Elektrochemisch aktiviertes Wasser (ECA) als natürliches Desinfektionsmittel

Zuletzt aktualisiert am 22. Dezember 2020

eca-wasser-als-desinfektionsmittelKann man ein Desinfektionsmittel aus Wasser herstellen?

Ein Desinfektionsmittel sollte in der Lage sein, mindestens 99,999 % bestimmter Bakterien abzutöten, sowohl Darmbakterien wie Escherichia coli (E. coli) als auch Eitererreger wie Staphylococcus aureus innerhalb von fünf Minuten nach der Anwendung und bei einer Temperatur von weniger als 20 ºC.

Elektrochemisch aktiviertes (ECA) oder elektrolysiertes Wasser ist ein umweltfreundliches Desinfektionsmittel, das hergestellt wird, indem Leitungswasser, das mit einer leichten Salzlösung gemischt ist, mit Hilfe eines kontinuierlichen elektrischen Stroms durch einen als Elektrolyse bekannten Prozess geleitet wird.

Die Art des Elektrolysewassers hängt von der Struktur der Elektrolysekammer und den Prozessbedingungen ab. Es werden drei wässrige Lösungen erzeugt: saures Anolyt, neutrales Anolyt und alkalisches Katholyt.

Das Ergebnis: ECA-Wasser, das besser desinfiziert als Chlor oder Alkohol!

Wasser als Desinfektionslösung

Wir werden uns in diesem Artikel auf das neutrale Anolyt oder einfach elektrolysiertes Wasser konzentrieren, da seine Eigenschaften aufgrund seiner antimikrobiellen Wirkung gegen eine Vielzahl von schädlichen Mikroorganismen wie E. coli und Salmonellen für die Gemüseverarbeitungsindustrie sehr wünschenswert sind.

Dieses ECA-Wasser erfordert keine Zugabe von anderen Desinfektionsmitteln, wodurch das Risiko, das durch das Mischen von flüchtigen Desinfektionsmitteln entsteht, und das daraus resultierende Problem der Umweltsicherheit eliminiert werden.

Die antibakterielle Wirkung ist ultraschnell und es entstehen keine Rückstände. Außerdem hat es bei geringer Dosierung keinen Einfluss auf den Geschmack, den Geruch und das Aroma von Lebensmitteln, so dass es eine ideale Lösung für die Desinfektion von rohen Lebensmitteln ist.

Es zerstört keine der in den Lebensmitteln vorhandenen Vitamine und Nährstoffe. Elektrolysewasser ist zudem kostengünstig, da es nur Wasser und Salz enthält. Es entfallen die Kosten für den Einsatz, die Risikominderung, die Handhabung und die Lagerung, die mit trockenen chemischen Produkten wie trockenem Chlor verbunden sind.

Die Verwendung von elektrolysiertem Wasser hat keine Auswirkungen auf die Umwelt, da die Lösung nach der Verwendung schnell ihren “aktiven Chlorgehalt” verliert und über den Abfluss entsorgt wird.

Was ist ECA?

ECA ist die Abkürzung für Elektro chemische Aktivierung.

Bei ECA handelt es sich um eine Technologie, bei der Wasser desinfiziert wird, indem es einfach durch eine elektrochemische Zelle geleitet wird. Je nach angelegter Spannung können gelöste Stoffe im Wasser und das Wasser selbst an der positiv geladenen Elektrode (sog. Anode) oxidiert oder an der negativ geladenen Elektrodenseite (sog. Kathode) reduziert werden.

Aktivierung und Redox-Potential

Einige der oxidierten Substanzen, vor allem die aus dem im Wasser enthaltenen Chlorid gebildete unterchlorige Säure, befinden sich in einem so genannten metastabilen Stadium und versuchen, durch Oxidation anderer, z.B. organischer Substanzen, wieder in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren.

Somit hat das von der Anodenseite kommende ECA-Wasser oxidierende und desinfizierende Eigenschaften. Dies geht mit einer Erhöhung des Redox-Potentials (ORP) im Wasser einher, das als Messparameter für das Desinfektionspotential dienen kann.

1972 erkannte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) in ihren Standards für Trinkwasser an, dass bei einem Redox-Potential von 650 mV das Wasser desinfiziert ist und die Inaktivierung von Viren fast augenblicklich erfolgt.

