Ozono

Ozono Concepto: Sustancia cuya molécula está compuesta por tres átomos de oxígeno, formada al disociarse los dos átomos que componen el gas de oxígeno.

Ozono . Es una sustancia cuya molécula está compuesta por tres átomos de oxígeno, formada al disociarse los dos átomos que componen el gas de oxígeno. Cada átomo de oxígeno liberado se une a otra molécula de oxígeno gaseoso (O2), formando moléculas de ozono (O3).

Descubrimiento

El ozono es el primer alótropo de un elemento químico que fue identificado por la ciencia. En la actualidad no se conoce bien quién fue su descubridor original, siendo varios los candidatos. Varios estudios apuntan a que fueron los químicos Charles Fabry y Henri Buisson quienes descubrieron en 1913 la capa de ozono.

En 1785, el químico holandés Martinus van Marum notó un olor extraño mientras estaba llevando a cabo experimentos con chispas eléctricas por encima del agua, que atribuyó a las reacciones eléctricas, sin darse cuenta de que en realidad había creado ozono. Medio siglo más tarde, Christian Friedrich Schönbein percibió el mismo olor acre y lo reconoció como el olor que se apreciaba a menudo en las tormentas eléctricas después de la caída de un rayo. En 1839, logró aislar el compuesto gaseoso y lo llamó «ozono», de la palabra griega ozein (ὄζειν), 'tener olor'. Por esta razón, Schönbein es generalmente acreditado con el descubrimiento del ozono. La fórmula para el ozono, O3, no fue determinada hasta 1865 por Jacques-Louis Soret y confirmada por Schönbein en 1867.

Durante gran parte de la segunda mitad del siglo XIX y hasta bien entrado el siglo XX, el ozono se consideraba un componente saludable del medio ambiente por los naturalistas y asilos de salud. La localidad de Beaumont, California, tuvo como lema oficial «Beaumont: Zona de Ozono», como evidencian las postales y el encabezamiento de las cartas de la Cámara de Comercio. Los naturalistas que trabajaban al aire libre a menudo consideraban las elevaciones más altas beneficiosas debido a su contenido de ozono. «Hay una atmósfera muy diferente [en la cota más alta] con suficiente ozono para sostener la energía necesaria [para trabajar]», escribió el naturalista Henry Henshaw, trabajando en Hawái. El aire marino se pensaba que era más saludable por su contenido de ozono; pero el olor que da lugar a esta creencia es, de hecho, la de los metabolitos de las algas halogenadas. Incluso Benjamín Franklin pensaba que la presencia del cólera estaba relacionada con la deficiencia o falta de ozono en la atmósfera, una opinión compartida por la Asociación Británica de Ciencia (British Science Association, entonces conocida simplemente como British Association).

Tipos de ozono

Atmosférico

El ozono atmosférico se encuentra en estado puro en diferentes concentraciones entre los 10 y los 40 km sobre el nivel del mar, siendo su concentración más alta alrededor de los 25 km (ozonosfera), es decir, en la estratosfera. Actúa en la atmósfera como depurador del aire y sobre todo como filtro de los rayos ultravioletas procedentes del Sol. Sin ese filtro la existencia de vida en la Tierra sería completamente imposible; de ahí la gran importancia de la llamada “capa de ozono”. En su forma natural es un gas de color azul y de un olor picante muy característico. Se licúa a −111,9° C y se solidifica a −193° C. El ozono en altas concentraciones y por períodos prolongados tiene efectos perjudiciales para la salud. Más allá de especulaciones (muchas de ellas de carácter publicitario) acerca de efectos beneficiosos a bajas concentraciones, la Organización Mundial de la Salud plantea que no hay ninguna evidencia de un umbral por debajo del cual no exista perjuicio.

Estratosférico

El ozono se encuentra de forma natural en la estratosfera, formando la denominada capa de ozono. El ozono estratosférico se forma por acción de la radiación ultravioleta, que disocia las moléculas de oxígeno molecular (O2) en dos átomos, los cuales son altamente reactivos, pudiendo reaccionar estos con otra molécula de O2 formándose el ozono.

El ozono se destruye a su vez por acción de la propia radiación ultravioleta, ya que la radiación con longitud de onda menor de 290 nm hace que se desprenda un átomo de oxígeno de la molécula de ozono. Se forma así un equilibrio dinámico en el que se forma y destruye ozono, consumiéndose de esta forma la mayoría de la radiación de longitud de onda menor de 290 nm. Así, el ozono actúa como un filtro que no deja pasar dicha radiación perjudicial hasta la superficie de la Tierra.

El equilibrio del ozono en la estratosfera se ve afectado por la presencia de contaminantes, como pueden ser los compuestos clorofluorocarbonados (CFC), que suben hasta la alta atmósfera, donde catalizan la destrucción del ozono más rápidamente de lo que se regenera, produciendo así el agujero de la capa de ozono. El daño que causan cada uno de estos contaminantes es función de su potencial de agotamiento del ozono. Esto fue descubierto por los científicos Mario Molina (México), Frank Sherwood Rowland (Estados Unidos) y el holandés Paul J. Crutzen, obteniendo por ello el Premio Nobel de Química en 1995.

Para medir la concentración de ozono en la atmósfera se utilizan instrumentos en satélites, tales como GOMOS en el satélite Envisat.

Troposférico

También denominado ozono ambiental. Se trata de un gas incoloro que se crea a través de reacciones fotoquímicas entre óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (COV) derivados de fuentes como la quema de combustible. Es el compuesto más destacado de los oxidantes fotoquímicos y forma parte del llamado esmog fotoquímico.

Puede encontrarse en la zona más baja de la atmósfera, ya que proviene de emisiones naturales de COA, NO* y OC, así como del ozono estratífico descendente. Esto se convierte en un problema, puesto que el ozono, en concentración suficiente, puede provocar daños en la salud humana (a partir de unos 150 microgramos por metro cúbico) o en la vegetación (a partir de 30 ppb (partes por billón anglosajón, o millardo) y contribuye a generar un calentamiento en la superficie de la Tierra. Estas características del ozono han propiciado que dentro de la Unión Europea aparezca una normativa relativa al ozono en el aire ambiente (Directiva 2002/3/CE), que establece el nuevo régimen jurídico comunitario sobre el ozono troposférico presente en la baja atmósfera. Su formación empieza a partir de la emisión del dióxido de nitrógeno (NO2) e hidrocarburos (compuestos que reaccionan en la presencia de calor y luz solar para producir ozono).

El mecanismo mediante el cual se genera el ozono en la troposfera es completamente distinto, ya que a esta altura no llegan las radiaciones ultravioletas. El ozono, en este caso, se forma a partir de ciertos precursores (NO* - óxidos de nitrógeno y VOCs - compuestos orgánicos volátiles, como el formaldehído), contaminantes provenientes de la actividad humana. Estos contaminantes se disocian formando radicales con radiación menos energética, y dichos radicales pueden formar ozono con el oxígeno molecular.

El conjunto del ozono, NOx y COV forma una neblina visible en zonas muy contaminadas, denominada smog fotoquímico o symog de verano, ya que, en el hemisferio norte, ocurre generalmente entre los meses de agosto y septiembre.

Ozono Estratosférico y Troposférico

Propiedades físicas del ozono

• Peso molecular: (PM) 47,998
• Temperatura de condensación: - 112 º C
• Temperatura de fusión: -197,2 º C
• Densidad: 2,144g/l
• Densidad (líquido a –182 º C): 1.572 gr/cm 3
• Peso del litro de gas (a 0º y 1 átm.): 1,144 gr.

Características del ozono

• El ozono es el segundo oxidante más poderoso y útil conocido después del fluoruro, pero desafortunadamente, el uso de fluoruro es peligroso, y al igual que el cloro, aumenta el pH del agua, incrementa el contenido en minerales, y las reacciones químicas por sustitución pueden producir compuestos orgánicos fluorados disueltos que oponen mayor resistencia a la oxidación.
• Pose alta reactividad química, la cual está relacionada con la configuración electrónica estable que le impulsa a buscar electrones de otras moléculas. Durante la reacción con otras moléculas el ozono se destruye. Los productos finales de esta oxidación de moléculas orgánicas son: dióxido de carbono y agua.
• Es un purificador del agua por oxidación química, destruyendo todos los tipos de microbios, los coloides son desestabilizados por neutralización y los materiales orgánicos disueltos son parcialmente oxidados.
• La mayor concentración de ozono está entre los 15 y 40 km, con un valor de 2-8 partículas por millón, en la zona conocida como capa de ozono. Si todo el ozono fuese comprimido a la presión del aire al nivel del mar, esta capa tendría solo 3 mm de espesor.
• Actúa como filtro, o escudo protector, de las radiaciones nocivas, y de alta energía, que llegan a la Tierra permitiendo que pasen otras como la ultravioleta de onda larga, que llega a la superficie. Esta radiación ultravioleta es la que permite la vida en el planeta, ya que es la que facilita la fotosíntesis del reino vegetal, que se encuentra en la base de la pirámide trófica.
• Alta capacidad de absorción de sabores y olores extraños en el agua. Esto es debido simplemente a la rápida destrucción de los compuestos orgánicos responsables del olor. Para tratamiento de aire, el ozono es un eficaz desodorizador contribuyendo no sólo a esterilizar ambientes sino que además destruye todo tipo de olores formados por humos de tabaco, olores orgánicos, ambientes cargados y malos olores en general.
• Para tratamiento de aguas el tratamiento con ozono puede ser adecuado para la eliminación de metales pesados como el hierro y el manganeso que precipitan rápidamente en forma de óxido.
• Es un floculante natural, facilitando los procesos de filtración de tratamiento de aguas, provocando la formación de flóculos, es decir, agrupaciones de la materia en suspensión lo cual facilita la filtración mejorando la claridad y disminuyendo la turbidez del agua, eliminando los nitritos, trihalometano, pesticidas, cloraminas, etc.

