Aktiviertes und elektrolysiertes Wasser zur Desinfektion

Eine neue Technologie hat die Haushaltswarenindustrie im letzten Jahr buchstäblich im Sturm erobert.

Es ist aktiviertes Wasser.

Die jüngste Bedrohung durch eine H1N1-Pandemie, die unsere öffentliche Gesundheit stark beeinträchtigt, hat neue und innovative Wege für die Fleckenreinigung hervorgebracht, insbesondere für die Reinigung von häufig berührten Oberflächen (häufig als “High-Touch” oder “Common-Touch” bezeichnet) in Einrichtungen, in denen die Grippe ein ideales Übertragungsumfeld vorfindet, wie z.B. Schulen, Gaststätten, Freizeiteinrichtungen und Justizvollzugsanstalten.

Da mehrere Bundesländer sowie die Bundesregierung die Branche aggressiv dazu drängen, das Konzept der Nachhaltigkeit und der umweltfreundlichen Reinigung zu übernehmen, haben die Unternehmen darauf reagiert, indem sie nach besseren Möglichkeiten der Reinigung mit Produkten gesucht haben, die eine geringere Toxizität und keine Persistenz in der Umwelt aufweisen.

Es überrascht nicht, dass nichts dieses Kriterium besser erfüllt als Wasser.

Um Krankheiten vorzubeugen, ist die Verwendung von Wasser, in welcher Form auch immer, ideal, um die potentielle Biobelastung dieser Oberflächen so gering wie möglich zu halten, und das unter praktischen und kostengünstigen Bedingungen.

Desinfektionsmittel und Sanitizer

Bevor ich jedoch auf das Phänomen von aktiviertem Wasser und dessen möglichen Einsatz im Lebensmitteleinzelhandel eingehe, möchte ich zunächst die Gelegenheit nutzen, um die Terminologie zu klären, die wir bei der Beschreibung verwenden, und um aktiviertes Wasser in den richtigen Kontext der Reinigung und der Reduzierung der Biolast zu stellen.

Aktiviertes Wasser entspricht eher den Kriterien eines Reinigers und “Sanitizers” als denen eines “Desinfektionsmittels”. Um diese Unterscheidung zu treffen, habe ich einen ausgezeichneten kurzen lexikographischen Aufsatz gefunden, der von jemandem bei Hillyard Chemical geschrieben wurde. Ich nehme mir die Freiheit, diesen Beitrag der Kürze halber zu paraphrasieren.

Der Unterschied zwischen einem “Desinfektionsmittel” und einem “Sanitizer” liegt in der Anwendung. Während die Gesundheitsindustrie vor allem an “Desinfektionsmittel” Daten interessiert ist, geht es den lebensmittelnahen Industrien, die von den öffentlichen Gesundheitsdiensten geleitet werden, vor allem um ” Sanitizer” Aussagen.

Der tatsächliche Unterschied zwischen den beiden Begriffen ist zum Teil eine Frage der rechtlichen Definition. Im aktuellen deutschen Sprachgebrauch ist ein Desinfektionsmittel ein Produkt, das alle spezifischen Testorganismen innerhalb von 10 Minuten unter den Bedingungen des AOAC Use Dilution Tests vollständig abtötet, wohingegen ein Sanitizer ein Produkt ist, das 99,999% (oder eine 5-log Reduktion) der spezifizierten Testbakterien innerhalb von 30 Sekunden unter den Bedingungen des Official Detergent Sanitizer Tests abtötet.

Offensichtlich befassen sich beide mit verschiedenen Aspekten desselben Problems: dem Abtöten von Bakterien.

Das Interesse an der Verwendung von Keimtötungsmitteln in Krankenhäusern konzentrierte sich auf die vollständige Zerstörung aller möglichen Mikroorganismen. Bei der normalen Anwendung im Krankenhaus wurde es als praktisch angesehen, mindestens 10 Minuten Einwirkzeit zu gewähren, um dieses Ziel zu erreichen. Aus diesem Grund wurden die meisten Desinfektionsmitteltests entwickelt, um festzustellen, ob irgendwelche Bakterien 10 Minuten Kontakt mit dem Desinfektionsmittel überleben – nicht mehr und nicht weniger.

In der Tat wird es sehr schwierig, aussagekräftige Ergebnisse aus dem Use Dilution Test zu erhalten, wenn die Kontaktzeit deutlich unter 10 Minuten liegt.