Man kann also elektrolysiertes Wasser als “aktiviertes Wasser” bezeichnen, das in der Lage ist, Keime und Viren zu inaktivieren.

Grundprinzipien der ECA-Wasserherstellung

Das Grundprinzip der elektrochemischen Aktivierung von Wasser ist die Elektrolyse.

Die Elektrolyse ist ein Prozess, bei dem chemische Substanzen durch Anlegen von Spannung und Strom in oxidierte und reduzierte Formen umgewandelt werden. Sie wird hauptsächlich mit wässrigen Flüssigkeiten durchgeführt.

Das Prinzip wurde von Alessandro Volta im Jahr 1800 entdeckt.

Membranzellenelektrolyse

In einer normalen Elektrolysezelle werden die Produkte der Anodenreaktion und der Kathodenreaktion nicht voneinander getrennt. Dies kann dazu führen, dass beide Seiten miteinander reagieren und der Elektrolyseeffekt verloren geht.

Um das zu vermeiden, entwickelte John Frederic Daniell 1835 die Membranzellenelektrolyse, bei der Anodenprodukte (auch Anolyte genannt) und Kathodenprodukte (auch Katholyten genannt) getrennt werden können.

Die Membranzellenelektrolyse von Kochsalz (NaCl) wurde 1885 von Breuer entwickelt. Sie diente hauptsächlich der Herstellung von Chlorgas und Natronlauge als chemische Grundstoffe. Die erste industrielle Produktion begann 1890 in Frankfurt.

Die Herstellung von chemischen Grundstoffen ist die Hauptanwendung der Kochsalzelektrolyse. Das so genannte Amalgamverfahren löste die Membranzellenelektrolyse ab.

Membranzellenelektrolyse und Desinfektion

Bereits 1822 hatte der Apotheker Antoine Germain Labarraque entdeckt, dass in Wasser gelöstes Chlor eine stark desinfizierende Wirkung hat.

Später fand man heraus, dass der Wirkstoff für diese Wirkung die unterchlorige Säure war, die aus Chlor oder Hypochlorit im neutralen pH-Bereich gebildet wird.

Im Rahmen der Raumfahrtprogramme ab 1970 kamen russische Wissenschaftler auf die Idee, Reaktoren zu entwickeln, die durch die Zugabe einer geringen Menge Salz Wasser desinfizieren können. Dies war so erfolgreich, dass sie ECA-Wasseranlagen auch für andere Anwendungsbereiche entwickelten, beginnend mit der Trinkwasserdesinfektion im Gesundheitsbereich.

Der Begriff ECA-Wasser wurde ursprünglich in Russland geprägt. Doch auch in Japan und den USA wurden ähnliche Anlagen und Materialien entwickelt.

Membranzellenelektrolyse in der Europäischen Union

Nach dem Ende der Sowjetunion 1990 gründeten einige der russischen Wissenschaftler, die an der Entwicklung der ECA-Anlagen beteiligt waren, ihre eigenen Firmen und begannen, die Technologie zu kommerzialisieren.

Dies brachte die Anwendung von ECA-Wasser nach Westeuropa und in die EU. Als die offensichtlichen Vorteile der Technologie (weniger gefährlich als Alternativen, billiger, robust im Betrieb, effizient, etc.) bekannter wurden, begannen Firmen ECA-Wasseranlagen zu vermarkten und zu produzieren.

ECA funktioniert genauso wie das menschliche Immunsystem

Wenn der Körper von eindringenden Bakterien und Viren angegriffen wird, antwortet das Immunsystem sofort. Der Körper sendet eine erhöhte Anzahl eines bestimmten weißen Blutkörperchens, genannt Neutrophil direkt an den Ort der Invasion.

Einmal aktiviert, produzieren diese Zellen große Mengen einer gemischten oxidierenden Lösung, die eindringende Mikroben und Krankheitserreger effektiv eliminiert.

Das von den weißen Blutkörperchen produzierte Oxidationsmittel Hypochlorige Säure oder (HOCl) ist eines der stärksten natürlichen Desinfektionsmittel. Es ist nicht toxisch für den Menschen und ist ein hochwirksames antimikrobielles Mittel mit schneller Wirkung.

Hypochlorige Säure wird unter bestimmten elektrochemischen Bedingungen erzeugt, indem einer Kombination aus Wasser, Salz (NaCl) und Strom erzeugt. Durch den Einsatz von spezialisierten ECA-Generatoren ist wecatec in der Lage Hypochlorige Säure von höchster Qualität und Wirksamkeit zu produzieren.

HOCI ist äußerst effektiv bei der Beseitigung aller Krankheitserreger und lebensmittelverderbende Mikroben, einschließlich Sporen.

Elektrochemisch aktiviertes Wasser (ECA) als Alternative zu Chlor

Elektrochemisch aktiviertes Wasser (ECA) wird ausgiebig untersucht und als Alternative zu Chlor zur Desinfektion in Betracht gezogen.

Einige Forscher behaupten, dass ECA im Großen und Ganzen eine Chlorlösung ist, während andere das Vorhandensein von reaktiven Sauerstoffspezies wie Ozon und Hydroxylradikalen zusätzlich zu Chlor behaupten.

Diese Studie vergleicht Natriumhypochlorit (NaOCl) und ECA hinsichtlich der Desinfektionswirkung, der Bildung von Trihalogenmethanen (THMs), der Stabilität und der Zusammensetzung (1).

Die Untersuchungen wurden unter verschiedenen Prozessbedingungen (pH 5, 7 und 9, Desinfektionsmittelkonzentrationen von 2-5 mg/L und gelöster organischer Kohlenstoff (DOC) Konzentration von 2-4 mg/L) durchgeführt.

Die Ergebnisse zeigten, dass ECA in Anwesenheit von niedrigem DOC (<2 mg/L) eine bessere Desinfektionswirkung bei der Inaktivierung von Escherichia coli zeigte, weniger THM bildete und im Vergleich zu NaOCl sowohl bei pH 5 als auch 7 eine bessere Stabilität aufwies. Stabilitätsstudien von Stammlösungen zeigten, dass ECA über einen Zeitraum von 30 Tagen nur um 5 % zerfiel, während NaOCl bei Temperaturen von 4 °C um 37,5 % zerfiel.

In einer frischen ECA mit 200 mg/L Chlor wurden etwa 5,3 mg/L Ozon und 36,9 mg/L ClO2 nachgewiesen. Die Studie zeigt, dass ECA eine geeignete Alternative zu NaOCl sein könnte, wenn eine dezentrale Herstellung und Verwendung erforderlich ist.

Vorteile von ECA-Wasser als Desinfektionsmittel

ECA-Lösungen bestehen aus Salz, Wasser und Elektrizität und sind für den Kontakt mit Menschen sicher.

ECA-Lösungen sind hochwirksam bei der Abtötung von Bakterien, Sporen, Pilzen, Viren sowie Hefen und Schimmelpilzen.
Bei der konventionellen chemischen Reinigung entwickeln viele Mikroorganismen durch die ständige Exposition eine Toleranz oder Resistenz gegenüber herkömmlichen Chemikalien.

Elektrochemisch aktiviertes Wasser (ECA) hat einen einzigartigen Mechanismus der bioziden Wirkung, der sich von dem der Chemikalien unterscheidet. Es hat sich wiederholt gezeigt, dass Mikroorganismen keine Toleranz gegenüber der ECA-Technologie aufbauen können.

  • Die durchschnittlichen CIP-Zeiten (Cleaning in Place) können sich aufgrund der kürzeren Kontaktzeit, die für eine effektive Reinigung und Desinfektion erforderlich ist, um bis zu 70 % reduzieren.
  • Die ECA-Lösungen von wecatec werden bei Umgebungstemperaturen angewendet und bieten erhebliche Energieeinsparungen gegenüber herkömmlichen Chemikalien.
  • Bis zu 60% Reduzierung der Wasserkosten durch kürzere Reinigungs- und Desinfektionszyklen erforderlich. Die beiden ECA-Lösungen sind kompatibel, so dass ein Spülen zwischen und nach den Anwendungen nicht mehr erforderlich ist.
  • Bis zu 90 % weniger Chemikalienkosten durch den Ersatz herkömmlicher Chemikalien durch die natürlichen ECA-Lösungen.
  • Die ECA-Lösungen sind rückgewinnbar und können mehrmals wiederverwendet werden, bevor sie in das Abwassersystem entsorgt werden, ohne dass dies Auswirkungen auf die nachgelagerte Abwasserumgebung hat.
  • Die ECA-Produkte verlängern die Haltbarkeit von Frischprodukten (einschließlich Fleisch, Fisch und Mehrwertprodukten) und können als Zutat in Soßen/Würzmittel integriert werden.
  • Es fallen keine nennenswerten Transport- oder Lagerkosten an.
  • ECA-Hygienemanagementgeräte werden vor Ort installiert und die Lösungen werden in Puffertanks gelagert, die bei Bedarf zur Verfügung stehen.
  • Anolyte und Catholyte, einzeln oder kombiniert verwendet, sind wirksam bei der Entfernung und Kontrolle von Biofilm auf allen Oberflächen mit Flüssigkeitskontakt.
  • ECA beeinträchtigt nicht den Geschmack, die Farbe und das Aussehen der Lebensmittelprodukte.
  • ECA hilft bei der Einhaltung kritischer Mikrostandards von Produkten ohne Konservierungsmittel oder Pasteurisierung.
  • Die breite Anwendung führt zu einer erheblichen Reduzierung von giftigen Abwässern.
  • Die ECA-Lösungen sind sicher für die uneingeschränkte Verwendung durch das Anlagenpersonal sowie in Lebensmittel- und Getränkeprodukten innerhalb aller Herstellungs- und Verpackungsanlagen.

