Biocydy wczoraj i dziś – czy można się bez nich obejść?

Współcześnie następuje zrozumienie jak krucha jest równowaga w przyrodzie i jak łatwo ją zniszczyć. Równowaga w przyrodzie nie oznacza jednak bezruchu, ale stałe, wzajemne zrównoważenie wszystkich zmieniających się czynników. Jeśli jakiś organizm (populacja, biocenoza) coś zyskuje, zdobywa, to ogranicza tym samym inny organizm (populację, biocenozę). Człowiek, wkraczając w środowisko przyrody z rozwojem technologii i industrializacją, zaburzył wytworzoną na przestrzeni wieków równowagę i w efekcie musi w obronie własnej egzystencji ingerować dalej w świat przyrody, który mu się przeciwstawia.

Jednym z wyzwań, jakie stawia człowiekowi przyroda to walka z mikroorganizmami. Dziś do walki z nimi używa się między innymi broni pod nazwą biocydy, czyli chemicznych substancji, które zabijają mikroorganizmy lub zahamowują ich wzrost. Biocydy nie są odkryciem ostatnich czasów. Jak się okazuje na przestrzeni wieków odkrywano stopniowo świat mikroprzyrody i uczono się z nim walczyć.

Na przestrzeni wieków człowiek przeciwstawiał się niekorzystnemu działaniu środowiska
Dokumenty historyczne potwierdzają, że Egipcjanie, Chińczycy i Persowie praktykowali konserwację, uzdatniali wodę pitną, odkażali skaleczenia i rany jak również stosowali metody chemicznego i fizycznego mumifikowania. Dawniej wierzono, że choroby zakaźne rozprzestrzeniają się poprzez czynnik zawarty w powietrzu. Przykładem walki z tym czynnikiem jest historia ojca medycyny - Hipokratesa, który próbował w Atenach przegonić zarazę rozpalając na ulicach aromatyczne drewno.
W późnych latach XIX wieku John Tyndall udowodnił, że formy przetrwalnikowe bakterii są oporne na gotowanie i po pewnym czasie mogą się rozwijać. Zauważył, iż rozwinięte młode formy wegetatywne mogą być zabite poprzez ponowne gotowanie. Tym samym opracował metodę wyjaławiania środowiska, która do dziś, pod nazwą „tyndalizacja”, stosowana jest do konserwowania żywności. W podobnym czasie Nicholas Appert (1810) zaprezentował metodę konserwacji żywności, którą stosował podczas długich podróży morskich. Umieszczał on warzywa i owoce w szklanych słoikach i gotował je.
W 1842 w Anglii Edwin Chadwick przedstawił teorię, że brud prowadzi do choroby a idąc dalej tą drogą inny epidemiolog John Snow uznał, że cholera w 1855 roku była przenoszona przez zakażoną wodę. Rok później angielski lekarz George Budd uznał, że tyfus nie był wywołany złym powietrzem tylko raczej nieczystościami, które dostały się do wody i mleka.
W tym samym czasie Ludwik Pasteur podkreślał znaczenie, jakie ma antyseptyka dla lekarzy i głosił, że szkodliwe bakterie mogą dostać się do ciała ludzkiego razem z jedzeniem i piciem. Pasteur opracował metodę (zwaną pasteryzacją) unieszkodliwiania bakterii w napojach. Stwierdził również, że kwaśnienie mleka jest wywołane przez mikroorganizmy. Podczas gdy w pierwszej połowie XIX wieku w szpitalach wietrzono sale zabiegowe i likwidowano nieprzyjemne zapachy, sądząc że „zarazki powietrzne” powodują zakażenia ran, węgierski uczony Semmelweiss nawoływał, by lekarze i pielęgniarki dezynfekowali ręce roztworem chlorku. W ten sposób przyczynił się do zapobiegania gorączce połogowej, która w tamtych czasach występowała dosyć często.
Wraz z rozpoznawaniem mikroorganizmów i niebezpieczeństw, jakie ze sobą niosą, odkrywano i wprowadzano nowe środki do obrony przed tym rodzajem zagrożenia. Wiele z tych środków stosuje się do dziś. Pierwotnie najważniejszymi dezynfektantami były: dziegieć, wino, miedź i srebro. Od IV wieku znana już była rtęć. Chlorki rtęci były używane przez arabskich lekarzy jako antyseptyk i konserwanty drewna. Węgiel, smoła, żywice to jedne z pierwszych substancji, które w początkach XVIII wieku były używane jako konserwanty drewna do budowy statków. W 1744 roku odkryto chlor, a w 1859 formaldehyd. W 1843 po raz pierwszy użyto chloru do dezynfekcji wody. W połowie XVIII wieku wprowadzono nowe dezynfektanty takie jak: siarczany miedzi, chlorek cynku i nadmanganian sodu, kwasy, zasady, siarkę i alkohol.
Od tego czasu miało miejsce wiele odkryć. Nastąpił gwałtowny rozwój technologii, który przyczynił się do wzbogacenia arsenału bardziej skutecznych środków przeciwko mikroorganizmom. Pozwoliło to rozwiązać wiele różnych problemów. Dziś naukowcy dążą do identyfikacji nowych biocydów i zgłębiania swojej wiedzy dotyczącej tych związków. Sukces w opracowaniu nowych środków wywodzi się ze współpracy pomiędzy producentami biocydów a ich użytkownikami.

