Αποκλειστική αντιπροσωπεία της   και της για την Ελλάδα

Attention! The contents of this site cannot be printed. Please visit our download section for  a hard copy.

Τα biofilms αποτελούν εξέλιξη των μικροοργανισμών. Κάτω από κατάλληλες συνθήκες, οι "καθαρές" επιφάνειες καλύπτονται ταχύτατα με ένα περίπλοκο και συχνά δυνατά προσκολλημένο biofilm, οφειλόμενο σε μικροοργανισμούς, οι οποίοι βρίσκονται μέσα σε matrix από οργανική ύλη.

Στα περισσότερα βιομηχανικά συστήματα, η ανάπτυξη του biofilm και η δραστηριότητα των σχετιζόμενων με αυτό μικροοργανισμών μπορεί να προκαλέσουν σημαντικά προβλήματα.

Στις επιζήμιες επιδράσεις περιλαμβάνονται:

 1. Αυξημένη αντίσταση στην ροή του νερού, με αποτέλεσμα να αυξάνεται η ενέργεια που χρειάζεται για να διατηρηθεί ο ρυθμός ροής.

 2. Δυσκολία στη μεταφορά θερμότητας.

 3. Αύξηση της διάβρωσης, οφειλόμενη στην παρουσία και τη δραστηριότητα του μικροβιακού slime (ειδικότερα του σουλφοβάκιλου sulphate reducing bacteria).

4. Εμφράξεις εξ αιτίας της ύπαρξης του biofilm.

 5. Καταβυθίσεις, όταν το biofilm παγιδεύει φερτές ουσίες.

 6. Προβλήματα υγείας: ανάλογα με το είδος των μικροοργανισμών (αν είναι παθογόνοι ή όχι) Pontiac Fever, Legionnaires Disease.

Η ανάπτυξη του biofilm πάνω σε μια καθαρή επιφάνεια είναι μια περίπλοκη διαδικασία η οποία περιλαμβάνει:

•  Ρόφηση ενός οργανικού film: αυτό συμβαίνει ταχύτατα λίγες ώρες μετά την έκθεση της επιφάνειας σε νερό.

Το film συνήθως αποτελείται από ένα μίγμα συστατικών χαμηλού μοριακού βάρους όπως amino-acids και υψηλού μοριακού βάρους όπως glycoproteins και proteoglycans.

• Αποικίες βακτηριδίων: τα βακτηρίδια προσκολλώνται σε μια επιφάνεια σε λίγα δευτερόλεπτα και μέσα σε λίγες ώρες προσκολλώνται ακόμη πιο σταθερά, δια μέσου ενός extracellular polysaccharide.

Στη συνέχεια η ανάπτυξη των βακτηριδίων δημιουργεί τοπικές μικρο-αποικίες που συνιστούν το μικροβιακό film. Όταν το biofilm ωριμάσει, τα stalked and filamentous βακτηρίδια αναπτύσσονται και επεκτείνονται μέσα στο νερό.

• Παγίδευση φερτών υλικών (ουσιών): αφού το biofilm αναπτυχθεί, μπορεί να εγκλωβίσει ανόργανα συστατικά (προϊόντα διάβρωσης και αποθέσεις) και οργανικά προϊόντα (ζωικά και φυτικά συντρίμματα) παρέχοντας έτσι θρεπτικό υλικό και αυξανόμενη επιφάνεια για ανάπτυξη.

• Επιπλέον αποικίες μικροοργανισμών: αυτές μπορεί να περιλαμβάνουν fungi, προσκολλημένα protozoa, diatoms, microalgae κλπ.

•  Αποκόλληση: το biofilm δεν είναι σταθερό και μικρά τμήματα του μπορεί να απομακρύνονται λόγω διάσπασης που εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της ροής και το πάχος του film.

Εναλλακτικά, αποκολλήσεις μεγαλύτερων τμημάτων του film μπορεί να συμβούν από έλλειψη θρεπτικών ουσιών μέσα στο film, από αλλαγές στην ποσότητα θρεπτικών υλικών μέσα στο νερό ή από τυχόν επιδράσεις της χημικής επεξεργασίας που χρησιμοποιείται.

 Το biofilm εξαρτάται από μεταβολές των παραμέτρων του συστήματος, συμπεριλαμβανομένων της θερμοκρασίας, της ύπαρξης θρεπτικού υλικού, του pH, της συγκέντρωσης των ανόργανων ουσιών και από την χημική επεξεργασία νερού που ακολουθείται.

