Gel desinfectante a base de etanol

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Los desinfectantes para manos se están volviendo omnipresentes en países desarrollados, comúnmente se encuentran en lugares públicos como centros comerciales y salas de espera. Estos limpiadores contienen una mezcla de alcohol, agua y un agente espesante para ayudar a que la solución se extienda completamente por las manos. Algunas soluciones pueden contener humectantes, perfumes u otros aditivos no médicos. Se sabe que las soluciones a base de alcohol eliminan una porción significativa de gérmenes que se llevan en las manos, y también se usan en instituciones médicas para esterilizar equipos y manos de cirujanos.

Este documento propone un método para producir desinfectantes para manos que contengan alcohol elaborado de recursos naturales locales mediante la fermentación de azúcares y almidones disponibles a partir de maíz o papas, y combinando el resultado con un agente espesante para aumentar la difusión de la solución sobre el área a limpiar antes de que se evapore el alcohol. Una revisión exhaustiva de las técnicas de lavado de manos y las mejores prácticas se pueden encontrar aquí, según lo dispuesto por el Ministerio de Salud y Atención a Largo Plazo de Ontario (Ministry for Health and Long-Term Care).

El público objetivo de este método son las personas en los países en desarrollo que se beneficiarían de instituciones médicas más limpias y una reducción en los padecimientos y enfermedades transmitidas por herramientas contaminadas. El método de producción que se describe a continuación aún no se ha probado, sin embargo, se ha verificado teóricamente para producir efectivamente etanol a partir de la glucosa contenida en alimentos. La escala de producción puede ser tal que una persona o grupo pueda satisfacer las necesidades de su aldea, o tal vez pueda vender el producto en un mercado a personas de las aldeas vecinas.

La producción de alimentos será polémica en regiones donde las fuentes de alimentos están limitadas, sin embargo, reducir la propagación de la infección puede mejorar la salud general en la aldea hasta el punto de que los beneficios superan el costo. Esta es una pregunta muy difícil de responder a nivel mundial, y debe abordarse a nivel regional. La mejor práctica puede ser que un solo productor venda el producto en el mercado, aunque este tipo de monopolio puede llevar a cobrar tarifas exorbitantes para el compuesto.

Introducción[edit | edit source]

Un desinfectante de manos natural debe estar compuesto de materiales para producción y uso en los países en desarrollo, con la función principal de reducir el riesgo de infección durante procedimientos médicos como la cirugía. En su forma más simple, los desinfectantes para manos a base de etanol tienen dos componentes, cada uno con una tarea específica y cada uno de fuentes o compuestos naturales:

  • Alcohol: por lo general, se usa etanol o isopropanol en la solución para matar las bacterias que se sabe que son el principal transmisor de la enfermedad y la causa de la infección. La calidad y efectividad del desinfectante para manos depende de la fracción de volumen de alcohol contenido en la solución, con un estudio realizado por el Centro para el Control de Enfermedades (CDC) que informa que el contenido de alcohol al 60% es más efectivo para eliminar bacterias y hongos en la piel que una solución al 40%. Un estudio realizado por el Consejo Asesor Provincial de Enfermedades Infecciosas de Ontario (PIDAC) encontró que el contenido de etanol en el rango del 70-90% es más efectivo para matar bacterias siempre que las manos no estén visiblemente sucias. Este método está diseñado para producir etanol mediante destilación en múltiples pasos para producir concentraciones suficientemente altas para ser efectivo.
  • Agente espesante: se incluye un agente espesante para disminuir la velocidad de evaporación del alcohol y aumentar el "tiempo de humectación" en la superficie de la piel. El agente espesante exacto utilizado depende del tipo de alcohol que regula la solubilidad de todos los demás componentes. Los ejemplos incluyen gelatina (derivada del colágeno en los huesos y la piel de los animales) y acetato de calcio. La velocidad de evaporación del etanol se ralentiza mediante la adición del agente espesante, aunque la proporción exacta depende de las fuentes de etanol y de los compuestos utilizados para producir el agente espesante, ya que esta receta 'casera' puede ver diferencias significativas en composición entre lotes.

Los dos componentes anteriores se desarrollarán a través de procesos apropiados, y se proporcionarán fuentes alternativas o métodos de producción cuando sea posible. Además, si los materiales necesarios para producir el agente espesante no están disponibles, el etanol se puede usar de forma independiente, posiblemente con la distribución a través de una botella de spray para aumentar la cobertura antes de la evaporación. Es responsabilidad del usuario garantizar una cobertura adecuada de las manos durante la aplicación, a pesar de la eficacia inherente de este tipo de solución. Hay varios puntos en la mano que frecuentemente se pasan por alto, por lo que se debe tener especial cuidado durante la aplicación.

