Desinfektion mit Natriumhypochlorit

Hintergrund

Schon lange wird Natriumhypochlorit (NaOCl) als Desinfektionsmittel eingesetzt. Bereits im ersten Weltkrieg fand es unter dem Namen „Dakin ́s solution“ breite Anwendung (Levine & care, 2013). Der chemische Wirkmechanismus ist bekannt und die desinfizierende Wirksamkeit ist sehr gut untersucht. Heute wird es vor allem zur Trinkwasserdesinfektion, in Schwimmbädern, der Zahnmedizin und der Landwirtschaft verwendet (Felgner & Bitter, 2019; Hamatschek, 2016; Wilhelm, 2008). Durch die aktuelle Situation im Umgang mit dem SARS- coV-2 Virus ergibt sich ein großer Bedarf an Desinfektionsmitteln, insbesondere zur Oberflächendesinfektion. Natriumhypochlorit kann durch seine Wirksamkeit und Kosteneffizienz dazu beitragen diesen Bedarf zu decken. So wird es bereits von der WHO für die Reinigung von Laboroberflächen, die mit dem SARS-coV-2 Virus in Kontakt gekommen sind, empfohlen (WHO, 2020).

 

Chemie von Natriumhypochlorit

Natriumhypochlorit ist das Salz der Hypochlorigen Säure (HClO). Diese ist eine schwache säure und dissoziiert bei alkalischem pH-Wert in wässriger Lösung zu Wasserstoff- und Hypochlorit Ionen (H+ und ClO-). Die Hypochlorigen Säure (HClO), das Hypochlorit Ion (ClO-) und Chlor (Cl2) liegen in einem Gleichgewicht vor [1] und werden als „aktives Chlor“ bezeichnet. Chlorgas ist jedoch schwer wasserlöslich, wodurch dieser Anteil vernachlässigbar gering ist.

NaClO + H2O ↔Na+ + HClO + OH- [1]

Bei extremen pH-Werten entstehen als Nebenprodukte Chlorgas (pH < 2) und Chlorat (pH > 11). Daher werden Natriumhypochlorit Lösungen zur Desinfektion mit einen neutralen bis leicht alkalischen pH-Wert angeboten.

 

Wirkmechanismus

Organische Substanzen werden hauptsächlich oxidiert, wobei sich NaOCl wieder zu Kochsalz (NaCl) zersetzt. HClO und ClO- agieren als Oxidationsmittel und reagieren mit vielen essentiellen Biomolekülen u.a. DNA (Prütz & biophysics, 1998), Aminosäuren (Nightingale et al., 2000) und Lipiden (Spickett et al., 2000). Chemisch werden auch Kohlenstoffdoppelbindungen durch einen nukleophilen Angriff des Chlors aufgebrochen, wobei das Chlor wieder zum Chlorit Ion (Cl-) reduziert wird (Pereira, Hoyano, Summons, Bacon, & Duffield, 1973). Gegenüber Zellen hat HClO im Vergleich zu ClO- eine höhere desinfizierende Wirkung (Brazis, Leslie, Kabler, & Woodward, 1958). Die Desinfektionswirkung einer Hypochlorit Lösung ist somit pH abhängig. Das in geringen Mengen vorliegende Cl2 kann mit Ammoniak und Aminen zu Chloraminen reagieren, welche auch in Schwimmbädern für den typischen Chlorgeruch verantwortlich sind (Wilhelm, 2008).

Aufgrund der oben genannten Reaktionen mit Biomolekülen besitzt Natriumhypochlorit eine großes Wirkspektrum, das Bakterien, Pilze und Viren umfasst (ECHA, 2017). Es wirkt u.a. auch effektiv gegen Corona Viren (Sattar, Springthorpe, Karim, Loro, & Infection, 1989) (Lai, Cheng, & Lim, 2005).

 

Herstellung und Verwendung

Ein Herstellungsverfahren für NaOCl Lösung für die Desinfektion, ist die Elektrolyse von reiner Kochsalzlösung. Neben Kochsalz und Wasser werden für die Herstellung keine weiteren Chemikalien benötigt. Die bei der Membrangetrennten Elektrolyse Anodenseitig entstehende NaOCl Lösung wird auch als Anolyt bezeichnet.