Wymagania stawiane biocydom dziś
Obecnie związkom biobójczym stawiane są bardzo wysokie wymagania. Kryteria, jakie muszą spełniać są następujące:
• szeroki zakres aktywności
• duża stabilność
• bardzo niska ekotoksyczność i duża biodegradowalność
• akceptowalne koszty i zapewnione dostawy
Jednocześnie uważa się, że idealnym biocydem byłby taki, który ponadto byłby skuteczny w niskim stężeniu, działał natychmiastowo a także był przyczyną minimalnych zmian produktów. Jak dotąd nie opracowano idealnego biocydu, który łączyłby wszystkie wspomniane cechy. Niestety musimy liczyć się z tym, że wykorzystując biocydy pomaga się w jednym miejscu a szkodzi w drugim. Zatem od naszej rozwagi, kompetencji zależy czy stosując biocydy nie spowodujemy zmian niepożądanych. Stosując je powinniśmy przede wszystkim, po przeprowadzonej analizie mającej na celu stwierdzenie lub przewidzenie jakiego można spodziewać się mikroorganizmu (ilość, fenotyp, status metaboliczny, pH) dobrać odpowiedni biocyd do konkretnej aplikacji. W celu uzyskania maksymalizacji skuteczności działania powinniśmy poddać się reżimowi stosowania, określonemu dla tego produktu, co oznacza zapewnienie odpowiednich wartości takich parametrów jak: stężenie biocydu, czas działania, pH, temperatura, ewentualne zabrudzenia.

Organizacje rządowe kontrolują rozwój rynku biocydów
XX wiek był złotym wiekiem dla biocydów, z produkcją, komercjalizacją wielu substancji. Biocydy zaczęły być rutynowo używane w produktach użytku domowego takich jak płyny do prania i mycia, plastiki a nawet zabawki. Jest to wynikiem wzrastającej powszechnie świadomości i dbałości o higienę, jak również większej siły marketingu i sprzedaży. Biocydy znalazły zastosowanie w ochronie zdrowia przy kontrolowaniu i zapobieganiu infekcjom, w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym, jako środki konserwujące w farbach i lakierach, w papiernictwie, w cieczach do obróbki metali. W tym czasie pojawiło się wiele nowych substancji, o różnych cechach, które nie zawsze spełniają oczekiwania zgodne z myśleniem proekologicznym.
Na drodze nieograniczonej ekspansji środków biobójczych, jej niekontrolowanej produkcji, stają przepisy, które mają na celu zagwarantować ochronę i bezpieczeństwo. Wprowadzane są stale nowe przepisy regulujące zasady używania tych produktów. W Unii Europejskiej przepisy te są zawarte w Dyrektywie 98/8/EC Parlamentu Europejskiego i Rady, której celem oprócz zharmonizowania europejskiego rynku produktów biobójczych i substancji aktywnych jest zapewnienie wysokiego poziomu ochrony zdrowia ludzi i ochrony środowiska. Wymieniona Dyrektywa “wzięła pod lupę” wszystkie substancje czynne stawiając im wysoko poprzeczkę. Przewiduje się, że duża część, może nawet połowa aktualnie zarejestrowanych substancji czynnych, “nie przeżyje” procesu rewizji. Rejestracja nowych substancji jest natomiast bardzo kosztowna. Szacuje się, że wprowadzenie w Europie na rynek nowej substancji czynnej, zgodnie z obowiązującą Dyrektywą, kosztuje wnioskodawcę około 5-8 mln EUR i trwa 3-4 lata. W USA, podobnie i w Kanadzie, rejestracja substancji aktywnych jest procedurą również czasochłonną i bardzo kosztowną. W innych częściach świata regulacje środowiskowe różnią się znacznie, ale oczekuje się, że utrzyma się generalny trend zaostrzanych standardów środowiskowych, jakkolwiek różnie wyrażone są one w różnych środowiskach.

