Non Thermal Plasma è il futuro? Ecco come sarà utile

Negli ultimi anni, a causa del COVID-19, abbiamo imparato a nostre spese l’importanza della sanificazione delle mani e delle superfici. Proprio per questo, diversi studiosi stanno testando metodi alternativi di sanificazione, fra tutti si distingue per efficacia il Non Thermal Plasma (Plasma Freddo).

Abbiamo già parlato del plasma freddo in questo articolo, ma oggi affronteremo le varie applicazioni di questa innovativa tecnologia, basandoci su ricerche specifiche. Negli ultimi anni, infatti, sono stati condotti diversi studi per permettere l’applicazione della tecnologia NTP (Non thermal Plasma) in vari campi: da quello della prevenzione, a quello medico-chirurgico, a quello della sanificazione alimentare.

Oltre alle note proprietà antimicrobiche, ci sono delle prospettive che vedono il Non thermal Plasma impiegato nel trattamento di ferite e nelle terapie oncologiche.

Ecco cosa vedremo nel prosieguo dell’articolo:

  • Cos’è la tecnologia NTP
  • Applicazioni del Non thermal Plasma: dalla chimica al medicale
  • Perché è importante saperlo

Leggi anche: Perché l’igienizzazione delle mani sarà importante anche dopo il COVID-19

La Tecnologia Non thermal Plasma in breve

Per chi non conoscesse la tecnologia NTP, possiamo dire che si tratta di un processo chimico che mira a produrre il plasma.

Il plasma è un gas composto da particelle come ioni ed elettroni elettricamente cariche, questo le rende estremamente cariche di energia. Conosciuto come “quarto stato della materia (dopo gas, solidi e liquidi). Il plasma, come detto, ha delle caratteristiche interessanti antimicrobiche ma non solo.

Quando un solido viene riscaldato, si trasforma in liquido e poi da liquido in gas. Se viene applicata una quantità sufficiente di energia al gas, diventa un gas ionizzato noto come plasma, che rappresenta il quarto stato fondamentale della materia.

Da Disinfection and Sterilization Using Plasma Technology: Fundamentals and Future Perspectives for Biological Applications.

Il Non thermal Plasma, nel dettaglio, è detto così perché composto da elettroni e ioni a temperature molto diverse tra loro. Il termine non thermal, infatti, sta a significare che gli ioni del plasma sono a basse temperature, rispetto agli elettroni (possono raggiungere temperature oltre 10 mila gradi).

Ecco prodotto il plasma non termico o Non thermal Plasma. Questa tipologia di plasma, non raggiungendo elevate temperature, può essere utilizzarlo in vari ambiti.

Quali applicazioni per il Non thermal Plasma

Abbiamo già parlato in diversi articoli dell’efficacia del plasma freddo per l’ igienizzazione delle mani e la sanificazione. In generale, però, il Non thermal Plasma è impiegabile in diversi ambiti, perché presenta una concentrazione di energia notevole e delle proprietà davvero uniche, utili in diversi ambiti:

  • chimico
  • alimentare
  • prevenzione
  • medico-chirurgico

Diverse ricerche hanno dimostrato come la tecnologia Non thermal Plasma sia il futuro per svariate applicazioni. Vediamone alcune nel dettaglio.

Applicazioni chimiche del Non thermal Plasma

Senza scendere troppo nel tecnico, il Non thermal Plasma è molto utile in chimica perché, data la grande concentrazione di energia, è un promotore di reazioni chimiche specifiche.

La sua composizione interna, fatta da elettroni caldi e molecole gassose fredde, è capace di creare reazioni di dissociazione o di formazione di elementi. La reattività del plasma freddo alle scariche elettriche, infatti, è riscontrabile in altri elementi ma a temperature molto più alte e, quindi, difficilmente raggiungibili in poco tempo e senza complicazioni.

Infatti, il Non thermal Plasma è utilizzato anche nella produzione di carburante, unendosi con i catalizzatori che favoriscono i processi chimici che convertono elementi chimici in combustibili. In particolare, il NTP è impiegato nella sintesi del metanolo (componente della benzina), in quella del metano.

L’impiego del NTP in processi per la produzione di carburanti alternativi, come quelli ad idrogeno, è una realtà concreta. Per esempio, il Non Thermal Plasma è già utilizzato nel processo di pirolisi.

