Ozônio: A Alternativa para Água Pura na Diálise

Em novembro de 1.994, abrimos uma clínica particular de diálise com 20 máquinas em uma igreja remodelada, e em junho de 1.995 realocamos uma outra clínica já existente e com oito máquinas em outro edifício remodelado, aumentando o número de equipamentos para 28. Ambas as instalações utilizam sistemas de suprimento de água para diálise que são desinfetados exclusivamente com ozônio.

Arranjos variados e fatores operacionais para os dois projetos foram estudados e comparados contra os riscos associados e fatores de custos envolvidos. Diversos parâmetros importantes que foram considerados neste estudo foram: capacidade de água na eventualidade da interrupção do fornecimento, simplicidade na operação, baixa manutenção, máxima segurança, e custos totais. O objetivo primário na avaliação foi projetar um sistema de água para diálise que fosse livre de riscos para o paciente do modo mais humanamente possível. Sentimos que nossos sistemas de água atingiram este objetivo.

Edward "Jack" Jensen é Biomédico do Mt. Adams Kidney Center, Zillah, Washington, USA.

No enfoque da dificuldade crescente em conter custos no campo da diálise – sendo um deles o custo da água produzida pela osmose Reversa (RO) que é descartada para o dreno – foi sugerido que toda a água de descarte produzida fosse coletada em tanques de estocagem. A capacidade de estocagem para um dia com um circuito de suprimento, minimizaria o custo da água produzida enquanto proveria a necessária capacidade de operação na enventualidade da falta de suprimento de água.

O controle da atividade microbiológica e de endotoxinas é o conceito primário para o sistema de estocagem da água deste tipo, e os perigos inerentes em usar produtos químicos líquidos para esta desinfecção tinha feito o uso destes tanques inaceitáveis. Nosso preferido fornecedor de sistemas de água sugeriu o uso de ozônio para ambas áreas problema.

Não obstante, o uso de o uso de ozônio no tratamento de água nos EUA tem sido limitado, até recentemente. A Agência de Proteção Ambiental (EPA – Environmental Protection Agency), tem revisado e atualizado suas exigências para desinfetar água potável e seus níveis de residuais permitidos ¸ .¹ . como resultado o ozônio tem se tornado mais popular.

Nossa pesquisa na aplicabilidade do ozônio como desinfetante está totalmente esclarecida. Dados consideráveis de pesquisa mostrando a abrangente habilidade do ozônio em agir como bactericida, viruscida, e inativador de cistos, com a capacidade adicional de reduzir material endotóxico pela oxidação inofensiva ao dióxido de carbono e da água º ½ . Diversas comparações de desinfetantes, tem mostrado que o ozônio é muitas vezes mais eficaz que o cloro, dióxido de cloro ou cloraminas no tratamento de água potável baseando-se em valores de concentração e tempo (C-t) ¼ . Os resultados de um estudo deste tipo, são mostrados na Tabela 1.

O ozônio é um gás instável com um tempo de vida muito curto, menos de 12 horas no estado gasoso e menos de 30 minutos em solução aquosa. º » . O ozônio se decompõe em retrocesso em oxigênio molecular ou combina-se com outros elementos através da oxidação redução ("RedOx") para formar inorgânicos e água. Com relação à diálise que seja perturbada pela água contendo altos níveis de material orgânico, o ozônio deve ser uma solução possível para remoção destes contaminantes como parte do processo de ré tratamento · . O ozônio também é utilizado para reativar o carvão ativado utilizado em leitos de filtração.

Todos os dados registrados somo capazes de obter indicando que o ozônio será seguro, eficaz, e de custo compatível para uso no tratamento de água de diálise. Foi portanto decidido, projetar nossas novas instalações com tanques de estocagem e sistemas de circuitos de recirculação, utilizando o ozônio como o principal desinfetante.

Através do uso de ozônio, as exigências de segurança em Ter que fazer circular água para remover os traços dos produtos químicos normalmente utilizados para desinfetar a água da diálise, foram eliminadas por completo. Para assegurar a completa remoção do ozônio, nossos procedimentos são os seguintes:

A entrada inadvertida de ozônio no sistema é prevenida por um disjuntor intertravado com a Segunda bomba; e podemos optar por circulação da água de diálise ou ozonização, mas nunca ambos. Como uma prevenção secundária de alerta, para a entrada de ozônio a válvula de contra pressão (mencionada anteriormente no procedimento de partida e parada) está fechada. A válvula mantém 40 psi (N.T.: @ 3 bar), no circuito da área de reprocessamento, para manter a adequada pressão necessária. O ejetor de ozônio (N.T.: "venturi"), não opera sim o diferencial mínimo de 20 libras (N.T.: = 1,2 bar, mas depende do projeto do ejetor); sendo assim, estando o circuito pressurizado para 40 lbs. (3 bar), para a adequada operação de reprocessamento, este diferencial ( D p) não é encontrado. Se a bomba de ozônio (bomba de recalque), partir com erro, nenhum ozônio será injetado no circuito, por falta de vácuo.

