ASTM E645-18 Standardverfahren zur Bewertung von Mikrobiziden in Kühlwassersystemen

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Standard „ASTM E645-18 Standardverfahren zur Bewertung von Mikrobiziden zur Verwendung in Kühlwassersystemen“ beschreibt ein Verfahren zur Bewertung der Wirksamkeit von Mikrobiziden (Algizide, Bakterizide und Fungizide), die zur Kontrolle des mikrobiellen Wachstums in Kühlwassersystemen eingesetzt werden.

Die Anwendung von Mikrobiziden erfolgt mit simuliertem oder echtem Kühlturmwasser.

• Mikroben aus Kühlwasser,
• Mikroben in mikrobiologischen Ablagerungen (Biofilmen) aus laufenden Kühlsystemen oder
• Bewertet auf Mikroorganismen oder eine Kombination davon, die bekanntermaßen Kühlwassersysteme verunreinigen.

Diese Anwendung sollte von Personen durchgeführt werden, die mit mikrobiologischen Techniken vertraut sind.

Für die Zwecke dieser Norm gelten zusätzlich zu den in der Norm „ASTM E2756-19 Standardterminologie für antimikrobielle und antivirale Wirkstoffe“ angegebenen Begriffen und Definitionen die folgenden Definitionen:

• Algizid, eine chemische Substanz, die Algen abtötet; sind einzellige oder filamentöse Pflanzen, die Chlorophyll enthalten.
• Ein Bakterizid ist ein physikalisches oder chemisches Mittel, das Bakterien abtötet, aber nicht unbedingt Bakteriensporen.
• Biofilm ist eine dynamische, selbstorganisierte Ansammlung von Mikroorganismen und Umweltnebenprodukten, die auf einem Substrat immobilisiert und in eine organische Polymermatrix eingebettet sind.
• Ein Kühlsystem besteht aus der Ausrüstung und dem Kühlmittel, die zum Abführen von Wärme aus Prozessen, Geräten oder beidem verwendet werden. Das am häufigsten verwendete Medium zur Wärmeabfuhr oder -übertragung ist Wasser. Das erhitzte Wasser kann dann in einen Empfängerkörper abgeleitet werden (einmaliges Durchlaufen des Kühlsystems) oder gekühlt und wiederverwendet werden (Umlaufkühlsystem).
• Ein Kühlturm ist eine Struktur, die zur Wärmeableitung in offenen Umwälzkühlsystemen verwendet wird.
• Ein Kühlmittel ist jede wasserbasierte Lösung, die in einem Wärmeaustauschsystem Wärme aufnimmt und überträgt.
• Fungizide sind physikalische oder chemische Mittel, die Pilze, also vegetatives Myzel oder knospende Hefen, einschließlich Sporen oder Konidien, abtöten.
• Mikrobielles Biofouling ist die Ansammlung unerwünschter Bakterien-, Pilz- oder Algenzellen oder einer beliebigen Kombination dieser und ihrer Produkte auf Oberflächen. Normalerweise geht diese Ansammlung mit der Ansammlung organischer und anorganischer Substanzen einher.
• Mikrobizide sind physikalische oder chemische Wirkstoffe, die Mikroorganismen abtöten.

Mikrobizide werden unter Bedingungen, die ein Kühlwassersystem simulieren, auf ihre Wirksamkeit gegen Mikroorganismen getestet. Dazu werden sie dem Kühlwasser in Konzentrationen zugesetzt, die eine Kontrolle der Mikroorganismen erwarten lassen. In festgelegten Zeitabständen wird die Anzahl der Mikroorganismen bzw. deren messbare Bestandteile bestimmt und mit den Werten zu Beginn des Versuchs verglichen. Bakterien (aerob und anaerob), Pilze und Algen können mittels verschiedener Methoden wie der Koloniezählung, der Bestimmung der Keimzahl, des Chlorophyllgehalts und des Adenosin-5′ - triphosphat-Gehalts nachgewiesen werden. Anhand von Labortests ermittelt der Forscher den Konzentrationsbereich der Mikrobizide für eine akzeptable Wirksamkeit, der für die Dokumentation oder die Erfüllung von Kundenanforderungen genutzt werden kann.

Diese Anwendung identifiziert potenziell wirksame Mikrobizide für den Einsatz in Kühlwassersystemen unter Verwendung von Kühlwasser und aus dem Feld stammenden Sedimenten und Biofilmen. Durch die Zugabe von Sedimenten und Biofilmen wird der Bedarf an der Einbeziehung der primären Quelle von Mikroorganismen in Kühlwassersystemen berücksichtigt. Selbst mit diesem Zusatz können Laborergebnisse die Wirksamkeit von Mikrobiziden im Feld möglicherweise nicht vollständig vorhersagen. Dies liegt daran, dass sich die Feldbedingungen, die die Wirksamkeit von Mikrobiziden beeinflussen, im Labor nur schwer nachahmen lassen. Zu den Bedingungen, die die Wirksamkeit des Mikrobizids beeinflussen, zählen Ausblasrate, Zugabe von Ergänzungswasser, Wasserhärte, Kohlenwasserstoff-Auslaugungen, pH-Wert, Sedimentbelastung, gelöste Feststoffe, Mikroben im Schleim (Biofilme) und Ablagerungen auf Oberflächen (Salze, Eisenmineralien, organische Stoffe). Ein weiterer Faktor besteht darin, dass es aufgrund des Mangels an geeigneten Rückgewinnungsmedien schwierig ist, alle im Wasser vorhandenen Mikroben zu zählen. Richtlinien für die Bildung und Prüfung von oberflächenhaftenden Mikroben (Biofilmen) sind in ASTM E1427-00 enthalten, und eine Anleitung für die unkonventionelle Messung von Mikroben ist in ASTM E1326-13 enthalten.

Zu den Hauptgeräten, die bei diesen Tests verwendet werden, gehören:

• Waage: Auf 0,1 mg kalibrierte Analysewaage zum Wiegen von Mikrobiziden zur Herstellung von Stammlösungen.
• Behälter: Schüttelflaschen, Fläschchen oder Reagenzgläser müssen für die Verwendung steril sein.
• Kolonienzähler: Ein manueller oder bewährter Kolonienbildanalysator (elektronischer/Scanner-Typ) eignet sich zum Zählen der Platten nach der Inkubation.
• Spiralplatte (alternativ).
• Konstanttemperaturschüttler: Ein zuverlässiger Konstanttemperaturschüttler sorgt für Durchmischung und Belüftung und hält die Temperatur während der gesamten Kontaktzeit auf einer Einstellung innerhalb des gewählten Temperaturbereichs von 10.2 plus/minus 2 Grad (Wasserbad- oder Inkubationsschüttler).
• Petrischalen: Steril, 100 x 15 mm Kunststoff oder Borosilikatglas.
• Pipetten: Standardpipetten, steril, mit entsprechender Kalibrierung oder andere geeignete Abgabesysteme wie Mikropipetten.
• Sterilisatoren: Druckdampfsterilisator (für Medien, Behälter etc.), Heißluftofen für Behälter und Filtergeräte zur Filtersterilisation (Einweg-Filtereinheiten, 250 ml, 0,22 µm Porengröße).
• Mischer: Wird benötigt, um die Kühlwasserprobe beim Verteilen in die Testgefäße zu mischen. Dies kann ein Magnetrührer, Propellerrührer oder ein anderes geeignetes Gerät sein.
• Volumetrische Flaschen: 100 ml, geeignet zur Herstellung mikrobizider Stammlösungen. Gegebenenfalls können auch Flaschen mit kleinerem Volumen verwendet werden.
• Mixer: Ein Mixer, Stomacher, Schallbad oder Vortex-Mixer zum Homogenisieren des mikrobiellen Sediments vor dem Mischen mit dem Kühlwasser.
• Ein Mikroskop mit einer Vergrößerung von 400- bis 1000-fach und einer geeigneten Lichtquelle. Möglicherweise ist Phasenkontrast oder Dunkelfeldfähigkeit erforderlich.
• Filtergerät mit 0,2 µm Filter.

Unsere Organisation verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen im Bereich Wissenschaft und Technologie weltweit aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. Zu den zahlreichen Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die für Unternehmen in verschiedenen Branchen angeboten werden, gehören auch Prüfdienstleistungen im Rahmen der Norm „ASTM E645-18 Standardverfahren zur Bewertung von in Kühlwassersystemen verwendeten Mikrobiziden“.