Februari 2024
Koperen leidingen verdienen voorkeur bij bacteriële veiligheid drinkwatersystemen
ISSO-rapportage: ‘Koper versus kunststof materiaal in leidingwatersystemen’
Het type kunststof blijkt van grote invloed op de bacteriële veiligheid van leidingmaterialen. Als er puur wordt gekeken naar de bacteriële veiligheid van drinkwatersystemen zijn koperen leidingen eigenlijk een veiligere keuze, zo stelt ISSO onder meer in het rapport ‘Koper versus kunststof materiaal in leidingwatersystemen’.
ISSO is bepaald niet over een nacht ijs gegaan. Het rapport kwam tot stand na bestudering van de bevindingen uit verschillende wetenschappelijke onderzoeken (zie kader). Rapporteur Nick Post benadrukt dat er voornamelijk is gekeken naar een onderzoek waarbij er gebruik is gemaakt van Nederlands, ongechloreerd leidingwater. Doordat dit een Nederlands onderzoek is, kan ISSO met een behoorlijke zekerheid stellen dat de resultaten stand houden in de Nederlandse praktijk.
De focus in het rapport ligt vooral bij de verschillen in bacteriologische aangroeipotentie tussen koperen en kunststof waterleidingen, maar beschrijft ook de verschillen tussen de verschillende kunststof waterleidingen en hoe men hier verstandig mee kan omgaan. Met het rapport wil ISSO de markt helpen bij het selecteren van het juiste leidingmateriaal voor drinkwaterleidingen bij aanvang van een project. De auteur, Nick Post, concludeert dat, gezien de BPP-waarden (biomassa productie potentie) van koper leidingwerk, de bacteriële veiligheid in drinkwatersystemen met koperen buizen is gewaarborgd.
Bij kunststof leidingwerk moeten ontwerpers en installateurs nadrukkelijk aandacht besteden aan de keuze van het juiste type kunststof. Het onderzoek laat namelijk zien dat de BPP-waarden tussen de kunststofsoorten sterk verschillen. Flexibele kunststoffen hebben doorgaans een hogere concentratie weekmakers, die een belangrijke voedingsbodem lijken te vormen voor bacteriën.
Ook laat het onderzoek zien dat er grote variaties zijn in BPP-waardes van PE-materialen, zowel tussen fabrikanten als tussen PE-typen. Die waarden kunnen zelfs boven de wettelijk toegestane grens van 1.000 pg ATP/ cm2 uitkomen. Daarom benadrukt het rapport van het onderzoek dat het bij prioritaire installaties verstandig is om geen kunststof leidingwerk te gebruiken. Verder is het volgens het rapport ook belangrijk om naar appendages, zoals afsluiters, regelventielen en filters, te kijken. Afhankelijk van de gekozen appendages en het materiaal ervan, hebben deze een positieve of negatieve invloed.
Wanneer de aanwezigheid van de biofilm kan worden beperkt, zal dit als gevolg hebben dat de concentratie legionellabacteriën in het water een gelijkwaardige trend zal volgen.
Materiaalkeuze
Doordat in Nederland geen antibacteriële toevoegingen worden gedaan aan het drinkwater, zoals chloor, moeten we maatregelen nemen om de drinkwaterkwaliteit te waarborgen. Een van deze maatregelen is een goede materiaalkeuze. Drinkwater stroomt door leidingen naar de verschillende tappunten, en in de leidingen vormt zich na verloop van tijd biofilm die bacterie-ophopingen bevat. Wanneer de biofilm te groot wordt en zich pathogene micro-organismen gaan vermenigvuldigen, kan dit in het drinkwater komen en kunnen gebruikers door consumptie, verneveling enzovoort, hier ziek van worden.
Er bestaat een relatie tussen de verhoogde aanwezigheid van biofilm en die van legionella-bacteriën. Voor een goede vergelijking tussen koperen leidingen en verschillende kunststof leidingen is het belangrijk de onderzoeksmethoden goed met elkaar te vergelijken, stelt onderzoeker Post. In verschillende internationale onderzoeken is het gebruikte type kunststof niet gespecificeerd, of is gebruikgemaakt van drinkwater met daarin aanwezig chloorresidu. Doordat deze onderzoeken niet specifiek genoeg zijn uitgevoerd om een goed beeld te krijgen van het risico van bacteriegroei of niet overeenkomen met de situatie zoals wij deze in Nederland kennen, is er alleen naar relevante aspecten van deze onderzoeken gekeken, zoals de aangroeipotentie van bepaalde materialen.
Er bestaat een relatie tussen de verhoogde aanwezigheid van biofilm en die van legionella-bacteriën.
Het onderzoek is uitgevoerd over een periode van zestien weken. Hierbij is het water elke week 1x ververst door schoon leidingwater, maar er is niet tussendoor doorgespoeld. Op deze manier is een situatie van infrequent gebruik nagebootst. De temperatuur van het water is constant gehouden op 25 °C. Dit is de limiet als het gaat over de normtemperatuur en ook realistisch wanneer men kijkt naar de praktijk. Voorts is er gekeken naar zowel de biofilm die aan de binnenwand van de buis kleeft, als de concentratie bacteriën die zich in het water bevinden. Om de bacteriegroei te kunnen kwantificeren is gebruik gemaakt van een BPP-test. In dit proces zijn telkens watermonsters en monsters van het leidingmateriaal genomen. Daarvan is de concentratie adenosine trifosfaat (ATP) gemeten. ATP is een betrouwbare graadmeter gebleken voor actieve biomassa, dat wil zeggen: biomassa waarin actieve (pathogene) bacteriegroei plaatsvindt. Gebleken is dat hoe hoger het niveau van ATP, hoe groter het aandeel bacteriën.
Door stilstaand water of onvoldoende verversing van water krijgen de aanwezige bacteriën die van nature in beperkte mate aanwezig zijn in drinkwater, de mogelijkheid zich te ontwikkelen en op te hopen. Hierdoor zal er aan de buiswand een verhoogde bacterie-concentratie ontstaan in de zogeheten biofilm. Vanuit deze biofilm zal ook in het leidingwater de bacterie-concentratie worden verhoogd en zal dit uiteindelijk via het tappunt worden uitgespoeld.
1. Het proces van bacteriegroei en afgifte aan drinkwater. De verhouding tussen de bacteriepopulatie zoals deze op de buiswand aanwezig is ten opzichte van de populatie in het water. Het betreft de aangroei binnen een doucheslang, gemaakt van het flexibele PVC-P, dat een hoge concentratie weekmakers
Weekmakers
Weekmakers blijken een uitermate gunstige voedingsbodem te zijn voor bacterie-aangroei en zijn daardoor dus zeer ongunstig voor de drinkwaterkwaliteit (figuur 1). Het is belangrijk over een langere periode te testen omdat blijkt dat in de eerste weken door de afgifte van koper-ionen de koperen leidingen een bacterie-afdodende werking hebben. Dit effect is echter van relatief korte duur, omdat zich binnen enkele weken een oxidelaagje vormt die het afsluit. Deze gunstige periode duurt ongeveer 8 tot 10 weken, dus heeft ISSO ook gekeken naar de bacteriologische situatie na deze tijd.
In het kader van de evaluatie regelgeving legionellapreventie in leidingwater heeft het ministerie van I&W een onderzoeksrapport laten opstellen door KWR en Berenschot met de naam ‘Met recht naar een doeltreffender legionellapreventie’. Een onderdeel uit deze rapportage gaat over de maximaal toegestane biofilmconcentratie voor leidingmaterialen, bepaald met behulp van de BPP-test. De huidige norm is gesteld op 1.000 pg ATP/cm2. Uit onderzoek blijkt dat bij deze waarde een relatief hoge concentratie legionella pneumophila (de soort die legionellose veroorzaakt) zich niet alleen in de biofilm bevindt, maar ook in het water. Daarom staat in het rapport van KWR/Berenschot een voorstel om een veilige waarde te hanteren van 400 pg ATP/cm2.
