Plasma freddo e sanificazione: ricerche e casi studio

La sanificazione e igienizzazione di mani ed ambienti è un argomento di grande attualità, soprattutto nell’ultimo periodo.

Gli studi sulla correlazione tra plasma freddo e sanificazione, nel corso degli ultimi anni, hanno già trovato conferme ed applicazioni in svariati campi. Diversi studi scientifici, da più parti del mondo, sono arrivati alla conclusione che il plasma può rendere inattivi efficacemente agenti patogeni, virus e batteri.

In questo articolo, ci occuperemo dei fondamenti scientifici di alcune ricerche internazionali sul plasma freddo e sanificazione, prendendo in esame casi studio e guardando alle prospettive future del plasma freddo.

Continua a leggere per capire quali studi ci sono dietro la tecnologia al plasma freddo e come questo strumento può davvero migliorare le nostre vite, in fatto di sanificazione e non solo.

Plasma freddo e sanificazione: progetti di ricerca attuali

I primi studi sul plasma furono condotti, tra gli altri, da Irving Langmuir che coniò anche il termine plasma, per identificare un gas ionizzato che presentava caratteristiche fisiche diverse dagli altri stati della materia: solido, liquido e gassoso.

Negli ultimi decenni, il campo di applicazione del plasma si è allargato. Non è, infatti, più relegato ai campi dell’ingegneria applicata o alla fisica nucleare ma, grazie ai progressi tecnologici, è stato possibile dimostrare il potere antimicrobico del plasma.

È stato dimostrato che il plasma freddo può uccidere i batteri sia in vitro che sulle ferite della pelle. Diversi studi hanno dimostrato che il plasma freddo può ridurre o eliminare efficacemente batteri come:

  • Escherichia coli,
  • Staphylococcus aureus
  • Streptococcus pneumoniae.

Il rapporto tra plasma freddo e sanificazione è già noto nel campo medicale.

Infatti, è stata già testata la sua efficacia nell’inattivare gli agenti patogeni sulle superfici, sui dispositivi chirurgici e dentistici.

In particolare, la sterilizzazione completa di superfici e strumenti è data da un’esposizione prolungata al plasma freddo. Ciò che è ancora più interessante è che si raggiunge un ottimo grado di disinfezione con plasma freddo prodotto da scariche piezoelettriche dirette (PDD).

Plasma e sanificazione: la ricerca dell’Università di Padova

Come si legge nella ricerca Plasma Freddo, una nuova speranza nel dell’inattivazione dei virus, gli studi proseguono con la prospettiva di attaccare più tipologie di virus e batteri possibili come HIV (responsabile dell’AIDS) e HPV (Papilloma virus). 

In Italia, lo studio su plasma freddo e sanificazione è condotto dal team di specialisti a cui capo vi è il prof. Andrea Crisanti, microbiologo all’Università di Padova, per mesi in prima linea nella lotta contro il Covid-19.

I ricercatori hanno testato e appurato come grazie ad appositi dispositivi che sfruttano il plasma freddo per santificare l’aria, questa risulti priva di qualsiasi organismo dannoso.

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Microscopio da laboratorio

I risultati della ricerca

I test dell’Università di Padova confermano l’efficacia del plasma freddo nella distruzione di virus, batteri e funghi al 99,99%. In particolare, si nota un’efficace risposta verso organismi batterici detti multiresistenti, particolarmente ostici da  sterminare.

Secondo uno studio condotto per conto del Governo britannico, si contano circa 50 mila decessi all’anno tra Europa e Stati Uniti dovuti a virus e batteri di varia natura. Un numero già preoccupante che, secondo lo stesso studio, è destinato ad aumentare nei prossimi decenni.

Gli studi dell’ateneo veneto vanno nella direzione tracciata dall’OMS (Organizzazione Mondiale della Sanità), la quale avverte dell’esistenza di numerosi virus e batteri presenti in natura e pronti al salto di specie e di come la loro resistenza possa essere un problema da qui ai prossimi anni.

