Lenntech Waterbehandeling en luchtbehandeling Lenntech Waterbehandeling en luchtbehandeling

Desinfectiemiddelen Koperzilver ionisatie

ontdekking productie toepassingen drinkwater

werking desinfectie gezondheidseffecten voor- en nadelen regelgeving

Koperzilverionisatie
Metalen als koper- en zilver kunnen gebruikt worden voor de desinfectie van water, mits ze geïoniseerd worden.

Wanneer is de desinfecterende werking van koper en zilver ontdekt?
Uit archeologische opgravingen blijkt dat mensen al minstens 11.000 jaar koper en 5000 jaar gebruik maken van zilver. Koper is vrij makkelijkte winnen en te bewerken. Meer dan 7000 jaar geleden ontwikkelden mensen extractiemethoden om koper uit ertsen te winnen. Het Romeinse rijk verkreeg koper voor het grootste deel van Cyprus, waar de naam koper vandaan komt. Tegenwoordig wordt koper vooral gewonnen uit de ertsen cupriet (CuO2), tenoriet (CuO), malachiet (CuO3·Cu(OH)2), chalcociet (Cu2S), coveliet (CuS) en borniet (Cu6FeS4). Grote neerslagen koper erts zijn gevonden in de VS, Chili, Zambia, Zaïre, Peru en Canada.
Zilver kan worden verworven uit zuivere neerslagen, uit zilverertsen zoals argeniet (Ag2S) en hoorn zilver (AgCl), en in combinatie met de neerslagen van ertsen die lood, goud of koper bevatten.
Zowel koper als zilver worden al eeuwenlang gebruikt vanwege hun biociderende werking. De Vikingen gebruikten koperen strips op hun schepen om de aangroei van algen en schelpen tegen te gaan. Moderne schepen gebruiken dezelfde technologie. De meeste anti-fouling verfsoorten bevatten koper, waardoor er geen of minder aangroei van mariene flora en fauna aan de wanden van schepen plaatsvindt, waardoor schepen sneller op hun bestemming kunnen komen.
Nomaden gebruikten zilveren munten om de kwaliteit van het drinkwater te verbeteren. Het water in wensputten waarin zich zilveren en koperen muntjes bevinden, is dankzij de biociderende werking van deze metalen, helder.
Sinds 1869 zijn er verscheidenen publicaties verschenen over de desinfecterende eigenschappen van zilver. In sommige Europese en Russische dorpen werd zilver gebruikt bij de behandeling van drinkwater.
De ionisatie van koper – en zilverionen werd in de jaren 1950 gelijktijdig ontwikkeld in Europa en de Verenigde Staten.

De Vikingen gebruikten koperen strips op hun schepen om de aangroei van algen en schelpen tegen te gaan.

Hoe worden koper-zilver ionen geproduceerd?
Voor koperzilverionisatie wordt gebruik gemaakt van elektrolise. Er wordt een elektrische stroom geleid door koperzilver, waardoor positief geladen koper- en zilverionen ontstaan.
Koperzilver ionisatie gaat terug tot simpele scheikunde: een ion, een atoom met een elektrische lading, is positief als het een elektron mist en negatief als het een elektron te veel heeft. Een positief geladen ion is een kation, een negatief geladen ion een anion. Bij ionisatie worden atomen veranderd in positieve of negatieve ionen. Bij koperzilverionisatie worden positieve zilver (Ag+-) en koper (Cu+- en Cu2+)ionen gevormd.
De elektroden staan vlak bij elkaar. Langs de elektroden stroomt het water dat gedesinfecteerd wordt. De elektroden worden onder stroom gezet, waardoor de buitenste atomen van de elektroden een elektron verliezen en veranderen in positieve ionen. Een groot deel van de ionen wordt door het water meegenomen, voordat ze bij de andere elektrode kunnen komen. Over het algemeen is bij een concentratie koperionen van 0,15 tot 0,40 ppm het gehalte zilverionen tussen de 5 tot 50 ppb.
De concentratie ionen wordt bepaald aan de hand van het debiet van het water. Het aantal ionen dat wordt vrijgemaakt, neemt toe bij een hogere elektrische lading.
Wanneer koperionen (Cu+) in het water terecht komen, worden ze snel geoxideerd tot Cu2+ ionen. Koper kan in het water voorkomen in de vorm van vrij koper. Meestal bindt het zich in het water aan deeltjes. Koper (Cu+) ionen zijn in het water onstabiel tenzij er een stabiliserende ligand aanwezig is.

