Bakterien, die im Biofilm von Rückkühlanlagen vorkommen, bilden häufig Resistenzen gegen herkömmliche Desinfektionsmittel. Die aquagroup AG hat jetzt ein Biozid entwickelt, bei dem keine Resistenzbildung gegeben ist: NADES 2.0 verfügt über ein breites Wirkspektrum und minimiert Biofilm, sodass der Reinigungsaufwand reduziert und Energie, Zeit sowie Personal eingespart werden können. Das Biozid wird vor Ort aus Salz, Wasser und Strom hergestellt. Risiken und Kosten, die mit dem Transport, der Lagerung und der Handhabung von gefährlichen Chemikalien in der konventionellen Behandlung von Wasser verbunden sind, entfallen also. Zudem ist die Anwendung automatisiert; menschliche Fehler, wie bei der manuellen Dosierung herkömmlicher Biozide, sind ausgeschlossen.
In Nasskühltürmen neigt der gesamte Prozessaufbau zur Biofilmbildung“, erklärt Matthias Schneegans, Techniker und VDI-Sachkundiger bei der aquagroup AG. Biofilme stellen eine symbiotische Lebensgemeinschaft von verschiedenen Bakterien dar, die sich gegenseitig unterstützen, helfen und schützen. Unter anderem gewährleisten sie ideale Bedingungen für das Wachstum von Legionella pneumophila und Pseudomonas aeruginosa, die eine ernste Gesundheitsgefährdung darstellen können. Das wird beispielsweise durch Tot- und/oder Stichleitungen sowie Stagnation im Wassersystem, bereits kontaminiertes gelagertes Wasser und eine unzureichende Desinfektion begünstigt“, so Schneegans weiter. Legionellen vermehren sich besonders bei Temperaturen zwischen 25 °C und 45 °C. Sie können durch offene Verdunstungskühltürme oder Kühlkreisläufe in die Umgebungsluft gelangen und so als Aerosol eingeatmet werden. Die Folge sind schwere Lungenentzündungen mit möglicher Todesfolge.
Um dieses Gesundheitsrisiko zu senken, erklärt die im Januar 2015 erschienene VDI-Richtlinie 2047-2: Der Eintrag von einzelnen Legionellen in wasserführende Anlagen kann nicht verhindert werden. […] Zur Minimierung der mikrobiellen Vermehrung und Verminderung der Biofilmbildung durch Hemmung, Inaktivierung oder Abtötung der Mikroorganismen können im Kreislaufwasser Biozide teils allein, teils in Kombination mit anderen Desinfektionsverfahren eingesetzt werden.“ Da die Regelungen der VDI-Richtlinie 2016 voraussichtlich Teil einer Verordnung im Rahmen des Bundesimmissionsschutzgesetzes werden, ist davon auszugehen, dass die bisherige Praxis des unkontrollierten, gelegentlichen Einsatzes von Bioziden bald durch eine permanente Überwachung abgelöst wird. Dies macht die kontinuierliche Anwendung wirksamer Mittel notwendig. Allerdings bilden die im Biofilm vorkommenden Bakterien häufig Resistenzen gegen konventionelle Desinfektionsverfahren, wie die Spülung mit herkömmlichen chemischen Lösungen.
Keine Resistenzbildung bei NADES 2.0
Die aquagroup AG hat jedoch ein Biozid entwickelt, bei dem keine Resistenzbildung bekannt ist: Bei NADES 2.0 handelt es sich um Natriumhypochlorit auf Elektrolysebasis, das nachweislich über eine bakterizide Wirkung gegenüber Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Salmonella entercia, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecium, Candida albicans und Legionella spp. sowie über eine sporizide Wirkung gegenüber Bacillus subtilis-Sporen verfügt. Es führt zur Reduzierung des Biofilms in Anlagen und verhindert dessen Neuaufbau, da durch die kontinuierliche Einspeisung von NADES 2.0 die extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) des Biofilms abgebaut werden. Diese EPS-Schicht schützt die vorhandenen Mikroorganismen und ermöglicht ihnen den Transport von Nährstoffen. Beim Kontakt mit organischer Substanz reagiert NaOCl ab und verändert so Proteine. Bei entsprechender Konzentration beziehungsweise Einwirkzeit kommt es schließlich zum Absterben des Mikroorganismus“, erklärt Dr. Ulf Kausch, Mitarbeiter in der Wissenschaftlichen Prozessvalidierung der aquagroup AG.