In handelsüblichen Konzentrationen von 1200 mg/L wird Natriumhypochlorit für die Desinfektion von Oberflächen verwendet. Diese Konzentration ist so gering, dass keine besonderen Sicherheitsvorkehrungen vom Anwender getroffen werden müssen (GESTIS-Stoffdatenbank, 2020). Eine weitere Anwendung ist das sogenannte „Fogging“. Bei diesem Verfahren wird aus der Natriumhypochlorit Lösung ein feines Aerosol erzeugt, mit dem geschlossene Räume vernebelt werden können (Chan-Myers & Chang, 2012; Thorn, Robinson, Reynolds, & chemotherapy, 2013). Da die Desinfektionslösung bei diesem Verfahren direkt mit den Schleimhäuten der Atemwege in kontakt kommen kann, sollten die Räume während des Foggings nicht betreten werden und ausreichender Atemschutz muss gewährleistet sein.

 

Fazit

Natriumhypochlorit Lösung ist ein wirksames und kosteneffizientes Desinfektionsmittel, das insbesondere zur Desinfektion von Oberflächen verwendet wird. Es besitzt ein breites Wirkungsspektrum und wird wegen seiner Wirksamkeit gegen Corona Viren von der WHO als Flächendesinfektionsmittel empfohlen (WHO, 2020). Bei der Handhabung von handelsüblichen Konzentrationen ergeben sich kaum Gesundheitsgefahren für den Menschen. Die wässrige Lösung ist nicht entflammbar und farblos. Nach Kontakt mit organischen Verbindungen zersetzt sie sich durch die hohe Reaktivität von NaOCl rasch zu Kochsalz und Wasser.

 

 

Literatur

Brazis, A., Leslie, J., Kabler, P., & Woodward, R. J. A. m. (1958). The inactivation of spores of Bacillus globigii and Bacillus anthracis by free available chlorine. 6(5), 338.

Chan-Myers, H., & Chang, G. J. A. J. o. I. C. (2012). Comparison of the Surface Disinfection Capabilities of Two Different Methods Using Automated Devices: Ultraviolet Light Versus Hydrogen Peroxide Fogging Machine. 40(5), e38.

ECHA. (2017). Regulation (EU) No 528/2012 concerning the making available on the market and use of biocidal products. European Chemical Agency Retrieved from https://echa.europa.eu/documents/10162/3b7a78a9-9bda-f684-a088-418dc4a56adb

Felgner, J., & Bitter, K. J. D. F. Z. (2019). Desinfektion in der Endodontie. 63(9), 80-91. GESTIS-Stoffdatenbank. (2020). Natriumhypochlorit, wässrige Lösung mit Anteilen an aktivem Chlor.

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http://gestis.itrust.de/nxt/gateway.dll/gestis_de/001410.xml?f=templates$fn=default-

doc.htm$3.0

Hamatschek, J. (2016). Lebensmitteltechnologie: Die industrielle Herstellung von Lebensmitteln aus landwirtschaftlichen Rohstoffen: UTB.

Lai, M. Y., Cheng, P. K., & Lim, W. W. J. C. I. D. (2005). Survival of severe acute respiratory syndrome coronavirus. 41(7), e67-e71.

Levine, J. M. J. A. i. s., & care, w. (2013). Dakin’s solution: past, present, and future. 26(9), 410-414. Nightingale, Z. D., Lancha Jr, A. H., Handelman, S. K., Dolnikowski, G. G., Busse, S. C., Dratz, E. A., . . .

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Pereira, W., Hoyano, Y., Summons, R., Bacon, V., & Duffield, A. J. B. e. B. A.-G. S. (1973). Chlorination studies II. The reaction of aqueous hypochlorous acid with?-amino acids and dipeptides. 313(1), 170-180.

Prütz, W. J. A. o. b., & biophysics. (1998). Interactions of hypochlorous acid with pyrimidine nucleotides, and secondary reactions of chlorinated pyrimidines with GSH, NADH, and other substrates. 349(1), 183-191.

Sattar, S., Springthorpe, V., Karim, Y., Loro, P. J. E., & Infection. (1989). Chemical disinfection of non- porous inanimate surfaces experimentally contaminated with four human pathogenic viruses. 102(3), 493-505.

Spickett, C. M., Jerlich, A., Panasenko, O. M., Arnhold, J., Pitt, A. R., Stelmaszyńska, T., & Schaur, R. J. J. A. B. P. (2000). The reactions of hypochlorous acid, the reactive oxygen species produced by myeloperoxidase, with lipids. 47(4), 889-899.

Thorn, R., Robinson, G., Reynolds, D. J. A. a., & chemotherapy. (2013). Comparative antimicrobial activities of aerosolized sodium hypochlorite, chlorine dioxide, and electrochemically activated solutions evaluated using a novel standardized assay. 57(5), 2216-2225.

WHO. (2020). Laboratory biosafety guidance related to coronavirus disease 2019 (COVID-19): interim guidance, 12 February 2020. Retrieved from

Wilhelm, S. J. W. C. u. c. V. (2008). Desinfektion. 247-255.

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