Dyrektywa wprowadzająca sztywne reguły czyni rozwój rynku substancji czynnych bardzo trudnym. Ponieważ nowe substancje czynne są tak drogie, to najlepszym rozwiązaniem jest maksymalizacja skuteczności działania już zarejestrowanych substancji czynnych. Producenci koncentrują się na opracowywaniu formulacji kilku substancji czynnych wykorzystujących efekt synergii. Synergia oznacza tu, że skuteczność zblendowanych kilku substancji czynnych jest większa niż suma skutków działania poszczególnych substancji. Efekt synergii może jednak wystąpić również w odniesieniu do toksyczności i szkodliwości dla środowiska. Specjaliści w tej dziedzinie obawiają się tego problemu i obecnie kładzie się nacisk na badania mające na celu wyeliminowanie tego efektu.

Istnieją i inne niebezpieczeństwa użycia biocydu. Niewłaściwe jego stosowanie (niezapewnienie optymalnych warunków działania biocydu, za niskie stężenia, za krótki czas działania) może doprowadzić do wytworzenia przez organizm niewrażliwości (oporności) na biocyd. Jak wykazały badania, w sytuacji gdy biocyd i antybiotyk działają na to samo miejsce docelowe w komórce uśmiercając ją czy też zmieniając jej metabolizm, pojawienie się takiej oporności w sposób krzyżowy może prowadzić do wyselekcjonowania mikroorganizmu opornego na antybiotyk. Przykładem tego jest pojawienie się u bakterii gronkowca (S. Aureus i S. Epidermidis) oporności nabytej na antybiotyk meticylinę. Oporność tę można tłumaczyć powszechnym stosowaniem biocydu – triklosanu. Jak widać, możemy wytrącić sobie z ręki wytworzoną przez nas broń.

Perspektywy
Raporty donoszą o stałym wzroście zapotrzebowania na biocydy. Wzrost światowego zapotrzebowania na biocydy szacowany jest na poziomie 5,4% rocznie, co daje wartość 6,9 miliarda $ w 2009 roku. Ameryka Północna i w drugiej kolejności Europa Zachodnia pozostaną największymi rynkami regionalnymi obejmującymi około 2/3 całego popytu. Oczekuje się, że w najbliższej dekadzie region Azji i Pacyfiku, przede wszystkim że względu na gwałtowny rozwój w Chinach, będzie miał najszybszy wzrost wśród głównych regionów i stanie się wiceliderem. Na rynkach zaawansowanych takich jak Japonia, USA, Europa Zachodnia wzrost popytu będzie skromny a rozwój będzie ogniskować się na zastąpieniu tradycyjnych produktów formulacjami o wyższej wartości oferującymi kombinacje o szerokim zakresie skuteczności, niskiej toksyczności, minimalnym oddziaływaniu na jakość produktu i mającymi niewielki wpływ na środowisko. Większość tych zmian będzie następstwem regulacji prawnych obowiązujących w dziedzinie biocydów. Szczególny wpływ przepisów da się odczuć w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie i krajach Unii Europejskiej.

