Biofilmablagerungen sind eine der schwierigsten Herausforderungen, denen Ihre Kühlwassersysteme gegenüberstehen. Sie entstehen meist in Bereichen, die für eine Behandlung mit Bioziden nicht zugänglich sind, und können sich rasch zu Biofouling-Ablagerungen auswachsen, die Korrosionsschäden, Blockaden und eine verminderte Wärmeübertragung verursachen sowie das Wachstum von Legionellen begünstigen können. Sobald sie sich etabliert haben, sind Biofilme unglaublich hartnäckig und schwer zu entfernen.
Selbst Systeme mit gut regulierten Biozid-Programmen können aufgrund von Biofilmablagerungen ernsthafte Probleme erfahren. Warum sind Biofilme also so schwer zu kontrollieren? Was kann ich tun, um sie in den Griff zu bekommen?
Biofilme sind überall
Biofilme sind Ansammlungen von an der Oberfläche anhaftenden Bakterien, die in einem schützenden mikrobiellen Sekret wachsen. Zahlenmäßig und nach Gewicht sind Biofilme die erfolgreichste Lebensform auf der Erde. Sie spielen eine wichtige Rolle in der Ökologie und Nachhaltigkeit des Lebens und sind auf lebenden und unbelebten Oberflächen in nahezu jeder vorstellbaren Umgebung zu finden.
Ohne extreme Kontrollmaßnahmen, wie sie in der Pharmaindustrie angewendet werden, sind Biofilme in Wassersystemen unvermeidlich. In Kühlturmanlagen stellt die Biofilmkontrolle eine besondere Herausforderung dar, da die Anlagen im normalen Betrieb ständig mit Staub, Nährstoffen, Bakterien und anderen Verunreinigungen belastet werden. Das einzige praktische Ziel bei Kühlwassersystemen besteht darin, die negativen Auswirkungen von Biofilmen auf Korrosion, Durchfluss, Wärmeübertragung und Krankheitsübertragung zu kontrollieren, nicht aber, diese vollständig zu beseitigen.
Biofilme verbessern das Überleben
Über 90 % der weltweiten Bakterienpopulation befinden sich in Biofilmen. Warum? Bakterien bevorzugen das Leben in Biofilmen gegenüber dem freien Schweben im Wasser, da dies ihr Überleben verbessert.
Sofern es sich nicht um steriles Wasser handelt, enthalten alle Wasservorräte planktonische (frei schwebende) Bakterien, von denen die meisten mit herkömmlichen Kulturuntersuchungen nicht nachgewiesen werden können. Wenn die Bedingungen günstig sind, beginnen diese Bakterien innerhalb von Minuten nach Kontakt mit einer Oberfläche eine schützende klebrige Substanz namens EPS (extrazelluläre polymere Substanzen) zu produzieren. Innerhalb von Stunden können sich Bakterien im Biofilm zu vermehren beginnen. Innerhalb von Tagen können sich ausgereifte Biofouling-Ablagerungen bilden, die komplexe Gemeinschaften von problemverursachenden Bakterien und anderen Mikroorganismen enthalten.
Die komplexe Struktur von Biofilmen schützt die wachsenden Mikroorganismen vor Umweltgefahren, wodurch sich ausgeklügelte Gemeinschaften entwickeln können, die sich ständig an chemische Behandlungen und sogar mechanische Entfernung anpassen können. Wenn die Bedingungen ungünstig werden, vermehren sie sich, indem sie Bakterien ins freie Wasser abgeben, um andere Oberflächen zu besiedeln. Mehrere Überlebensmechanismen machen Biofilme unglaublich widerstandsfähig und schwer in den Griff zu bekommen.
Warum sind Biofilme so schwer, in den Griff zu bekommen?
Biofilme bilden sich meist dort, wo Biozide nicht hingelangen, beispielsweise unter dem „Schlamm“ im Turmbecken oder in Stagnationsleitungen, also Abschnitten des Wassersystems, in denen nur wenig oder gar kein Wasser fließt. Mit ihren komplexen Rohrleitungen, redundanten Anlagen und dem ständigen Eintrag von Schmutz, Nährstoffen und Bakterien bieten Kühlturmanlagen ideale Bedingungen für die Bildung von Biofilmen.
Sobald sie sich etabliert haben, sind Biofilme schwer zu entfernen. Die bakteriellen Sekrete, die Biofilme bilden, binden den Belag fest an die Systemoberflächen und bilden eine chemisch resistente Matrix, die für Biozide und Reiniger äußerst schwer durchdringbar ist.
Oxidierende Biozid-Rückstände werden schnell durch Reaktion mit der schützenden Biofilm-Matrix verbraucht und können nur die äußeren Schichten durchdringen. Wenn die Konzentration und die Einwirkzeit lang genug sind, können nicht oxidierende Biozide in Biofilme diffundieren, töten jedoch nur bestimmte Mikroorganismen und sind anfällig für Deaktivierung. Mikrobielle Populationen können sich im Laufe der Zeit auch so verändern, dass Mikroorganismen bevorzugt werden, die gegenüber dem spezifischen nicht oxidierenden Biozid, das verwendet wird, nicht empfindlich sind. Was in der Vergangenheit funktioniert hat, muss in der Zukunft nicht funktionieren.
Selbst hohe Dosierungen von Bioziden, Dispergiermitteln und Reinigern können etablierte Biofilme möglicherweise nicht effektiv entfernen. Wenn sie nicht vollständig entfernt werden, können überlebende Bakterien sich schnell vermehren und neue, widerstandsfähigere und undurchlässigere Biofilme bilden.
Die Kontrolle des Biofilmwachstums erfordert einen umfassenden Ansatz
Effektives Bio-Management ist ein fortwährender Kampf, der weit mehr erfordert als nur die Zugabe von Bioziden. Es erfordert einen umfassenden Ansatz mit spezialisiertem Fachwissen, Instandhaltungsprotokollen und Technologien, um die einzigartigen Herausforderungen im Zusammenhang mit der Biofilm-Beseitigung und -Steuerung zu bewältigen.
Solenis’ Rundum-Ansatz zum Bio-Management definiert die Schlüsselelemente eines effektiven Programms zur Steuerung der Auswirkungen von Biofilmen auf Korrosion, Durchfluss, Wärmeübertragung und Krankheiten in Kühlwassersystemen. Unsere patentierte Reinigungslösung bioeXile® und der preisgekrönte Biofilm-Monitor bioDART® bieten Ihnen die technologischen Fortschritte, die Sie benötigen, um Ihre Anlagen zu reinigen und in einem sauberen Zustand zu halten.
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