se encuentra en el campo de aplicación de la tecnología láser Visible (VIS) e Infrarrojo (IR) para la desinfección de microorganismos y limpieza de superficies.

Antecedentes

DELAIR como propietaria de la patente nº 9201708 "Dispositivo con láser para la depuración de aguas contaminadas", ha venido realizando durante estos últimos años los correspondiente trabajos de Investigación y Desarrollo para la innovación de la patente y su aplicación a diferentes campos.

Partiendo de la fuente de los distintos volúmenes del "The Infrared & Electro Optical System Hanfbook" y tomando como base el diagrama (figura 3) de la página 266 del VOLUME 1. "Sources of Radiation", en función de la longitud de onda (Wavelength) en µm, obtenemos el coeficiente de Absorción (Absorption Coefficient) en cm^-1 para cada tipo de radiación. Con dichos parámetros y por aplicación de la Ley de Beerschen, hemos calculado la profundidad de penetración de la Radiación en el agua (Tabla 1), y realizado el correspondiente comparativo energético con la radiación ultravioleta (Tabla 2).

Al ser el aire y el agua medios transmisores de la radiación, hemos procedido a efectuar las correspondientes pruebas en el Centro de Tecnología Láser de Castilla y León, con distintas aguas y 2 tipos de rayos láser de diferente longitud de onda (?₁ = 1,06 µm y ?₂ 10,6 µm), sin efectuar tratamiento previo alguno de Desbaste - Tamizado - Coagulación - Floculación - Decantación o Filtración. Dichas pruebas se encuentran debidamente certificadas por dicho Centro y por el Laboratorio Agroalimentario EPTISA y resumidas en las Tablas 3 y 4.

Con posterioridad y en id6nticas circunstancias el Laboratorio ALCORA S.A., ha realizado los correspondientes Análisis de aguas de la Presa de Navacerrada, antes y después de ser sometidas a irradiación mediante un generador láser de Nd:YAG facilitado por ROFIN BAASEL ESPAÑA, que nos confirmaron su efecto desinfectante tal y como reflejamos en la Tabla 5.

Descripción de la invención

La radiación desde el espectro visible al infrarrojo lejano comprende las longitudes de onda ? entre 0,38 y 1000 µm., y en lo referente a la radiación infrarroja hemos de resefiar que no se puede ver sino sentirla en forma de calor.

La desinfección por Radiación es un proceso físico definido por la transferencia de energía electromagnética de una fuente generadora láser al material genético celular de un organismo situado en un sólido o fluido. Los efectos de esta energía son los de incapacitar a la célula a reproducirse y eliminarla por calentamiento, debido a la gran sensibilidad de los microorganismos a las temperaturas altas. La radiación emitida produce reacciones foto-físicas activando los procesos dinámicos en la molécula y la activación electrónica en los átomos, originando un calentamiento en distintos niveles y cambiando a energía calorífica.

La efectividad de la radiación es una relación directa de la cantidad de energía calorífica que es absorbida por los microorganismos. Esta dosis es el producto de la intensidad y el tiempo de exposición a la intensidad. La mayoría de los microorganismos requieren un nivel muy bajo de energía para ser destruidos.

La tendencia actual es la de buscar recursos hídricos alternativos disponibles para riegos agrícolas o de jardines, usos industriales o servicios higiénicos, etc. La reutilización del agua es un elemento del desarrollo y la gestión de los recursos hídricos que proporciona opciones innovadoras y alternativas para la agricultura, el abastecimiento municipal y la industria. Las posibilidades de reutilización de las aguas residuales tratadas son numerosas y variadas, destacando como destino más frecuente el riego agrícola, por lo que la necesidad de reutilizar las aguas residuales se irá incrementando cada vez más. La agricultura en áreas áridas y semiáridas depende casi absolutamente del riego, y la demanda de agua para riego representa un porcentaje que supera en muchos casos el 80% de la demanda total de agua.

Los elementos presentes en las aguas residuales, que pueden limitar su uso en riego, son los siguientes Sólidos en suspensión, materia orgánica biodegradable (DQO o DB05), patógenos (virus, bacterias, Protozoos o helmintos), nutrientes (carga excesiva de nitrógeno, fósforo ó potasio), materia orgánica nobiodegradable (fenoles, pesticidas y organoclorados), el pH del agua, metales pesados (cadmio, mercurio, cinc y otros), conductividad eléctrica (derivada de la presencia de iones Na, Ca, Mg, Cl, ó B), cloro residual: (concentraciones de radicales de cloro libre mayores que 0,5 mg/l limitan la aplicación a cultivos sensibles).

