Το βιοφίλμ είναι μια διάχυτη επίστρωση που βρίσκεται στις περισσότερες επιφάνειες που έρχονται σε συχνή επαφή με το νερό. Μέσα στο φιλμ υπάρχει μια εξαιρετικά οργανωμένη και ανθεκτική δομή ικανή να φιλοξενήσει μια μεγάλη ποικιλία μικροοργανισμών, συμπεριλαμβανομένων παθογόνων ριζών φυτών όπως το Pythium.Τα βακτήρια σε ένα βιοφίλμ εκπέμπουν μια μήτρα που αποτελείται από πολυσακχαρίτες (αλυσίδες σακχάρων), πρωτεΐνες, λιπίδια, DNA και άλλα μόρια. Αυτή η μήτρα ασφαλίζει το βιοφίλμ στην επιφάνεια και παρέχει μια δομή εντός της οποίας τα μικρόβια μπορούν να αναπαραχθούν. Η μήτρα παρέχει επίσης προστασία από δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες (υψηλή θερμοκρασία ή ξηρότητα, για παράδειγμα) και από οργανισμούς που τρέφονται με βακτήρια, όπως τα πρωτόζωα.
Υπάρχουν τέσσερα στάδια σχηματισμού βιοφίλμ:
1. Ελεύθερη κολύμβηση: Τα ελεύθερα επιπλέοντα βακτήρια προσκολλώνται σε μια επιφάνεια εκπέμποντας αυτό που είναι γνωστό ως «εξωκυτταρική πολυμερική ουσία», μια δομή πολυσακχαριτών που μοιάζει με κλώνο.
2. Προσκόλληση: Με την πάροδο του χρόνου, τα προσκολλημένα βακτήρια και τα εκκρίματά τους δημιούργησαν ένα στρώμα μήτρας, δεσμεύοντας σταθερά τα μικρόβια στην επιφάνεια και μεταξύ τους.
3. Ανάπτυξη: Τα μικρόβια στο βιοφίλμ πολλαπλασιάζονται και το βιοφίλμ γίνεται παχύτερο και πιο δύσκολο να αφαιρεθεί.
4. Διασπορά: Σε κάποιο σημείο, κομμάτια βιοφίλμ γενικά αποσπώνται και θα προσκολληθούν σε επιφανεια, όπου θα συνεχίσει να πολλαπλασιάζεται. Λόγω της δομής και της ουσίας του, το βιοφίλμ είναι δύσκολο να αφαιρεθεί, γίνεται παχύτερο με την πάροδο του χρόνου.
ΒΙΟΦΙΛΜ ΚΑΙ ΑΡΔΕΥΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ)
Το βιοφίλμ μπορεί να προκαλέσει ποικίλα προβλήματα στα συστήματα άρδευσης, είτε σε θερμοκήπια είτε για καλλιέργειες αγρού που χρησιμοποιούν νερό πηγής που είναι αποθηκευμένο σε μια λίμνη ή μια δεξαμενή.Το βιοφίλμ μπορεί να φράξει τους πομπούς σταγόνων άρδευσης. Ένα φράγμα εμποδίζει το νερό να φτάσει στις ρίζες των φυτών, οδηγώντας στο θάνατο τους και τις επακόλουθες απώλειες των καλλιεργειών. Τα βιοφίλμ φράζουν επίσης τα φίλτρα, με αποτέλεσμα να απαιτείται περισσότερη συντήρηση και καθαρισμός.Επιπλέον, το βιοφίλμ είναι καταφύγιο για παθογόνα των ριζικών κυττάρων όπως το Pythium. Ένας μόνιμος πληθυσμός παθογόνων σε ένα σύστημα άρδευσης μπορεί να έχει πρόσβαση σε κάθε φυτό που εξυπηρετείται από το σύστημα, θέτοντας σε κίνδυνο την υγεία των φυτών, τις αποδόσεις και τα περιθώρια κέρδους. Το πύθιο είναι μια από τις σοβαρότερες ριζικές ασθένειες των θερμοκηπιακών καλλιεργειών. Τα είδη Pythium είναι μια μεγάλη ομάδα παθογόνων που μοιάζουν με μύκητες που είναι δύσκολο να διαχειριστούν ακόμη και έμπειροι καλλιεργητές και η πρόληψη είναι το κλειδί. Το Phytophthora, που σχετίζεται με το Pythium, είναι λιγότερο συχνό αλλά γενικά πιο παθογόνο. Τις περισσότερες φορές προκαλεί σήψη των ριζών και της κόμης, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει και απώλεια στα φύλλα των φυτών. Η ριζοκτονία είναι επίσης μια κοινή αιτία της νόσου της ρίζας και του καρκίνου του στελέχους, και η σήψη των ριζών και του στελέχους Thielviopsis είναι μια άλλη ανησυχία για μυκητιακή νόσο. Επειδή οι ασθένειες των ριζών του θερμοκηπίου είναι δύσκολο να ελεγχθούν, ειδικά στις υψηλότερες θερμοκρασίες που προκύπτουν από τις τάσεις της υπερθέρμανσης του πλανήτη, η πρόληψή τους είναι κρίσιμη. Ως εκ τούτου, οι καλλιεργητές θα πρέπει να χρησιμοποιούν μια μέθοδο απολύμανσης νερού που παρέχει αφαίρεση βιοφίλμ και συνεχή πρόληψη της συσσώρευσης του.
