DE102014214042A1

DE102014214042A1 - System zur Wasserdesinfektion

Info

Publication number: DE102014214042A1
Application number: DE102014214042.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2016-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein auf Silber-basiertes System zur Desinfektion bzw. Entkeimung von Wasser sowie ein Verfahren zur Desinfektion/Entkeimung von Wasser unter Verwendung des erfindungsgemäßen Systems. Das erfindungsgemäße System ermöglicht eine wirksame Desinfektion von Wasser mit Silberionenkonzentrationen von ≤ 0,001 mg/l. Diese Silberionenkonzentration liegt signifikant unter (fast 8000%) dem gemäß der deutschen Trinkwasserverordnung zulässigen Grenzwert von 0,08 mg/l für Aufbereitungsanlagen.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein auf Silber basiertes System zur Desinfektion bzw. Entkeimung von Wasser sowie ein Verfahren zur Desinfektion/Entkeimung von Wasser unter Verwendung des erfindungsgemäßen Systems. Das erfindungsgemäße System ermöglicht eine wirksame Desinfektion von Wasser mit Silberionenkonzentrationen von ≤ 0,001 mg/l. Diese Silberionenkonzentration liegt signifikant unter (fast 8000%) dem gemäß der deutschen Trinkwasserverordnung zulässigen Grenzwert von 0,08 mg/l für Aufbereitungsanlagen.
Hintergrund der Erfindung
Die antibakterielle (antimikrobielle) Wirkung von Nano- und kolloidalem Silber bzw. von Silberionen galt lange als besonders effektiv und vor allem unbedenklich. Silberionen besitzen antimikrobielle Breitbandwirkung gegen Mikroorganismen wie beispielsweise Bakterien, Pilze, Viren, Algen und Parasiten.
Das Maß der gesundheitlichen Schäden für den Menschen hängt lediglich von der Dosis der Silberionen ab. Liegt die Silberionenkonzentrationen nach der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) bei 0,08 mg/l, so wäre die Gefährdung für die Gesundheit bei Anwendung um etwa 8000 Prozent höher als bei angestrebten 0,001 mg/l.
Der Mechanismus des Übergangs von unschädlichem, metallischem Silber zu Silberionen ist noch nicht ausreichend erforscht. Metallisches Silber ist ein Übergangsmetall im Periodensystem und relativ inert, d. h. es treten keine Wechselwirkungen zwischen den Elektronen der Atomhülle und der Zelle selbst ein, daher wirkt metallisches Silber nicht antibakteriell. Bei Kontakt mit Sauerstoff in Anwesenheit von Wasser oder Feuchtigkeit oxidiert Silber zu Silberkationen, die als Elektronenpaarakzeptoren und Lewis-Säure agieren und somit an jedes Elektronenpaar der Bakterienzellwand bzw. an die Zytoplasmamembran, DNA und Enzyme andocken und die Zellintegrität zerstören. Ergebnis ist die völlige Zerstörung des Bakteriums und damit ein die Entfaltung einer antibakteriellen Wirkung.
Nach der Liste der Aufbereitungsstoffe und Desinfektionsverfahren gemäß § 11 der Trinkwasserverordnung (Deutschland) Teil 1 A vom November 2012 liegt die höchste zulässige Konzentration von Silberionen bei 0,08 mg/l (Grenzwert) bei nicht-systematischem Gebrauch in Ausnahmefällen.
Produkte mit hohem Silberionengehalt können, insbesondere bei Verwendung über einen längeren Zeitraum hinweg, irreversible Silberablagerungen und neurologische Beeinträchtigungen (Silberakkumulation) im Organismus verursachen.
Silber wird von der Weltgesundheitsorganisation WHO 1997 als toxische Substanz eingestuft. Die US-amerikanische Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) legte bereits 1990 ein allgemeines toxisches Profil für Silber vor. Darin werden die aus Tierversuchen bekannten nachteiligen Auswirkungen auf Atemorgane und Gehirnaktivitäten beschrieben. Die Umweltbehörde der USA (EPA) führt Silber bereits seit 1954 als Pestizid und erklärt es 1997 zum prioritären Umweltschadstoff. Silber akkumuliert im menschlichen Körper im Laufe des Lebens in Leber, Milz und Nebennieren. Parenteral (am Darm vorbei) verabreichte Silbersalze können sich im Nervensystem ablagern, oral eingenommene zumindest einen myoklonischen Status epilepticus hervorrufen.
Nach längerer Einnahme von Silber wurden neurologische Defizite beobachtet. Nach REACH wurde Silber am 17. Mai 2013 als umweltgefährlich klassifiziert. Einige Studien liefern Hinweise darauf, dass Nanosilber DNA-Schädigungen verursacht.
Die lokal desinfizierende Wirkung von Silber und Silberverbindungen wurde früher überall, z. B. in Nasentropfen, bei Sinusitis, in Erkältungsmitteln sowie für Neugeborene eingesetzt.
Wird Silber über längere Zeit in niedrigen Dosen aufgenommen, so lagert es sich irreversibel als grau-bläuliche Verfärbung der Fingernägel und der Haut ab, die besonders nach Sonnenlichtexposition in Erscheinung tritt (Argyrie). Das Silber wird extrazellulär in der Dermis, in Nerven, Kapillarwänden, elastischen Fasern, Makrophagen und Fibroblasten eingelagert.
Forschungen der Universität Duisburg-Essen (UDE) ergaben, dass das medizinisch eingesetzte Silber Gewebezellen schädigt. Darüber hinaus schwächt ein Bluteiweiß die Bakterien hemmende Eigenschaft des Edelmetalls.
Aus Sicherheitsgründen wäre es für die Gesundheit unabdingbar, dass Silber-basierte Desinfektionsmittel (bisher in Form von z. B. Nanosilber, oligodynamischen oder kolloidalen Silberverbindungen) eine maximale Einsatzkonzentration von z. B. ≤ 0,001 mg/l generieren, unter gleichzeitiger Gewährleistung der antibakteriellen Wirksamkeit. Diese Konzentration liegt weit unter der derzeitigen maximalen Einsatzkonzentration der Silberionen von 0,08 mg/l. Der Begriff nach der TrinkwV von 2012 ”Nicht für systematischen Gebrauch” wäre dann überflüssig.
Im Stand der Technik sind verschiedenste Verfahren zur Wasserdesinfektion, mit unterschiedlicher Zielsetzung und Techniken, z. B. auf der Basis von Silber oder Silber mit Aktivkohle, UV-Bestrahlung, Wasserstoffperoxid, Chlorverbindungen usw. bekannt.
