Ozono como desinfectante de superficies, ¿es efectivo contra el coronavirus?

Saludos estimados amigos de Hive, especialmente a todas las comunidades científicas de la plataforma.

Hace algunas semanas vi un titular de prensa extranjera en la que se mencionaba el uso del ozono como un desinfectante para las unidades de transporte público, en ese momento me pareció interesante ya que es bien conocida la actividad desinfectante de este gas en los líquidos, pero a la vez me dejo pensando en cómo es utilizado para la desinfección de superficies, en ese momento lo deje pasar y no busque más información, pero hace unos días otro titular me recordó el tema, solo que ahora en la recién nota de prensa se cuestionaban su uso. Bueno, fue momento de investigar más sobre el asunto, y en este post quiero compartir un poco lo que se del poder desinfectante del ozono y lo que he podido revisar al respecto sobre su posible uso como una herramienta en el combate del coronavirus.

Ozono vs coronavirus. Fuente: imagen editada por @emiliomoron, fuente original Pixabay.com, CC0.

Características del ozono

El ozono es una molécula compuesta de tres átomos de oxígeno (O₃), cuyo nombre se deriva de la palabra griega ozein (ὄζειν), “tener olor” y constituye una forma alótropica del oxígeno. La molécula presenta una estructura angular, con una longitud de enlace de 1,278 Å[1].

Estructura de la molécula de ozono. Fuente: Wikipedia.com, imagen de dominio público.

El ozono se forma al disociarse el oxígeno molecular (O₂), formando un átomo de oxígeno activado (O^*) que luego reacciona con otra molécula de O₂ gaseoso, formando la molécula de ozono. El siguiente esquema muestra un mecanismo para la reacción, que cumple con el mecanismo de Lindeman para las reacciones unimoleculares.

Donde M, puede ser cualquier otra molécula de gas o partícula que le transfiere energía a la molécula de oxígeno o absorve energía para estabilizar la molécula de ozono.

Acondiciones atmosféricas normales, el ozono es un gas que desprende un fuerte olor picante, es incoloro a bajas concentraciones, pero en concentraciones muy elevadas puede observarse con un ligero tono azul, igualmente, condensa a -112 °C dando un líquido de tono azul[1]. Su olor es perceptible durante las tormentas eléctricas así como también en la cercanía de equipos eléctricos.

Tiene la propiedad de ser una sustancia fuertemente oxidante, aunque es más conocido por su importante papel protector que desempeña en la atmósfera, formando lo que conocemos como la capa de ozono. En la estratosfera se forma gracias a la acción de los rayos ultravioletas que inducen la disociación de las moléculas de oxígeno, para romper la molécula de oxígeno se requiere gran cantidad de energía, así se absorbe la radiación solar de alta energía, impidiendo que llegue a la superficie de la tierra. Esto también puede producirse por el fuerte pulso eléctrico de los rayos.

Esquema de formación del ozono. Fuente: @emiliomoron.

Es una molécula muy inestable, por lo que para su uso debe ser generada en el sitio de aplicación mediante generadores, cuyo funcionamiento resulta bastante sencillo; basta con hacer pasar un flujo de oxígeno entre dos electrodos, así, al aplicar determinado voltaje, se produce una corriente de electrones entre los electrodos, lo que genera la disociación de las moléculas de O₂, entregando dos átomos de oxígeno activados que luego se combinan con otra molécula de O₂.

Ozono como desinfectante

El poder del ozono como desinfectante es bien conocido, quizás mis lectores tengan en su hogar una pequeña planta de ozono para purificar el agua de consumo, o al menos la habrán visto en alguna parte; esta debe ser la aplicación domestica más difundida de la función de este gas. Su capacidad de desinfección en solución acuosa se debe a la propiedad oxidante del ozono, lo que le permite reaccionar con un gran número de compuestos orgánicos, esta propiedad se debe a dos posibles vías de acción:

• La oxidación directa de sustancias por la reacción con las moléculas de O₃.
• La oxidación mediante la reacción con radicales libres generados por la descomposición del ozono [2].

En una reacción en la que siga la vía de formación de radicales libres, el mecanismo se basa principalmente en la formación de radicales hidróxilos (OH^-)[2]. Los radicales hidroxilos que son producidos por el ozono tienen un potencial de oxidación de 2,80 eV, lo que lo hace un potente oxidante.

A pesar de ser una molécula inestable, que apenas tiene un tiempo de vida de media de algunos microsegundos, el mecanismo de oxidación sobre otras moléculas es mucho más rápido, lo que le permite ser utilizado como un potente agente oxidante sin el riesgo de dejar residuos. En el siguiente grafica se compara el potencial redox de algunas sustancias empleadas como agentes oxidantes.

Comparación del potencial redox de diferentes sustancias. Fuente: @emiliomoron, con datos tomados de Skoog, D. y col.[3]

Gracias a su poder oxidante, el ozono es un efectivo desinfectante frente a un gran número de microorganismos, sobre los que puede actuar con gran rapidez, siendo la oxidación de la pared celular la principal vía de acción, lo que provoca su ruptura y destrucción de la célula.

