Czystość systemów transportu powietrza – nanocząstki srebra

Jednym ze sposobów poprawienia czystości mikrobiologicznej instalacji HVAC jest wykorzystanie nanocząstek srebra. Antyseptyczne właściwości tego metalu są znane od wieków.

Klimatyzacja poprawia komfort w pomieszczeniach, jednak niewłaściwe jej użytkowanie i brak regularnej konserwacji może przekreślić wszystkie korzyści. Przede wszystkim ochłodzone powietrze ma mniejszą zdolność do wiązania wilgoci, co powoduje, że niewielkie ilości skroplonej wody osadzają się na lamelach wymiennika ciepła oraz w przewodach wentylacyjnych. Nagromadzona wilgoć w połączeniu z zabrudzeniami, np. kurzem, może stanowić siedlisko drobnoustrojów, szczególnie gdy system jest rzadko używany, a skroplona woda wymieszana z kurzem i innymi zanieczyszczeniami zostaje wielokrotnie podgrzana do 30÷40°C. Pierwszym niepokojącym symptomem świadczącym o zanieczyszczeniu układu jest nieprzyjemny zapach wydzielający się po uruchomieniu urządzenia.

System klimatyzacji, który nie zostanie odpowiednio wyczyszczony i zdezynfekowany, jest źródłem mikroorganizmów przedostających się do powietrza wdychanego przez użytkowników. 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.

Czyszczenie instalacji klimatyzacyjnej

Warunki podwyższonej wilgotności sprzyjają rozwojowi mikroorganizmów, takich jak bakterie czy grzyby. Dlatego też, mając na celu utrzymanie dobrej jakości powietrza w klimatyzowanych pomieszczeniach, konieczne jest stosowanie specjalistycznych preparatów zawierających substancje bakterio- i grzybobójcze. Pozwala to w znacznym stopniu ograniczać rozprzestrzenianie się niepożądanych zanieczyszczeń biologicznych zagrażających zdrowiu. Warto zwrócić uwagę przede wszystkim na te elementy, które z racji swojej lokalizacji lub funkcji wymagają specjalnego sposobu czyszczenia. Przykładem jest pracująca na zewnątrz, a więc narażona na zanieczyszczenia, takie jak pył i kurz czy też owady, jednostka zewnętrzna (skraplacz). 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. W konsekwencji prowadzi to 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.

Dezynfekcja klimatyzacji

Należy pamiętać, 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. Po pierwsze, 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 podciśnieniowymi. Dopiero po dokładnym mechanicznym wyczyszczeniu wszystkich elementów system można zdezynfekować przy użyciu odpowiednich preparatów.

Najpowszechniej stosowaną metodą jest dezynfekcjanatryskowa 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 sprayumają 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. Należy jednak pamiętać, że ciągłe 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 zabicia określonych patogenów oraz efektywnego stężenia roztworu roboczego. Wszystkie z wymienionych substancji czynnych wymagają odpowiednio długiego kontaktu z powierzchnią dezynfekowaną, aby substancje chemiczne skutecznie wyeliminowały drobnoustroje.

Najczęściej wymagany czas ekspozycji, konieczny do uzyskania efektywnego działania, mieści się w przedziale od kilku do kilkunastu minut, co w lecie przy wysokiej temperaturze, stanowi szczególne wyzwanie przez zbyt szybkie wysychanie wodnych roztworów dezynfekcyjnych. Dlatego producenci często stosują w swoich preparatach tzw. surfaktanty, które oprócz lepszego usuwania zanieczyszczeń, opóźniają wysychanie dezynfekowanej powierzchni. Ostatnim i jednocześnie decydującym o skuteczności dezynfekcji czynnikiem jest właściwe stężenie środka dezynfekcyjnego. Należy je znać i bezwzględnie przestrzegać zaleceń, aby uzyskać oczekiwany efekt dezynfekcji.

Czynniki wpływające na skuteczność procesu 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. Skuteczność preparatów do dezynfekcji może być ograniczana przez obecność tzw. materii organicznej, która tworzy barierę przestrzenną (biofilm), Jest ona formowana przez patogenne bakterie w celu ograniczenia wpływu niesprzyjających warunków środowiska, ale również działania środków antybakteryjnych. Dzięki niemu bakterie mogą kolonizować różne powierzchnie. Biorąc to pod uwagę, aby przeprowadzić proces w sposób należyty, korzystne jest użycie detergentów rozpuszczających warstwę chroniącą mikroorganizmy tworzące biofilm, 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 lub detergentów, 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.

Oporność bakterii na preparaty dezynfekcyjne

Fakt wielokrotnego stosowania preparatów dezynfekcyjnych w tym samym układzie wpływa na ryzyko rozwinięcia przez drobnoustroje oporności na daną substancję. Oporność taka może powstać na drodze mutacji lub adaptacji poprzez selekcjonowanie z populacji bakteryjnej odmian opornych. Oporność nabyta na drodze mutacji jest o tyle niebezpieczna, że nowa cecha, w tym wypadku oporność na środek dezynfekcyjny, przekazywana jest kolejnym drobnoustrojom nawet innego gatunku i jest dziedziczona przez kolejne pokolenia. 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.

Nowe możliwości dzięki cząstkom srebra

Do tej pory najczęściej stosowanymi środkami biobójczymi były biocydy, czyli związki charakteryzujące się ograniczoną trwałością działania oraz 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 zwiększenie powierzchni właściwej i 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. Z tego względu, pomimo wysokiego kosztu surowca, użycie go w preparatach nie wpływa znacząco na cenę produktu. 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 używanychorganicznych 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.

Na fotografii 2. przedstawiono wyniki badań nad skutecznością mikrobiologiczną preparatu ze srebrem wobec bakterii E. Coli, S. aureus oraz grzyba Candida albicans (bielnik biały) – gatunku grzybów zaliczanych do rzędu drożdżaków. Doświadczenie wykonano stosując metodę studzienkową. 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. Coraz większego znaczenia, zwłaszcza w obliczu pandemii COVID-19, nabrały prace nad tworzywami sztucznymi wzbogaconymi specjalnymi dodatkami antybakteryjnymi, w tym dodatkami zawierającymi nanocząstki srebra. Takie dodatki mają za zadanie hamować wzrost drobnoustrojów i na etapie produkcji zabezpieczać powierzchnię przed rozwojem mikroorganizmów. Zgodnie z tym trendem, coraz większa liczba producentów systemów wentylacyjnych zaczyna stosować cząstki srebra do produkcji przewodów służących do transportu powietrza.

W tabeli 1 przedstawiono wyniki badań nad stopniem redukcji liczby mikroorganizmów na powierzchni rury do przesyłu powietrza oraz rury z dodatkiem nanocząstek srebra. Doświadczenie wykonano na podstawienormy ISO 22196: (ang. ISO 22196 Measurement of antibacterial activity on plastics and other non-porous surfaces). Badania aktywności mikrobiologicznej testowano wobec bakterii E. Coli oraz S. aureus.

Źródło: Cyrkulacje