DE 10217649 A1 beschreibt als Basismaterial einen massiven Körper aus Edelmetall oder eine Edelmetall umfassenden Legierung, einen Edelmetall-Draht, Edelmetallwolle, Edelmetall-Gestrick oder -gewebe, einen mit Edelmetall beschichteten Träger oder ein Mischgewebe oder -gestrick aus Edelmetall, insbesondere mit Kunststoff und/oder Kohlefaserfaden.
DE 20 2004 015 240 U1 beschreibt ein ähnliches System wie die DE 10217649 A1 , nämlich ein Fadensystem zur Installation in Trinkwassersystemen mit einer aus mindestens einem Faden gebildeten mehrdimensionalen Struktur, wobei der Faden in feuchter Umgebung eine durch oligodynamische Metallanteile des Fadens verursachte keimtötende Aktivität aufweist.
Bisher wurden jedoch noch keine Untersuchungen oder Veröffentlichungen im Zusammenhang von Einsatzkonzentration und Gesundheit, so z. B. die antibakterielle Wirksamkeit der Silberionen mit der Minimierung der Silberionen Konzentration, durchgeführt, d. h., ab wie viel mg/l wirken z. B. Silberionen gegenüber Bakterien nicht mehr. Der Zusammenhang zwischen den Trägermaterialien und deren Nebenwirkungen oder die ökotoxikologischen Eigenschaften im Bezug auf Herstellung und Herstellungsaufwand, Stromverbrauch, die Kosten einer Anlage zur Herstellung des Desinfektionsmittels oder die Abfallbeseitigung nach Verbrauch des Produktes veröffentlicht. Polymerverbindungen verrotten in der Natur oder in der Mülldeponie auch nach sehr, sehr langer Zeit nicht. Alle diese Aspekte sind von außergewöhnlicher Bedeutung für die Industrieländer, aber auch besonders für die Dritte Welt.
Prüft man jedoch den Inhalt einer Veröffentlichung näher, wie z. B. die obige Anmeldung DE 102107649 A1 , so entdeckt man gravierende Fehler: Es wird beschrieben, dass ein Silberdraht in einer sauren Lösung bei einem pH-Wert < 1 oxidiert und anschließend in einer wässrigen Salzlösung behandelt wird. Gemäß dieser Veröffentlichung entstehen gesundheitsbedenkliche Ausgangsprodukte wie z. B. Chlorat, Perchlorat, Percarbonat, Persulfat, Iodat, Periodat, Perborat, Oxalat, Bromat und/oder Perbromat-Ionen, ohne dass beschrieben wird, wie man die gebildeten Edelmetallsalze gründlich reinigt oder entfernt.
Weiterhin werden Edelmetallsalze mit unterschiedlichen Löslichkeitsprodukten auf der Edelmetalloberfläche gebildet.
Silbersalze, auch schwerlösliche, wie z. B. Silbercarbonate, werden nach dem Massenwirkungsgesetz in Silberkationen und -anionen durch Wasser dissoziiert.
Sämtliche Silbersalze liefern Silberionen in einer erheblich höheren Konzentration an Silberionen als 0,08 mg/l. Daher würden solche Systeme gegen die TrinkwV vom 07. August 2013 verstoßen und wären für die Gesundheit hoch schädlich.
Von den zahlreichen, im Stand der Technik beschriebenen Desinfektionsverfahren seien im Folgenden zusammenfassend nur einige der meist verbreiteten kurz erwähnt:
Ein weit verbreitetes, geruchfreies und hochwirksames Verfahren ist die keimtötende Wirkung durch Silberionen. Dieses Verfahren ist wegen seiner ständigen Produktdosierung eingeschränkt und durch die relativ hohe Silberionen-Konzentration wiederum in seiner Anwendung vom Anwender unerwünscht.
Ferner wäre noch die UV-Bestrahlung zu erwähnen, welche den Vorteil hat, dass keine Beimischung eines Fremdstoffes erfolgt und eine Keimtötung bewirkt wird. Außer großen und kostspieligen Einrichtungen benötigt dieses Verfahren aber auch elektrische Energie.
Es sind ferner Produkte auf dem Markt, welche die an sich bekannte stark keimtötende Wirkung des Wasserstoffperoxids nutzen. Die Unbeständig-keit dieser Verbindung ist bekannt. Auch die synergetische Kombination von Wasserstoffperoxid mit Silberionen konnte sich nicht durchsetzen, da das Produkt ebenfalls nicht stabil ist.
Ein versilbertes Abstandsgewirke garantiert im Rahmen der Trinkwasserverordnung die effektive antibakterielle Wirksamkeit und verursacht keimtötende Aktivitäten. Es kann allerdings, bedingt durch die oligodynamischen Metallanteile des Fadens, in feuchter Umgebung Silberionen abscheiden, was eine wesentlich höhere Silberionen-Konzentration von über 0,001 mg/l bewirkt. Messungen haben gezeigt, dass die Silberionenkonzentrationen zwischen 0,043 und 0,078 mg/l liegen, was gegebenenfalls zu Gesundheitsschädigungen führen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde ein System zur Desinfektion bzw. Entkeimung von Wasser auf der Basis von Silber zur Verfügung zu stellen, bei dessen Anwendung eine Wasserqualität entsteht, die hinsichtlich der Silberionenkonzentration gegenüber der in der derzeit gültigen Trinkwasserverordnung festgelegten Maximalkonzentration deutlich verbessert ist. Das System sollte ferner einfach anwendbar und lagerfähig sein. Es ist also dringend notwendig, ein neues und wartungsfreies Desinfektionssystem zur Verfügung zu stellen, bei dem die antibakterielle Wirksamkeit nachgewiesen ist und gleichzeitig die maximale Silberionen-Konzentration von ≤ 0,001 mg/l garantiert und nicht überschritten wird.
Definitionen
Bei Nanosilber handelt sich um ultrafeine Partikel aus elementarem Silber mit einer Oberflächenvergrößerung und damit einhergehend einer erhöhten chemischen, biologischen und katalytischen Aktivität.
Kolloidales Silber ist ein heterogenes Gemisch, wie z. B. bei Milch. Je nach Verteilung der Phasen unterscheidet man nach Teilchendurchmesser zwischen drei verschiedenen Systemen: grobdispers, kolloiddispers und molekulardispers.
Oligodynamische Wirkung ist Sammelbezeichnung für die Wirkung von Metallkationen auf lebende Zellen. Die antibakterielle Wirkung von Nano- und kolloidalem Silber bzw. von Silberionen galt lange als besonders effektiv und vor allem unbedenklich.
Das Maß der gesundheitlichen Schäden für den Menschen hängt lediglich von der Dosis der Silberionen ab. Liegt die Silberionenkonzentrationen nach der TrinkwV. bei 0,08 mg/l, so entspricht dies einer Gefährdung für die Gesundheit bei Anwendung die um etwa 8000 Prozent höher ist als beispielsweise bei 0,001 mg/l.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Erfindung umfasst folgende Ausgestaltungen:

