ES2233252T3 - Composicion y metodo para controlar el desarrollo biologico usando hipobromito sodico estabilizado en conbinacion sinergisticas. - Google Patents

Composicion y metodo para controlar el desarrollo biologico usando hipobromito sodico estabilizado en conbinacion sinergisticas.

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Abstract

Composición para controlar el desarrollo biológico en fluidos industriales que comprende cantidades efectivas de hipobromito sódico estabilizado y al menos un compuesto seleccionado entre óxido de coco alquildimetilamina y N-coco alquiltrimetilendiamina.

Description

Composición y método para controlar el desarrollo biológico usando hipobromito sódico estabilizado en combinaciones sinergísticas.
Campo de la invención
Esta invención se refiere en general a los biocidas y, más particularmente, a una composición y método para controlar el desarrollo biológico usando hipobromito sódico estabilizado en combinaciones sinergísticas.
Antecedentes de la invención
La proliferación de microorganismos y la formación resultante de fango es un problema que ocurre comúnmente en los sistemas acuosos. Los problemáticos microbios productores de fangos pueden incluir: bacterias, hongos, y algas. Los depósitos de fangos ocurren típicamente en muchos sistemas acuosos industriales, incluyendo los sistemas de agua de refrigeración, sistemas de la industria de la pasta papelera y del papel, explotaciones petrolíferas, papillas y suspensiones de arcilla y pigmento, sistema de agua recreativos, sistemas de lavado del aire, fuentes decorativas, pasteurizadores de alimentos, bebidas y procesos industriales, sistemas de agua dulce, sistemas de depuración de gases, sistemas de látex, lubricantes industriales, fluidos de corte, etc.
La proliferación de organismos tales como mejillones y almejas es también un problema que se presenta en muchos sistemas de agua. El desarrollo de estos organismos constituye un serio problema en sistemas de agua municipal e industrial tales como sistemas de agua de refrigeración instantáneos o recirculantes, balsas de enfriamiento, tuberías de admisión, tanques de agua de lastre, y depósitos de buques que extraen agua de masas de agua infestadas.
Los biocidas y antimicrobianos se usan para controlar el desarrollo microbiano en una serie de diferentes medios acuosos. Según se usa aquí, "control" es definido para incluir tanto la inhibición como la eliminación. Si se dejan sin tratar, los microbios y biofilmes microbianos (fangos) pueden causar el deterioro de las estructuras de torres de refrigeración, pérdida de rendimiento en el intercambio calorífico en un sistema de refrigeración, de efectos estéticos en fuentes decorativas, promoción y aceleración de la corrosión en superficies metálicas, tiempo de inmovilización incrementado, o roturas de hojas de papel en sistemas de pasta papelera y de papel. Los fangos bacterianos pueden ser también objetables ya que se relacionan con la limpieza e higienización en cervecerías, lecherías y otros sistemas industriales de agua de proceso de alimentos y bebidas. La proliferación de contaminación microbiana en lubricantes y fluidos de corte es un problema común debido a las elevadas temperaturas y condiciones poco higiénicas que tienen lugar en muchas plantas de trabajo del metal.
Para muchos tipos de sistemas de agua municipal e industrial, a menudo se lleva a cabo el tamizado del agua de admisión para impedir la entrada de objetos grandes, incluyendo las almejas y mejillones maduros. Sin embargo, este tamizado no impide el paso de los macroinvertebrados juveniles. En estas etapas de vida tempranas los microinvertebrados se agarran dentro de los sistemas de agua y maduran hasta alcanzar un tamaño y densidad que ocasiona el ensuciamiento del agua. Este crecimiento puede causar un grave taponamiento y daño en los sistemas que colonizan, dando lugar a la interrupción del sistema y costosas limpiezas y reparaciones. Como consecuencia de los efectos deletéreos del desarrollo biológico y contaminación incontrolados en muchos procesos industriales, se han creado diferentes biocidas y antimicrobianos para ayudar a eliminar y controlar el desarrollo biológico.
A menudo, un biocida es insuficiente para controlar el desarrollo biológico en los medios acuosos. Los biocidas pueden actuar en combinación, es decir, sinergísticamente, para dar un mejor comportamiento biocida en oposición a la eficacia obtenida cuando se usa por separado cada biocida. Los biocidas pueden actuar sobre el organismo diana según varios modos diferentes para producir el estrés de las células o su muerte. Los mecanismos por los que los biocidas ejercen actividad biocida dependen de una serie de factores que incluyen las propiedades químicas del biocida, y las características bioquímicas y físicas del organismo diana. Algunos biocidas se dirigen a la membrana de la célula o pared de la célula. Otros se dirigen a enzimas críticos o a la maquinaria metabólica celular que conduce a la muerte de las células o disrupción de la replicación celular.
La combinación de dos biocidas puede dar una eficacia mejorada más allá del efecto acumulativo o aditivo de los dos biocidas. Esto refleja probablemente un efecto biocida sinergístico sobre alguno(s) componente(s) esen-
cial(es) de la célula para supervivencia y desarrollo sostenido. Una combinación de dos biocidas que son sinergísticos permite la adición de menores cantidades de los biocidas individuales para lograr el nivel deseado de control. Esto tiene impactos ventajosos tanto medioambientales como económicos. Permite una descarga reducida de polucionantes medioambientales potenciales y un programa de control más efectivo en coste para los diversos sistemas industriales.
EP 913 091 A1 describe composiciones sinergísticas para controlar el desarrollo microbiológico en fluidos industriales comprendiendo una combinación de hipobromito sódico estabilizado y una mezcla de 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona y 2-metil-4-isotiazolin-3-ona u otros biocidas no oxidantes. Combinaciones sinergísticas para controlar el desarrollo microbiológico en sistemas acuosos que comprenden biocidas liberadores de halógeno y cloruro de tetraalquil fosfonio han sido descritos en EP 471 481 A2 y WO 96/14092 A1.
Es un objeto de la presente invención proporcionar nuevas composiciones biocidas que proporcionen efectividad mejorada para controlar el desarrollo tanto de microorganismos como de macroorganismos en fluidos industriales. Es otro objeto de esta invención proporcionar un método mejorado para controlar los microorganismo y macroorganismos en fluidos industriales. Es una ventaja de la presente invención el hecho de que las composiciones biocidas permitan una reducción en la cantidad de biocida necesitada para lograr un control biológico aceptable.
Aplicaciones importantes de las composiciones biocidas sinergísticas de la presente invención incluyen, pero sin limitarse a ello, el control del desarrollo de microorganismo tales como bacterias, hongos y algas, y macroorganismos tales como mejillones cebra, mejillones azules y la almeja asiática en medios acuosos. La composición de la presente invención posee una actividad sinergística inesperada contra microorganismos y macroorganismos.
El hipobromito sódico estabilizado es menos volátil y más estable que otras moléculas halogenadas tales como hipoclorito sódico e hipobromito sódico. Usando hipobromito sódico se consigue también niveles mucho más elevados de halógeno disponible para la desinfección microbiana que con otros antimicrobianos halogenados. Además, el hipobromito sódico estabilizado dio lugar a una generación reducida de halógeno orgánico adsorbible (AOX) en estudios de laboratorio y aguas de proceso.
Esta invención proporciona un control biológico superior por combinación de hipobromito sódico estabilizado con por lo menos un compuesto seleccionado del grupo consistente en óxido de coco alquildimetilamina y n-coco alquiltrimetilendiamina. La combinación de los dos biocidas conduce a resultados inesperadamente superiores y permite un uso notablemente más bajo de cualquiera de los biocidas comparado con la cantidad necesaria de cada biocida individual para conseguir el mismo rendimiento biocida. Además del sinergismo biocida, el uso de estas combinaciones biocidas puede dar lugar a la eliminación mejorada de biomasa adherente debido a la persistencia biocida de óxido de coco alquildimentilamina y n-coco alquiltrimetilendiamina junto con la reactividad y propiedades de eliminación de biofilm del hipobromito sódico estabilizado. Como es bien sabido en la especialidad, el hipobromito sódico estabilizado, el óxido de coco alquildimentilamina y n-coco alquiltrimetilendiamina, presentan actividad biocida cuando se usan solos. Sin embargo, la técnica anterior no enseña ni sugiere las ventajas de comportamiento de las combinaciones de la invención o el comportamiento sinergístico resultante.
Sumario de la invención
La composición de la presente invención comprende hipobromito sódico estabilizado y al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente en óxido de coco alquildimentilamina y n-coco alquiltrimetilendiamina.
La composición de la invención controla eficazmente el desarrollo biológico en fluidos industriales.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a una composición y método para controlar el desarrollo biológico en fluidos industriales usando hipobromito sódico estabilizado en combinaciones sinergísticas. De acuerdo con esta invención, se agrega hipobromito sódico estabilizado al fluido industrial en combinación con otro compuesto. Compuestos apropiados que se pueden usar en combinación con el hipobromito sódico estabilizado incluyen los tensioactivos tales como óxido de coco alquildimentilamina y n-coco alquiltrimetilendiamina, pero no se limitan a ellos.
