I conservanti antimicrobici sono di natura diversa; in base alle loro strutture molecolari, possono essere ampiamente classificati in categorie inorganiche e organiche.
Conservanti antimicrobici inorganici
In base al loro meccanismo d’azione, i conservanti antimicrobici inorganici possono essere ulteriormente suddivisi in ossidativi e riduttivi. Gli agenti antimicrobici riducenti esercitano i loro effetti battericidi e sbiancanti attraverso le loro capacità riducenti-esempi includono l'acido solforoso e i suoi sali, che vengono utilizzati principalmente come agenti sbiancanti. Gli agenti antimicrobici ossidativi, al contrario, raggiungono i loro effetti battericidi attraverso le loro capacità ossidanti. Sebbene questi agenti siano molto potenti, tendono ad essere chimicamente instabili, soggetti a decomposizione e possiedono una durata d'azione limitata; inoltre spesso emettono un odore distinto e sgradevole. Di conseguenza, vengono utilizzati prevalentemente per la disinfezione e la sterilizzazione di attrezzature, contenitori, semi-prodotti finiti e acqua di processo; questa categoria comprende principalmente preparati e perossidi a base di cloro-.
Ipocloriti
Gli ipocloriti sono agenti sbiancanti tradizionali in cui il componente "cloro attivo" mostra una potente attività battericida. Il cloro penetra all’interno delle cellule microbiche, distruggendo le proteine enzimatiche cellulari o inibendo gli enzimi sensibili all’ossidazione, portando così alla morte microbica. Gli ipocloriti sono efficaci nell'eradicazione di un ampio spettro di microrganismi, comprese le cellule batteriche vegetative, spore batteriche, virus, lieviti e muffe. La loro efficacia battericida è significativamente migliorata in condizioni che comportano temperature elevate, alte concentrazioni, tempi di contatto prolungati e bassi livelli di pH.
Clorammine
Le clorammine sono efficaci agenti antimicrobici caratterizzati dalle loro blande proprietà ossidanti. Negli impianti di produzione della carta, le clorammine vengono generalmente generate miscelando direttamente il solfato di ammonio con un liquido sbiancante (contenente 18–20 g/L di cloro attivo). I prodotti specifici di questa reazione variano a seconda del pH della soluzione: a pH 5 la reazione dà NHCl₂; a pH pari o superiore a 7, la reazione produce NH₂Cl. Quando aggiunta alla pasta di carta, il dosaggio consigliato di cloramina varia dallo 0,03% allo 0,05% sul peso della pasta; quando applicato ad "acqua bianca" (acqua di processo riciclata), la concentrazione consigliata è 3–5 mg/L. Sia la preparazione che l'applicazione delle clorammine dovrebbero essere condotte in condizioni alcaline o debolmente alcaline; al contrario, livelli di pH eccessivamente elevati ne comprometteranno l’efficacia battericida. I principali vantaggi dell'utilizzo delle clorammine includono il basso costo e l'elevata efficacia; tuttavia, i loro svantaggi includono un odore forte e pungente che ha un impatto negativo sull'ambiente operativo e comporta potenziali rischi per la salute umana. Per mitigare lo sviluppo della resistenza batterica, alternare l'uso di clorammine con solfato di rame-in linea con il programma di pulizia della struttura-si è rivelata una strategia altamente efficace.
Biocidi e conservanti organici
I biocidi e i conservanti organici offrono numerosi vantaggi, tra cui alta efficienza, bassa tossicità ed eccellente biodegradabilità; di conseguenza, sono ampiamente utilizzati nell'industria cartaria. Attualmente, gli agenti primari utilizzati in questo settore includono composti organosolforati, composti organobromo e composti eterociclici contenenti azoto-zolfo-.
A livello nazionale, numerose aziende si dedicano alla ricerca e alla vendita di questi biocidi, con concentrazioni di attività riscontrate nella Cina orientale (ad esempio, Nanjing Gutian) e nella Cina meridionale (ad esempio, Guangzhou Guyi).
Composti organozolfo
Un prodotto rappresentativo in questa categoria è il metilen bistiocianato (abbreviato in MBT). L'MBT possiede un ampio spettro di attività biocida, dimostrando effetti significativi contro batteri, funghi e alghe; è quindi adatto all'uso nella conservazione sia della pasta di carta che dei rivestimenti di carta. Nell'applicazione pratica, l'MBT viene tipicamente formulato in una soluzione al 10% (in peso) miscelandola con solventi e agenti sinergici. Se aggiunto alla dose di 7,5 mg/l, può raggiungere un tasso di sterilizzazione superiore al 99,8% in 30 minuti. Questo agente è adatto per l'uso in sistemi con un valore di pH inferiore a 11. Un altro biocida organozolforico comunemente usato è il benzotiazol-3-one. Questo conservante presenta una tossicità molto bassa per l'uomo e altri animali; un'aggiunta di soli 45–170 grammi per tonnellata di carta è sufficiente per prevenire efficacemente il deterioramento della pasta di carta. Quando utilizzato per la conservazione delle patinature cartacee il dosaggio consigliato varia dallo 0,015% allo 0,03% sul peso totale della patinatura.
Composti organobromo
La 2,2-dibromo-2-cianoacetammide è un esempio per eccellenza di un biocida organobromo. Esercita effetti sia abbattenti che inibitori nei confronti di batteri e muffe, rendendolo adatto alla conservazione sia delle patinature della carta che della pasta di cellulosa. Questo composto è altamente suscettibile alla decomposizione, con un tasso di degradazione che accelera all’aumentare sia del pH che della temperatura. Ad esempio, mentre rimane stabile per 155 ore a 25 gradi e un pH di 6,0, si decompone completamente in soli 6 minuti a un pH di 9,7. Di conseguenza, è più adatto per l'applicazione in sistemi da leggermente acidi a neutri.
Composti eterociclici
Un esempio di questa classe è la 1,3,5-Tris(idrossietil)esaidro-s-triazina. Questo composto dimostra potenti effetti inibitori e uccidenti contro vari microrganismi, tra cui *Aerobacter*, *Pseudomonas aeruginosa*, *Bacillus* e *Escherichia coli*. Viene utilizzato principalmente per la conservazione dei rivestimenti di carta, sebbene possa essere applicato anche alla conservazione della pasta di carta; in particolare, è efficace in un ampio intervallo di pH e mantiene la sua stabilità anche all'interno di sistemi fortemente alcalini.. 1,2-Benzisotiazolina-3-one (abbreviato come BTT) è efficace contro un'ampia gamma di microrganismi, inclusi batteri, muffe, lieviti e batteri solfatoriduttori-; dimostra un'efficacia battericida particolarmente significativa contro i bacilli Gram-negativi. È adatto per l'uso come conservante nelle vernici e nei liquidi; essendo stabile sia in condizioni acide che alcaline, può essere utilizzato in un ampio intervallo di pH. Una classe recentemente emersa di biocidi a base di isotiazolinone- (noti anche come Kathon), composta principalmente da 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-one (CMI) e 2-metil-4-isotiazolin-3-one (MI), mostra un'eccellente attività antimicrobica contro vari batteri, muffe, lieviti e alghe. L'elevata efficienza, l'attività ad ampio spettro e la natura ecocompatibile di questa classe di conservanti battericidi sono ampiamente riconosciuti a livello globale; sono applicabili per il controllo microbico e la conservazione di pasta di legno, acqua bianca e vernici, in un intervallo di pH adeguato compreso tra 4 e 8.