L’utilizzo del plasma freddo nella sanificazione diventa, pertanto, strategico nella lotta ad agenti patogeni vari che minacciano la nostra salute e quella degli animali con cui veniamo a contatto.

Infatti, un aspetto da non sottovalutare è la sanificazione con plasma freddo di ambienti che vedono la presenza di animali con cui l’uomo viene a contatto, come allevamenti, strutture per la macellazione e ambulatori veterinari.  

Plasma freddo per sanificare: come funziona?

Il plasma allo stato gassoso (viene usato un gas inerte come elio o aria) viene ionizzato, mediante una scarica elettrica controllata e a bassa carica. Una parte delle molecole del gas (inerte come aria, elio) viene privata di un elettrone. Questo processo rende il plasma estremamente particolare, diventando una miscela di molecole neutre, ioni ed elettroni.

La ionizzazione di ossigeno e azoto, che compongono l’aria, provoca il fenomeno della perossidazione. In questo modo, il gas ionizzato distrugge virus, batteri e funghi, impedendo la loro riproduzione.

In breve, i costituenti principali del plasma freddo sono i raggi UV e le specie reattive di ossigeno e azoto che hanno proprietà antimicrobiche in grado di danneggiare i processi cellulari dei microrganismi batterici.

L’obiettivo principale sono stati i batteri, con applicazioni in diversi campi come la preparazione alimentare, la medicina e l’odontoiatria. Molte applicazioni vi sono nell’oncoterapia, in cui sono colpite le cellule tumorali, anziché gli agenti patogeni.

Questo processo di sanificazione con il plasma freddo, sopra descritto, diventa, pertanto, una soluzione preferibile alle procedure di disinfezione standard. Infatti, in molti casi di sanificazione/disinfezione si utilizzano aria calda pressurizzata, vapore acqueo caldo pressurizzato o sostanze tossiche. Sistemi che hanno alti costi in termini economici e di sostenibilità ambientale.

Plasma freddo e sanificazione: le tecnologie

Negli ultimi anni, i ricercatori hanno anche esaminato l’applicazione delle tecnologie al plasma nella disinfezione. Sulla base dei meccanismi di trattamento superficiale dei materiali coinvolti e degli effetti di superficie prodotti dalla scarica del plasma, possiamo classificare le tecnologie al plasma per la disinfezione in cinque tipi:

  • radiazione ultravioletta sotto vuoto (VUV),
    La luce VUV ha un’azione germicida perché i fotoni VUV possono rompere i legami molecolari nei microrganismi. Tuttavia, c’è una limitazione: i fotoni VUV sono assorbiti dal vapore acqueo nell’aria e non raggiungono la superficie di un oggetto. Per questo motivo, le lampade VUV sono utilizzate per la disinfezione in camere stagne e su superfici asciutte.
     
  • deposizione di vapore chimico potenziata al plasma (PECVD),
    La deposizione chimica da vapore con plasma (PECVD) è un processo comunemente usato per depositare film sottili da precursori gassosi in molte industrie diverse, comprese le celle solari, i semiconduttori, i display e i dispositivi di archiviazione ottica. In particolare, la PECVD impiega plasma a bassa temperatura per produrre film sottili uniformi senza degradazione termica.
  • scarica a barriera dielettrica (DBD),
    Questa tecnologia usa una torcia al plasma a bassa temperatura guidata da un’alta tensione. L’intero processo è sigillato in un tubo di vetro. La torcia al plasma ha un tubo di vetro con due elettrodi. Un elettrodo è fatto di metallo e l’altro è un dielettrico ceramico ad alta porosità. Una soluzione come etanolo o acqua entra nel tubo di vetro attraverso il tubo e passa attraverso la torcia al plasma dove viene irradiata dal plasma.
  • plasma basato sull’ossigeno e campo elettrico pulsato ad alta tensione (HV PEF). Questa tecnologia utilizza l’ossigeno come gas di lavoro per generare specie reattive che possono essere utilizzate per la disinfezione da virus e batteri.

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Sanificazione con plasma freddo: perché conviene?