Especificaciones Técnicas[edit | edit source]

El procedimiento requerido para producir etanol a partir de papas es relativamente sencillo y la mayor parte del tiempo dedicado a los procesos es permitir que ocurra el proceso de fermentación. El proceso de fermentación se entiende claramente y al agregar levadura a una mezcla alta en glucosa y mantenida a temperaturas moderadas (aproximadamente 30 grados C), la fermentación es inevitable. Se sigue una ruta bioquímica estándar, a partir de la cual la levadura digiere glucosa ("reactivos") y libera etanol y dióxido de carbono ("productos") en un proceso conocido como glucólisis.

Nota: El autor original todavía no ha llevado a cabo el siguiente procedimiento, pero se ha considerado cuidadosamente por su precisión técnica.

Aquí se proporciona una descripción detallada del procedimiento y el equipo, junto con esquemas y estimaciones de los requisitos de tiempo.

Paso Descripción Esquema
Paso 1 Corte las papas enteras y lavadas (sin la suciedad) en cubos pequeños y hierva constantemente en una olla sobre un elemento de fuego o calor. Cuanto más pequeños sean los cubos, más rápido se cocinarán. Como las papas no se van a comer, el objetivo del primer paso es reducir la mezcla a una papilla, lo que aumenta la disponibilidad de almidones para la levadura en los siguientes pasos. Además, la acción de ebullición sirve para esterilizar las papas de cualquier contaminante que puedan aportar a la solución. (Tenga en cuenta que una temperatura particular no es crucial en esta etapa, y el tiempo variará en función de la cantidad de papas y agua utilizada). Example
Paso 2 Retire la mezcla de papas de la fuente de calor y deje que se enfríe a alrededor de 30-35 grados C. Retire una pequeña porción de la mezcla que se utilizará para alimentar el caldo de semillas en el siguiente paso. Agregue levadura a la mezcla y deje reposar durante aproximadamente una semana en un recipiente cerrado, abriendo ocasionalmente el recipiente ligeramente para ventilar el CO2 y evitar una acumulación de presión. Alternativamente, se podría cortar un agujero en la parte superior del recipiente y fijar una lámina de goma o un globo en el interior de la tapa del recipiente, perforado con un alfiler. Cuando la presión se acumula a un nivel que hace que el caucho se expanda y abra el agujero lo suficiente como para que escape el CO2, la presión se reducirá. Esto mantendrá un equilibrio de presión en el sistema sin requerir la apertura del contenedor y el riesgo de contaminación. Example
Paso 3 Retire una porción del compuesto fermentado (papas y levadura) del recipiente de fermentación para preparar el siguiente lote para la fermentación. Este lote de 'semillas' contendrá parte de la mezcla de papa y parte de la levadura, lo que permitirá que la levadura se almacene durante varios días. La levadura semiactiva consumirá la mezcla de almidón, replicándose brotando y reponiendo la fuente de levadura en preparación para el próximo lote de fermentación. Agregue la mezcla de papa fresca (no fermentada) eliminada en el paso anterior al caldo de semillas para que la levadura tenga algo de glucosa fresca sobre la cual alimentarse y reponerse. Example
Paso 4 Una vez que se completa la fermentación y se ha eliminado un lote de semillas, es hora de extraer el etanol de la mezcla fermentada. Dado que el etanol se evapora a aproximadamente 78 grados C y el agua hierve a 100 grados C, esto se puede lograr calentando la mezcla a cierta temperatura en el rango de 78-100 grados C (es decir, 80 u 82 grados C) donde el etanol se evaporará y puede ser recogido por un condensador pero el agua permanecerá en solución. Lo condensado se puede volver a destilar según sea necesario para lograr una concentración de alcohol suficientemente alta para producir un desinfectante de manos efectivo.

Tenga en cuenta que la forma transversal del colector de condensado es tal que todo el evaporado que se acumula en la superficie del condensador se guardará y se dirigirá al recipiente inferior. Las pequeñas curvas en los bordes exteriores del canal evitan que el condensado caiga por el costado del canal y gotee al suelo. || Example

La producción del agente espesante (acetato de calcio) se puede lograr remojando las cáscaras de huevo en vinagre durante períodos prolongados de tiempo (aproximadamente dos semanas), y luego evaporando el vinagre de la solución. Luego quedará con una forma en polvo de acetato de calcio al que se puede agregar el etanol lentamente para lograr la viscosidad deseada para frotar las manos. Todavía no se ha determinado la proporción exacta de agente espesante a etanol (o solución, ya que 'etanol' será en realidad una solución de 70-90% de etanol y 10-30% de agua), pero debe hacerse de manera experimental. Además, no está claro si el agente espesante de acetato de calcio dejará o no residuos indeseados en las manos del usuario; esto será investigado durante la prueba de la solución.

