La pandemia de COVID-19, originada en diciembre de 2019 debido al virus SARS-CoV-2, despertó un creciente interés científico en los organismos infecciosos que se transmiten por vía aérea. No sólo los virus sino también los hongos y las bacterias pueden considerarse organismos infecciosos transmitidos por el aire. De hecho, más de un millón de personas mueren cada año en el mundo a causa de infecciones fúngicas producidas por especies del género Candida, Cryptococcus y Aspergillus. Asimismo, bacterias como Streptococcus pyogenes, Corynebacterium diphtheriae, Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), Escherichia coli (E. coli), Neisseria meningitidis, Mycobacterium tuberculosis o Legionella pneumophila pueden causar escarlatina, difteria, neumonía clásica, infección del tracto urinario, meningitis, tuberculosis o legionelosis, respectivamente. Las partículas biológicas en el aire que están compuestas por esporas de hongos, células bacterianas, virus o granos de polen, pueden ser categorizadas bajo el término 'bioaerosoles'. Los bioaerosoles potencialmente patógenos pueden provocar infecciones nosocomiales (HAIs: healthcare- associated infections), sobre todo en zonas hospitalarias con ventilación natural donde la concentración de bioaerosoles es de aproximadamente 2,01 E+2 UFC m-3. Se estima que el 20% de las HAIs son causadas por el contacto de pacientes con patógenos transmitidos por el aire, ya que una persona promedio inhala aproximadamente 10 m3 de aire al día. Al respecto, los humanos producen más de 100, 1000 y 100000 partículas como consecuencia de la atomización de la saliva y la mucosidad en la cavidad bucal debido al corte de la respiración al hablar, toser y estornudar, respectivamente. Además, los bioaerosoles también se liberan durante las prácticas de higiene humana, tales como ducharse, abrir grifos o tirar de la cadena del inodoro, como consecuencia del crecimiento de biopelículas en las instalaciones sanitarias y de microbios presentes en el agua residual. La comprensión de la transmisión de enfermedades infecciosas por bioaerosoles y la importancia de la purificación del aire interior se han convertido en aspectos fundamentales de manera especial en entornos críticos como los hospitales, ya que albergan a pacientes con sistemas inmunológicos debilitados. Existen normativas y regulaciones para controlar la calidad del aire tanto a nivel nacional como a nivel de la Unión Europea que establecen directrices específicas para mantener un ambiente seguro en hospitales. En España, la regulación relativa a la calidad del aire en hospitales se rige principalmente por la legislación sanitaria y las directrices emitidas por el Ministerio de Sanidad y las autoridades autonómicas de salud, que abordan algunos aspectos clave como las tasas mínimas de ventilación y renovación del aire interior, los sistemas de filtración de aire en áreas críticas como quirófanos y unidades de cuidados intensivos o el control de la temperatura y la humedad. En este sentido, la purificación del aire interior se ha vuelto esencial para evitar la propagación de patógenos en estos entornos críticos y, en última instancia, para proteger la salud pública. Dentro de esta perspectiva, la presente tesis doctoral se enmarca en el proyecto regional titulado “Tratamiento de bioaerosoles en ambientes hospitalarios mediante tecnologías electroquímicas (SBPLY/21/180501/000035)”, financiado por la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha y la Unión Europea (Fondo Europeo de Desarrollo Regional). El principal objetivo es el desarrollo de tecnología electroquímica para eliminar microorganismos patógenos presentes en gotas suspendidas en el aire interior hospitalario, involucrando el tratamiento con oxidantes gaseosos generados in situ. Para la consecución de este objetivo global, se pretende trabajar en paralelo en dos niveles de estudio: 1) estudio de campo para definir la problemática de los bioaerosoles hospitalarios, 2) estudio científico-técnico con el que se pretende desarrollar tecnología electroquímica para la síntesis de oxidantes en fase gas y la inactivación de patógenos en bioaerosoles de origen hospitalario. Así, el