 Η δημιουργία biofilms σε παγκόσμια κλίμακα και  η αριθμητική επικράτηση μικροοργανισμών μέσα τους, δείχνει ότι αυτή η μορφή ύπαρξης προσφέρει πλεονεκτήματα σε ένα planktonic μικροοργανισμό.

Στα φτωχά σε θρεπτικά υλικά συστήματα νερού, η ανάπτυξη του οργανικού film στη διεπιφάνεια νερού-μετάλλου παρέχει αυξημένο θρεπτικό υλικό (που οδηγεί σε αυξημένους ρυθμούς ανάπτυξης) το οποίο δεν θα υπήρχε στον κυρίως όγκο του νερού.

Επιπλέον τροφικές σχέσεις ανάμεσα σε ανόμοιους μικροοργανισμούς μπορεί να ευνοήσουν την ανάπτυξη. Εκτός από πιθανά θρεπτικά πλεονεκτήματα, το biofilm παρέχει μεγαλύτερη ποικιλία μικροβιακών περιοχών όπου οι συνθήκες είναι πιο ευνοϊκές για τη δημιουργία και τη δραστηριότητα των μικροβίων, από ότι στην κυρίως μάζα του νερού.

Η παρουσία επίσης ενός extracellular polysaccharite matrix, μπορεί να αυξήσει τις διαφορές ανάμεσα στη φάση του νερού και στο υπόστρωμα (όπως το pH και το διαλυμένο Ο2).

Αυτές οι διαβαθμίσεις μπορεί να ευνοήσουν την ανάπτυξη συγκεκριμένων μικροβιακών ομάδων (π.χ.η απουσία Ο2 στις κατώτερες περιοχές του film μπορεί να δημιουργήσει αναερόβιες συνθήκες κοντά στο υπόστρωμα, προωθώντας την ανάπτυξη αναερόβιων σουλφοβακτηριδίων).

Επιπλέον η αλυσίδα περιέχει επίσης ένα προστατευτικό μηχανισμό που λειτουργεί σαν ένα φυσικό εμπόδιο ανάμεσα στο κύτταρο και στην κυρίως μάζα του νερού, περιορίζοντας έτσι τη δυνατότητα διατροφής του οργανισμού και την εισροή του μικροβιοκτόνου μέσα από την εξωτερική μεμβράνη του κυττάρου.

Οι παραδοσιακές μέθοδοι δοκιμών μικροβιοκτόνου και προσδιορισμού του αριθμού των μικροβίων στα συστήματα νερού της βιομηχανίας έχουν περιορισθεί στους planktonic πληθυσμούς.

Οπωσδήποτε υπάρχει αυξημένη ενημέρωση για την σπουδαιότητα των sessile (των προσκολλώμενων στην επιφάνεια) μικροοργανισμών και για την δημιουργία του biofilm και ο συνηθισμένος τρόπος μέσω παρακολούθησης ανίχνευσης του biofilm συνηγορεί επειδή:

1. Το biofilm μπορεί να παρουσιάσει την πλειοψηφία των μικροοργανισμών στο σύστημα σε νούμερα και βιομάζα.

2. Οι τύποι των μικροοργανισμών που παρουσιάζονται στον κύριο όγκο του νερού μπορεί να είναι διαφορετικοί από αυτούς που υπάρχουν μέσα στο biofilm.

3. Η δραστηριότητα των μικροοργανισμών του biofilm μπορεί να διαφέρει από αυτήν των κοινών μικροοργανισμών στον κύριο όγκο του νερού.

4. Η ευαισθησία, σε αντιμικροβιακούς παράγοντες, των μικροοργανισμών που βρίσκονται μέσα στο biofilm μπορεί να διαφέρει από αυτήν των μικροοργανισμών που αναπτύσσονται στον κύριο όγκο του νερού.

Δημιουργία και Παρακολούθηση του Βiofilm.

Το ενδιαφέρον για το biofilm έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη μηχανισμών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση του σχηματισμού τους, σε εργαστηριακές και πραγματικές συνθήκες.

Στο εμπόριο υπάρχουν πολλές διαθέσιμες συσκευές δειγματοληψίας στο εμπόριο για την παρακολούθηση της δημιουργίας biofilm.

Διαχωρίζονται ως εξής:

(i) Απευθείας ενσωματωμένες συσκευές (Directly implanted

devices).

(ii) Side stream devices (συσκευές που τοποθετούνται στη ροή του νερού).

 Με την εξαίρεση του Cosaco glass slice holders (φορείς λεπτών γυαλιών Cosaco), όλες οι υπόλοιπες συσκευές χρησιμοποιούν κυκλικά μεταλλικά δοκίμια, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μία επιφάνεια για την ανάπτυξη μικροβιακού φιλμ και εν συνεχεία να αφαιρεθούν από το νερό για την εξέταση του biofilm.