Para ello es necesario un tratamiento terciario que garantice los aspectos higiénico-sanitarios de calidad adecuada para su reutilización según el uso requerido. Con respecto a la presencia de Coliformes totales, Coliformes fecales, Estreptococos fecales y otros microorganismos, las tecnologías actuales no son lo suficientemente eficaces, por lo que en muchos casos se acude a la cloración, tratamiento que en presencia de compuestos orgánicos da lugar a la formación de trihalometanos u organohalogenados, de carácter cancerígeno, por lo que los cauces receptores no han de llevar vertidos superiores a 0,1 mg/l.

El destino del agua reutilizada, riego de hortalizas de consumo crudo, etc..., impone una alta exigencia de calidad sanitaria, lo que hace preciso la incorporación de un tratamiento de desinfección o terciario, al agua procedente de la depuradora municipal. El Ozono que se utiliza como desinfectante en general, por la facilidad con que desprende oxigeno, es un producto químico oxidante, al tratarse de un componente que se disocia en radicales libres reactivos. Oxida a los nitritos, sulfuros, sulfitos,..., pasándolos a nitratos y sulfatos, y deja el iodo libre en las disoluciones de yoduros. Fomenta cuando se combinan algunos subproductos de ozonización con procesos secundarios de desinfección la formación de Trihalometanos (THM), con un carácter marcado tóxico, mutagénico o cancerígeno.

Las aguas residuales, una vez que han recibido tratamiento secundario en la EDAR, son almacenadas en un depósito de captación cubierto, en el que se dispone de un centro de elevación y una estación de filtrado. Las aguas filtradas reciben un tratamiento terciario de desinfección mediante ozono, con el fin de eliminar los microorganismos presentes en el agua y hacerla apta para su uso en riego.

Un proceso de filtración y posterior tratamiento terciario de desinfección con irradiación en una arqueta de paso (figura 4), mediante dispositivo con generador láser VIS y/o IR en vez de ozono, resultaría:

- más eficaz.

- menos costoso.

- no entrañaría riesgo alguno para la salud humana.

Tratamiento de la sangre. La sangre comprende glóbulos rojos y blancos, y una parte líquida sin células, el plasma. La sangre representa 1/13 del peso total del cuerpo humano (5 litros en una persona de 65 kg. de peso) y circula por las arterias...

1. Dispositivo para tratamiento y desinfección de sólidos y fluidos mediante radiación láser, de especial aplicación en el tratamiento y desinfección de la sangre, líquidos para consumo humano y otros usos, piensos y harinas, aguas de piscinas y riego, aire acondicionado, quirófanos y otros recintos, limpieza de revestimientos exteriores y pasterización de cerveza, por aplicación de radiación visible y/o infrarroja en espacios cerrados y abiertos, para eliminar por calentamiento la materia contaminante, que absorbe la radiación transmitida por el aire y el medio a tratar y que se constituyen mediante generadores láser y lentes divergentes, esencialmente caracterizado porque el generador láser que emite radiación pulsada o continua, dentro del espectro de longitud de onda ? entre 0,38 y 1000 µm, presenta adaptada a su cabezal terminal una lente divergente (L) de apertura variable y su radiación (R) es susceptible de incidir sobre un elemento metálico (S) reflectante de forma semiesférica, cónica o poligonal ubicado en el fondo de una cavidad, produciendo un efecto multiplicador de la radiación.

2. Dispositivo para tratamiento y desinfección de sólidos y fluidos mediante radiación láser, según la primera reivindicación, caracterizado porque la lente divergente (L) de apertura variable a tenor de la superficie a tratar, está constituida por seleniuro de zinc (ZnSe), o arseniuro de galio (GaAs), o fluorita (CaF₂), o germanio (Ge), o cuarzo (SiO₂), u otro material similar.

3. Dispositivo para tratamiento y desinfección de sólidos y fluidos mediante radiación láser, según la primera y segunda reivindicaciones, en su aplicación para tratamiento microbiológico de líquidos contenidos en el interior de una cavidad, caracterizado porque la cavidad está revestida interiormente de una lámina metálica (Lm) reflectante de la radiación (R), de aluminio, cobre, acero inoxidable u otro material similar, que dispone en el fondo de un elemento (S) reflectante de forma semiesférica, cónica o poligonal.