Wat zijn de toepassingen van koper-zilver ionisatie ?
Koperzilverionisatie is geschikt voor een groot aantal toepassingen:
Het kwam in de belangstelling te staan toen de NASA in de jaren 1960 koperzilverionisatie gebruikte voor de productie van drinkwater aan boord van Apollo ruimtevluchten. De ionengenerator die gebruikt werd had de grootte van een sigarendoos. Men kon zo veilig drinkwater produceren zonder het gebruik van chloor in de ruimte.

NASA gebruikte op de Apollo vluchten als een van de eersten koperzilver ionisatie.

In Nederland wordt koperzilverionisatie vooral gebruikt voor de bestrijding van legionellabacteriën in waterleidingen en douches van met name ziekenhuizen, verpleegtehuizen en sportcomplexen. De TUDelft kampt al jaren met te hoge concentraties legionella in haar gebouwen. Bij de faculteit Bouwkunde en de douches van het sportcomplex heeft men een koper-zilverionisatiesysteem geplaatst, waardoor het water daar legionellavrij is.
In Engeland wordt koper-zilverionisatie reeds in zo’n 120 ziekenhuizen met succes toegepast voor de bestrijding van legionella. Het Westfries Gasthuis in Hoorn heeft in als eerste ziekenhuis in Nederland een koper-zilverionisatiesysteem geplaatst voor de preventie van legionella.
In de Verenigde Staten wordt koperzilverionisatie voornamelijk gebruikt voor de desinfectie van zwembaden. Koperzilver wordt steeds vaker gebruikt om vorming van gechloreerde desinfectiebijproducten bij de desinfectie van water met chloor te beperken. Het gebruik van koperzilver kan de benodigde hoeveelheid chloor als desinfectiemiddel doen afnemen.
Door zijn eigenschappen is koperzilverionisatie ook uitermate geschikt voor desinfectie in viskweekvijvers. Koperzilverionisatie is niet afhankelijk van de temperatuur. Daarnaast is de koperzilverionisatie actief in het hele systeem.
Koperzilver ionisatie wordt in de Verenigde Staten ook gebruikt door waterbottelingsbedrijven en bedrijven die water recyclen.

Wat is de desinfecterende werking van koper-zilver ionisatie?
De elektrisch geladen koperionen (Cu2+) in het water zoeken geladen deeltjes met een tegengestelde polariteit, zoals bacteriën, virussen en schimmels. De positief geladen koperionen gaan elektrostatische verbindingen aan met de negatief geladen celwand van de micro-organismen. Deze verbindingen verstoren de permeabiliteit van de celwand en zorgen ervoor dat er heel weinig voedingsstoffen kunnen worden opgenomen. Daarnaast penetreren de koperionen de celwand en maken hiermee de weg vrij voor de zilverionen (Ag+). Deze dringen door in de kern van het organisme. Zilverionen binden zich in de cel aan specifieke onderdelen, zoals het DNA, RNA, cellulair eiwit en ademhalingsenzymen, waardoor alle levensondersteunende systemen in de cel stil worden gelegd. Er vindt geen celgroei en celdeling meer plaats, de bacteriën vermenigvuldigen zich niet meer en sterven uiteindelijk.
De ionen blijven actief totdat ze door de micro-organismen zijn opgenomen.

Wat zijn de desinfectietoepassingen van koper-zilverionisatie?
Zwembaden en koper-zilver ionisatie

In de Verenigde Staten wordt koperzilver ionisatie ingezet om het gebruik van chloor voor de desinfectie van zwembaden te beperken. Het gebruik van chloor kan gereduceerd worden met 80%. De toepassing van chloor, of een ander desinfectie- en oxidatiemiddel, naast koperzilver blijft nodig, omdat koperzilver geen organisch materiaal in het zwembadwater, zoals huidvetten, haren, urine en huidschilfertjes, verwijdert.

Koeltorens en koper-zilver ionisatie
Nieuwe Arbowetgeving.
Het water van koeltorens moet gedesinfecteerd worden, om de groei van micro-organismen tegen te gaan. Koperzilver ionisatie kan hierbij gebruikt worden in combinatie met chloor. De concentratie chloor die nodig is voor desinfectie is hierbij veel lager. Koperzilverionisatie wordt ook gebruikt om Legionella bacteriën, die in koeltorens voor kunnen komen, te doden.
In mei 2004 wordt voor circa 12 koeltorens van het European Space Agency in Noordwijk een legionellapreventiesysteem op basis van koper-zilverionisatie geplaatst.

Legionella in zieken- en verzorgtehuizen en koper-zilverionisatie
Ziekenhuizen en verzorgtehuizen gebruiken koperzilver ionisatie om de verspreiding van Legionella te voorkomen. Het warmwatersysteem is de belangrijkste bron van Legionella organismen. De omstandigheden in warmwatersystemen zijn ideaal voor legionellabacteriën om zich te vermenigvuldigen. Besmetting vindt voornamelijk plaats via stoom van douches. Door koperzilver ionisatie toe te passen, kunnen de Legionella bacteriën afdoende worden gedood. Koperzilver is bijzonder effectief in het inactiveren van legionellabacteriën. De koperzilverionisatiesystemen die in Nederland worden gebruikt, worden vooral gebruikt vanwege hun effectiviteit tegen legionella.

Drinkwater en koperzilver ionisatie
In de Verenigde Staten gebruiken enkele drinkwaterbedrijven koperzilverionisatie om het gebruik van chloor als desinfectiemiddel en de vorming van gechloreerde desinfectie bijproducten te reduceren. De norm voor trihalomethanen is door de EPA naar beneden bijgesteld, van 100 tot 80 (µg/L). De combinatie van koper zilver ionisatie en chloor biedt een goede desinfectie tegen virussen en bacteriën.

Wat zijn de voorwaarden voor desinfectie met koper-zilver ionisatie?
Een goede desinfectie van water met behulp van koperzilverionisatie is afhankelijk van een aantal factoren. De concentratie koper en zilverionen in het water moet voldoende zijn. De concentratie die aan het water moet worden toegevoegd wordt bepaald aan de hand van het debiet van het water, het watervolume in het systeem, de geleidbaarheid van het water en de concentratie micro-organismen die behandeld moet worden.
De elektroden moeten in goede conditie zijn. Als er sprake is van kalkaanslag of fouling, als gevolg van de hardheid van het water of de kwaliteit van het water, worden er minder elektroden vrijgegeven en neemt de werking af. Het gebruik van elektroden van puur zilver en puur koper zorgt ervoor dat de afgave van koper en zilverionen afzonderlijk van elkaar geregeld kan worden. Daarnaast hebben deze elektroden minder last van kalkaanslag en fouling.
De effectiviteit van koper zilverionisatie is afhankelijk van de pH van het water. Bij een hogere pH zijn koperionen minder effectief. Bij een pH van meer dan 6 slaan onoplosbare kopercomplexen neer. Bij een pH van 5 zijn koperionen voornamelijk aanwezig in de vorm van Cu(HCO3)+, bij een pH van 7 als Cu(CO3) en bij een pH van 9 als Cu(CO3)22-.
De effectiviteit van zilver wordt bepaald door de aanwezigheid van chloride. Chloride zorgt ervoor dat er zilverchloridecomplexen gevormd worden, waardoor er geen zilverionen beschikbaar zijn voor desinfectie.