Om de effecten van bacteriegroei aan de binnenzijde van de leidingen op de langere termijn te kunnen inschatten, is ook gekeken naar de uitkomsten zoals deze waren na een testperiode van 16 weken (tabel 1). Kijkend naar de totale ATP-concentraties, zien we dat de concentraties van koper en PVC-C relatief laag zijn. De waarde van PE-Xc is iets hoger, maar nog wel onder 400 pg ATP/cm2. De concentraties van PE-100 en PE-Xb zijn al wel hoger dan 400 pg ATP/cm2. Tot slot is PVC-P bijzonder hoog.
De weergegeven verhouding tussen de ATP-concentraties tussen water en biofilm zijn gemiddelde waarden over de gehele testperiode en geven aanwijzingen over hoe de bacterieconcentraties zich gedragen binnen de leiding. Bij de waarde 1 is de verhouding gelijk, wat betekent dat er een gelijke grote ATP-concentratie in de biofilm aanwezig is als in het water. Bij een waarde onder 1 is de ATP-concentratie in de biofilm groter dan in het water en bij een verhouding boven 1 is de ATP-concentratie in het water groter dan in de biofilm.
Koper, PVC-C en PE-Xc hebben waarden die rond de 1 liggen. PVC-P, PE-Xb en PE-100 hebben een veel lagere waarde. Dit betekent dat er een grote bacteriehoeveelheid aan de buiswand zit, die door afgifte een relatief hogere waarde in het water bewerkstelligt. Dit is vooral voor de langere termijn een ongunstige situatie voor de bacteriële veiligheid van het leidingwater.
Zeker is dat, gezien de BPP-waarden van koper leidingwerk, koperen buizen kunnen worden toegepast voor een goede bacteriële veiligheid in drinkwatersystemen.
Legionella
De ATP-waardes in tabel 1 zijn alle soorten bacteriën bij elkaar. Wanneer specifiek wordt gekeken naar de waardes van de legionellabacterie dan blijkt dat de ratio tussen water en aanwezigheid van biofilm rond de 1 zit bij alle materialen. Dit betekent dat er een gelijkwaardige hoeveelheid legionellabacteriën in het water aanwezig is als in de biofilm. Dus wanneer de aanwezigheid van de biofilm kan worden beperkt, zal dit als gevolg hebben dat de concentratie legionellabacteriën in het water een gelijkwaardige trend zal volgen. Ook hierdoor is het raadzaam materialen te kiezen die de aangroei van bacteriën beperken.
De eigenschappen van leidingmaterialen zijn gebaseerd op de resultaten van de genoemde onderzoeken, die zijn toegespitst op leidingmaterialen die in de binneninstallatie worden gebruikt.
Het BTO-rapport 2018.007 ‘Variatie in biomassaproductiepotentie (BPP) van PE-materialen’ dat door drinkwaterbedrijven wordt gebruikt, concludeert dat er sprake is van een relatief grote standaarddeviatie in de BPP-testresultaten tussen dezelfde type buizen. Deze variatie komt voor bij alle geteste leidingmaterialen van verschillende fabrikanten en deze blijven niet altijd onder de wettelijke 1.000 pg ATP/cm2. Deze resultaten leggen een bepaalde mate van onvoorspelbaarheid aan de BPP-waarden van de geteste kunststoffen bloot.Hoewel dit onderzoek zich richt op de
materialen gebruikt in distributieleidingen en niet op leidingmaterialen zoals in gebouwgebonden installaties, is het zeer zeker mogelijk dat een dergelijke deviatie ook in PE-X materialen aanwezig zal zijn. Verder onderzoek zou dit uit moeten wijzen. Fabrikanten/leveranciers van leidingmaterialen zijn nu niet in staat om (per partij) aan te geven wat de BPP-waardes zijn of op andere wijze een kwaliteitsgarantie ten aanzien van de BPP-waarde voor hun product te geven. Wanneer dit wel mogelijk is kan er volgens ISSO een vergroot inzicht in de bacteriologische kwaliteiten van leidingmaterialen ontstaan, wat zal bijdragen aan een veiligere leidingwaterinstallatie.
