MIKROBNA DEGRADACIJA EMULZIJA
ZA HLAĐENJE I PODMAZIVANJE PRI
OBRADI METALA
Kvarenje – BIODETERIORATIONJest svaka neželjena promjena svojstva materijala uzrokovana djelovanjem živih mikroorganizama
BIORAZGRADNJA
MIKROBIOLOŠKA DEGRADACIJA
Mineralizacija Proces potpune
mikrobne razgradnje
do anorganskih
produkata –vode i
ugljičnog dioksida
Slabljenje
Propadanje
Pogoršanje
deterioration
Pojam kvarenja materijala prepoznat još pred više tisuća godina
Industrijska proizvodnja i
procesi
PROIZVODNJA
SKLADIŠTENJE
UPORABA
okoliš
OTPAD
ODLAGANJE
KVARENJE BIORAZGRADNJA
NEPOŽELJNO POŽELJNO
Materijali koji su podložni
mikrobnoj razgradnji Staklo
Građevinski materijali
Keramika
Drvo,metali
Koža
Tkanine
Goriva
petrokemikalije
Aditivi
Boje……….
Razgradnja dovoljna da
ošteti materijal, ali
nedovoljna u zaštiti
okoliša
Sinteza novih kemikalija,
ispuštanje u okoliš,
nerazgradivostH - O
| ||
C – C – C – OH
|
O
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
H - O
| ||
C – C – C – OH
|
O
2,4,5 – T triklorfenoksioctena kiselina
nerazgradiva
2,4 – D diklorfenoksioctena kiselinaBiorazgradiva u četiri dana
Europa – pedesetih godina prošlog stoljeća prepoznaje milijunske
štete koje kvarenje nanosi svim granama industrije
OECD
UN, NATO
MINISTARSTVA ZNANOSTI I TEHNOLOGIJA EUROPSKIH
ZEMALJA
INDUSTRIJSKI I SPECIJALIZIRANI LABORATORIJI
bilateralni i multilateralni projekti u kojima sudjeluju mnoge
zainteresirane tvrtke
INTERNATIONAL DIRECTORY OF BIOLOGICAL
DETERIORATION RESEARCH
BIODETERIORATION INFORMATION CENTRE
Klasifikacija kvarenja
Mehaničko oštećenje – insekti, glodavci
Kemijsko
– mikroorganizmi asimiliraju (hrane se) dotičnim materijalom
– produkti metabolizma oštećuju materijal
( korozija metala, oštećenja stijena lišajevima)
Materijal nije u funkciji –
čepljenje cjevovoda nakupinama željeznih bakterija
Naslage na vanjskim oplatama brodova
Emulzije za hlađenje i podmazivanje pri obradi metala
Mineralna ulja
AW/EP aditivi
(aditivi protiv trošenja)
Površinski aktivne tvari
Inhibitori korozije
Antipjenušavci
Biocidi
Biostatici…..
VODA
Neophodna za rast mikroorganizama
Dovoljne i mikrokoličine ako ima hranjiva:
Ugljik, dušik, fosfor,sumpor…..
….i ako su zadovoljeni uvjeti okoline:
Temperatura, aerobni (ili anaerobni) uvjeti, pH
Mikroorganizmi koji mogu sudjelovati u
mikrobnom kvarenju emulzija
Bakterije
Kvasci
Plijesni
U infekciji emulzija
uvijek
Mješovita mikrobna zajednica
Primjer čestog tijeka infekcije:
Početna infekcija – bakterije (aerobne)
Smanjuje se količina kisika u spremniku sa emulzijom
Pada redoks potencijal (Eh)što pogoduje bakterijama koje uzrokuju
koroziju
Stvaraju se uvjeti za rast sulfatoreducirajućih bakterija,
bakterija koje koriste ione željeza ili plijesni i kvasaca
Početni pH 8,5-9,5
Pada pH – do pH 4
Vizualne i olfaktorne promjene koje su
posljedica biokemijskih i kemijskih procesa
Smeđe obojenje – bakterije (Pseudomonas sp, Alcaligenes sp.,Achromobactersp,)
Sivkasto obojenje – sulfatoreducirajuće bakerije/stvara se željezo(II)sulfid ili anaerobi (metabolizam kojih rezultira tvorbom željezo(II) hidroksida
Na površini emulzije u spremniku – pjena, debele naslage “palačinke” (nakupine:fungi,plijesni,kvasci)
Miris po sulfatima (Monday morning odour) u periodu stagnacije anaerobna respiracija bakterija (Thiobacillus spp.) oksidacijom tvore sulfate
Miris na amonijak (bakterije koje tvore amonijak razgradnjom dušikovih spojeva)
Miris na sumporovodik - bakterija Desulfovibrio-reducira sulfate, razvija se H2S,
Odvaja se uljna faza (produkti metabolizma mikroorganizama-sulfati, sulfatna kiselina, bioemulgatori itd.) mijenjaju svojstva podmazivanja i viskoznosti, veličinu kapljica emulzije…To se ne može utvrditi uobičajenim kemijskimtestovima ali ima značajan utjecaj na proizvodnju.
Neki tipovi površinski aktivnih tvari (biosurfaktanti) koje proizvode mikroorganizmi kada rastu na
netopivim, uljnatim supstratima
GLIKOLIPIDI ramnolipidi
Soforolipidi, esteri trehaloze,…
FOSFOLIPIDI I MASNE KISELINE
LIPOPEPTIDI I LIPOPROTEINI
POLIMERNI SURFAKTANTIlipoheteropolisaharidiI ,heteropolisaharidi,
polisaharid-protein, ugljikohidrat,
manan-lipid kompleks, manoza/eritroza lipid,
ugljikohidrat-protein-lipid kompleks
SPECIFIČNI SURFAKTANTIMembranske vezikule, fimbriae, cijele stanice
Acinetobacter sp. A.calcoaceticus,
Arthrobacter calcoaceticus, Candida lypolitica,
Saccharomyces cerevisiae, Candida petrophilum
Endomycopsis lpolytica, Candida tropicalis,
Pseudomonas spp., Pseudomonas fluorescens….
Rhodococcus erythropolis,,Athrobacter paraffineus,
Mycobacterium, phlei, Micromonospora spp.
Corynebacterium diphteriae,
Pseudomonas spp., Torulopsis bombicola,
Torulopsis petrophilum, Candida spp……..
Candida spp., Corynebacterium spp.
Micrococcus spp.,Acinetobacter spp.,
Thiobacillus thiooxidans, Aspergillus spp.
Bacillus brevis, Bacillus polymixa,Pseudomonas rubescens,
Bacillus subtilis, Bacillus sp., licheniformis, Glukonobacter cerinus
Kontrola infekcija:Semikvantitativna metoda uronjenih pločica sa selektivnim
hranjivim podlogama
Pogodna za primjenu u pogonu za orijentaciono utvrđivanje
jačine infekcije te tipa mikroorganizama -“DIP SLIDE” metoda
Pogodna za vodene supstrate, neučinkovita za uljnate (netopive)
supstrate npr. dizelska goriva
Stanica/ml
Laboratorijska ispitivanja
Praćenje mikrobiološke slike stanja emulzije do identifikacije pojedinih mikroorganizama može dati vrlo korisne podatke za što bolje djelovanje jer je
Mikrobni sastav inficiranih emulzija
ekstremno složen, sa različitim
dominantnim vrstama tijekom
vremena a svaki sa različitim
spektrom biokemijskih aktivnosti
Izgled izolirane kulture kvasaca i plijesni
na hranjivoj podlozi u Petrijevoj zdjelici
Nakupine mikroorganizama izolirane iz emulzije sa glodalice
Makroskopski: bjelkasti sluzavi talog
Mikroskopski: masa filamenata micelija gljivica sa umreženim
anorganskim nečistoćama i crvenkaste nakupine-korozija
Masa fungalnih filamenata – stupanj razvijenosti ukazuje na već odmaklu
dugotrajnu infekciju emulzije
Različiti mogući postupci zaštite emulzija
od mikrobnih infekcija:
Fizikalni:
Gama zračenje, UV zračenje, ozon–mogu prouzročiti neželjene kemijske
oksidacije
Pasterizacija - samo za termostabilne emulzije
Vodena para tlakom – efikasan postupak za čišćenje površina i cjevovoda i
skidanja nakupina stanica sa stjenki
Kemijski:
Biocidi – nisu pogodni zbog zaštite okoliša, tendencija prema uporabi
biostatika
Koncentracija se treba prilagoditi različitim korisnicima
Nema univerzalnog niti odličnog
Korištenje vrlo selektivnih biocida može izazvati porast drugih sojeva
mikroorganizama
Moguće štetnosti za zdravlje prilikom rada sa inficiranim emulzijama
1.Emulzija je pasivni prenosilac patogenih bakterija
2.Emulzija se kemijski mjenja djelovanjem mikroorganizama
3.Inhalacija bakterija
izlaganjem aerosolima može
djelovati na dišne puteve
Na udaljenosti od 0.6 m od mjesta
Obrade metala utvrđeno je
70 000 stanica/m3
Veličina čestica emulzija je
takva da lako penetriraju
u plućne alveole
Moguće štetnosti za zdravlje prilikom rada sa inficiranim
emulzijama
4.Mikroorganizmi i njihovi enzimi i toksini mogu iritirati sluznice
oka i dišnih puteva
5. Enzimi i toksini pojačavaju kemijsku iritaciju
6. Mogućnost infekcije oportunističkim patogenima
•Pseudomonas aeruginosa, fluorescens itd.
(ekcemi,oštećenje rožnice-egzotoksin keratolizin)
•gram negativne bakterije-endotoksini-upalne promjene na koži i manje
abrazije kože)
Svi analizirani uzorci sadržavali su od 103 – 107 bakterija
U uzorcima bilo je identificirano više vrsta bakterija i plijesni: Micrococcus sp., Staphylococcus sp.,
Pseudomonas sp., Sarcina sp., Scopuloriopsis sp., Flavobacterium; Penicillium sp., Fusarium,
Gliocladium
Sastav mikrobnih populacija bio je različit ovisno o starosti infekcije i sastavu emulzije.
U sva četiri pogona nije zadovoljavajuće održavana čistoća spremnika i cijelog sustava
“GOOD HOUSEKEEPING”
Najefikasniji način očuvanja kvalitete i trajnosti
emulzija
obrazovanje radnika
Obrazovanje poslodavca
Obrazovanje stručnjaka zaštite na radu
Obrazovanje medicine rada
Temeljito čišćenje i sterilizacija spremnika prije nove šarže
(u protivnom nacjepljivanje nove emulzije već prisutnim mikroorganizmima i puno brže kvarenje )
Udvostručenje jedne stanice mikroorganizma –30 min
Ako je početak 1000stanica/za tri sata 63 000 stanica/ml
*Spriječiti ulaz organske tvari u emulziju(npr. otpaci hrane)
Održavanje pogona, praćenje i njega
proizvoda, obrazovanje zaposlenika i
stručnost proizvođača nužni su za
unapređenje kvalitete i produljenje vremena
sigurnog rada proizvoda s ciljem postizanja
ekonomske dobiti i ugleda.
Sigurnost i zaštita zdravlja uz smanjenje
utjecaja na okoliš omogućavaju korištenje
proizvoda u vremenu povećane osjetljivosti za
zdravu životnu sredinu.