Die zuverlässige Reduktion des Biofilms führt zu einer Minimierung von Stillstandszeiten, Reinigungs- sowie Wartungsaufwand und damit zu Einsparungen bei Energieverbrauch, Zeit und Personalkosten, wie der Einsatz des Biozids in einem renommierten deutschen Forschungszentrum zeigt: Dort werden in den Kühltürmen Rohrbündel-Wärmeübertrager verwendet. Sie werden vom Rückkühlwasser durchströmt, das hygienisch nicht einwandfrei ist, und waren dadurch von Biofilm befallen“, erläutert Kundenbetreuer Werner Jendrzejzyk. Durch diesen Biofilm ergab sich eine Verschlechterung der Effizienz der Wärmeübertrager, sodass immer mehr Energie aufgewendet werden musste, um das gleiche Kühlergebniszu erzielen. Die Einspeisung von NADES 2.0 führte dazu, dass sich kein biologischer Belag in den Rohren des Wärmeübertragersmehr aufbauen konnte. Ob und wie stark die Wärmeaübertragerflächen durch Biofouling verschmutzt sind, wird über die Temperaturdifferenz T beim Wärmeübertrag ermittelt“, so Jendrzejzyk. Dabei hat sich herausgestellt, dass nach dem Einsatz von NADES 2.0 keine Temperaturschwankungen mehr aufgetreten sind, die eine Anpassung der Energiezufuhr erforderlich gemacht hätten.“ Auch der Aufwand zum Reinigen reduzierte sich drastisch.
Biozid-Produktion vor Ort
Das Biozid wird am Ort des Verbrauchs durch einen von aquagroup eigens konstruierten ECA-Generator mittels speziellem Elektrolyseverfahren erzeugt und direkt verwendet. Der Generator besteht aus einem Elektrokabinett, das die Steuerung beinhaltet, und einem Wasserkabinett, in dem eine Elektrolysezelle, eine Salz- und eine Wasserpumpe sowie ein Lüfter verbaut sind. Zur Herstellung von NADES 2.0 wird ausschließlich Wasser, Strom und Kochsalz benötigt: Die gesättigte Kochsalzlösung wird durch die patentierte Zelle gepumpt, die aus zwei Titan-Elektroden (Anode und Kathode) mit Platin-, Iridium- und Edelmetallbeschichtung besteht. Das Wasser und die enthaltenen Salze werden durch Anlegen einer Elektrodenspannung elektrolytisch gespalten. Da die Elektroden nicht durch eine Membran oder ein Diaphragma voneinander getrennt sind, wird nur ein Medium, also NADES 2.0, erzeugt (1-Kammer-System). Das Biozid hat einen Gehalt an freiem aktiven Chlor von circa 5 000 ppm, einem pH-Wert von ca. 9,5 und stark oxidierende Eigenschaften. In geringer Konzentration wird es bereits seit Jahren erfolgreich in Trinkwassersystemen und in der Druckwasserwäsche von Biogasanlagen eingesetzt.
Die NADES 2.0-Generatoren werden nach einer Vorabaufnahme des kompletten Kühlanlagensystems individuell den Bedürfnissen des Anwenders entsprechend konfiguriert, im firmeneigenen Werk von aquagroup in der Oberpfalz hergestellt und in der Nähe der Impfstelle durch speziell ausgebildete Mitarbeiter installiert. Sie sind einfach in der Handhabung, robust und zuverlässig. Die kontinuierliche Produktqualität des Biozids wird außerdem durch ein in die Anlage integriertes Risikomanagement mit präziser Überwachung der Prozessparameter gewährleistet. Für das Monitoring der Einspeisung und die Steuerung der Dosierung von NADES 2.0 setzen wir je nach projektspezifischen Gegebenheiten Chlor- oder Redox-Messsonden ein, die den Wirkstoffgehalt ständig messen und das Biozid entsprechend dosieren“, erklärt Schneegans. So wird eine Überdosierung verhindert und eine Unterdosierung ausgeschlossen.
