ES2341010T3 - Tratamiento con vapor activado para neutralizar agentes de armamento. - Google Patents
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Abstract
Un método para desactivar un agente químico patógeno que se caracteriza por: someter el agente químico patógeno a una mezcla gaseosa de un peróxido en forma de vapor y compuesto que contiene nitrógeno en forma de gas, siendo la relación de peróxido con respecto a compuesto que contiene nitrógeno de entre 1:1 y 1:0,0001, siendo la fórmula general del compuesto que contiene nitrógeno: **(Ver fórmula)** en la que R1, R2 y R3 se escogen de manera independiente entre H y un grupo alquilo.
Description
Tratamiento con vapor activado para neutralizar
agentes de armamento.
El presente invento se refiere a la técnica de
desactivación de agentes de armamento biológico y químico. Encuentra
particular aplicación con los agentes neurotóxicos de tipo G, V y H,
así como también con los agentes
biológicos.
biológicos.
Los agentes de armamento químico incluyen los
agentes de tipo G, V y H. Los agentes de tipo G contienen fósforo y
son líquidos transparentes, incoloros e insípidos que son miscibles
en agua y en la mayoría de disolventes. Ejemplos incluyen
fosfoamino cianidato de
etil-N,N-dimetilo (Taburn o agente
GA), ésteres de fosfonofluoridato, tales como fosfonofluoridato de
isopropilo y metilo (Sarin o agente GB) y
1,2,2-trimetilpropiléster de ácido
metilfosfonofluorídico (Soman o agente GD). GB es inodoro, es el
agente neurotóxico más volátil y se evapora aproximadamente con la
misma rapidez que el agua. GA posee un ligero olor afrutado y GD
tiene un ligero olor a alcanfor. Los agentes de tipo H incluyen
sulfuro de di(2-cloroetilo) (gas mostaza o
agente HD) y
dicloro(2-clorovinil)arsina
(Lewisite).
Los agentes neurotóxicos de tipo V contienen un
grupo amina sustituido e incluyen fosfonotiolatos de metilo que
tienen un grupo amino interno. Ejemplos incluyen metilfosfonotiolato
de o-etil-s-(2diisopropilaminoetilo)
(agente VX), metilfosfonotiolato de
o-isobutil-s-(2-dietilo)
y metilfosfonotiolato de o,s-dietilo. Los
fosfonotiolatos procedentes de productos tóxicos de hidrólisis
comprenden ácidos fosfonotioicos. VX es un líquido transparente, de
color ámbar, inodoro y oleoso. Es miscible con agua y soluble en
todos los disolventes. Es el agente neurotóxico menos volátil.
Se han desarrollado oxidantes líquidos que
pueden desactivar agentes de armamento biológico. Véase, por
ejemplo, el documento
US-A-6.245.957 de Wagner y col. En
el documento de Wagner, se comenta la pulverización de una
disolución líquida oxidante sobre equipamiento de campo que presenta
contaminación real o potencial con agentes de armamento químico o
biológico. Después del tratamiento, se enjuaga la disolución del
equipo con agua que se deja fluir sobre el suelo como residuo no
tóxico. Aunque resulta eficaz, la disolución líquida de Wagner
presenta inconvenientes. En primer lugar, es difícil que los
líquidos penetren en las hendiduras, pequeñas fisuras, conductos y
partes parcialmente protegidas o superpuestas. En segundo lugar, en
espacios cerrados tales como el interior de aeroplanos, tanques y
edificios, la limpieza y eliminación de la disolución líquida puede
resultar problemática. En tercer lugar, los líquidos pueden provocar
daños sobre algunos equipos, tal como los equipos eléctricos
y
electrónicos.
electrónicos.
Los agentes de vesiculación, tal como HD
(mostaza de azufre) experimentan oxidación para dar lugar a
productos no formadores de vesícula (el sulfuro se transforma en
sulfóxido). Mediante la correcta elección de los agentes, se evita
la oxidación posterior hasta el producto de sulfona. Esto es
preferible ya que tanto el sulfuro como la sulfona presentan
propiedades de formación de vesículas; al mismo tiempo, el sulfóxido
es no formador de vesículas.
El peróxido provoca una reacción de
perhidrólisis que neutraliza los agentes neurotóxicos de tipo V, tal
como el agente neurotóxico VX. En la reacción de perhidrólisis, el
resto peróxido sustituye a uno de los grupos que se encuentran
alrededor del átomo de fósforo, en la posición activa de la molécula
de agente neurotóxico. La perhidrólisis resulta más eficaz con
agentes neurotóxicos de tipo V que la hidrólisis catalizada por
base. En presencia de agua, tal como agua y disolución de lavado de
amoníaco, la reacción de hidrólisis catalizada por base puede
formar EA2192 que también es altamente tóxico. EA2192 es un ácido
fosfonotioico que presenta la misma estructura básica que VX con la
excepción de que el grupo etoxi terminal se encuentra sustituido por
OH.
Por otra parte, los agentes G, tal como GD
tienden a ser bastante estables en presencia de agua oxigenada. GD
no experimenta perhidrólisis autocatalítica que neutraliza la
reacción con agua oxigenada. Por el contrario, típicamente los
agentes de tipo G experimentan desactivación con agua oxigenada
líquida por medio de reacción de catálisis básica. De manera
específica, se ha empleado amoniaco para facilitar la hidrólisis de
agentes catalizada por base con agua oxigenada líquida, o la
perhidrólisis. También se han empleado iones de molibdato en
combinación con el agua oxigenada líquida. Se ha comprobado que los
iones permolibdato formados desactivan agentes G, V y H.
El documento
US-A-5.998.691 describe la
destrucción de agentes de armamento químico (CWA) por medio de una
base nitrogenada, que puede ser amoniaco o aminas, seguida de
oxidación por parte de agua oxigenada u otros oxidantes. También se
describe que la destrucción de CWA por este método no requiere metal
activo en combinación con la base nitrogenada. Describe que el
amoniaco o las aminas deberían encontrarse en estado líquido y que
el agua oxigenada se añade tras la evaporación del amoniaco.
La presente solicitud proporciona un
desactivador en fase de vapor que resulta eficaz frente a agentes de
tipo G, V y H, así como también frente a agentes biológicos.
\newpage
El presente invento se refiere a un método para
desactivar un agente químico patógeno que se caracteriza por:
someter el agente químico patógeno a una mezcla
gaseosa de peróxido en forma de vapor y compuesto que contiene
nitrógeno en forma de gas, siendo la relación de peróxido con
respecto a compuesto que contiene nitrógeno de entre 1:1 y
1:0,0001, presentando el compuesto que contiene nitrógeno la fórmula
general:
en la que R_{1}, R_{2} y
R_{3} se escogen de forma independiente entre H y grupo
alquilo.
\vskip1.000000\baselineskip
Además, el presente invento se refiere a un
aparato para desactivar un agente químico patógeno que se
caracteriza por:
un vaporizador para vaporizar el líquido de agua
oxigenada;
un medio para inyectar el líquido de agua
oxigenada en el interior del vaporizador con un caudal de
0,4-0,5 gramos/minuto para formar vapor de agua
oxigenada;
un tanque de amoniaco gaseoso comprimido (32) o
un atomizador (50) que atomice un compuesto líquido que contiene
nitrógeno en el interior de una niebla de fórmula general:
en la que R_{1}, R_{2} y
R_{3} se escogen de forma independiente entre H y grupo
alquilo;
una caja;
un medio para mezclar el vapor de agua oxigenada
y el amoniaco gaseoso o la niebla para formar una mezcla gaseosa,
siendo la relación de agua oxigenada con respecto a compuesto que
contiene nitrógeno de entre 1:1 y 1:0,0001 y suministrar dicha
mezcla gaseosa a la caja.
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con un aspecto preferido del presente
invento, se proporciona un método para la descontaminación de un
objeto contaminado con GD. El método incluye poner en contacto el
objeto en una caja con un vapor que contiene un peróxido y amoniaco,
durante el tiempo suficiente para reducir la concentración de GD a
menos que 1% de su concentración inicial, siendo el tiempo para que
la concentración alcance 1% de la concentración inicial inferior a 6
horas.
De acuerdo con un aspecto preferido del presente
invento, se proporciona un método para desactivar un agente químico
patógeno. El método incluye formar un vapor de peróxido, aumentar el
pH del vapor con un compuesto elevador de pH y someter el agente
químico patógeno al peróxido, al valor de pH elevado, durante el
tiempo suficiente para desactivar el agente químico.
De acuerdo con un aspecto preferido del presente
invento, se proporciona un método para desactivar la sustancia
biológicamente activa. El método incluye someter la sustancia
biológicamente activa a una mezcla de compuesto oxidante fuerte y
compuesto alcalino, ambos en forma gaseosa.
\newpage
De acuerdo con aspectos más limitados del
presente invento, las superficies se tratan de manera opcional con
una combinación de un vapor oxidante y un vapor básico, niebla, o
neblina, preferiblemente de amoniaco o de una aquilamina de cadena
corta.
Una ventaja de al menos una realización del
presente invento reside en su eficacia frente a una amplia variedad
de agentes de armamento químico, incluyendo los agentes de tipo V y
G, así como también los agentes de armamento biológico.
Otra ventaja de al menos una realización del
presente invento reside en su eficacia frente a los agentes de
armamento químico y biológico.
Otra ventaja de al menos una realización del
presente invento reside en su facilidad de limpieza.
Otra ventaja de al menos una realización del
presente invento reside en su compatibilidad con el equipamiento
eléctrico.
Otras ventajas del presente invento resultarán
evidentes para los expertos comunes en la técnica, tras la lectura y
consideración de la siguiente descripción detallada de las
realizaciones preferidas.
El invento puede adoptar la forma de varios
componentes y configuración de componentes, así como de varias
etapas y configuración de etapas. Los dibujos pretenden únicamente
ilustrar una realización preferida y no se pretende que limiten el
invento.
La Figura 1 es una ilustración de un diagrama de
un sistema de tratamiento de vapor de acuerdo con el presente
invento;
La Figura 2 es una realización alternativa del
sistema de tratamiento de la Figura 1;
La Figura 3 es otra realización alternativa del
sistema de tratamiento de vapor;
La Figura 4 es un esquema de reacción propuesto
para la conversión del agente HD en los productos de reacción HDO y
HDO_{2} en presencia de agua oxigenada;
La Figura 5 es un esquema de reacción propuesto
para la conversión del agente VX en VX-Pyro, EMPA y
otros productos de reacción en presencia de agua oxigenada;
La Figura 6 es un esquema de reacción propuesto
para la conversión del agente GD en PPMA en presencia de agua
oxigenada y amoniaco o amina;
La Figura 7 es un diagrama de porcentaje de HD y
de HDO frente a tiempo, en presencia de vapor de agua oxigenada y
amoniaco;
La Figura 8 es un diagrama de porcentaje de VX,
VX-Pyro y EMPA frente a tiempo, en presencia de
vapor de agua oxigenada sin amoniaco;
La Figura 9 es un diagrama de porcentaje de VX,
VX-Pyro y EMPA frente a tiempo en presencia de vapor
de agua oxigenada con amoniaco;
La Figura 10 es un diagrama de porcentaje de GD
y PMPA frente a tiempo, en presencia de vapor de agua oxigenada con
amoniaco; y
La Figura 11 es un diagrama de porcentaje de GD
y PMPA frente a tiempo, en presencia de vapor de agua oxigenada con
amoniaco, en condiciones controladas de agua.
Con respecto a la Figura 1, la caja de
tratamiento 10 recibe o constituye en sí mismo una estructura
potencialmente contaminada con sustancias activas biológicamente,
en particular agentes de armamento biológico o químico.
Típicamente, las sustancias activas biológicamente incluyen
patógenos, biotoxinas, priones, esporas, agentes químicos y
similares. Agentes químicos típicos incluyen agentes de vesiculación
de tipo H tales como gas mostaza y agentes neurotóxicos de tipo V y
G.
La cámara o caja de tratamiento 10, en una
realización, es una cámara específica que se adapta para recibir
los objetos a tratar y a continuación se sella. Los objetos a
descontaminar pueden incluir equipamiento, armas, prendas de ropa,
instrumentación médica y similares. La cámara puede ser una
estructura fija, una tienda que se monta alrededor del objeto a
tratar, una cámara móvil o similar. En otra realización, la caja
incluye el interior de un almacén, habitación, avión, barco, tanque
u otro vehículo cuyas superficies interiores u objetos son objeto de
tratamiento.
El ventilador o dispositivo impelente 12 libera
un gas ambiental, típicamente aire, a partir de la caja 10 a través
del filtro 10 de riesgo biológico o químico. Un dispositivo 16 de
destrucción catalítica provoca la ruptura del agua oxigenada para
dar lugar a la formación de vapor de agua. El dispositivo de secado
18 retira el vapor de agua del gas recirculado con el fin de
controlar la humedad del gas portador.
Se suministra aire filtrado y seco u otro gas
portador al vaporizador 20, que vaporiza el oxidante líquido,
preferiblemente una disolución de agua oxigenada, a partir de una
fuente 22 de agua oxigenada líquida. En particular, el vaporizador
proporciona calor al oxidante líquido para convertirlo en forma de
vapor. El calor aplicado es suficiente para vaporizar el agua
oxigenada y el agua sin dar lugar a la descomposición prematura del
agua oxigenada.
Mientras que se hace una referencia particular a
peróxidos, en particular a agua oxigenada, también se contemplan
otros oxidantes fuertes tales como hipocloritos, disoluciones de
ozono y perácidos, tales como ácido peracético. De manera opcional,
se mezcla un codisolvente, tal como un alcohol, con el oxidante
líquido. La válvula 24 u otro medio de control apropiado regula la
velocidad a la que se vaporiza el agua oxigenada líquida.
Se alimenta el vapor de agua oxigenada en el
interior de una cámara o región de mezcla 30 en la que tiene lugar
la homogeneización del vapor de agua oxigenada y la mezcla de aire
con un gas básico, niebla o neblina (todos ellos referidos en la
presente memoria como estados gaseosos, a menos que se indique lo
contrario), preferiblemente gas de amoniaco. No obstante, también
se contemplan otros compuestos que contienen nitrógeno capaces de
aumentar la velocidad de degradación de al menos una sustancia
biológicamente activa y/o de reducir la concentración de al menos
un producto patógeno de la degradación de la sustancia
biológicamente activa, tal como alquilaminas de cadena corta, por
ejemplo, alquilaminas C_{1}-C_{8}. A
continuación, se puede describir el compuesto activo que contiene
nitrógeno por medio de la fórmula general:
donde R_{1}, R_{2} y R_{3} se
escogen de forma independiente entre H y un grupo alquilo. El grupo
alquilo puede estar o no sustituido. Sustituyentes apropiados son
aquellos que no afectan negativamente a la actividad catalítica del
compuesto que contiene nitrógeno. Preferiblemente, el compuesto que
contiene nitrógeno es uno capaz de persistir en la fase vapor de
agua oxigenada o en contacto con la sustancia biológicamente activa
durante el tiempo suficiente para actuar como acelerador en el
proceso de degradación del agente con peróxido. Alquilaminas
apropiadas incluyen metilamina, etilamina, propilamina, butilamina,
dimetilamina, metiletilamina, dietilamina, sus combinaciones y
similares.
\vskip1.000000\baselineskip
En la realización que se muestra en la
ilustración, se suministra gas de amoniaco (u otro compuesto que
contiene nitrógeno) a partir de una fuente o reserva 32, tal como
un tanque de alta presión que contiene gas de amoniaco comprimido.
Una válvula de control o reguladora 34 controla la cantidad de vapor
de amoniaco suministrada a la zona de mezcla 30. Con carácter
inmediato, la mezcla de amoniaco y vapor de agua oxigenada es
suministrada de forma continua a la cámara de tratamiento 10. De
manera opcional, se monta un filtro 36 de contaminante biológico o
químico en la entrada de la cámara.
En una realización, se mezclan agua oxigenada y
amoniaco justo antes o en el momento en que entran en la caja 10. En
una realización específica, se introducen en la caja a lo largo de
las tuberías de fluido separadas y se mezclan en el interior de la
caja.
El controlador 40 se encuentra conectado con uno
o más monitores 42 dispuestos en la cámara de tratamiento 10 para
registrar las condiciones ambientales. En base a las condiciones
ambientales registradas, el controlador regula una o más válvulas
de control 24 y 34 con el fin de establecer una o más de las
concentraciones relativas de agua oxigenada y de vapor de amoniaco,
el dispositivo impelente 12 para controlar la cantidad de flujo de
aire, los ventiladores 44 de la cámara para distribuir el gas de
tratamiento alrededor de la cámara, y similares. Preferiblemente,
el controlador 40 regula las válvulas 24, 34 de manera que la mezcla
de vapor de peróxido y amoniaco de la zona de mezcla 30 alcance una
concentración de amoniaco dentro del intervalo de 1 a 0,0001 veces
la concentración nominal de vapor de peróxido.
En una realización, la concentración de amoniaco
de la cámara de tratamiento 10 es de al menos 1 ppm en peso. La
concentración de amoniaco en la cámara de tratamiento 10 puede ser
de hasta alrededor de 100 ppm, en peso. En una realización
específica, la concentración de amoniaco en la cámara de tratamiento
10 está dentro del intervalo de 3-200 ppm, en peso.
En una realización, la concentración de agua oxigenada es de al
menos 50 ppm en peso (0,67 mg/l). La concentración de agua
oxigenada en la cámara de tratamiento 10 puede ser de hasta
alrededor de 3600 ppm, en peso (5 mg/l), o mayor. En una realización
específica, la concentración de agua oxigenada en la cámara de
tratamiento 10 está dentro del intervalo de 200-1000
ppm, en peso. Por ejemplo, la concentración de amoniaco puede ser
de alrededor de 8 ppm y la de agua oxigenada de alrededor de 600
ppm. Para conseguir tales concentraciones en la caja pequeña de
alrededor de 0,1-0,2 m^{3}, se requiere un caudal
de alrededor de 0,03-0,05 m^{3}/minuto de vapor de
agua oxigenada y gas portador. Se puede introducir NH_{3} en el
interior de la corriente VHP a alrededor de 0,18 ml/min justo antes
de su entrada en la caja. Para cajas de tamaño mayor, pueden
resultar apropiados caudales mayores.
En una realización, se rellena el agua oxigenada
de forma intermitente o continua con el fin de mantener un
intervalo deseado de concentración en el interior de la caja 10. En
otra realización, se sella la caja una vez que la concentración de
agua oxigenada y/o de amoniaco ha alcanzado el nivel deseado, o un
pequeño tiempo después. Se deja disminuir la concentración de forma
natural con el tiempo debido a la descomposición. Por ejemplo, se
puede introducir agua oxigenada y amoniaco en la caja durante un
período inicial de alrededor de cuatro a seis horas y
posteriormente se sella la caja, permitiendo de este modo la
destrucción de cantidades residuales de agentes químicos y de sus
productos de reacción patógenos, durante un período posterior de
alrededor de diez a veinte horas. Se puede desconectar el
vaporizador después del período inicial y usar para descontaminar
otra caja.
Por medio de un dispositivo de calentamiento 46,
se puede mantener la caja 10 a temperatura ambiente o a alrededor de
temperatura ambiente (alrededor de 15-30ºC),
preferiblemente, alrededor de 23-25ºC.
En la realización de la Figura 1, se muestra un
sistema de bucle cerrado en el que el gas portador es recirculado y
usado de nuevo. De manera alternativa, se puede emplear un sistema
de bucle abierto, a través del cual se suministra aire atmosférico
limpio al vaporizador, preferiblemente sometido a filtrado y seco, y
el aire que abandona la cámara es filtrado para evitar que los
contaminantes biológicos o químicos escapen o sean liberados a la
atmósfera.
Con referencia a la Figura 2, se muestra un
sistema de bucle abierto. El dispositivo impelente 12 hace pasar el
aire a través del filtro 14 y, de manera opcional a través de un
deshumificador, antes de impulsarlo a través del vaporizador 20.
Una fuente 22 de vapor de peróxido y una fuente 34 de compuesto que
contiene nitrógeno activo proporcionan el peróxido líquido y el
compuesto que contiene nitrógeno al vaporizador. De manera
alternativa, cuando el compuesto que contiene nitrógeno es líquido,
se pueden proporcionar vaporizadores independientes para cada uno.
Es posible inyectar por separado el peróxido y el compuesto que
contiene nitrógeno, haciendo uso del gas portador, en el interior
de la región de mezcla. Otra posibilidad consiste en suministrar al
vaporizador, por separado, el compuesto que contiene nitrógeno y el
peróxido, en forma de líquidos. Se conecta la salida del vaporizador
a una región interior cuyas superficies se desea descontaminar.
Con referencia a la Figura 3, se filtra 14 el
gas portador, se destruye el peróxido 16 y se seca 18. El
dispositivo impelente 12 conduce el gas seco hasta el vaporizador
20, que vaporiza el peróxido líquido a partir de la fuente 22. El
vapor de peróxido es suministrado directamente a la región de
tratamiento 10. Un atomizador 50 recibe la disolución alcalina
líquida de la reserva 52, la somete a atomización para dar lugar a
una neblina y la introduce en el interior de la cámara 10. De
manera opcional, una parte del gas portador fluye a través del
nebulizador con el fin de conducir y transportar la neblina a lo
largo de toda la cámara. De forma alternativa, se puede vaporizar
la disolución alcalina. Disoluciones alcalinas apropiadas incluyen
disoluciones acuosas de potasio y de otros carbonatos, molibdatos,
sales de amonio y similares.
En otra realización, se introducen
secuencialmente el vapor de agua oxigenada y el amoniaco. Por
ejemplo, se añade primero el amoniaco. Transcurrido el período de
tiempo suficiente para que el amoniaco circule a través de la caja
10, se deja fluir el agua oxigenada hacia el interior de la
caja.
En otra realización, se genera in situ al
menos uno de vapor de agua oxigenada y amoniaco, en el interior de
la caja.
El vapor de agua oxigenada solo es relativamente
eficaz frente a los agentes de vesiculación, HD, y frente a los
agentes neurotóxicos, tales como VX, que muestran oxidación
selectiva y perhidrólisis selectiva. Mediante la adición de
amoniaco al sistema de vapor, también se puede llevar a cabo la
desactivación de GD basada en hidrólisis. También se han encontrado
mejoras en las velocidades de desactivación de los agentes de
vesiculación y de los agentes neurotóxicos.
Sin pretender limitar el alcance del invento, se
piensa que, bajo exposición a vapor de agua oxigenada, se produce
la oxidación selectiva de HD para dar lugar a un sulfóxido no
formador de vesículas, HDO (Figura 4), evitando la generación de
una sulfona formadora de vesículas (HDO_{2}). Esta reacción con el
agua oxigenada vaporizada tiene lugar de forma rápida, más
rápidamente con vapor que con disoluciones líquidas de agua
oxigenada. La transferencia de masa de agua oxigenada entre el
vapor y el agente líquido da lugar a la acumulación de agua
oxigenada en la fase líquida, lo que provoca que la oxidación tenga
lugar de forma rápida. El exceso de oxidante disuelto garantiza que
el proceso de oxidación tenga lugar de forma completa.
En las disoluciones líquidas de peróxido
neutras, se entiende que VX experimenta perhidrólisis autocatalítica
parcial debido a la basicidad de su grupo amina. El VX actúa para
auto-activar el peróxido por medio de protonación
del grupo amina. En presencia de activadores que modifican el pH del
peróxido hasta valores básicos, la perhidrólisis avanza hasta que se
produce la destrucción completa.
Cuando tiene lugar la exposición a vapor de agua
oxigenada, es entiende que VX experimenta perhidrólisis similar,
provocando la basicidad del grupo amina de la molécula de VX que
tenga lugar la perhidrólisis autocatalítica (Figura 5). Se pueden
formar varios intermedios de reacción, con diferente toxicidad,
incluyendo fosfonato de etilo y metilo (EMPA) y
VX-pyro, un intermedio tóxico. No obstante, se
rellena agua oxigenada de forma constante por medio de
transferencia de masa entre el agente líquido y el vapor que fluye
sobre él, manteniendo el suministro de anión peroxilo adecuado para
la reacción. Los productos ácidos que se generan mediante
perhidrólisis son volátiles, y son transportados por medio del
vapor que fluye. A diferencia de los líquidos estancados, esta
retirada de los productos ácidos evita que se acumulen y que el
valor de pH se reduzca hasta un punto en el que la reacción se
pare.
Se ha comprobado que la presencia adicional de
amoniaco aumenta la velocidad de degradación de VX gracias al vapor
de agua oxigenada, así como también reduce la concentración de
subproductos tóxicos. La reacción es selectiva para el EMPA no
tóxico. Se forma poco o nada de EA-2192. El
VX-pyro tiende a ser detectado únicamente como
intermedio no persistente. Se sugiere que el compuesto que contiene
nitrógeno proporciona un pH que es más básico que el del agua
oxigenada sola, favoreciendo de este modo el transcurso de la
reacción hasta la obtención de EMPA.
GD no tiende a experimentar perhidrólisis
autocatalítica importante con agua oxigenada ya sea líquida o
vaporizada. No obstante, GD es susceptible de desactivación por
medio de hidrólisis catalizada por base y de perhidrólisis. En
disolución, la perhidrólisis es alrededor de cuatro veces más rápida
que la hidrólisis catalizada por base. Tanto la hidrólisis como la
perhidrólisis dan lugar a la formación de los mismos productos de
inactivación no tóxicos. El GD expuesto a agua oxigenada y amoniaco
o a alquilaminas de cadena corta que aumentan el pH experimenta
perhidrólisis rápida y/o hidrólisis, siempre y cuando el pH
permanezca en valores elevados (Figura 6). Mayoritariamente, el
producto de reacción es ácido pinacolilmetilfosfónico (PMPA). La
exposición única a vapor de agua oxigenada no provoca la
perhidrólisis. No obstante, cuando se añade amoniaco al vapor de
agua oxigenada, tiene lugar la hidrólisis para formar los productos
de inactivación no tóxicos. Debido a que los
agentes-G son higroscópicos, el amoniaco tiende a
ser absorbido fácilmente en la humedad retenida por el
agente-G procedente del vapor de agua oxigenada. La
reacción de hidrólisis es el resultado de la basicidad del amoniaco
y de la presencia de agua que es absorbida en el líquido GD
higroscópico.
Puede apreciarse que durante el tratamiento con
vapor de agua oxigenada/amoniaco también se destruyen otros agentes
de armamento químico susceptibles de oxidación y/o de perhidrólisis,
incluyendo, pero no limitándose a, cloruro de cianógeno, ácido
cianhídrico, bencilato de 3-quinuclinidilo (Agente
BZ).
Al tiempo que se hace referencia a la
destrucción de agentes de armamento químico, el método también
resulta apropiado para la destrucción de agentes de armamento
biológico, tales como esporas bacterianas, bacterias vegetativas,
virus, mohos y hongos capaces de matar o provocar graves lesiones en
mamíferos, particularmente en humanos. Entre ellos se encuentran
virus, tales como encefalomielitis equina y viruela; bacterias,
tales como las provocan peste (Yersina pestis), carbunco
(Bacillus anthracis) y tularemia (Francisella
tularensis); y hongos, tales como coccidioidomicosis; así como
también productos tóxicos expresados por microorganismos; por
ejemplo, la toxina del botulismo expresada por Clostridium
botulinium bacterium.
Se ha comprobado que es posible desactivar un
amplio espectro de agentes biológicos y químicos (es decir, reducir
su concentración original a menos que 1% en peso y preferiblemente,
reducir a niveles no detectables) empleando la mezcla en forma de
vapor de agua oxigenada y amoniaco, durante un período de tiempo
relativamente corto, preferiblemente no mayor que diez horas, y,
más preferiblemente, no mayor que seis horas. Es posible desactivar
algunos agentes químicos, tales como HD, en períodos de tiempo más
reducidos, por ejemplo, de 2 a 6 horas. Preferiblemente, la
concentración de intermedios patógenos, por ejemplo,
VX-pyro, es reducida a menos que alrededor de 5% del
peso original del agente químico en un período no mayor a alrededor
de 24 horas.
Sin pretender limitar el alcance del invento,
los siguientes ejemplos demuestran la eficacia de la combinación de
agua oxigenada y amoniaco a la hora de desactivar los agentes de
armamento químico.
Se depositan por separado los agentes químicos
VX, GC y HD sobre papel de filtro de vidrio (5 \mul del agente).
Se coloca la muestra en una cámara 10 de 0,15 m^{3} que se
encuentra conectada con un vaporizador STERIS M-100
VHP®. El vaporizador genera agua oxigenada a partir de una
disolución que comprende 35% de agua oxigenada en agua. Se emplea
aire de la cámara como gas portador. Se utiliza un caudal de
alrededor de 0,3 m^{3}/minuto. Se inyecta agua oxigenada en el
interior del gas portador a un caudal de 0,4-0,5
g/minuto, dando lugar a una concentración de agua oxigenada medida
dentro de la cámara de alrededor de 600 ppm. Se introduce gas de
amoniaco en el agua oxigenada y en la corriente de gas portador
justo antes de su entrada en la cámara, a una concentración de 0,18
ml/min, dando lugar a una concentración calculada de amoniaco de
alrededor de 8 ppm. Se expone la muestra al vapor de agua oxigenada
y amoniaco en la cámara durante un período de tiempo escogido de
alrededor de 0,5 a alrededor de 4 horas a una temperatura de
alrededor de 23ºC a alrededor de 25ºC.
Las muestras expuestas y las no expuestas se
someten a extracción con disolvente y se analiza el contenido de
agente residual y de productos de reacción en el extracto por medio
de RMN.
Se llevaron a cabo experimentos similares al
descrito anteriormente, pero sin amoniaco.
La Figura 7 es un diagrama del porcentaje, en
peso, de HD inicial detectado y porcentaje de producto de reacción
de HDO (expresado como porcentaje de HD inicial), frente a tiempo,
en presencia tanto de agua oxigenada como de amoniaco. Puede
observarse que el HD no es detectable después de un período de dos
horas. Un parte importante (alrededor de 45%) es convertida en
HDO.
La Figura 8 muestra el resultado para VX en
presencia de agua oxigenada sin amoniaco, así como también para los
productos de reacción VX-pyro y EMPA. Aunque la
disminución inicial en VX es relativamente rápida, los niveles de
VX disminuyen por completo transcurridas aproximadamente 24 horas.
En este momento, el producto es EMPA. Se detecta
VX-pyro como producto intermedio, que alcanza un
pico de concentración transcurridas alrededor de seis horas y
posteriormente decrece.
La Figura 9 muestra los resultados comparables
para VX en presencia tanto de agua oxigenada como de amoniaco. En
este caso, la velocidad de descomposición de VX es mucho mayor que
sin amoniaco, disminuyendo hasta niveles no detectables
transcurridas alrededor de 6 horas. Transcurridas 24 horas, todos
los productos de reacción se encuentran en forma de EMPA.
La Figura 10 muestra los resultados para GD en
presencia de agua oxigenada y amoniaco. La concentración de GD
disminuye hasta niveles no detectables transcurridas alrededor de 4
horas. No se detecta nada de PPMA. Esto puede ser debido a la
evaporación del producto de reacción a partir de la muestra.
La Figura 11 muestra resultados comparables para
GD en presencia de amoniaco y vapor de agua como control.
Claims (27)
1. Un método para desactivar un agente químico
patógeno que se caracteriza por:
someter el agente químico patógeno a una mezcla
gaseosa de un peróxido en forma de vapor y compuesto que contiene
nitrógeno en forma de gas, siendo la relación de peróxido con
respecto a compuesto que contiene nitrógeno de entre 1:1 y 1:0,0001,
siendo la fórmula general del compuesto que contiene nitrógeno:
en la que R_{1}, R_{2} y
R_{3} se escogen de manera independiente entre H y un grupo
alquilo.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método de la reivindicación 1, que además
se caracteriza porque:
el peróxido incluye agua oxigenada.
\vskip1.000000\baselineskip
3. El método de la reivindicación 1 ó 2, que
además se caracteriza porque:
el peróxido se encuentra en forma de vapor.
\vskip1.000000\baselineskip
4. El método de la reivindicación 3, que además
se caracteriza por:
vaporizar el compuesto líquido de peróxido para
formar un vapor de peróxido.
\vskip1.000000\baselineskip
5. El método de la reivindicación 1, que además
se caracteriza porque:
el compuesto que contiene nitrógeno incluye
amoniaco.
\vskip1.000000\baselineskip
6. El método de la reivindicación 1, que además
se caracteriza porque:
el compuesto que contiene nitrógeno incluye una
alquilamina.
\vskip1.000000\baselineskip
7. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, que además se
caracteriza porque:
el gas de amoniaco y el vapor de agua oxigenada
están presentes en una relación de entre 1:1 y 0,0001:1,0.
\vskip1.000000\baselineskip
8. El método de la reivindicación 1, que además
se caracteriza porque:
el compuesto que contiene nitrógeno se encuentra
en una concentración de al menos 1 ppm en la mezcla gaseosa.
\vskip1.000000\baselineskip
9. El método de la reivindicación 8, que además
se caracteriza porque:
la concentración del compuesto que contiene
nitrógeno es menor que 100 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
10. El método de la reivindicación 9, que además
se caracteriza porque:
la concentración del compuesto que contiene
nitrógeno es de al menos 3 ppm en la mezcla gaseosa y menor que 20
ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
11. El método de la reivindicación 10, que
además se caracteriza porque:
el compuesto que contiene nitrógeno incluye
amoniaco en una concentración de 8 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
12. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 8 a 11, que además se caracteriza
porque:
la concentración de peróxido es de al menos 50
ppm en la mezcla gaseosa.
\vskip1.000000\baselineskip
13. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 8 a 12, que además se caracteriza
porque:
la concentración de peróxido es menor que 1000
ppm en la mezcla gaseosa.
\vskip1.000000\baselineskip
14. El método de la reivindicación 12, que
además se caracteriza porque:
la concentración de peróxido es de al menos
400-800 ppm en la mezcla gaseosa.
\vskip1.000000\baselineskip
15. El método de la reivindicación 14, que
además se caracteriza porque:
el compuesto que contiene nitrógeno incluye
amoniaco en una concentración de 3-20 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
16. El método de la reivindicación 15, que
además se caracteriza porque:
la temperatura es de
23-25ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
17. El método de la reivindicación 15 ó 16, que
además se caracteriza porque:
el peróxido incluye agua oxigenada en una
concentración de 600 ppm en la mezcla gaseosa.
\vskip1.000000\baselineskip
18. El método de la reivindicación 17, que
además se caracteriza porque:
el compuesto que contiene nitrógeno incluye
amoniaco en una concentración de 8 ppm en la mezcla gaseosa.
\vskip1.000000\baselineskip
19. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 18, que además se caracteriza
porque:
la concentración de peróxido es de al menos 200
ppm en la mezcla gaseosa.
\vskip1.000000\baselineskip
20. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 8 a 19, que además se caracteriza
porque:
la mezcla gaseosa además incluye un gas
portador.
\vskip1.000000\baselineskip
21. El método de la reivindicación 20, que
además se caracteriza porque:
el gas portador incluye aire.
\vskip1.000000\baselineskip
22. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1-21, que además se
caracteriza porque:
el agente químico incluye al menos uno de los
agentes químicos de tipo G, tipo V y tipo H y sus combinaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
23. El método de la reivindicación 22, que
además se caracteriza porque:
el agente químico incluye un agente químico de
tipo G y el método incluye poner en contacto el agente químico
patógeno con el compuesto que contiene nitrógeno y el peróxido
durante el tiempo suficiente para reducir el agente de tipo G hasta
un nivel menor que 1% de su concentración original.
\newpage
24. El método de la reivindicación 22 ó 23, que
además se caracteriza porque:
el tiempo de contacto es de hasta seis
horas.
\vskip1.000000\baselineskip
25. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1-24, que además se
caracteriza por:
mantener la temperatura durante la etapa de
puesta en contacto a alrededor de 15ºC a 30ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
26. El método de una cualquiera de las
reivindicaciones 1-25, que además se
caracteriza porque:
el compuesto que contienen nitrógeno es un
líquido y el método además incluye vaporizar el líquido en un
vaporizador.
\vskip1.000000\baselineskip
27. El método de la reivindicación 1, en el que
el agente químico incluye éster
1,2,2-trimetilpropílico de ácido
metilfosfonofluorídico (agente GD) y el compuesto que contiene
nitrógeno incluye amoniaco y un objeto se encuentra contaminado con
GD, caracterizándose dicho método por:
poner en contacto el objeto en el interior de
una caja (10) con vapor que contiene un peróxido y amoniaco, durante
el tiempo suficiente para reducir la concentración de GD a menos que
1% de su concentración inicial, siendo el tiempo requerido para que
la concentración alcance 1% de su valor inicial inferior a 6
horas.
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