La instalación de equipos PSA para producción de gas oxígeno de uso medicinal se ha extendido en la última década, incluso en los Estados Unidos, donde el costo del producto criogénico es sustancialmente menor al del resto del mundo.
La nanotecnología va avanzando en muchos rubros, algunos muy asombrosos y otros no tanto, por tratarse de aplicacio nes indirectas. Una de estos desarrollos indirectos en mayor avance es el de la separación de fluidos de una mezcla: los componentes del aire en oxígeno y nitrógeno, obtención del hidrógeno a partir del metano o en el etileno, o del helio de los gases producidos en altos hornos o la destilación del petróleo, la purificación de aguas servidas incluso descontaminación de metales pesados, separación de isótopos. Los insumos usados que actúan a modo de filtros, son denominados “tamices moleculares”, porque por su configuración, tienen poros superficiales de orden nanométrico, (hasta 10 nm) que permiten adsorber determinados componentes; su estructura tiene cavernas interiores que llegan a desarrollar 1.500 m2 de superficie lateral dentro del gránulo, por gramo de gránulos, donde las moléculas a “adsorber” son retenidas durante el proceso.
Entre estos, los tamices moleculares, las “zeolitas” son sales naturales o artificiales de tipo alumino-silicato, “dopados” con cationes de plata, cadmio, sodio, calcio, etc., para mejorar la capacidad de atracción electroquímica de componentes seleccionados y descartar otros. Hay materiales de comportamiento similar son los “carbones activados” que tienen similar reacción frente a otros elementos simples
o compuestos.
Las zeolitas han sido conocidas desde el siglo XIX como producto natural; a partir de la década de 1950, fueron desarrolladas diversas zeolitas sintéticas para usos y aplicaciones especiales, con más de 500 patentes a fines de la década de 1980. Entre las aplicaciones actuales más comunes, está la obtención de oxígeno que es quizás, uno de los elementos simples y más utilizados a nivel mundial. Para su obtención, existen dos métodos principales: el criogénico, nacido a fines del Siglo XIX, que requiere equipos de grandes volúmenes de producción (de más de 200 toneladas por día), y el de “Adsorción por balanceo de presiones” (PSA, por sus siglas en inglés), mediante zeolitas; es desarrollado a partir de 1940 para la elaboración de gases, y con él se elabora gas oxígeno de uso médico desde 1975, con equipos de capacidades desde unos pocos metros cúbicos por hora hasta lo suficiente para un consumo hospitalario importante. Este proceso, cuyos equipos son instalados en el propio lugar de uso o consumo, es cada vez más aplicado en industrias de alto consumo de oxígeno (plantas de celulosa, piscicultura, químicas, etc.), hospitales, a veces alejados de centros rurales o de difícil acceso en ciertas épocas del año, instalaciones militares, naves y aviones, y navegación espacial.
El proceso PSA se destaca tanto por sus mejores condiciones de seguridad, (baja presión de almacenaje del gas obtenido por PSA, máximo de 150 libras/pulg.2, frente a los hasta 13.000 libras/pulg.2 del proceso criogénico, así como las temperaturas: ambiente, en el primero caso, y de alrededor de 180º bajo cero), bajos costos de operación (reducido gasto eléctrico), mantenimiento casi nulo. Por su parte, el oxígeno de producción criogénica, tiene altos costos en transporte desde el lugar de fabricación, y en energía eléctrica, además de los riesgos en seguridad mencionados antes.
El proceso PSA es amigable con el medio ambiente, ya que su única materia prima es el aire que toma de la atmósfera ambiente. No produce residuos, e incluso adsorbe y elimina todas las impurezas del aire atmosférico que, luego de ser comprimido, tiene un nivel de calidad farmacéutica. De manera resumida, el proceso PSA implica aire comprimido filtrado de las impurezas habituales hasta el nivel de micropartículas, y forzado a través de un primer módulo que contiene un tamiz molecular mineral de aluminosilicatos dopados, denominado zeolita, que para el caso de la obtención de oxígeno ha sido diseñado especialmente, de modo tal que el gas nitrógeno, componente del aire en un 78%, es adsorbido por dicha zeolita.
