Srebro w preparatach do czyszczenia systemów transportu powietrza

Klimatyzacja wpływa na poprawę komfortu w pomieszczeniu, ale niewłaściwe jej użytkowanie i brak regularnej konserwacji może przekreślić wszystkie korzyści. Przede wszystkim schłodzone powietrze ma mniejszą zdolność do wiązania wilgoci, co sprawia, że niewielkie ilości skroplonej wody osadzają się w przewodach wentylacyjnych oraz na lamelach wymiennika.

Zgromadzona wilgoć w połączeniu z zabrudzeniami, np. kurzem stanowi siedlisko drobnoustrojów, szczególnie, gdy system jest rzadko używany, a skroplona woda wymieszana z kurzem i innymi zanieczyszczeniami zostaje wielokrotnie podgrzana do ok. 40°C. Pierwszym niepokojącym symptomem świadczącym o zanieczyszczeniu układu jest nieprzyjemny zapach wydzielający się po uruchomieniu urządzenia. Układ klimatyzacji, który nie jest odpowiednio wyczyszczony i zdezynfekowany, jest źródłem mikroorganizmów przedostających się do wdychanego powietrza. W skrajnych przypadkach urządzenia klimatyzacyjne emitują do powietrza produkty uboczne metabolizmu bakterii (tzw. enterotoksyny), które mogą nie tylko pokonywać kolejne etapy filtracji w urządzeniu, lecz także tworzyć aerozol mikrobiologiczny w powietrzu. To z kolei jest częstą przyczyną reakcji alergicznych, takich jak zapalenie spojówek, podrażnienie dróg oddechowych, czy chorób – astmy, a nawet zapalenia płuc. Objawy wywoływane przez enterotoksyny pochodzące z systemów klimatyzacji, określane są jako syndrom chorego budynku. W wydmuchiwanym powietrzu mogą także znajdować się zarodniki pleśni, będące źródłem alergennych białek i toksyn. Najgroźniejszą w skutkach chorobą powodowaną przez patogeny obecne w powietrzu jest legionelloza, czyli tzw. choroba legionistów będąca ciężką zakaźną chorobą dróg oddechowych. Choroba ta wywołana jest zakażeniem Gram-ujemną bakterią Legionella pneumophila i nawet w 20% przypadków powoduje zgon osób zakażonych.

Warunki podwyższonej temperatury i wilgotności sprzyjają rozwojowi mikroorganizmów, dlatego mając na celu utrzymanie dobrej jakości powietrza w klimatyzowanych pomieszczeniach, konieczne jest stosowanie specjalistycznych preparatów zawierających substancje bakterio- i grzybobójcze. Podczas czyszczenia układów, warto zwrócić uwagę przede wszystkim na te elementy, które z racji swojej lokalizacji lub funkcji wymagają specjalnego sposobu czyszczenia. Najbardziej oczywistym przykładem jednostka zewnętrzna (skraplacz) , która jest narażona pył i kurz czy też owady,. W trakcie eksploatacji, szczególnie narażone na zabrudzenia są lamele, co w konsekwencji wpływa na zmniejszenie wydajności. Warstwa nalotu na nieczyszczonych lamelach ogranicza wymianę ciepła, podnosząc temperaturę jednostki i jednocześnie zmniejszając przepływ powietrza. To z kolei wpływa na głośniejszą pracę urządzenia, które pobiera więcej energii elektrycznej. Prowadzi to również do spadku efektywności systemu, a w dłuższej perspektywie do większego zużycia i częstszych awarii wentylatorów oraz sprężarek. Zatem podczas czyszczenia jednostki wewnętrznej należy zwrócić szczególną uwagę na czyszczenie wymiennika, lameli, filtrów i tacek ociekowych.

Kolejnym istotnym aspektem jest fakt, że dezynfekcja urządzeń klimatyzacyjnych bez uprzedniego wyczyszczenia przewodów wentylacyjnych jest nieefektywna. Jest to spowodowane tym, że zanieczyszczenia znacznie ograniczają działanie środka dezynfekującego. Regularne czyszczenie układu klimatyzacji nie jest szczególnie trudne – jednak w wielu przypadkach może być dość pracochłonne. Przede wszystkim, wszystkie części systemu klimatyzacji, w tym przewody wentylacyjne, muszą być odpowiednio przygotowane. Należy usunąć warstwę brudu i kurzu za pomocą szczotek obrotowych na elastycznych drążkach lub wyczyścić myjkami ciśnieniowymi.

Dopiero po dokładnym mechanicznym wyczyszczeniu wszystkich elementów system można zdezynfekować przy użyciu odpowiednich preparatów. Najpowszechniej stosowaną metodą jest dezynfekcja natryskowa polegająca na rozpyleniu preparatu dezynfekującego bezpośrednio na czyszczone powierzchnie ze stosunkowo niewielkiej odległości. Bardziej zaawansowany sposób polega na dezynfekcji chłodną mgłą rozprowadzaną za pomocą sprężonego powietrza i drobnych dysz lub przy użyciu urządzenia do natrysku bezpowietrznego. Różnica polega na tym, że krople sprayu mają mniejszy rozmiar, a tworząc drobną mgiełkę, są w stanie wnikać w trudno dostępne miejsca, przy jednoczesnym lepszym pokryciu czyszczonej powierzchni. Alternatywę stanowi dezynfekcja aerozolowa, w czasie której preparat rozpylany jest w postaci mikroskopijnych kropelek, tworząc tzw. suchą mgłę. Zaletą tych metod dezynfekcji jest zapewnienie bardzo dobrego pokrycia wszystkich powierzchni, a wadą wykorzystanie małej ilości środka dezynfekującego, co przekłada się na mniejszą skuteczność usuwania zanieczyszczeń resztkowych.

Na rynku można znaleźć wiele preparatów o udowodnionej skuteczności bakteriobójczej, grzybobójczej, a nawet coraz częściej wirusobójczej, jednak stałe używanie detergentów i środków biobójczych negatywnie wpływa na bezpieczeństwo osób przebywających w pomieszczeniu. W preparatach do dezynfekcji wykorzystuje się szereg substancji czynnych należących do różnych grup chemicznych. Najczęściej są to czwartorzędowe związki amoniowe, chlorki, nadtlenki, aldehydy (np. aldehyd mrówkowy), fenole i jego pochodne, alkohole lub związki alkaliczne. Wybierając odpowiedni środek do dezynfekcji, warto uwzględnić, jakie substancje wchodzą w jego skład i do jakich powierzchni jest przeznaczony. Ponadto najważniejsze informacje, na jakie należy zwrócić uwagę, dotyczą zakresu jego działania, czasu niezbędnego do całkowitego wyeliminowania określonych patogenów oraz efektywnego stężenia roztworu roboczego. Wszystkie z wymienionych substancji czynnych wymagają odpowiednio długiego kontaktu z powierzchnią dezynfekowaną, aby substancje chemiczne skutecznie unieszkodliwiły drobnoustroje. Najczęściej wymagany czas ekspozycji, konieczny do uzyskania efektywnego działania, mieści się w przedziale od kilku do kilkunastu minut, co latem, przy wysokiej temperaturze, stanowi wyzwanie przez zbyt szybkie wysychanie wodnych roztworów dezynfekcyjnych. Dlatego producenci często stosują w swoich preparatach tzw. surfaktanty, które oprócz lepszego usuwania zanieczyszczeń, opóźniają wysychanie preparatu z dezynfekowanej powierzchni. Ostatnim i jednocześnie decydującym o skuteczności dezynfekcji czynnikiem jest właściwe stężenie środka dezynfekcyjnego. Należy je znać i bezwzględnie przestrzegać zaleceń producenta, aby uzyskać oczekiwany efekt dezynfekcji.

Skuteczność środków dezynfekcyjnych zależy od rodzaju zwalczanych organizmów, warunków koniecznych do ich wzrostu i odporności na warunki środowiskowe, obecności substancji zakłócających, stężenia substancji aktywnej, pH roztworu, czasu kontaktu z powierzchnią i temperatury. Może być ona ograniczana przez obecność tzw. materii organicznej, która tworzy barierę przestrzenną (tzw. biofilm), Biofilm jest tworzony przez patogenne bakterie w celu ograniczenia wpływu niesprzyjających warunków środowiska, ale też działania środków antybakteryjnych. Dzięki niemu bakterie mogą kolonizować różnorodne powierzchnie. Aby przeprowadzić zatem proces w sposób właściwy, korzystne jest użycie detergentów rozpuszczających warstwę chroniącą mikroorganizmy tworzące biofilm, jednocześnie umożliwiając dotarcie środka dezynfekcyjnego i jego skuteczne działanie. Później należy spłukać jego pozostałości i po całkowitym wyschnięciu przeprowadzić właściwy proces dezynfekcji. W przypadku dezynfektantów o działaniu utleniającym, biofilm może powodować niespecyficzną reakcję, wpływając na jego obniżoną skuteczność działania, stąd bardzo istotne jest, aby usunąć zarówno zabrudzenia, jak i pozostałości detergentów. Ponadto na skuteczność środków dezynfekcyjnych znacząco wpływa temperatura – niska zmniejsza skuteczność większości środków chemicznych, zatem w przypadku środków w postaci skoncentrowanej warto używać do rozcieńczania ciepłej wody.

Fakt wielokrotnego stosowania preparatów dezynfekcyjnych w tym samym układzie nie gwarantuje sukcesu, ponieważ wpływa na ryzyko rozwinięcia przez drobnoustroje oporności na daną substancję. Oporność taka może powstać na drodze mutacji lub adaptacji poprzez selekcjonowanie odmian opornych z wybranej populacji bakteryjnej. Oporność nabyta na drodze mutacji jest o tyle niebezpieczna, że nowa cecha - w tym wypadku oporność na działanie środka dezynfekcyjnego, przekazywana jest kolejnym drobnoustrojom nawet innego gatunku i jest dziedziczona przez kolejne pokolenia. Z kolei, zmiany adaptacyjne zachodzą znacznie wolniej i najczęściej są skutkiem stosowania zbyt niskich stężeń środka dezynfekcyjnego. Zjawisko nabywania oporności w ten sposób najczęściej dotyczy preparatów zawierających czwartorzędowe związki amoniowe, a także częściowo jodoforów. Do tej pory najczęściej stosowanymi środkami biobójczymi były biocydy, czyli związki charakteryzujące się ograniczoną trwałością działania oraz zazwyczaj negatywnym wpływem na środowisko. W ostatnim czasie wiele uwagi przywiązuje się do alternatywnych rozwiązań wykorzystujących cząstki srebra, którego antybakteryjne działanie jest znane już od wieków i stosowane w medycynie czy kosmetologii. Srebro cechuje się wysoką stabilnością oraz silnymi właściwościami biobójczymi wobec mikroorganizmów, natomiast redukcja jego cząstek do nanometrycznych wymiarów pozwala na uzyskanie znacznie wyższej, niż w przypadku dużych cząsteczek, aktywności chemicznej i biologicznej. Warto podkreślić, że srebro wykazuje silne działanie biobójcze już w bardzo niskim stężeniu. Ich skuteczność wynika z faktu, że wykazują aktywność wobec bakterii na kilka sposobów. Po pierwsze, działają jak katalizator, powodując utlenianie wielu istotnych dla życia bakterii związków chemicznych, a w efekcie ich dezaktywację. Bakterie tracą wtedy zdolność do oddychania i zostaje zniszczony ich materiał genetyczny. Drugi sposób polega na tym, że cząstki metalu, stykając się ze ścianą komórkową mikroorganizmu, blokują przepływ energii i jego kanały oddechowe. Dezaktywacja trzecim sposobem polega na denaturacji białek, czyli niszczeniu ich struktury, co powoduje zanik aktywności biologicznej bakterii. Jest to proces nieodwracalny i śmiertelny. Dodatkowo srebro może łączyć się ze związkami chemicznymi, tworzącymi łańcuchy DNA i niszczyć ich wiązania. Mikroorganizm traci wówczas możliwość replikacji (rozmnażania), a więc nie powstają następne pokolenia i nie są przekazywane informacje o zagrożeniach. Zaletą preparatów zawierających srebro jest utrudnione wytworzenie oporności szczepów chorobotwórczych wobec substancji czynnej. Dodatkowo aktywność srebra nie zmienia się z czasem, więc tym samym gwarantuje to trwały efekt w odróżnieniu od często używanych organicznych biocydów, które po pewnym czasie wykazują coraz słabsze działanie i ulegają degradacji. Jak wynika z przeglądu literatury, nanocząstki srebra wykazują aktywność bakteriobójczą w stosunku do około 650 rodzajów bakterii.

Autor

dr inż. Paweł Smoleń, Smart Nanotechnologies S.A.

Studia I stopnia ukończył na Wydziale Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki na kierunku Nanotechnologia i nanomateriały ze specjalnością Technologie nanomateriałowe. Studia II stopnia ukończył na tym samym Wydziale na kierunku Technologia Chemiczna ze specjalnością Technologia Polimerów. W 2021 roku obronił tytuł doktora na kierunku Inżynieria materiałowa na Wydziale Nowych Technologii i Chemii Wojskowej Akademii Nauk im. Jarosława Dąbrowskiego w Warszawie w ramach I edycji programu Doktorat wdrożeniowy.

Obecnie pracuje na stanowisku Managera Badań i Rozwoju w Smart Nanotechnologies - firmie zajmującej się projektowaniem, wytwarzaniem i badaniem nanostruktur ze szczególnym uwzględnieniem nanocząstek srebra, miedzi oraz nanorurek węglowych. W Smart Nanotechnologies S.A. pełni rolę lidera w licznych projektach związanych z wytwarzaniem nanokomponentów oraz wdrażaniem technologii opartych na zastosowaniu nanomateriałów.