Καλέστε μας στο: +30 2315-505205

ΜΕΛΕΤΗ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΑΠΘ

Οι εφαρμογές του όζοντος στη συντήρηση των οπωροκηπευτικών

Βασιλακάκης Μιλτιάδης – Καθηγητής Δενδροκομίας ΑΠΘ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Το όζον (Ο3) είναι αέριο συστατικό της Στρατόσφαιρας (10 – 50 km ύψος), με χαρακτηριστική οσμή και πυκνότητα 2.14 g. L-1 (Πυκνότητα αέρα = 1 g. L-1).
Το φυσικό όζον σχηματίζεται από:

o UV ακτινοβολία: O2-» Ο- + Ο2 O3. Το Ο3 φιλτράρει τη UV ακτινοβολία που είναι επιβλαβής στους οργανισμούς.
o Ηλεκτρική εκκένωση (αστραπές): Ο2 Ο2 + Ο- Ο3

Στη φωτοχημική ρύπανση οφείλεται η αυξημένη συγκέντρωση όζοντος (>0,040ppm) η οποία προξενεί βλάβες στο αναπνευστικό σύστημα του ανθρώπου και στα φυτά.
Η φωτοχημική ρύπανση προέρχεται κυρίως από τα προϊόντα καύσης των μηχανών εσωτερικής καύσης τα οποία μετατρέπονται σε ΝΟ2, Ο3, υδρογονάνθρακες και PAN (Peroxy Acyl Nitrate) και είναι ιδιαίτερα μεγάλη σε πόλεις της Μεσογείου και άλλων χωρών με παρόμοιες κλιματολογικές συνθήκες ( Los Angeles 0,125 ppm).
Τα επιτρεπτά επίπεδα όζοντος στην ατμόσφαιρα – επιφάνεια του εδάφους διαφέρουν και είναι 0,075 ppm σύμφωνα με την Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος ΗΠΑ, 0,051 ppm σύμφωνα με τον Παγκόσμιο οργανισμό υγείας 0,051 ppm και 0,060 ppm σύμφωνα διάφορες περιβαλλοντικές Ομάδες και Ομάδες υγείας.
Ωστόσο τα επιτρεπτά χρονικά όρια έκθεσης για την προστασία των εργατών θεωρούνται τα 0,1 ppm για 8h ή 0,3 ppm για 15min και γίνονται αντιληπτά από 0.02 ppm και πάνω. Για το λόγο αυτό στους εργασιακούς χώρους όπου το όζον χρησιμοποιείται, προϋπάρχει ή πιθανότατα θα σχηματισθεί, επιβάλλεται ο επαρκής αερισμός παράλληλα με μηχανισμό ανίχνευσης και ταυτόχρονα συναγερμός για αποφυγή ατυχημάτων.
Ορισμένες φυσικοχημικές ιδιότητες του όζοντος και η μελέτη της συμπεριφορά του στον αέρα, στο νερό και στην επαφή του με οργανικές και ανόργανες ενώσεις οδήγησαν στην μετέπειτα χρήση του στη βιομηχανία.

Συγκεντρωτικά το όζον:

α) Όταν διασπάται σχηματίζεται O2 & ελεύθερες ρίζες οξυγόνου (μονήρες O-, ρίζα υδροξυλίου ΟΗ*), οι οποίες ρίζες είναι πολύ ενεργές και ικανές να προσβάλλουν πολλές οργανικές ενώσεις,
β) Είναι ισχυρό οξειδωτικό μέσο – Καταστρέφει βακτήρια, σπόρια μυκήτων, οσμές και είναι επίσης απολυμαντικό αέρα και νερού,
γ) Αναστέλλει την αύξηση πολλών μυκήτων (Aspergillus flavus, A. parasiticus, Penicillium and Fusarium) που παράγουν μυκοτοξίνες (αφλατοξίνη, ωχρατοξίνη Α και πατουλίνη) και την σποριοποίηση αυτών,
δ) Διασπά διπλούς δεσμούς άνθρακα (αιθυλένιο),
ε) Διασπά τις τοξίνες ορισμένων καλλιεργειών (πχ καλαμπόκι, αράπικο φιστίκι).

Το όζον είναι αντιδραστήριο που χρησιμοποιείται σε πολλές οργανικές αντιδράσεις στο εργαστήριο και στη βιομηχανία. Η μεγαλύτερη χρήση του όζοντος παρατηρείται στην παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων, συνθετικών λιπαντικών καθώς και άλλων χρήσιμων οργανικών ενώσεων, όπου χρησιμοποιείται για την διάσπαση δεσμών άνθρακα^-C). Επιπλέον χρησιμοποιείται στην επεξεργασία πλαστικών και παλαίωση πλαστικών και στη βιομηχανία παραγωγής χαρτιού. Τέλος βιολογικοί καθαρισμοί και απολυμάνσεις πόσιμου και εμφιαλωμένου νερού καθώς και απολυμάνσεις χώρων γίνονται με τη χρήση όζοντος.
Το 1982 το όζον θεωρείται ως GRAS (Generally Recognized As Safe) από την FDA των ΗΠΑ και επιτρέπεται η χρήση του στην εμφιάλωση νερού ενώ το 2001 επιτρέπεται η χρήση του για την συντήρηση τροφίμων (το 1939 ανακαλύφθηκε ότι εμποδίζει την ανάπτυξη ζύμης και σήψεων κατά τη συντήρηση των φρούτων).
Η συντήρηση των οπωροκηπευτικών με την χρήση όζοντος είναι μία τεχνολογία που εφαρμόζεται την τελευταία δεκαετία για την διάσπαση του αιθυλενίου και για την εξόντωση βακτηρίων και μυκήτων, ενώ συγχρόνως ερευνάται η δυνατότητα εφαρμογής της, για την διάσπαση των φυτοφαρμάκων και μυκοτοξινών.
Το Αιθυλένιο (CH2=CH2) είναι ένα άοσμο και άχρωμο αέριο το οποίο σχηματίζεται από κλιμακτηρικούς καρπούς (προϊόν καύσης). Η δράση του αιθυλενίου θεωρείται θετική και είναι επιθυμητή στη μπανάνα και στο ακτινίδιο γιατί προάγει την ωρίμανσή τους και στα εσπεριδοειδή γιατί βοηθά στον αποπρασινισμό τους.

