Procedimiento para eliminación de biopelícula.

Un procedimiento para desintegrar biopelículas en un medio acuoso,

que comprende añadir o formar en dichomedio acuoso que contiene biopelícula una o más hidantoínas cloradas seleccionadas entremonoclorodimetilhidantoína, diclorodimetilhidantoína y mezclas de las mismas, en una cantidad suficiente paraformar una concentración de 20 a 100 ppm (expresado como Cl2) de dichas hidantoínas cloradas en dicho medioacuoso.

Procedimiento para eliminación de biopelícula

Antecedente de la invención La biopelícula se puede definir como una acumulación de microorganismos no deseada sobre la superficie y en masas floculentas. Se estima que más del 99 % de las bacterias del planeta viven en comunidades de biopelículas. La biopelícula está compuesta de células inmovilizadas en un sustrato, incluido con frecuencia en una matriz orgánica polimérica de origen microbiano, que puede restringir la difusión de sustancias y unirse a antibióticos. En ambientes acuáticos fluidos, la biopelícula está compuesta de una matriz de polisacárido adherente y absortiva que abarca microorganismos. Las bacterias de una biopelícula son morfológica y metabólicamente diferentes de las bacterias que flotan libremente. Su organización estructural es un rasgo característico y distingue los cultivos de biopelícula de los organismos planctónicos convencionales.

Las biopelículas crean problemas en la industria, desde corrosión en las conducciones de agua a funcionamientos incorrectos de los chips informáticos. Cualquier dispositivo artificial sumergido en un entorno acuático es susceptible a la colonización por una biopelícula de microorganismos. Por ejemplo, las biopelículas pueden aparecer sobre la superficie de los cascos de barcos, conducciones industriales, desagües domésticos, y articulaciones de cadera artificial. Para el fabricante industrial, las agrupaciones de biopelícula representan una fuente de inoculación de microorganismos, y pueden ocasionar problemas de oclusiones. En instalaciones de tratamiento de agua, la formación de biopelícula en suspensión produce un fango biológico voluminoso que sedimenta mal y es difícil de compactar durante el proceso de clarificación. Las formas voluminosas tanto no filamentosas como filamentosas son prevalentes, ya que muchas bacterias pueden permear el fóculo. Además de su papel como agentes de ensuciamiento, las biopelículas tienen también efectos adversos sobre las personas, incluyendo alterar su resistencia a los antibióticos y afectar el sistema inmune. De esta manera, existe necesidad en la técnica de desarrollar procedimientos eficaces para eliminar biopelículas.

La naturaleza dinámica de las biopelículas hace que sea difícil medir y realizar un seguimiento de las biopelículas. Las biopelículas incluyen a menudo partículas inorgánicas incluidas tales como sedimentos, depósitos de carbonato de calcio, y depósitos de corrosión. Además, las biopelículas experimentan cambios continuos en su espesor, distribución superficial, poblaciones de microorganismos y composición química, y responden a los cambios en factores ambientales tales como la temperatura del agua, la composición química del agua y las condiciones de la superficie. De esta manera, la complejidad de las biopelículas ha reducido la eficacia de las estrategias de tratamiento y eliminación.

Incluso aunque la mayoría de microorganismos en sistemas industriales están asociados a la biopelícula; históricamente han recibido menos atención que los organismos planctónicos. Sin embargo, se ha demostrado que diferentes biocidas son menos eficaces contra la biopelícula que contra las células dispersas del mismo organismo. Los biocidas utilizados más habitualmente para el control de biopelículas son donantes puros de halógeno libre tales como NaOCl y NaOCl/NaOBr. Estos, sin embargo, se deben utilizar en grandes cantidades para que sean eficaces. Además, algunos estudios recientes que evaluaron la eficacia de halógenos sobre las biopelículas demostraron un aumento de la resistencia a la desinfección de las bacterias adheridas con respecto al cloro libre. El tratamiento con cloro libre a concentraciones habitualmente eficaces contra microorganismos planctónicos tiene poco efecto sobre el 45 número de bacterias adheridas o sobre su actividad metabólica. Los datos indican que el transporte de cloro libre al interior de la biopelícula es un factor principal limitante de la velocidad, y el aumento de las concentraciones no aumenta la eficacia biocida. Griebe, T., Chen, C.I., Srinavasan, R., Stewart P., "Analysis of Biofilm Disinfection By Monochloramine and Free Chlorine, " Biofouling and Biocorrosion In Industrial Water Systems (editado por Geesey,

Z. Lewandowski, y H-C. Flemming) , pp.151-161, Lewis Publishers (1994) .

La excesiva reactividad de los donantes puros de halógeno libre se superó mediante el uso de bromoclorodimetilhidantoína (BCD-MH) . El estudio publicado de Ludyansky y F. Himpler titulado "The Effect of Halogenated Hydantoins on Biofilms, " NACE, Paper 405 (1997) , demostró mayor eficacia sobre biopelículas comparado con los donantes puros de halógeno libre. Sin embargo, aunque eficaz, sigue sin ser una fuente de 55 halógeno eficaz cuando se aplica a biopelículas.

Otros han intentado suprimir el crecimiento de biopelículas en medios acuáticos mediante el uso de un halógeno oxidante con adición de un adyuvante. La patente de los Estados Unidos con nº 4.976.874 de Gannon y col., incorporada al presente documento por referencia, divulga un procedimiento y formulación para el control del bioensuciamiento mediante un halógeno oxidante combinado con una haluro de amonio cuaternario no oxidante. Sin embargo, este procedimiento supone problemas ambientales.

