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Biofilm – ein biologisch physikalischer Prozess

Was ist Biofilm? Feststellung des Biofilms! Was macht Biofilm?

Was ist Biofilm?

Biofilme sind die ältesten Lebensgemeinschaften. Der Begriff beschreibt alle Ansammlungen von Mikroorganismen an Grenzflächen, insbesondere bei wasserführenden Materialien. Genau beschrieben ist es eine Schicht von Organismen (u.a. Bakterien, Hefen, Pilzen, Algen) die in extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) eingebaut ist. Oder einfacher im Bezug auf unser Problem in der Landwirtschaft: Der Biofilm ist der organisch schleimige Belag innerhalb der Tränkleitungen (aber auch Trinkwasserleitungen).

Biofilm
Bioschleimablagerungen bei Legehennen trotz Spülvorgängen im 8 Wochenrhythmus
Grundsätzlich ist Biofilm in Wasserleitungen nicht nur ein Phänomen in der Landwirtschaft. Eine Studie „ Biofilm in der Tränkwasser-Installation“ der Universität Duisburg-Essen von 2010 zeigt dies deutlich.

In unseren landwirtschaftlichen Betrieben bestehen optimale und nicht vermeidbare Bedingungen für den Anwuchs von mikrobiellen Lebensgemeinschaften in den Tränkleitungen.  

1. Die Wasser/Tränkleitungen liegen in allen Stallanlagen komplett oder teilweise frei.
2. Die Leitungen werden gerade bei Geflügel nur mit minderem Druck bedient.
3. Die Temperaturen in den Leitungen nähern sich den Stalltemperaturen an – ein Mikrolaboreffekt.
4. Die Tiere aller Nutztierhaltungen haben in der Regel durch Düsen oder Tränknippel direkten Zugang zur   
    Wasserleitung     - die Keime wandern in die Leitung.
5. Brunnenwasser fördert u.U. mehr Biofilmbildung, durch höhere organische Anteile.

Es entstehen Lebensgemeinschaften, welche direkt in Stoffwechselprozessen verbunden sind oder sogar Erbinformationen (Gene) austauschen. Dadurch können sie weit höhere Konzentrationen an Desinfektionsmitteln tolerieren als üblich. Der Biofilm wächst sehr schnell. Bereits innerhalb von wenigen Tagen (5-10 Tage) kann man zum Beispiel in Tränkleitungen von Mastgeflügel deutliche Oberflächenbesiedlung erkennen.

Alle Werkstoffe können Biofilm tragen. Kunststoffleitungen sind jedoch auch Nährstoffquelle. Sie enthalten biologisch verwertbare Inhaltsstoffe (Weichmacher, Trennmittel; Kohlenstoffverbindungen; Verunreinigungen).

Dadurch verankern sich die Organismenstrukturen die sich nur schwer mittels Desinfektionsmitteln entfernen lassen. Die Mikroorganismen umgeben sich mit einer immens effektiven Schutzschicht, so dass selbst Stoffe wie Alkohole daran abperlen. (Alexander Epstein, Harvard University, Boston)
.
Biofilm
Biofilm nach 35 Masttagen bei Mastgeflügel – trotz intensiver Vorreinigung

Feststellung des Biofilms

Üblicherweise geben mikrobiologische Wasseranalysen keine Aussage. D. h. die Befunde geben keine Auskunft über das Vorhandensein von Biofilm. Dies hat mit oben beschriebenem Charakter zu tun.   Es gibt verschiedene Möglichkeiten festzustellen ob Biofilm in den Leitungen ist. Die beste Prüfung zur Feststellung von schleimigen Ablagerungen in den Tränkleitungen ist der Fingertest. Sie schrauben die Leitung auf und fassen mit dem Finger in die Leitung – in der Regel werden sie anschließend einen leichten bis intensiven schleimigen farblosen oder auch dunklen Belag auf dem Finger haben.  

In der Schweinehaltung reicht es in der Regel aus die Tränknippel auszuschrauben und mit dem Finger in die Leitung zu greifen – in der Regel wird man dann einen bräunlich, grünen Schleim am Finger haben; Biofilm
Tränknippel aus Ferkelaufzuchtstall

oder die Leitungssiebe kontrollieren;

Biofilm
Leitungssieb zugesetzt mit Biofilm

oder eine Kurzstreckenspülung mit Druckimpuls.

Biofilm
Abgesiebter Biofilm während Spülung

Es kommt auch durchaus vor, dass sie beim betrachten der Leitungsinnenseite meinen, diese wäre in Ordnung. Dies liegt daran, das es durchaus möglich ist, das der organische Schleim im Tageslicht nicht zusehen ist. Hier können Sie sich helfen indem sie mit der LED-Leuchte eines Smartphones direkt in die Leitung leuchten (evtl gleich abfotografieren). Das LED Licht filtert bestimmte Lichtspektren aus – dadurch wird die Ablagerung sichtbar. Agrel bietet auch an – mittels Endoskope in die Leitung zu schauen – rufen Sie uns an.

Was macht Biofilm ?

Der Biofilm ist ein eigenstehender Organismus. Er ernährt sich aus Wasserinhaltstoffen, Medikamenten, teilweise sogar aus Desinfektionsmitteln Wie jeder Organismus besteht auch hier ein intensiver Stoffwechsel. Die Stoffwechselendprodukte und die abgestorbenen Biofilmkeime sind das Problem für die Tiere. Hier handelt es sich in großer Masse auch um Endotoxine.

           Die bakterielle Besiedlung bildet pathogene Substanzen mit toxischer Wirkung auf das Tier

          Endotoxine lagern sich in der Darmschleimhaut ab

          Überwinden die Darmschranke

          Schädigen (vergiften) die Leber

          Beeinflussen negativ Stoffwechselprozesse

          Führt zu ähnlichen Reaktionen wie Mycotoxine aus dem Futter

          Schwächt das Immunsystem und können letztendlich gerade Jungtiere schädigen

Biofilmabsonderungen sind ein schleichendes Gift. Die geringen Mengen der toxischen Stoffe führen nicht sofort zu akuten Veränderungen im Bestand. Daher ist es sehr schwer darauf zu schlussfolgern. Der Organismus des Körpers muss sich ständig in unterschwelliger Weise mit diesem Problem auseinandersetzen. Dies führt zu einer langsamen Verschlechterung des gesundheitlichen Zustandes. Fehler die dann oftmals folgen sind falsche Therapieansätze, weil die Ursache nicht behoben wird.

Chlor-, Säure- und Wasserstoffverbindungen schädigen nur die Oberfläche des Biofilms
Biofilm

Kontraproduktiv ist der Einsatz von Säure- oder Chlorverbindungen. Die dauerhafte Absenkung des pH-Wertes durch Einsatz von Säuren im Tränkwasser führt ebenfalls zu inoptimalen Stoffwechselprozessen. Chlorverbindungen oder Wasserstoffperoxid töten zwar den oberen Bereich des Biofilms – nicht aber die Basis. Zudem schädigen Chlorverbindungen Leber und Niere bei Langzeitnutztieren (Zuchtsauen, Legehennen) und das Tier bekommt ausschließlich totes Wasser verabreicht.

Bezeichnend ist, das der Einsatz von Chlor, Säure oder Wasserstoffverbindungen durchaus Erfolg bringen und daher schnell als die absolute Lösung angesehen werden.

Wiederum ist dies aber nur ein Indikator dafür, das tatsächlich ein Biofilmproblem vorliegt. Mit den benannten Maßnahmen bekämpft man aber nur die Symptome, nicht die Ursache Biofilm selbst. Zudem entstehen nachhaltig Resistenzen.

Die Verhinderung von Biofilm  funktioniert ausschließlich nur damit, dass die Möglichkeiten der Bildung und der Entwicklung dieser Strukturen von Beginn an entzogen werden. Also mittels der water tune Technologie.

Vergleich von Leistungen bei Ferkeln bei verschiedenen Wassermanagements

Parameter

 

Biofilm

belegt

Chlorverbindung

Biofilm freie Leitung*

Durchgänge

 

2

2

2

Dauer der Aufzucht

 

40

40

40

Tiere

 

523

467

375

Anfangsgewicht

 

9,6

9,5

8,9

Endgewicht

 

30,2

31

30,8

Mortalität

%

2,1

2

1,4

Zunahmen/d

 

515

537,5

547,5

Futterverwertung

 

1,8

1,7

1,7

Wasserbedarf

 

2,5

2,4

2,6

Versuchszeitraum 2010, nur tendenziell, Stallanlagen identisch
*gereinigte Leitung mittels elektromagnetischem System frei gehalten

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