 Τα δοκίμια τοποθετούνται σε στηρίγματα της συσκευής, τα οποία εισέρχονται μέσα στο σύστημα που είναι υπό εξέταση, με τέτοιο τρόπο, ώστε τα δοκίμια να είναι τοποθετημένα όσο πιο κοντά γίνεται στην εσωτερική επιφάνεια του συστήματος.

Στη συνέχεια ο φορέας της συναρμολόγησης μπορεί να αποσυρθεί και τα δοκίμια να αφαιρεθούν για εξέταση.

Οι περισσότερες εμπορικές συναρμολογήσεις έιναι σχεδιασμένες έτσι ώστε  να είναι συμβιβαστές με τα υπάρχοντα μεγάλης πίεσης εξαρτήματα, όπως το Cosaco 2 acces fitting assembly, που μπορεί να είναι serviced στην πίεση που λειτουργεί συνήθως το σύστημα .

 Η εκτεθειμένη επιφάνεια του μεταλλικού δοκιμίου έχει μια επιφάνεια 0,5 cm2 και συνήθως κατασκευάζεται από το ίδιο υλικό με το σύστημα υπό παρακολούθηση.

Μετά την έκθεση, τα δοκίμια απομακρύνονται με προσοχή, αποφεύγοντας την κατευθείαν επαφή με το biofilm στην επιφάνεια του δοκιμίου.

Μία συσκευή λεπτών γυαλιών παρέχει μια εναλλακτική λύση στη χρήση των μεταλλικών δοκιμίων, αλλά έχει δυο βασικά μειονεκτήματα:

1. Το γυαλί είναι ανόμοιο υλικό,

2. Τα slides είναι προσκολλημένα στον κύριο όγκο νερού

Αυτά είναι συνδεδεμένα παράλληλα με το  σύστημα και απορροφούν ένα μικρό  μέρος της ροής.

Μπορούν να απομονωθούν από την κύρια ροή πριν την ανάκτηση αποκατάστασης του δοκιμίου, αποφεύγοντας έτσι την ανάγκη για ειδικά εργαλεία.

Ένα τυπικό side-stream assembly είναι η συσκευή Robbins, που χρησιμοποιεί πανομοιότυπα δοκίμια με εκείνα που χρησιμοποιούν οι ενσωματωμένοι μηχανισμοί. Τα side-stream devices, φέρουν ένα μεγαλύτερο αριθμό δοκιμίων συναρμολογημένα ατομικά σε ξεχωριστές στηρίξεις.

Η αυθεντική μηχανή Robbins είναι φτιαγμένη από ορείχαλκο, παρόλο που σήμερα  μπορεί να κατασκευάζεται από ατσάλι.

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές μέθοδοι για την εξέταση του μεταλλικού δοκιμίου.

(a) Παρακολούθηση σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο

(b) epifluorescence microscopy (προσπίπτον φως) και

(a) μετρήσεις δραστηριότητας : ραδιοσπειρομετρική μέθοδος

(b) μέτρηση της βιομάζας : ανάλυση του ΑΤΡ, muramic acid και lipopoly saccharide

(c) culture

(d) μέτρηση της αύξησης στην πίεση του συστήματος

Από αυτές τις μεθόδους, οι τυπικές τεχνικές culture παρέχουν τους καλύτερους υπολογισμούς προσέγγισης του αριθμού των βιώσιμων μικροοργανισμών στο film και γι' αυτό προσφέρουν  ένα προσεγγιστικό υπολογισμό για την έκταση του fouling.

Η χρήση διαγνωστικών μέσων μπορεί επίσης να δίνει πληροφορία για την παρουσία συγκεκριμένων τύπων βακτηριδίων.

Παρόλο που αυτές οι τεχνικές δίνουν αρκετές πληροφορίες, παρουσιάζουν κάποια μειονεκτήματα:

 1. Το biofilm πρέπει να απομακρυνθεί από το δοκίμιο και να ομογενοποιηθεί, για να διασπαστούν τα κύτταρα πριν τη μέτρηση. Αυτή η διαδικασία μπορεί να οδηγήσει σε έλλειψη αξιοπιστίας.

Επιπλέον πολλά από τα βακτηρίδια στο biofilm μπορεί να βρίσκονται σε σημείο (σχισμή), από το οποίο είναι δύσκολη η απομάκρυνση τους με φυσικές μεθόδους.