En tanto el oxígeno (y el argón) pasan a través del tamiz y son almacenados en un tanque a baja presión, previo paso por un
segundo módulo y filtro antibacteria especial, de modo de asegurar la calidad médica especificada del 98% v/v mínimo, requerido por la Farmacopea Argentina; simultáneamente, al disminuirse la presión en el módulo, el gas sobrante, nitrógeno, es “desorbido” y eliminado a la atmósfera, dejando libre al tamiz para la repetición del ciclo. Durante el proceso, el sistema es permanentemente controlado por un panel electrónico que opera de manera automática el funcionamiento de la planta, con sensores que detectan alteraciones de la concentración del gas oxígeno, temperatura, presión, etc., y cualquier anomalía del equipo. Este control electrónico, conectado en tiempo real a los equipos de observación instalados en un lugar central, permite a la empresa fabricante tomar las decisiones de corrección en forma inmediata. El uso médico del oxígeno producido
por el proceso PSA ha sido autorizado por la ANMAT mediante Disposición 4373/02, la que establece las condiciones de elaboración y almacenaje, así como los niveles máximos de impurezas admisibles. Sin embargo, la normativa es de aplicación
cuando el gas de uso médico conlleva transporte interprovincial ó para las provincias que adhieren expresamente a la misma, en razón de que el sistema de salud no ha sido delegado por las provincias a la Nación, con lo que muchas de ellas lo adecuan a su realidad social y económica. El proceso PSA implica enormes ahorros económicos ya que los equipos nstalados
en instituciones de salud alejadas de los grandes centros productores criogénicos generan un gasto razonablemente bajo,
por metro cúbico producido. No obstante, antecedentes de licitaciones realizadas en varias provincias argentinas han demos-
trado que incluso se reducen los costos cuando se trata de hospitales ubicados en las cercanías de las fábricas industriales.
Por otra parte, se eliminan totalmente los sobreprecios (declarados o no) del transporte desde las plantas productoras
de criogénicos, los alquileres de tanques criogénicos, termos o cilindros, los riesgos por almacenaje a altas presiones y bajas
temperaturas, los inconvenientes por demoras en las entregas por disímiles causas, desde climáticas (caso Tartagal) hasta
de accidentes (transportes de gases criogénicos que han explotado, en Neuquén 2006 y Buenos Aires 2006) y de ambulancias que llevaban cilindros de oxígeno (Córdoba 2007).
Otro factor de reducción de costos que debe considerarse es que en el caso de los tanques de oxígeno criogénico (líquido) se pierde por evaporación física inevitable alrededor del 1,5% diario del volumen del tanque, situación que se agrava cuando existen deficiencias en las válvulas o en épocas de altas temperaturas. En el caso de cilindros, es necesario el manipuleo de los mismos (carga y descarga, y transporte dentro de la institución), con su costos de mano de obra, además de riesgos por explosión. Otros puntos a considerar son los bajos niveles de mantenimiento exigidos por una planta PSA, el reducido espacio físico necesario para su instalación, la mencionada economía de operación, la independencia de proveedores externos, y asegurarse la estabilidad del precio. La reducción de costos mediante el proceso PSA frente a la provisión de oxígeno criogénico es de tal magnitud que licitaciones de 2001 para siete hospitales de la provincia de Buenos Aires demostraron que en diez años (supuesto precios estables), el ahorro real hubiera sido de casi 30 millones de pesos (o dólares de entonces), por 15,3 millones de metros cúbicos. La instalación de equipos PSA para producción de gas oxígeno de uso medicinal se ha extendido en la última década, incluso en los Estados Unidos, donde el costo del producto criogénico es sustancialmente menor al del resto del mundo. Canadá, Italia, la India, Honduras, Brasil, Venezuela, Chile, Colombia, Cuba, entre otros, son países que han reconocido la importancia del proceso PSA, y han aprobado su utilización para oxígeno de uso medicinal.