Schrijven in wateronderzoek, Oostenrijkse onderzoekers van de TU Graz en de Universiteit van Graz bespreken nieuwe materialen die schade door door microben veroorzaakte betoncorrosie voorkomen.

Afvalwatersystemen zijn een integraal onderdeel van de infrastructuur in elke gemeenschap. In een ideale wereld, ze werken soepel en gaan lang mee. Maar biogene transformatieprocessen in riool- en waterzuiveringssystemen zijn een "natuurlijke vijand" van conventionele planten, veroorzaakt vaak schade aan betonnen en metalen elementen die duur is om te repareren. Als resultaat, het is niet ongebruikelijk dat afvalwatersystemen een levensduur hebben van minder dan tien jaar, voordat ze moeten worden opgeknapt of afzonderlijke onderdelen moeten worden vervangen. Giftige gassen die vrijkomen bij biogene processen, zoals waterstofsulfide, ook een aanzienlijk gezondheidsrisico vormen, veroorzaakt een scala aan symptomen, van irritatie tot ademhalingsfalen en overlijden.

Schrijven in het journaal Wateronderzoek , een interdisciplinaire groep onderzoekers van de TU Graz en de Universiteit van Graz heeft strategieën geschetst die gericht zijn op het voorkomen van zogenaamde microbiële geïnduceerde betoncorrosie (MICC).

Door microben veroorzaakte betoncorrosie:een oogje dichtknijpen is niet het antwoord

Cyrill Grengg van het Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen aan de TU Graz legt uit:"MICC corrodeert vaak de conventionele soorten beton die in afvalwaterzuiveringsinstallaties worden gebruikt, met een snelheid van een centimeter of meer per jaar. de betonnen elementen kunnen in slechts enkele jaren worden vernietigd, aanzienlijke schade toebrengen aan afvalwatersystemen." Volgens de onderzoekers er is vaak een gebrek aan bewustzijn van deze processen en de daaruit voortvloeiende bedreiging voor de afvalwaterinfrastructuur en de menselijke gezondheid. "De putdeksels sluiten en de andere kant op kijken is niet de oplossing, " voegde Grengg eraan toe. Alleen al in Duitsland, de economische impact van reparaties aan afvalwatersystemen wordt geschat op ongeveer 450 miljoen euro per jaar. Hoewel er momenteel geen gegevens beschikbaar zijn voor Oostenrijk, de kosten kunnen worden geëxtrapoleerd en ook toegepast op andere Europese landen.

Microbieel geïnduceerde zuurcorrosie (MICC) in afvalwaterzuiveringsinstallaties is het resultaat van een opeenvolging van biogene sulfaatreductiereacties, gevolgd door reoxidatie. aanvankelijk, sulfaat in drukleidingen of stilstaand afvalwater wordt onder anaërobe – of zuurstofvrije – omstandigheden door bacteriën gereduceerd, waterstofsulfide vormen. Deze scherpe, zeer giftig gas ontsnapt in de rioollucht en diffundeert in rioolbuizen en mangaten. Daar vindt heroxidatie door autotrofe bacteriën plaats op betonnen muren die niet eens in contact komen met afvalwater. Deze micro-organismen produceren zwavelzuur dat reageert met betonnen bouwelementen. Als Günther Koraimann van het Instituut voor Moleculaire Biowetenschappen aan de Universiteit van Graz, die deze processen in detail heeft bestudeerd, legt uit:"Dit leidt tot de krachtige vorming van een biofilm op het oppervlak van het beton, een verlaging van de pH-waarde tot onder de twee, met andere woorden zeer zuur, en uitgebreide vorming van nieuwe mineralen, voornamelijk in de vorm van gips. De combinatie van deze processen resulteert in een snelle vernietiging van het beton."

Holistische oplossing

De in Graz gevestigde wetenschappers werkten aan een holistische oplossing met behulp van een interdisciplinaire onderzoeksaanpak. Na diepgaand onderzoek naar de microstructurele en microbiologische processen volgde de ontwikkeling van nieuwe MICC-resistente materialen in nauwe samenwerking met het Institute of Construction and Building Materials van de TU Darmstadt. In deze context, geopolymeerbeton bleek bijzonder goed bestand tegen zuurcorrosie. Bij de ontwikkeling van dit bouwmateriaal, weerstand tegen zuur was een uiterst wenselijke eigenschap, evenals sterk antibacteriostatische oppervlakken, waarop het onderzoeksteam aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt - micro-organismen die het initiële oxidatieproces in gang zetten, kunnen zich in de eerste plaats niet op dergelijke oppervlakken nestelen. Beurtelings, dit voorkomt de vorming van zwavelzuur. Florian Mittermayr van het Institute of Technology and Testing of Construction Materials aan de TU Graz merkte op:"We hebben een aantal veelbelovende resultaten bereikt met materialen die een veel langere levensduur hebben dan conventionele soorten beton. Door deze duurzame materialen te gebruiken, kunnen operators beschadigde afvalwatersystemen, hun levensduur aanzienlijk verlengen en de financiële last voor de lokale overheid en afvalwaterverenigingen verminderen." De onderzoekers publiceerden hun nieuwste bevindingen over MICC-preventie in het huidige nummer van het tijdschrift Wateronderzoek 134 (2018) 341-352:"Vooruitgang in betonmaterialen voor rioleringssystemen die zijn aangetast door door microben veroorzaakte betoncorrosie:een overzicht."

De Oostenrijkse provincie Stiermarken heeft het onderzoek financieel ondersteund, en zet zich in om het bewustzijn van dit wereldwijde probleem te vergroten bij lokale autoriteiten in Stiermarken en regionale afvalwaterorganisaties.