Wskaż Lidera Polskiej Chemii













Logo Chemical Online

Biocydy in-can

08.01.2008 18:50:27

Biocydy typu in-can przeznaczone do ochrony produktów wodorozcieńczalnych powinny być nie tylko „zwyczajnie” skuteczne przeciwko mikroorganizmom, które mają zwalczać przy najmniejszym efektywnym stężeniu. Ochrona środowiska i możliwy do zaakceptowania poziom oddziaływania na nie, odgrywają obecnie nawet większą rolę w podejmowaniu decyzji o wyborze i zastosowaniu konkretnego preparatu biocydowego.

Konieczność stosowania nowoczesnych biocydów stawia nowe wyzwania przed ośrodkami badawczymi i producentami tego typu środków, ograniczonych nie tylko wymaganiami klientów, ale także rozwiązaniami legislacyjnymi, które w Polsce reprezentowane są przez fundamentalną europejską Dyrektywę 98/8/EC (BPD – Biocidal Products Directive) określającą aktywne substancje dopuszczone do stosowania jako składniki preparatów biocydowych. W tej sytuacji jedyną ogólną strategię stanowi działanie mające na celu zastosowanie skutecznego środka konserwującego, który jednocześnie spełniałby wszystkie założenia Dyrektywy BPD.

Środowisko wodne – ekologiczne ale i sprzyjające mikroorganizmom
Woda jest najbardziej powszechnym rozpuszczalnikiem stosowanym w aplikacjach przemysłowych. Jest nieodzownym składnikiem zarówno chłodziw do obróbki metali, farb graficznych jak i wyrobów lakierniczych. Z wielu powodów woda wypiera rozpuszczalniki organiczne w wielu produktach i branżach. Jednym z tych powodów jest wspierane przez prawo, redukowanie lotnych związków organicznych (VOC), co staje się z każdym rokiem coraz ważniejszym elementem walki o ochronę środowiska.
Woda stanowi środowisko znakomicie utrwalające biosferę mikroorganizmów. I mimo, że czasami niespecjalnie lubiane, biocydy, będą stanowić wciąż ważny i nieodzowny składnik wszystkich wyrobów wodorozcieńczalnych. Ich podstawowe zadanie będzie zawsze takie samo – ochrona przed zanieczyszczeniem biologicznym produktu.
Środek biocydowy powinien wykazywać wiele różnorodnych własności, a niektóre z nich wzajemnie się wykluczają. Wśród nich są takie jak: dobra kompatybilność ze składnikami produktu; szerokie spektrum skutecznego oddziaływania na środowisko mikrobiologiczne, szybkie i trwałe działanie: niska toksyczność dla ludzi; bezpieczeństwo ekologiczne; biodegradowalność oraz ekonomiczna opłacalność. Ponadto aby zapewnić wszystkie wymagania właściwej ochrony mikrobiologicznej niezbędne bywa stosowanie preparatów złożonych, które zawierają dwie lub więcej aktywnych substancji mikrobójczych i wspomagających. Aktywne substancje dla ochrony in-can można z grubsza podzielić na dwie grupy: tzw. donory (uwalniacze) formaldehydu i substancje, których skuteczność działania nie wynika z uwalniania się formaldehydu np. czwartorzędowe sole amonowe (QACs) czy izotiazolony. Nowe generacje substancji, w których rolę antymikrobiologiczną pełniłyby aktywne grupy biocydowe połączone z „kręgosłupem” polimerycznym lub sprzężone z nieorganicznymi nanocząstkami są jeszcze wciąż w fazie eksperymentalnej.

Izotiazolony
Dwa bardzo powszechnie stosowane izotiazolony to chlorometyloizotiazolon (CMI, wzór 1.) i Metyloizotiazolon (MI, wzór 2.). Kombinacja obu związków jest szeroko stosowanym środkiem konserwującym (CMI/MI) najczęściej w stosunku 3:1. Ze względu na alergiczne własności CMI został wymieniony w Dyrektywie Substancji Niebezpiecznych (DSD) 2001/59/EC, która nakłada obowiązek oznakowania produktu finalnego zawierającego powyżej 15 ppm tego związku symbolem ‘środka drażniącego’ i frazą R43 – „Może powodować uczulenie przez kontakt ze skórą”.
Istotną kwestią jest całkowita zawartość CMI/MI w produkcie końcowym. W wielu przypadkach inne składniki receptury współdziałają w konserwowaniu produktu wspierając działanie CMI/MI. Użytkownicy oczekują jednak nie tylko pełnej skuteczności ochrony mikrobiologicznej ale chcą także aby ich produkt nie był oznakowany w sposób sugerujący zawartość niebezpiecznych składników. Z praktyki stosowania tej kombinacji można jednak wnioskować, że mimo pewnych wad, wysoka skuteczność, a także akceptacja pod względem toksykologicznym i ekotoksykologicznym kombinacji CMI/MI nie spowoduje jej szybkiego zniknięcia z rynku biocydów.
Inną, powszechnie stosowaną w konserwacji in-can pochodną izotiazolonową jest benzoizotiazolon (BIT wzór 3.). Jego główną zaletą jest dobre działanie bakteriocydowe. Ze względu na stosunkowo wysoką stabilność może być stosowany tam gdzie ze względu na rodzaj procesu nie można uniknąć wyższej temperatury. Działa jednak wolniej od CMI/MI i jest mniej skuteczny wobec wszechobecnych Pseudomonas.
Donory formaldehydu
Od lat trwające dyskusje o własnościach kancerogennych formaldehydu, nie zmieniły faktu, że z jednej strony nowotwory u zwierząt mogły powstawać pod wpływem tego związku, z drugiej jednak rzadko zdajemy sobie sprawę iż jest to produkt wytwarzany w niewielkich ilościach przez człowieka jako naturalny metabolit. Ze względu na jego duże znaczenie i wysoką skuteczność w walce z zanieczyszczeniami mikrobiologicznymi i zwalczaniu zarodników, potrzebne są rzetelne badania jednoznacznie weryfikujące jego oddziaływanie na człowieka.
Obecnie ze względu na własności formaldehydu, jego nieprzyjemny zapach, możliwości podrażnienia skóry, błon śluzowych i układu oddechowego, nie jest on używany w postaci wodnych roztworów. Powszechnie stosuje się natomiast substancje zwane donorami (uwalniaczami) formaldehydu – pozwalające w sposób kontrolowany uwalniać ten produkt do układu. Cząsteczki podstawowe – akceptory mają różną budowę, łączy je jednak to, że związany z nimi formaldehyd uwalnia się dużo łagodniej do układu. Dwie najważniejsze grupy tych związków to tzw. N-Formale (wzory 4.-6.) i O-Formale (wzory 7.-9.). O-Formale są związkami o raczej dużej dynamice uwalniania formaldehydu. Mogą być stosowane wspólnie z innymi substancjami w celu zwiększenia spektrum aktywowania formaldehydu. W zależności od rodzaju wybranej do ich utworzenia cząsteczki, N-Formale mogą bardzo znacząco różnić się od siebie skutecznością biobójczą wobec bakterii, pleśni i drożdży.
Lotność formaldehydu zapewnia ochronę dla przestrzeni gazowej znajdującej się nad powierzchnią produktu, w którym pod wpływem kondensacji pary wodnej i powierzchniowym rozcieńczeniu biocydu pojawia się zanieczyszczenie. Z drugiej strony jeśli formaldehyd jest uwalniany zbyt szybko może pojawiać się przykry zapach albo podrażnienie układu oddechowego. Możliwym sposobem rozwiązania tych trudności jest opóźnione uwalnianie formaldehydu.

