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Problem Biogene Schwefelsäure-Korrosion

Abwassernetze schützen und optimieren – denn Wegschauen ist keine Lösung

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Bittermann / Dr. Jörg Kempf

In Feldversuchen geht ein Team der TU Graz und Uni Graz den Schäden durch Biogene Schwefelsäure-Korrosion auf den Grund.
In Feldversuchen geht ein Team der TU Graz und Uni Graz den Schäden durch Biogene Schwefelsäure-Korrosion auf den Grund. (Bild: TU Graz)

Anaerobe Prozesse in Kanal- und Klärsystemen mit der Freisetzung von Gasen wie Schwefelwasserstoff führen zu Geruchsproblemen und verursachen aufgrund von Korrosion an den Bauteilen zudem Kosten in Milliardenhöhe. Nicht zuletzt ist das mit Wartungsarbeiten befasste Personal gesundheitlich gefährdet. Handeln ist angesagt.

Abwassersysteme sind eine zentrale Infrastruktureinrichtung jeder Kommune und auch der Industrie. Idealerweise funktionieren sie einwandfrei und sind langlebig. Biogene Umsetzungsprozesse in Kanal- und Klärsystemen sind jedoch quasi die natürlichen Feinde herkömmlicher Anlagen und verursachen Kosten durch Schäden an Bauteilen aus Beton und Metall. So haben Abwassersysteme nicht selten eine Lebensdauer von weniger als zehn Jahren, müssen restauriert oder einzelne Bauteile getauscht werden.

In diesen Prozessen freigesetzte toxische Gase wie Schwefelwasserstoff (H2S) stellen zudem ein erhebliches gesundheitliches Gefahrenpotenzial dar, das von Reizerscheinungen bis hin zu Atemstillstand und Tod führen kann.

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Es sind naturgegebene Prozesse – die man aber nicht einfach hinnehmen muss: Ein interdisziplinäres Team der TU Graz und der Uni Graz hat dazu interessante Strategien zur Verhinderung von Biogener Schwefelsäure-Korrosion (BSK) entwickelt.

Deckel drauf?

Nicht selten beträgt die durch BSK erzeugte Korrosionsrate an herkömmlich verwendetem Beton ein Zentimeter pro Jahr oder mehr. Die verwendeten Betonteile können so innerhalb von wenigen Jahren vollständig zerstört werden und massive Schädigungen an Abwassersystemen hervorrufen. Oftmals fehle das Bewusstsein für diese Prozesse und die daraus resultierende Gefahr für Abwassersysteme und Gesundheit, so die Forscher: Kanaldeckel drauf und wegschauen sei nicht die Lösung. Denn der volkswirtschaftliche Schaden durch notwendige Restaurationsmaßnahmen an Abwassersystemen wurde allein für Deutschland mit rund 450 Millionen Euro pro Jahr berechnet.

Biogene Schwefelsäure-Korrosion (BSK) in Abwasseranlagen entsteht durch eine Sequenz von biogener Sulfat-Reduktion und einer anschließenden Rückoxidation. In einem ersten Schritt wird das in Druckrohrleitungen oder stehenden Abwässern vorhandene Sulfat von Bakterien unter anaeroben, also sauerstofffreien Bedingungen reduziert, und es bildet sich Schwefelwasserstoff.

Dieses unangenehm riechende, hochgiftige Gas entweicht in die Kanalatmosphäre und diffundiert in den Beton der Abwasserrohre und Kanalschächte. An Betonwänden, die gar nicht in Kontakt mit dem Abwasser stehen, findet eine Rückoxidation durch autotrophe Bakterien statt. Diese Mikroorganismen produzieren Schwefelsäure, die mit den Betonbauteilen reagiert. Dadurch kommt es zu einer intensiven Biofilmbildung an der Oberfläche des Betons, einer Absenkung des pH-Werts auf <2, also stark sauer, und zu expansiven Mineralneubildungen in Form von Gips. Die Kombination dieser Prozesse verursacht eine rasch voranschreitende Zerstörung des Betons.

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