A maior desvantagem em nosso uso de ozônio, foi a necessidade de pesquisar a compatibilidade de materiais utilizados em nosso sistema. Ficou provado que era um problema menor do que o esperado devido ao fato de que as atuais recomendações e normas para materiais aceitáveis no tratamento de água para diálise serem compatíveis com o ozônio.

Projetos e planos foram desenvolvidos simultaneamente para a construção de ambas unidades para 20 e 28 máquinas. Devido ao fato de que nós estávamos navegando por "águas nunca dantes navegadas", (apenas para citar), os procedimentos de desinfecção eram feitos pela passagem de toda a água que entrasse nos sistema, fosse submetida a uma adicional passagem por UV.

Adaptado de J.C. Hoff: Inativação de Agentes microbiológicos por Desinfetantes Químicos. EPA-600/2-86-067. Cincinatti Water Engineering Research Laboratory, United States Enviromental Protection Agency (EPA)

O conceito inicial de utilizar o ozônio como desinfetante primário, parecia ser uma segura e sonora decisão, mas o Diretor Médico das Unidades de Diálise ¾ , desejava prova positiva deste procedimento. Para termos esta prova, em um registro objetivo, um protocolo de QA (N.T.: Análise de Qualidade), foi desenvolvido e que demandava testes e verificação da esterilidade efetiva de cada componente antes de entra em operação. Análises de água foram providenciadas e/ou amostras de culturas bacteriológicas foram tomadas nos locais sempre antes e depois de cada componente do sistema. Por outro lado, solução de cloro foi utilizada durante a fase de construção para desinfetar os tanques e a tubulação do circuito, aonde diversas amostras acusaram crescimento.

As partes da tubulação que tinham culturas positivas, foram de novo desinfetadas com solução de cloro – desta vez, um tempo de residência mais longo – para eliminar o problema. Com um sistema limpo para partir, servindo como elemento de controle, o sistema completo de distribuição da água foi agora mantido em uma condição de não crescimento (exceto como abaixo registrado) usando ozônio como o único desinfetante.

Há um par de pequenas diferenças entre os sistemas nas duas Unidades de diálise; uma é aquela que merece citação está em nossa primeira Unidade. Foi decidido ter o fluxo total passando através de UV antes de reentrar nos tanques de estocagem. Este unidade serve para como tratamento final para toda a Água que se produz na unidade de Osmose Reversa (RO), antes de entrar nos tanques. A experiência nos diz que o preenchimento dos tanques de estocagem durante as horas livres, a água ozonizada passando pela unidade de UV é esgotada do ozônio pela ação desta lâmpada. Devido a isto, nós inicialmente experimentamos um problema com uma pequena atividade microbiológica no interior destes tanques. Devido a isto, instalamos uma linha de ‘by-pass" no sistema de injeção de ozônio, que agora alimenta parte do fluxo diretamente nos tanques de estocagem durante o período de ozonização. A segunda unidade de diálise foi construída de modo a permitir que o processo de ozonização tivesse um desvio (by-pass) deste equipamento de UV.

O segundo projeto teve que começar logo a seguir ao término do primeiro, e assim a maioria da escolha de itens foi orientado para padronizar ambas Unidades . A única exceção foi que as três unidades de RO existentes na velha instalação de 8 máquinas, teve que ser reaproveitada na nova instalação de 28 máquinas.

O espaço alocado para as plantas de tratamento de água foi suficientemente grande para conter três tanques de 300 galões (N.T.: 300 galões @ 1.200 litros) feitos de polietileno de alta densidade (PEAD) na Unidade de 20 máquinas e quatro tanques de 400 galões (N.T.: 400 galões @ 1.600 litros ) na Clínica de 28 máquinas. Na Clínica de 20 máquinas esta configuração poderia aceitar uma quantidade de armazenamento de água, baseado nos seguintes cálculos:

O máximo volume a ser usado foi computado para ser aproximadamente 190 galões por hora (20 máquinas mais uma máquina reprocessadora de diálise), ou cerca de 5,25 horas sem alguma reposição de água. Cada uma das unidades de RO selecionadas produz aproximadamente 1.500 galões por dia. Esta produção permite um máximo de uso por 16 horas e um completar p preenchimento do estoque de água durante 8 horas no horário livre.

