Biofilm in watersystemen: ontstaan, risico’s en oplossingen

Een biofilm bestaat in eenvoudige termen uit micro-organismen zoals bacteriën, ziektekiemen, schimmels, protozoa of algen, die ingebed zijn in een slijmlaag en zich aan een oppervlak hechten – vooral in stilstaand water. 

Deze microbiële gemeenschappen zijn goed aangepast aan hun omgeving. De micro-organismen binnen een biofilm maken gebruik van de stofwisselingsprocessen of beschermingsmechanismen van andere soorten.

Hoe ontstaat een biofilm?

Bepaalde bacteriesoorten kunnen een slijmlaag vormen (zogenaamde extracellulaire polymere substanties, EPS) waarmee ze zich aan oppervlakken hechten. Deze laag vormt de basisstructuur van de biofilm. 

De groeiende structuur maakt het voor andere micro-organismen gemakkelijker zich te vestigen. Daarbij breidt de biofilm zich zijwaarts uit en vormt hij driedimensionale lagen. 

In bepaalde omgevingen, zoals waterleidingen, kan een biofilm zich al na enkele dagen vormen – zelfs als het water van hoge kwaliteit is.

Waar ontstaat biofilm?

Biofilm ontstaat bijvoorbeeld op stenen in een beekbedding, maar ook aan de binnenkant van waterleidingen – een feit dat een belangrijke rol speelt bij de drinkwaterhygiëne. 

In het menselijk lichaam komt biofilm bijvoorbeeld voor op implantaten, wat doorgaans gepaard gaat met gezondheidsproblemen. 

Toch kan biofilm ook nuttige functies vervullen, zoals het verhinderen van de vestiging van ziekmakende bacteriën en ziektekiemen in het maag-darmkanaal.

Waarom biofilm problematisch kan zijn

Hoewel er in de natuur situaties zijn waarin biofilm nuttig is – zoals bij zelfreinigende processen in bodems en water of bij de binding van koolstofdioxide –, vormt hij in andere contexten een serieus probleem. 

Micro-organismen in biofilm die ziekten bij mensen kunnen veroorzaken, zijn onder andere legionellabacteriën of pseudomonaden (zoals Pseudomonas aeruginosa). Deze kunnen uiteenlopende infecties veroorzaken, zoals longontsteking, urineweginfecties of wondinfecties. 

Andere ziekteverwekkers die vaak in biofilm worden aangetroffen, zijn Sphingomonas en Mycobacterium.

Biofilm in waterleidingen en drinkwaterinstallaties

Waterleidingen en drinkwaterinstallaties bieden door hun structuur en bedrijfsomstandigheden van nature gunstige voorwaarden voor microbiële processen – zoals voortdurende vochtigheid, temperaturen die de groei bevorderen en binnenwanden van leidingen die hechting vergemakkelijken. 

Operationele factoren zoals stagnatie, onvoldoende temperaturen of materialen die voedingsstoffen afgeven, kunnen de vorming van biofilm verder bevorderen.

Vorming van biofilm in waterleidingen van nieuwbouw

Een studie uit 2024 toonde onder meer aan dat zich zelfs in nieuwbouwprojecten binnen slechts acht weken al stabiele biofilms in waterleidingen kunnen vormen. 

Bacteriën die van nature in drinkwater voorkomen, hechten zich al binnen enkele uren na ingebruikname aan de binnenwanden van nieuwe leidingmaterialen – vooral als het water stilstaat of als de temperatuur de groei van potentieel pathogene micro-organismen, zoals Legionella spp., bevordert. Deze laatste werden in de genoemde studie echter niet specifiek onderzocht. 

Al in de eerste dagen vormt zich een dunne organische laag (conditioning film) op de binnenwanden van de leidingen. Deze laag vergemakkelijkt de hechting van andere bacteriën en bevordert zo de vroege vorming van biofilm. 

Door de voortdurende aanvoer van drinkwater komen voortdurend nieuwe micro-organismen in het systeem terecht, die zich aan bestaande biofilms kunnen hechten en deze verder kunnen versterken.

Uitbreiding en verspreiding van biofilm

Een lage stroomsnelheid of dode leidingen in drinkwaterinstallaties bevorderen eveneens de vorming van biofilm. Dit maakt het voor bacteriën gemakkelijker om zich verder te verspreiden. 

In waterleidingsystemen kunnen later delen van de biofilm losraken door de kracht van stromend water – zodra de slijmlaag een bepaalde dikte bereikt – en zich op andere plaatsen in het leidingsysteem opnieuw vestigen. Dit leidt tot een verdere verspreiding van de biofilm.

Contact met besmet water

Via kranen (zie de volgende afbeelding: biofilm in de straalregelaar), douchekoppen en sifons kunnen mensen in contact komen met deze bacteriën.

Ook bij de zogenaamde eindspoeling tijdens het reinigingsproces van medische apparatuur – zoals endoscopen – kunnen watergebonden kiemen na de reiniging opnieuw in de apparaten terechtkomen.

Biofilm verwijderen

De structuur van biofilm – een zogenaamde extracellulaire matrix – biedt bescherming tegen chemische en thermische desinfectiemethoden. 

Daardoor is het vrijwel onmogelijk om een eenmaal gevormde biofilm volledig te verwijderen. 

Alleen door een combinatie van mechanische verwijdering, chemische desinfectie en structurele preventie kan biofilm in waterinstallaties effectief en langdurig worden beheerst. 

Een volledige verwijdering is onder praktijkomstandigheden echter zelden haalbaar. 

Voorkomen van biofilmvorming

Door een zorgvuldige materiaalkeuze, een doordachte bouwkundige planning en operationele maatregelen – zoals het vermijden van stilstaand water en het juist gebruiken van de drinkwaterinstallatie – kunnen de risico’s op biofilmvorming aanzienlijk worden verminderd en hygiënestandaarden gewaarborgd. 

Het terugdringen van risico’s is vooral gebaseerd op preventieve maatregelen, zoals het strikt naleven van hygiënevoorschriften, regelmatige controles en een geoptimaliseerd systeemontwerp. 

Dankzij verbeterde materialen, planning en technieken is het risico op biofilmvorming en besmetting met Legionella in moderne nieuwbouw aanzienlijk lager dan vroeger – maar volledig uitsluiten kan men het ook hier niet.

Terminale filters voorkomen contact met besmet water

Vooral op plaatsen waar bacteriën en ziektekiemen in drinkwater een risico vormen voor immuungecompromitteerde of immuungesuppresseerde patiënten, moet contact met het water strikt worden vermeden. 

Om dat te garanderen, kunnen verschillende soorten waterfilters worden ingezet:

• Individuele filters voor kranen of douchekoppen
• Herbruikbare steriele filters voor medische toepassingen – bijvoorbeeld voor tandheelkundige units, de reprocessing van endoscopen of TEE-sondes 

Dankzij hun hollemembraanvezel technologie houden deze steriele waterfilters alle watergebonden ziektekiemen en bacteriën tegen, waaronder ook Legionella pneumophila en pseudomonaden.