U hebt het waarschijnlijk wel eens opgemerkt, een slijmerige laag in een waterleiding of tuinslang. Deze substantie wordt biofilm genoemd, de voedingsbodem voor bacteriën. Het is van belang de invloed van biofilm inzichtelijk te krijgen om hun nadelige effecten, zoals corrosie vorming en bacteriegroei (bijvoorbeeld legionella), tegen te gaan. Deze week hebben we zes vragen over biofilm beantwoord.

1.Wat is biofilm?

Biofilm is een slijmerige laag micro-organismen die op veel verschillende oppervlakken kan groeien (Vidyasagar, 2016). Bijna elke soort micro-organisme kan biofilm vormen, zoals schimmels, bacteriën en protisten (Corrosionpedia.com, n.d.). In de industrie komen biofilms voornamelijk voor op oppervlakken die in aanraking komen met vocht, zoals pijpleidingen.

In wetenschappelijke termen wordt Biofilm gedefinieerd als volgt:


“(…) een gemeenschap van micro-organismen gehecht aan een inert of levend oppervlak door een zelf-geproduceerde polymere matrix of een verzameling van microbiële cellen geassocieerd met een oppervlak en ingesloten in een matrix van primair polysaccharide materiaal.”


2. Wat zijn de stadia van biofilmvorming?
Biofilm stages of formation

Source: Vasudevan, 2014, J Microbiol Exp 1(3): 00014. DOI:10.15406/jmen.2014.01.00014.

Biofilmvorming gebeurt in 5 stadia. De vorming begint doordat vrije micro-organismen in contact komen met een oppervlak en eraan hechten. De hechting vindt plaats doordat de micro-organismen een slijmerige substantie produceren. Deze slijmerige substantie staat bekend als extracellular polymeric substance, of exopolysaccharide (EPS). EPS is een netwerk van eiwitten, suikers en nucleïnezuren (Vidyasagar, 2016). Het zorgt ervoor dat de micro-organismen bij elkaar blijven. Na hechting volgt een groeiperiode, waarbij laag na laag op elkaar wordt gevormd. Uiteindelijk wordt een complexe en bolvormige structuur gemaakt met de naam biofilm. Sommige micro-organismen zullen zich losmaken en de biofilmvorming-cyclus opnieuw beginnen op een andere plek.

3. Wat is het doel van biofilm?

Voor micro-organismen heeft het gezamenlijk leven als biofilm bepaalde voordelen. Gemeenschappen van micro-organismen zijn beter bestand tegen stressoren (Vidyasagar, 2016). Potentiële stressfactoren zijn toxische stoffen, hoge of lage ph en een gebrek aan water. De vorming van biofilm is een goede manier om te overleven onder zulke omstandigheden. EPS fungeert bijvoorbeeld als een beschermende barrière tegen bleekwater en helpt tegen uitdroging.

4. Zijn biofilms schadelijk?

Biofilms kunnen zowel schadelijk als nuttig zijn. Het hangt af van het type micro-organisme in de biofilm, het oppervlak en het effect van biofilm op de omgeving. De biofilm aan de binnenkant van onze darmen is goed voor ons omdat het de darmwand beschermt. In de industrie is biofilm echter schadelijk voor waterdistributiesystemen. De laag biofilm is de voedingsbodem voor gevaarlijke ziekteverwekkers zoals Legionella en E-coli. Omdat biofilm fungeert als een beschermende laag, is het lastig om deze bacteriën te bestrijden met reguliere preventietechnieken. Alleen een techniek die de biofilm volledig aanpakt kan 100% veilig drinkwater garanderen. Bovendien kan biofilm gevaarlijk zijn voor leidingen, omdat het het corrosieproces versnelt.  

5. Hoe beïnvloed biofilm corrosie?

Biofilm kan het corrosieproces in metalen pijpleidingen versnellen. Het beïnvloed dit proces door:

  • Het genereren van bijtende stoffen;
  • het opnemen van zuurstof (kathodische reactie component);
  • een toename van massatransport van de corrosiereactie componenten en producten, waardoor de kinetiek van het proces veranderd;
  • en het genereren van stoffen die hulp kathodische reactanten kunnen worden.
    (Corrosionpedia.com, n.d.)

In de gas- en olie-industrie werken biofilms samen met waterstof in pijpleidingen. Ze produceren, door middel van metabolisme, een waterstofsulfide-bijproduct (Corrosionpedia.com, n.d.). Dit proces kan staal flink aantasten en zelfs dikke ijzeren wanden ‘opeten’! Dit kan leiden tot allerlei lekkages.

6. Hoe kunnen we biofilm bestrijden?

De biofilm kan bestreden worden door de voedingsstoffen in het water te beperken, bio-dispersiemiddelen toe te passen en door biociden. Biociden zijn effectief in algehele biofilm-controle, mits correct toegepast (Corrosionpedia.com, n.d.).

De biocidale techniek koper zilver ionisatie bestrijdt de biofilm volledig. Met behulp van elektroden, worden de koper- en zilverionen in zeer lage concentraties meegevoerd in het water. Door de constante aanwezigheid van koper- en zilverionen, zullen de ionen de biofilm binnendringen. De sterke samenwerking tussen koper en zilver leidt tot het volledig onschadelijk maken van de micro-organismen, zowel de functie als de groei wordt stopgezet en de biofilm kan worden weggespoeld.

Koper zilver ionisatie zorgt voor een volledig veilige drinkwaterinstallatie!

lees meer over koper zilver ionisatie

Goed voor uw leidingwerk // Goed voor uw drinkwater // Goed voor uw gezondheid

Bronnen:

Corrosionpedia.com (n.d.). Biofilm. Retrieved from: https://www.corrosionpedia.com/definition/1649/biofilm

Vidyasagar, A. (2016). What are Biofilms? Retrieved from: https://www.livescience.com/57295-biofilms.html

Rose, J.B., PhD. (2011). Biofilms: the Good and the Bad.  Retrieved from: https://waterandhealth.org/safe-drinking-water/drinking-water/biofilms-good-bad-2/

Kannan, M., Rajarathinam, K., Venkatesan, S., Dheeba, B., & Maniraj, A. (2017). Silver Iodide Nanoparticles as an Antibiofilm Agent—A Case Study on Gram-Negative Biofilm-Forming Bacteria. In Nanostructures for Antimicrobial Therapy(pp. 435-456). Elsevier.