A unidades de RO por um duplo controle durante a operação normal, que também controlam a água de reposição que passa pelo UV. A RO primária parte com um mínimo de descarte enquanto a Segunda unidade parte depois que a água estocada seja drenada no mínimo a aproximadamente metade de sua capacidade. Em nossa atual capacidade a drenagem diária dos tanques de estocagem é feita de modo fácil durante a noite, utilizando apenas uma unidade de RO.

Nossos cálculos para a Unidade de 28 máquinas, foram sempre melhores devido a grande capacidade das três unidades existentes de RO. A primitiva unidade de RO, sofre um rodízio mensal, de modo a equalizar as horas de uso de cada uma delas; esta rotatividade é feita após a limpeza mensal das membranas. Horímetros estão instalados em cada unidade de RO e na bomba de recirculação; sendo assim todos os programas de manutenção e registros são baseados em horas de serviço apesar de que o programa de manutenção e registros sejam feitos em um ciclo mensal. Provisão foi feita para que se permita a instalação de uma terceira unidade RO, quando necessário na unidade de 20 máquinas.

Fomos abençoados nas duas Unidades de Diálise com um suprimento de água da rede pública que seguindo-se o processamento normal e filtragem com Carvão Ativo, fica próxima dos padrões da AAMI com relação ao seu perfil químico (exceto para o nível de Sódio). A água em uma destas Unidades de Diálise, é suprida por poços profundos e não é normalmente clorada. No caso de total falha de RO, instalamos dispositivos na linha que nos permitem agregar um desvio (by-pass) que permita o uso da água da rede pública, a qual deve ser primeiramente condicionada, filtrada em Carvão Ativo e passada por UV antes de entrar no sistema de estocagem.

A bomba de circulação, succiona do primeiro tanque e o circuito de retorno desova a água no último tanque e com isto, toda a água circula.

Para minimizar a possibilidade de interrupção neste bombeamento, devido a uma falha desta bomba, duas bombas de recirculação foram instaladas: uma é usada prioritariamente para circular a água e a outra para fazer a sucção do ozônio. Estas bombas são facilmente intercambiáveis através de um tubo flexível (mangueira) com uniões rápidas. Nós também decidimos utilizar bombas de poço comuns no comércio com carcaça e rotores plásticos (10 GPM a 50 PSI) @ (2,4 m3/h / 4 bar) . As únicas modificações necessárias foram os plugues de aço inox por plugues de plástico e o manômetro de bronze por inox. Estas bombas foram adquiridas com selos de Viton Ô no lugar dos usuais em EPDM, para melhor compatibilidade com ozônio. Como foi verificado posteriormente, a compatibilidade de materiais é um problema que deve ser levado em conta, quando usarmos ozônio. Nosso fornecedor teve problemas de encontrar válvulas compatíveis (molas de Hastelloy Ô e selos em Viton Ô ..

O sistema de ozonização, é basicamente um desvio na tubulação para a bomba de recirculação. O ozônio é injetado no circuito através de um ejetor (venturi) e a seguir em uma extensão da linha de 2" Æ para uma completa emulsão antes de descarregar na linha de 1"Æ , do suprimento. Contra fluxos (retorno de água ao sistema de ozônio), são controlados através de válvulas de retenção localizadas na linha. A concentração máxima de ozônio é controlada pela válvula do "by-pass" do ozônio.

Atualmente, não há método econômico de monitoramento em tempo real do ozônio na água. Instalamos um medidor Redox (ORP) – Potencial de Redução / Oxidação - para medir o nível relativo de ozônio no sistema de água. Monitorando o controlador Redox e regulando a válvula tem-nos permitido obter o mais alto residual de ozônio possível (após o primeiro ajuste desta válvula, não mais é necessário corrigi-lo). Monitorando o controlador Redox, é possível saber que o gerador de ozônio está produzindo a mesma quantidade de ozônio do início. O gerador de ozônio – que é completo e refrigerado a ar – foi projetado para uso doméstico. Foi escolhido entre outros modelos devido a sua saída (4 g/h), baixo custo e melhor garantia.

De modo a minimizar o treinamento dos funcionários, os sistemas de água foram projetados para estarem o mais próximo possível a outra em operação, controle e monitoramento, . Embora as localizações físicas e os variados componentes sejam levemente diferentes, qualquer funcionário treinado a operar um dos sistemas poder operar com segurança o outro.

