Microbiologie van metaalbewerkingsvloeistoffen

Matthew Bloomer 2 augustus 2017 Automotive, Metaalbewerking
Microbiology of Metalworking Fluids

Micro-organismen kunnen gedefinieerd worden als levende organismen die alleen met behulp van een microscoop te zien zijn. De wereld van de microben is uitermate divers en omvat zowel een- als meercellige organismen. voor metaalbewerkingsvloeistoffen zijn vooral bacteriën en schimmels van belang.

Bacteriën

Bacteriën zijn een grote groep eencellige organismen die doorgaans slechts enkele micrometers lang zijn. Op onze aarde kennen we zo duizenden soorten bacteriën die in eender welk leefgebied op aarde gedijen en een groot deel van de biomassa van onze planeet uitmaken.

bacteria

Bacteriën die regelmatig voorkomen in metaalbewerkingsvloeistoffen

Aeroob

  • Pseudomonas oleovorans
  • Pseudomonas aeruginosa
  • Achromobacter sp

Anaeroob

  • Escherichia coli
  • Staphylococcus sp
  • Bacillus cereus
  • Clostridium sp
  • Desulfovibrio sp (SRB)

Net als alle levende wezens zijn ook bacteriën afhankelijk van een energiebron (licht, chemische stof) en een koolstofbron (organische verbindingen, CO2) voor hun metabolisme. Verder vereisen bacteriën ook nutriënten en gunstige omstandigheden zoals pH en temperatuur om zich te kunnen verspreiden. Deze omstandigheden zijn afhankelijk van het soort bacteriën:

  • Aerobe bacteriën– vereisen zuurstof
  • Anaerobe bacteriën – vereisen geen zuurstof

Bij de anaerobe bacteriën vinden we sulfaatreducerende bacteriën (SRB’s) terug die we vooral kunnen herkennen aan de bijzonder onaangename geur van ‘rotte eieren’. Deze bacteriën kunnen ook lastige donkere vlekken veroorzaken op machines en werkstukken.

Bacteriële groei en verspreiding

Bacterial growth versus Time

In optimale omstandigheden kunnen bacteriën zich om de 10 tot 20 minuten delen, waardoor ze een logaritmische groei creëren, tot de populatie (biomassa) een maximaal duurzame densiteit bereikt.

Vorming van een biofilm

Zodra bacteriën zich op een oppervlak vasthechten en daar ongestoord blijven, vormt er zich een biofilm. Er wordt een polymeer afgescheiden waarin andere microben en deeltjes worden gevangen; op die manier vormt er zich een film. Deze film bestaat uit een mix van micro-organismen, inclusief aerobe en anaerobe bacteriën, in een uitermate stabiele omgeving die bijzonder moeilijk te penetreren is.

Schimmels en gisten

Schimmels zijn meercellig en groter dan bacteriën (>2цm).

Een schimmelbesmetting kan een probleem zijn, want hierbij worden zowel biomassa als giftige stoffen geproduceerd. De vorming van biomassa kan een bijzonder probleem zijn, want het groeit als een “mat die fysiek verwijderd moet worden”. Schimmels voeden zich met de mineralen in water, dus waar mogelijk is het altijd best om het ‘aanmaakwater’ voor een metaalbewerkingsvloeistof eerst te de-ioniseren.

Fungus

Hieronder enkele courant voorkomende soorten gisten en schimmels bij metaalbewerkingsvloeistoffen:

  • Aspergillus sp
  • Acremonium sp
  • Candida albicans
  • Penicillium sp
  • Geotrichum candidum
  • Trichoderma sp

Gisten zijn eencellige schimmels die zowel aeroob als anaeroob kunnen zijn. Gisten geven de voorkeur aan een neutrale of licht zure pH-omgeving.

 

Biologische achteruitgang van metaalbewerkingsvloeistoffen

Een typische metaalbewerkingsvloeistof kan verschillende organische bestanddelen omvatten zoals vetzuren, esters, oppervlakteactieve stoffen, sulfaat- en fosfaatverbindingen, alsook verontreinigingen zoals verontreinigde hydrauliekolie. Deze vormen allemaal een ideale voedingsbodem voor bacteriën en hebben een aanzienlijke impact op de prestaties van de vloeistof.

Emulsiekenmerken

Microbiële activiteit kan leiden tot een wijziging in de emulsiekenmerken, hetzij een verhoogde schuimvorming, hetzij de splitsing van de emulsie door de productie van organische zuren en biologisch afbreekbare oppervlakteactieve stoffen.

Vloeistofprestaties

Micro-organismen kunnen smeeradditieven doen metaboliseren, waarna deze uiteenvallen en afbreken, en hun functionaliteit verloren gaat of vermindert.

Corrosievermindering

Microben kunnen de corrosie-eigenschappen van metaalbewerkingsvloeistoffen beïnvloeden door de aanmaak van organische zuren en enzymen die metalen oppervlakken aantasten.

Esthetische aspecten: geur en slijm

Het courante fenomeen dat ook wel de ‘maandagochtendgeur’ wordt genoemd, is het resultaat van het microbiële metabolisme. Hierdoor worden organische zuren en aldehyden met hun typische geuren aangemaakt, maar ook krachtigere gassen zoals waterstofsulfide. Tijdens de stilstand van de machines kunnen deze gassen zich opstapelen, om vervolgens vrij te komen zodra de vloeistof opnieuw circuleert.

Impact op de gezondheid

Micro-organismen in metaalbewerkingsvloeistoffen kunnen leiden tot gezondheidsrisico’s zoals infectie, reactie op toxines en allergische reacties. Dit risico kan nog aanzienlijk toenemen wanneer wonden zoals snij- en schaafwonden niet correct verzorgd worden. Een goede persoonlijke hygiëne en de juiste PBM’s zijn altijd aangeraden.

Monitoring van de toestand

Waarnemingen

Onaangename geuren en slijmresten wijzen duidelijk op een microbiologische activiteit. Het ophopen van componenten die niet in de emulsie thuis horen zijn bevorderlijk voor de verspreiding van bacteriën; u moet dan ook al het mogelijke doen om deze te verwijderen. De vaststelling van slechte hygiënische en bedrijfsomstandigheden bij een visuele inspectie zoals vloeistofplassen, een accumulatie van vuil en een slechte hygiëne kunnen elke vorm van microbiële besmetting nog verergeren.

Microbiologische tests

De courantste manier om op de aanwezigheid van een microbiologische besmetting te testen, bestaat erin een staal te nemen van de vloeistof en dit staal op een voedingsbodem (agaragar) te laten kweken.

Een eenvoudige en praktische methode is het gebruik van vooraf gemaakte ‘dipslides’. Deze bevatten aan beide kanten agaragar en naargelang van het type dipslide ondersteunen ze de groei van bacteriën aan de ene kant (geïdentificeerd door rode stippen) en van schimmels en gisten aan de andere kant.

bacterial vs fungal growth

Merk op dat de bepaling van anaerobe bacteriën beperkt wordt door de aanwezigheid van zuurstof; dat betekent echter niet dat ze er niet zijn.

De microbiologische besmettingsgraad interpreteren

Hieronder vindt u een richtlijn waarin wordt aangegeven welke besmettingsgraad als significant wordt beschouwd en welke soort actie moet worden ondernomen;

 

Besmettingsgraad
CFU = kolonievormende eenheden per gram of cm³
<10³ lichte besmetting
De besmetting blijft gering; de vloeistof moet gemonitord worden bij eventuele verdere verspreiding
<10⁴ matige/sterke besmetting
We raden aan een biocide toe te voegen om een eventuele verdere microbiële verspreiding te verminderen of te beperken
<10⁶ sterke besmetting
Er moet onmiddellijk actie ondernomen worden. Toevoeging van een biocide kan verdere besmetting verminderen/beperken, maar op lange termijn zijn afvoer en reiniging raadzaam.

Hoe kunt u de snelheid van de bacteriële groei onder controle houden of verminderen?

  1. Kies een product met biologisch stabiele eigenschappen: Q8 Baroni, Q8 Berlioz en Q8 Brunel.
  2. Steriliseer uw machinesysteem alvorens het met een nieuwe vloeistof te vullen.
  3. Zorg ervoor dat de correcte mengprocedures worden gevolgd.
  4. Houd de machines zo schoon mogelijk door regelmatig schilfers en slijpsel te verwijderen.
  5. Verwijder de olieverontreiniging – “verontreinigde olie”.
  6. Zorg ervoor dat de vloeistofconcentraties binnen de aanbevolen parameters blijven.
Matthew Bloomer

Van onze expert Matthew Bloomer

Matthew werkt voor Q8Oils sinds 2008 en is expert in Metaalbewerkingsvloeistoffen, meer bepaald in biocides en microbiologie, wat verklaard kan worden door zijn achtergrond in chemie.

Vraag Stel een onderwerp voor