Dwutlenek chloru: wiedza podstawowa

Czym jest dwutlenek chloru?

Dwutlenek chloru (ClO₂) jest chemicznym środkiem dezynfekcyjnym, który występuje jako gaz lub w roztworach wodnych. Do dezynfekcji wody stosuje się go od lat czterdziestych XX wieku; jest silnym utleniaczem, który skutecznie działa na wiele mikroorganizmów. Wszystkie produkty biostream® GmbH opierają się na tej substancji czynnej.

W uzdatnianiu wody pitnej dwutlenek chloru służy do inaktywacji chorobotwórczych mikroorganizmów, takich jak bakterie, wirusy i pierwotniaki. Jest skuteczny także wobec uporczywych mikroorganizmów, które są oporne na chlor, na przykład Giardia i Cryptosporidium.

Czy dwutlenek chloru jest dopuszczony do stosowania w wodzie pitnej?

Tak, w rozumieniu rozporządzenia o wodzie pitnej. Przy uzdatnianiu wody pitnej wolno stosować wyłącznie substancje, które Federalny Urząd Ochrony Środowiska (UBA) wymienia na liście według § 20 rozporządzenia o wodzie pitnej. Dwutlenek chloru figuruje tam z przeznaczeniem: dezynfekcja. W zakładach wodociągowych ta substancja czynna jest stosowana do dezynfekcji wody pitnej od dziesięcioleci.

Rozporządzenie (UE) nr 528/2012 w sprawie produktów biobójczych reguluje natomiast produkt: jaka substancja czynna może być zawarta w środku dezynfekcyjnym i od kogo pochodzi. Dwutlenek chloru należy do istniejących substancji czynnych, które UE ocenia w ramach programu przeglądu. UE podejmuje przy tym decyzję osobno dla każdego sposobu wytwarzania i typu produktu; dopóki dla danego sposobu nie zapadła decyzja, obowiązują przepisy przejściowe. Co to oznacza w szczegółach, wyjaśnia strona Dwutlenek chloru w wodzie pitnej: ramy prawne.

Czy dwutlenek chloru to to samo co chlor?

Nie. Mimo podobnej nazwy dwutlenek chloru (ClO₂) jest odrębnym związkiem chemicznym o innej zasadzie działania: utlenia składniki komórek mikroorganizmów, zamiast je chlorować. Dlatego nie powstają chloraminy, pozostaje on skuteczny w całym zakresie pH wody pitnej i wnika także w biofilmy.

Różnią się również produkty reakcji. Dla chloru lista Federalnego Urzędu Ochrony Środowiska wymienia trihalometany, dla dwutlenku chloru chloryn i chloran. Szczegółowe porównanie znajdą Państwo na stronie Dwutlenek chloru czy chlor.

Skuteczność i właściwości

Dwutlenek chloru ma wysoką zdolność utleniającą, dzięki czemu potrafi szybko i skutecznie inaktywować wiele chorobotwórczych mikroorganizmów. Działa zarówno na bakterie, jak i na wirusy, pierwotniaki (organizmy jednokomórkowe) oraz glony. W porównaniu z innymi środkami dezynfekcyjnymi, takimi jak chlor, dwutlenek chloru jest skuteczniejszy wobec uporczywych i opornych mikroorganizmów.

Brak powstawania chloramin

W przeciwieństwie do chloru, który w kontakcie z amoniakiem w wodzie tworzy chloraminy, dwutlenek chloru nie tworzy chloramin. Chloraminy są niepożądanymi produktami ubocznymi, ponieważ mogą powodować problemy z zapachem i smakiem oraz są mniej skuteczne wobec mikroorganizmów.

Mniejsza korozja

Dwutlenek chloru powoduje w systemach zaopatrzenia w wodę mniejszą korozję niż chlor. Słabiej utlenia metale, takie jak żelazo i mangan, i tym samym przyczynia się do zmniejszenia osadów i korozji w przewodach rurowych.

Skuteczne usuwanie biofilmu

Biofilmy to nagromadzenia mikroorganizmów, które mogą tworzyć się na powierzchniach w systemach wodnych. Dwutlenek chloru bardzo skutecznie usuwa biofilmy, ponieważ potrafi wnikać w warstwy śluzu i zabijać znajdujące się w nich mikroorganizmy.

Skuteczny przy wyższych wartościach pH

Dwutlenek chloru zachowuje działanie dezynfekcyjne także przy wyższych wartościach pH, podczas gdy skuteczność chloru maleje wraz ze wzrostem pH. Ma to szczególne znaczenie na obszarach z twardą wodą lub przy dezynfekcji ścieków.

Długi okres trwałości i możliwość transportu

Dwutlenek chloru jest stabilnym środkiem dezynfekcyjnym, który można łatwo transportować i przechowywać. Ma dłuższy okres trwałości niż inne środki dezynfekcyjne, takie jak ozon, który szybko się rozkłada i musi być wytwarzany na miejscu. Lista Federalnego Urzędu Ochrony Środowiska według § 20 rozporządzenia o wodzie pitnej wymienia cztery metody wytwarzania i dozowania dwutlenku chloru; w trzech z nich jest on wytwarzany na miejscu.

Skąd pochodzą wartości

Liczby na naszej stronie głównej i na listach zalet mają swoje źródło. Podajemy je tutaj, aby mogli Państwo je sprawdzić.

Skuteczność 99,9%, 1620 pojedynczych testów, 5 minut

Badanie Instytutu Nauk o Żywności i Żywieniu Człowieka Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze, kierownik: dr rer. nat. H.-D. Werlein, na zlecenie biostream® GmbH. Zakres i wyniki w szczegółach.

25 razy mniejsza wymagana dawka niż w przypadku nadtlenku wodoru

Przy dezynfekcji instalacji według arkusza roboczego DVGW W 291 stężenia robocze wynoszą 6 mg/l dwutlenku chloru wobec 150 mg/l nadtlenku wodoru; 150 podzielone przez 6 daje 25. Wartości podano w wytycznej administracyjnej Federalnego Urzędu Kolejowego (Eisenbahn-Bundesamt) dotyczącej czyszczenia i dezynfekcji systemów dystrybucji i magazynowania wody pitnej (załącznik IV do VR IfSG, stan na 1 stycznia 2008, tabela 1 „Środki chemiczne do dezynfekcji instalacji”). Bawarski Krajowy Urząd Gospodarki Wodnej, arkusz informacyjny nr 1.8/3 (stan na grudzień 2000, według DVGW W 291) podaje dla nadtlenku wodoru to samo stężenie końcowe 150 g/m³. Sam arkusz roboczy: DVGW W 291.

Skuteczny w całym zakresie pH wody pitnej

Bawarski Krajowy Urząd Gospodarki Wodnej pisze w arkuszu informacyjnym nr 1.8/3: działanie dezynfekcyjne chloru, podchlorynu, wapna chlorowanego, nadmanganianu potasu i nadtlenku wodoru maleje wraz ze wzrostem pH; stosując dwutlenek chloru, „w przypadku którego działanie dezynfekcyjne jest niezależne od wartości pH”, można ten problem obejść. Wytyczna administracyjna Federalnego Urzędu Kolejowego formułuje to jako „w dużej mierze niezależne od wartości pH” i podaje dla nadtlenku wodoru skuteczność tylko do pH 8.

Dwutlenek chloru wnika lepiej w biofilmy niż chlor

Lin, Stout i Yu (2011) stwierdzają w swoim przeglądzie Controlling Legionella in hospital drinking water: an evidence-based review of disinfection methods (Infection Control and Hospital Epidemiology 32(2):166–173), że dwutlenek chloru wnika w biofilmy lepiej niż chlor. Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) przejmuje to stwierdzenie w swoim przeglądzie literatury Technologies for Legionella Control in Premise Plumbing Systems (EPA 810-R-16-001, 2016, punkt 2.3.3.1) i streszcza tam pracę Loret et al. (2005): w pętlach rurowych odwzorowujących instalację budynku grubość biofilmu spadła do wartości poniżej 5 µm przy zastosowaniu 0,5 mg/l dwutlenku chloru przez trzy miesiące, a bez zastosowania wynosiła od 13 do 35 µm. Granicę pokazuje pomiar Jang et al. (Applied Microbiology and Biotechnology 72:368–376, 2006): w biofilmach z rurociągów mleczarskich dwutlenek chloru przy 25 mg/l był zużyty po około 100 µm. Dlatego mówimy o wnikaniu, a nie o działaniu „w głąb” lub „od podstaw”.

Maksymalny dodatek 0,4 mg/l

Lista dopuszczonych środków uzdatniania i metod dezynfekcji według § 20 TrinkwV (Federalny Urząd Ochrony Środowiska, stan na styczeń 2023), część II, dwutlenek chloru: maksymalny dopuszczalny dodatek 0,4 mg/l, po zakończeniu uzdatniania najwyżej 0,2 mg/l i co najmniej 0,05 mg/l, produkty reakcji, które należy uwzględnić: chloryn i chloran.

Zasada działania zamiast „braku oporności”

Dwutlenek chloru działa utleniająco jednocześnie na kilka struktur komórkowych: peroksydacja lipidów, uszkodzenia błony komórkowej, utlenianie białek i rozkład DNA (Liu et al., Bactericidal Mechanisms of Chlorine Dioxide against Beta-Hemolytic Streptococcus, Current Issues in Molecular Biology 45, 2023). Przystosowanie się jest przez to utrudnione, ale nie wykluczone: w laboratorium wyhodowano populację echowirusa opornego na dwutlenek chloru (Zhong et al., Frontiers in Microbiology, 2017), a izolat Bacillus subtilis przetrwał stosowane w praktyce stężenia dwutlenku chloru i nadtlenku wodoru (Martin et al., Journal of Applied Microbiology, 2015). Dlatego mówimy o zasadzie działania, a nie o „braku oporności”.