Toxicidad

Su presencia en la estratosfera protege de las excesivas radiaciones ultravioletas. Es un potente oxidante detectable a concentraciones por debajo de 0,1 ppm. Es bastante soluble, por lo que su acción irritante se manifiesta en las vías respiratorias superiores. Aunque no es probable que el ozono de forma natural aparezca en concentraciones peligrosas para el hombre, es un compuesto extremadamente reactivo.

El límite recomendado de exposición de ozono es de 0,1 partes por millón (ppm), o sea 0,2 miligramos por metro cúbico, calculado como una concentración ponderada de ocho horas, y a corto plazo de 0,03 ppm (0,6 mg. por metro cúbico), como una concentración ponderada de quince minutos. En función de la concentración puede producir diversos efectos en el organismo. Incluso en concentraciones muy bajas, el ozono puede ser nocivo para el tracto respiratorio superior y los pulmones, aun tratándose de una exposición de corta duración. A concentraciones extremadamente bajas, el ozono puede producir hipersensibilidad bronquial y respuesta inflamatoria en el tejido respiratorio. Además la exposición intermitente puede causar una inflamación en bronquios y pulmones.

Estudios en animales indican que el ozono también puede provocar edema pulmonar, que puede aparecer hasta veinticuatro horas más tarde de la exposición. La disminución en la función respiratoria no parece ser más pronunciada en fumadores o personas con desórdenes pulmonares preexistentes. A concentraciones más altas puede aparecer función renal reducida, fatiga extrema, mareo, inhabilidad para dormir o cianosis.

El ozono (O3) es un potente oxidante que reacciona con proteínas y lípidos, particularmente con membranas biológicas. Una pequeña cantidad se absorbe en la sangre; su reactividad extrema limita su habilidad de acumularse. Es posible que haya efectos secundarios caracterizados por un defecto en la disociación del oxígeno de la oxihemoglobina. Incluso en niveles de exposición de ozono de 0.1 ppm, puede resultar en un envejecimiento prematuro si la exposición es lo suficientemente prolongada. Además, debido a su habilidad oxidante, a muy altas concentraciones puede causar irritación en la piel y los ojos. A largo plazo, los efectos potenciales que se han detectado han sido jaqueca, irritación de nariz y garganta, constricción del pecho y congestión pulmonar en trabajadores expuestos.

Se cree que el ozono actuará de manera sinérgica con otros materiales, ya que tras un estudio en ratas, los animales expuestos al ozono con anterioridad a una exposición a polvillo de amianto o asbesto, la concentración pulmonar de amianto fue superior en los pulmones un mes después que los animales no expuestos a ozono. Por otra parte, no se observó sinergia entre el ozono y el ácido sulfúrico o dióxido de nitrógeno.

En cuanto al uso de ozono en las industrias, no se considera satisfactoria la detección de fugas por el olor, porque incluso fugas ligeras causan la insensibilidad de sentido olfativo y llevan a la falsa conclusión de que la fuga ya no existe, por lo que se deben emplear detectores de ozono para advertir de forma sonora y visual las fugas. Tras ser empleado en la industria u otras técnicas de forma artificial, para ser liberado de nuevo a la atmósfera debería pasar a través de un equipo destructor de ozono que provoque la descomposición de ozono a oxígeno, o ser liberado de modo que no represente ningún peligro.

Aplicaciones

El ozono se puede producir artificialmente mediante un generador de ozono. Tiene uso industrial como precursor en la síntesis de algunos compuestos orgánicos, pero principalmente como desinfectante depurador y purificador de aguas minerales. Su principal propiedad es la de ser un fuerte oxidante. También es conocido por el importante papel que desempeña en la atmósfera. A este nivel es necesario distinguir entre el ozono presente en la estratosfera y el de la troposfera. En ambos casos su formación y destrucción son fenómenos fotoquímicos.

Cuando el oxígeno del aire es sometido a un pulso de alta energía, como un rayo, el doble enlace O=O del oxígeno se rompe, entregando dos átomos de oxígeno, los cuales luego se recombinan con otras moléculas de oxígeno. Estas moléculas recombinadas contienen tres átomos de oxígeno en vez de dos, lo que origina ozono.

Desinfección del agua

La primera vez que se utilizó con este propósito tuvo lugar en 1893. Desde entonces ha ido ganando en popularidad y es empleado cada vez más por industrias y particulares. Las principales ventajas que aporta el ozono para su uso en aguas son:

• Elimina los olores y sabores del agua.
• No deja residuos.
• Es compatible con otros tratamientos.
• No afecta al pH.
• No colorea el agua.

Una de las principales ventajas de su uso es la conversión del ozono en oxígeno, sin dejar ningún residuo químico perjudicial en el agua.