Aspectos de ingeniería[edit | edit source]

Como vemos en el procedimiento, gran parte de la producción se lleva a cabo mediante procesos bioquímicos de fermentación que no pueden ser alterados significativamente, incluso en países desarrollados por ingenieros químicos capacitados. Sin embargo, existen algunas técnicas o trucos que pueden emplearse para minimizar las pérdidas debidas al hardware del sistema y maximizar el rendimiento del producto.

  • Asegúrese de que se reduzca el tamaño del material del alimento (cortando, deshilachando, etc.) para disminuir las tasas de reducción de almidones y aumentar la disponibilidad de glucosa para la levadura durante la fermentación.
  • Asegurar que el recipiente esté sellado adecuadamente durante la fermentación para evitar que el oxígeno u otros contaminantes ingresen al sistema e introduzcan procesos químicos secundarios y competitivos que consuman el reactivo (glucosa) y no produzcan productos útiles (etanol).
  • Recoger adecuadamente el condensado de etanol para asegurar que se pierda nada / poco durante la destilación.
  • Controlar la temperatura mediante el control de la fuente de calor, como la relación aire / combustible de una llama abierta.
  • Almacenamiento adecuado de componentes inflamables durante la preparación, producción y almacenamiento del desinfectante y sus componentes.
  • La reducción de contaminantes para evitar la formación de componentes tóxicos o reacciones secundarias competitivas reduce el rendimiento.

Aspectos Médicos[edit | edit source]

Si bien el lavado de manos se da esencialmente por sentado en el mundo, es importante tener en cuenta la fuerte evidencia que vincula el lavado de manos con la reducción de bacterias y virus transmitidos. Las siguientes revisiones de instituciones acreditadas discuten los beneficios del lavado de manos en general, así como los beneficios específicos de un desinfectante de manos a base de alcohol sobre las técnicas tradicionales de agua y jabón. Al demostrar la efectividad y considerar las limitaciones que deben cumplirse o superarse para producir soluciones efectivas, las tasas de infección transmitida pueden reducirse en los países en desarrollo como lo han sido en los países desarrollados.

  • Mayo Clinic: Higiene de manos: una oportunidad para salvar vidas que se pierde con frecuencia durante la atención al paciente
  • Control de infecciones y epidemiología hospitalaria, Chicago Journals: ¿No hay tiempo para lavarse las manos? Lavado de manos versus alcohol: ¿podemos permitirnos el 100% de cumplimiento?
  • División de Epidemiología Hospitalaria, Hospitales Universitarios, Basilea, Suiza: ¿Reemplazar el lavado de manos con el uso de un desinfectante para manos con alcohol sin agua?
  • Los orígenes del lavado de manos en las instituciones médicas.

Consideraciones Regionales[edit | edit source]

El proceso se ha desarrollado para considerar los materiales y recursos disponibles localmente, pero asume el acceso a algunos componentes más "avanzados" que pueden necesitar comprarse en los mercados regionales. Se están explorando alternativas a estas, pero se han hecho todos los esfuerzos para desarrollar un proceso simple y sostenible. Dado que las fuentes de alimentos se utilizarán para alimentar el proceso, las regiones que ya sufren de baja disponibilidad de tales recursos pueden optar por no producir tales compuestos, por lo que pueden comprarlos en un mercado según sea necesario. Es interesante observar que en los últimos años, la producción mundial de papa se ha desplazado de la mayoría producida en los países desarrollados a los países en desarrollo. El agente espesante propuesto (acetato de calcio) se seleccionó por dos razones: (1) se puede producir a partir de materiales locales a bajo costo, con poca habilidad y equipo; (2) no tiene el mismo tipo de limitaciones culturales que otro agente espesante común (gelatin). La gelatina está hecha de colágeno derivado de la piel y los huesos de los animales, por lo que varias culturas y grupos religiosos evitan su uso y/o consumo, ya que la fuente se considera sagrada. Este no es el caso con el acetato de calcio, lo que permite una adopción relativamente fácil y generalizada.

Habilidades y Conocimientos Aunque el procedimiento parece ser complejo, la mayor parte del trabajo en la producción del etanol en particular lo realiza la levadura a través de vías bioquímicas en un proceso conocido como fermentación de etanol. Este complejo proceso implica la conversión de glucosa en piruvato (mediante glucólisis) que luego se convierte anaeróbicamente en etanol y CO2 mediante fermentación. Se debe tener cuidado para aplicar restricciones, y el público (consumidores potenciales) del producto terminado necesita ser educado sobre los peligros de consumir la solución. Como el metanol también se puede producir durante la fermentación en un proceso competitivo (que consume glucosa, el combustible para el proceso deseado) y se sabe que el consumo de metanol causa ceguera y/o muerte en humanos, su producción debe minimizarse o evitarse. Sin embargo, en la industria de la destilación casera, hay opiniones contradictorias sobre el tema:

  • Algunas fuentes afirman que al descartar los primeros 50 ml de un lote de fermentación de 20 L, el metanol se desechará del sistema a medida que se evapora a aproximadamente 64 grados C y el etanol se evapora a 78 grados C. Como el metanol tiene el punto de ebullición más bajo, se evaporará primero durante el calentamiento de la solución. Una vez que el metanol ha sido extraído de la solución, no volverá a entrar en la solución y puede considerarse "eliminado" y eliminar el peligro.
  • Mientras que algunas fuentes comentan formas de eliminar el metanol y advierten en gran medida contra su consumo debido a los riesgos para la salud asociados con él, otras argumentan que solo se producen cantidades muy pequeñas de metanol (también conocido como alcohol de madera) a partir de la fermentación y que de hecho pueden ser descuidado o ignorado, y que en lugar de causar ceguera o muerte, puede ser la raíz de la resaca resultante del consumo de alcohol.

En opinión del autor original de este artículo, sería mejor errar por precaución y descartar la primera porción de condensado recolectado durante el paso de destilación para reducir el riesgo de incurrir en los efectos de salud conocidos por acompañar la ingestión o absorción de metanol a través de la piel.

Errores y Medidas de Precaución[edit | edit source]

  • Envenenamiento por alcohol: debido al contenido relativamente alto de alcohol en algunos desinfectantes para manos disponibles en el mercado, se han publicado informes de niños pequeños que se intoxican y corren el riesgo de intoxicación por alcohol después de ingerir el líquido desinfectante. Este hecho, combinado con el riesgo de intoxicación por metanol, contribuye al hecho de que el consumo de la solución debe ser fuertemente desaconsejado debido a consideraciones de seguridad.
  • Envenenamiento por CO2: la fermentación es el proceso bioquímico por el cual la glucosa (azúcar) se convierte en etanol con un biproducto conocido que es el dióxido de carbono (CO2). Como tal, se debe tener cuidado para ventilar adecuadamente el espacio donde tendrá lugar la fermentación a pesar del proceso que se lleva a cabo en contenedores sellados. Incluso las pequeñas fugas de CO2 pueden tener efectos negativos en la salud y el bienestar humanos, incluida la somnolencia y la muerte.
  • Envenenamiento por metanol: el metanol también puede producirse por reacciones secundarias y debe extraerse. Se deben realizar pruebas e intentos de prueba para determinar las cantidades relativas de etanol y metanol producidas por la reacción, y se deben explorar los métodos para extraer el metanol de la solución. Cuando se consume, el metanol puede conducir a la ceguera o la muerte, pero también puede ser absorbido a través de la piel en bajas concentraciones y puede tener efectos negativos en la salud humana.
  • Inflamabilidad: debido al alto contenido de etanol del producto y algunos de los pasos intermedios del proceso, se debe tener cuidado de no exponer ningún producto que contenga etanol a una llama directa, ya que es extremadamente inflamable, especialmente en su estado puro. Deben usarse recipientes a prueba de fugas y derrames para reducir este riesgo.
  • Riesgo de quemaduras: dado que el proceso de extracción de etanol (destilación) se realiza sobre una fuente de calor como es el fuego, se debe tener cuidado con los elementos calientes de dicho sistema. Los contenedores también se calentarán hasta 70-80 grados C durante el proceso, permitiendo el requisito de algún tipo de guante, honda o rejilla para eliminar los contenedores calientes de la fuente de calor. Dado que la forma de dichos recipientes variará en función de los recursos locales y la disponibilidad, no se puede proponer una solución única, sin embargo, la solución implementada debe ser reutilizable, fuerte (capaz de mantener el recipiente lleno de puré de papa fermentado y caliente) y ser utilizado por uno o dos operadores dependiendo del tamaño, forma y peso del contenedor.
  • Reutilización y efectividad de la levadura: las levaduras son organismos relativamente resistentes y muchos operan de manera más eficiente a rangos de temperatura aproximados de 20 grados C a 40 grados C. Calentarlos por encima de esta temperatura puede matar a los organismos, mientras que el almacenamiento por debajo de esta temperatura los hará esencialmente inactivos ya que 'hibernan'. Durante la hibernación, la levadura aún requiere una fuente de alimento (glucosa), pero la consumirá mucho más lentamente y su efectividad disminuirá con el tiempo. El almacenamiento de los suministros de levadura debe hacerse en un ambiente refrigerado si es posible, y si no, la levadura debe recibir una fuente de alimentos frescos (como en el Paso 3) para que permanezcan activos y se alimenten lo suficiente como para mantener vida y reponerse.