Ratgeber für den Bauherrn
Ingenieurbüro Peter Rauch
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Technische Wertminderung durch biologische Schäden in Gebäuden und an Bauteilen, 2001 - Peter Rauch PhD -

7.3. Die Korrosion von Eisen durch Mikroorganismen

"Als Weg der bakteriellen Korrosion kommen 3 Wege in Betracht. Die Kinetik von Elektroden-Reaktionen wird nach einer Theorie des Korrosionsmechanismus der Sulfatreduzierer unmittelbar durch Lebensprozesse der Bakterien beeinflusst; oder die Bakterien, beispielsweise Kohlenhydratabbauer, produzieren korrosive Substanzen wie anorganische und organische Säuren; oder Bakterien können an der Bildung von Elementen beteiligt sein, die durch unterschiedlich belüftete Bereiche zustande kommen. ... Lochfraßerscheinungen, d.h. Korrosion von Stahl an Schiffsrümpfen und Hafenbauten haben besonders an Stellen ohne Sauerstoffzutritt, wie z.B. unter Bewuchs, zu der Vermutung eines Einflusses anaerober Bakterien auf die Eisenkorrosion geführt. Versuche mit an dieser Stelle gefundenen sulfatreduzierenden Bakterien Desulfovibrio desulfuricans ergaben im Labor einen langsamen Eisenangriff. [/11/,13,12]

In einer anderen Literaturquelle wird die anerobe Korrosion wie folgt erläutert:

"Eine anerobe Korrosion wird häufig durch Sulfatreduzierer - vor allem Desulfovibrio desulfuricans - bewirkt. Der von diesen erzeugte Schwefelwasserstoff kann direkt mit Eisen reagieren. Es entstehen Korrosionszellen zwischen Eisensulfid und metallischem Eisen. Reduzierende Zonen von metallischem Eisen wirken anodisch gegenüber anderen Bereichen, die sich in Kontakt mit sauerstoffhaltigem Wasser befinden, so dass es zur Lösung des Eisens kommt." [/12/,180]

Der Bewuchs (sog. Fouling) kann für die erforderliche Herabsetzung des Redoxpotentials sorgen, in dem er eine dichte Schleimschicht auf der im Wasser befindlichen Oberfläche des Bauteils bildet.

"Durch den Abbau von Eiweißstoffen werden Ammoniak und H2S freigesetzt und es kommt zu einer starken Sauerstoffzehrung, so dass die Voraussetzung für eine Desulfurikation Sulfatreduzierer (Desulfovibrio desulfuricans) günstig sind. Die heterotrope Aufwuchsflora bewirkt aber auch direkt durch die Abgabe von CO2 und zum Teil auch von H2 eine starke Korrosion. Sie kann die von den Sulfatreduzierern verursachte noch erheblich übertreffen (Frenzel 1966). Neben Eisen korrodieren auf diese Weise auch andere Metalle, vor allem Aluminium."[/12/,181]

Die Bakterienkultur Sorovibrio desulfuricans, die im Erdboden mit wenig gelöstem Sauerstoff vorkommen kann, kann im pH-Bereich 5,5 bis 8,5 eine abnorm hohe Korrosionsgeschwindigkeit bewirken.

"Sulfat reduzierende Bakterien reduzieren in Gegenwart von Wasserstoff oder organischen Stoffen sehr leicht anorganische Sulfate zu Sulfiden. Diesen Prozess begünstigt die Gegenwart einer Eisenoberfläche. Die Reduktion beschleunigende Wirkung des Eisens beruht wahrscheinlich darauf, dass das Eisen den Wasserstoff abgibt, der normalerweise an der Metalloberfläche adsorbiert ist, und der die Bakterien bei der Reduktion des Sulfats unterstützt. Für jedes verbrauchtes Äquivalent Wasserstoffatome geht ein Äquivalent Eisen-(II)-Ionen in Lösung und bildet Rost und FeS. Daher wirken die Bakterien wahrscheinlich hauptsächlich als Depolarisatoren. Die Reaktionsfolge kann folgendermaßen formuliert werden:

Anode:          4 Fe         →   4 Fe2+ + 8e
Kathode:       8 H2O  →  8 H (an Fe adsorb.) + 8 OH1- - 8e
               8 H(ad.) + Na2SO4  Bakterien →   4 H2O + Na2S
               Na2S + 2 H2CO3  →  2 NaHCO3 + H2S
Gesamtreaktion:
4 Fe + 2 H2O + Na2SO4 + 2 H2CO3 → 3 Fe(OH)2 + FeS + 2 NaHCO3

Wie man daraus erkennt, werden Eisenhydroxid und Eisensulfid im Molverhältnis 3:1 gebildet. ... Die Analyse eines Rostes, der durch die aktive Mitwirkung der Sulfate reduzierenden Bakterien entstanden ist, zeigt annähernd das gleiche Verhältnis von Oxid und Sulfid." [/13/,99]

Die Aktivität der Bakterien kann durch Belüftung des Wassers gehemmt werden, da sie in Gegenwart von gelöstem Sauerstoff nicht lebensfähig sind. Weiterhin kann unter anderem durch anorganische Selenate die Ausbreitung dieser Bakterien gehemmt werden.

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