2. Τα βακτηρίδια που υπερισχύουν αριθμητικά μέσα στο biofilm μπορεί να μην είναι τα πιο σημαντικά, όσον αφορά τη δραστηριότητα του biofilm.

3. Η διαταραχή του biofilm μπορεί να καταστρέψει τις εσωτερικές διατροφικές σχέσεις, ανάμεσα σε διαφορετικές μικροβιακές ομάδες που δεν είναι αναπαραγωγίσιμες με τα μέσα του εργαστηρίου. Έτσι σημαντικές ομάδες μικροοργανισμών μπορεί να μην ανιχνευθούν.

Η πλέον εφαρμόσιμη διαδικασία, σε πραγματικές συνθήκες, είναι η μέτρηση της ανάπτυξης μέσα στο σύστημα. Αυτό μπορεί να γίνει επί τόπου με μη ειδικά εκπαιδευμένο προσωπικό.

Η συμπεριφορά ενός δημιουργημένου biofilm, κατά την επεξεργασία ενός συστήματος με μικροβιοκτόνο μπορεί να παρακολουθηθεί με εξέταση δοκιμίων που παίρνονται επί τόπου, οι αρχικές μελέτες όμως γίνονται συνήθως σε συνθήκες εργαστηρίου.

Τα δοκίμια μπορούν να απομονωθούν από τη ροή και να συνδεθούν σε πειραματικές συνθήκες ροής, για τον έλεγχο της επεξεργασίας.

Η πιο ευρέως εφαρμοσμένη εργαστηριακή μέθοδος δημιουργίας biofilm είναι του τύπου Robbins (π.χ. NCIMB δημιουργός biofilm).

Αυτός ο εξοπλισμός χρησιμοποιείται ειδικά για μελέτες αξιολόγησης μικροβιοκτόνου.

1. Δυναμική δοκιμή: δοκίμια ελέγχου παίρνονται από την υποδοχή για να προσδιοριστούν αρχικές μετρήσεις των μικροοργανισμών.

Το μικροβιοκτόνο εισάγεται στη συνέχεια στο σύστημα σε συγκεκριμένη δοσολογία και σταδιακά, στη πάροδο του χρόνου, απομακρύνονται δοκίμια με σκοπό τον προσδιορισμό του αριθμού των ζώντων μικροβίων.

2. Στατική δοκιμή: τα δοκίμια απομακρύνονται από την υποδοχή και τοποθετούνται σε δείγμα νερού του συστήματος, που περιέχει την κατάλληλη συγκέντρωση μικροβιοκτόνου.

Μετά την έκθεση στο μικροβιοκτόνο για επιλεγμένους χρόνους όλα τα δείγματα απομακρύνονται και εξετάζονται, για να προσδιορισθεί το μικροβιακό φορτίο.

Η δυναμική δοκιμή προτιμάται για την αξιολόγηση του μικροβιοκτόνου σε εν λειτουργία συστήματα, έχει όμως το μειονέκτημα, ότι με αυτή μπορεί να ελεγχθεί  μια κάθε φορά συγκεκριμένη δοσολογία μικροβιοκτόνου ή μείγματος μικροβιοκτόνων.

Συγκριτικές δοκιμές απαιτούν διαφορετικούς biofilm generators, συνδεδεμένους παράλληλα ή διάστημα από 1-4 εβδομάδες ανάμεσα στις εξετάσεις, για να επιτραπεί η δημιουργία νέων biofilms.

Παρόλο που η στατική δοκιμή παρουσιάζει μειονεκτήματα συγκριτικά με την δυναμική δοκιμή σε πραγματικές συνθήκες, έχει το μεγάλο πλεονέκτημα ότι πολλά διαφορετικά μικροβιοκτόνα σε διαφορετικές συγκεντρώσεις και διαφορετικούς χρόνους επαφής μπορούν να εξετασθούν ταυτόχρονα.

Είναι πολύ καλή μέθοδος για να επιλεγούν τα καλύτερα μικροβιοκτόνα που θα χρησιμοποιηθούν στην δυναμική δοκιμή και για να προσδιορισθούν οι βέλτιστοι συνδυασμοί συγκεντρώσεων και χρόνων επαφής.

 Η αναγνώριση ότι οι sessile μικροοργανισμοί είναι ένα σημαντικό αίτιο για τη δημιουργία fouling στα συστήματα νερού έχει οδηγήσει πρόσφατα το επιστημονικό και το εμπορικό ενδιαφέρον στην εφαρμογή των συστημάτων παρακολούθησης και στο σύστημα ελέγχου με μικροβιοκτόνο.

