O ultrassom pode ser usado para esterilização microbiana?

Sim, a tecnologia ultrassônica pode ser aplicada para esterilizar microrganismos. A tecnologia ultrassônica tem uma ampla gama de aplicações no campo da microbiologia, incluindo o uso de ondas ultrassônicas para matar e esterilizar microorganismos.

Ondas ultrassônicas geram ondas de vibração de alta frequência em líquidos, levando a efeitos físicos intensos, como cavitação, correntes parasitas e efeitos de ressonância. Esses efeitos podem causar a ruptura das membranas celulares dos microrganismos, danificar as estruturas celulares e resultar na morte celular.

Em aplicações práticas, a tecnologia ultrassônica é normalmente usada em conjunto com desinfetantes apropriados ou soluções de esterilização para aumentar a eficácia da esterilização. As ondas ultrassônicas podem ajudar os desinfetantes a penetrar nas células dos microrganismos de maneira mais eficaz, acelerando a destruição e a morte celular.

Portanto, a tecnologia ultrassônica é amplamente utilizada em microbiologia em vários campos, incluindo inativação bacteriana em laboratórios, desinfecção e limpeza de instrumentos médicos, controle microbiano na indústria alimentícia e muito mais. Através do uso adequado da tecnologia ultrassônica, operações eficientes de esterilização e eliminação microbiana podem ser realizadas de forma eficaz.

O sistema de tratamento ultrassônico provou ser eficaz na morte de bactérias, plâncton e organismos maiores. A cavitação ultrassônica no tratamento de água de lastro é um método de tratamento mecânico/físico que evita a adição de quaisquer substâncias químicas ativas caras à água de lastro. Isso garante que o meio ambiente não seja poluído, ao mesmo tempo em que alcança um alto efeito biológico na destruição e desativação de organismos e microorganismos na água de lastro.

Fundo:
Quando os navios não possuem carga completa, é necessário lastro para manter sua estabilidade e segurança. A água é comumente usada como lastro, mas quando coletada de sua fonte, uma variedade de organismos entra na água, normalmente compreendendo comunidades planctônicas. Estes organismos podem ser introduzidos num novo ecossistema no destino, causando potencialmente poluição biológica desnecessária. Para evitar esta contaminação potencial, um sistema de desinfecção eficaz deve ser utilizado para tratar a água de lastro.

A propagação invasiva de organismos aquáticos foi identificada pelo Global Environment Facility (GEF) como uma das quatro principais ameaças que os oceanos enfrentam. Isso pode ter impactos extremamente graves no meio ambiente, na economia e na saúde pública. Para evitar a introdução de moluscos nocivos (como mexilhões zebra, amêijoas asiáticas, etc.), podem ser utilizados vários tratamentos de esterilização da água de lastro (também conhecidos como desinfecção ou neutralização). Um método de tratamento comum envolve a limpeza química da água de lastro, mas os produtos químicos utilizados são prejudiciais ao meio ambiente e caros. Com as crescentes regulamentações sobre as leis de gestão de água de lastro, os navios estão integrando vários métodos de tratamento de água de lastro, como a desinfecção ultrassônica, para cumprir as regulamentações.

Esterilização ultrassônica de água pressurizada

O tratamento ultrassônico de água pressurizada é um método mecânico/físico que evita o uso de produtos químicos nocivos e caros. A força de cavitação pode matar pequenos organismos aquáticos e microorganismos. Alguns estudos mostraram que as ondas ultrassônicas têm um alto efeito biológico em mexilhões-zebra, nematóides, bactérias e vírus.

Desinfecção por cavitação ultrassônica
Ondas ultrassônicas de alta potência geram bolhas de cavitação no líquido, levando à geração de intensas forças de cisalhamento e altas tensões. Quando ondas ultrassônicas intensas se acoplam ao líquido, as ondas sonoras se propagam no meio líquido, causando ciclos alternados de alta e baixa pressão, dependendo da frequência. Durante os ciclos de baixa pressão (fase de rarefação), ondas ultrassônicas de alta intensidade criam pequenas bolhas de vácuo ou lacunas no líquido. Quando as bolhas atingem um volume onde não conseguem mais absorver energia, elas colapsam violentamente durante os ciclos de alta pressão (fase de compressão). Este fenômeno é conhecido como cavitação. Durante a implosão, são atingidas temperaturas localizadas muito altas (cerca de 5.000 K) e pressões (cerca de 2.000 atm). A implosão de bolhas de cavitação também resulta em velocidades de jato líquido de até 280m/s.

Esta geração e colapso de bolhas de alta energia resultam em forças de cisalhamento hidrodinâmicas e oscilações ultrassônicas, rompendo as paredes celulares dos organismos, matando-os efetivamente. O impacto ambiental das técnicas assistidas por ultrassom atualmente não apresenta problemas ambientais conhecidos ou previstos.

Efeitos biológicos das ondas ultrassônicas
Alguns estudos mostraram que as ondas ultrassônicas podem afetar efetivamente vírus e bactérias. Estudos de desinfecção utilizando dispositivos ultrassônicos em um volume de fluxo de 100 gpm (galões por minuto), equivalente a 23 m3/h, mostraram uma redução de 7 log para o poliovírus (<5μm), uma redução de 6-7 log para a bactéria Cryptosporidium. Uma taxa de mortalidade de 100% foi alcançada com nematóides (Ascaris) (8-10μm) e moluscos mexilhões zebra (70μm). Num sistema de fluxo de 600 gpm, a taxa de mortalidade dos mexilhões zebra foi a mesma.

A taxa de inativação de grandes organismos atingiu 100%, enquanto a taxa de inativação de bactérias e vírus diminuiu 6-7 log. Expostos em um sistema experimental de fluxo contínuo por 20 segundos, a taxa de inativação de oocistos de Cryptosporidium foi de 93-98,6%, diminuindo aos 10 segundos (4 log) em um reator experimental em batelada. As taxas de inativação também foram relatadas para Cryptosporidium (7 log), ovos viáveis ​​de vermes (4,2 log), poliovírus (8 log), Salmonella (9 log) e E. coli (9 log).

Uma redução de 2 log significa que 99% dos organismos originalmente presentes na água foram inativados. Uma redução de 3 log significa que 99,9% foram inativados e assim por diante.

A capacidade de processamento dos sistemas ultrassônicos também depende da potência de saída. Dispositivos ultrassônicos de alta potência/alta intensidade requerem menos tempo de exposição para inativação, permitindo o processamento de taxas de fluxo mais altas. Este sistema ultrassônico pode ser usado para pressurização e despressurização.

Benefícios do tratamento ultrassônico de água pressurizada

· Livre de produtos químicos

· Ecologicamente correto

· Eficiente

· Efeitos sinérgicos

· Baixa manutenção

· Seguro e fácil de operar

· Robusto e confiável

· Escalável para qualquer tamanho

A pesquisa em tecnologias de tratamento combinadas mostra que o ultrassom é altamente sinérgico quando usado em conjunto com outros métodos de desinfecção de água pressurizada (como ozônio, cloração, irradiação UV, temperatura ou alta pressão). Devido à fácil instalação e aos baixos requisitos de espaço, o equipamento ultrassônico é adequado para atualizar e melhorar os sistemas de tratamento de água pressurizada existentes.