Dezynfekcja bez chemikaliów za pomocą technologii plazmowej

Wzrost bakterii Escherichia coli po leczeniu PBF (po lewej) i bez leczenia (po prawej). Żywe bakterie rosną jako białe kolonie na podłożu odżywczym. © Fraunhofer FEP

Fraunhofer FEP bada wodę aktywowaną plazmą jako bezchemiczną alternatywę dla tradycyjnych środków dezynfekujących. Innowacyjne rozwiązanie pozostaje aktywne przez ponad 300 dni i nadaje się do przemysłu farmaceutycznego, spożywczego i rolnictwa.

Naukowcy z Fraunhofer FEP pracują nad technologią produkcji płynów poddanych obróbce plazmowej (PBF), które mogą być stosowane jako ekologiczna alternatywa dla tradycyjnych chemicznych środków dezynfekujących. W najnowszym badaniu badana jest ich przydatność jako środków do dezynfekcji powierzchni. Wyniki badań pokazują trwałość ponad 10 miesięcy oraz dobrą skuteczność przeciwbakteryjną wobec E. coli.

Technologia wykorzystuje źródła plazmy przy ciśnieniu atmosferycznym do obróbki płynów, co powoduje powstawanie reaktywnych tlenowych i azotowych cząsteczek. „Woda aktywowana plazmą może być uprzednio poddana obróbce, a następnie transportowana do miejsca zastosowania, bez konieczności używania źródeł plazmy lub innych urządzeń do obróbki na miejscu”, wyjaśnia Linda Steinhäußer, główna autorka badania z Fraunhofer FEP.

Porównanie różnych metod plazmowych

W porównaniu dwóch metod plazmowych łuk wyładowania wykazał do 4 razy wyższą skuteczność przeciwbakteryjną w porównaniu z barierą dielektryczną. Testy z modelem organizmu E. coli wykazały redukcję do 4 logarytmów, w zależności od materiału, czasu działania i używanego objętości PBF.

Wszechstronne możliwości zastosowania

Płyny poddane obróbce plazmowej nadają się do różnych branż:

– Farmacja i czyste pomieszczenia: chemicznie bezpieczna dezynfekcja w warunkach sterylnych
– Przemysł spożywczy: metody czyszczenia in-place, np. dla zbiorników na mleko i podobnych urządzeń
– Rolnictwo: potencjalne zastosowanie jako środek dezynfekujący i nawozowy dzięki cząsteczkom azotu

Udowodniona skuteczność w zależności od materiału

Badanie po raz pierwszy dokumentuje skuteczność przeciwbakteryjną zależną od materiału. Porównano powierzchnie polimerowe (ABS, PVC) i stal nierdzewną. Wyniki te są istotne dla zastosowań przemysłowych i umożliwiają celową optymalizację dla różnych materiałów powierzchniowych i scenariuszy zastosowania.

Badanie stabilności przechowywania

„Parametry fizykochemiczne wykazują trwałość ponad 300 dni przy dłuższych czasach obróbki plazmowej”, mówi Steinhäußer. Podczas gdy długoterminowa stabilność parametrów fizykochemicznych została potwierdzona, trwają badania nad korelacją z działaniem dezynfekcyjnym.

Zespół Fraunhofer już współpracuje z partnerami z przemysłu farmaceutycznego i jest otwarty na dalsze kooperacje.

O badaniach

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Surface & Coatings Technology” i powstało we współpracy między Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP we Drezdeniu a Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST w Braunschweigu.