John Wojtowicz, Il Chimico che Ci Ha Dato la Scienza Moderna delle Piscine

Se hai mai usato un calcolatore per piscine che regola in base all’Acido CianuricoAcido CianuricoChiamato anche stabilizzante o condizionatore. Protegge il cloro dalla distruzione da parte della luce solare. Essenziale per piscine all’aperto, ma troppo riduce il potere sanificante del cloro., hai beneficiato del lavoro di John Wojtowicz. Se la tua app corregge le letture dell’Alcalinità TotaleAlcalinità TotaleUna misura della capacità dell’acqua di resistere ai cambiamenti di pH. Pensala come un tampone che mantiene stabile il pH. Si misura in ppm. per tenere conto dello stabilizzante, quella è la sua formula. Se qualcuno ti ha mai spiegato perché l’Indice di SaturazioneIndice di SaturazioneUn calcolo che prevede se l’acqua depositerà calcare o dissolverà calcio dalle superfici. L’acqua bilanciata ha un indice vicino a zero. dell’industria delle piscine doveva essere aggiornato, stava citando ricerche che lui ha pubblicato alla fine degli anni ‘90.

La maggior parte dei proprietari di piscine non ha mai sentito il suo nome. La scienza su cui fanno affidamento ogni giorno risale a documenti che ha scritto dopo essersi ritirato da una carriera di 32 anni nella chimica industriale.

John A. Wojtowicz nacque a Niagara Falls, New York, il 12 ottobre 1926. Quando aveva dieci anni, durante i peggiori anni della Grande Depressione, trascorse diversi anni in un orfanotrofio prima di andare a vivere con la zia e lo zio. Si diplomò alla Trott Vocational High School nel 1945, poi conseguì una laurea in Chimica presso l’Università di Buffalo e un Master presso la Niagara University.

Lavorò per undici anni come tecnico di laboratorio alla DuPont a Niagara Falls. Dopo due anni nell’Esercito, entrò alla Olin Corporation come Chimico Ricercatore. Nel 1959, la Olin lo trasferì al loro laboratorio di ricerca a New Haven, Connecticut, dove lavorò come Senior Research Chemist fino al suo pensionamento nel 1991.

La sua carriera alla Olin produsse 56 brevetti statunitensi e numerosi brevetti stranieri. Fu autore di cinquanta articoli su riviste scientifiche e scrisse sei capitoli per la Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, l’opera di riferimento standard per la chimica industriale. Le sue voci enciclopediche coprivano l’Acido IpoclorosoAcido IpoclorosoLa forma attiva e germicida del cloro nella tua piscina. pH più basso significa che più del tuo cloro è in questa forma efficace., gli ipocloriti, le ClorammineClorammineComposti formati quando il cloro reagisce con l’azoto di sudore, urina e altri contaminanti. Causa il forte ‘odore di piscina’ e irritazione agli occhi., le bromammine e l’acido cianurico. Presentò relazioni ai congressi nazionali dell’American Chemical Society. Era, sotto ogni punto di vista, un serio chimico industriale che lavorava ai massimi livelli del suo campo.

Poi andò in pensione. E rivolse la sua attenzione alle piscine.

Il Problema che Vide

L’industria delle piscine usava l’Indice di Saturazione di Langelier (LSI)Indice di Saturazione di LangelierUna formula che prevede se l’acqua depositerà calcare o correderà le superfici. Zero è bilanciato; positivo significa formazione di calcare; negativo significa corrosivo. dai primi anni ‘60 per prevedere se l’acqua avrebbe depositato calcare o corroso le superfici. L’LSI nacque negli anni ‘30 con il Dott. Wilfred Langelier, un professore di ingegneria sanitaria all’UC Berkeley che lo sviluppò per i sistemi idrici municipali. La sua preoccupazione era la corrosione delle tubature in applicazioni industriali a circuito chiuso.

L’industria delle piscine adottò il suo indice e lo adattò. L’adattamento comportò semplificazioni. Tabelle di fattori sostituirono i calcoli termodinamici sottostanti, e le approssimazioni si accumularono. Quando Wojtowicz esaminò la formula che l’industria stava usando, questa si era notevolmente allontanata dalla scienza originale.

Trovò diversi problemi. I fattori di temperatura nelle tabelle pubblicate erano stati calcolati male e poi copiati in ogni importante manuale operativo per piscine. La formula usava una costante per i solidi disciolti totaliTDSSolidi Disciolti Totali. Tutto ciò che è disciolto nella tua acqua, inclusi minerali, chimici e sali. Alto TDS può far sentire l’acqua ‘pesante’ e riduce l’efficacia dei chimici. che assumeva 500 ppmppmL’unità standard per misurare le concentrazioni chimiche nell’acqua della piscina. 1 ppm equivale a circa 1 goccia in 50 litri., il che la rendeva inaffidabile per le piscine a sale. Cosa ancora più significativa, trattava l’alcalinità totale come se fosse la stessa dell’Alcalinità CarbonaticaAlcalinità CarbonaticaLa porzione dell’alcalinità totale che effettivamente influisce sul bilancio dell’acqua. Nelle piscine stabilizzate, sottrai circa un terzo del CYA dall’alcalinità totale per ottenere questo numero..

Nelle piscine che usano acido cianurico (CYACYAAbbreviazione di Acido Cianurico. Chiamato anche stabilizzante o condizionatore. Protegge il cloro dalla degradazione UV nelle piscine all’aperto.) come StabilizzanteStabilizzanteUn altro nome per l’acido cianurico (CYA). Protegge il cloro dalla distruzione da parte della luce solare. A volte chiamato condizionatore., quest’ultimo problema era di enorme importanza. L’acido cianurico si ionizza in acqua per formare CianuratoCianuratoLa forma che assume l’acido cianurico quando si dissolve in acqua. Si lega al cloro, proteggendolo dalla luce solare ma rallentando la sua velocità di sanificazione., che è alcalino. Quando misuri l’alcalinità totale con un kit di test standard, stai misurando sia l’alcalinità carbonatica che quella del cianurato insieme. L’indice di saturazione si interessa solo dell’alcalinità carbonatica, perché è quella che determina la solubilità del carbonato di calcio. Usare il numero sbagliato significa che il calcolo dell’indice è sbagliato, a volte in modo significativo.

Wojtowicz elaborò la correzione. Al pH tipico di una piscina, circa un terzo della concentrazione di acido cianurico dovrebbe essere sottratto dalla lettura dell’alcalinità totale per ottenere l’alcalinità carbonatica. A pH 7.4 con 100 ppm di CYA, una lettura di alcalinità totale di 100 ppm rappresenta in realtà un’alcalinità carbonatica di circa 69 ppm. La differenza conta. L’acqua che sembra bilanciata sulla carta potrebbe in realtà essere corrosiva.

Le Pubblicazioni

Tra il 1995 e i primi anni 2000, Wojtowicz pubblicò ampiamente sul Journal of the Swimming Pool and Spa Industry. La sua produzione fu notevole per qualcuno in pensione. Una serie in nove parti sul bilancio dell’acqua delle piscine ricostruì l’indice di saturazione dai principi primi. Documentò la correzione dell’alcalinità del cianurato con esperimenti di laboratorio e test sul campo. Scrisse sulla chimica dei tamponi, il potenziale di precipitazione del carbonato di calcio, la perdita di anidride carbonica e le basi termodinamiche sottostanti.

I documenti sono densi. Contengono derivazioni, costanti di equilibrio, frazioni di ionizzazione e coefficienti di attività. Citano il lavoro del 1982 di Plummer e Busenberg sulla solubilità della calcite, la tesi di Harvard del 1972 di O’Brien sugli isocianurati clorurati, e la letteratura primaria che risale a decenni prima. Era scienza peer-reviewed applicata a un’industria che funzionava con regole empiriche.

Scrisse anche documenti pratici. Panoramiche sui sanificanti e sistemi di sanificazione. Riassunti informativi sui prodotti. Guide per il dosaggio degli aggiustamenti chimici. Temperature sicure di stoccaggio e spedizione per i chimici delle piscine. Il lavoro teorico supportava l’applicazione pratica.

Il suo documento sull’applicabilità dell’Indice di Saturazione di Langelier alle piscine affrontò direttamente se un indice progettato per tubi chiusi avesse senso per corpi d’acqua aperti. Alcuni sostenevano di no. Il Dott. Thomas, successore di Langelier a UC Berkeley, era stato citato dicendo che l’indice “non ha significato per corpi d’acqua aperti”. Wojtowicz dimostrò sperimentalmente che un indice di saturazione correttamente calcolato era effettivamente applicabile alle piscine, a condizione di usare la formula corretta con le appropriate correzioni.

Perché Questo È Importante Oggi

Ogni risorsa seria sulla chimica delle piscine oggi cita Wojtowicz. Le associazioni di categoria del settore fanno riferimento alla sua equazione rivista dell’indice di saturazione. I produttori di kit di test riconoscono i suoi contributi alla comprensione della chimica dell’acqua delle piscine. I suoi documenti sono le fondamenta su cui poggia la moderna scienza delle piscine.

Quando usi un’app moderna per piscine che ti dà un CSICSIAbbreviazione di Indice di Saturazione della Calcite. Un indice di saturazione più preciso dell’LSI, basato sulla termochimica reale del carbonato di calcio. o LSI corretto, la scienza sottostante risale alle sue pubblicazioni. Quando qualcuno spiega che l’acido cianurico influisce sulla lettura dell’alcalinità, sta trasmettendo la sua ricerca. Quando un post su un forum smentisce consigli obsoleti del negozio di piscine usando chimica vera, la chimica spesso viene dal suo lavoro.

Il Motore Chimico di PoolFu

Il motore chimico di PoolFu è costruito sulla ricerca fondamentale di Wojtowicz. La sua equazione corretta dell’indice di saturazione, il suo lavoro sull’aggiustamento dell’alcalinità carbonatica per l’acido cianurico e i suoi calcoli dipendenti dalla temperatura informano tutti il modo in cui l’app valuta la tua acqua.