Tratamiento de agua mediante el ozono

El ozono es utilizado para el tratamiento de diferentes tipos de agua

Agua de consumo humano

El ozono se emplea para tratar agua de consumo humano, como tratamiento alternativo a una cloración tradicional, o como un complemento de la misma. Un proceso de precloración con ozono permite la potabilización, al eliminar muchos contaminantes presentes en el agua, como consecuencia de esta reducción de carga orgánica evitamos la posterior formación de compuestos organoclorados y trihalometanos responsables del mal sabor y olor del agua, y que en determinadas concentraciones pueden llegar a ser cancerígenos y perjudiciales para la salud.

Tratamiento de piscinas

El tratamiento de piscinas con ozono es el más eficaz que se conoce. Además de mejorar sustancialmente la calidad de desinfección de una piscina tratada con cloro evita muchos de los problemas que éste tratamiento tradicional conlleva, entre ellos al olor que adquiere el agua producido por la formación de cloraminas, que además trae irritaciones, asma y destiñe el tejido de los trajes de baño. El empleo del cloro también tiene consecuencias de desgastes estructurales en las instalaciones debido a la corrosión que produce y en ocasiones el almacenamiento origina problemas tanto de corrosión como de seguridad por la manipulación de esta sustancia.

Además de esto, el efecto floculante del ozono así como su capacidad de destrucción de la materia orgánica, permite un aumento en la eficacia de los filtros, y por tanto una transparencia del agua sin precedentes en otros tipos de tratamiento.

Por otra parte, el empleo de ozono para natación de alto nivel, permite un mayor rendimiento en los nadadores ya que se evita la alta concentración de cloro gas sobre la superficie de la piscina y en cambio se sustituye por una concentración elevada de oxígeno como consecuencia de la descomposición del ozono en el agua. Esto permite una mejora en las marcas del deportista y contribuye a la salud del mismo evitando los efectos perniciosos del cloro a largo plazo.

Tratamiento de aguas residuales

El ozono es un poderoso oxidante que contribuye a la eliminación de numerosos contaminantes orgánicos, detergentes, pesticidas, herbicidas. Oxida metales pesados favoreciendo su precipitación, neutraliza cianuro, amoniaco, nitritos, urea.

Tratamiento de aguas de riego

El regado con sistemas de agua ozonizada consiste básicamente en una mayor aportación de oxígeno a la raíz llegando libre de virus, bacterias, hongos, algas, esporas y cualquier otro microorganismo, por lo que se logra un crecimiento mucho más rápido de lo habitual, con más viveza y fuerza así como más productividad. Otra consecuencia es la calidad del sabor que contendrá, por efecto del riego, una mayor cantidad de azúcares. De igual manera el ahorro en abonos y otros aditivos se reduce hasta en un 50% (de cada dos riegos seguidos, uno ha de realizarse sólo con agua ozonizada).

El ozono puede utilizarse en otras muchas aplicaciones como viveros de mariscos, lavado de frutas y hortalizas esterilización de verduras, carnes y pescados, acuarios, fabricación de hielo, torres de refrigeración, etc.

Tratamiento de aire con ozono

El ozono en tecnología ambiental se emplea como método de purificación del aire, de tal forma que se consiguen eliminar todo tipo de olores a la vez que destruir toda clase de bacterias y hongos que pudieran existir, no permitiendo su desarrollo.

Para tratamiento ambiental puede inyectarse directamente al aire desde unos generadores de ozono o bien hacerlo a través del circuito de aire acondicionado. Es apto para tipo de locales, con ya sea con personas habitualmente, para eliminar humos de tabaco, olores cargados, pescaderías, baños, restaurantes, etc.

La rápida capacidad de eliminación de microorganismos, hace del ozono un eficaz purificador del aire, destruyendo virus, bacterias y evitando alergias, dolores de cabeza y conjuntivitis.

Se emplea en la conservación de alimentos como frutas, verduras, pescados, carnes etc. Una concentración adecuada de ozono en las cámaras frigoríficas alarga la vida de estos alimentos debido a la eliminación de las bacterias responsables de la putrefacción.

Medición del ozono atmosférico

El contenido total de ozono en la atmósfera se define a partir de la cantidad de ese gas, contendida en una columna vertical de 1 cm2 de base, a valores de presión y temperatura standard". Puede ser expresada en unidades de presión y un valor típico de esa cantidad es del 0,3 atmósfera-centímetros. Un valor más frecuente es el que se expresa en miliatmósferas/centímetros, lo que define a la Unidad Dobson (UD) , la cual corresponde, en promedio, a una concentración aproximada a una parte por billón en volumen.

Los valores usuales de ozono observados en la atmósfera, oscilan entre los 230 y 500 UD. la distribución no es absolutamente uniforme en toda la vertical, calculándose que cerca del 90% de la concentración se encuentra en la baja estratosfera, con un máximo entre 19 y 23 km. de altura en promedio.

El equilibrio del ozono en la estratosfera se ve afectado por la presencia de contaminantes, como los compuestos clorofluorocarbonos (CFCs), que reaccionan con el ozono y hacen que se destruya más rápidamente de lo que se regenera. El daño que causan cada uno de estos contaminantes es función del potencial de agotamiento del ozono.