In der Gastronomie und anderen Branchen, die mit der öffentlichen Gesundheit zu tun haben, nahm das Interesse an Keimtötenden Mitteln einen anderen Weg. Es wurde offensichtlich, dass sich die Einsatzbedingungen von denen in Krankenhäusern unterscheiden und dass Tests, die auf 10 Minuten Kontaktzeit basieren, nicht zufriedenstellend interpretiert werden können.

Fachleute des öffentlichen Gesundheitswesens kamen zu dem Schluss, dass 30 Sekunden Kontaktzeit alles war, was sie realistisch erwarten konnten. Dennoch konnten die vorherrschenden Desinfektionstests keine 30-Sekunden-Ergebnisse liefern. Daher entwickelten sie ihren eigenen Test – den Official Detergent Sanitizer Test.

Da die Gesundheitswissenschaftler nicht davon ausgingen, dass sie mit irgendeinem praktischen chemischen Mittel tatsächlich eine vollständige Abtötung in 30 Sekunden erreichen könnten, entwickelten sie einen Test, bei dem die Bakterien tatsächlich gezählt werden.

Sie fanden heraus, dass eine 99,999%ige Reduktion in 30 Sekunden mit praktischen Mitteln für die beabsichtigte Anwendung durchaus akzeptabel war und übernahmen diesen Standard.

Um diese Produkte von Desinfektionsmitteln zu unterscheiden, nannten sie sie Sanitizer.

Die 5-Log-Reduktionsregel der Desinfektion bekam eine neue Bedeutung, als sie auf neuere Methoden angewendet wurde, um Oberflächen biologisch sauber zu bekommen. Die Validierung der Oberflächensauberkeit mit Partikelzählung und Adenosintriphosphat (ATP) ließ uns “sauber” in einem völlig anderen Kontext neu definieren: wo die 5-log-Reduktion der Organismen tatsächlich durch den physikalischen Akt der Reinigung erreicht werden konnte.

Das bedeutete, dass wir auf einer glatten Oberfläche die anfängliche Bioburden in negativen log-Zahlen genau messen konnten, indem wir die Fläche des Tests in ähnlich dynamischer Weise vergrößerten, wie wir die traditionelleren D, Z und F Werte für Temperatur- und Massendifferenzen bestimmen.

Nach der Reinigung können wir nun einfach 5-Log-Reduktionsschätzungen bestimmen, indem wir die Gesamt-ATP-Werte messen.

Da die mikrobielle Entfernung Teil der allgemeinen biologischen Sauberkeit ist, kann man davon ausgehen, dass wir einen Zustand der “Sanitisation” erreichen können, indem wir die gleichen Kriterien anwenden, die wir für Heißwasserspülungen in Geschirrspülmaschinen verwenden.

Aus den Anwendungsdaten, die man in Fachzeitschriften und Vertragslaboranalysen findet, geht hervor, dass aktiviertes Wasser eine Nische in der chemiefreien Reinigung gefunden hat, mit Ergebnissen, die durchaus mit denen von Desinfektionsmitteln vergleichbar sind.

Kurz gesagt, wenn es mit Bedacht und mit einer Validierung eingesetzt wird, kann aktiviertes Wasser chemische Desinfektionsmittel in vielen Anwendungen im Lebensmitteleinzelhandel ersetzen.

Was ist elektrolysiertes Wasser?

Elektrolysewasser wird durch die Elektrolyse von normalem Leitungswasser, das gelöstes Salz (Natriumchlorid) enthält, hergestellt, um eine Lösung von unterchloriger Säure (HOCI) zu erzeugen, die dann als Desinfektionsmittel verwendet werden kann.

Formel für unterchlorige Säure:

• >99,05% Wasser
• <0,04% Unterchlorige Säure
• <0,01% Natriumchlorid

Völlig natürlich, ungiftig und völlig sicher für den menschlichen Gebrauch, wird elektrolysiertes Wasser bereits in vielen Branchen wie dem Gesundheitswesen, der Lebensmittelsicherheit, der Wasseraufbereitung und für allgemeine sanitäre Zwecke verwendet.

Hypochlorige Säure wird in der Tat auf natürliche Weise von den weißen Blutkörperchen in Säugetieren zu Heil- und Schutzzwecken produziert.

Elektrolysiertes Wasser wird seit über einem Jahrhundert im medizinischen Bereich eingesetzt. Bevor es Antibiotika gab, wurde elektrolysiertes Wasser zur Bewässerung und Desinfektion von Wunden im Ersten Weltkrieg verwendet.

Die größte Herausforderung bei der Verwendung dieses Desinfektionsmittels war es, es in einer stabilen Form für die Verwendung als Desinfektionsmittel zu halten. Diese Herausforderung wurde in den 70er Jahren überwunden und elektrolysiertes Wasser wird nun in Krankenhäusern, kommerziellen Wäschereien, Schwimmbädern, Kreuzfahrtschiffen, bei der Wasseraufbereitung, in der Viehzucht und sogar in den Lebensmittelabteilungen von Supermärkten verwendet.

Jüngste Veröffentlichungen über den Kampf gegen den COVID-19 Virus haben elektrolysiertes Wasser auch als “ein mächtiges natürliches Werkzeug zum Abtöten von Bakterien und Viren” bezeichnet.

Elektrolysiertes Wasser ist ein Desinfektionsmittel:

• ein starkes Oxidationsmittel, das 99,99% der Bakterien, Pilze und Viren abtötet
• etwa 50 bis 100 Mal effektiver als Haushaltsbleichmittel, mit schnellerer Reaktionsgeschwindigkeit
• eine schwache Säure, ähnlich einem milden Zitrussaft, daher ungiftig und hinterlässt keine Rückstände auf Oberflächen in der Umgebung
• sicher für menschliches Gewebe und wird natürlich von den weißen Blutkörperchen aller Säugetiere zur Heilung und zum Schutz gebildet
• wird im Gesundheitswesen, der Lebensmittelsicherheit, der Wasseraufbereitung und der allgemeinen Hygiene verwendet

Wie funktioniert elektrolysiertes Wasser?

Krankheitserreger haben Ladungen, ähnlich wie Magnete. HOCI hat eine neutrale Ladung, die es ihm ermöglicht, sich an Keimoberflächen zu heften, die eine negative elektrische Ladung tragen.

Die Elektronen werden durch Oxidation entfernt, wodurch die Zellstruktur der Erreger gestört wird und die Zellwände von Bakterien und die Proteinhüllen von Viren zerstört werden.

Das niedrige Molekulargewicht der Desinfektionslösung sorgt dafür, dass sie die Zellwände und Proteinhüllen effektiv durchdringt, so dass sie schneller reagieren und die DNA und RNA im Inneren von Bakterien und Viren zerstören kann, wodurch sie inaktiviert werden.

Wie Produkte mit aktiviertes Wasser funktionieren

Es herrscht große Verwirrung darüber, wie die aktuellen Generationen von aktivierten Wasserreinigungsprodukten funktionieren. Zunächst einmal beginnen sie alle mit normalem, trinkbarem Leitungswasser.

Das Wasser muss leitfähig sein. Während die meisten konventionellen Produkte auf Basis von chemischen Reaktionen reinigen und desinfizieren, arbeiten die neueren, festkörperaktivierten Wassersprühgeräte hauptsächlich auf Basis physikalischer und elektrotechnischer Prinzipien.

Entgegen der landläufigen Meinung basiert der Prozess nicht ausschließlich oder hauptsächlich auf der typischen Elektrolyse. Die Technologie nutzt jedoch die Elektrolyse und verursacht fast unmerkliche pH- und andere Veränderungen in der Wasserchemie, aber diese kaum messbaren Effekte sind nicht die “Wirkstoffe”, die zur Reinigung verwendet werden.

Das Anlegen einer geringen Menge an Elektrizität an Wasser bricht die Moleküle des Wassers auf, senkt seine natürliche Oberflächenspannung und erzeugt positiv und negativ geladene Wasserionen. Wenn es in dieser elektrolysierten Form auf eine Oberfläche aufgebracht wird, kann sich das Wasser ausbreiten und den Schmutz berühren, genau wie es das tut, wenn es mit Chemikalien gemischt wird.

Die geladenen Ionen im Wasser heften sich an den Schmutz und helfen, ihn von der Oberfläche zu heben.

Außerdem werden durch die Wasserelektrolyse tatsächlich geladene, nanogroße Gasblasen im Wasser “erzeugt”. Diese elektrisch geladenen Blasen lagern sich an Schmutzpartikel an, wodurch die Partikel wiederum aufgeladen werden und sich von der Oberfläche abstoßen, wodurch die Verschmutzungen im Wasser suspendiert und weggewischt werden können.

Die Leistungstests zur Bodenentfernung wurden vom TURI Lab der University of Massachusetts entwickelt und durchgeführt. Die meisten Tests wurden nach einer modifizierten ASTM G122 Testmethode, einer modifizierten Version des Green Seal GS37 Standards, der CSPA DCC 17 – Greasy Soil Testmethode oder dem CRI Carpet Spot Cleaning TM 110 Standard durchgeführt.