Αν και οι συσκευές παρακολούθησης  του biofilm που έχουν περιγραφεί παραπάνω είναι δεν αποτυπώνουν σωστά την πραγματική κατάσταση, μπορούν εντούτοις να δώσουν περισσότερες σημαντικές πληροφορίες από αυτές που παίρνουμε χρησιμοποιώντας συμβατικές μεθόδους για την δράση των μικροβιοκτόνων ενάντια στους μικροβιακούς πληθυσμούς του πλανκτόν.

Παρόλα αυτά, οι μετρήσεις των biofilms δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν χωρίς συμπληρωματικές εκτιμήσεις, προερχόμενες από τους planktonic πληθυσμούς.

Όλα τα παραπάνω πρέπει να ληφθούν υπόψη, προκειμένου να εξαχθεί καθολικό συμπέρασμα για κάθε σύστημα.

C. Παράγοντες που επιδρούν στην ανάπτυξη biofilm.

Το biofilm μπορεί να ερμηνευθεί σαν μια φυσιολογικά συνεργαζόμενη κοινότητα βακτηριδίων και άλλων μικροοργανισμών, ενσωματωμένη σ' ένα προστατευτικό glycocalyx στο οποίο εισέρχονται οργανικές και ανόργανες ουσίες (προϊόντα διάβρωσης και αποθέσεις, μαζί με ζωικά και φυτικά συντρίμματα) και που προσκολλάται σε μία επιφάνεια.

Το glycocalyx είναι ένα γλοιώδες film που περιέχει ένα polyhydrated anionic matrix από polysaccharides και glycoproteins, τα οποία είναι κρυμμένα από τα sessile βακτηρίδια.

Η ανάπτυξη του biofilm εξαρτάται από διάφορες φυσικές, χημικές και μικροβιολογικές παραμέτρους.

Εκτός από τις φυσικές ιδιότητες του υγρού, τις οριακές συνθήκες που σχετίζονται με την διεπιφάνεια υγρού/film και τη φύση του δεσμού ανάμεσα στο film και στη στερεά επιφάνεια, υπάρχουν και άλλες σημαντικές μεταβλητές.

Μερικές σχετίζονται με τη μικροβιακή ανάπτυξη (π.χ. η θερμοκρασία, το pH, το θρεπτικό υπόστρωμα και η συγκέντρωση οξυγόνου) και περιορίζουν την συγκέντρωση του υποστρώματος.

Άλλες μεταβλητές όπως οι ταχύτητες, σχετίζονται με τις συνθήκες ροής του υγρού (ειδικά με τα επίπεδα τύρβης και με  την αρχική κατάσταση της στερεάς επιφάνειας).

 Η θερμοκρασία επιδρά σημαντικά (όπως άλλωστε και σε όλες τις χημικές αντιδράσεις) στην ανάπτυξη, στη proliferation και στο θάνατο των μικροβιακών πληθυσμών στο biofilm.

Όλοι οι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασιών, έξω από το οποίο ο ρυθμός μεταβολισμού καταστέλλεται και οδηγεί στον θάνατο των κυττάρων.

Υπάρχουν τρεις ζώνες θερμοκρασιών για τον διαχωρισμό των μικροβιακών αναπτύξεων, στις οποίες μπορούν να μελετηθούν διαφορετικοί ρυθμοί ανάπτυξης:

-psychrophyles : κάτω από 20°C

-mesophyles : 20-45°C

-thermophyles : πάνω από 45°C

Κάθε είδος bofilm αναπτύσσεται σε συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασιών, που πρέπει να είναι διαθέσιμο στην επιφάνεια που θα αναπτυχθεί.

Μερικά δεδομένα των αποτελεσμάτων της θερμοκρασίας στο πάχος των biofilm δείχνουν ότι, για μη ιδανικές συνθήκες, το πάχος του biofilm αυξάνει από 150 μm σε 250 μm (περίπου 70%) μέσα σε 7-8 ημέρες, με μια αύξηση της θερμοκρασίας της τάξης των 5°C.

Αποδεικνύεται επίσης ότι το πάχος του biofilm γίνεται μέγιστο μετά από μία περίοδο 7-8 ημερών.

Πειράματα με συνένωση πολλών διαφορετικών μικροοργανισμών δείχνουν ότι, το μέγιστο πάχος του biofilm λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασίες μεγαλύτερες από εκείνες που ευνοούν την παρουσία βακτηριδίων.

Οι επιδράσεις της ταχύτητας του ρευστού στην ανάπτυξη του biofilm εμφανίζονται εκ πρώτης όψεως να είναι αμφιλεγόμενες.

Μία αύξηση στο ρυθμό ροής προκαλεί αύξηση στο πάχος του biofilm, αυξημένες όμως ροές μπορεί να προκαλέσουν αύξηση στις δυνάμεις διάσπασης, μειώνοντας τη μικροβιακή προσκόλληση και απομακρύνοντας το biofilm (ξεκολλάει το biofilm).

Έτσι, το πάχος του biofilm καθορίζεται από τη σχετική δύναμη της αύξησης της διέγερσης και από τις δυνάμεις διάσπασης και αφαίρεσης.

Μια ελάττωση της ταχύτητας μπορεί να διευκολύνει την προσκόλληση του film και να ελαττώσει τις δυνάμεις διάσπασης, παρόλο που χαμηλότερες ταχύτητες μπορεί να αυξήσουν το laminar layer adjacent στο slime, οδηγώντας σε αυξημένη αντίσταση στη διάχυση των θρεπτικών υλικών και του οξυγόνου στα μικροβιακά κύτταρα μέσα στο film και σε μια μεγαλύτερη δυσκολία στη διάχυση των απορριπτόμενων υλικών προς το ρεύμα του νερού.

Οι διαφορές γίνονται εντονότερες ότανληφθή υπ'όψη το επίπεδο διαταραχής .

Σε laminar ροή, το πάχος του film είναι περίπου 20% μεγαλύτερο απ' ότι στις συνθήκες τυρβώδους ροής μετά από 10 ημέρες, όταν δείχνει να έχει επιτευχθεί ένα "επίπεδο" πάχους. Επιπλέον πρέπει να σημειωθεί ότι η αύξηση στο πάχος του biofilm σε σχέση με το χρόνο είναι περίπου ίδια.

Μία αύξηση του αριθμού Re με ένα συντελεστή 2,5 οδηγεί σε μία μείωση του πάχους του biofilm (από 245 μm σε 100 μm).

Μια συγκέντρωση θρεπτικού υλικού της τάξης του 1 ppm μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία ενός ουσιαστικού biofilm και τέτοια επίπεδα χαμηλού θρεπτικού υλικού τείνουν στην ανάπτυξη πυκνών, λεπτών και συνεκτικών slimes.

Μια αύξηση στη διαθεσιμότητα θρεπτικού υλικού (οφειλόμενη στην ποιότητα του αέρα, του νερού,σε τυχόν διαρροές της διεργασίας,σε χαμηλής ποιότητας MU) οδηγεί στην ανάπτυξη του biofilm, παράγοντας ογκώδη slimes τα οποία rείναι eadily slough off.

Μελέτες που χρησιμοποιούν ένα μεγάλο εύρος υλικών (που περιλαμβάνει μέταλλα όπως αλουμίνιο, χαλκό, σίδηρο και μη μεταλλικά υλικά, όπως το πλαστικό και ξύλο), με ποικίλες επιφάνειες επεξεργασίας, απέδειξαν ότι τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας παίζουν σημαντικό ρόλο στην αρχική προσκόλληση των μικροοργανισμών.

Η επίδραση της τραχύτητας της επιφάνειας μπορεί να έχει δύο πτυχές.

Η τραχύτητα μπορεί να αυξήσει τη διαταραχή και είναι πιθανό να επηρεάσει τις δυνάμεις διάσπασης (διαχωρισμού) και τη διάχυση θρεπτικού υλικού.

Η παρουσία μιας τραχείας επιφάνειας μπορεί επίσης να προάγει τη συνοχή των μικρο-αποικιών, παρέχοντας θέσεις λιγότερο επηρεαζόμενες από τη ροή.

Πρέπει παρόλα αυτά να σημειωθεί ότι, από τη στιγμή που έχει δημιουργηθεί το biofilm, ο αρχικός παράγοντας τραχύτητα, θα τροποποιηθεί.

Το αποτέλεσμα είναι μία περίπλοκη αλληλεπίδραση ανάμεσα στην αρχική τοπογραφία της επιφάνειας (original surface topography), στους ρυθμούς ανάπτυξης σε διαφορετικές περιοχές και στη τραχύτητα του εξωτερικού περιβλήματος του film.

Καθώς το film παχαίνει, η επίδραση της αρχικής επιφάνειας γίνεται όλο και μικρότερη και η τοπογραφία του εξωτερικού περιβλήματος του film γίνεται περισσότερο σημαντική.