1. System zur Desinfektion von Wasser umfassend einen Behälter enthaltend einen darin eingeschlossen Gegenstand ganz oder teilweise bestehend aus metallischem Silber in der Form von reinem Silber oder einer Silberlegierung, wobei die Wandung des Behälters wenigstens eine wasserdurchlässige Öffnung aufweist.
2. System nach Ausgestaltung 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Gegenstand ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silberspänen, Silberstangen, Silberdrähten, Silberfäden, Silberfasern, Silberwolle, Silberbänder und Silbergewebe, oder Gemischen davon.
3. System nach Ausgestaltung 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ein mit Silber ganz oder teilweise beschichteter Gegenstand aus einem anderen Metall ist, insbesondere mit Silber ganz oder teilweise beschichtetes Kupfer.
4. System nach irgendeinem der vorgenannten Ausgestaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand in der Form von Silberspänen, Silberstangen, Silberdrähten, Silberfäden, Silberfasern, Silberbändern, Silberwolle oder Silbergewebe vorliegt und die Späne, Stangen, Drähte, Fäden, Fasern, Bänder, Wollfäden und Gewebefasern einen Durchmesser von 0,001 mm bis 0,7 mm, oder 0,01 mm bis 0,6 mm, oder 0,02 mm bis 0,5 mm aufweisen, wobei der Durchmesser in Abhängigkeit von der Form des Querschnitts der größte gemessene Durchmesser ist.
5. System nach irgendeiner der Ausgestaltungen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Späne, Stangen, Drähte, Fäden, Fasern, Bänder, Wollfäden und Gewebefasern einen runden, ovalen, rechteckigen, rechteckigen mit runden Ecken, ganz abgerundeten rechteckigen, oval geplätteten oder mehreckigen Querschnitt aufweisen.
6. System nach irgendeiner der vorgenannten Ausgestaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand als Faden aus Silber oder als mit Silber ganz oder teilweise beschichteter Kupferfaden vorliegt, wobei der Faden einen geplättet runden Querschnitt mit einer Breite von 0,20 mm bis 0,45 mm, oder 0,25 mm 0,40 mm oder 0,30 mm bis 0,35 mm und einer Höhe von weniger als 0,20 mm aufweist.
7. System nach irgendeiner der vorgenannten Ausgestaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ausgewählt ist aus ganz oder teilweise mit Silber beschichteten Kupferspänen, Kupferstangen, Kupferdrähten, Kupferfäden, Kupferfasern, Kupferbändern, Kupferwolle und Kupfergewebe.
8. System nach Ausgestaltung 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil der Silberbeschichtung 1 bis 30 Gew.-%, oder 3 bis 20 Gew.-%, oder 5 bis 15 Gew.-% oder 8 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gegenstands beträgt.
9. System nach irgendeiner der vorgenannten Ausgestaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand eine Oberfläche von wenigstens 1400 mm²/g, oder wenigstens 1500 mm²/g, oder wenigstens 1600 mm²/g aufweist.
10. System nach irgendeiner der vorgenannten Ausgestaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass wasserdurchlässigen Öffnungen (Löcher) in der Wandung des Behälters rund, elliptisch, oder rechteckig sind. Durch die Öffnungen findet ein Austausch des Wassers innerhalb des Behälters mit dem Wasser außerhalb des Behälters statt.
11. System nach irgendeiner der vorgenannten Ausgestaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen in der Behälterwand so angeordnet sind und/oder einen solchen Durchmesser aufweisen, dass der Gegenstand innerhalb des Behälters gehalten wird, der Gegenstand bleibt also im (durchlöcherten) Behälter gefangen, fällt also nicht heraus.
12. System nach irgendeiner der vorgenannten Ausgestaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter eine starre oder eine flexible Form aufweist.
13. System nach irgendeiner der vorgenannten Ausgestaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter die Form einer Kugel, eines Quaders, eines Zylinders, einer Pyramide oder eines Kegels aufweist.
14. System nach irgendeiner der vorgenannten Ausgestaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter ein Innenvolumen von 0,1 Liter bis 5 Liter, oder 0,2 Liter bis 3 Liter, oder 0,3 Liter bis 2 Liter aufweist.
15. System nach irgendeiner der vorgenannten Ausgestaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter aus einem Kunststoff, insbesondere Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS), Polycarbonat (PC) oder Polyamid (PA) besteht.
16. System nach irgendeiner der vorgenannten Ausgestaltungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter kugelförmig ist, einen Durchmesser von 6 mm bis 12 cm oder 7 mm bis 10 cm, wenigstens 25 runde und/oder ovale Öffnungen mit einem Durchmesser von 3 mm bis 10 mm, oder 4 mm bis 8 mm und eine Wandstärke von 1 mm bis 5 mm oder 2 mm bis 4 mm aufweist.
17. Verfahren zur Desinfektion von Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass das System wie in irgendeiner der Ausgestaltungen 1 bis 16 definiert in das zu desinfizierende Wasser ein- oder untergetaucht wird.
18. Verfahren zur Desinfektion/Entkeimung von Wasser gemäß Ausgestaltung 17, dadurch gekennzeichnet dass die Silberkationenionenkonzentration im behandelten Wasser nach wenigstens 3, vorzugsweise nach wenigstens 6 Stunden bei 0,001 mg/l oder weniger, oder 0,008 mg/l oder weniger, oder 0,006 mg/l oder weniger beträgt.
19. Verfahren zur Zerstörung von Bakterien, Pilze, Viren, Algen und/oder Parasiten in Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass das System, wie in irgendeiner der Ausgestaltungen 1 bis 16 definiert, in das zu behandelnde Wasser ein- oder untergetaucht wird, vorzugsweise indem das System wenigstens drei Stunden dort verbleibt.

Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung betrifft Silber enthaltende Systeme zur Trinkwasserdesinfektion und Wasser enthaltenden Zusammensetzungen, insbesondere Lebensmitteln mit einer maximalen Silberionenkonzentration von 0,001 mg/l gemäß der Erfindung.
Gemäß der Erfindung ist eine erforderliche Wasserdesinfektion möglich, vollständige Prävention zu gewährleisten und biologische Kontamination des Wassers zu stoppen und die benötigte und eine signifikant niedrigere (etwa 8000%) Silberionen-Konzentration im Vergleich zu der durch die Trinkwasserverordnung vorgeschriebenen 0,08 mg/l zu erzeugen. Somit ist die Gefahr für die Gesundheit wesentlich geringer bzw. eventuell nicht mehr vorhanden. Der Inhalt der Kugeln spaltet, wie oben erwähnt, kontinuierlich, sukzessive nach dem Massenwirkungsgesetz und dem chemischen Löslichkeitsprodukt nur eine definierte Menge an Silberatomen ab, die durch den in Wasser enthaltenen Sauerstoff zu Silberionen (Silberkationen) oxidiert werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, ein neues geruchloses Desinfektionsmittel mit wesentlich verbesserten und simplen Gebrauchseigenschaften ohne Dosierung oder Überwachung, ohne Strom oder Montage für Trink- und Brauchwasser, für Schwimmbäder und Krankenhäuser sowie für Großgeräte zu schaffen. Es ist gleichzeitig hochwirksam und unbedenklich für die Gesundheit und Umwelt. Die Bedeutung dieser Erfindung liegt unter anderem in der niedrigen Silberkationen-Konzentration, in den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten dieses Verfahrens in den Industrieländern aber auch speziell in der Dritten Welt, wo weder Strom noch Geld vorhanden sind
Die Trinkwasserverordnung (Abk. TrinkwV 2001) wurde in Deutschland am 21. Mai 2001 (BGBI I 2001 S. 959 ff.) erlassen und danach zweimal am 28. November 2011 und am 05. Dezember 2012 novelliert. Im Sinne des § 3 dieser Verordnung ist ”Trinkwasser” für jeden Aggregatzustand des Wassers und ungeachtet dessen, ob es für die Bereitstellung auf Leitungswegen, in Wassertransport-Fahrzeugen oder verschlossenen Behältnissen bestimmt ist, alles Wasser, im ursprünglichen Zustand oder nach Aufbereitung, das zum Trinken, zum Kochen, zur Zubereitung von Speisen und Getränken oder insbesondere zu den folgenden anderen häuslichen Zwecken bestimmt ist: a) Körperpflege und -reinigung, b) Reinigung von Gegenständen, die bestimmungsgemäß mit Lebensmitteln in Berührung kommen, c) Reinigung von Gegenständen, die bestimmungsgemäß nicht nur vorübergehend mit dem menschlichen Körper in Kontakt kommen.
Unter Trinkwasser- und anderen (wässrigen und nichtwässrigen) Flüssigkeitssystemen werden im Rahmen dieser Erfindung sämtliche Systeme verstanden, die mit Trinkwasser nach Definition der EU-Richtlinie 98/83 oder mit entsprechend anderen Flüssigkeiten in Kontakt kommen.
Der Einsatz der neuen Erfindung eröffnet einen neuen Denkprozess, der eine altbekannte, traditionelle Eigenschaft von Silber und anderen Metallen, mit in außergewöhnlicher Reinheit und großer spezifischer Oberfläche von wenigstens 1400 mm²/g, wie z. B. etwa 1410 mm²/g (vgl. Beispiele) nutzt. Diese Technologie passt sich an die Bedürfnisse der Verbraucher im einundzwanzigsten Jahrhundert an.
Das erfindungsgemäße System ist ein kontrolliertes und wartungsfreies System zur Trinkwasserdesinfektion auf Basis von Silberionen oder anderen Metallen, tötet Bakterien ab und hält Wasser von mobilen Trinkwassersystemen im Frisch- und Abwassertank, wie z. B. in Reisemobil, Caravan und Boot, keimfrei. Zur gleichen Zeit wird die Biofilmbildung unterdrückt, so dass das Tanksystem beliebig länger sauber bleibt und eine Reinigung des Wassersystems überflüssig ist. Man muss jedoch einmal jährlich die Kalkablagerungen mit einer organischen Säure entfernen z. B. mit Äpfel- oder Zitronensäure.
Die biozide Wirkung von Silberionen im Allgemeinen beruht auf der Destabilisierung von Bakterien-Membranen, wodurch krankmachende Keime wie z. B. pathogene E. coli-Stämme, P. aeruginosa und Salmonellen, Legionellen unschädlich gemacht werden. Sie bekämpfen unter anderem grampositive und gramnegative Bakterien, Mikrophagen und Viren, usw., wie z. B. Escherichia coli, Proteus mirabills, Staphylococcus aureus, Streptococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, Mycobacterium tuberculosis und Candida albicans.
Nach der Liste der Aufbereitungsstoffe und Desinfektionsverfahren gemäß § 11 Trinkwasserverordnung, 17. Änderung, Stand November 2012 Teil I a werden Silber bzw. Silberionen als Silberchlorid zur Konservierung des gespeicherten Wassers in Wasserversorgungsanlagen nach § 3 Nr. 2 Buchstabe c und d nur bei nicht-systematischem Gebrauch im Ausnahmefall für die Freizeit verwendet.
Obige Verordnung legt die höchste zulässige Silberionen-Konzentration auf 0,08 mg/l ”bei nicht-systematischem Gebrauch im Ausnahmefall” fest. Diese Konzentration ist äußerst bedenklich, da eine eventuelle langfristige Schädigung des menschlichen Organismus und unerwünschte Nebenwirkung von Silberionen noch nicht ausreichend erforscht ist. Es ist daher erforderlich diese Konzentration zu minimieren. Im Stand der Technik wird die negative Wirkung der Silberionen häufig verharmlost und behauptet, dass die Einhaltung der Trinkwasserverordnung keinerlei Gefahr für die Umwelt oder für die Gesundheit hervorruft.
Die außergewöhnlichen Vorteile dieser Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik betreffen die zuverlässige und kontrollierte Desinfektion mit der erforderlichen und doch niedrigsten Silberkationen-Konzentration von ≤ 0,001 mg/l. Erfindungsgemäß wurde gezeigt, dass die Wirksamkeit garantiert und das Ökosystem unberührt bleibt. Die Gefahr für Mensch und Umwelt wird um etwa 8000 Prozent reduziert. Die Wirksamkeit im Bezug auf die Silberionenkonzentration des erfindungsgemäßen Systems hält mindestens drei Jahre bzw. viel länger an.
Die Verwendung von Ozon, Chlordioxid, Wasserstoffperoxid, Wasserfilter, Natriumchlorit und Natriumhypochlorit bzw. Silberionen führt zwar zu einer verblüffend raschen und guten Keimtötung, nachteilig ist jedoch aber z. B. die hohe Silberionen-Konzentration, der Aufwand, die Kosten und die Gefahren bei manchen Verfahren des Standes der Technik. Dazu zählen Aspekte wie die DNP- und DOC-Bildung, die unbedingte Beachtung der Herstellungstemperatur und die Vorschriften der Überwachungsbehörde des Umweltbundesamtes, die teils unerschwinglichen Anschaffungskosten der Anlagen, abgesehen von deren Transport und Montage, die Kosten zur Beschaffung der Geräte zur Erzeugung der diversen Desinfektionsmittel.
Die Desinfektion, insbesondere von Wasser, Nahrungs- und Futtermitteln sowie Apparaturen, Verpackungsbehältern und Gegenständen aller Art ist weltweit ein großes Problem, das für industrialisierte Länder ebenso wie für Entwicklungsländer von außergewöhnlicher Bedeutung ist. Es ist daher nicht verwunderlich, dass auf diesem Gebiet eine erstaunliche Vielzahl von Veröffentlichungen in Form von Forschungsergebnissen, Patenten, Entwicklungen durch Forschungsministerien seit Jahrzehnten betrieben wird und laufend neue Erkenntnisse gewonnen und neue Produkte und Methoden zur Bekämpfung unerwünschter Erreger und Bakterien entwickelt werden.
Erfindungsgemäß liegt das metallische Silber beispielsweise als Silberdraht oder versilberter und geglätteter Kupferdraht vor, welcher in einem transparenten und durchlöcherten Behälter, insbesondere einer Kugel aus Kunststoff (PS, PET, etc., vgl. oben) geknäult angeordnet ist. Die dadurch gebildeten Desinfektionssysteme sind völlig geruchsfrei, kostengünstig in Herstellung und Benutzung sowie frei von jeglicher Überwachung wie z. B. durch Benutzer, Mitarbeiter, Behörden. Sie verursachen im Bezug auf die niedrige Silberionen-Konzentration keine Reizung von Schleimhäuten und sind ohne jegliche Dosierung oder Gebrauchsanweisung zu verwenden. Durch die Löcher der Kugel wandern die Silberkationen durch Wasserfluktuation (Wassereintritt und Wasseraustritt durch die Öffnungen/Poren in der Behälterwand) aus dem Behälter, z. B. der Kugel, beseitigen die Krankheitserreger und verhindern ihre Neubildung vollständig.
Die erfindungsgemäß mit dem erfindungsgemäßen System erhaltene und erheblich niedrigere Konzentration der Silberionen zur Desinfektion ist nach der Trinkwasserverordnung unbedenklich. Das erfindungsgemäße Silbersystem (z. B. metallisches Silber in einem kugelförmigen Behälter) ist uneingeschränkt haltbar und bedenkenlos für lange Zeit lagerfähig. Die Anwendung ist ohne weitere Einschränkung für beliebige Wassermengen, ebenfalls ohne Dosierung oder Fachkenntnis, möglich.
Das erfindungsgemäße System zur Desinfektion/Entkeimung kann dem Frischwasser- und Abwassertank im Reisemobil, Wohnwagen, Yacht, Boot, im Schrebergarten/Zisterne, Kühlkreislauf der Kunststoffindustrie oder Transport- und Vertriebsbehälter zugegeben werden. Im Vergleich hierzu müssen andere Desinfektionssysteme wie z. B. Ozon, Chlordioxid u. a. normalerweise mit einem Sicherheitssystemversehen sein, um zum Beispiel auffälligen Gasüberdruck abzulassen.
Die erfindungsgemäßen Desinfektionssysteme eignen sich z. B. für die Entkeimung von Wasser, Nahrungs- und Futtermitteln, Badewasser, Trinkwasser und Kühlwassersystemen. Erstaunlicherweise tritt die Beseitigung von Krankheitserregern bereits in weniger als 3 Stunden ein und erfüllt dabei die deutsche Trinkwasserverordnung vom 11/2012. Gleichzeitig wird eine erneute Keimbildung verhindert. Die mit den erfindungsgemäßen Desinfektionssystemen desinfizierten Wasser, Produkte oder Gegenstände weisen keinerlei Veränderung des Geruchs, Geschmacks oder Aussehens auf, sind ungiftig, erzeugen weder Hautreizungen noch andere gesundheitliche Beeinträchtigungen oder Schäden und sind völlig innert für übliche Materialien, wie Beton, Holz, Stein, Glas, Porzellan, Keramik, Kunststoffe, Textilien. Textilien wie z. B. Socken oder Unterwäsche, die mit diesem Wasser gewaschen werden, werden langfristig keinerlei Gerüche aufweisen.
Das gebrauchsfertige Desinfektionsmittel hat keinen Einfluss auf den pH-Wert des behandelten Wassers oder der Flüssigkeit, im Gegensatz zu Chlor, Natriumchlorit oder Natriumhypochlorit. Die Anwendung kann innerhalb weiter Temperaturgrenzen erfolgen, nämlich zwischen 0 bis 95°C.
Die erfindungsgemäßen Desinfektionssysteme (z. B. Kugelsysteme enthaltend Silber) werden unabhängig vom Volumen oder der Flüssigkeitsmenge z. B. in Schwimmbädern eingesetzt, vermögen als neues Desinfektions-mittel pathogene Keime weitgehend zu vernichten.
Da die Metallionen kontinuierlich in minimaler Konzentration freigesetzt werden und das Wasser im Tank ständig gewechselt wird, muss man nach der Trinkwasserverordnung nicht mehr die Haltbarkeit des desinfizierten Wasser auf sechs Monate beschränken.
Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Desinfektionssystem auch zur Entkeimung von Flüssigkeiten in Bereichen wie:

1. in der Landwirtschaft z. B. in der Molkerei, Käserei u. a., in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, Laboratorien, Krankenhäuser, zur Seuchenbekämpfung, usw.,
2. zur Desinfektion in Schlachthöfen in der Futtermittel-Industrie, einschließlich zur Haltbarmachung von Salat und Gemüse, zur Fischverarbeitung,
3. für Brauereien oder Getränkeindustrie, bei der Mineralwasserherstellung, in der Frucht- und Gemüsesaftherstellung oder zur Flaschen- und Fassreinigung,
4. in der Wasserdesinfektion für Trinkwasser in Brunnen/Zisternen oder Vorratsbehältern, in Pools sowie in Molkereien,
5. für die Klimaanlagen, Lüftungskanäle, Polster und Teppiche, zur Beseitigung von Bakterien, Keime und andere Krankheitserreger, sowie unangenehme Gerüche
6. Tiertränken, zur Prävention und Desinfektion des Tränkenwassers und des Vogelkropfs oder zur Übertragungsverhinderung von Trichomonaden, wobei der pH-Wert neutral bleibt und z. B. keinerlei Silberbelastung für Tauben entsteht.

Nachfolgend wird die Erfindung durch experimentelle Beispiele näher beschrieben ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Sofern oben und nachfolgend nicht anders angegeben wurden alle Experimente und Messungen bei Raumtemperatur (20°C, +/– 1°C) durchgeführt.
Beispiele
System:
Eine Kugel aus Polystyrol (PS) mit einem Durchmesser von etwa 8 cm, einer Wandstärke von etwa 3 mm und in der Wandung gleichmäßig angeordneten etwa 50 ovalen oder runden Öffnungen mit einem Durchmesser von etwa 5 mm befüllt mit etwa 15 g geplätteten und versilberten Kupferdrähten (10 Gew.-% Silber als Beschichtung) mit einer Länge von 225 m, einer Breite von 0,45 mm und einer Stärke von 0,02 mm. Die Oberfläche des Silbers betrug 1410 mm²/g der Drähte.
Als Vergleichssystem wurde die oben beschriebene PS Kugel mit einem (nicht versilberten) Kupferdraht gleicher Dimensionen befüllt.
Verfahren:
Die PS Kugel wurde in keimfreies Wasser untergetaucht wobei darauf geachtet wurde, dass sich die Kugel vollständig mit Wasser befüllt, Luft also aus der Kugel vollständig entfernt ist. Die PS Kugel wurde für 24 Stunden in Wasser von Raumtemperatur (20°C, +/– 1°C) gehalten und danach mit Hilfe eines an der Kugel angebrachten Nylonfadens wieder herausgezogen. Das jeweils erhaltene Silber- bzw. Kupferkationen enthaltende Wasser wurde sodann den nachfolgenden chemischen und mikrobiologischen Untersuchungen unterzogen.
1. Chemische Untersuchung:
Die Silberkationenkonzentrationen im Wasser wurden nach einem Tag, nach 20 Tagen, nach 40 Tagen und 60 Tagen bestimmt. Es wurde gefunden, dass die bestimmten Silberkationenkonzentrationen bei konstant 0,001 mg/l liegen.
Die Kupferkationenkonzentrationen im Wasser wurden nach einem Tag, nach 20 Tagen, nach 40 Tagen und 60 Tagen bestimmt. Es wurde gefunden, dass die bestimmten Kupferkationenkonzentrationen bei konstant 0,372 mg/l liegen.
2. Mikrobiologische Untersuchung:

Die wässrigen Silber- bzw. Kupferkationen enthaltenden Lösungen wurden einer mikrobiologischen Untersuchung unterzogen indem man jeweils 100 ml der Lösung mit einer definierten Menge an Prüfkeimen enthaltenden Impflösungen versetzt. Die KBE der erhaltenen Lösungen wurden sodann unmittelbar nach Beimpfung unter üblichen standardisierten Bedingungen bestimmt. Anschließend wurden die jeweiligen Lösungen einer Bebrütung ausgesetzt und in bestimmten Zeitabständen deren KBE bestimmt. Die nachfolgend angegeben KBE Werte stellen Mittelwerte von 10 unabhängigen Messungen der gleichen Lösung dar. (i) Mikrobiologische Untersuchung der Silberkationenlösung vor Beimpfung

Prüfkeim	KBE/100 g vor Beimpfung
Pseudomonas aeruginosa (AT 27853) (Cetrimid-Agar, 37°/48/h)	< 1
Staphylococcus aureus (ATCC 25923) (Baird-Parker-Agar, 37°C/48 h)	< 1

(ii) Mikrobiologische Untersuchung der Silberkationenlösung nach Beimpfung

Prüfkeim	KBE/100 g nach Beimpfung
Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853)(Cetrimid-Agar, 37°/48/h)	140
Staphylococcus aureus (ATCC 25923) (Baird-Parker-Agar, 37°C/48 h)	180

(iii) Keimstatus nach Bebrütung

Prüfkeim	KBE/100 g nach Bebrütungbei 37°C
	0 h	1 h	3 h
Pseudomonas aeruginosa (AT 27853) (Cetrimid-Agar, 37°/48/h	140	< 1	< 1
Staphylococcus aureus (ATCC 25923) (Baird-Parker-Agar, 37°C/48 h)	210	110	20

Beurteilung:
Die in der vorgelegten Probe zur Beimpfung eingesetzten Testkeime von Pseudomonas aeruginosa liegen nach Bebrütung bei 37°C nach 3 Stunden unterhalb der Nachweisgrenze. Von den eingesetzten Testkeimen von Staphylococcus aureus sind nach 3 Stunden Bebrütung noch 20 KBE/100 g nachweisbar.

Die vorstehend ermittelten Analysedaten zeigen, dass die vorgelegte Silberkationenlösung zum Konservieren geeignet ist. (iv) Mikrobiologische Untersuchung der Silberlösung vor Beimpfung

Prüfkeim	KBE/100 g vor Beimpfung
Pseudomonas aeruginosa (Cetrimid-Agar, 37°/48/h)	< 1
Staphylococcus aureus (Baird-Parker-Agar, 37°C/48 h)	< 1

(v) Mikrobiologische Untersuchung der Silberlösung nach Beimpfung

Prüfkeim	KBE/100 g nach Beimpfung
Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853)(Cetrimid-Agar, 30°/48 h)	165
Staphylococcus aureus (ATCC 25923) (Baird-Parker-Agar, 30°C/48 h)	103

(vi) Keimstatus nach Bebrütung

Prüfkeim	KBE/100 g nach Bebrütung bei Raumtemperatur
		0 h	6 h	24 h
Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853)(Cetrimid-Agar, 30°/48/h)		171	4	< 1
Staphylococcus aureus (ATCC 25923) (Baird-Parker-Agar, 30°C/48 h)		73	< 1	< 1

Beurteilung:
Die in der vorgelegten Probe zur Beimpfung eingesetzten Testkeime liegen nach Bebrütung bei Raumtemperatur nach 24 Stunden unterhalb der Nachweisgrenze.

Die vorstehend ermittelten Analysendaten zeigen, dass die vorgelegte Silberkationenlösung zum Konservieren geeignet ist. (vii) Mikrobiologische Untersuchung der Kupferkationenlösung vor Beimpfung (Vergleichsbeispiel)

(viii) Mikrobiologische Untersuchung der Kupferlösung nach Beimpfung

(ix) Keimstatus nach Bebrütung

Prüfkeim	KBE/100 g nach Bebrütung bei 37°C
	0 h	1 h	3 h
Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853)(Cetrimid-Agar, 37°/48/h)	100	80	34
Staphylococcus aureus (ATCC 25923) Baird-Parker-Agar, 37°C/48 h)	140	39	2

Beurteilung:
Von den in der vorgelegten Probe zur Beimpfung eingesetzten Testkeimen von Pseudomonas aeruginosa waren nach Bebrütung bei 37°C nach 3 Stunden 34 KBE/100 g nachweisbar und Staphylococcus aureus nach 3 Stunden Bebrütung noch 2 KBE/100 g nachweisbar.

Die vorstehend ermittelten Analysendaten zeigen, dass die Kupferkationenlösung ebenfalls zur Konservierung geeignet ist, jedoch schlechtere Ergebnisse liefert. (x) Mikrobiologische Untersuchung der Kupferlösung vor Beimpfung (Vergleichsbeispiel)

(xi) Mikrobiologische Untersuchung der Kupferlösung nach Beimpfung

Prüfkeim	KBE/100 g nach Beimpfung
Pseudomonas aeruginosa (Cetrimid-Agar, 37°/48/h)	165
Staphylococcus aureus (Baird-Parker-Agar, 37°C/48 h)	70

(xii) Keimstatus nach Bebrütung

Prüfkeim	KBE/100 g nach Bebrütung bei 37°C
	0 h	1 h	3 h
Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853)(Cetrimid-Agar, 37°/48 h)	180	< 1	< 1
Staphylococcus aureus (ATCC 25923) (Baird-Parker-Agar, 37°C/48 h)	74	< 1	< 1

Beurteilung:
Die in der vorgelegten Probe zur Beimpfung eingesetzten Testkeime liegen nach Bebrütung bei 37° nach 24 Stunden unterhalb der Nachweisgrenze.
Die vorstehend ermittelten Analysendaten zeigen, dass die Kupferkationenlösung ebenfalls zur Konservierung geeignet ist, jedoch schlechtere Ergebnisse liefert.
(x) Vergleichsbeispiel zu DE 20 2004 015 240:
Das in der DE 20 2004 015 240 offenbarte Fadensystem zur Trinkwasserdesinfektion (im Handel erhältlich unter dem Handelsnamen ”Silvertex”) wurde nachgearbeitet. Eine Bestimmung des Silberionengehaltes in Wasser ergab einen Silberionengehalt von 0,043 mg/l nach einem Tag und 0,078 mg/l nach 40 Tagen. Der aus diesem System resultierende Silberionengehalt in Wasser liegt also bei Weitem höher als der Silberionengehalt, der mit dem erfindungsgemäßen System erhalten wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10217649 A1 [0014, 0015]
DE 202004015240 U1 [0015]
DE 102107649 A1 [0017]
DE 202004015240 [0066]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EU-Richtlinie 98/83 [0034]

Claims

System zur Desinfektion von Wasser umfassend einen Behälter enthaltend einen darin eingeschlossen Gegenstand ganz oder teilweise bestehend aus metallischem Silber in der Form von reinem Silber oder einer Silberlegierung, wobei die Wandung des Behälters wenigstens eine wasserdurchlässige Öffnung aufweist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Gegenstand ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silberspänen, Silberstangen, Silberdrähten, Silberfäden, Silberfasern, Silberwolle, Silberbänder und Silbergewebe, oder Gemischen davon.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ein mit Silber ganz oder teilweise beschichteter Gegenstand aus einem anderen Metall ist, insbesondere mit Silber ganz oder teilweise beschichtetes Kupfer.
System nach irgendeinem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Späne, Stangen, Drähte, Fäden, Fasern, Bänder, Wollfäden und Gewebefasern einen runden, ovalen, rechteckigen, rechteckigen mit runden Ecken, ganz abgerundeten rechteckigen, oval geplätteten oder mehreckigen Querschnitt aufweisen.
System nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ausgewählt ist aus ganz oder teilweise mit Silber beschichteten Kupferspänen, Kupferstangen, Kupferdrähten, Kupferfäden, Kupferfasern, Kupferbändern, Kupferwolle und Kupfergewebe.
System nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand eine Oberfläche von wenigstens 1400 mm²/g, oder wenigstens 1500 mm²/g, oder wenigstens 1600 mm²/g aufweist.
System nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen in der Behälterwand so angeordnet sind und/oder einen solchen Durchmesser aufweisen, dass der Gegenstand innerhalb des Behälters gehalten wird.
System nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter aus einem Kunststoff, insbesondere Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS), Polycarbonat (PC) oder Polyamid (PA) besteht.
System nach irgendeinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter kugelförmig ist, einen Durchmesser von 6 mm bis 12 cm oder 7 mm bis 10 cm, wenigstens 25 runde und/oder ovale Öffnungen mit einem Durchmesser von 3 mm bis 10 mm, oder 4 mm bis 8 mm und eine Wandstärke von 1 mm bis 5 mm oder 2 mm bis 4 mm aufweist.
Verfahren zur Desinfektion von Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass das System, wie in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9 definiert, in das zu desinfizierende Wasser ein- oder untergetaucht wird.