Wat is de effectiviteit van koper-zilver ionisatie?
Met behulp van koperzilverionisatie kunnen legionella-bacteriën en andere micro-organismen in langzaam stromend water en stilstaand water geïnactiveerd worden. Legionellabacteriën zijn zeer gevoelig voor koperzilverionisatie. Koperzilverionisatie pakt ook de biofilm aan. Koper blijft achter in de biofilm en heeft zo een residuaal effect. Bij de toepassing van koperzilver, blijkt dat na toevoeging van koperzilver het gehalte legionellabacteriën drastisch daalt. Na een tijdje neemt deze weer toe, als gevolg van legionellabacteriën die zich in de biofilm bevinden. Het in de biofilm achtergebleven koper pakt vervolgens deze bacteriën aan. Bij een constante toevoeging van koper- en zilverionen aan het water blijft de concentratie Legionellabacteriën laag.
De afdodingssnelheid van koperzilver ionisatie is niet zo hoog als van ozon of UV. Een voordeel van de ionen is dat ze lang in het water blijven. Die bieden hiermee langdurige desinfectie en beschermen tegen herbesmetting. Koper- en zilverionen blijven in het water, totdat ze uitvlokken of samengaan met bacteriën of algen en via filters uit het water verwijderd kunnen worden.

Wat zijn de voor- en nadelen van koper-zilverionisatie?
Voordelen
Het gebruik van koperzilverionisatie is effectief tegen legionella, biofilm en verbetert de totale waterkwaliteit. Koperzilverionisatie heeft een groter residuaal effect dan andere chemische desinfectiemiddelen. Koper- en zilverionen blijven langer in het water. Het heeft ook een beter effect dan UV, omdat dit slechts plaatselijk effectief is. Koperzilver is actief in het hele watersysteem, ook in dode punten en delen met langzaamstromend water. Het gebruik van koperzilver is niet afhankelijk van de temperatuur van het water. Als koperzilver wordt gebruikt, behoeft het waterleidingsysteem minder onderhoud. Koperzilver is niet corrosief, het leidingnetwerk wordt hierdoor niet onnodig belast. Omdat er geen chemische middelen worden gebruikt worden de afsluiters, kleppen en pompen niet aangetast. Daarnaast blijven tanks, douchekoppen en kranen schoon. Daarnaast zijn er bij het gebruik van koper-zilverionisatie geen transport- en opslagproblemen.

Nadelen
De effectiviteit van koperzilverionisatie is afhankelijk van de pH van het water. Bij een hoge pH neemt de effectiviteit van het koper af. Bij een pH van 9 vindt slechts een tienvoudige reductie plaats van het aantal legionellabacteriën terwijl bij een pH van 7 een miljoenvoudige reductie plaatsvindt. Bij een hoge concentratie van opgeloste deeltjes in het water reageren zilverionen met deze deeltjes en vindt er neerslag plaats, waardoor de zilverionen niet beschikbaar zijn voor desinfectie.
Zilverionen binden zich makkelijk aan chloriden en nitraten die zich in het water kunnen bevinden en slaan dan neer waarbij ze hun effectiviteit verliezen.
Sommige micro-organismen kunnen een resistentie opbouwen tegen zilverionen.
Er zijn micro-organismen die beschermingsmechanismen hebben, waarmee ze metaalionen uit hun cel verwijderen of ervoor zorgen dat de metaalionen worden omgezet in een minder giftige vorm. Deze micro-organismen kunnen een resistentie hebben tegen koper-zilverionisatie.
Hoewel gesuggereerd is dat Legionellabacteriën ook een resistentie tegen koperzilverionisatie kunnen ontwikkelen, blijkt dat koperzilverionisatie doeltreffend is in de inactivatie van legionellabacteriën.
Koper- en zilverionen moeten in het gehele systeem aanwezig zijn om effectief micro-organismen te doden. Als het systeem weinig wordt gebruikt en het debiet laag is of er sprake is van doodlopende stukken in het systeem, kan dit een probleem zijn voor een effectieve desinfectie.

Wat zijn de gezondheidsrisico's van het gebruik van koper-zilverionisatie?
Er is nog onvoldoende onderzoek gedaan naar de mogelijke gezondheidseffecten van blootstelling aan koperzilverionisatie op de lange termijn. Over de invloed van koper-zilverionisatie op de gezondheid is nog weinig bekend.

Wat is de regelgeving voor het gebruik van koper-zilverionisatie?
Nederland
Het gebruik van koperzilverionisatie valt onder de wetgeving van biocides. Voor het gebruik van koperzilverionisatie voor verschillende toepassingen moet bij de Europese Unie (Biocidenrichtlijn 98/8/EC) toestemming worden gevraagd. Als het middel is geaccepteerd door de Europese Unie, kan het in principe in alle lidstaten voor die toepassing worden gebruikt. In Nederland moet desondanks vaak opnieuw toestemming worden aangevraagd en wordt een CTB nummer aan het middel toegekend. Nederland voert dit beleid omdat men geen stoffen aan het drinkwater wil toevoegen. De MAC waarden voor koper en zilver zijn respectievelijk 200 en 100 μg/L. De concentraties die gebruikt worden voor de desinfectie van water zijn 200 – 400 μg/L (Cu2+) en 20-40 μg/L (Ag+).
EU
De Europese Unie schrijft voor de concentratie zilver in het drinkwater geen waarden voor. Voor koper, dat ook door erosie van koperen waterleidingen in het water terecht komt, geldt een maximale waarde van 20 μg/L. Koper moet bij de kraan worden gemeten. (EU, Drinking water directive 98/83/EC, 1998).
WHO
De WHO schrijft geen normen voor de concentratie zilver als desinfectiemiddel in drinkwater voor, omdat de beschikbare gegevens onvoldoende zijn om een aanbeveling te doen voor een gezondheidsgerelateerde norm. (WHO, Guidelines drinking water quality, 3e editie)
In de Verenigde Staten wordt voor koper een maximum gehalte van 1,0 mg/L en voor zilver van 0,1 mg/L aangehouden. (EPA, National Secundary Drinking Water regulations, 2002)

Hoe wordt koperzilver ionisatie gecontroleerd?
Bij het gebruik van koperzilverionisatie moet een logboek bijgehouden worden van het gebruik van het systeem. Daarnaast moeten er wateranalyses en testen worden uitgevoerd om de effectiviteit van het systeem te bewijzen, omdat hier sprake is van een alternatief desinfectiemiddel. De eerste analyse wordt uitgevoerd voordat koperzilverionisatie wordt toegepast. Bij de analyse wordt de concentratie koper en zilver in het water gemeten, het gehalte legionellabacteriën en het aërobe kiemgetal bij 22 en 37 ˚C. Na plaatsing van het systeem worden deze gegevens maandelijks gemeten en gerapporteerd aan de gebruiker.

Meer weten over de desinfectie van water?:

Inleiding waterdesinfectie Noodzaak behandeling water Geschiedenis waterbehandeling

Drinkwaterbehandeling Nederland

Wat is water desinfectie? Noodzaak desinfectie van water Geschiedenis desinfectie Ziektes Voorwaarden voor desinfectie Factoren van invloed op desinfectie Regelgeving desinfectie drinkwater Nederland EU USA WHO

Zwembadbehandeling Zwembadverontreinigingen Zwembaddesinfectie Zwembaddesinfectie en gezondheid Zwembad regelgeving

Koeltorenwater Koeltorenverontreinigingen Koeltorendesinfectie Koeltorenregelgeving

Chemische desinfectiemiddelen Chloor Natriumhypochloriet Chlooramines Chloordioxide Koper-zilver ionisatie Waterstofperoxide Broom

Ontstaan desinfectiebijproducten Soorten desinfectiebijproducten Onderzoek gezondheidseffecten desinfectiebijproducten

Vergelijking desinfectiemiddelen

Lenntech (European Head Office)

Distributieweg 3
2645 EG Delfgauw
Nederland
Phone: +31 152 755 703
fax: +31 152 616 289
e-mail: info@lenntech.com


Lenntech USA LLC (Americas)

5975 Sunset Drive
South Miami, FL 33143
USA
Phone: +1 877 453 8095
e-mail: info@lenntech.com


Lenntech DMCC (Midden-Oosten)

Level 6 - OFFICE #101-One JLT Tower
Jumeirah Lake Towers
Dubai - U.A.E.
Phone: +971 4 429 5853
e-mail: info@lenntech.com


Copyright © 1998-2024 Lenntech B.V. All rights reserved