Das Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden erforscht eine neuartige, chemikalienfreie Methode zur Desinfektion. Im Fokus steht dabei plasmaaktiviertes Wasser – eine umweltfreundliche Lösung, die über 300 Tage aktiv bleibt und sich für den Einsatz in Pharmazie, Lebensmittelindustrie und Landwirtschaft eignet.

Plasmabehandeltes Wasser als Desinfektionsmittel

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer FEP arbeiten an der Herstellung von plasmabehandelten Flüssigkeiten (PBF), die klassische chemische Desinfektionsmittel ersetzen könnten. Eine aktuelle Studie untersucht ihre Eignung als Oberflächendesinfektionsmittel. Die Ergebnisse zeigen eine Haltbarkeit von über zehn Monaten sowie eine gute antimikrobielle Wirksamkeit gegen Escherichia coli.

Die Technologie basiert auf Atmosphärendruck-Plasmaquellen, die Flüssigkeiten mit reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies anreichern. „Das plasmaaktivierte Wasser kann vorab behandelt und dann zum Einsatzort transportiert werden, ohne dass Plasmaquellen oder andere Behandlungsgeräte vor Ort benötigt werden", erläutert Linda Steinhäußer, Hauptautorin der Studie am Fraunhofer FEP.

Vergleich verschiedener Plasma-Verfahren

In den Untersuchungen wurden zwei Plasma-Verfahren miteinander verglichen. Dabei zeigte die Bogenentladung eine bis zu vierfach höhere antimikrobielle Wirksamkeit im Vergleich zur dielektrischen Barriere-Entladung. Tests mit dem Modellorganismus E. coli ergaben eine Reduktion von bis zu vier log-Stufen – abhängig von Material, Einwirkzeit und verwendetem PBF-Volumen.

Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten

Die plasmabehandelten Flüssigkeiten bieten ein breites Anwendungsspektrum:

• Pharmazie und Reinräume: Chemikalienfreie Desinfektion unter sterilen Bedingungen
• Lebensmittelindustrie: Einsatz in Cleaning-in-Place-Verfahren, etwa für Milchtanks und ähnliche Anlagen
• Landwirtschaft: Potenzielle Nutzung als Desinfektions- und Düngemittel durch enthaltene Stickstoffspezies

Materialabhängige Wirksamkeit

Erstmals konnte in der Studie eine materialabhängige antimikrobielle Wirksamkeit nachgewiesen werden. Hierfür wurden Polymeroberflächen (ABS, PVC) und Edelstahl vergleichend untersucht. Diese Erkenntnisse sind für die industrielle Anwendung von großer Bedeutung, da sie eine gezielte Optimierung für verschiedene Materialien und Einsatzszenarien ermöglichen.

Lagerstabilität über 300 Tage

„Die physikalisch-chemischen Parameter zeigen eine Haltbarkeit von über 300 Tagen bei längeren Plasma-Behandlungszeiten", so Steinhäußer. Während die Langzeitstabilität der physikalisch-chemischen Parameter bereits bestätigt wurde, wird die Korrelation mit der Desinfektionswirkung noch untersucht.

Zusammenarbeit und Veröffentlichung

Das Fraunhofer-Team arbeitet bereits mit Partnern aus der Pharmaindustrie zusammen und ist offen für weitere Kooperationen.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Surface & Coatings Technology veröffentlicht. Sie entstand in Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden und dem Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig.

Quelle: Fraunhofer FEP