Chlordioxid: Grundlagenwissen

Was ist Chlordioxid?

Chlordioxid (ClO₂) ist ein chemisches Desinfektionsmittel, das als Gas oder in wässrigen Lösungen vorkommt. Es wird seit den 1940er-Jahren zur Desinfektion von Wasser verwendet und ist ein starkes Oxidationsmittel, das effektiv gegen eine Vielzahl von Mikroorganismen wirkt. Sämtliche Produkte der biostream® GmbH beruhen auf diesem Wirkstoff.

In der Trinkwasserbehandlung wird Chlordioxid zur Inaktivierung von pathogenen Mikroorganismen wie Bakterien, Viren und Protozoen eingesetzt. Es ist auch effektiv gegen hartnäckige Mikroorganismen, die gegenüber Chlor resistent sind, zum Beispiel Giardia und Cryptosporidium.

Ist Chlordioxid für Trinkwasser zugelassen?

Ja, im Sinne der Trinkwasserverordnung. Bei der Aufbereitung von Trinkwasser dürfen nur Stoffe eingesetzt werden, die das Umweltbundesamt in der Liste nach § 20 der Trinkwasserverordnung führt. Dort steht Chlordioxid mit dem Verwendungszweck Desinfektion. In Wasserwerken wird der Wirkstoff seit Jahrzehnten zur Trinkwasserdesinfektion eingesetzt.

Die Biozidverordnung (EU) Nr. 528/2012 regelt dagegen das Produkt: welcher Wirkstoff in einem Desinfektionsmittel enthalten sein darf und von wem er stammt. Chlordioxid gehört zu den bestehenden Wirkstoffen, die die EU in einem Prüfprogramm bewertet. Sie entscheidet dabei je Herstellungsweg und Produktart; solange für einen Weg keine Entscheidung gefallen ist, gelten Übergangsregeln. Was das im Einzelnen bedeutet, erklärt die Seite Chlordioxid im Trinkwasser: rechtlicher Rahmen.

Ist Chlordioxid dasselbe wie Chlor?

Nein. Trotz des ähnlichen Namens ist Chlordioxid (ClO₂) eine eigenständige chemische Verbindung mit anderem Wirkprinzip: Es oxidiert die Zellbestandteile der Mikroorganismen, statt zu chlorieren. Deshalb entstehen keine Chloramine, es bleibt über den gesamten Trinkwasser-pH-Bereich wirksam und dringt auch in Biofilme ein.

Auch die Reaktionsprodukte unterscheiden sich. Für Chlor nennt die Liste des Umweltbundesamtes Trihalogenmethane, für Chlordioxid Chlorit und Chlorat. Den ausführlichen Vergleich finden Sie unter Chlordioxid oder Chlor.

Wirksamkeit & Eigenschaften

Chlordioxid hat eine hohe Oxidationskapazität und ist daher in der Lage, eine Vielzahl pathogener Mikroorganismen schnell und effektiv zu inaktivieren. Es wirkt sowohl gegen Bakterien als auch gegen Viren, Protozoen (einzellige Lebewesen) und Algen. Im Vergleich zu anderen Desinfektionsmitteln wie Chlor ist Chlordioxid effektiver gegen hartnäckige und resistente Mikroorganismen.

Keine Chloraminbildung

Im Gegensatz zu Chlor, das bei Kontakt mit Ammoniak im Wasser Chloramine bildet, kommt es bei Chlordioxid zu keiner Bildung von Chloraminen. Chloramine sind unerwünschte Nebenprodukte, da sie Geruchs- und Geschmacksprobleme verursachen können und weniger wirksam gegen Mikroorganismen sind.

Geringere Korrosion

Chlordioxid verursacht weniger Korrosion in Wasserversorgungssystemen als Chlor. Es oxidiert Metalle wie Eisen und Mangan weniger stark und trägt somit zur Verringerung von Ablagerungen und Korrosion in den Rohrleitungen bei.

Effektive Biofilmentfernung

Biofilme sind Ansammlungen von Mikroorganismen, die sich auf Oberflächen in Wassersystemen bilden können. Chlordioxid ist sehr effektiv bei der Entfernung von Biofilmen, da es in der Lage ist, in die Schleimschichten einzudringen und die darin enthaltenen Mikroorganismen abzutöten.