De esta manera, el control de biopelículas en sistemas acuáticos ha implicado de forma típica la adición de biocidas oxidantes y no oxidantes al volumen de agua fluida. Sin embargo, se necesitan grandes cantidades de estas caras 65 sustancias químicas debido a que su eficacia se ve rápidamente reducida como resultado de su exposición a las diferentes condiciones físicas y químicas en aplicaciones específicas, ya que la concentración de los biocidas se ve considerablemente reducida en el momento en que los biocidas alcanzan la biopelícula.

Sumario de la invención La presente invención se dirige a un procedimiento para desintegrar una biopelícula presente en un medio acuoso. El procedimiento comprende añadir una o más hidantoínas cloradas, específicamente, monoclorodimetilhidantoína (MCDMH) o diclorodimetilhidantoína (DCDMH) , al medio acuoso. Es de particular importancia que la actividad de las hidantoínas cloradas contra la biopelícula no disminuya en presencia de la luz solar, ya que las soluciones de cloro activo estabilizadas mediante halógeno son poco fotoestables. La concentración de las hidantoínas cloradas mantenidas en el medio acuoso está comprendida por lo general entre 20 y 100 ppm (expresado como Cl2) para la desintegración de la biopelícula En un concentrado, la concentración de las hidantoínas cloradas está comprendida por lo general entre aproximadamente 0, 1 hasta el 100 % en peso en función del peso total.

La presente invención es de aplicación esencialmente a todos los sistemas acuosos que contienen, o con el potencial de contener, biopelículas. Puede tratarse de agua de refrigeración; sistemas de fabricación de pasta o de papel, tratamiento de aguas blancas, incluyendo las que contienen fangos activos voluminosos; y sistemas de lavadores de aire; así como sistemas de agua potable para la agricultura y sistemas de drenaje; sistemas de preparación y limpieza de alimentos; fabricación de cerveza; sistemas de producción de productos lácteos y cárnicos; y sistemas de la industria del petróleo. Los sistemas acuosos incluyen también cualquier sistema de agua potable, incluyendo los sistemas de agua potables para consumo; así como los sistemas de agua para uso recreativo, tales como piscinas y balnearios urbanos; sistemas relacionados con el agua para uso doméstico, incluyendo aseos, desagües, alcantarillas, platos de ducha, bañeras, y sumideros; así como los sistemas "relacionados con el agua" de uso institucional, sistemas hospitalarios, sistemas de agua dental y cualquier sistema en el que un dispositivo médico esté en contacto con un medio acuático; fuentes ornamentales, acuarios, pesquerías, en acuicultura, y cualquier otro sistema sometido al crecimiento de biopelículas. La biopelícula puede comprender diferentes formas y especies de microorganismos patógenos, por ejemplo, Legionella pneumophila, adherida o no adherida a superficies, tales como alfombras, flóculos y fango.

Breve descripción de las Figuras

La Figura 1 ilustra el efecto de NaOCl sobre la resistencia a la transferencia de calor (HTR) que está correlacionada con la formación y acumulación de biopelícula y el nivel de oxígeno disuelto (OD) en un sistema acuático. La Figura 2 ilustra el efecto de NaOBr sobre la resistencia a la transferencia de calor (HTR) y el nivel de oxígeno disuelto (OD) en un sistema acuático. La Figura 3 ilustra el efecto de BCDMH/MEH sobre la resistencia... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para desintegrar biopelículas en un medio acuoso, que comprende añadir o formar en dicho medio acuoso que contiene biopelícula una o más hidantoínas cloradas seleccionadas entre monoclorodimetilhidantoína, diclorodimetilhidantoína y mezclas de las mismas, en una cantidad suficiente para formar una concentración de 20 a 100 ppm (expresado como Cl2) de dichas hidantoínas cloradas en dicho medio acuoso.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la hidantoína clorada se añade al medio acuoso como solución o 10 suspensión acuosa.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la hidantoína clorada se añade al medio acuoso como un sólido.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el medio acuoso tratado se expone a la luz solar. 15

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la hidantoína clorada se forma in situ añadiendo al medio acuoso cloro procedente de una fuente de cloro y una hidantoína alquilada en una relación molar entre el cloro y la hidantoína alquilada de 1:100 a 100:1.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que la relación molar entre el cloro y la hidantoína alquilada de 1:10 a 10:1.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el medio acuoso contiene biopelícula que se adhiere a un sustrato. 25

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que las hidantoínas cloradas se añaden con aditivos de rendimiento.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que los aditivos de rendimiento son dispersantes, biodispersantes,

agentes de control de incrustaciones, inhibidores de la corrosión, tensioactivos, biocidas, agentes limpiadores y 30 mezclas de los mismos.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el medio acuoso es un sistema de agua de refrigeración, un sistema de fabricación de pasta o de papel, un sistema de lavadores de aire, un sistema de agua potable para la agricultura y sistemas de drenaje, un sistema de preparación y limpieza de alimentos, un sistema de la industria del

petróleo, un sistema de agua potable, un sistema relacionado con el agua para uso doméstico o un sistema relacionado con el agua de uso institucional.

11. Un procedimiento para eliminar biopelícula de un sustrato en un medio acuoso que comprende: añadir o formar

en dicho medio acuoso monoclorodimetilhidantoína, diclorodimetilhidantoína, o una mezcla de la misma en una 40 cantidad de 20 a 25 ppm (expresado como Cl2) de dichas hidantoínas cloradas.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que la dimetilhidantoína clorada se forma in situ añadiendo al medio acuoso cloro procedente de una fuente de cloro y una dimetilhidantoína en una relación molar entre el cloro y dimetilhidantoína de 1:10 a 10:1.

13. El procedimiento de reivindicación 12, donde la fuente de cloro es hipoclorito de sodio o cloro gaseoso.