Osady biofilmu stanowią jedno z najtrudniejszych wyzwań, z jakimi mierzą się systemy wody chłodzącej. Zazwyczaj powstają one w miejscach niedostępnych dla działania biocydów i mogą szybko się gromadzić, tworząc osady biologiczne powodujące korozję, zatory i pogorszenie wymiany ciepła, a także sprzyjające namnażaniu się bakterii Legionella. Gdy już się uformują, biofilmy są niezwykle trwałe i trudne do usunięcia.
Nawet w systemach, w których stosuje się odpowiednio uregulowane programy dozowania biocydów, mogą wystąpić poważne problemy spowodowane osadami biofilmu. Dlaczego zatem tak trudno jest kontrolować biofilmy? Co można zrobić, aby lepiej je kontrolować?
Biofilm jest wszędzie
Osady biofilmu to siedliska bakterii przylegających do powierzchni, rozwijających się wewnątrz ochronnych wydzielin drobnoustrojowych. Pod względem liczebności i masy biofilmy są najbardziej rozpowszechnioną formą życia na Ziemi. Odgrywają one istotną rolę w ekologii i trwałości życia, występują na powierzchniach organizmów żywych i nieożywionych w niemal każdym możliwym do wyobrażenia środowisku.
Bez zastosowania rygorystycznych środków kontroli, takich jak te stosowane w przemyśle farmaceutycznym, powstawanie biofilmów w instalacjach wodnych jest nieuniknione. Kontrola biofilmu stanowi szczególne wyzwanie w wieżach chłodniczych, ponieważ podczas normalnej eksploatacji do systemów tych nieustannie przedostają się pył, składniki odżywcze, bakterie oraz inne zanieczyszczenia. Jedynym praktycznym celem w przypadku systemów wody chłodzącej jest ograniczenie negatywnego wpływu biofilmów na korozję, przepływ, wymianę ciepła i ryzyko chorób, a nie ich całkowite usunięcie.
Biofilmy zwiększają przeżywalność bakterii
Ponad 90% światowej populacji bakterii znajduje się w warstwach biofilmu. Dlaczego? Bakterie wolą żyć w warstwie biofilmu niż swobodnie unosić się w wodzie, ponieważ ułatwia im to przeżycie.
O ile nie jest sterylna, woda zawiera bakterie planktonowe (które swobodnie się unoszą). Większości z nich nie można wykryć za pomocą konwencjonalnych badań nad hodowlą. Jeśli sprzyjają temu warunki, bakterie te zaczną wytwarzać ochronną, lepką wydzielinę zwaną zewnątrzkomórkową substancją polimerową (EPS), zaledwie w ciągu kilku minut od zetknięcia się z powierzchnią. W ciągu kilku godzin bakterie zaczną się namnażać wewnątrz biofilmu. W ciągu zaledwie kilku dni mogą wytworzyć się dojrzałe osady biologiczne, zawierające złożone siedliska bakterii i innych mikroorganizmów powodujących problemy.
Złożona struktura biofilmów chroni rozwijające się mikroorganizmy przed zagrożeniami środowiskowymi, umożliwiając powstawanie zaawansowanych zbiorowisk, które nieustannie uodparniają się na środki chemiczne, a nawet na usuwanie mechaniczne. Gdy warunki są niekorzystne, rozmnażają się one poprzez uwalnianie bakterii do otaczającej wody, aby zasiedlić inne powierzchnie. Liczne mechanizmy przetrwania sprawiają, że biofilmy są niezwykle odporne i trudne do opanowania.
Dlaczego tak trudno kontrolować biofilm?
Biofilmy zazwyczaj zaczynają się tworzyć w miejscach niedostępnych dla biocydów, na przykład pod warstwą osadu w zbiorniku wieży chłodniczej lub w tzw. martwych odcinkach, czyli fragmentach instalacji wodnej, w których przepływ wody jest niewielki lub nie występuje wcale. Wieże chłodnicze zapewniają idealne warunki do tworzenia się złogów biofilmu z powodu istnienia skomplikowanej sieci rurociągów, nadmiarowych urządzeń oraz ciągłego dopływu zanieczyszczeń, substancji odżywczych i bakterii
Gdy biofilmy już się rozwiną, trudno je usunąć. Wydzieliny bakteryjne tworzące biofilmy silnie wiążą osad z powierzchniami instalacji i tworzą odporną chemicznie matrycę, do której biocydom i środkom czyszczącym jest niezwykle trudno przeniknąć.
Pozostałości biocydów utleniających są szybko zużywane w wyniku reakcji z ochronną macierzą biofilmu i są w stanie przenikać jedynie do jego zewnętrznych warstw. Jeśli stężenie i czas kontaktu są wystarczająco duże, nieutleniające biocydy mogą rozprzestrzeniać się we wnętrzu biofilmów, jednak niszczą one tylko określone mikroorganizmy i są podatne na dezaktywację. Populacje drobnoustrojów mogą również z biegiem czasu ulegać zmianom, faworyzując mikroorganizmy niewrażliwe na zastosowany, specyficzny biocyd nieutleniający. To, co sprawdzało się w przeszłości, może nie sprawdzić się w przyszłości.
Nawet wysokie dawki biocydów, dyspergatorów i środków czyszczących mogą nie być w stanie skutecznie usunąć utrwalonych biofilmów. Jeśli nie usunie się ich całkowicie, bakterie, którym udało się przetrwać, mogą szybko się namnażać, tworząc nowe, bardziej odporne i nieprzepuszczalne biofilmy.
Kontrola wzrostu biofilmu wymaga kompleksowego podejścia
Skuteczne zarządzanie procesami biologicznymi to nieustanna walka, która wymaga znacznie więcej niż dozowania biocydów. Wymaga kompleksowego podejścia obejmującego specjalistyczną wiedzę, procedury konserwacyjne oraz technologie, aby sprostać unikalnym wyzwaniom związanym z usuwaniem biofilmu i jego kontrolą.
Opracowane przez Solenis kompleksowe podejście 360 do zarządzania biofilmami określa kluczowe elementy skutecznego programu kontroli wpływu biofilmów na korozję, przepływ, wymianę ciepła oraz występowanie chorób w układach wody chłodzącej. Nasze opatentowane rozwiązanie czyszczące bioeXile® i nagradzany monitor biofilmu BIODART® zapewniają postęp technologiczny, którego potrzebujesz, aby utrzymać czystość systemów.
Powiązane zasoby
Obejrzyj wideo: Jak tworzy się biofilm