Ozonoterapia en Cuba

La ozonoterapia, es una técnica alternativa válida y complementaria, que consiste en la utilización de una mezcla del gas ozono como elemento catalizador y de oxígeno; mediante el paso de oxígeno puro por una descarga eléctrica de alto voltaje y alta frecuencia en una máquina diseñada para ese fin. Esta reacción Electrofísica produce un gas con distintas concentraciones de ozono, que se empleará según la patología del paciente, mejorando de esta forma la calidad de vida humana, animal y vegetal, como permite normalizar las funciones básicas de los ecosistemas.

El Centro de Investigaciones del Ozono de Cuba lleva desarrollando durante más de 25 años estudios sobre las aplicaciones y el tratamiento completamente gratuito que se pueden lograr a partir del ozono. Entre los que se encuentran:

• Tratamiento de la hernia discal, tanto cervicales como lumbares padecimiento que ocasiona síntomas muy dolorosos. Se ha comprobado que la ozonoterapia, a partir de una inyección en la zona afectada, logra una reducción de la lesión, o la elimina totalmente.

• Tratamientos en pacientes con artrosis, artritis o tendinitis. El ozono inhibe la secreción de las sustancias que provocan el dolor, al actuar como antiinflamatorio, también tiene acción vasodilatadora y regeneradora.

• Existen también tratamientos para los niños con desnutrición, a los que suministramos el aceite de girasol ozonizado Oleozon oral, un medicamento antiparasitario, muy efectivo para combatir la giardiasis. En tópico o pomada esta sustancia sirve para combatir afecciones cutáneas ocasionadas por hongos o bacterias, entre las cuales está el impétigo, tan frecuente en los pequeños.

• Tratamiento del shock séptico, en aquellos pacientes que han sido operados, o como profilaxis, ante determinadas intervenciones quirúrgicas de mayor complejidad.

• En la oftalmología también se ha comenzado a usar como una terapia complementaria en el caso de la Retinosis Pigmentaria, y ya se avanza para desarrollar el tratamiento del cáncer en estudios preclínicos, aunque aún se encuentra en fase investigativa, así como para el glaucoma.

Experiencias de tratamientos con ozono

En Cuba más de 50 hospitales tienen instalados los equipos de ozono, desarrollados en la Isla. Existen 65 equipos para unos 52 centros hospitalarios. En la capital hay instituciones que tienen más de uno, y en todas las provincias se emplea, ya sea con uso terapéutico en la Medicina, o en el tratamiento de agua potable y residual, especialmente en los desechos de la Industria Farmacéutica.

Se está comenzando la terapia para el tratamiento del alzheimer. Se ha demostrado que la ozonoterapia tiene muy buenos resultados en las personas de la tercera edad, pues equilibra los niveles de oxidación celular del organismo y evita el consiguiente desgaste celular.

Se ha tratado también a pacientes diabéticos y a personas glaucomatosos y otros con afeccciones circulatorias y artrosicas con buenos resultados.

Contraindicaciones del tratamiento con ozono en humanos

Como todo tratamiento tiene algunas contraindicaciones como son:

• El hipertiroidismo.
• Infarto cerebral reciente.
• En períodos menstruales.
• Hipoglicemia.
• Hipotención.

Tratamiento de aves con ozono

En la Granja Avícola 13 de Marzo, ubicada en el Crucé de Cuatro Caminos de Yayeral de la Provincia Holguín, se aplicó ozonoterapia en diferente frecuencia en tratamiento de aves prolapsadas, con buenos resultados.

Ozono en la industria alimentaria

Dos son los objetivos esenciales de la ozonización en la conservación de alimentos:

1. La asepsia de los locales de manipulación, de conservación y de distribución de alimentos.
2. La desodorización de los locales y supresión de la trasmisión de olores.

En lo que se refiere al primer objetivo, el ozono asegura la destrucción de los numerosos microorganismos que pululan en la superficie de los productos alimenticios, antes de introducirlos en las cámaras frigoríficas. Situación que se inicia con las operaciones de manipulación y transporte.

El segundo objetivo consiste en la supresión de olores. Es bien sabido que cualquiera que sea la mercancía almacenada, la cámara desarrollará olores que pueden ser trasmitidos a la nueva mercadería que entra en ella, lo cual resulta, en la mayoría de los casos como una condición contraproducente.

En un principio las cámaras se desodorizaban o desinfectaban por medio de productos químicos, entre los que se utilizaban con mayor frecuencia el trioximetileno y el azufre, que daban resultados tangibles, pero difícilmente controlables. La operación de desodorización y purificación no era posible más que después de desalojar las mercancías almacenadas. En efecto, el modo de operación consistía en hacer quemar azufre por las pastillas de trioximetileno en la cámara a desinfectar. Pero, debido a lo altamente tóxico de los gases desprendidos, era necesario tomar precauciones especiales, y el local quedaba herméticamente cerrado durante 48 horas por lo menos, a fin de que el gas producido tuviera tiempo necesario para actuar eficazmente. A continuación de esta operación era indispensable una aireación activa, para eliminar los gases de combustión, lo que prolongaba aún más el tiempo de inmovilización del local. En cambio el ozono presenta grandes ventajas acerca de la destrucción eficaz de los microorganismos y puede ser aplicado mientras la mercadería está almacenada, puesto que el gas, después de reaccionar oxidando al contaminante, en la mayoría de los casos, recupera la forma de oxígeno.