Quando PoolFu calcola il tuo bilancio dell’acqua, sta usando scienza che risale direttamente ai suoi documenti. L’app non applica semplicemente intervalli statici da una tabella obsoleta, implementa le relazioni termodinamiche che lui ha documentato, adattando gli obiettivi in base alla temperatura effettiva dell’acqua e alla chimica.

Questo è ciò che ha costruito durante la sua pensione: una fondazione scientifica abbastanza rigorosa da poter essere implementata correttamente nel software. Quella fondazione ora funziona nei telefoni di proprietari di piscine che non hanno mai letto un documento di chimica ma beneficiano del suo lavoro ogni volta che testano la loro acqua.

La Questione del Blocco del Cloro

I documenti di Wojtowicz forniscono anche munizioni contro miti persistenti. La nozione di “blocco del cloro”Blocco del CloroUn mito. L’idea che alto CYA fermi completamente il funzionamento del cloro. In realtà, alto CYA richiede solo livelli proporzionalmente più alti di cloro. Non ‘blocca’ nulla., l’idea che l’alto acido cianurico renda il cloro completamente inefficace, circola nell’industria delle piscine da decenni. Ha origine da studi di laboratorio degli anni ‘60 che mostravano che l’acido cianurico rallentava il tempo di uccisione del cloro contro i batteri.

Gli studi erano reali. Anderson nel 1965 e Fitzgerald e DerVartanian nel 1969 documentarono che il CYA riduceva la velocità battericida in condizioni controllate. Lo stesso Anderson avvertì che i suoi risultati provenivano da condizioni di laboratorio e dovevano essere usati con cautela se estesi al funzionamento effettivo di una piscina. Studi sul campo di altri ricercatori scoprirono che nelle piscine reali, con carichi organici reali e composti azotati presenti, la relazione era più complessa. Il cloro nelle piscine stabilizzate poteva effettivamente superare le prestazioni delle piscine non stabilizzate in certe condizioni.

I documenti di Wojtowicz sulla chimica del cloro, l’equilibrio del cloroisocianurato e l’interazione tra CYA e cloro disponibile forniscono la base scientifica per comprendere cosa succede realmente. Un CYA più alto richiede effettivamente un Cloro LiberoCloro LiberoIl cloro disponibile per sanificare la tua piscina in questo momento. È quello che uccide batteri e alghe. Diverso dal cloro combinato, che ha già reagito con i contaminanti. proporzionalmente più alto per mantenere lo stesso potere sanificante. La relazione è ben definita e calcolabile. L’idea che il cloro diventi completamente “bloccato” a una certa soglia è una cattiva interpretazione della scienza.

Una Vita nella Chimica

Wojtowicz morì il 19 maggio 2020, a 93 anni. Aveva trascorso la pensione in Arizona, dove competeva ai World Senior Games nello Utah e alle Arizona Senior Olympics. Era tifoso del football di Notre Dame. Lasciò tre figli, sette nipoti e tre pronipoti.

Il suo necrologio sull’Hartford Courant elencava i suoi brevetti, i suoi capitoli enciclopedici, i suoi articoli su riviste e il suo libro, The Chemistry and Treatment of Swimming Pool and Spa Water. Menzionava il suo lavoro di consulenza e il suo servizio come testimone esperto in casi di responsabilità di prodotti chimici. Notava che aveva iniziato la sua formazione dopo essere sopravvissuto all’infanzia in un orfanotrofio dell’epoca della Depressione.

L’industria delle piscine a cui ha contribuito così significativamente dopo la pensione raramente lo menziona per nome. I suoi documenti sono citati in documenti tecnici e note a piè di pagina di wiki. Le sue formule funzionano silenziosamente all’interno dei calcolatori. Le sue correzioni vengono applicate automaticamente da app che non spiegano mai da dove viene la matematica.

È così che spesso funziona la scienza. La persona che ha fatto la ricerca fondamentale sfuma sullo sfondo mentre le applicazioni pratiche si diffondono ovunque. Ma per coloro che vogliono capire la chimica delle piscine a un livello più profondo, che vogliono sapere perché aggiustiamo l’alcalinità per il CYA o perché l’indice di saturazione è importante, i documenti di Wojtowicz rimangono la fonte primaria.

Sono liberamente disponibili. Gli archivi del Journal of the Swimming Pool and Spa Industry sono ospitati su poolhelp.com. Chiunque sia abbastanza curioso da leggerli troverà scienza accurata, chiaramente documentata, applicabile a problemi che i proprietari di piscine affrontano ogni giorno.

La maggior parte dei proprietari di piscine non leggerà mai i suoi documenti. Useranno app e calcolatori che incorporano il suo lavoro senza attribuzione. Seguiranno consigli che risalgono alla sua ricerca senza saperlo. E le loro piscine saranno mantenute meglio perché un chimico industriale in pensione ha deciso di applicare scienza seria a un campo che ne aveva bisogno.