Το film θα γίνει περισσότερο εύκαμπτο και ικανό να παραμορφωθεί κάτω από την επίδραση της κυρίως υγρής φάσης και η κίνηση της επιφάνειας του film θα έχει μία άμεση συμπεριφορά στη σταθερότητα του film και στη διάχυση προς την και από την βιομάζα, προσθέτοντας επιπλέον παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη του πάχους του biofilm.

Ένα προσεγγιστικά ουδέτερο pH είναι ιδανικό για την ανάπτυξη των περισσότερων biofilms, παρόλο που, αφού δημιουργηθεί το biofilm, μπορεί να επιζήσει και σε πιο extreme τιμές pH.

Κάτω από πειραματικές συνθήκες προσομοίωσης της ανάπτυξης των film σε προσομοιωμένες επιφάνειες μεταφοράς θερμότητας (τραχείες και λείες), σε ένα εν λειτουργία σύστημα νερού που έχει ιστορία slime , το μέγιστο δημιουργούμενο πάχος του slime ήταν σε pH 7.

Αυτό βέβαια προέρχεται από πληροφορίες της βιβλιογραφίας. Στην πράξη, στα βιομηχανικά συστήματα έχουμε παρατηρήσει ότι η δύσκολη περιοχή για την αντιμετώπιση των biofilm είναι το pH 8,6 - 8,9

Στις τιμές κάτω από 8.6, τα συνήθη μέτρα αντιμικροβιακής προστασίας  είναι αρκέτα δραστικά, ώστε, αν εφαρμοσθούν σωστά, το biofilm να μην δημιουργείται.

Άπαξ όμως και δημιουργηθεί, αντιμετωπίζεται πλέον πολύ δύσκολα.

Στις τιμές pH 8.6 - 9, εκτός από το νέας τεχνολογίας BDS THP, δεν έχουμε κανένα άλλο μέσο άμυνας στην δημιουργία του biofilm. Έτσι, ενώ οι συνθήκες δημιουργίας του δεν είναι 100 % ιδανικές, το biofilm αναπτύσσεται ανεξέλεγκτα και αποτελεί πραγματική μάστιγα.

Σε τιμές pH πάνω από 9 δεν έχουμε διαπιστώσει μέχρι σήμερα  σε καμμία περίπτωση εμφάνιση biofilm. Ίσως το ηψηλά αλκαλικό pH κροκκιδώνει τα πολυσακχαρίδιακαι και δεν επιρέπει την δημιουργία τους. Στις τιμές αυτές επίσης πιθανώς δεν επιβιώνουν βιολογικά είδη, απαραίτητα για την συνεργατική δημιουργία της αποικίας.

Δεν πρέπει να ξεχνάμε όμως ότι, η δημιουργία των biofilm είναι προϊόν  μετάλλαξης φυσικών ειδών, που αποτελεί τηνη άμυνα των μικροοργανισμών στα πολύ εξελιγμένα μικροβιοκτόνα και αντιβιωτικά που δημιούργησε ο άνθρωπος.

"Living is improoved daily". Έτσι, ενώ μέχρι σήμερα η λειτουργία σε pH > 9 είναι ασφαλής, δεν είναι σίγουρο ότι θα είναι και στο μέλλον.

Τα ανόργανα συστατικά (προϊόντα απόθεσης και διάβρωσης) βοηθούν κατά πάσα πιθανότητα στη διάβρωση των biofilms, αλλά μπορεί επίσης να εγκλωβισθούν στο glycocalyx και να δημιουργήσουν επιπρόσθετο όγκο και θέσεις προσκόλλησης για την ανάπτυξη βακτηριδίων.

Ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης του διαλυμένου Ο2 μέσα στο biofilm σε συστήματα εν λειτουργία, αποδεικνύει ταχύτατη μείωση της ποσότητας του Ο2 που είναι διαθέσιμο στους μικροοργανισμούς στο κατώτερο επίπεδο του biofilm και έχει υπολογιστεί ότι όταν το biofilm αποκτά 8-10 βακτηριακά κύτταρα, τότε μπορούν να αναπτυχθούν αναερόβιες συνθήκες στη διεπιφάνεια biofilm - επιφάνειας.

Οι  ιδανικές συνθήκες στη διεπιφάνεια αυτών των films  για την ανάπτυξη του sulphate reducing bacteria (SRBs) ο οποίος προκαλεί διάβρωση από έκλυση θειικού οξέως είναι το υψηλό επίπεδο θρεπτικού υλικού, χωρίς Ο2, χαμηλό δυναμικό οξειδοαναγωγής και χαμηλή προστασία από μικροβιακούς παράγοντες agents.

Οι πιο αποτελεσματικές επεξεργασίες είναι η χλωρίωση η ρύθμιση λειτουργίας σε υψηλό pH.