Kein Gefahrstoff
Neben dem breiten Wirkspektrum gegenüber Mikroorganismen ist ein wesentlicher Vorteil von NADES 2.0, dass es sich dabei im Gegensatz zu einer konventionellen NaOCl-Lösung – und damit auch im Vergleich zu den meisten anderen Bioziden – um keinen Gefahrstoff handelt. Natriumhypochlorit ist erst ab einer Konzentration von fünf Prozent gefahrstoffkennzeichnungspflichtig. Die weitverbreiteten Brom-Chlortabletten und nicht oxidierenden Biozide sind dagegen Gefahrstoffe, die zudem manuell ausgemischt werden und nicht nur das Anlegen von Schutzkleidung, sondern auch den Einsatz eigens geschulten Personals erforderlich machen. Diese Maßnahmen sind bei der in-situ-Produktion von NADES 2.0 nicht notwendig, was die Arbeitssicherheit deutlich erhöht – nicht nur, weil das Biozid kein Gefahrstoff ist, sondern auch aufgrund der Generierung vor Ort und der automatischen Dosierung.
Weiterhin entfallen die typischen Transport- und Lagerungskosten, die bei Gefahrstoffen aufgewendet werden müssen: Das ECA-Gerät stellt aktives Chlor aus einer ungefährlichen Natriumchlorid-Lösung und Strom her. Beides ist leicht zu handhaben und weltweit verfügbar“, so Kausch. Dadurch reduzieren sich die Risiken, die mit der Distribution, dem Transport, der Lagerung sowie der Handhabung von gefährlichen Chemikalien in der konventionellen Behandlung von Prozess-, Trink- und Poolwasser verbunden sind, erheblich. Die Entsorgung der Kanister entfällt.“ Zudem kann konventionell hergestelltes NaOCl während der Lagerung schädliches Chlorat bilden – eine Gefahr, die aufgrund des On-Demand-Konzepts bei NADES 2.0 ebenfalls nicht besteht.
Automatisierte Dosierung
Durch die Generierung vor Ort und die automatisierte Einspeisung entfällt außerdem der menschliche Faktor“, also Fehler, die beim Ausmischen und manuellem Dosieren gemacht werden können. Bei herkömmlichen Bioziden, bei denen ein händisches Zudosieren notwendig ist, besteht dagegen das Risiko, dass sie in einer zu geringen Menge zugeführt werden und Legionellen sowie andere Keime nicht vollständig abtöten. Zudem sind massive Überdosierungen des Gefahrstoffes möglich“, erläutert Kausch. Da bei NADES 2.0 die Resistenzbildung entfällt, muss es auch nicht mit anderen Desinfektionsmitteln kombiniert beziehungsweise mit anderen Bioziden im Wechsel dosiert werden.
NADES 2.0-Generatoren sind standardmäßig mit Kapazitäten von 80 bis 1600 gr/h Cl2 lieferbar, Zellen mit höherer Produktion werden vom Hersteller auf Anfrage individuell konzipiert. Das Biozid ist bei der BAuA registriert und aquagroup durch die ECHA als Wirkstoff- und Produktlieferant in die Art. 95-Liste aufgenommen.
aquagroup AG
Die aquagroup AG ist ein technologiebasiertes Unternehmen mit dem Ziel, die Hygiene in verschiedensten Bereichen – von der Getränke- und der fleischverarbeitenden Industrie über die Kosmetikherstellung und maritime Anwendungen bis zu Landwirtschaft und Gebäudemanagement – signifikant zu optimieren. Das Unternehmen wurde im Jahr 2004 in Regensburg gegründet und beschäftigte sich zunächst primär mit der Optimierung von Trinkwasser, bevor sich die Lebensmittelherstellung zu einem weiteren Schwerpunkt entwickelte. 2013 wurde der Firmensitz nach Weiden verlegt. Heute stehen ganzheitliche Konzepte zur Verbesserung der Hygiene im Vordergrund der Unternehmenstätigkeit: Mit verschiedensten Produkten, Systemlösungen und Dienstleistungen wird die Einhaltung hoher Qualitäts- und Hygienestandards zur Sicherheit der Anwender und deren Kunden ermöglicht. Oberstes Ziel der aquagroup ist es, zahlreiche Einsatzmöglichkeiten sowie Einsparpotenziale aufzuzeigen und bei unterschiedlichsten Keimproblematiken neue, moderne Lösungswege anzubieten.
