Trattamento con ozono generato da plasma per libri e archivi

1. Cos'è il trattamento con ozono generato da plasma?

Il trattamento con ozono generato da plasma utilizza un processo elettrico al plasma per generare ozono, che viene poi introdotto in una camera di trattamento o contenitore controllato.

L'agente attivo del trattamento è ozono (O₃).

Questa distinzione è importante perché i rischi per la conservazione, i controlli di processo e i requisiti di validazione dovrebbero essere valutati in relazione all'esposizione all'ozono piuttosto che descritti semplicemente come "trattamento al plasma".

L'ozono è un gas ossidante altamente reattivo. La sua reattività gli conferisce potenziale antimicrobico, ma la stessa chimica può anche influenzare i materiali organici delle collezioni, inclusi cellulosa, coloranti, pigmenti, gomma naturale e alcuni altri polimeri.

Per questo motivo, il trattamento controllato con ozono per libri e archivi dovrebbe essere affrontato come:

Obiettivo di trattamento definito → Valutazione dei materiali → Esposizione controllata all'ozono → Aerazione → Verifica

piuttosto che come un metodo generico applicabile a ogni collezione cartacea.

La disinfezione non è la stessa cosa della sterilizzazione

Termini come disinfezione, decontaminazione microbica e sterilizzazione non dovrebbero essere usati in modo intercambiabile.

Un trattamento può ridurre o inattivare microrganismi selezionati senza soddisfare i requisiti di validazione molto più severi associati alla sterilizzazione.

Per le applicazioni nel campo dei beni culturali, l'obiettivo del trattamento dovrebbe quindi essere dichiarato con precisione.

Gli esempi possono includere:

• ridurre la contaminazione microbica superficiale vitale;
• supportare un flusso di lavoro definito per la bonifica delle muffe dopo il controllo dell'umidità e la pulizia fisica;
• trattare odori o contaminazione biologica dove esiste un protocollo validato;
• processare materiali di collezione selezionati all'interno di una camera controllata.

L'affermazione scelta dovrebbe essere supportata dal protocollo effettivo e dal metodo di verifica.

2. Dove l'ozono può inserirsi in un flusso di lavoro per la cura delle collezioni

Il trattamento con ozono non dovrebbe sostituire le cause di base del deterioramento microbico.

Se libri o documenti d'archivio hanno muffa a causa di:

• perdite d'acqua;
• umidità relativa elevata e prolungata;
• materiali bagnati;
• movimento d'aria inadeguato;
• stoccaggio contaminato;
• scarsa manutenzione,

queste condizioni devono essere corrette.

Altrimenti, il trattamento può ridurre la contaminazione attuale lasciando la collezione vulnerabile a recidive.

Un flusso di lavoro professionale quindi inizia con:

Fermare la fonte di umidità → Stabilizzare l'ambiente → Isolare i materiali colpiti → Valutare le condizioni → Pulire dove appropriato → Considerare un trattamento controllato → Riporre in uno stoccaggio adeguato

Per focolai attivi di muffa, sono richiesti anche controlli di salute occupazionale perché spore, frammenti e detriti microbici possono rimanere pericolosi anche dopo che gli organismi non sono più vitali.

Il trattamento con ozono è quindi meglio considerato come una componente di un più ampio flusso di lavoro di conservazione piuttosto che come un sostituto del controllo dell'umidità, della pulizia e della gestione ambientale.

3. Le variabili critiche del processo

L'efficacia e l'impatto materiale dell'ozono sono determinati da una combinazione di condizioni di processo.

Le variabili più importanti includono:

Concentrazione di ozono

Una concentrazione più alta aumenta la dose ossidativa consegnata all'oggetto.

Tuttavia, la concentrazione appropriata non può essere scelta solo sulla base dell'efficacia microbiologica. Deve anche essere valutata contro la sensibilità di carta, supporti, componenti di legatura e altri materiali.

Tempo di esposizione

Il trattamento con ozono dovrebbe basarsi su una relazione definita concentrazione-tempo piuttosto che su un approccio generico "più a lungo è meglio".

Un'esposizione eccessiva può aumentare il rischio di ossidazione.

Cicli di trattamento brevi e ingegnerizzati sono fondamentalmente diversi dal lasciare i libri per lunghi periodi in un ambiente non controllato ricco di ozono, ma la breve durata da sola non prova la sicurezza materiale.

Temperatura e Umidità Relativa

Temperatura e umidità influenzano sia la risposta microbica che le velocità di reazione chimica.

L'umidità relativa influisce anche su carta igroscopica, pelle, pergamena, adesivi e legature.

Una camera di trattamento dovrebbe quindi monitorare le condizioni ambientali piuttosto che controllare la concentrazione di ozono in isolamento.

Distribuzione del Gas

La camera deve fornire ozono in modo consistente attorno al carico di trattamento.

Impilamento denso, scatole chiuse, libri strettamente imballati e scaffali mal disposti possono creare aree con diversa esposizione al gas.

Per il trattamento in batch, la configurazione di carico dovrebbe essere considerata parte del processo validato.

Composizione dell'Oggetto

Un "libro" può contenere:

• carta di cellulosa;
• carta patinata;
• inchiostri metallo-gallici o altri inchiostri storici;
• inchiostri da stampa;
• acquerelli;
• coloranti e pigmenti;
• pelle;
• pergamena;
• tessuti;
• adesivi a base di amido o proteine;
• adesivi sintetici;
• componenti in gomma o elastomerici;
• materiali plastici e fotografici.

La valutazione dei materiali è quindi essenziale prima del trattamento.

4. Compatibilità dei materiali: perché l'ozono richiede cautela

La letteratura professionale sul restauro considera l'ozono un inquinante atmosferico perché può ossidare e danneggiare i materiali del patrimonio culturale.

Le linee guida dell'Istituto Canadese per la Conservazione notano che l'ozono può sbiadire i coloranti, ingiallire la carta e indebolire le strutture organiche. La ricerca del Getty Conservation Institute ha inoltre documentato la vulnerabilità dei pigmenti artistici e dei coloranti organici naturali all'ozono atmosferico.

Le linee guida dello Smithsonian per il recupero di libri danneggiati dal fumo mettono specificamente in guardia contro l'uso non controllato di generatori di ozono, perché l'ozono può agire come sbiancante su libri e carta e perché gli effetti potrebbero non essere immediatamente visibili.

Queste avvertenze sono importanti.

Non significano che ogni processo controllato in camera di breve durata produca danni inaccettabili. Significano che un processo di ozono di grado conservativo non può essere commercializzato in modo responsabile come universalmente sicuro.

Carta e cellulosa

La cellulosa è vulnerabile all'ossidazione.

Le possibili preoccupazioni includono:

• cambiamento di colore o ingiallimento;
• modifiche alla chimica delle fibre;
• accelerata perdita di resistenza meccanica in caso di esposizione eccessiva;
• interazione con acidi preesistenti o carta degradata.

Il rischio dipende dalla dose, dalla composizione della carta, dall'invecchiamento precedente e dalle condizioni di trattamento.

Inchiostri, coloranti e pigmenti

I coloranti possono rispondere in modo diverso all'ozono.

Particolare cautela è appropriata per:

• disegni originali;
• acquerelli;
• manoscritti con inchiostri sconosciuti;
• stampe a colori;
• fotografie;
• carte tinte;
• tagli dipinti;
• opere miste su carta.

Un test rappresentativo o una revisione specifica dei materiali può essere necessaria prima del trattamento su larga scala.

Pelle, adesivi e materiali di legatura

Le legature spesso contengono materiali chimicamente più diversificati rispetto al blocco di testo cartaceo.

Pelle naturale, amidi, proteine, adesivi sensibili alla pressione, polimeri sintetici ed elastomeri possono rispondere ciascuno in modo diverso.

La decisione sul trattamento dovrebbe quindi basarsi sull'intero oggetto, non solo sulla carta.

5. Un trattamento breve e controllato non è la stessa cosa di un'esposizione prolungata all'ozono

Una distinzione tecnica chiave è la differenza tra:

Trattamento controllato

Una concentrazione definita di ozono viene applicata per un periodo di trattamento limitato in una camera progettata appositamente, seguita da aerazione controllata e ritorno allo stoccaggio normale.

Esposizione non controllata o a lungo termine

L'ozono è presente in una stanza, area di stoccaggio o contenitore per periodi prolungati senza controllo della dose specifico per il materiale.

La seconda situazione è chiaramente indesiderabile per le collezioni del patrimonio.

Un trattamento breve può limitare la dose cumulativa di ozono, ma deve comunque essere validato.

Qualsiasi tempo di trattamento specifico del sistema—incluso un ciclo breve come un processo inferiore a due ore—dovrebbe essere presentato come un parametro di processo validato per un'applicazione definita, non come una regola generale del settore.

La domanda chiave non è semplicemente:

“Quanto è veloce il ciclo?”

È:

Quale dose di ozono è stata erogata, quali organismi sono stati presi di mira, quali materiali sono stati trattati e quali prove confermano un'efficacia accettabile e una risposta dei materiali?

6. Progettazione della camera e uniformità del trattamento

Una camera di trattamento con ozono non è semplicemente una scatola sigillata.

Il suo design dovrebbe supportare:

• generazione controllata di ozono;
• distribuzione uniforme del gas;
• misurazione della concentrazione;
• monitoraggio di temperatura e UR;
• modelli di carico definiti;
• controllo delle perdite;
• distruzione sicura del gas o scarico;
• riaerazione controllata;
• documentazione del trattamento.

Circolazione del gas

L'ozono deve raggiungere le superfici destinate al trattamento.

Il sovraccarico della camera o l'ostruzione della circolazione possono ridurre l'uniformità del trattamento.

Se necessario, è possibile utilizzare ventilatori di circolazione o una distribuzione del gas progettata per migliorare la consistenza, a condizione che il flusso d'aria non disturbi fisicamente gli oggetti fragili.

Materiali all'interno della camera

L'ozono può reagire con i componenti della camera e con gli oggetti della collezione.

Guarnizioni, tubi, tenute e altri materiali dovrebbero quindi essere selezionati per un'appropriata resistenza all'ozono.

Il consumo inaspettato di ozono da parte di materiali reattivi della camera può anche modificare la concentrazione effettiva disponibile per il trattamento.

7. Pianificazione di un protocollo di trattamento

Un protocollo controllato dovrebbe iniziare con un obiettivo chiaramente definito.

Passo 1 — Valutare la collezione

Registrare:

• tipo di oggetto;
• carta e materiali di legatura;
• inchiostri, pigmenti e rivestimenti;
• condizione attuale;
• trattamenti precedenti;
• evidenza di attività microbica;
• se la contaminazione è attiva o inattiva;
• se il materiale è bagnato, umido o asciutto.

Le collezioni bagnate dovrebbero essere prima stabilizzate. L'ozono non dovrebbe essere usato come sostituto dell'asciugatura di emergenza.

Passo 2 — Definire l'obiettivo del trattamento

Specificare se il progetto è inteso a:

• ridurre la contaminazione microbica vitale;
• supportare la bonifica della muffa;
• affrontare un problema definito di odore o contaminazione;
• testare un protocollo di trattamento su materiali rappresentativi.

Fase 3 — Definire i parametri operativi

Definire:

• concentrazione di ozono;
• tempo di esposizione;
• temperatura;
• UR;
• carico della camera;
• strategia di circolazione;
• metodo di misurazione della concentrazione;
• punto finale di aerazione.

Fase 4 — Validare la risposta dei materiali

Per materiali di valore, unici o di composizione incerta, utilizzare test rappresentativi o la revisione di un conservatore dove appropriato.

Fase 5 — Trattare e monitorare

Non iniziare il periodo di esposizione validato finché non sono state raggiunte le condizioni di trattamento specificate.

Fase 6 — Aerare

Dopo che la generazione di ozono si è fermata, l'ozono residuo deve essere ridotto a un livello sicuro per il rilascio o l'accesso utilizzando il processo di aerazione o distruzione validato del sistema.

Fase 7 — Ispezionare e documentare

Registrare i dati di processo, le osservazioni del trattamento e qualsiasi modifica ai materiali.

8. Emissioni di gas e sicurezza dell'operatore

L'ozono è pericoloso per le persone a concentrazioni molto inferiori a quelle utilizzate in molti processi di trattamento.

È un forte irritante respiratorio e non deve essere rilasciato in modo incontrollato in spazi di lavoro occupati.

Un'installazione professionale può quindi richiedere:

• una camera di trattamento sigillata;
• monitoraggio della concentrazione di ozono;
• spegnimento automatico;
• rilevamento perdite o monitoraggio ambientale dove appropriato;
• aerazione forzata;
• distruzione catalitica dell'ozono o scarico controllato;
• interblocchi di accesso;
• indicatori di avviso;
• procedure operative;
• procedure di emergenza.

La camera non deve essere aperta semplicemente perché un timer programmato è terminato.

Il sistema deve prima confermare che la camera ha completato la sua sequenza di aerazione e che l'ozono residuo soddisfa il criterio di sicurezza applicabile per l'accesso.

Le normative locali sulla sicurezza sul lavoro prevalgono sulle linee guida generiche per le apparecchiature.

9. Verifica: cosa rende un trattamento difendibile?

La verifica del trattamento dovrebbe riguardare sia le prestazioni del processo sia il risultato del trattamento.

Verifica del processo

I registri utili possono includere:

• ID del lotto;
• gruppo di oggetti;
• diagramma di caricamento;
• concentrazione di ozono target;
• andamento della concentrazione effettiva;
• temperatura;
• UR;
• durata dell'esposizione dopo il raggiungimento del target;
• allarmi o deviazioni;
• avvio e completamento dell'aerazione;
• ozono residuo prima dell'apertura.

Verifica microbiologica

Quando viene dichiarata una specifica attività microbicida, la verifica può richiedere:

• test basati su colture;
• indicatori biologici validati;
• campionamento con tampone o superficiale;
• confronto del carico microbico prima e dopo il trattamento;
• un altro metodo appropriato all'obiettivo del trattamento.

Il metodo di verifica deve corrispondere alla dichiarazione.

Una riduzione visiva delle macchie di muffa, ad esempio, non equivale a prova di sterilizzazione.

Verifica dei materiali

Per applicazioni sensibili dal punto di vista conservativo, il monitoraggio può includere:

• misurazione del colore;
• pH;
• test meccanici su campioni rappresentativi;
• microscopia;
• esame visivo di inchiostri e pigmenti;
• valutazione dell'invecchiamento accelerato durante lo sviluppo del processo.

La profondità dei test dovrebbe essere proporzionale all'importanza dell'oggetto, all'incertezza e alla scala del trattamento proposto.

10. Quando un altro metodo può essere più appropriato

L'ozono non è la soluzione corretta per ogni problema delle collezioni.

Un altro approccio può essere preferito quando:

• il problema principale è l'infestazione da insetti piuttosto che la contaminazione microbica;
• la compatibilità dei materiali è incerta;
• sono presenti coloranti o elastomeri altamente sensibili all'ozono;
• gli oggetti sono bagnati e richiedono stabilizzazione in caso di disastro;
• l'obiettivo può essere raggiunto solo con pulizia fisica e correzione ambientale;
• la collezione contiene materiali misti che non possono essere adeguatamente selezionati.

Le possibili alternative possono includere:

• pulizia superficiale assistita da HEPA;
• quarantena e controllo ambientale;
• anossia da azoto per insetti nocivi;
• trattamento antiparassitario a bassa temperatura;
• liofilizzazione per carta danneggiata dall'acqua;
• trattamento conservativo specifico per l'oggetto.

Il metodo dovrebbe essere selezionato in base al problema di conservazione, non alla disponibilità di una macchina.