Ozono en la propagación in vitro

Ofrece grandes ventajas en la desinfección del expalnte inicial en el establecimiento in vitro, entre las principales tenemos:

• Destruye todos los microorganismos tanto por acción directa en el agua, como por la cantidad de oxígeno que desprende.
• Elimina las bacterias y los virus que no se destruyen con el cloro.
• Contribuye a garantizar bajos índices de contaminación microbiana.
• Es un potente agente germicida capaz de eliminar bacterias, virus y hongos.
• En la agricultura resulta muy útil ya que mejora la producción evitando las enfermedades y favoreciendo el enraizamiento en los cultivos.

Efecto del Ozono en el establecimiento in vitro de meristemos de malanga del cultivar 'INIVIT MC-2012'

La aplicación del ozono (O₃) en la etapa de establecimiento in vitro de meristemos de malanga del cultivar 'INIVIT MC-2012' ha demostrado grandes éxitos, pues el porcentaje de contaminación en el tratamiento con hipoclorito de sodio (control) fue de 5,6%, mientras que en el tratamiento con ozono (O₃) fue de 0,2%. Además los meristemos obtenidos a través de la desinfección con ozono demuestran un mayor vigor y mejor recuperación posterior al establecimiento.

Acción del ozono sobre el etileno

El etileno es el más sencillo de todos los compuestos orgánicos que influye en los procesos fisiológicos de los vegetales, y que es considerado como la "hormona" de la maduración, siendo fisiológicamente activo a la iniciación del "ripening" o maduración plena de la fruta y en el establecimiento de la senescencia y marchitamiento de los productos hortícolas, incluso a muy bajas concentraciones.

Entre los efectos perjudiciales del etileno, en cuanto a facilitar la presencia de fisiopatías, se destacan las siguientes:

• Senescencia acelerada y amarilleamiento en algunos frutos inmaduros.
• Aceleración de la maduración de la fruta (tomates) durante la manipulación y conservación.
• Manchas foliares.
• Caída de hojas (coliflor, etc.)
• Pardeamiento en pulpa y semillas de berenjena.
• Acumulación de metabolitos de "estrés" (isocumarina en la zanahoria, que provoca amargor; terpenos en batata, pisantina en guisante,)

Conservación de frutas y vegetales mediante ozono

La fruta es uno de los alimentos más delicados en lo que a su conservación y almacenaje se refiere. Esta perecibilidad se debe a su alto contenido de agua, alrededor de un 90%, lo que en el momento del almacenamiento genera un ambiente con humedad relativa elevada, creando en consecuencia, las condiciones necesarias para el desarrollo y proliferación de microorganismos.

Por otro lado, es el etileno, el más sencillo de todos los compuestos orgánicos que influye en los procesos fisiológicos de los vegetales, considerado como una hormona de la maduración, siendo fisiológicamente activo a la iniciación del “ripenning” y en el establecimiento de la senescencia y marchitamiento de los productos hortícolas, incluso a muy bajas concentraciones, normalmente inferiores a 1ppm.

El ozono, como agente altamente oxidante, no solo preserva a la fruta de la formación de mohos y colonias de bacterias, sino que también retrasa la maduración en un 20 a 30% prolongando el tiempo de almacenaje de ésta. Esto se consigue mediante la destrucción del etileno, transformándolos en dióxido de carbono y agua, El óxido de etileno intermediario resultante de la primera reacción, es a su vez un inhibidor eficaz del crecimiento de microorganismos. Por lo tanto, se evidencia la acción sinérgica del ozono con otros compuestos. De este modo, la eliminación del etileno y otros volátiles ha encontrado recientemente la solución práctica mediante el empleo del ozono.

En el caso de las verduras y hortalizas, el surgimiento de los productos de cuarta gama o mínimamente procesados, no solo ha brindado la ventaja para el consumidor de contar con un producto fresco, sino también al procesador, se ha visto enfrentado a la necesidad de resolver el problema de entregar un producto seguro e inocuo, con la calidad óptima, que dicho consumidor demanda. Las fuentes de contaminación para vegetales y hortalizas provienen del suelo, de las heces de los animales y de las aguas de regadío que transportan los nutrientes y contaminantes que se encuentran y que son lavados por cauces por donde estas aguas discurren. Como la mayoría de hortalizas y vegetales crecen en el suelo o al ras del mismo, todo contaminante que se encuentre en el suelo o cerca de éste y que es fuente de potenciales daños o perjuicios para la salud del consumidor, va a terminar depositándose sobre su superficie y finalmente va a pasar al producto terminado si durante la manipulación y procesamiento de los mismos no se cuenta con un medio desinfectante- esterilizante. En estos casos el ozono activo es un poderoso agente germicida que asegura la destrucción de una gran variedad de microorganismos que crecen y pululan sobre la superficie del alimento.

