BİYOFİLM: İşletmelerde Sorun Yaratan Biyolojik Bir Oluşum

Biyofilm, bakterilerin yarattığı çok güçlü bir koloni oluşumudur ve Biyofilm’in giderilmesi zordur.

“BİYOFİLM” kelimesi az bilinen bir kelime olmasına rağmen, aslında normal hayatımızda çok karşılaştığımız bir olaydır.  Örneğin tıkanan lavabolar içinde “BİYOFİLM” oluştuğu için lavabolar tıkanır, biz de mekanik yöntem ile veya lavabo gideri içine “Lavabo aç” adı ile satılan “kostik” kimyasalı dökerek BİYOFİLM’i bozarız ve lavabo gideri açılır. 

Işık gören bir yerde, ılıman günlerde, bir kap içine su koyup bu suyu 8 – 10 gün hiç ellemezsek, bu süre sonunda kabın iç cidarına elimizi değdirdiğimizde “kayganca” bir tabakanın oluştuğunu fark ederiz, işte bu, ortam havasından suya gelen mikroskobik canlıların suda üremesi sonucu oluşan BİYOFİLM kolonisinden başka bir şey değildir.

Tabiatta, karınca kadar çok küçük canlıların aralarında mükemmel bir iletişim kurduğunu fark ederiz.  Gözle göremediğimiz mikrobiyolojik canlılar da aralarında benzer şekilde ilişki kurar; kendi ürettikleri yapışkan sıvılar sayesinde hem yüzeylere yapışarak tutunurlar, hem birbirlerine yapışarak koloni oluştururlar, hem de ortamdaki maddeleri ve gıda maddelerini kolonilere yapıştırarak koloninin içeriğini zenginleştirirler. Birden fazla mikroorganizma kolonisinin beraberce büyüttüğü BİYOFLM tabakalarında karmaşık sinerjisi olan bir sosyal yapı oluşur.

Bazı sulu sistemlerde oluşan BİYOFİLM, içine klor gibi, biyosit gibi dezenfektanlara karşı kale kadar korunaklı yuvadır. Biyofilm, içinde su bulunan birçok aparatın tıkanmasına sebep olur.  Soğutma kulelerinde üreyen ve insan için ölümcül olan LEGİONELLA bakterisinin de biyofilmler içinde ürediği keşfedildi. BİYOFİLM kalesi içine girilemediği için Legionella bakterisi ile mücadele de zordur.  

2015 yılında İstanbul’da “Legionella Yönetilebilir bir Risktir” konulu bir sempozyum düzenlendi ve bu sempozyumdaki konuşmacıların birinden çok önemli bir bilgi öğrendik:

“Kimyasallar ile BİYOFİLM’e bir şey yapılamadığını fark eden ilim, şimdi BİYOFİLM’i oluşturan birimlerin aralarındaki iletişimi bozmak için yöntemler arıyor.”  

Bu bilgiyi bize aktaran konuşmacıya çok teşekkür ederiz.  Bu bilgi sayesinde biz de BİYOFİLM’in klor ile veya başka dezenfektanlar ile yok edilemeyeceğini öğrendik, farklı yöntemler denemeye başladık.  Uzun yıllardır soğutma sistemlerinde KİREÇLENME’ye karşı kullanılan ve radyo frekansı üreten bir cihazın soğutma kulelerinde yosun üremesini engellediğini fark ediyorduk, fakat yosunun neden üremediğini anlayamıyorduk.  Bu cihazın ürettiği frekans “canlı” olan yosunu önlediği gibi mikroskobik BİYOFİLM’in oluşmasını da önleyebilir, ancak henüz böyle bir araştırma yapma fırsatını bulamadık.

Resim 1: Radyo Frekansı ile Soğutma Suyunda Kireçlenmeyi ve Yosun Oluşmasını Önleyen Frekans Jeneratörü

Bu yazımızda BİYOFİLM’in yalnızca işletmelerde yarattığı sorunlar üzerinde duracağız.

BİYOFİLM işletmelerin birçoğunda, sulu bölgelerde üreyen bir “olay”dır. “Olay” diyoruz, çünkü BİYOFİLM mikrobiyolojik canlıların “koloni” şeklinde kendi aralarındaki iletişim sayesinde oluşan bir olaydır. Bu biyolojik “olay” jelimsi bir tabaka gibidir ve uzun süre kendi haline bırakıldığında, Resim 2’de görüldüğü gibi, işletmedeki filtreleri, boruları dahi tıkayarak basınç kaybını yükseltir, buna ek olarak, su sisteminde bakteri yükünü arttırır.

Resim 2: Biyofilm ile kaplanmış bir diskli filtre

BİYOFİLM ile suda bulunan bakteri arasındaki fark: Su içinde “yüzer halde” bulunan bakteriler bireysel canlılar olup bazı dezenfektanlar ve biyositler ile giderilebilir. Ancak, sulu ortamdaki bir cidara tutunan mikrobiyolojik canlılar (bakteri, maya, küf gibi) tutundukları yüzeyde, aralarındaki harika iletişim sonucu şekil değiştirip Biyofilm oluşturur; ortak çalışma sonucu bu canlılar yapışkan (kaygan) bir madde üreterek kendilerini çevreden koruyan bir “katman” meydana getirir. Böylece artık bu canlılar bireysel değil, aralarında harika iletişimi olan BİYOFİLM organizasyonudur ve bakteriden çok farklı davranır: Tüm dezenfeksiyon ve biyosit kimyasallarına karşı kendini korur, koruma katmanı içinde başka bakterilerin yerleşmesine ve üremesine de müsaade eder, fakat biyofilm içine ihtiyacı olan gıdanın girmesini de sağlar.

BİYOFİLM su sistemine ne tür zararlar verir?

Jelimsi tabaka ile korunaklı olan BİYOFİLM zaman içinde bu tabakayı kalınlaştırır ve bunun sonucunda işletmeler aşağıdaki sorunlar ile karşılaşır:

• Yeterli dezenfekte edilmeyen su depolarında su az hareketli olduğundan, depo cidarlarında BİYOFİLM üreme olasılığı yüksektir. Zaman içinde kalınlığı yükselen biyofilmden parçalar kopar ve böylece BİYOFİLM su sisteminin başka bölgelerine de taşınmış olur.
• Borularda: Özellikle su hızının düşük olduğu su borularında BİYOFİLM üremeye ve kalınlaşmaya başlar, bunun sonucunda borularda basınç kaybı yükselir ve su debisi azalır. Karbon – çelik gibi bazı metal borularda BİYOFİLM korozyon oluşturur ve borular delinebilir. Ayrıca, BİYOFİLM, noktasal olarak boruda elektro-korozyona da sebep olur ve böylece paslanmaz çelik boru dahi delinir. 

Resim 3: Su Borusu İçinde Oluşmuş BİYOFİLM Tabakası

• Mekanik Filtreler içinde üreme: Resim 1’de filtrenin durgun bölgesinde BİYOFİLM görünüyor. Su hızının düşük olduğu filtrelerin her yerinde BİYOFİLM üreyebilir ve bunun sonucunda filtrede basınç kaybı yükselir.  İyi dezenfekte edilmemiş su sistemlerinde, su içinde fazla kirlilik olmamasına rağmen, kartuş filtrelerin üzerinde BİYOFİLM ürediği için, kartuşların çok sık değişmesi gerektiğine şahit oluyoruz.
• Kum Filtrelerinde su hızı düşüktür, filtreye gelen su dezenfekte edilmediyse, filtre kumu içinde gelişen BİYOFİLM kumları birbirine yapıştırır ve sonuç olarak, filtreden geçen su bireysel kum içinden değil, iri kum bloklarından geçtiği için hiç filtrelenmez.

Resim 4: Biyofilm ile Bloklaşmış Kum Filtresi Kumu

• Aktif Karbon Filtrelerde BİYOFİLM her bir aktif karbon tanesinin gözeneklerinde oluşur ve bunun sonucunda Aktif Karbon filtre dolgusu işe yaramaz. Bu üremenin oluşmaması için, Aktif Karbon dolgusu periyodik olarak buhar ile veya 80° – 90° C su ile işlem yapılması gerekir.

• Ters ozmoz membranları içinde BİYOFİLM üremesi: Ters ozmoz membranı içinde su hızı çok düşüktür, bu sebeple, membran içine mikrobiyolojik canlı girdiğinde burada üreyerek BİYOFİLM oluşturur. Bunun sonucunda membranlarda basınç kaybı yükselir, üretim debisi azalır.

Resim 5: İçinde Biyofilm Oluşmuş Ters Ozmoz Membranı

• Soğutma Kulelerinde ve Soğutma Sistemlerinde BİYOFİLM: Soğutma kuleleri, görevi gereği her gün milyonlarca metreküp ortam havasını soğutma suyu içinden geçirir, dolayısı ile, ortam havası içinde bulunan her tür bakteri soğutma suyu içine girer. Soğutma suyu sistemi başarılı bir şekilde sürekli olarak (kesintisiz) dezenfekte ediliyorsa, soğutma suyunda bakteri üreme ve BİYOFİLM oluşum riski çok düşük olur.  Ancak, su dezenfeksiyonu ihmal edildiğinde soğutma suyunda bakteriler geometrik hız ile çoğalır ve önce soğutma kulesi dolgusunda, daha sonra soğutma suyu borularında, hatta ısı eşanjörlerinde dahi BİYOFİLM üreyebilir. Bunun sonucunda soğutma suyu debisi azalır ve ısı değiştiricilerde tasarımdaki istenen ısı alışverişi elde edilemez.

Resim 6: Soğutma Kulesi Dolgusu İçinde Oluşmuş Biyofilm

• Isı Eşanjörlerinde BİYOFİLM üreyebilir. Resim 7. de görüldüğü gibi, su geçiş hızı az olan ısı eşanjörlerinde de BİYOFİLM üreyebilir ve oluşan tabaka eşanjörün ısı geçişini azalttığı gibi, eşanjör içindeki su hızını da düşürür.   

Resim 7: İçinde Biyofilm Üremiş Isı Eşanjörü

BİYOFİLM ile nasıl mücadele edilir?

BİYOFİLM mücadelesi için en başarılı çözüm BİYOFİLM oluşmasına müsaade etmemek ve bunun için mikroskobik canlıların su sisteminde yaşamasını engellemektir. Bu mücadelenin en basiti işletmeye gelen ham suyun sodyum hipoklorit (klor) veya bakteri giderici biyositler ile dezenfekte edilmesi veya suyun Ultra Filtre’den geçirilerek canlılardan arındırılmasıdır. 

Dolayısı ile bir tesis yeni kurulurken “kesintisiz” dezenfeksiyon yöntemi ile mikroskobik üreme engellenmeli, BİYOFİLM’e karşı gerekli önlemler alınmalı ve BİYOFİLM oluşumuna müsaade edilmemelidir.

Gerek kendi tecrübelerimiz ve gerekse internet araştırmamız BİYOFİLM’i tam olarak gideren basit bir yöntemin olmadığını gösteriyor.  BİYOFİLM oluşumunun türüne ve yerine göre aşağıdaki BİYOFİLM mücadelesi yöntemleri denenebilir.

1. 80 – 90°C gibi yüksek sıcaklığa dayanıklı cihazlarda sıcak su sirkülasyonu ile BİYOFİLM giderilebilir.
2. Mekanik yöntemlerin kullanılabileceği yüzeylerde, BİYOFİLM sıyrılarak yüzeylerden çıkarılabilir.
3. Kostik (NaOH) solüsyonu ile elde edilecek pH = 12 civarında 40° – 50° C derecelerde su ile ve uzun süreli sirkülasyon ile BİYOFİLM giderilebilir.
4. Ozon’a dayanıklı yüzeylerde yüksek miktarda ozonlu su kullanılarak BİYOFİLM giderilebilir.
5. Bazı radyo frekansları da BİYOFİLM oluşumunu engelleyebilir ve var olan BİYOFİLM’in giderilmesini sağlayabilir.

Özet olarak: BİYOFİLM birçok yerde kolayca oluşabilen tabii ve biyolojik bir varlıktır.  Daha önce oluşmuş BİYOFİLM ile mücadele zor olduğundan, bir işletme kurulurken BİYOFİLM’in hiç oluşmaması için gerekli dezenfeksiyon sistemleri kurulmalı ve etkili şekilde kontrol altında tutulmalıdır.