Chemievrije desinfectie door plasma-technologie

Groei van Escherichia coli-bacteriën na behandeling met PBF (links) en zonder behandeling (rechts). Vitale bacteriën groeien als witte kolonies op het voedingsbodem. © Fraunhofer FEP

Het Fraunhofer FEP onderzoekt plasma-activated water als chemievrije alternatief voor traditionele desinfectiemiddelen. De innovatieve oplossing blijft meer dan 300 dagen actief en is geschikt voor farmacie, voedingsindustrie en landbouw.

Wetenschappers van het Fraunhofer FEP werken aan een technologie voor de productie van plasma-behandelde vloeistoffen (PBF), die als milieuvriendelijk alternatief voor conventionele chemische desinfectiemiddelen kunnen worden ingezet. In een recente studie wordt de geschiktheid ervan als oppervlakte-desinfectiemiddel onderzocht. De onderzoeksresultaten tonen een houdbaarheid van meer dan 10 maanden en een goede antimicrobiële werkzaamheid tegen E. coli.

De technologie maakt gebruik van atmosferadruk-plasma-bronnen voor de behandeling van vloeistoffen, waardoor reactieve zuurstof- en stikstofsoorten ontstaan. "Het plasma-activated water kan vooraf worden behandeld en vervolgens naar de gebruikslocatie worden getransporteerd, zonder dat plasma-bronnen of andere behandelingsapparaten ter plaatse nodig zijn", legt Linda Steinhäußer uit, hoofdauteur van de studie van het Fraunhofer FEP.

Vergelijking van verschillende plasma-processen

In vergelijking tussen twee plasma-processen toonde de boogontlading een tot vier keer hogere antimicrobiële werkzaamheid dan de diëlektrische barrièreontlading. De tests met de modelorganisme E. coli lieten een reductie zien van tot 4 log-stappen, afhankelijk van het materiaal, de inwerktijd en het gebruikte PBF-volume.

Veelzijdige toepassingsmogelijkheden

De plasma-behandelde vloeistoffen zijn geschikt voor diverse sectoren:

– Farmacie en cleanrooms: chemievrije desinfectie onder steriele omstandigheden
– Voedingsindustrie: Cleaning-in-Place-processen, bijvoorbeeld voor melkcontainers en soortgelijke installaties
– Landbouw: mogelijke toepassing als desinfectie- en meststof door stikstofsoorten

Effectiviteit afhankelijk van materiaal aangetoond

De studie documenteert voor het eerst een materiaalafhankelijke antimicrobiële werkzaamheid. Hiervoor zijn polymeroppervlakken (ABS, PVC) en roestvrijstalen oppervlakken vergelijkend onderzocht. Deze bevindingen zijn relevant voor industriële toepassingen en maken gerichte optimalisatie mogelijk voor verschillende oppervlakken en gebruiksscenario's.

Onderzoek naar opslagstabiliteit

"De fysico-chemische parameters tonen een houdbaarheid van meer dan 300 dagen bij langere plasma-behandelingsperioden", aldus Steinhäußer. Terwijl de langetermijnstabiliteit van de fysico-chemische parameters is aangetoond, wordt de correlatie met de desinfectiewerking nog onderzocht.

Het Fraunhofer-team werkt al samen met partners uit de farmaceutische industrie en staat open voor verdere samenwerkingen.

Over het onderzoek

De studie is gepubliceerd in het vakblad "Surface & Coatings Technology" en is tot stand gekomen in samenwerking tussen het Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden en het Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig.