Verbundvorhaben: Mobile Plasmatechnologie zur Raumdesinfektion (MoPlas2Dekon-PRO); Teilvorhaben "Mikrobiologische Validierung der plasmabasierten Raumdesinfektion"

Abstract

Die weltweite Ausbreitung des Coronavirus SARS-CoV-2 hat den dringenden Bedarf an wirksamen und flexibel einsetzbaren Verfahren zur Raumdesinfektion verdeutlicht. Besonders in Bereichen, in denen infizierte Patienten behandelt oder transportiert werden, kann eine gezielte Desinfektion dazu beitragen, die Übertragung infektiöser Erreger zu verhindern, Infektionsketten zu unterbrechen und so einen wesentlichen Beitrag zur Seuchenbekämpfung zu leisten. Im Rahmen des Leuchtturmprojekts MoPlas2Dekon-PRO wurde in Kooperation mit Partnern aus Wissenschaft (Fraunhofer IVV, Ruhr-Universität Bochum), Industrie (Plasmatreat GmbH, Knestel GmbH) und Rettungswesen (Bayerisches Rotes Kreuz) ein kompaktes Plasmasystem zur Raumdesinfektion weiterentwickelt und optimiert. Die finale Entwicklungsstufe wurde in realitätsnahen Feldversuchen hinsichtlich Handhabung und Praxistauglichkeit getestet. Im Teilvorhaben des Fraunhofer IVV stand die Untersuchung des von der Plasmatreat GmbH entwickelten mobilen Plasmasystems im Fokus. Bewertet wurden die Desinfektionsleistung sowie die praktische Eignung. Dazu erfolgte eine quantitative Analyse der viruziden, bakteriziden und sporiziden Wirkung in einem Modellraum (Bürocontainer) unter Variation verschiedener Parameter wie Oberflächenmaterialien, Positionen der Keimträger, Behandlungsdauer, zusätzliche organische Belastungen und Raumklima. Die Ergebnisse zeigten, dass bei hoher Luftfeuchtigkeit (>80 % r.F.) bereits nach 30 Minuten eine Reduktion von Bacillus atrophaeus-Endosporen um mehr als vier Zehnerpotenzen auf glatten Oberflächen (z. B. PET-Folie, Aluminiumträger) erreicht wurde. Unter denselben Bedingungen gelang auch eine Inaktivierung von Bakteriophagen MS2 und Staphylococcus carnosus um mehr als fünf Zehnerpotenzen (99,999%) – selbst wenn die Mikroorganismen zuvor in Rinderserumalbuminlösung (0,3 g/L) angetrocknet waren. Die Ozonkonzentration im 30 m³ großen Modellraum stieg dabei innerhalb von 30 Minuten auf 0,2 g/m³. Auch Steinboden, PVC-Boden und Stoffbezüge konnten wirksam dekontaminiert werden, während auf unbehandeltem Holz nur eine geringe mikrobizide Wirkung nachweisbar war. Nach zahlreichen Versuchen traten am Modellraum und seiner elektrischen Ausstattung keinerlei Schäden auf. Allerdings ist bei ungeschützten Metallen sowie bestimmten Kunststoffen (insbesondere PU und Kautschuk) nach mehrfacher intensiver Exposition mit Materialveränderungen zu rechnen. The global spread of SARS-CoV-2 has underlined the urgent need for effective and flexible methods of room disinfection. Targeted disinfection of areas where infected patients have been treated or transported can help prevent the transmission of pathogens, interrupt infection chains, and thus represents an essential component of disease control. Within the project MoPlas2Dekon-PRO, a compact plasma-based room disinfection system was further developed and optimized in collaboration with partners from science (Fraunhofer IVV, Ruhr University Bochum), industry (Plasmatreat GmbH, Knestel GmbH), and emergency services (Bavarian Red Cross). The final development stage was tested under realistic field conditions to assess usability and practical suitability. At Fraunhofer IVV, the mobile plasma system developed by Plasmatreat GmbH was evaluated with respect to disinfection performance and practical application. The virucidal, bactericidal, and sporicidal effects were quantitatively assessed in a model room (office container) using carrier tests under variation of key process parameters. These included surface type, carrier position, treatment duration, organic contamination, and room climate. Results showed that at high humidity (>80% RH), Bacillus atrophaeus endospores were reduced by more than four orders of magnitude (99,999%) on smooth surfaces (e.g., PET film, aluminium carriers) within 30 minutes. Under identical conditions, Staphylococcus carnosus and bacteriophage MS2 were inactivated by more than five orders of magnitude, even when dried onto germ carriers in bovine serum albumin solution (0.3 g/L). During treatment, the ozone concentration in the 30 m³ model room reached 0.2 g/m³ within 30 minutes. Effective decontamination was also achieved on stone flooring, PVC flooring, and fabric surfaces, while only limited microbicidal activity was observed on untreated wood. The model room, including its electrical equipment, showed no damage after repeated disinfection trials. However, repeated intensive exposure can cause material changes in unprotected metals and certain plastics (particularly PU and rubber).