Als Desinfektionsmittel ist die wichtigste “Zutat” hinter der keimtötenden Wirkung moderner Aktivwassergeräte die Elektroporation. Dies ist ein wissenschaftlicher Prozess, der ein schwaches elektrisches Feld auf Bakterien oder Viren anwendet.

Diese elektrische Ladung erzeugt Löcher oder “Poren” in der Zellmembran, was die Wände der Bakterienzellen aufbricht und sie abtötet. Es wird auch angenommen, dass krankheitserregende Viren auf die gleiche Weise beeinflusst werden. Erst wenn das Gerät aktiviert wird, in dem das Wasser als Leiter fungiert, kommt es zur Elektroporation. Bei den neueren Handgeräten bedeutet dies, dass die Oberfläche konstant 6 Sekunden lang besprüht wird, um sie zu desinfizieren.

EPA-konforme Good Laboratory Protocol-Tests zeigen, dass es funktioniert und ein effektives Breitspektrum-Desinfektionsmittel ist. Einer der Vorteile der Elektroporationstechnologie ist, dass sie keinen Kontakt oder eine Verweildauer benötigt, um wirksam zu sein. Es hat sich gezeigt, dass der Kontakt mit dem Spray selbst eine sofortige 3-Log-Reduktion bewirkt, ohne zusätzliche Hilfe durch Spülen oder mechanische Schmutzentfernung.

Außerdem ist das elektrisch aktivierte Wasser völlig sicher und kehrt in etwa 30 bis 45 Sekunden in seinen natürlichen Zustand zurück. Studien zeigen, dass elektrisch aktiviertes Wasser genauso gut oder sogar besser reinigt als herkömmliche Allzweck-Reinigungschemikalien.

Elektrolysiertes Wasser

Es gibt noch eine weitere Reinigungsmethode, die dem aktivierten Wasser vorausgeht, aber Leitungswasser und Kochsalz verwendet. Es wird allgemein als elektrolysiertes Wasser bezeichnet, bei dem die Ionen durch einen elektrischen Strom durcheinander gebracht werden.

Im Gegensatz zu aktiviertem Wasser ist es für seine Wirksamkeit als Reiniger und Desinfektionsmittel auf die Kontaktzeit angewiesen. Die Generatoren nutzen eine Kombination aus Zelltechnologie, Salz und Elektrizität, um die molekulare Struktur des Wassers zu verändern und eine ungiftige, oxidierte, antimikrobielle Lösung zu schaffen, die in der Lage ist, viele Krankheitserreger in weniger als einer Minute abzutöten.

Im Gegensatz zu kleineren, handgehaltenen Geräten mit aktiviertem Wasser ist dies eine In-Situ-Technologie, die seit Jahrzehnten in Russland und Japan als effektiver Reiniger und Breitspektrum-Desinfektionsmittel eingesetzt wird und sich nun endlich auch hier in Deutschland durchsetzt.

Die Desinfektionsmerkmale sind bei dieser Technologie ein wenig anders. Die hohe Oxidation des Wassers beschädigt zunächst die bakteriellen Zellwände und ermöglicht das Eindringen von Wasser. Die Mikrobe erreicht ihre Kapazität und verursacht eine osmotische oder hydratische Überlastung. Die saure Flüssigkeit und das Wasser überfluten die Zelle schneller, als die Zelle sie ausstoßen kann, was die Zelle buchstäblich zum Platzen bringt.

Obwohl die anfänglichen Kosten für das Wasserelektrolysegerät etwas hoch sind, kann es sich oft innerhalb von 1 Jahr amortisieren, indem es herkömmliche Reiniger in Wischeimern, Sprühgeräten und überall dort, wo derzeit härtere und giftigere Reinigungschemikalien verwendet oder benötigt werden, ersetzt. Darüber hinaus ist es geruchsneutral und produziert keinen Schaum, was es ideal für den Einsatz in der Lebensmittelproduktion macht.

Es gibt zahlreiche Zitate in der wissenschaftlichen und industriellen Literatur, die belegen, dass diese Technologie in der Molkerei-, Geflügel- und Lebensmittelindustrie eine hervorragende Reinigungsleistung gezeigt hat.

Die Testergebnisse zeigten, dass elektrolysiertes Wasser bei einer Verweilzeit von 7,5 bis 10 Minuten genauso effektiv organische Stoffe entfernt wie konventionelle Behandlungen, was diese Technologie ideal für den allgemeinen Einsatz in Lebensmitteleinzelhandelsbetrieben macht.

