اُزن: پارادایم نوین تصفیه آب

ترجمه: مهندس توفیق وحیدی آذر مدیرفنی داروسازی شهید قاضی منبع: Pharmaceutical Manufacturing استفاده از اُزن اکنون در بخش‌های عظیمی از صنعت دارو در جهان متداول شده است و متخصصان جهانی نیز براین امر صحه گذارده‌اند؛ دکتر «ایلایت ولیز لورنزو» رئیس دپارتمان تکنولوژی‌های اُزن از مرکزتحقیقات علمی کشور کوبا، در نامه‌ای برتزریق اُزن در آب خام ورودی به سیستم به‌عنوان اکسیدانت قوی و ضدباکتری و در برج‌های خنک‌کن برای حذف جلبک و آلاینده‌ها، همچنین کاهنده اثرات سوء جانبی کلر به وسیله اُزن تاکید می‌کند. او همچنین تمیزکاری توام با استریل را به وسیله اُزن دردمای محیط، شست‌وشوی بطری قبل از پرکردن با آب اُزن دار و حتی شست‌وشوی لباس‌ها با آن به جای استریل کردن را تاکید می‌کند. اکنون صنعت دارو در کوبا قدم‌های موثری را برای استفاده از اُزن برداشته است. *** دسترسی به آب تمیز یکی از مهم‌‌ترین فاکتورها در انتخاب و راه‌اندازی تجهیزات تولید محسوب می‌شود. بدون امکان دسترسی به آب تمیز؛ اغلب پروسه‌های تولیدی؛ تعویض خط و تمیزکاری تجهیزات غیرممکن است و در نهایت عملیات تولید به توقف می‌‌انجامند. داشتن مشخصه‌های آب آشامیدنی شهری اولین نمود آب مورد نیاز در پروسه‌های دارویی است.نگرانی صنعت دارو از اُزن؛ ممکن است از تاثیرگذاری آن در پروسه‌ها و عملیات تولیدی باشد. با حذف اُزن دیگر از آن به‌عنوان «مواد افزوده شده» در سیستم آب دارویی یاد نمی‌شود. اُزن معمولا با استفاده از مکانیزم تجزیه به وسیله اشعه UV از سیستم جدا می‌شود. [برای تجزیه و متلاشی ساختن اُزن از ستون‌های کربن اکتیو در مسیر آب نیز استفاده می‌شود.] اغلب سیستم‌های دارای اُزن مجهز به سیستم UV هستند و این موضوع موجب حذف احتمال تداخل اُزن در آب و یا پروسه می‌گردد. سیستم تولید اُزن با تخلیه الکتریکی آرام دارای تاریخچه به‌کارگیری در صنایع به‌ویژه نیمه‌هادی‌ها و همچنین از بین بردن سطوح بالایی از آلاینده‌‌ها در فاضلاب دارد.

اُزن در بهداشتی‌سازی آب

اُزن به عنوان ماده جایگزین در بهداشتی سازی به جای آب گرم، بخار و مواد شیمیایی مانند کلرین؛ کلراید وپراکسیدها مورد استفاده قرار می‌گیرد و یکی از اکسیدانت‌های تجاری قوی با توان سه هزار برابر کلرین است. اُزن با در نظر گرفتن حساسیت ارگانیزم‌های آب، غلظت، زمان تماس و دمای آب به صورت موثری باکتری، ویروس، مخمرها، قارچ‌ها و دیگر میکروب‌ها را در زمان تماس خود از بین می‌برد.سیستم‌های آب صنعت دارو شایع ترین محل برای رشد بیوفیلم می‌باشند. جداسازی و تمیزکاری بیوفیلم از سطوح خیس آب خالص مشکل است. مهم‌ترین دلیل آن مقاومت پوسته سخت بیوفیلم و وجود مواد مغذی درون آن است که موجب تغذیه میکروب و زنده‌ ماندن آن می‌شود که به تدریج در سیستم آب خالص رشد و موجب آلودگی سیستم انتقال و مسیر آن می‌شود. حذف بیوفیلم از سیستم باید همزمان با نفوذ در پوسته و تخریب حیات میکروبی زیر آن باشد. تخریب جزئی پوسته موجب آزادسازی کلونی‌های میکروبی زیر آن و جریان یافتن آنها در سایت‌های دیگر وباقی ماندن آلودگی در سیستم می‌شود.

بهداشتی‌سازی پیوسته و متناوب از روش‌های ممانعت از تکثیر و رشد بیوفیلم می‌باشند، با این حال تخریب بیوفیلم دشوار بوده که ناشی از تنوع ترکیبی آن می‌باشد.بسیاری از صنایع از اکسیدانت‌های قوی مانند کلرین و پراکسیدها برای کاهش یا حذف بیوفیلم استفاده می‌کنند. اما با توجه به مقررات زیست‌محیطی در مورد آلودگی آب و هزینه‌های بالای برخی مواد شیمیایی تمایل به استفاده از آب اُزن دار برای حذف بیوفیلم و از بین بردن آلودگی‌های میکروبی افزایش یافته است.

طراحی سیستم‌های اُزن

اُزن در محل مصرف و در دمای آب محیط تولید می‌شود و امکان تولید آب خالص در این دما وجود دارد. سیستم‌های اُزن در تولید آب دارویی نیازمند تولید اُزن؛ تزریق و ترکیب آن با آب می‌باشند. اُزن مجددا تبدیل به اکسیژن می‌شود، بنابراین احتمال تاثیرپذیری مواد حساس به اکسیژن در اثر مدت زمان تماس یا میزان اُزن به وجود می‌آید. این تاثیرات باید در زمان ارزیابی سیستم از نظر امکان‌پذیری و ریسک‌های آن مورد لحاظ قرار گیرند. سیستم مونیتورینگ و پارامترهای ایمنی، دامنه جریان، فشار وکل مجموعه‌های مربوط با خلوص و تمیزی آب شامل pH و TOC باید در سیستم جایگزاری شده باشند.

ملاحظات امکان‌پذیری

در صنایع دارویی از اُزن می‌توان برای بهداشتی کردن، تمیزکاری تجهیزات یا به عنوان یک راه‌حل درشرایط خاص استفاده کرد. در حالی که اُزن دارای قابلیت استفاده بسیار است، در برخی موارد امکان به‌کارگیری آن در برخی صنایع مقدور نمی‌باشد. برای استفاده از اُزن پارامترهایی وجود دارند که باید درارزیابی ریسک مورد لحاظ قرار گیرند:

• حساسیت سیستم به اکسیژن

• مواد به‌کارگیری شده در ساخت سیستم

• ایمنی اپراتور و عدم آسیب به زیست‌محیط

با در نظر گرفتن حساسیت سیستم ؛ احتمال افزایش جزئی دی اکسید کربن و اکسیژن و نیترات در سیستم وجود دارد. مقادیر این مواد با لحاظ داشتن سطوح بسیارکم موجودات ارگانیک در آب ممکن است دارای اهمیت نباشند.

ملاحظات ایمنی اپراتور و محیط‌زیست و پروسه کار از موارد مهم در به‌کارگیری اُزن می‌باشند. اُزن با غلظت زیاد یا باحجم بالا سمی است. به منظور ایمنی در استفاده از اُزن از سنسورهای نشت اُزن در نزدیک محل‌های تولید آن استفاده می‌شود که با کمترین میزان نشتی ایجاد آلارم می‌کنند.

اُزن درحدود ۲۰ دقیقه می‌تواند در آب با دمای محیط باقی بماند و پس از آن به اکسیژن تبدیل می‌شود.

پتانسیل‌های اُزن

در صورت تولید قابل اطمینان اُزن در محل مصرف، می‌توان اُزن را ایمن و اقتصادی‌ترین روش دانست. اُزن نیازمند انتقال و هزینه‌های مرتبط با ذخیره‌سازی و حمل‌و‌نقل ماده اکسیدانت نیست.

اُزن در دمای محیط قابل حل در آب است که موجب سهولت به‌کارگیری آن می‌شود. ساختار مورد نیاز برای استریل «شیمیایی- حرارتی» و رفع آلودگی‌های متعاقب آن قابل توجه هستند. استفاده از آب اُزن دار به صورت موثری منجر به کاهش سرمایه‌گذاری؛ عملیات و هزینه‌های تعمیرات در سیستم آبسازی می‌شود.

آب اُزن دار برخلاف دیگر پروسه بهداشتی‌سازی شیمیایی، هیچ‌گونه باقیمانده از خود به جا نمی‌گذارد و در دمای محیط به صورت طبیعی به شکل اکسیژن درمی‌آید، بنابراین بعد از عملیات پروسه نیاز به شست‌وشوی آن نیست. هرمدل صرفه‌جویی اُزن در سیستم‌های بهداشتی‌سازی براساس متدهای اساسی سیستم، مصرف آب و الکتریسیته سنجیده می‌شود.

هزینه‌های اساسی سیستم شامل هزینه‌های عملیات، مصرف انرژی، تجهیزات مورد نیاز، حرارت، بخار، خنک کاری و مصرف مواد شیمیایی و همچنین هزینه‌های انبارش، جابه‌جایی و مدیریت ضایعات می‌باشد. هزینه آب شامل هزینه‌های پروسه، تمیزکاری و بهداشتی‌سازی است.

با توسعه زیرساخت‌ها، هزینه سرمایه‌ای اُزن برای میزان تجهیزات مورد نیاز مانند مولد اُزن، نشانگرهای اُزن و سیستم‌های متلاشی‌سازی آن مورد محاسبه قرار می‌گیرد. تغییرات در میزان مصرف انرژی، مصرف آب خالص، هزینه‌های نگهداری وکاهش و افزایش هزینه‌های ناشی از تناوب زمانی بهره‌برداری از سیستم است. به‌علاوه اگر یک شرکت در تدارک بسط سیستم‌های موجود خود باشد، این امر با حذف هزینه‌های پروسه‌های غیرلازم مقدور می‌شود.

بازگشت سرمایه باتوجه به مصرف و نیاز در مدت زمان کوتاهی بازگشت می‌‌یابد. منافع اقتصادی بیشتری می‌تواند از طریق منابع شهری و اهداف مشارکتی و تجهیزات با کاهش مصرف آب به‌دست آید. در برخی کشورها مشارکت در مباحث مصارف سبز و ملاحظات زیست‌محیطی؛ کاهش مصرف انرژی و تفکرات اکولوژیک موجب بهره‌مندی‌های مستقیم و غیرمستقیم برخی تسهیلات؛ ضمن تضمین نیل به اهداف، موجب منافع مالی نیز شود.

اُزن یک تکنولوژی زیست‌پذیر و مهم در بهداشتی‌سازی آب و موثرترین تکنولوژی برای کاهش و ازبین بردن بیوفیلم محسوب می‌شود. با توجه به کاهش قیمت تمام شده و زمان عملیات با به‌کارگیری این تکنولوژی، رشد کاربرد آن در سیستم گندزدایی آب‌های تمیز درحال افزایش است.

کل هزینه‌های سیستم اُزن نه تنها شامل هزینه اولیه بلکه شامل هزینه‌های کاهش یافته یا کمترشده سرویس‌های سالانه، افزایش زمان دسترسی به ماشین‌آلات ازطریق کاهش زمان شست‌وشو و امکان کوتاه کردن یا حذف بسیاری از پروسه‌های بهداشتی‌سازی با افزایش کیفیت آب و قابلیت اطمینان در سیستم، افزایش تعداد بچ‌های تولیدی و مزایای جانبی همچون مشوق‌های سازمان‌های زیست‌محیطی نیز می‌توانند در برآورد هزینه و سود یک سیستم موثر باشند.

استفاده از اُزن در دمای محیط موجب کاهش پساب و الکتریسیته وانرژی مصرفی برای تامین آب داغ و کاهش مواد شیمیایی در بهداشتی‌سازی می‌شود. بدون افزودن مواد شیمیایی، اُزن می‌تواند موجب استفاده مجدد آب در تجهیزات و همچنین پشتیبان پروسه‌های احیای آب خروجی از سیستم باشد.

با لحاظ تاثیر اُزن روی بیوفیلم، استفاده از سیستم‌های اُزن انتخاب معتبر برای سیستم‌های آب،گسترش آنها، سایت‌های سبز و همچنین ارتقای سیستم‌های موجود آب داغ یا مواد شیمیایی می‌باشند. تکنولوژی اُزن اکنون در دسترس است و باید با مطالعات امکان سنجی در پروسه‌های آینده «آب» را با آن مرتبط ساخت.