Häufige Fragen und Antworten

  • Was genau ist ECA Wasser?
    ECA steht für Electro-Chemical Activation (Elektrochemische Aktivierung). ECA ist eine patentierte Technologie, die zuerst in Russland erfunden wurde und wird seit über 40 Jahren entwickelt. Der Aktivierungsprozess verwendet Wasser, Salz und Elektrizität und erzeugt ein starkes und natürliches Desinfektions- und Reinigungsmittel.
  • Wie funktioniert ECA?
    Mikroben benötigen, wie andere Lebewesen auch, eine stabile Energieversorgung, um zu überleben. ECA destabilisiert und hebt die elektrische Ladung des Wassers an und schafft eine Umgebung, in der Mikroben nicht überleben können. Der Energieunterschied zwischen ECA-Wasser (+900) und Leitungswasser (+200mV) tötet 1 Million E.coli in 30 Sekunden.
  • Wie wirksam ist ECA gegen Mikroben?
    Neben der effektiven Bekämpfung gängiger lebensmittelverderbender Organismen ist ECA-Wasser ebenso wirksam gegen 99,99999999 % der gefährlichen menschlichen Krankheitserreger, zu denen unter anderem gehören: Listeria monocytogenes, Salmonella spp und E. coli 0157. Weitere Studien an Bacillus-Sporen, Clostridien, Vibrio cholera und Hepatitis-Viren etc. haben gleichwertige Ergebnisse erzielt.
  • Wo und wie wird ECA eingesetzt?
    ECA-Wasser ist universell wirksam und weist ein unbestrittenes Sicherheitsprofil auf, es kann in allen Bereichen der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie als Mittel zur Wasseraufbereitung eingesetzt werden.
  • Laufende Forschungen, die in den 1970er Jahren begannen, haben eine Vielzahl von kritischen Anwendungsmethoden zur Unterstützung der guten Herstellungspraxis verfeinert.

  • Kann ECA Biofilm verhindern?
    Ja. Biofilm ist allgemein als Hauptursache für die Rekontamination von Prozessen anerkannt. Durch die kontinuierliche Dosierung entfernt die instabile mikroelektrische Ladung von ECA den etablierten Biofilm und verhindert ein erneutes Wachstum.

ECA kann während der Lebensmittelproduktion eingesetzt werden und garantiert so eine sichere, kontinuierliche Desinfektion von Prozess und Produkt.

Studien zu ECA Wasser und dessen Wirkung

1. Antibakterielle Wirksamkeit von elektrochemisch aktiviertem (ECA) Wasser als Wurzelkanalspülung

Natriumhypochlorit ist das Spülmittel der Wahl für viele Kliniker und Zahnärzte, aber seine starke toxische und schädigende Wirkung auf das periapikale Gewebe ist immer ein Grund zur Sorge. Daher ist die Suche nach einem Wurzelkanalspülmittel mit einem breiten antimikrobiellen Spektrum und einer begrenzten Toxizität für vitales Gewebe immer wünschenswert.

Die Studie untersuchte die antimikrobielle Wirksamkeit von elektrochemisch aktiviertem (ECA) Wasser als Wurzelkanalspülmittel gegen E. faecalis (2).

Die KBE-Reduktion war zwischen den Testgruppen nicht statistisch signifikant. Die optische Dichte zeigte einen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den Testgruppen (p≤0,001). Die antimikrobielle Wirksamkeit von ECA erwies sich als vergleichbar mit der von Natriumhypochlorit-Lösungen.

2. Elektrochemisch aktiviertes Wasser zeigt bakterizide Wirkung gegen Salmonella Heidelberg bei Geflügel

Salmonella spp. gehören zu den wichtigsten Krankheitserregern in der Geflügelhaltung, und Salmonella Heidelberg (SH) ist einer der häufigsten in Brasilien isolierten Serotypen. SH hat ein zoonotisches Potenzial und zeichnet sich als ein Erreger aus, der aufgrund seiner Resistenz gegen Desinfektionsmittel nur schwer aus der Geflügelkette zu eliminieren ist.

Eine Alternative zu herkömmlichen Desinfektionsmitteln ist das elektrochemisch aktivierte Wasser (ECA), eine bakterizide Verbindung, die durch die Elektrolyse von Salz und Wasser hergestellt wird.

ECA-Generatoren produzieren eine Verbindung, die aus freiem Chlor, hypochloriger Säure und anderen freien Radikalen besteht. Diese alternative Kontrollmethode ist sicher für die menschliche Gesundheit und reduziert die Umweltverschmutzung.

Die vorliegende Studie zielte darauf ab, die Wirksamkeit von ECA gegen 30 SH-Isolate aus Geflügelherkunft in Szenarien zu bewerten, die die Kühlmaschinenumgebung (4°C, 5 und 50 parts per million [ppm], 5 und 40 min Expositionsdauer) und den Reinigungs- und Desinfektionsprozess (25°C, 200 ppm, 5 und 10 min Expositionsdauer) simulierten (3).

Im quantitativen Test war SH gegenüber ECA empfindlich. Die mittleren Keimzahlen nahmen im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant ab, insbesondere bei 200 ppm. Bei dieser Konzentration hemmte ECA das Wachstum von fast 87 % der Salmonella-Stämme, und die Ergebnisse zeigten eine signifikante Abnahme der mittleren Keimzahlen für beide Expositionszeiten (5 und 10 min).

Diese Ergebnisse zeigen, dass ECA in vitro gegen SH wirksam ist und eine mögliche Alternative zur Desinfektion in der Geflügelindustrie zur Kontrolle dieses Erregers darstellt. Es sind jedoch In-situ-Tests in der Lebensmittelindustrie erforderlich.

3. Wirksamkeit einer elektrochemisch aktivierten Wasserlösung bei der Behandlung von Gingivitis

Eine Mundspülung ist eines der am häufigsten verwendeten Mundpflegeprodukte zur Vorbeugung und Behandlung von Zahnfleischerkrankungen.

Um die Wirksamkeit von ECA-Wasser bei der Behandlung von Gingivitis zu bewerten, wurde eine klinische Studie mit 60 Studenten durchgeführt, bei denen eine Gingivitis diagnostiziert wurde, um die Ergebnisse der Gingivitis-Behandlung mit ECA Wasser und einer Kontroll-Mundspülung (einem nachgewiesenen Anti-Gingivitis-Produkt) zu vergleichen (4).

Die Daten zeigten, dass in der behandelten Gruppe die Rate des guten Gingivitis-Index (GI) vor der Behandlung 46,67% betrug, aber nach 2 und 4 Wochen der Anwendung von ECA wurde diese Rate auf 96,67% bzw. 100% erhöht. Der Prozentsatz der Patienten mit Blutungen beim Sondieren lag bei 63,33%, sank aber nach 2 Wochen Behandlung deutlich auf 6,67% und nach 4 Wochen Behandlung weiter auf 3,33%.

Die Behandlungsergebnisse waren in der mit ECA behandelten Gruppe und der Kontrollgruppe ähnlich, ohne statistisch signifikanten Unterschied. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Elektrolyt-Kochsalzlösung bei der Behandlung von Gingivitis wirksam ist. Die Wirkung ist ähnlich wie bei anderen zugelassenen und vermarkteten Mundspülungen.


1 Stern2 Sterne3 Sterne4 Sterne5 Sterne (1 Stimmen, durchschnittlich: 5,00 von 5)
Loading...

Schreibe einen Kommentar