Skriver i vattenforskning, Österrikiska forskare från TU Graz och universitetet i Graz diskuterar nya material som förhindrar skador från mikrobiell inducerad betongkorrosion.

Avloppssystem är en integrerad del av infrastrukturen i varje samhälle. I en idealvärld, de fungerar smidigt och håller länge. Men biogena omvandlingsprocesser i avlopps- och vattenreningssystem är en "naturlig fiende" till konventionella växter, orsakar ofta skador på betong- och metallelement som är dyra att reparera. Som ett resultat, det är inte ovanligt att avloppssystem har en livslängd på under tio år, innan de behöver renoveras eller enskilda komponenter bytas ut. Giftiga gaser som frigörs under biogena processer, som vätesulfid, utgör också en betydande hälsorisk, orsakar en rad symtom från irritation till andningssvikt och död.

Skriver i journalen Vattenforskning , en tvärvetenskaplig grupp forskare från TU Graz och University of Graz har skisserat strategier som syftar till att förhindra vad som kallas mikrobiell inducerad betongkorrosion (MICC).

Mikrobiell inducerad betongkorrosion:att blunda, inte svaret

Cyrill Grengg från Institute of Applied Geosciences vid TU Graz förklarade:"MICC korroderar ofta de konventionella typerna av betong som används i avloppsreningsverk med en hastighet av en centimeter eller mer per år. Följaktligen, betongelementen kan förstöras på bara några år, orsakar betydande skador på avloppsvattensystem." Enligt forskarna, Det råder ofta en bristande medvetenhet om dessa processer och det därav följande hotet mot avloppsvatteninfrastrukturen och människors hälsa. "Att stänga brunnslocken och titta åt andra hållet är inte svaret, "Tillade Grengg. Bara i Tyskland, den ekonomiska effekten av reparationer av avloppsvatten uppgår till cirka 450 miljoner euro per år. Även om inga uppgifter för närvarande finns tillgängliga för Österrike, kostnaderna kan extrapoleras och även tillämpas på andra europeiska länder.

Mikrobiell inducerad syrakorrosion (MICC) i avloppsvattenreningsanläggningar är resultatet av en sekvens av biogena sulfatreduktionsreaktioner, följt av reoxidation. Initialt, sulfat i tryckledningar eller stående avloppsvatten reduceras av bakterier under anaeroba – eller syrefria – förhållanden, bildar vätesulfid. Denna skarpa, mycket giftig gas strömmar ut i avloppsluften och diffunderar in i avloppsrör och brunnar. Där sker reoxidering av autotrofa bakterier på betongväggar som inte ens kommer i kontakt med avloppsvatten. Dessa mikroorganismer producerar svavelsyra som reagerar med betongkonstruktionselement. Som Günther Koraimann från Institute of Molecular Biosciences vid universitetet i Graz, som har studerat dessa processer i detalj, förklarar:"Detta leder till den kraftiga bildningen av en biofilm på betongens yta, en sänkning av pH-värdet till under två, med andra ord mycket surt, och omfattande bildning av nya mineraler, främst i form av gips. Kombinationen av dessa processer resulterar i en snabb förstörelse av betongen."

Helhetslösning

De Graz-baserade forskarna arbetade på en helhetslösning med en tvärvetenskaplig forskningsansats. Fördjupad forskning om de mikrostrukturella och mikrobiologiska processerna följdes av utvecklingen av nya MICC-resistenta material i nära samarbete med Institutet för konstruktion och byggmaterial vid TU Darmstadt. I detta sammanhang, geopolymerbetong visade sig vara särskilt väl lämpad att motstå syrakorrosion. När du utvecklar detta byggmaterial, motståndskraft mot syra var en extremt önskvärd egenskap, som var ytterst antibakteriostatiska, som forskargruppen gjort betydande framsteg - mikroorganismer som utlöser den initiala oxidationsprocessen kan inte bosätta sig på sådana ytor i första hand. I tur och ordning, detta förhindrar bildningen av svavelsyra. Florian Mittermayr från Institute of Technology and Testing of Construction Materials vid TU Graz kommenterade:"Vi uppnådde några mycket lovande resultat med material som har en mycket längre livslängd än konventionella typer av betong. Användning av dessa långvariga material skulle göra det möjligt för operatörer att renovera skadade avloppsvattensystem, förlänger deras livslängd avsevärt och minskar den ekonomiska bördan för lokala myndigheter och avloppsvattenföreningar. "Forskarna publicerade sina senaste fynd om MICC -förebyggande i det aktuella numret av tidskriften Vattenforskning 134 (2018) 341—352:"Framsteg inom betongmaterial för avloppssystem som påverkas av mikrobiell inducerad betongkorrosion:En översikt."

Den österrikiska provinsen Steiermark gav ekonomiskt stöd till forskningen, och är dedikerad till att öka medvetenheten om detta globala problem bland de lokala myndigheterna i Steiermark och regionala avloppsvattenföreningar.