Konserwacja produktu – nowa generacja biocydów
Poza prawnymi regulacjami dotyczącymi użycia biocydów jak DSP czy BPD, ekologiczne kryteria jakości są ustalone dla wielu zastosowań. Produkty spełniające kryteria otrzymują ekoetykietę podkreślającą ich wpływ na środowisko. Przykłady dotyczące europejskich etykiet dla farb i lakierów w zastosowaniu wewnętrznym ustanowione decyzja komitetu europejskiego 2002/739/EC korygująca decyzje 1999/10/EC lub niemiecka ekologiczna nalepka Blue Angel (Der Blaue Engel). Istotnym parametrem w kontekście oznakowania produktu jest tzw. zawartość wolnego formaldehydu w opakowaniu, czyli koncentracja formaldehydu w farbie, który nie jest związany z substancją bazową. Jeśli stężenie przekracza 10 ppm to farba ścienna nie otrzyma prawa do używania wyżej wymienionych ekologicznych etykiet .
Tetrametyloacetylenodimocznik (TMAD wzór 10.) wchodzący w skład bazy farby jest związkiem, który ma tendencje znacznie wolniejszego uwalniania formaldehydu niż N-formale. Cztery równoważniki formaldehydu są tak ściśle związane z cząsteczką substratu że nawet wodny roztwór 40% TMAD nie pachnie formaldehydem.
W celu uzupełnienia spektrum działania nowy produkt uwalniający formaldehyd, który całkowicie spełnia wymagania BPD, może być dodatkowo uzupełniona zmniejszoną ilością CMI/MI. Ta kombinacja oferowana jest przez firmę ISP pod nazwą handlową Bacillat TM i Nuosept F5. Zawartość CMI/MI w tych produktach jest poniżej 15 ppm i w związku z tym nie jest wymagane specjalne oznakowanie produktu w którym zastosowano zalecane wielkości dozowania użytkowego (do 0,2%).
Alternatywą dla użytkowników, którzy chcą zabezpieczyć produkt bez użycia składnika CMI jest kombinacja TMAD i czystego MI, który ISP sprzedaje pod nazwą handlową Bacillat TK. Zarówno w Bacillacie TM, Nuosept F5 jak i Bacilllacie TK nie są stosowane organiczne rozpuszczalniki. Oba ciekłe konserwanty na bazie wodnej wykazują minimalną zawartość VOC. Oba dowiodły też wielokrotnie swoich zalet i skuteczności zarówno podczas testów mikrobiologicznych jak i w praktyce.
Dyrektywa BPD i coraz większa świadomość ekologiczna stanowią dwa podstawowe czynniki określające sytuację środków biocydowych stosowanych w przemyśle. Producenci środków konserwujących w istotny sposób starają się zmienić i doskonalić istniejące produkty, a z wielu nawet rezygnują po to by dostosować się do wymagań Dyrektywy BPD i nowych regulacji określających status substancji aktywnych wchodzących w skład biocydów. Oczywiste jest, że wraz z dostosowaniem się do uwarunkowań legislacyjnych skuteczność mikrobiologiczna powinna zostać utrzymana na wysokim poziomie. Dla osiągnięcia tego, stosowana kombinacja z użyciem donorów formaldehydu wydaje się przetrwać nadchodzące zmiany i nie wygląda na to by akurat bez tych substancji – wygodnych i dających się łatwo kontrolować – rynek mógł się łatwo obejść.
drukuj ten artykuł drukuj ten artykuł  |   poleć artykuł znajomemu poleć artykuł znajomemu
Najświeższe informacje w kanale RSS Najświeższe informacje w kanale RSS (jak używać)