Sistema ALVIM per il Monitoraggio del Biofilm - Domande Frequenti

 

Il termine biofilm indica lo strato di microorganismi (batteri, diatomee, funghi, etc.) che cresce su qualunque superficie a contatto con acqua o altri liquidi. Nella maggior parte dei casi (incluso questo sito web), tale termine viene utilizzato per indicare il biofilm batterico. È stato dimostrato come il biofilm sia in grado di crescere anche in condizioni estreme, causando danni che vanno dalla contaminazione da Legionella alla corrosione microbiologica (Microbiologically Influenced Corrosion, MIC).

 

 

È universalmente accettato il fatto che, una volta che i primi batteri provenienti dal liquido si siano insediati su una superficie, la crescita del biofilm continua in maniera pressochè indipendente dai batteri liberi nel liquido.

Per questa ragione risulta inutile analizzare campioni d'acqua, per quanto riguarda il monitoraggio del biofilm. Inoltre, le tecniche colturali utilizzate di consueto per l'analisi microbiologica dei campioni d'acqua sono in grado di rilevare meno dell'1% dei batteri realmente presenti. È noto, infatti, che oltre il 99% delle specie batteriche presenti in un campione non crescono sui terreni di coltura di laboratorio.

 

 

In base alla nostra esperienza, accade abbastanza spesso di osservare ampie ed inaspettate fluttuazioni nelle quantità di batteri rilevate nelle acque industriali (ma ciò accade anche in tubazioni deputate al trasporto di altri liquidi), qualunque sia il metodo utilizzato per rilevare i batteri nei campioni di liquido. Ciò che si osserva è simile all'esempio riportato di seguito:

 

 

Il primo pensiero è che ci sia qualcosa che non va con l'acqua in ingesso, poiché ci si aspetta che i batteri arrivino principalmente con l'acqua:

 

 

Ciò sottovaluta l'importanza della crescita batterica sulle superfici interne delle tubazioni (biofilm). Anche quando l'acqua in ingresso contiene pochi batteri (e anche quando tale acqua viene filtrata), i pochi microorganismi che entrano nelle tubazioni possono insediarsi sulle superfici a contatto con il liquido. Successivamente iniziano a duplicarsi, formando uno strato batterico che ospita un numero di microorganismi enormemente superiore rispetto a quelli presenti nell'acqua. Una volta che il biofilm è maturo, parti di esso si distaccano e vengono trasportate via dall'acqua:

 

 

In molti casi questo fenomeno spiega le suddette fluttuazioni nelle quantità di batteri presenti nell'acqua:

 

 

Ciò evidenzia perché il campionamento e l'analisi dell'acqua non sono sufficienti, al fine di prevenire le contaminazioni batteriche ed i problemi conseguenti. Per avere un segnale di allarme precoce riguardo possibili problemi, è necessario effettuare un monitoraggio del biofilm.

 

 

Il termine fouling indica qualunque tipo di deposito che si accumula su una superficie, inclusi minerali, proteine, grassi, microorganismi, etc. Dunque, un sensore di fouling rileva il deposito generico, senza alcuna specificità.
Al contrario, il termine biofilm si riferisce esclusivamente allo strato formato dai microorganismi, in particolare dai batteri. Dunque un sensore di biofilm rileva esclusivamente la crescita microbiologica.
Per tale ragione, le informazioni fornite da un sensore di biofilm sono molto più specifiche rispetto a quelle fornite da un sensore di fouling.
Ad esempio, se si intende regolare un trattamento biocida o di sanificazione, o verificarne l'efficacia, andrà utilizzato un sensore di biofilm, e non un sensore di fouling. Infatti il sensore di biofilm è in grado di indicare se i microorganismi stanno crescendo o meno, e se la sanificazione è realmente efficace.

 

 

Rispetto a numerose tecniche di rilevamento del biofilm utilizzate in dispositivi commerciali (ad es. scambio termico, light scattering, torbidità, impedenza elettrochimica, risposta della superficie monitorata alle vibrazioni, limitazione della diffusione) la tecnologia ALVIM offre importanti vantaggi:

∙ rileva realmente il biofilm, non altri tipi di deposito/fouling (ad es. carbonato di calcio, etc.); ciò è estremamente importante, poiché questi due differenti tipi di fouling richiedono trattamenti diversi;

∙ ha una sensibilità molto elevata, cioè rileva il biofilm sin dalle fasi iniziali di colonizzazione; infatti molti problemi legati al biofilm, come la corrosione microbiologica (Microbiologically Influenced Corrosion, MIC), iniziano non appena le prime aree di una superficie iniziano ad essere coperte dai batteri.

