Cos’è il Biofilm?
Il biofilm è una particolare nicchia ecologica che può formarsi su tutte le superfici a contatto con l’acqua o, più genericamente, su tutte le superfici umide: è composto da una impalcatura tridimensionale formata da materiale inorganico e polimeri organici (indicati nel complesso come EPS, extracellular polymeric matrix) e da una serie di microrganismi (batteri, funghi, alghe, ecc.) che in essa abitano e per i quali rappresenta l’habitat perfetto per proliferare. All’interno del biofilm, infatti, i microrganismi trovano abbondanza di nutrienti per la loro crescita, ma soprattutto protezione verso l’azione di agenti potenzialmente dannosi, come i disinfettanti.
Per questo motivo la presenza del biofilm può rappresentare un significativo ostacolo rispetto ad un’efficace disinfezione e di conseguenza, un rischio per il mantenimento di un’adeguata qualità microbiologica dell’acqua: la pulizia e disinfezione di un contenitore sono infatti essenziali per assicurare la salubrità del contenuto. Un’efficace disinfezione dell’acqua, quindi, non può prescindere da un’efficace azione nei confronti del biofilm.
Disinfezione e biofilm: tutti i disinfettanti sono uguali?
L’eliminazione del biofilm è un processo complesso, rispetto al quale non tutti i disinfettanti riescono a fornire risultati soddisfacenti. La ragione risiede nell’azione dei suoi strati superficiali, che esercitano una funzione di scudo nei confronti dei microrganismi, spesso nascosti principalmente negli strati più profondi, che non vengono raggiunti in modo efficiente dai disinfettanti.
È questo il caso, ad esempio, del cloro (ipoclorito) e del biossido di cloro: questi disinfettanti sono dei forti ossidanti, ossia dei composti molto reattivi, che reagiscono facilmente con molecole ossidabili di qualsiasi natura. Per questa ragione, se utilizzati per la disinfezione di un impianto idrico interessato dalla presenza di biofilm, essi tenderanno a reagire con le molecole che ne compongono l’impalcatura tridimensionale, venendo rapidamente consumati e quindi non riuscendo a raggiungere gli strati più profondi (dove si trovano i microrganismi da eliminare) a concentrazioni efficienti. La loro velocità di reazione con le molecole che compongono il biofilm è infatti nettamente superiore rispetto a quella di diffusione all’interno dello stesso.
Proprio da questo meccanismo dipende peraltro il rischio associato all’impiego di elevate concentrazioni di questi forti ossidanti: se utilizzati in grandi quantità essi possono indurre il distacco e il conseguente rilascio in acqua di frammenti di biofilm contenenti microrganismi vivi e proliferanti, quindi potenzialmente pericolosi per la salute.
Monoclorammina, efficacia contro il biofilm
La monoclorammina, al contrario, data la sua particolare natura chimica, esercita nei confronti del biofilm un’azione peculiare: il suo blando potere ossidante la porta ad avere una reattività più selettiva, che le consente di non reagire chimicamente con qualsiasi molecola ossidabile e di mirare in modo più preciso solo a certi gruppi chimici. Nello specifico, è stato dimostrato che la monoclorammina è in grado di reagire solo con alcuni aminoacidi presenti nelle proteine e di compromettere la funzione di queste ultime. Privando i microrganismi di alcuni sistemi cellulari essenziali, ne determina la conseguente eliminazione.
Grazie a questa reattività specifica, la monoclorammina è in grado di penetrare efficientemente all’interno del biofilm, perché riesce ad attraversare gli strati superficiali senza essere “consumata” dalla reazione con le molecole che li costituiscono. Così facendo, può raggiungere i microrganismi presenti negli strati più profondi a concentrazioni efficaci ed esercitare su di essi la propria azione disinfettante.
In questo modo, quindi, risulta conseguentemente scongiurato il rischio che il processo di rimozione del biofilm sia accompagnato dal rilascio improvviso di frammenti contenenti cellule vitali, rendendo quindi l’azione sul biofilm non solo più efficiente, ma anche più sicura.