Nell’ambito del COVID-19, l’uso del plasma per disinfettare l’aria e le superfici è stato esplorato da diverse università e aziende. La pandemia ha portato a un’impennata nella domanda di tecnologia al plasma, sollevando diverse considerazioni importanti quando si parla della sua implementazione.

Eccone alcune:

  • Processo economico ed ecologico. La disinfezione e la sterilizzazione al plasma non necessitano di costose apparecchiature, né utilizzano sostanze chimiche tossiche.
  • Coinvolge uno strato molto sottile. Ecco perché il plasma può disinfettare molteplici superfici sensibili, inclusi tessuti viventi e ferite aperte. Mantenendo una forte capacità di disinfezione, anche con pochi secondi di esposizione.
  • Bassa temperatura per disinfezione di oggetti che possono essere danneggiati dal vuoto o dalla sovrappressione di altri trattamenti di sanificazione a caldo o a vapore.
  • Nessuna chimica umida, né residui finali.
  • Compatibilità ambientale, poiché i gas utilizzati (aria o altri inerti) non sono tossici. Nessun costo di smaltimento di materiali plastici o chimici.

Le peculiarità del plasma freddo lo rendono perfetto anche per l’igienizzazione delle mani, la cura di ustioni, lesioni della pelle o l’acne.

Sanificazione con plasma freddo e prevenzione

Il plasma freddo è stato ampiamente studiato e dimostrato essere efficace contro altri virus come:

  • l’influenza,
  • il morbillo,
  • il papillomavirus umano
  • il virus herpes simplex.

Infatti, i dispositivi al plasma freddo sono già stati approvati dalla FDA (Azienda del farmaco americana) per il trattamento dell’herpes cutaneo nell’uomo (Wang et al., 2019).

In uno studio su plasma freddo e sanificazione, condotto da Heilmann nel 2019, il plasma freddo ha dimostrato di inattivare completamente il virus dell’influenza A. L’inattivazione è stata raggiunta entro 10 s di esposizione al plasma freddo a temperatura e pressione ambiente. Nessun virus vivo poteva essere rilevato dopo 1 min di esposizione al plasma freddo. (Heilmann et al., 2019).

Allo stesso modo, anche il virus del morbillo è stato testato utilizzando il plasma freddo. L’esposizione del virus del morbillo per 2 min in condizioni ambientali ha portato a una completa eliminazione del virus senza alcun recupero dopo la coltivazione. Il papillomavirus umano è un altro agente patogeno che può essere inattivato dall’esposizione al plasma freddo. Questo virus causa diverse malattie tra cui il cancro cervicale e la verruca genitale (Fujioka et al., 2010).

Sanificatori al Plasma freddo anticovid-19 in un liceo romano

Plasma freddo e sanificazione liceo
Articolo su “Repubblica”

In tema di plasma freddo e sanificazione, esiste un caso recente. Si tratta di quello del liceo classico Orazio di Roma, che grazie all’acquisto di ben 56 sanificatori al plasma freddo purifica l’aria nelle aule, azzerando, letteralmente, i contagi da Covid-19 tra le sue mura.

La preside, Maria Grazia Lancellotti, spiega come nell’anno scolastico 2020/21, ci fossero stati diversi contagi tra studenti e insegnanti. Poi, grazie ai contributi delle famiglie, ad inizio anno 2021/22 si è deciso di acquistare depuratori d’aria al plasma freddo.

Un’ottima scelta per garantire una continuità didattica a studenti ed insegnanti. Una soluzione auspicata dalla stessa preside anche al Ministero dell’Istruzione, con una lettera, in cui si parlava di fondi specifici per migliorare l’areazione e la qualità dell’aria delle aule di tutte le scuole italiane.

Una soluzione da adottare in massa per evitare il protrarsi dell’emergenza e scongiurare futuri risvolti epidemiologici. Plasma freddo e sanificazione diventano, quindi, un binomio inscindibile per il futuro.

La tecnologia al plasma freddo è da approfondire per il suo efficace potere antimicrobico, applicabile in vari campi della società, dell’industria e del lavoro in generale.

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