ΑΠΟΛΥΜΑΝΣΗ ΝΕΡΟΥ & ΕΛΕΓΧΟΣ ΒΙΟΦΙΛΜ
Οι μέθοδοι φυσικής απολύμανσης όπως η υπεριώδης ακτινοβολία σκοτώνουν τα μικρόβια καταστρέφοντας το DNA τους. Η «δόση» της υπεριώδους ακτινοβολίας που χορηγείται εξαρτάται από διάφορους παράγοντες και απαιτείται προδιήθηση. Η αντίστροφη όσμωση είναι μια άλλη φυσική μέθοδος επεξεργασίας νερού. Καμία όμως από αυτές τις μεθόδους απολύμανσης νερού δεν έχει επίδραση ώστε να εμπόδιση των σχηματισμό βιοφίλμ. Η οξείδωση είναι μια μέθοδος απολύμανσης του νερού που σκοτώνει τα μικρόβια μέσω της κυτταρικής λύσης. Μπορεί να επιτευχθεί μέσω επαναλαμβανόμενων εφαρμογών χημικών ουσιών όπως το χλώριο, το διοξείδιο του χλωρίου, ο θειικός χαλκός ή το υποχλωριώδες νάτριο. Η διέλευση του αερίου όζοντος που παράγεται επιτόπου μέσω του νερού άρδευσης παρέχει οξείδωση, όπως και η προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου ή υπεροξυοξικού οξέος. Ωστόσο, καμία από αυτές τις μεθόδους δεν έχει αποδειχθεί ότι επιτυγχάνει αποτελεσματικά την αφαίρεση βιοφίλμ ή την πρόληψη συσσώρευσης του. Οι νανοφυσαλίδες απολυμαίνουν το νερό άρδευσης, καταστρέφουν το υπάρχον βιοφίλμ και εμποδίζουν το σχηματισμό του. Η χρήση της τεχνολογίας νανοφυσαλίδων είναι μια μέθοδος οξείδωσης χωρίς χημικά και οικονομικά αποδοτική. Σήμερα, οι γεννήτριες νανοφυσαλίδων Moleaer βρίσκονται σε περισσότερες από 500 τοποθεσίες άρδευσης σε όλο τον κόσμο, επεξεργάζοντας πάνω από 400 εκατομμύρια γαλόνια νερού άρδευσης κάθε μέρα. Η απόδοση επένδυσης είναι γρήγορη, με το 40% των πελατών της Moleaer να επιτυγχάνουν την απόδοση επένδυσης εντός 12 μηνών. Οι καλλιεργητές που χρησιμοποιούν τις γεννήτριες νανοφυσαλίδων της Moleaer βλέπουν πιο υγιή φυτά και ρίζες με αποτέλεσμα βελτιωμένες αποδόσεις και έχουν καλύτερη υγιεινή του συστήματος άρδευσης, επιτρέποντας λιγότερο χρόνο διακοπής λειτουργίας.