Door de hoge BPP-waarden kan het gebruik van PVC-P, PE-Xb en PE-100 beter worden vermeden
Minder risico met koper
Afgezien van de vraag of koper of kunststof een betere optie is kan volgens Post in algemene zin worden vastgesteld dat het type kunststof een grote invloed heeft op de bacteriële veiligheid van leidingmaterialen. Zeker is dat, gezien de BPP-waarden van koper leidingwerk, koperen buizen kunnen worden toegepast voor een goede bacteriële veiligheid in drinkwatersystemen.
Rekening houdend met de meest actuele inzichten vanuit de onderzoeken en de aanbevelingen van het KWR/Berenschot-rapport over de maximale ATP-concentratie, kan worden gesteld dat zowel koper, PVC-C als PE-Xc veilig kunnen worden toegepast in drinkwaterinstallaties. Dat geldt ook voor ongeplastificeerd PVC (PVC-U) dat een relatief lage BPP-waarde heeft.
Door de hoge BPP-waarden kan het gebruik van PVC-P, PE-Xb en PE-100 beter worden vermeden voor gebruik in leidingwaterwatersystemen. Flexibele kunststoffen hebben doorgaans een hogere concentratie weekmakers, wat een voedingsbodem vormt voor bacteriën. Post raadt ook aan voorzichtig te zijn met EPDM-waterslangen om sanitaire kranen aan te sluiten. Hoewel EPDM niet in dit rapport is beschreven, heeft dit ook een hoge BPP. Beter is de kranen aan te sluiten met (verchroomde) koperen buisjes.
Vanwege de relatief grote variatie in BPP-waarden bij eenzelfde type kunststof acht ISSO het verstandig bij prioritaire installaties geen kunststof leidingwerk te gebruiken. Wellicht zou RVS wel een alternatief kunnen zijn voor koper.
Veel onderzoeken
De rapportage ‘Koper versus kunststof materiaal in leidingwatersystemen’ geeft een uiteenzetting van de bevindingen uit verschillende wetenschappelijke onderzoeken naar de bacteriologische groei aan de binnenzijde van ongechloreerde drinkwaterleidingen van verschillende materialen. De focus in het ISSO-rapport ligt voornamelijk op de bacteriologische verschillen tussen koperen waterleidingen en kunststof waterleidingen.
Voor het rapport baseerde auteur Nick Post zich op de publicaties van de volgende onderzoeken:
- Learbuch K.L.G., Smidt S., Wielen P.W.J.J. van der, ‘Influence of pipe materials on the microbial community in unchlorinated drinking water and biofilm’, 2021.
- Kooij D. van der, Veenendaal H.R., ‘Biomass production potential of material in contact with drinking water: method and practical importance’, 2001.
- Neu L., Hammes F., ‘Feeding the Building Plumbing Microbiome: The importance of Synthetic Polymeric Materials for Biofilm Formation and Management’, 2020.
- KWR, Bureau Berenschot, ‘Met recht naar een doeltreffender legionellapreventie. Een toekomstgerichte evaluatie van de regelgeving over legionellapreventie in leidingwaterinstallaties op basis van een wetenschappelijke en juridische analyse’, 2021.
- BTO-rapport 2018.007, ‘Variatie in biomassaproductiepotentie (BPP) van PE-materialen die door drinkwaterbedrijven worden gebruikt’, 2018.
- NEN 1006+A1, ‘Algemene voorschriften voor leidingwaterinstallaties’, 2018.
- Kooij D. van der, ‘Biofilm formation on materials in contact with treated water’, 2003.
Meer informatie is te vinden op de ISSO-website.
Tekst: Mari van Lieshout
Fotografie: ISSO, iStock
Meer weten over innovatieve technieken en ontwikkelingen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis nieuwsbrief.