Ωστόσο η αύξηση της αναπνευστικής δραστηριότητας και η επίσπευση της ωρίμανσης των καρπών που συντελείται κατά την συντήρηση- αποθήκευση των προϊόντων και κάτω από συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής συγκέντρωσης αιθυλενίου έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της διάρκειας συντήρησης και η αύξηση της ευπάθειας των περισσότερων οπωροκηπευτικών στις σήψεις.

 

 

 

 

Η αντιμετώπιση της υψηλής συγκέντρωσης αιθυλενίου μπορεί να επιτευχθεί με τους αναστολείς σχηματισμού αιθυλενίου ή με τους ανταγωνιστές της δράσης του (CO2,1-MCP- Smart Fresh TM, DCPA).
Η αφαίρεση του αιθυλενίου από τους ψυκτικούς θαλάμους γίνεται με τις παρακάτω μεθόδους:

Με εξαερισμός του χώρου ανά τακτά χρονικά διαστήματα,
Με χρήση φίλτρων με υπερμαγγανικό Κάλιο (KMnO4- Εthysorb-Εικ. 1),
Με καταλυτική οξείδωση αιθυλενίου σε ειδικές συσκευές(Εικ.2),
Με οξείδωση αιθυλενίου με όζον (Ο3).

 

 

 

 

 

 

 

 

Πειραματικά δεδομένα οδηγούν στο συμπέρασμα ότι η χρήσης όζοντος για την οξείδωση του αιθυλενίου πλεονεκτεί της μεθόδου της καταλυτικής οξείδωσης:

 

 

 

 

 

 

 

 

Αριστερά με την μέθοδο της καταλυτική οξείδωσης παρατηρείται κανονική ανάπτυξη-σποριοποίηση 1,25 x 105 κονίδια/καρπό, ενώ δεξιά και με χρήση όζοντος η δημιουργία σκληρωτίων πατεμποδίζει την σποροποίηση.
Η αποτελεσματικότητα του όζοντος αποδείχθηκε ικανοποιητική σε ροδάκινα (Palou et al.,PBT2002) για την αναστολή της αύξησης των μυκήτων Monilia fructicola, Monilia fructicola, Penicillium expansum αλλά ελάχιστη στην περίπτωση του Mucor pyriformis όπου το Ο3 ανέστειλε την σποριοποίηση όλων των μυκήτων επί 28 ημέρες που εφαρμόστηκε. ‘Ολοι οι μύκητες επαναδραστηριοποιήθηκαν μετά την αφαίρεση του Ο3.
Το όζον εφαρμόζεται στο νερό, στον αέρα, στο ψυγείο και στην αποθήκη για πλήθος λαχανικών και φρούτων.

Οι απαιτούμενες συγκεντρώσεις του όζοντος για την αναστολή της ανάπτυξης παθογόνων και το πεδίο εφαρμογής για φρούτα και λαχανικά παρουσιάζεται συγκεντρωτικά στους πίνακες:

 

 

 

 

 

 

Η αποτελεσματικότητα του όζοντος ενάντια των μυκήτων εξαρτάται από τη διάρκεια έκθεσης του μύκητα σε αυτό, την συγκέντρωσή του και τη σχετική υγρασία του περιβάλλοντος στο οποίο εφαρμόζεται (υψηλή σχετική υγρασία – αύξηση της αποτελεσματικότητας).
Παρόλα αυτά, η συνεχής έκθεση του προϊόντος στο Ο3 ακόμη και σε χαμηλή συγκέντρωση οδηγεί σε περιορισμένη ανάπτυξη και μη σποριοποίηση των μυκήτων.
Η χρήση όζοντος οδηγεί στην πλήρη αναστολή της ανάπτυξης των σπορίων μυκήτων στην επιφάνεια των οπωροκηπευτικών, έχει όμως μειωμένη αποτελεσματικότητα όσον αφορά τις πληγές στο εσωτερικό των ιστών.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ωστόσο απαιτείται προσοχή στη διατήρηση της απαιτούμενης συγκέντρωσης στους χώρους εφαρμογής του καθότι αντιδρώντας με οργανικές ενώσεις (φυτικά υπολείμματα, κυτταρικό χυμό) ή και με ανόργανες ενώσεις μειώνει γρήγορα τη συγκέντρωσή του με αποτέλεσμα και τη μειωμένη απολυμαντική δράση στα νωπά τεμαχισμένα λαχανικά.
Τέλος η επίδρασή του στην ποιότητα των οπωροκηπευτικών μπορεί να είναι θετική (ακτινίδιο, τομάτα, μπρόκολο, μαρούλι), ουδέτερη (μήλο, αχλάδι) ακόμη και αρνητική (φράουλα, αγγούρι, μανιτάρια).
Η χρήση του όζοντος στα οπωροκηπευτικά μπορεί να μειώσει τις μετασυλλεκτικές απώλειες και να διατηρήσει την ποιότητα αυτών με ασφαλή, οικονομικό και φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο.