Salatköpfe wachsen auf einer vertikalen weißen Kunststoffwand. Das Additiv entfaltet bereits seine antimikrobielle Wirksamkeit beim Vertical-Farming.

Das Additiv entfaltet bereits seine antimikrobielle Wirksamkeit beim Vertical-Farming. (Bild: Heraeus)

Mann mit Dreitagebart, weißem Hemd und schwarzem Jackett. Während des IKV-Kolloquiums in Aachen präsentierte Martin Danz dem interessierten Publikum die neuartige Technologie. „Sehr gut funktioniert die katalytische Reaktion bei Polymeren, die aufgrund ihrer Polymereigenschaften Feuchtigkeit aufnehmen können. Denn dadurch können auch die AGXX-Partikel im Inneren der Bauteile zur Abtötung der Mikroorganismen beitragen.“
Während des IKV-Kolloquiums in Aachen präsentierte Martin Danz dem interessierten Publikum die neuartige Technologie. „Sehr gut funktioniert die katalytische Reaktion bei Polymeren, die aufgrund ihrer Polymereigenschaften Feuchtigkeit aufnehmen können. Denn dadurch können auch die AGXX-Partikel im Inneren der Bauteile zur Abtötung der Mikroorganismen beitragen.“ (Bild: Redaktion)

Mikroorganismen stellen eine große Gefahr für die menschliche Gesundheit dar. Wussten Sie, dass allein jährlich 11 Mio. Menschen an einer Sepsis sterben, meist ausgelöst durch Bakterien? Und wussten Sie weiterhin, dass Mikroorganismen erheblich die Produktqualität und die Haltbarkeit beeinträchtigen können und dabei jährlich wirtschaftliche Schäden in Milliardenhöhe verursachen? Auch für Polymeranwendungen stellt die Kontamination mit Mikroorganismen wie Viren, Pilzen und Bakterien eine ernsthafte Herausforderung dar. Diese gedeihen insbesondere unter feuchten Bedingungen auf verschiedenen Oberflächen und werden erst durch unangenehmen Geruch und die Bildung von schleimigen Oberflächen bemerkbar. Darüber hinaus können Keime Kunststoffe nachhaltig schädigen, indem sie das befallene Substrat zersetzen. Bisher wurden in Kunststoffen zum Abtöten von Keimen hauptsächlich antimikrobielle Technologien eingesetzt, die auf der Freisetzung von Silberionen basieren, was jedoch ein ständiges Freisetzen von Silberionen erfordert. Das Verwenden der Silberionentechnologien in Kunststoffen hat sich als äußerst effektiv erwiesen. Sie können eine breite Palette von Mikroorganismen bekämpfen. Nach Abschluss des „Review Programme“ (Arbeitsprogramm zur Prüfung der in Biozidprodukten enthaltenen Wirkstoffe) der Europäischen Chemikalienagentur (Echa) werden die Silberionentechnologien voraussichtlich nicht mehr einsetzbar sein. Stand heute (Februar 2024) wurden 53 % der Einträge zu den Silberionentechnologien überprüft, die allesamt in der Einschätzung einer Nicht-Zulassung mündeten. Es besteht ein dringender Bedarf an Alternativen zu Silberionentechnologien. Eine davon ist das von Heraeus entwickelte Additiv AGXX, das sowohl heute als auch zukünftig im Einklang mit regulatorischen Bestimmungen eingesetzt werden kann. Anwender können sicher sein, dass sie eine umwelt- und verbrauchersichere Lösung verwenden, die den hohen Standards entspricht.

Welche Mikroorganismen hält das Additiv fern?

Im Gegensatz zu herkömmlichen Technologien basiert der Wirkmechanismus von AGXX auf einer katalytischen Reaktion mit Luftfeuchtigkeit und Sauerstoff und nicht auf der Freisetzung von Substanzen wie etwa Metallionen und ist somit auch im Rahmen der BPR gesetzeskonform einsetzbar. Das Additiv wird nicht verbraucht. Die antimikrobielle Technologie schützt somit dauerhaft Oberflächen und Textilien vor Keimen und zeigt eine langanhaltende Wirkung gegen Bakterien, Viren, Biofilmbildung sowie multiresistente Keime. Bisher wurde die antimikrobielle Wirksamkeit gegen mehr als 130 Mikroorganismen nachgewiesen, einschließlich silberresistenter E. coli-Stämme.

Tortendiagramm: Zahlreiche Silberionentechnologien wurden/werden von der Echa nicht zugelassen.
Zahlreiche Silberionentechnologien wurden/werden von der Echa nicht zugelassen. (Bild: Heraeus)

Vielfältig in der Anwendung

Das Additiv besitzt sehr gute, regulatorisch konforme antimikrobielle Eigenschaften und wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise, um das Wachstum von Mikroorganismen zu hemmen, eine hygienische Umgebung sowie langanhaltende Produktqualität zu gewährleisten. Es kann in Partikelform in Textilien und Polymere eingearbeitet werden. Das Additiv steht hierfür in Pulverform oder auch als wässrige Suspension zur Verfügung. Die Zuführung kann, wie bei anderen Additiven auch, sowohl bereits im Masterbatch als auch im Compound erfolgen. Das weite Anwendungsspektrum umfasst dabei neben Kunststoffen und Textilien auch Filter, Fassaden- und Antifouling-Farben, Klimatechnik, Schutzmasken, Medizinprodukte oder Sanitäreinrichtungen.

Was regelt die Biozidverordnung?

Die Biozidverordnung (Biocidal Products Regulation – BPR) regelt das Verwenden von Bioziden, also Chemikalien, die zum Bekämpfen von Schadorganismen wie Bakterien, Viren oder Pilzen eingesetzt werden. Die Verordnung trat im September 2013 in Kraft und sieht einen strengen Zulassungsprozess für Biozide vor, der von der European Chemicals Agency (Echa) überwacht wird. Mit der Einführung der Biozidverordnung wurde aber nicht nur der Zulassungsprozess für neue antimikrobielle Technologien definiert, sondern auch festgelegt, dass alle bereits damals kommerziell verfügbaren antimikrobiellen Technologien sich einer Überprüfung nach den neuen Regularien zu unterziehen haben, dem sogenannten Echa Review Programme.

Polymeranwendungen, die stark von einer antimikrobiellen Ausstattung profitieren, sind unter anderem Lebensmittelförderbänder, Wundauflagen, Matratzen, Textilien, Folien und viele mehr. Somit ist diese Technologie gut geeignet für Polymeranwendungen, da mit ihr das Material dauerhaft antimikrobiell ausgestattet wird. Die Wirkung der Technologie in verschiedenen Materialien, insbesondere in wasserabsorbierenden Kunststoffen wie Polyamiden, Polyurethane und thermoplastische Polyurethane, wurde durch zahlreiche Tests bei unabhängigen mikrobiologischen Laboren an PA6-Typen, PU-Schäumen, Textilbeschichtungen und Fasern bestätigt. Die Wirksamkeit des Additivs ist komplett temperaturunabhängig.

Schaubild: Der Wirkmechanismus des Additivs basiert auf einer katalytischen Reaktion.
Der Wirkmechanismus des Additivs basiert auf einer katalytischen Reaktion. (Bild: Heraeus)

Wirksamkeit im Labor getestet

AGXX wurde beispielsweise wiederholt durch Extrusion in PA6- und PA6/66-Granulat eingearbeitet, das dann zu Platten, Folien oder Textilfasern verarbeitet wurde. Die Konzentration des Additivs ist materialabhängig. Mikrobiologische Untersuchungen gemäß ISO 22196 für glatte Oberflächen oder ISO 20743 für poröse Oberflächen wurden mit den Probekörpern durchgeführt, um die antimikrobielle Wirksamkeit gegen E. coli-, S. aureus- und K. pneumoniae-Stämme zu prüfen. Alle getesteten Konzentrationen zeigten eine exzellente antimikrobielle Wirkung, wobei die Bakterienkonzentration bei allen Probekörpern um mehr als 99,9 % reduziert wurde. Die PA6- und PA6/66-Platten mit dem Additiv zeigten während der Extrusion und Weiterverarbeitung eine gute Prozessierbarkeit, ohne die Verarbeitungsparameter im Vergleich zur additivfreien Referenz zu beeinflussen.

Balkendiagramm mit sechs grünen Balken. Die Wirksamkeit des Additivs wurde in verschiedenen Polymeren getestet.
Die Wirksamkeit des Additivs wurde in verschiedenen Polymeren getestet. (Bild: Heraeus)

Wo das Additiv im Praxiseinsatz überzeugt

Das Additiv findet in verschiedenen Praxisbeispielen bereits Anwendung. So konnte das Additiv erfolgreich in PA6-Hochleistungskunststoffmodulen für die Vertical-Farming-Industrie implementiert werden. Da die Kontamination durch Keime und Reinigung in Urban-Farming-Anlagen herausfordernd sein kann, ist es wichtig, Biofilmbildung auf allen Oberflächen möglichst zu verhindern. Durch die Implementierung des Additivs in die Module wird nicht nur die allgemeine Sauberkeit gefördert, sondern auch die Lebensdauer eingesetzter Produkte erhöht. In der Textilindustrie kann die Anwendung des Additivs in und auf Textilien einen bedeutenden Fortschritt in puncto Hygiene und Geruchsbekämpfung ermöglichen. Dies gilt insbesondere für Anwendungen in Sportbekleidung, wo unangenehmer Schweißgeruch verhindert wird oder im medizinischen Bereich, wenn durch das Einarbeiten der Technologie in Bettwäsche, medizinischen Textilien und Arbeitskleidung Infektionsketten unterbrochen werden können. Besonders bemerkenswert ist hier, dass das Polymer auch eine ausgeprägte Leistung gegen Bakterien aufweist, die gegen herkömmliche Silbertechnologien resistent sind, wie beispielsweise bestimmte Stämme von E. coli. In erfolgreicher Zusammenarbeit mit verschiedenen Textilinstituten und Industriepartnern wurden die Partikel erfolgreich in Nylon- und Lyocell-Fasern integriert. Darüber hinaus hat sich die Anwendung des Additivs durch Oberflächenbeschichtung als äußerst wirksam erwiesen. Hervorzuheben ist, dass die antimikrobielle Wirksamkeit von behandelten Textilien auch nach 100 Waschzyklen erhalten bleibt, was ihre mechanische und chemische Beständigkeit unterstreicht.

Quelle: Heraeus Precious Metals

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