Esquema de desinfección por oxidación de la superficie de la célula. Fuente: @emiliomoron.

Efectividad contra el covid-19

Ciertamente que el ozono ha demostrado ser un agente antimicrobiano excelente. Referente a su efectividad, la OMS lo ha señalado como el desinfectante más eficiente contra todo tipo de microorganismos, en el documento donde se hace referencia se específica que en concentraciones entre 0,1 y 0,2 mg/L.min se consigue una eliminación del 99,9 % de organismos como E. Coli, poliovirus 1 y Rotavirus, pero este estudio es realizado en agua de consumo[4]. Pero no se han dado aún datos sobre pruebas con el covid-19.

Por otro lado, los generadores de ozono no se encuentran registrados en la lista N de desinfectantes aprobados por la EPA (Environmental Protection Agency) de los Estados Unidos para evitar la propagación del SARS-CoV-2[5]. Este organismo regula y controla el uso de pesticidas y desinfectantes. Al respecto, en su portal explican que estos son dispositivos (maquinas o instrumentos) utilizados como plaguicidas y que este organismo solo regula la utilización de desinfectantes y pesticidas químicos, no siendo frecuente la revisión de dichos aparatos, por lo que no pueden confirmar su efectividad[6], por eso, aunque no están incluidos en la lista tampoco prohíben su uso; sin embargo, en otra entrada de su portal indican que el ozono aplicado al aire interior no elimina eficazmente los virus, las bacterias, el moho u otros contaminantes biológicos [7] por lo que tampoco recomiendan su uso en espacios ocupados y recomiendan mejores prácticas para protegerse contra el SARS-CoV-2.

En la Unión Europea se incluyó el ozono como biocida para distintos usos en el Reglamento para producto biocidas, señalándolo como aplicable para la desinfección de superficies, equipos, suelo, incluyendo el aire[8]. Quizás por ello ha proliferado la aplicación de estos dispositivos para evitar la propagación de la pandemia del covid-19 en diversas regiones de los países miembros de esta comunidad, especialmente España.

Toxicidad

En un estudio consultado se verificó que para utilizarlo efectivamente como desinfectante en 12 tipos de virus testeados fue empleada una concentración de ozono gaseoso entre 20 y 25 ppm en una habitación con 90% de humedad[9]. Pues bien, el limite recomendado de exposición es de 0,1 ppm, apareciendo los primeros síntomas adversos a la salud entre 0,2 y0,5 ppm, personas expuestas a 9 ppm desarrollaron edemas pulmonares[1], esto implica que su uso estaría limitado a espacios desocupados ya que las concentraciones necesarias para su utilización como desinfectante es nociva para los seres humanos.

Conclusión

En conclusión se puede decir que el estado del arte demuestra la efectividad del ozono como un agente antimicrobiano. Sin embargo aún faltan evidencias para poder afirmar que es una efectiva medida contra el covid-19, habrá que esperar por pruebas que demuestren su efectividad sobre este virus en particular, así ya se tenga conocimiento sobre su acción sobre otros virus, mientras tanto puede ser empleado como un sistema complementario, o como sistema de desinfección de espacios cerrados mientras estén desocupados debido a la concentración de ozono necesaria para la desinfección de superficies, utilizando las medidas de seguridad correspondientes.

Referencias

1. Wikipedia.com. Ozono.
2. Forero, J. E., Ortiz, O. P. y Rios, F. (2005). Aplicación de procesos de oxidación avanzada como tratamiento de fenol enagua residuales industriales de refinería. Ciencia, Tecnología y Futuro - Vol. 3 Núm. 1, pag. 97-110.
3. Shoog, D. A., Weste, D. M., Holler, F. y Crouch, S. R. (2001). Química análitica. 7ma edición. Ed. McGraw-Hill.
4. OMS. Disinfectants and Disinfection By-Products
5. EPA (2020). Lista N: Productos con declaraciones de patógenos virales emergentes Y coronavirus humano para usar contra SARS-CoV-2
6. EPA. Why aren’t ozone generators, UV lights or air purifiers on List N? Can I use them to kill the COVID-19?
7. EPA. Will ozone generator protect me and my family covid 19.
8. Anexo V. Reglamento 528/2012. Comercialización y uso de sustancias biocidas.
9. García-Chamizo, J., y col. (2020). Revisión de las Aplicaciones del Ozono y su Generación para el Uso en Mascarillas contra Patógenos.Versión Preliminar. Documento en linea.

---

Las formulas, reacciones y estructuras químicas indicadas fueron elaboradas por el autor en Microsoft PowerPoint.

---

Y amigo lector, si desean consultar más artículos de interés científico y de excelente calidad, visiten la etiqueta #STEM-espanol, este es un proyecto adscrito a la comunidad académica y científica #STEMSocial en Hive, una comunidad que promueve contenido científico en las áreas de Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas.