Legionellosi: quali sono le soluzioni più efficaci?

(Legionellosi: quali sono le soluzioni più efficaci?)

Eziologia e patogenesi

La Legionella pneumophila è un bacillo gram-negativo aerobio, appartenente alla famiglia delle Legionellaceae. Il genere Legionella comprende 61 specie diverse, ma L. pneumophila è responsabile di circa il 90% dei casi di legionellosi umana. Il batterio prolifera in ambienti acquatici con temperature comprese tra 20°C e 50°C, prediligendo condizioni di stagnazione e presenza di biofilm.

L'infezione avviene per via respiratoria, attraverso l'inalazione di aerosol contaminato con dimensioni inferiori a 5 μm. La patogenesi della legionellosi coinvolge la fagocitosi del batterio da parte dei macrofagi alveolari, seguita dalla sua replicazione intracellulare e dalla successiva lisi cellulare.

Epidemiologia

Secondo il bollettino epidemiologico nazionale dell'istituto superiore di Sanità (Iss), pubblicato a giugno 2023, nel 2022 sono stati notificati 3.111 casi di legionellosi in Italia, di cui 3.039 confermati e 72 probabili. Questo dato rappresenta un incremento del 14% rispetto all'anno precedente, evidenziando la persistente rilevanza del problema e la necessità di implementare misure di controllo più efficaci.

Quadro normativo

La direttiva (Ue) 2020/2184, recepita in Italia dal decreto legislativo 23 febbraio 2023, n. 18, stabilisce per la prima volta un valore limite per la concentrazione di Legionella nelle acque destinate al consumo umano. La soglia di sicurezza è fissata a valori inferiori a 1000 Ufc/L (unità formanti colonie per litro) per gli edifici prioritari.

Le «Linee guida per la prevenzione ed il controllo della legionellosi» (ministero della Salute, 2015) forniscono indicazioni dettagliate sulle migliori pratiche costruttive, gestionali e manutentive degli impianti idrici, con particolare enfasi sulla valutazione periodica del rischio.

Strategie di prevenzione e controllo

La prevenzione della legionellosi si basa su un approccio multibarriera che comprende le fasi riportate nella tabella 1

Tabella 1

L’ approccio multibarriera

La gestione efficace del rischio legionellosi richiede un approccio integrato che combini misure di prevenzione, monitoraggio costante e interventi tempestivi. L'adozione di tecnologie avanzate di trattamento idrico, unitamente a protocolli operativi rigorosi, rappresenta la strategia ottimale per il controllo della proliferazione di Legionella pneumophila negli ambienti edificati e la conseguente tutela della salute pubblica.

I sistemi di disinfezione più efficaci

A livello preventivo esistono diversi possibili interventi da effettuare, a breve e a lungo termine, nelle reti idriche interne degli edifici. Problematiche che si riscontrano frequentemente sono la presenza di incrostazioni calcaree e l’insufficiente manutenzione dei serbatoi di accumulo dell’acqua potabile. La durezza dell’acqua causa la formazione di depositi calcarei i quali, oltre al problema dell’ostruzione del passaggio dell’acqua, possono favorire la proliferazione microbica; analoga considerazione può essere fatta per i serbatoi dell’acqua, che andrebbero ispezionati ed eventualmente puliti e disinfettati, almeno una volta l’anno. Queste misure preventive non sono, tuttavia, sufficienti per eradicare Legionella se la contaminazione è in corso; in questo caso, sono necessarie strategie più complesse, ossia interventi radicali che possono essere di natura meccanica, fisica o chimica (vedere la tabella 2).

Tabella 2

Interventi per infezioni in corso

Ogni tecnica di controllo di Legionella presenta vantaggi e limiti d’impiego, come riassunto nella tabella 3.

Tabella 3 

Tecniche di controllo

Il trattamento di disinfezione con monoclorammina

Tra le varie possibili tipologie di intervento particolarmente interessante è quello chimico con monoclorammina.

Il trattamento con monoclorammina viene impiegato da alcuni decenni negli Usa e in Canada per la disinfezione delle acque potabili; questo utilizzo è riconosciuto e approvato dall’Epa^[1]Environmental protection agency (2018), che definisce il limite di concentrazione in acqua potabile pari a 4 mg/L, e dalla Who^[2]World health organization (2017). che indica il valore guida di 3 mg/L.

Le concentrazioni di clorammina riscontrate nelle forniture di acqua potabile in questi paesi, dove il reagente viene utilizzato come disinfettante primario e/o come postdisinfezione di copertura, sono di 0,5 – 2 mg/L

L’utilizzo della monoclorammina nei paesi europei è invece più recente ma in forte crescita, non solo in campo acquedottistico, ma anche come soluzione per il trattamento dell’acqua fredda e calda sanitaria a livello di grandi edifici quali ospedali e altre strutture sanitarie, hotel, impianti industriali e torri evaporative, al fine di garantire un adeguato controllo del rischio di proliferazione di alcuni patogeni quali Legionella e Pseudomonas.

Il processo produttivo

La monoclorammina viene prodotta dalla reazione tra un precursore dell’acido ipocloroso (ad esempio ipoclorito di sodio) e una fonte di ammonio (ad esempio solfato d’ammonio), come da seguente formula:

HOCl + NH₃ ↔ NH₂Cl + H₂O

Per garantire la massima resa ed evitare la formazione di prodotti indesiderati, è necessario che il sistema di produzione garantisca:

• il preciso controllo della stechiometria di reazione, ovvero il giusto bilanciamento dei due precursori, essenziale per garantire la formazione di monoclorammina pura;
• il mantenimento di un ottimale valore di pH della soluzione in cui la reazione ha luogo, per valori di pH superiori a 7.2 la reazione è completamente spostata verso la formazione della sola monoclorammina.

La produzione della monoclorammina in linea, senza accumulo, è preferibile per i seguenti motivi:

• il prodotto viene subito dosato, evitando fenomeni di degradazione;
• nessun accumulo di sottoprodotti (ammonio);
• nessun rischio di auto-decomposizione (aumento di pressione);
• corretto bilanciamento dei reagenti;
• possibilità di controllo della formazione di eventuali sottoprodotti.

I vantaggi

I vari studi e i casi di applicazione dimostrano le interessanti caratteristiche di questo reagente, che ha la stessa modalità di azione del cloro, ma decade più lentamente in quanto è scarsamente volatile e non forma trialometani con la sostanza organica disciolta.

La maggiore persistenza in acqua rispetto al cloro e al biossido di cloro garantisce una più efficace diffusione nelle zone stagnanti e all’interno del biofilm.

Data la loro elevata reattività e il loro forte potere ossidante, disinfettanti quali cloro e biossido di cloro sono caratterizzati da cinetiche di reazione con altre molecole molto superiori rispetto a quelle di diffusione all’interno del biofilm e, quindi, presentano una ridotta capacità di penetrazione dello stesso; al contrario, la monoclorammina riesce a diffondere attraverso il biofilm raggiungendo gli strati sottostanti, dove si trovano i microrganismi, a una concentrazione sostanzialmente invariata rispetto a quella presente in soluzione, ottimale per l’espletamento della sua azione biocida.

La monoclorammina presenta, inoltre, una maggiore compatibilità con i materiali impiegati nelle reti di distribuzione rispetto agli altri reagenti chimici.

Dai test eseguiti da diversi produttori di tubazioni che hanno analizzato la compatibilità della monoclorammina con differenti materiali (acciaio inox, acciaio al carbonio, Pe, multistrato), non è stato osservato alcun fenomeno ossidativo e corrosivo nei confronti dei materiali sottoposti a esame. La compatibilità con tutti i materiali rappresenta un importante punto di forza della monoclorammina rispetto agli altri disinfettanti a base di cloro, in particolare al biossido di cloro, infatti, benché la sua efficacia come biocida sia provata sono numerose le evidenze riportate in letteratura che attestano la sua responsabilità nel provocare fenomeni corrosivi a carico di materiali sia metallici che plastici, con possibili conseguenti rotture e perdite dell’impianto idrico.

La minore formazione di sottoprodotti è un altro punto di forza della monoclorammina. Con l’utilizzo di questo reagente sostanzialmente non si generano Thms, Haas, cloriti e clorati, inoltre il monitoraggio condotto su altri potenziali sottoprodotti ritenuti più rilevanti (nitriti, nitrati, ammonio) ha evidenziato che nelle condizioni normali di impiego le concentrazioni di questi elementi sono sempre molto al di sotto dei valori massimi definiti dalla normativa vigente. La formazione di N-nitrosodimetilammina (non normata dalla legislazione nazionale) non è mai stata rilevata in concentrazioni apprezzabili.

Riassumendo i principali vantaggi offerti dalla monoclorammina sono:

• attiva su Legionella e Pseudomonas, anche a temperature critiche (35 – 45°C);
• efficace nei confronti del biofilm;
• completamente compatibile con le tubazioni;
• minore produzione di sottoprodotti rispetto a tutti gli altri disinfettanti.

In conclusione, l’impiego di monoclorammina consente di ottenere i principali vantaggi offerti dagli altri trattamenti in termini di efficacia biocida, evitando, al contempo, gli inconvenienti dovuti alla compatibilità dei materiali e alla formazione di pericolosi sottoprodotti della disinfezione.

Benefici economici e ambientali

Un efficace reagente chimico, come lo è la monoclorammina, utilizzato per il trattamento del circuito idraulico dell’acqua calda sanitaria (Acs) consente di ottenere anche un sostanziale risparmio economico grazie alla possibilità di ridurre la temperatura di produzione dell’acqua calda sanitaria, senza pregiudicare la qualità microbiologica dell’acqua stessa. Minore temperatura dell’acqua significa risparmio energetico, e una minore emissione di gas climalteranti.

Considerando il prezzo del gas metano (circa 0,354 €/Smc) e una struttura che consuma ad esempio 100 mc/giorno di Acs, se la temperatura di produzione di acqua calda sanitaria venisse ridotta da 65°C a 50°C si avrebbe un risparmio economico di circa 25.000 €/anno. Ma un minore consumo di combustibile comporta anche una ridotta emissione di CO₂ nell’ambiente, che nello specifico risulterebbe essere di circa 75 Tonn_CO2/anno.