Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHTBiogene Schwefelsäurekorrosion
Überarbeiteter Standard DIN 19573: Biologisches Verfahren ergänzt die Prüfung von Mörteln in Entwässerungssystemen gegenüber einem Schwefelsäureangriff
Baustoffhersteller oder Anlagenbetreiber stehen vor der Herausforderung, Materialien mit hoher Langzeitbeständigkeit einzusetzen. Gerade im Kanalbau und Abwasserbereich kann biogene Schwefelsäurekorrosion (BSK) Mörtel und Beton stark schädigen und hohe Sanierungskosten verursachen. Die überarbeitete DIN 19573 für zementgebundenen Mörtel in Entwässerungssystemen trägt dem nun stärker Rechnung: Ergänzend zum chemischen Säuretest beschreibt sie ein biologisches Verfahren, das die mikrobiologischen Prozesse der BSK berücksichtigt. Bei Fraunhofer UMSICHT können Materialien nach diesem Verfahren praxisnah und zeitgerafft bewittert werden können.
Mörtel, der in Abwasserkanälen oder Kläranlagen eingesetzt wird, muss besonders widerstandsfähig gegenüber biogener Schwefelsäure sein. Diese kann das Material stark angreifen und im schlimmsten Fall vollständig zerstören. Ursache ist ein Zusammenspiel biologischer und chemischer Prozesse: Bakterien bilden aus schwefelhaltigen Stoffen im Abwasser zunächst Sulfid, aus dem Schwefelwasserstoff (H₂S) entsteht. Das Gas steigt in den Luftraum des Kanals auf und lagert sich auf Materialoberflächen ab. Dort wird es weiter umgesetzt, bis schließlich Schwefelsäure entsteht. Diese greift Mörtel und Beton an.
Der Standard DIN 19573
Mit der DIN 19573 wurde im März 2016 erstmals in der Geschichte des Kanalbaus eine deutsche Anwendungsnorm für zementgebundene Mörtel veröffentlicht. Sie definiert Prüfverfahren eindeutig, um die Tauglichkeit von Mörteln für den Kanalbau und die Kanalsanierung beurteilen zu können. Der Anhang A beschreibt ein Prüfverfahren zum Nachweis gegen biogener Schwefelsäurekorrosion für die damals neue Mörtelklasse XWW4. Bei diesem Prüfverfahren wird synthetische Schwefelsäure eingesetzt, und so ist das Verfahren auch als »Säurebadtest« bekannt.
Das Verfahren kann jedoch die biologische Komponente des Schädigungsprozesses – die Stoffwechselaktivität von Mikroorganismen oder deren Beeinflussung durch das verwendete Material – nicht berücksichtigten. Die überarbeitete und im Juni veröffentlichte DIN 19573 stellt deshalb ein biologisches Verfahren im Anhang D (informativ) vor. Es ist derzeit nicht verpflichtend, bietet Herstellern und Betreibern jedoch eine zusätzliche Möglichkeit, die Eignung und Beständigkeit ihrer Materialien unter realitätsnahen Bedingungen zu bewerten.
Fraunhofer UMSICHT verfügt auf diesem Gebiet über nahezu 20 Jahre Erfahrung und hat diese, zusammen mit seinem Kooperationspartner für Mikrobiologie, die Dr. Brill + Partner GmbH Institut für Antifouling und Biokorrosion in Hamburg und Bremen, in die Norm einfließen lassen. Seit 2006 sind am Fraunhofer UMSICHT Standort Oberhausen Anlagen in Betrieb, die biogene Schwefelsäurekorrosion praxisnah, zeitgerafft und reproduzierbar nachstellen. In der BioThio®-Anlage können Materialien unter Einsatz von Schwefelwasserstoff und schwefel-oxidierenden Bakterien unter kontrollierten Umgebungsbedingungen beschleunigt getestet und weiterentwickelt werden.
BSK-resistente Werkstoffe
»Das biologische Verfahren bildet eine gute Basis, Materialien praxisnah unter dem Einfluss von biogener Schwefelsäurekorrosion zu charakterisieren. Es bietet Herstellern somit Möglichkeiten, die Qualität und Dauerhaftigkeit ihrer Werkstoffe gezielt zu verbessern.«, erklärt Holger Wack, Gruppenleiter Building Materials Fraunhofer UMSICHT.
Vor dem Hintergrund arbeitet aktuell auch eine Arbeitsgruppe innerhalb des Europäischen Komitees für Normung (CEN) an der Erstellung einer europäischen Norm.
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