objetivo global se divide en tres subobjetivos, cada uno de los cuales se aborda en los correspondientes apartados incluidos en el Capítulo 5 de resultados En el subapartado 5.1 se realiza la evaluación de la concentración de microorganismos (excluyendo virus) en el aire interior de hospitales medidos en UFC m-3 y la revisión bibliográfica de tecnologías de desinfección integradas en los conductos de aire para inactivar bacterias y hongos transmitidos por el aire interior. Para ello, se desarrolló una revisión sistemática para recopilar datos sobre concentración de bacterias y hongos en el aire de áreas hospitalarias reportados en la literatura en los últimos siete años (2016-2023). El análisis estadístico reveló que las concentraciones medias más altas de bacterias y hongos en aire interior de hospitales fueron 5,22 E+3 UFC m-3 y 8,17 E+2 UFC m-3 en el área de emergencias, respectivamente. Además, el género Staphylococcus fue el más prevalente con una distribución porcentual del 35 %, mientras que Aspergillus dominó el género de hongos con un 34 %. Estos datos se compararon con los datos obtenidos en el caso de estudio llevado a cabo en el Complejo Hospitalario Universitario de Albacete (CHUA) en colaboración con el Servicio de Microbiología y Parasitología durante el periodo que abarca desde enero 2019 a diciembre 2021 (3 años). Los datos de composición fúngica en aire interior coincidieron con los datos de campo reportados en el CHUA donde la concentración de Aspergillus sp. aumentó cada año, alcanzando 1,00 E+2 UFC Además, se aborda la brecha de conocimiento existente acerca de tecnologías efectivas de purificación y tratamiento del aire interior examinando la incorporación de sistemas de filtración, irradiación o tratamiento (electro)químico de gases. En primer lugar, se analizan los sistemas de filtración de gases, que emplean filtros para separar patógenos transportados por el aire, con su eficacia relacionada con la velocidad del aire, el diámetro de la fibra y el material del filtro. Luego, se exploran sistemas de irradiación de gases, que incluyen lámparas UV de mercurio de baja presión y tecnologías más recientes como LED y lámparas de excímeros de criptón-cloruro. También se investiga la fotocatálisis en filtros para inactivar bioaerosoles, utilizando luz UV para desestructurar material genético. En el ámbito químico, se mencionan agentes biocidas aerosolizados, y se destaca el ozono como un eficaz agente desinfectante. Finalmente, se introduce la tecnología electroquímica, que ha emergido como una alternativa respetuosa con el medio ambiente para generar ozono en fase gas. Sin embargo, su aplicación en la inactivación de bioaerosoles es un área de investigación aún poco explorada. En el subapartado 5.2 se estudia el comportamiento de los bioaerosoles en un ambiente controlado. Para llevar a cabo este objetivo específico, se usa E. coli ATCC 25922 (sin resistencia antibiótica) y un nebulizador Collison de 3-jets para formar bioaerosoles que imiten los generados en distintas áreas hospitalarias como habitaciones o baños de pacientes. Es importante destacar que la captación de bioaerosoles tiene lugar en un medio líquido previamente esterilizado, donde se lleva a cabo un proceso de absorción. La fuente de bioaerosol afecta significativamente las concentraciones de bacterias en el aire, ya que la distribución de las microgotas se ve afectada por la composición química de las suspensiones nebulizadas. En concreto, se monitorean 4,00 E+2 UFC mL-1 de E. coli en el aire durante la nebulización de orina, 6,84 E+3 UFC mL-1 con saliva y 1,39 E+4 UFC mL-1 de agua residual tras 10 minutos. En el caso concreto del agua residual, entre el 20 y el 30 % del total de partículas nebulizadas tienen un tamaño comprendido entre 1,10 y 1,29 µm, siguiendo una distribución normal. Asimismo, la presión del caudal de aire aplicado durante la nebulización se observa que causa daño a los microorganismos en el aire. Este daño se midió a través del índice de daño a la membrana celular (ID), que puede variar de 0 a 1, dependiendo de las liberaciones de ADN genómico de las bacterias. Los resultados muestran que el ID de E. coli aumenta más de dos veces (0,33 frente a 0,72) cuando la presión del caudal de aire aplicado se incrementa de 1 a 2 bar. Además, se evalúa también el efecto del caudal de aire de ventilación en la distribución de bioaerosoles en aire. Concretamente, la concentración de E. coli en el aire disminuye casi por debajo de 3 unidades logarítmicas al aplicar más de 10 L min-1 durante la nebulización de la orina. Además, el caudal de aire de ventilación está directamente relacionado con la humedad relativa ya que cuanto mayor es el flujo de aire de ventilación, menor es el porcentaje de humedad relativa monitoreada lo que provoca un incremento en la presión osmótica de las bacterias que deriva en su inactivación. En el subapartado 5.3 se lleva a cabo la evaluación tecnológica para el tratamiento de bioaerosoles con ozono en fase gas como agente biocida. Para ello, se valoriza una corriente de gas ozono producida in situ mediante una celda PEM a través de la extracción de ozono gas del electrolito (HClO4 0,5 mM) para usarlo en la purificación de aire interior. La cantidad de ozono en la corriente gaseosa se regula variando la intensidad aplicada a la celda PEM, estudiando los siguientes caudales másicos: 0,02 mg min-1 O3(0,05 A), 0,16 mg min-1 O3 (0,50 A) y 0,57 mg min-1 O3 (1 A). Las simulaciones del aire interior en hospitales se enfocan en dos fuentes de bioaerosoles: (1) bioaerosoles generados en los baños debido a la descarga del inodoro y (2) bioaerosoles generados en otras áreas hospitalarias, como la de emergencias, donde la saliva se atomiza debido a los pacientes que tosen o estornudan. En este caso, se utiliza la bacteria resistente a antibióticos K. pneumoniae BAA-1705 como bacteria modelo y su gen de resistencia antibiótica blaKPC-11 como gen modelo. Los resultados muestran una reducción continua de 4 a 5 unidades logarítmicas en la concentración de K. pneumoniae en aire con 0,16 mg min-1 de ozono durante la nebulización de orina y saliva, mientras que la eficiencia del ozono se reduce a menos de 2 unidades logarítmicas en la nebulización de aguas residuales. Además, también se observa que tras el tratamiento de desinfección con 0,57 mg min-1 de ozono, las concentraciones del gen blaKPC-11 se redujeron 0,87, 1,51 y 0,97 unidades logarítmicas durante la nebulización de agua residual, saliva y orina, respectivamente. En este contexto, el principal mecanismo de desinfección del ozono es la alteración de la permeabilidad de la membrana de las células de K. pneumoniae, lo que provoca la fuga de componentes celulares que daña los ácidos nucleicos. Este mecanismo puede competir con otros mecanismos de oxidación del ozono con los compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en las microgotas de los bioaerosoles. Así, se observa que el ozono ataca significativamente a los compuestos orgánicos del agua residual (glucosa y peptona de soja), lo que podría explicar las menores eficiencias de inactivación observadas para los bioaerosoles procedentes del agua residual. Finalmente, se estudia la viabilidad de reintroducir el aire tratado en las habitaciones de los pacientes considerando los estándares establecidos por el grupo de expertos de la OMS y la clasificación de la Comisión Europea. La carga bacteriana en el aire interior sería “aceptable” e “intermedia” en cada habitación (individual, doble o triple) cuando el aire recirculado procede del tratamiento de la atomización de la saliva o de la descarga de orina en el inodoro al utilizar 0,57 mg min-1 de ozono, según las normas del grupo de expertos de la OMS y la clasificación de la Comisión Europea, respectivamente. Los resultados alcanzados en esta tesis doctoral son altamente prometedores y se recomienda seguir explorando esta línea de investigación en lo referente al diseño de celdas electroquímicas que maximicen la producción de oxidantes en fase gas (ozono o dióxido de cloro), a la incorporación de procesos de absorción reactiva utilizando medios líquidos donde se absorben los bioaerosoles que generen electroquímicamente oxidantes in situ, así como a la validación de la tecnología electroquímica desarrollada en entornos relevantes para aumentar el TRL.