Nie ma odwrotu od biocydów
Czy Aleksander Fleming, gdy odkrył w 1929 roku pierwszy antybiotyk, przewidywał że jego odkrycie będzie przełomem w leczeniu chorób zakaźnych? Czy sądził, że od antybiotyku nie będzie już odwrotu? Producenci pierwszych produktów biobójczych, którzy kontynuowali myśl naszych przodków używających znanych im substancji do zahamowania rozwoju lub zniszczenia mikroorganizmów, mieli chyba jednak świadomość, że od biocydów nie ma już odwrotu. Skoro raz wtargnęliśmy w świat przyrody ze wszystkimi tego konsekwencjami, musimy bronić się przed niechcianymi drobnoustrojami. Mamy już dzisiaj na nie sposoby, ale musimy pamiętać, że i one zmieniają się i stają się coraz bardziej niebezpieczne.
Podsumowując ponoszone nakłady i korzyści wynikające z rozwoju rynku biocydów warto zastanowić się i odpowiedzieć na pytania : “Ile kosztowałoby nieużywanie biocydów” i „Czym zakończyłoby się wycofanie się z ich stosowania?”

Biocydy w praktyce
Bez wątpienia w większości aplikacji nie ma już odwrotu od stosowania biocydów. I właśnie tutaj naprzeciw oczekiwaniom klientów wychodzi firma Lamirsa/Laboratoria Miret S.A. która ze swoją 40 – letnią historią zaliczana jest do czołowych producentów na rynku biocydów. Zaopatruje ona takie sektory jak „coating”, przemysł papierniczy, petrochemiczny, ceramiczny, kosmetyczny, oczyszczalnie ścieków. Firma znana jest również jako producent innych dodatków do farb. Przestrzegając wszelkich wymagań dotyczących ochrony środowiska oraz produkując zgodnie ze standardami bezpieczeństwa uzyskuje produkty o wysokiej jakości, odpowiadające potrzebom rynku. Laboratoria zatrudniają ekspertów z mikrobiologii, chromatografii i syntezy chemicznej, którzy stanowią grupę oferującą klientom silne wsparcie techniczne.

Jednym z obszarów wykorzystania biocydów są farby, lakiery, kleje. Dziś powszechnym jest, że produkty te, w celu uniknięcia biodegradacji, zawierają w swoim składzie substancje czynne. Wśród producentów farb znane są przyczyny biodegradacji mikrobiologicznej, do których należą:
• skażenie linii technologicznej,
• niewłaściwe postępowanie podczas aplikacji,
• skażone surowce do produkcji : woda, dyspersja ,wypełniacz, zagęstnik,

oraz skutki tej biodegradacji :
• nieprzyjemny zapach,
• tworzenie się gazów,
• spadek lepkości,
• obniżenie wartości pH.
Pamiętając o utrzymaniu higieny linii produkcyjnej (sanityzacja) oraz stosując środki konserwujące, fungicydy i algicydy jesteśmy w stanie uniknąć wymienionych sytuacji. Pomocne w tym będą między innymi biocydy firmy LAMIRSA znajdujące się w ofercie firmy SOLVADIS POLSKA. 

Autorki reprezentują firmę solvadis Polska Najświeższe informacje w kanale RSS (jak używać)

Zawartość numeru:

• Instalacje, Urządzenia i Narzędzia:
  • Ciekawe zastosowania pomp perystaltycznych
  • Robot pakuje biel w Policach
• Technologie:
  • System SQAS w Europie i w Polsce
• Targi:
  • ACHEMA - światowa feta branży chemicznej
  • Biocydy ’2006
• Sympozja:
  • Małe cząstki – imponujące
• Chemia Gospodarcza i Kosmetyki:
  • Kosmetyka naturalna - moda, czy też potrzeba naszych czasów
• Zarządzanie:
  • Koszty likwidacji i rekultywacji oraz praw do emisji
• Rynki Chemii:
  • Rynek acetonu i alkoholu diacetonowego
  • 20 lat obecności Firmy MICROMERITICS w Polsce
  • Biocydy wczoraj i dziś – czy można się bez nich obejść?

Zobacz pozostałe numery Chemical Review »