Obtención de ozono

Existen dos formas de obtener ozono en la industria. El método más generalizado consiste en hacer pasar aire a través de unos tubos de vidrio con superficies metalizadas dispuestos de forma concéntrica (ozonizadores) entre los que se hace saltar una descarga de alta diferencia de potencial (unos 15 kV) y alta frecuencia (50 Hz) que actúa sobre las moléculas de dioxígeno (O2) provocando la formación de dicho gas (trioxígeno). Posteriormente se puede separar el ozono por destilación fraccionada; de esta forma se obtiene ozono mezclado con el aire en concentraciones de aproximadamente un 2 %.

Otra forma de obtención, en concentraciones menores, consiste en irradiar aire con luz ultravioleta. También se obtiene ozono como subproducto de la destilación del agua.

Producción de ozono en Cuba

Actualmente Cuba produce los generadores de ozono para aplicar la sustancia gaseosa en la terapia. Además, está incrementando la producción de los aceites ozonizados para el tratamiento farmacológico.

Algunos de estos aceites ozonizados como el aceite de girasol, presentan un significativo efecto germicida de acuerdo con las investigaciones realizadas, con una eficacia demostrada para combatir hongos, bacterias y virus. Una de las aplicaciones que más llama la atención, además del uso médico, es el efecto del ozono en el tratamiento del agua. Generalmente el cloro es uno de los agentes químicos más usados para su desinfección, pero al reaccionar con compuestos orgánicos presentes en los líquidos, produce sustancias organocloradas, que pueden tener efectos mutagénicos y carcinogénicos. Ante este contexto, las investigaciones de esta prestigiosa institución podrían permitir el desarrollo de nuevos mecanismos que logren una purificación mayor y menos dañina del agua.

En el municipio de La Lisa se han obtenido resultados positivos, donde más de 2 000 niños reciben agua tratada con ozono, siendo esta la población más vulnerable.

Aunque todavía queda mucho camino por recorrer, y los resultados vaticinan mejores rendimientos de la ozonoterapia, el país es reconocido como uno de los líderes en el mundo en la aplicación del ozono con un fin social y sobre todo humano.

Daños producidos por el ozono en plantas

Alto en la atmósfera de la Tierra, el ozono juega un papel muy importante. Este gas invisible absorba los rayos ultravioletas del sol y los impide llegar a nuestra piel. Pero en la superficie de la Tierra, el ozono puede causar efectos dañinos al hombre, los animales y las plantas.

Los daños más llamativos producidos en las plantas se observan en las hojas, pero antes de que éstos se manifiesten pueden presentarse alteraciones a nivel bioquímico, fisiológico y anatómico. Por su relevancia económica, son particularmente importantes los efectos sobre el crecimiento y la producción.

Mecanismo de acción del ozono en las plantas

Las plantas son más sensibles al ozono que los humanos, y no pueden escaparse de este. Las principales afectaciones del ozono se producen a sus hojas, disminuyendo la capacidad fotosintética de las mismas.

El ozono penetra en la planta a través de los estomas abiertos. Los factores que regulan el cierre y apertura estomática tales como el gradiente de CO₂, la humedad, luz, velocidad del viento, contenido de potasio, etc., controlan indirectamente su entrada. En el interior de la planta el ozono genera especies reactivas del oxígeno (ROS) como los radicales superóxido (O^2-), hidroxilo (OH^-), peróxido de hidrógeno (H₂O₂). Si los mecanismos desintoxicantes a nivel del apoplasto no son suficientes, el ozono puede penetrar en las células del mesófilo y reaccionar con moléculas orgánicas (ej: etileno) o con compuestos del fluido extracelular formando oxidantes secundarios que atacan las membranas causando un estrés oxidativo, por consecuencia modificaciones del potencial osmótico citoplasmático con reducción de los procesos fotosintéticos en los cloroplastos. Una de las consecuencias más documentadas de la exposición al ozono en forma prolongada, es la reducción de la fijación del CO₂ y el aumento de la respiración en la oscuridad, proceso que se asocia a la necesidad de reparación de tejidos dañados de la planta.

Especies Reactivas del Oxígeno (EROs) y metabolismo de las células vegetales

Las EROs juegan un doble papel en la biología vegetal. Se requieren para muchas reacciones de señalización importantes, incluido el crecimiento, el desarrollo y las respuestas a los entornos, pero también son subproductos tóxicos del metabolismo aeróbico. El H₂O₂ causa efectos favorables del sobre la germinación y la calidad de las semillas de trigo, de arroz y de canola. Los tratamientos con ozono pueden provocar la señalización de EROs para algunas vías metabólicas de hormonas vegetales como el ácido salicílico (SA) o el ácido jasmónico (JA) que son cruciales en la resistencia adquirida sistémica (SAR), un mecanismo de defensa de las plantas contra el estrés biótico o abiótico. Las EROs son necesarias para varios procesos biológicos básicos, incluida la proliferación y diferenciación celular y, por lo tanto, mantener un nivel basal de EROs en las células es esencial para vida.