Η χρήση χλωρίου στα 50 ppm είναι η πιο συνηθισμένη μέθοδος αντιμετώπισης, αλλά τόσο μεγάλες συγκεντρώσεις προκαλούν διάβρωτικές τάσεις και γι'αυτό πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο κατά την διάρκεια καθαρισμών.

Το εμπορικό sodium hypoclorite περιέχει 10-15% ελεύθερο χλώριο.

Συνήθως χρησιμοποιείται διάλυμα 10%.

Αν θέλετε να χλωριώσετε 5000 lt νερού σε ένα επίπεδο 50ppm χρειάζονται

5000 x 50 gr = 250.000 mg.

Απαιτούμενος όγκος V = (1 x 250,000)/100.000 = 2,5 lt hypochlorite.

Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί ο ακόλουθος τύπος:

        V = (L x C)/(10,000 x P)

ή      V = (G x 4,5 x C)/(10,000 x P) 

όπου:

V = όγκος σε lit του διαλύματος sodium hypochlorite.

L = χωρητικότητα σε lit του συστήματος που πρέπει να χλωριωθεί.

G = χωρητικότητα σε gallons του συστήματος που πρέπει να χλωριωθεί.

C = τελική απαιτούμενη συγκέντρωση του ελεύθερου χλωρίου σε ppm.

P = % κ.ό. του ελεύθερου χλωρίου σε ένα container.

Μεγάλες αποκολλήσεις biofilm μπορούν να συμβούν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καθαρισμού.

Τα οξέα μπορούν να χρησιμοποιηθούν επίσης για την απομάκρυνση των biofilms. αν και επιδρούν μόνο στο glycocalyx, αφήνοντας κολλημένη γλίτσα, η οποία δημιουργεί στην επιφάνεια συνθήκες δημιουργίας εκ νέου μικροβιακής αποικίας.

Οι συμβατικές αντιμικροβιακές επεξεργασίες χρησιμοποιούνται ελάχιστα στον έλεγχο ανάπτυξης biofilm.

Τέτοιες επεξεργασίες είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθούν εξαιτίας της τοξικότητας, βάσει των εμπορικών μελετών που έχουν γίνει.

Για τον λόγο αυτό έχουν προταθέι άλλες επεεργασίες όπως:

(ι) Η χρήση surfactants : αν το glycocalyx (πολυσακχαρίδιο) μπορεί να διαποτιστεί με ένα "θυσιαζόμενο" κατιονικό surfactant, θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί περισσότερο από τις binding sites και να αφήσει το biofilm ανοιχτό για την εισροή ενός συνδυασμού μικροβιοκτόνου/ surfactant.

Η ανάπτυξη του σωστού συνδυασμού μικροβιοκτόνου και surfactant, απαιτεί εκτεταμένους συγκριτικούς ελέγχους κάτω από εργαστηριακές και πραγματικές συνθήκες  και λίγα τέτοια προϊόντα είναι διαθέσιμα.

(ii) Ενζυματική πέψη από το glycocalyx:

αυτό δεν είναι πρακτικό, γιατί αν ένας μόνος οργανισμός ήταν η αιτία του προβλήματος θα ήταν πιθανό να βρεθεί ένα ένζυμο που θα μπορούσε να αφομοιώσει (digest) το πολυσακχαρίδιο.

Το γεγονός της ύπαρξης πολλών διαφορετικών μικροβίων στα συστήματα καθιστά την εύρεση ενός τέτοιου ενζύμου μια υποθετική λύση χωρίς πρακτική εφαρμογή.

Ένας νέος τρόπος για την απομάκρυνση των biofilms θα ήταν η ψύξη (πάγωμα). Επειδή το biofilm περιέχει μεγάλες ποσότητες νερού, αν μπορούσαμε να το ψύξουμε αργά, θα δημιουργούνταν μεγάλοι κρύσταλλοι πάγου στην μάζα  του οι οποίοι θα προκαλούσαν φουσκάλες (blister) και καταστροφή.

Έτσι θα ήταν εύκολο να αποκολληθεί το biofilm και να παραμείνει η επιφάνεια καθαρή.

Το σύστημα μπορεί να ψυχθεί με δύο τρόπους :

(a) in jacket form

(b) περνώντας ένα κρύο υγρό στο εσωτερικό της αντλίας.

Το αποτέλεσμα είναι μια επιφάνεια, που είναι συνήθως πιο καθαρή από την αρχική και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά για δημιουργία αποικίας μικροοργανισμών.

[ Main ] [ Up ]

Επικοινωνήστε μαζύ μας …