ΑΠΟΞΕΣΗ ΒΙΟΦΙΛΜ ΜΕ ΤΗΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΝΑΝΟΦΥΣΑΛΙΔΩΝ
Οι νανοφυσαλίδες έχουν διάμετρο 70-120 νανόμετρα, περίπου 2500 φορές μικρότερες από έναν κόκκο αλατιού. Σε μια τυπική συγκέντρωση εκατοντάδων εκατομμυρίων νανοφυσαλίδων ανά χιλιοστόλιτρο και με ουδέτερη άνωση, αιωρούνται ομοιόμορφα μέσα σε ένα υγρό, παρέχοντας συνεχώς ισχυρά, φυσικά οξειδωτικά αποτελέσματα. Οι νανοφυσαλίδες κινούνται τυχαία και συνεχώς σε όλα τα μέρη ενός συστήματος νερού, αποτριβώνοντας το υπάρχον βιοφίλμ και εμποδίζοντας τον περαιτέρω σχηματισμό του.Μέσω της συνεχούς κίνησης και τις οξειδωτικής τους δράσης, οι νανοφυσαλίδες διεισδύουν και καθαρίζουν φυσικά το βιοφίλμ μέσα στις λεκάνες νερού και τους σωλήνες άρδευσης, ενώ παράλληλα εμποδίζουν τον επανασχηματισμό του.Κάθε νανοφυσαλίδα έχει μια τυπική «διάρκεια ζωής» αρκετών μηνών. Σε ενδεχομενω βλαβης, παράγονται δραστικά είδη οξυγόνου (ROS) όπως οι ρίζες υδροξυλίου, τα οποία διασπούν τα παθογόνα , άλλα και τα μικρόβια που επιπλέουν ελεύθερα στο νερό άρδευσης ή μέσα στο βιοφίλμ. Αυτή η μελέτη του 2020 στο Environmental International εστιάζει συγκεκριμένα στην ικανότητα των νανοφυσαλίδων να αφαιρούν το βιοφίλμ στους σωλήνες άρδευσης. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι νανοφυσαλίδες μείωσαν τη μικροβιακή βιομάζα και άλλαξαν τη σύνθεση της κοινότητας στο βιοφίλμ λόγω των εντοπισμένων ριζών υψηλής θερμοκρασίας, πίεσης και υδροξυλίου με ισχυρή οξειδωτική δράση κατά την έκρηξη των νανοφυσαλίδων. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, η βιομάζα του βιοφίλμ μειώθηκε σε διάφορα χρονικά διαστήματα κατά 31,3% – 52,1%. «Οι νανοφυσαλίδες προκάλεσαν σημαντικές αλλαγές στις συγκεντρώσεις του βιοφίλμ και μείωση της βιοποικιλότητάς τους μέσω της άμεσης βιοκτόνου επίδρασης και της έμμεσης επίδρασης στην ποιότητα του νερού», δήλωσαν οι επιστήμονες. «Οι νανοφυσαλίδες ήταν επιβλαβείς για τις αμοιβαίες σχέσεις μεταξύ διαφορετικών μικροβιακών ειδών, οδηγώντας στο σχηματισμό απλών και μικρών μικροβιακών δικτύων, με τη συρρίκνωση των θετικών διασυνδέσεων κατά 49,1% – 77,1%.Άλλοι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι «η μελέτη της παραγωγής ROS που προκαλείται από νανοφυσαλίδες έχει μεγάλη σημασία για την εφαρμογή της τόσο στην πτυχή της προώθησης της φυσιολογικής δραστηριότητας όσο και στην πτυχή της αποστείρωσης». Εκτός από την αφαίρεση του βιοφίλμ μέσω της άμεσης φυσικής τριβής και της υπερτοπικής δράσης κατά την κατάρρευση (παραγωγή ROS, αλλαγές θερμοκρασίας και πίεσης),
Οι νανοφυσαλίδες εμποδίζουν το σχηματισμό βιοφίλμ με δύο τρόπους:
1. Η συνεχής, τυχαία κίνησή τους και οι εξαιρετικά υψηλές πυκνότητες οξειδώνουν (λύουν) ελεύθερα επιπλέοντα μικρόβια προτού μπορέσουν να προσκολληθούν στις επιφάνειες των σωλήνων άρδευσης και να αρχίσουν να σχηματίζουν βιοφίλμ.
2. Δεύτερον, οι νανοφυσαλίδες είναι αρνητικά φορτισμένες και έλκονται από τις θετικές επιφάνειες των σωλήνων άρδευσης. Αυτή η έλξη τους αναγκάζει να καλύπτουν πλήρως τις επιφάνειες των σωλήνων, εμποδίζοντας τυχόν υπάρχοντα ελεύθερα μικρόβια να προσκολληθούν και να σχηματίσουν βιοφίλμ.