Daños visibles

El ozono produce daños visibles en las hojas de especies sensibles. Los síntomas son bastante variados. En coníferas, se produce un moteado clorótico o un amarillamiento de las acículas. En plantas de hoja ancha, los daños son pequeñas punteaduras blancas, negras, pardas o rojizas, o un enrojecimiento prematuro de las hojas.

Los daños visibles producidos por el ozono, típicamente se presentan sólo en el haz de las hojas (aunque pueden alcanzar el envés en hojas finas), y no afectan a los nervios. Al contrario que en otros contaminantes como el SO₂, las hojas más viejas están más afectadas que las jóvenes. Incluso en hojas compuestas, las hojas basales, más viejas, suelen estar más dañadas que las apicales.

Afectaciones económicas a la agricultura

El ozono es un contaminante secundario del aire en la troposfera. Esto significa que el ozono no se forma directamente en el aire ambiente por actividades humanas, sino por fotoquímica, como resultado de la irradiación de contaminantes primarios (como NO₂) por radiación ultravioleta (UV) en presencia de oxígeno. El ozono a nivel del suelo es una amenaza para la producción de alimentos, ya que tiene un impacto negativo en el rendimiento y la calidad de los cultivos básicos importantes.

Algunas regiones agrícolas importantes ubicadas cerca de centros urbanos e industriales experimentan concentraciones elevadas de ozono; Estos incluyen el Medio Oeste de EE. UU., gran parte de Europa continental, las llanuras indogangéticas del sur de Asia y la costa de China. Se estima que las pérdidas de rendimiento relativas mundiales debido al daño por O3 oscilan entre 7% y 12% para el trigo, 6% y 16% para la soja, 3% y 4% para el arroz y 3% y 5% para el maíz. En la India se calculó que el daño causado por el O₃ al trigo y el arroz resultó en una pérdida de rendimiento agregada a nivel nacional del 9,2%, que es suficiente para alimentar a 94 millones de personas que viven por debajo del umbral de pobreza en ese país.

En los países en desarrollo, especialmente en el sur y el este de Asia, los niveles de ozono están aumentando y esta tendencia continuará al menos hasta 2030 a menos que las emisiones de precursores de ozono se reduzcan significativamente. Muchos países han comenzado a establecer políticas para controlar los niveles de ozono mediante la regulación de sus precursores, imponiendo tarifas de emisión regionales específicas que están conduciendo a reducir los daños agrícolas] y también desarrollando modelos robustos de crecimiento de cultivos capaces de incluir efectos del ozono que mejorarían sustancialmente las futuras evaluaciones de riesgos nacionales, regionales y mundiales que tienen como objetivo evaluar el papel que el ozono podría desempeñar en condiciones climáticas futuras para limitar el suministro de alimentos.

Otros daños en plantas

Los daños de ozono suelen confundirse con daños provocados por:

• Toxicidad de Mn.
• Deficiencias de N, P, Mg, B, Fe.
• Estrés hídrico.
• Enfermedades de las hojas causadas por otros organismos.
• Insectos (ácaros, thrips).
• Toxicidad de pesticidas.
• Infecciones virales.

Bibliografías

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• Smith, R.L. Y T. M. Smith. 2000. Ecología. Addison Wesley. Cuarta edición. Madrid, España. 642p.
• Tyler Miller, G. 1994. Ecología y medio ambiente: introducción a la ciencia ambiental, el desarrollo sustentable y la conciencia de conservación del
• Tyler Miller, G. 2002. Ciencia ambiental: preservemos la Tierra. Quinta edición. Thomson. Australia. 456p.
• Menéndez, S; González, R; Ledea O et al. Ozono, aspectos básicos y aplicaciones clínicas. CENIC, La Habana, 2008, pp. 207-265.
• Schwartz A, Kontorchnikova C, Malesnikov O, Martinez-Sanchez G, Re L. Guía para el uso médico del ozono: fundamentos terapéuticos e indicaciones. Madrid: Asociación Española de Profesionales Médicos en Ozonoterapia, AEPROMO; 2011. p. 315.
• Menéndez S. Propiedades terapéuticas del ozono. Rev. Cubana Farmacia 2002; 36(2):189-91.
• Centro de Investigaciones del Ozono. Compendio de estudios y aplicaciones del Ozono en Cuba (1980-2004) [CD-ROM]. La Habana: SOFTCAL-CENIC, 2005.

Fuentes

• Sitio oficial de la ONU
• Fundación Aquae
• Revista Cubana de Medicina Natural y Tradicional
• Revista Ciencias – Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México
• Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales – Colombia
• Instituto de Astrofísica de Andalucía – España
• Universidad Mayor de San Andrés – Bolivia
• Universidad Pablo de Olavide – España
• Universidad de Piura – Perú
• Universidad de Granada – España
• Dirección de Monitoreo Atmosférico – México