Wirksam bei höheren pH-Werten

Chlordioxid behält seine Desinfektionswirkung auch bei höheren pH-Werten bei, während die Wirksamkeit von Chlor bei steigendem pH-Wert abnimmt. Dies ist besonders wichtig in Gebieten mit hartem Wasser oder bei der Desinfektion von Abwässern.

Lange Haltbarkeit und Transportfähigkeit

Chlordioxid ist ein stabiles Desinfektionsmittel, das leicht transportiert und gelagert werden kann. Es hat eine längere Haltbarkeit als andere Desinfektionsmittel wie Ozon, das schnell zerfällt und vor Ort erzeugt werden muss. Die Liste des Umweltbundesamtes nach § 20 der Trinkwasserverordnung nennt vier Verfahren, Chlordioxid herzustellen und zu dosieren; bei drei davon wird es vor Ort erzeugt.

Woher die Kennwerte stammen

Die Zahlen auf unserer Startseite und in den Vorteilslisten haben eine Fundstelle. Hier stehen sie, damit Sie sie prüfen können.

99,9 % Wirksamkeit, 1.620 Einzeltests, 5 Minuten

Untersuchung des Instituts für Lebensmittelwissenschaft und Ökotrophologie der Leibniz-Universität Hannover, Leitung Dr. rer. nat. H.-D. Werlein, im Auftrag der biostream® GmbH. Umfang und Ergebnis im Detail.

25-fach geringerer Dosierbedarf als Wasserstoffperoxid

Für die Anlagendesinfektion nach DVGW-Arbeitsblatt W 291 liegen die Anwendungskonzentrationen bei 6 mg/l Chlordioxid gegenüber 150 mg/l Wasserstoffperoxid; 150 geteilt durch 6 ergibt 25. Die Werte stehen in der Verwaltungsrichtlinie des Eisenbahn-Bundesamtes zur Reinigung und Desinfektion von Trinkwasserverteilungs- und Trinkwasserspeichersystemen (Anhang IV zur VR IfSG, Stand 01.01.2008, Tabelle 1 „Chemikalien zur Anlagendesinfektion“). Das Bayerische Landesamt für Wasserwirtschaft, Merkblatt Nr. 1.8/3 (Stand 12/2000, nach DVGW W 291) nennt für Wasserstoffperoxid dieselbe Endkonzentration von 150 g/m³. Das Arbeitsblatt selbst: DVGW W 291.

Wirksam über den gesamten Trinkwasser-pH-Bereich

Das Bayerische Landesamt für Wasserwirtschaft schreibt im Merkblatt Nr. 1.8/3: Die Desinfektionswirkung von Chlor, Hypochlorit, Chlorkalk, Kaliumpermanganat und Wasserstoffperoxid nimmt bei zunehmendem pH-Wert ab, mit dem Einsatz von Chlordioxid, „bei welchem die Desinfektionswirkung unabhängig vom pH-Wert ist“, kann dieses Problem umgangen werden. Die Verwaltungsrichtlinie des Eisenbahn-Bundesamtes formuliert es als „weitgehend unabhängig vom pH-Wert“ und nennt für Wasserstoffperoxid eine Wirksamkeit nur bis pH 8.

Höchstzugabe 0,4 mg/l

Liste zulässiger Aufbereitungsstoffe und Desinfektionsverfahren nach § 20 Trinkwasserverordnung (Umweltbundesamt, Stand Januar 2023), Teil II, Chlordioxid: maximal zulässige Zugabe 0,4 mg/l, nach Abschluss der Aufbereitung höchstens 0,2 mg/l und mindestens 0,05 mg/l, zu beachtende Reaktionsprodukte Chlorit und Chlorat.

Wirkprinzip statt „keine Resistenzen“

Chlordioxid wirkt oxidativ an mehreren Zellstrukturen zugleich: Lipidperoxidation, Schäden an der Zellmembran, Proteinoxidation und Abbau der DNA (Liu et al., Bactericidal Mechanisms of Chlorine Dioxide against Beta-Hemolytic Streptococcus, Current Issues in Molecular Biology 45, 2023). Eine Anpassung ist damit erschwert, aber nicht ausgeschlossen: Im Labor wurde eine chlordioxidresistente Echovirus-Population gezüchtet (Zhong et al., Frontiers in Microbiology, 2017), und ein Bacillus-subtilis-Isolat überlebte Gebrauchskonzentrationen von Chlordioxid und Wasserstoffperoxid (Martin et al., Journal of Applied Microbiology, 2015). Deshalb sprechen wir vom Wirkprinzip und nicht von „keinen Resistenzen“.