Wie effektiv ist es?

Studien haben gezeigt, dass elektrolysiertes Wasser 50 bis 100 Mal effektiver als Chlorbleiche ist, um Bakterien und Viren bei Kontakt abzutöten.

Der Kontakt ist der Schlüssel, darauf beruht seine Wirksamkeit als Desinfektionsmittel. Innerhalb weniger Sekunden kann es die Bakterien oxidieren, im Gegensatz zur Bleiche, die bis zu einer halben Stunde braucht, um das Gleiche zu tun, während es gleichzeitig sanft zur Haut ist.

Im Vergleich zu alternativen Desinfektionsmitteln ist elektrolysiertes Wasser nicht nur effektiver, sondern auch viel sicherer für den menschlichen Gebrauch.

Auswirkung auf die Umwelt

Elektrolysiertes Wasser ist ungiftig und nicht brennbar und erfordert daher keine gefährlichen oder chemischen Lagerungs- oder Handhabungsvorkehrungen. Auch keine besonderen Versand- oder Exportanforderungen.

Elektrolysiertes Wasser hat keine Anforderungen an die Entsorgung von giftigen Materialien und wird von der OSHA nicht als gefährlicher Abfall betrachtet, was einen weiteren Vorteil darstellt.

Diese Entwicklung scheint besonders passend in Anbetracht der wachsenden Besorgnis über die Öko-Persistenz von synthetischen Chemikalien und antimikrobiellen Resistenzen bei neu aufkommenden Krankheitserregern. Außerdem schadet elektrolysiertes Wasser während der Anwendung weder Oberflächen noch Metallen, Kleidung oder Holz. Es wird sogar in der Lebensmittelindustrie verwendet, da es keine Rückstände hinterlässt oder den Geschmack von Lebensmitteln verändert.

Die meisten Textilien können vollständig in eine Lösung aus hochkonzentriertem elektrolysiertem Wasser-Desinfektionsmittel getaucht werden und erleiden keine Schäden durch Korrosion oder Ausbleichen.

Fazit

Diese Technologien sind sehr vielversprechend und nur durch unsere Vorstellungskraft begrenzt. Ich prophezeie, dass die volle Zulassung und Akzeptanz von aktiviertem und elektrolysiertem Wasser als Reinigungs- und Desinfektionsmittel im Lebensmitteleinzelhandel bald Realität werden wird.

Ich persönlich benutze seit über einem Jahr aktivierte Wasser-Handgeneratoren für die allgemeine Reinigung in meinem Haus. Ich habe sowohl ATP-Tupfer als auch RODAC-Platten in verschiedenen kleinen Experimenten verwendet, in denen Vergleiche zwischen aktiviertem Wasser und Marken-Haushaltschemikalien, die ich in meinem örtlichen Supermarkt gekauft habe, durchgeführt wurden. Ich habe praktisch keinen Unterschied zwischen den beiden gefunden.

Da der Aktivwasser-Generator immer zur Verfügung steht und nur ein Druck auf den Auslöser nötig ist, wird er wesentlich häufiger benutzt als die herkömmlichen Reiniger. Da ich etwas faul bin, macht die Vorstellung, dass kein zusätzlicher Eimer, keine Verdünnung und kein Mischen nötig ist, diese Technologie besonders reizvoll.

Obwohl sie nicht alle Reinigungsprodukte vollständig ersetzt, hat sie einen tiefgreifenden Effekt bei der Reduzierung des Chemikalienverbrauchs in meinem Haus und hat die allgemeine Sauberkeit, besonders in den Badezimmern, deutlich verbessert.

Wenn es bei mir gut funktioniert, kann es sicherlich auch in der Gesundheits- und Lebensmittelbranche gut funktionieren. Es war noch nie so einfach, grün zu werden, und je mehr wir über diese Technologien wissen, desto größer ist das Potenzial für die allgemeine Lebensmittelsicherheit. Als Aufsichtsbehörden müssen wir uns diese Technologien so schnell wie möglich zu eigen machen – sofern es die Vorschriften zulassen.

Tobias Fendt

Als langjähriger Experte auf dem Gebiet der Wasseraufbereitung und -filtration ist Tobias Fendt ein wahrer Kenner, wenn es darum geht, gesundes Trinkwasser zu gewährleisten. Mit seiner Leidenschaft für Wasserfilter und seine Expertise in der Branche ist er eine wichtige Stimme für Menschen, die sich für eine gesunde Lebensweise interessieren.