La pirolisi è un metodo di riscaldamento, in un ambiente controllato con ossigeno limitato, che permette di decomporre i materiali organici tra 400°C e 650°C. Questo processo è maggiormente utilizzato per generare energia (tramite calore, elettricità o combustibili).

La sfida è quella di utilizzare il plasma freddo in questo processo, per aiutare a recuperare altre sostanze chimiche e materiali che di solito vanno perse. Un motivo per cui il Non Thermal Plasma può davvero rappresentare un futuro più verde.

Non Thermal Plasma in ambito alimentare

Il campo in cui il Non thermal Plasma è utilizzato da anni è quello della sanificazione e della prevenzione. Infatti, nell’industria alimentare è ampiamente impiegato per la sterilizzazione delle superfici nella preparazione di cibi o nella preparazione del packaging.

In questo campo, in particolare, vi è una ricerca fatta sul trattamento al Non thermal Plasma di sacchetti per alimenti da sigillare, che ha dato eccellenti risultati.

Dopo i trattamenti al plasma, la conta batterica ha mostrato una riduzione […] significativa. Questi risultati sono stati confermati dalle osservazioni al microscopio elettronico a scansione (SEM) che mostrano batteri o spore alterati e numerosi detriti. Tenendo conto dei microrganismi studiati, il trattamento con plasma di ossigeno ha mostrato la massima efficienza.

Fonte Innovativo processo di disinfezione al plasma non termico all’interno di buste sigillate: valutazione dell’efficacia battericida e sporicida rispetto alle attuali norme di sterilizzazione

In campo alimentare, la tecnologia Non thermal Plasma è quella più utilizzata perché non crea scarti, non inquina ed ha un impatto nullo sugli alimenti, come si evince da questo studio. In particolare, si comprendo come la NTP:

  • non altera la freschezza dei prodotti
  • non incide sulle proprietà nutrizionali
  • elimina germi e batteri e prolunga la conservazione del prodotto

Inoltre, in un’altra interessante ricerca incentrata sui prodotti ittici, si nota come la conservazione del pesce, una volta trattato con plasma freddo, ne prolunghi la conservazione, inattivando germi e batteri che contribuiscono a infettare i prodotti ittici velocemente. (fonte: Principi e applicazioni recenti di nuove tecnologie di trattamento non termico per l’industria ittica: una rassegna).

Non Thermal Plasma nell’agricoltura

Uno studio interessante, sull’efficacia del plasma freddo sulle colture, ha dimostrato che trattando l’acqua di queste colture con la tecnologia al plasma freddo, vi è una maggiore longevità delle piante ed una migliore resa.

In questo senso, infatti, si riduce il ricorso a diserbanti o additivi chimici, sanificando l’acqua da virus e batteri  e permettendo alle colture di crescere più sane e rigogliose.

La ricerca si è basata su serre idroponiche (colture in ambiente controllato) su piante di pomodori, erbe aromatiche, lattuga, fragole ed altre colture destinate al consumo umano. La tecnologia Non thermal plasma ha agito sia sull’acqua, come detto, sia sull’aria dell’ambiente in cui sono cresciute le piante.

I risultati sono stati notevoli: al microscopico si è notato la riduzione dell’80% di virus e batteri sulle piante. In questo modo, la coltivazione con acqua e aria trattate dal Non thermal plasma apre a scenari interessanti, tra tutti il graduale abbandono degli additivi chimici nell’agricoltura.

In particolare, anche il Dipartimento di agronomia, animali, alimenti, risorse naturali e ambiente dell’Università di Padova ha certificato l’efficacia di questa tecnologia applicata all’agricoltura.

Tecnologia al plasma freddo per prevenire la salmonella

Un altro studio, condotto nel 2021, ha rilevato un’efficacia particolare del NTP per quanto riguarda il trattamento di uova per l’eliminazione del batterio della salmonella, diffusissimo nelle uova.

Lo studio, nel dettaglio, si è concentrato su come trattare una superficie più ampia del guscio d’uovo ed in particolare, di come poter trattare più uova contemporaneamente, in modo da avere delle future applicazioni industriali.

Qui è stato utilizzato un nuovo dispositivo NTP con un sistema di getto a doppio ugello rotante, in grado di trattare un’area anziché un punto. Le uova in guscio inoculate con Salmonella enterica sierotipo Enteritidis (SE) sono state collocate su una piattaforma mobile sotto il sistema di getto a doppio ugello rotante.

(Fonte: L’applicazione di un nuovo dispositivo plasma non termico con getti plasma doppi rotanti per l’inattivazione della Salmonella Enteritidis )

Non Thermal Plasma in campo medico

Oltre alle tematiche della prevenzione da virus e batteri, con dispositivi per la sanificazione delle mani e dell’aria, la tecnologia al plasma freddo riserva diverse novità in campo medico.

Plasma freddo nell’ortodonzia

Nell’odontoiatria, in realtà, il plasma freddo è ampiamente utilizzato per la sanificazione di strumenti e il trattamento dei pazienti. In un recente studio sulla gengivectomia, si evince come molti pazienti trattati con tale tecnologia abbiano avuto una rimarginazione delle ferite in pochissimo tempo.

Si può concludere che Non Thermal Plasma migliora l’epitelizzazione e stimola la guarigione delle ferite dopo gengivectomia e gengivoplastica.

(Kusakci-Seker, 2020)

Tecnologia NTP per trattamenti terapeutici

Nel maggio 2021, invece, sono stati pubblicati i risultati di uno studio effettuato su topi da laboratorio, trattati da NTP generato da radio-frequenza. L’obiettivo era quello di stabilire se il plasma freddo avesse delle conseguenze su materiale organico.

I risultati sono stati molto incoraggianti: oltre alla disattivazione batterica, nota proprietà del plasma freddo, si è verificata l’eliminazione delle cellule cancerogene presenti sul tessuto organico delle cavie. Inoltre, le ferite guariscono più rapidamente rispetto ai trattamenti tradizionali. (Rosendo Pena-Eguiluz, 2021)

Altra ricerca specifica sui danni che il plasma freddo ha causato alle cellule tumorali.
Qui vengono analizzati i processi con cui il Non thermal plasma agisce, inattivando i microbi e incidendo sulla morte delle cellule cancerose. (Helena Motaln, 2021).

Si è dimostrato che la NTP (Non thermal Plasma) agisce come antinfiammatorio, stimola i tessuti, migliora il flusso sanguigno e guarisce… è battericida, proapoptotico e antitumorale. La capacità antitumorale della NTP ha portato a stabilire un nuovo campo in medicina chiamato “oncologia del plasma”

Fonte Risposte intracellulari innescate da plasma atmosferico freddo e mezzi attivati ​​​​dal plasma nelle cellule tumorali

In questa ricerca, infatti, le note liete riguardano non solo la capacità di indurre la morte di cellule tumorali nei topi, ma anche la regressione di tumori dopo dei trattamenti al Non thermal Plasma.

Già nel settembre 2017, una ricerca di laboratorio ha evidenziato come il Non thermal Plasma sia aggressivo verso un tumore come l’osteosarcoma (OS). Le conclusioni sono state confortanti, in attesa di verifiche sul tessuto vivo e cavie.

Una volta convalidate per la terapia dell’OS nei modelli preclinici, le terapie al plasma devono essere integrate all’interno di specifiche modalità di trattamento del cancro. Questo potrebbe essere, ad esempio, come strumento adiuvante durante la chemioterapia e la resezione, come potente killer di micrometastasi.

Fonte:  Plasma atmosferico freddo nel trattamento dell’osteosarcoma

Perché la sanificazione al plasma freddo è il futuro?

In definitiva, possiamo dire che la Non thermal Plasma technologies è una di quelle innovazioni che possono davvero far cambiare la vita in tanti ambiti. Dal mondo della chimica, a quello dell’alimentazione e dell’agricoltura.

Nel campo della prevenzione ed in quello medico, abbiamo visto come il trattamento di ferite e di patologie anche gravi (cancro), stia facendo passi in avanti notevoli.
L’innovazione del Non thermal plasma, che dovremmo accogliere, ha moltissimi vantaggi e pochissimi svantaggi.

Ecco perché il plasma freddo rappresenta davvero il futuro. Sia dal punto di vista scientifico, che da quello medico e alimentare, è evidente la sua efficacia nel trattamento di superfici organiche (pelle, organi, alimenti). 

Inoltre, la tecnologia Non thermal Plasma non produce scarti e non inquina, dimostrando una grande versatilità, dato che per produrlo serve semplicemente una carica elettrica controllata a basso voltaggio.

HT Plasma, come azienda innovatrice, ha investito e continuerà ad investire in questa tecnologia, concentrandosi sulla sanificazione e la prevenzione, mantenendo il focus sulla sostenibilità ambientale.

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