Das Fraunhofer FEP untersucht plasmaaktiviertes Wasser als chemikalienfreie Alternative zu herkömmlichen Desinfektionsmitteln. Die innovative Lösung bleibt über 300 Tage aktiv und eignet sich für Pharmazie, Lebensmittelindustrie und Landwirtschaft.
Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden forschen an einer Technologie zur Herstellung von plasmabehandelten Flüssigkeiten (PBF), die als umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen chemischen Desinfektionsmitteln eingesetzt werden können. In einer aktuellen Studie wird deren Eignung als Oberflächendesinfektionsmittel untersucht. Die Forschungsergebnisse zeigen eine Haltbarkeit von über zehn Monaten und eine gute antimikrobielle Wirksamkeit gegen Escherichia coli. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Surface & Coatings Technology veröffentlicht und entstand in Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer FEP und dem Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig.
Die Technologie nutzt Atmosphärendruck-Plasmaquellen zur Behandlung von Flüssigkeiten, wodurch reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies entstehen. Das plasmaaktivierte Wasser kann vorab behandelt und dann zum Einsatzort transportiert werden, ohne dass Plasmaquellen oder andere Behandlungsgeräte vor Ort benötigt werden, erläutert Linda Steinhäußer, Hauptautorin der Studie des Fraunhofer FEP.
Im Vergleich zweier Plasmaverfahren zeigte die Bogenentladung eine bis zu vierfach höhere antimikrobielle Wirksamkeit gegenüber der dielektrischen Barriere-Entladung.
Die Tests mit dem Modellorganismus E. coli zeigten eine Reduktion von bis zu 4 log-Stufen, abhängig von Material, Einwirkzeit und verwendetem PBF-Volumen.
Die plasmabehandelten Flüssigkeiten eignen sich für diverse Branchen:
- Pharmazie und Reinräume: chemikalienfreie Desinfektion unter sterilen Bedingungen
- Lebensmittelindustrie: Cleaning-in-Place-Verfahren, zum Beispiel für Milchtanks und ähnliche Anlagen
- Landwirtschaft: mögliche Nutzung als Desinfektions- und Düngemittel durch Stickstoffspezies
Materialabhängige Wirksamkeit nachgewiesen
Die Studie dokumentiert erstmals eine materialabhängige antimikrobielle Wirksamkeit. Dafür wurden Polymeroberflächen (ABS, PVC) und Edelstahloberflächen vergleichend untersucht. Diese Erkenntnisse sind für die industrielle Anwendung relevant und ermöglichen eine gezielte Optimierung für verschiedene Oberflächenmaterialien und Einsatzszenarien.
Die physikalisch-chemischen Parameter zeigen eine Haltbarkeit von über 300 Tagen bei längeren Plasmabehandlungszeiten, erläutert Steinhäußer. Während die Langzeitstabilität der physikalisch-chemischen Parameter nachgewiesen ist, wird die Korrelation mit der Desinfektionswirkung noch untersucht.
Das Fraunhofer-Team arbeitet bereits mit Partnern aus der Pharmaindustrie zusammen und ist offen für weitere Kooperationen.
Originalpublikation
L. Steinhäußer, K. Hain, K. Lachmann, D. Weile, G. Gotzmann: Production, shelf life and surface sanitizing efficacy of plasma-treated liquids; Surface and Coatings Technology, vol. 508 (2025), 132092, https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2025.132092
- www.fep.fraunhofer.de
Text zum Titelbild: Wachstum von Escherichia coli-Bakterien nach Behandlung mit PBF (l.) und ohne Behandlung (r.); vitale Bakterien wachsen als weiße Kolonien auf dem Nährboden (© Fraunhofer FEP)