A partida é feita pelo acionamento da bomba de circulação e fechando a válvula de contra-pressão do "by-pass". O desligamento é feito ao contrário. A circuito de UV para desinfecção também é controlado por esta ação. processo de ozonização é iniciado ao energizar-se um relê instantâneo, que ativa um temporizador para controlar tanto a bomba de ozônio como o gerador . O operador age tanto na partida como no desligamento observando os monitores e manômetros; e se a leitura estiver dentro dos parâmetros relacionados na folha de rotinas, o sistema está operando no modo correto e normal. Os biomédicos fazem semanalmente uma verificação acurada do sistema por completo e também da manutenção.

O tratamento por ozonização diária – que tem 4 horas de duração e é completado nas horas livres – assegurou não haver crescimento microbiológico e níveis extremamente baixo de endotoxinas (< 0,5 EU / ml), através do sistema em ambas as instalações. Isto tem sido observado em numerosas análises e testes LAL.

Durante nosso ciclo de aprendizado, descobrimos que amostras drenadas da alimentação da estação inativa não produziam culturas sem crescimento pelo menos em uma base consistente. Determinamos que esta linha de alimentação de água deveria ser periodicamente lavada com água ozonizada de momo a manter uma ausência ou no mínimo muito baixa condição de contaminação. Drenamos aproximadamente dois litros de água ozonizada de cada estação inativa em um procedimento mensal de modo a manter registros consistentes de culturas < 10 UFC / ml. Nossa experiência prévia permitiu-nos acreditar que as válvulas alojavam a contaminação (no lado da saída), e isto era um exercício de futilidade para mante-las de modo contínuo e um estado completamente estéril.

Misturado com o único líquido químico agora utilizado, em um volume limitado, no sistema teremos mensalmente 50 ml de solução de cloro por tanque de salmoura que condiciona água, seguido de uma recarga forçada do condicionador durante as horas livres da clínica. O outro produto químico usado é o ácido cítrico (20%) e uma mínima quantidade de amônia adicionada como traçador químico, para a limpeza mensal das membranas de RO. Esta limpeza de membranas é feita durante as horas livres da clínica e toda a água de limpeza e soluções são drenadas por desconexão física da descarga da RO e orientando-as para o esgoto.

Atualmente o ozônio não é aprovado para sanitização das máquinas de diálise. Devido a extrema reatividade do ozônio há materiais potencialmente incompatíveis que tornam a desinfecção das máquinas com ozônio impraticável. Com o aumento da precaução quanto aos problemas causados pelos residuais dos produtos químicos utilizados para tal, estas restrições ao ozônio devem ser eventualmente contornados para que permita-se o uso de ozônio em todos os pontos das máquinas de diálise. Estamos em tratativas com o fabricante de nossas máquinas de diálise para conseguir aprovação do uso de ozônio para sanitizar a linha interna. Também estamos usando água ozonizada como uma alternativa à solução de cloro para a desinfecção / limpeza das nossas bombonas de dialisato concentrado.

Após imprevistos pequenos problemas na partida terem sido corrigidos, temos agora dois sistemas de suprimento de água que tem um bom custo / benefício, fácil e operar e monitorar e com segurança quase a prova de falhas. Não tendo produtos químicos no sistema, elimina-se virtualmente todo o perigo para nossos pacientes no que se refere a contaminação tóxica acidental através da água de diálise.

Apresento aqui os principais pontos abordados pelo Autor Edward "Jack" Jensen, para uma rápida leitura:

¬ - Este seu trabalho é resultado de experiências reais;

Á - Foi difícil para ele vencer a resistência às mudanças;

 - Implantou com sucesso sistemas de ozônio nas duas Clínicas em que atua. Diz serem de fácil operação e de baixa manutenção;

à - Verificou ser o ozônio muito mais eficaz do que outros produtos utilizados no tratamento de água para diálise;

Ä - Constatou que o Ozônio ataca o Biofilme e impede sua formação, ao contrário de produtos químicos conhecidos e de UV;

Å - Constatou que um Gerador de 4 g/h atende o universo de uma clínica de até 28 máquinas de diálise;

Æ - Constatou por análises laboratoriais, a eficácia constante do ozônio nos sistemas das duas Clínicas em que atua;

Ç - Comprova que Viton Ò é um material compatível com ozônio;

È - O Ozônio é uma solução economicamente viável, sendo compatível com o meio ambiente e mais eficaz na desinfecção;

É - Deve haver uma assepsia diária com ozônio nos sistemas, exceto a parte interna das máquinas de diálise (que ainda tem partes que são atacadas pelo ozônio), e que ele não deve atingir as membranas da Osmose Reversa, pelo mesmo motivo.