Rispetto agli approcci menzionati, le tecniche elettrochimiche presentano il vantaggio di un monitoraggio precoce della crescita di biofilm. Alcuni dei sensori elettrochimici disponibili sul mercato creano un ambiente che stimola la crescita biologica sulla loro superficie sensibile, dunque la crescita batterica può verificarsi prima su questi strumenti rispetto alle componenti / tubazioni dell'impianto. Ciò significa che i dati forniti da tali sensori potrebbero essere una stima / previsione delle future condizioni dell'impianto, tuttavia non è possibile confermare ciò e, dal punto di vista scientifico, tale ipotesi risulta estremamente improbabile. In ogni caso, tali informazioni non forniscono un quadro della reale presenza di biofilm nel sistema idrico da monitorare. Il sensore ALVIM, al contrario, misura la naturale attività elettrochimica del biofilm batterico, indicando la sua reale presenza ed estensione in un dato momento. 

 

 

Il Sistema ALVIM rileva il segnale bioelettrochimico prodotto dai batteri. Questo segnale è direttamente collegato all'attività biologica dei batteri, ed è proporzionale alle superficie coperta dal biofilm. Il Sistema ALVIM monitora, dunque, solo i batteri (vivi), non altri tipi di fouling (come ad es. deposito minerale, grassi, proteine, etc.).

Maggiori informazioni circa il principio su cui si basa la tecnologia ALVIM sono disponibili (in Inglese) all'interno dell'articolo scientifico:

Exploiting a new electrochemical sensor for biofilm monitoring and water treatment optimization - Pubblicato su Water Research  45 (2011), pp. 1651-1658

 

 

Assolutamente no. Alcuni clienti pongono questa domanda perché sia il risultato della misura effettuata dal Sensore ALVIM che quello di una sonda ORP sono espressi in mV. Tuttavia il Sensore ALVIM misura l’attività elettrochimica del biofilm, mentre la sonda ORP misura un potenziale ossido-riduttivo. La differenza può essere facilmente notate osservando questo caso applicativo.

 

 

Efficacia dei trattamenti di sanificazione nei confronti del biofilm

Il sensore ALVIM monitora il primo strato di biofilm (1-100% di superficie coperta dai batteri). Per quanto riguarda i trattamenti di pulizia e sanificazione, questa è la fase più importante dello sviluppo del biofilm, poiché i trattamenti biocidi applicati durante le prime fasi di sviluppo del biofilm forniscono i migliori risultati. Se i trattamenti di pulizia/sanificazione vengono effettuati quando il biofilm è maturo, la loro efficacia risulta notevolmente inferiore, poiché le sostanze polimeriche extracellulari (Extracellular Polymeric Substances, EPS) prodotte dai batteri li proteggono dagli agenti esterni.

 

 

Il numero consigliato di sensori da installare dipende fortemente dalla struttura dell'impianto / linea idrica: se ci sono condizioni simili all'interno di tutto il sistema idrico, uno o alcuni sensori ALVIM possono fornire informazioni sufficienti circa lo sviluppo del biofilm nell'intero impianto. Se si intende installare un solo sensore, si consiglia un approccio "worst case" (peggior caso possibile), installando i sensori ALVIM dove si prevede che la crescita di biofilm avverrà prima. Con l'acquisto del Sistema ALVIM, il nostro Staff Tecnico fornisce supporto gratuito per la valutazione dei migliori punti di installazione all'interno di un impianto (se necessario).

 

 

Tutti gli utilizzatori del Sistema ALVIM sono stati in grado di gestirlo in maniera completamente autonoma dopo poche settimane di utilizzo. Durante tale periodo, ALVIM Srl fornisce supporto gratuito per quanto riguarda l'uso del Sistema e l'interpretazione dei dati raccolti, che non richiede alcuna competenza specifica.

 

 

La tecnologia ALVIM per il monitoraggio del biofilm è utilizzata nei settori Alimentare e delle Bevande, Cartario, Petrolifero, Energetico ed in molti altri campi. Questo Sistema si è dimostrato estremamente utile anche per la prevenzione della Legionella in torri di raffreddamento ed ospedali. Alcuni esempi sono menzionati qui. Se sei interessato ai casi applicativi del Sistema ALVIM, contattaci.