El desarrollo biológico puede ser de naturaleza microbiológica o macrobiológica. El desarrollo microbiológico incluye las bacterias, hongos, algas y sus combinaciones. El desarrollo macrobiológico incluye los mejillones cebra (Dreissena polymorpha, Dreissena bugensis), mejillones azules (Mytilus edulis), y la almeja asiática (Curvicula fluminea).
El hipobromito sódico estabilizado puede ser hipobromito sódico estabilizado con sulfamato sódico. El hipobromito sódico puede estabilizarse también con un sulfamato de metal alcalino, tal como sulfamato sódico. Adicionalmente, el hipobromito sódico puede estabilizarse también con un derivado de amida ácida seleccionado del grupo consistente en ácidos carbónicos, cianuro de hidrógeno, ácidos carboxílicos, amino ácidos, ácidos sulfúricos, ácidos fosfóricos y ácidos bóricos.
Los fluidos industriales incluyen las aguas de refrigeración, aguas de procesos de alimentos, bebidas e industriales; sistemas de la industria de pasta papelera y del papel, pasteurizadores de cervecería; sistemas de agua dulce, sistemas de lavado del aire; fluidos y lodos de perforación de campos petrolíferos; procesos de recuperación del petróleo; lubricantes industriales; fluidos de corte; sistemas de transferencia del calor; sistemas depuradores de gases; sistemas de látex; sistemas de arcilla y pigmentos; fuentes decorativas; tuberías de admisión de agua; tanques de agua de lastre y depósitos de buques, entre otros. La cantidad de hipobromito sódico estabilizado puede oscilar entre 0,05 y 1000 ppm aproximadamente, de oxidante residual total (como cloro), y la cantidad del compuesto seleccionado del grupo consistente en óxido de coco alquildimentilamina y n-coco alquiltrimetilendiamina, oscila entre aproximadamente 0,05 ppm y 1000 ppm de ingrediente activo (ingrediente activo se refiere a la cantidad del compuesto en el fluido industrial). "Oxidante residual total" tal como se usa aquí es definido como hipobromito o ácido hipobromoso, expresado como cloro, incluyendo combinaciones químicas de estos dos compuestos con amoníaco o compuestos que contiene nitrógeno orgánico.
Tal como se usa aquí, el término "hipobromito sódico estabilizado" indica NaOBr estabilizado con sulfamato sódico. Sin embargo, el NaOBr puede estabilizarse con otros estabilizadores que incluyen los derivados de amida ácida de ácidos carbónicos, cianuro de hidrógeno, ácidos carboxílicos, aminoácidos, ácidos sulfúricos, ácidos fosfóricos y ácidos bóricos. Igualmente se puede seleccionar estabilizadores del grupo de compuestos que tienen un grupo N-H o NH_{2} adyacente a un grupo funcional retirador de electrones tal como C=O, S=O, P=O, o B=O.
La estabilización del NaOBr es deseable para prevenir la desproporcionación en halatos y haluros durante el almacenaje. Como resultado de la estabilización, estos biocidas pueden almacenarse de forma más segura ya que se genera menos bromato, se forman menos moléculas orgánicas que contienen halógenos, y se reduce la volatilidad. Se puede preparar una solución acuosa estabilizada de hipobromito de metal alcalino o alcalino-térreo del siguiente
modo:
a.
mezclando una solución acuosa de hipoclorito de metal alcalino o alcalinotérreo que tiene aproximadamente de 5 a 70% de halógeno disponible como cloro con una fuente de iones bromuro hidrosolubles;
b.
dejando reaccionar a la fuente de iones bromuro y al hipoclorito de metal alcalino o alcalino térreo para formar de 0,5 a 70% en peso de solución acuosa de hipobromito no estabilizado de metal alcalino o alcalinotérreo;
c.
añadiendo a la solución no estabilizada de hipobromito de metal alcalino o alcalinotérreo una solución acuosa de un sulfamato de metal alcalino en una cantidad apropiada para dar una razón molar de sulfamato de metal alcalino a hipobromito de metal alcalino o alcalinotérreo de aproximadamente 0,5 a 7; y
d.
recuperando una solución estabilizada de hipobromito acuoso de metal alcalino o alcalinotérreo.
El hipobromito sódico estabilizado aquí utilizado está disponible como STABREX® de Nalco Chemical Company de Naperville IL.
La composición sinergística de esta invención puede añadirse por separado a un fluido industrial o puede formularse como una mezcla simple que comprende sus ingredientes esenciales.
Puede darse el caso de que el hipobromito sódico estabilizado actúe sinergísticamente contra los microorganismos cuando se combina con otros biocidas o tensioactivos no oxidantes. Se espera que la descripción detallada que precede sea también aplicable a una composición y método para controlar el desarrollo macrobiológico en fluidos industriales que comprenden una combinación de hipobromito sódico estabilizado con otros biocidas no oxidantes. Son ejemplos de otros biocidas no oxidantes el glutaraldehido, 2,2-dibromo-3-nitrilopropionamida (DBNPA), 2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol, 1-bromo-1-(bromometil)-1,3-propanodicarbonitrilo, tetracloroisoftalonitrilo, cloruro de alquildimetilbenzilamonio (AD-BAC), cloruro de dimetil dialquil amonio, dicloruro de poli(oxietilen(dimetilaminio)etilen(dimetiliaminio etileno, bistiocianato de metileno (MBT), 2-deciltioetanamina (DTEA), sultato de tetraquishidroximetil fosfonio (THPS); ditiocarbamato, cianoditioimidocarbonato, 2-metil-5-nitroimidazol-1-etanol, 2-(2-bromo-2-nitroetenil) furano (BNEF), beta-bromo-beta-nitroestireno (BNS), beta-nitroestireno (NS), beta-nitrovinil furano (NVF), 2-bromo-2-bromometil-glutaronitrilo (BBMGN), bis(triclorometil) sulfona, S-(2-hidroxipropil)tiometanosulfona, tetrahidro-3,5-dimetil-2H-1,3,5-hidracina-2-tiona, 2-(tiocianometiltio)benzotiazol (TCTMB), 2-bromo-4'-hidroxiacetofenona,1,4-bis(bromoacetoxi)-2-buteno, bis(tributil estaño)óxido (TBTO), sulfato de cobre, 2-(terc-butilamino)-4-cloro-6-(etilamino)-s-triacina, acetato de dodecilguanidina y clorhidrato de dodecilguanidina (DGH).
Ejemplos
Los siguientes ejemplos pretenden ser ilustrativos de la presente invención y enseñar a un experto en la materia a realizar y usar la invención. Estos ejemplos no pretenden limitar la invención o su protección de ningún modo.
Se determinó el sinergísmo en cada uno de los ejemplos que sigue por un método aceptado industrialmente como ha sido descrito por Kull F.C. Eisman, PC., Sylwestrowicz, H.D. y Mayer, R.L. en Applied Microbiology, 9:538-541 (1961), usando la ecuación para el cálculo de un índice de sinergia determinado por:
\frac{Q_{a}}{Q_{A}}+\frac{Q_{b}}{Q_{B}} \ = \ Índice \ Sinergia \ (S.I.)
en la que
Q_{A}= concentración de compuesto A en partes por millón (ppm) actuando solo, que produjo un punto final;
Q_{a}= concentración de compuesto A en ppm en la mezcla, que produjo un punto final;
Q_{B}= concentración de compuesto B en ppm, actuando sólo que produjo un punto final;
Q_{b}= concentración de compuesto B en ppm en la mezcla, que produjo un punto final.
Cuando la suma de Q_{a}/Q_{A} y Q_{b}/Q_{B} es mayor que 1,0, se indica antagonismo. Cuando la suma es igual a 1,0, se indica aditividad, y cuando la suma es inferior a 1,0, se demuestra sinergia.
Ejemplo 1
(Comparativo)
Se cultivaron algas verdes Chlorella sorokiniana en medio de Proteasa durante tres semanas, se recolectaron por centrifugación, y se resuspendieron en agua de enfriamiento sintética (pH 8.2). Para el ensayo, se prepararon pocillos de microplaca de cultivo de tejido de 96 pocillos (FALCON® 3075) con 200 \muL de los biocidas indicados en agua de enfriamiento sintética. Se inocularon 100 \muL de una suspensión de células Chlorella sorokiniana [10^{7} Unidades Formadoras de Colonias (CFU) por mL] en cada pocillo de la microplaca dando un volumen total de 300 \muL. Las microplacas fueron cubiertas con la tapa proporcionada e incubadas a 25ºC durante los días con ciclos de 16 horas/8 horas de luz/oscuridad (lámparas fluorescente blanco-frío, 1255 lux). Después de la incubación, se retiró por aspiración el sobrenadante de cada pocillo de la microplaca y se extrajo clorofila de las células restantes usando dimetilsulfoxido (DMSO). Se midió la reducción en el contenido de clorofila de las células de algas debido a la actividad algicida usando la densidad óptica a 650 nm (lector de placas Beckman Biomek®) de cada extracción. Como se muestra más abajo en la tabla 1, se indicó sinergía.
TABLA 1
1 
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 2
Se utilizó el protocolo de test descrito más arriba en el ejemplo 1. Sin embargo, para este ejemplo, El inóculo de test fue 100 \muL de algas verdes Scenedesmus obliquus (10^{6} CFU/mL). Como se muestra más abajo en la tabla 2, se indicó sinergia.
TABLA 2
2

Claims (13)

1. Composición para controlar el desarrollo biológico en fluidos industriales que comprende cantidades efectivas de hipobromito sódico estabilizado y al menos un compuesto seleccionado entre óxido de coco alquildimetilamina y N-coco alquiltrimetilendiamina.
2. Composición según la reivindicación 1, en la que el desarrollo biológico es desarrollo microbiológico seleccionado del grupo consistente en bacterias, hongos, algas y sus combinaciones.
3. Composición según la reivindicación 1, en la que el desarrollo biológico es desarrollo macrobiológico seleccionado del grupo consistente en mejillones cebra, mejillones azules y la almeja asiática.
4. Composición según la reivindicación 1, en la que el hipobromito sódico estabilizado es hipobromito sódico estabilizado con sulfamato sódico.
5. Composición según la reivindicación 4, en la que se estabiliza el hipobromito sódico con un sulfamato de metal alcalino.
6. Composición según la reivindicación 1, en la que se estabiliza el hipobromito sódico con un derivado de amida ácida seleccionado del grupo consistente en ácidos carbónicos, cianuro de hidrógeno, ácidos carboxílicos, aminoácidos, ácidos sulfúricos, ácidos fosfóricos y ácidos bóricos.
7. Composición según la reivindicación 1, en la que se selecciona los fluidos industriales del grupo consistente en aguas de refrigeración, aguas de procesos de alimentos, bebidas e industriales; sistemas de la industria de la pasta papelera y del papel; pasteurizadores de cervecería; sistemas de agua dulce; sistemas de lavado del aire; fluidos y lodos de perforación de campos petrolíferos; procesos de recuperación del petróleo; lubricantes industriales, fluidos de corte; sistemas de transferencia de calor; sistemas depuradores de gases; sistemas de látex; sistemas de arcillas y pigmentos; fuentes decorativas; tuberías de admisión de agua; tanques de agua de lastre y depósitos de buques.
8. Composición según la reivindicación 1, en la que la cantidad de hipobromito sódico estabilizado oscila entre aproximadamente 0,05 ppm y 1000 ppm de oxidante residual total y la cantidad del compuesto seleccionado del grupo consistente en óxido de coco alquidimetilamina y ácido n-coco-alquitrimetilendiamina oscila entre 0,05 ppm y 1000 ppm de ingrediente activo.
9. Método para controlar el desarrollo biológico en un fluido industrial que comprende la etapa de añadir al fluido industrial cantidades efectivas de control del desarrollo biológico de hipobromito sódico estabilizado y al menos un compuesto seleccionado del grupo consistente óxido de coco alquildimetilamina y N-coco alquiltrimetilendiamina.
10. Método según la reivindicación 9, en el que el desarrollo biológico es desarrollo microbiológico seleccionado del grupo consistente en bacterias, hongos, algas y sus combinaciones.
11. Método según la reivindicación 11, en el que el desarrollo biológico es desarrollo macrobiológico seleccionado del grupo consistente en mejillones cebra, mejillones azules y la almeja asiática.
12. Método según la reivindicación 9, en el se selecciona el fluido industrial del grupo consistente en: aguas de refrigeración, aguas de procesos de alimentos, bebidas e industriales; sistemas de la industria de la pasta papelera y del papel; pasteurizadores de cervecería; sistemas de agua dulce; sistemas de lavado del aire; fluidos y lodos de perforación de campos petrolíferos; procesos de recuperación del petróleo; lubricantes industriales, fluidos de corte; sistemas de transferencia de calor; sistemas depuradores de gases; sistemas de látex; sistemas de arcilla y pigmento; fuentes decorativas; tuberías de admisión de agua; tanques de agua de lastre y depósitos de buques.
13. Método según la reivindicación 9, en el que la cantidad de hipobromito sódico estabilizado oscila entre 0,05 ppm y 1000 ppm de oxidante residual total y la cantidad del compuesto seleccionado del grupo consistente en óxido de coco alquidimetilamina y N-coco oscila entre 0,05 ppm y 1000 ppm de ingrediente activo.
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