Grundsätzlich kann jeder Werkstoff in Gegenwart von Wasser oder einem Wasser enthaltenden Medium durch Mikroorganismen besiedelt werden, die als Konsortium eingebettet in einem Biofilm an der Oberfläche angeheftet leben und die Integrität des Substratums beeinflussen können (Microbially Influenced Corrosion, MIC). Für MIC an metallischen Werkstoffen spielen Bakterien des biologischen Schwefel-, Stickstoff-, Eisen- und Mangankreislaufes erfahrungsgemäß eine große Rolle. Die mit dem Aufwuchs solcher Mikroorganismen korrespondierenden Stoffwechselprodukte weisen starke korrosive Eigenschaften auf, da sie aufgrund ihres hohen Oxidationspotenzials den kathodischen Teilprozess der Metallauflösung direkt unterstützen oder aufgrund ihrer Azidität den Prozess der Säurekorrosion vorantreiben. 

Im Rahmen der Aufklärung von Schadensfällen (Kausalitätsnachweis MIC) können wir folgende Leistungen erbringen:

• Durchführung von Probenahmen
• Analyse der Korrosionsprodukte
• Identifizierung korrosionsrelevanter Schadorganismen (qualitativ und quantitativ)
• Untersuchungen zur Benennung von Abrostungsraten
• Risikobewertung
• Vorschläge für MIC-Gegenmaßnahmen

Anwendungsbeispiele: MIC an Offshore-Gründungsstrukturen, MIC an Hafenspundwänden, MIC in Trinkwasserleitungen, MIC in Heizungskreisläufen

Die biogene Schwefelsäurekorrosion (BSK) ist eine Schadenssituation, die an zementösen Werkstoffen in Abwasserkanalsystemen, Gebäudeentwässerungen, Abwasserreinigungsanlagen und Biogasanlagen auftritt. Schwefelsäure führt zu einem kombinierten chemisch-biologischen Angriff auf die Werkstoffoberfläche. Die Schwefelsäure resultiert aus verschiedenen Stoffwechselprozessen des biologischen Schwefelkreislaufs, der durch sulfatreduzierende (SRB) und schwefeloxidierende Bakterien (SOB) bestimmt wird. Um mineralische Werkstoffproben aus Beton oder Mörtel einem praxisnahen, zeitgerafften und reproduzierbaren BSK-Angriff auszusetzen, wurden von Fraunhofer UMSICHT in Zusammenarbeit mit der Dr. Brill + Partner GmbH ein Prüfstand und ein Verfahren entwickelt, welche die Einlagerung und Bewitterung der Prüfkörper unter realistischen Schadgasbedingungen (Schwefelwasserstoff) mit typischen SOB aus dem Abwasser (Thiobazillen) ermöglichen. Durch die Analyse und Untersuchung verschiedener Parameter ermöglicht das Verfahren Rückschlüsse im Hinblick auf die Werkstoffeignung bei BSK und liefert Optimierungspotenziale zur Weiterentwicklung der Werkstoffrezepturen.

Unsere Leistungen:

• Herstellung eines definierten bakteriellen Inokulums mit Reinkulturen aus dem Abwasserbereich (Brill)
• Durchführung der Bewitterungsversuche (Fraunhofer)
• Begleitende mikrobiologische Analytik (Brill)
• Bestimmung des Masseverlusts und Abschätzung von Korrosionsraten (Brill, Fraunhofer)
• 3D-Scan der Prüfkörperoberfläche (Fraunhofer)

Die Website des Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT zum Thema Materialprüfung unter Einfluss von biogener Schwefelsäurekorrosion finden Sie hier: LINK

• Mikrokalorimetrie: Erhebung kalorischer Daten an mikrobiell besiedelten Materialien, Schnelltest auf mikrobielle Stoffwechselaktivität, Validierung von Desinfektionsmaßnahmen und antiadhäsiven Beschichtungssystemen
• Fluoreszenzmikroskopie (FM): Visualisierung mikrobieller Biofilme nach DAPI-Färbung und Abschätzung der Besiedelungsdichte
• Rasterkraftmikroskopie (AFM): Prüfung der Werkstoffintegrität durch Vermessung der Oberflächentopographie (Visualisierung oberflächlicher Fehl- und Korrosionsstellen)
• Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie (AAS): Metallanalytik
• Ionenaustauschchromatographie (IC): Anionenanalytik
• Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (Reversed-Phase-HPLC-DAD): Schwefelanalytik
• Kohlenstoffanalyzer (TOC, DOC): Bestimmung des Nährstoffangebots in (mikrobiell belasteten) Wässern oder Böden, Validierung von Reinigungsmaßnahmen

Wir bieten Ihnen moderne molekularbiologische Techniken für alle Fragestellungen rund um die Themen Korrosion, Biofilmbildung und Materialprüfung an. Nutzen sie quantitative PCR (qPCR)  und Next-Generation-Sequencing-Techniken (NGS), um Keimzahlen (Bacterial Load) zu erhalten und um ein umfassendes Abbild der mikrobielle Biozönose zu erhalten (Mikrobiom). Im Mikrobiom identifizieren wir Markerorganismen oder komplexe Netzwerke, die indikativ für Korrosionsprozesse sind. Wir führen Ihre Mikrobiomanalysen inklusive bioinformatischer Auswertung durch. Darüber hinaus bieten wir Ihnen die Identifikation von Bakterien und Pilzen mittels Sanger- Sequenzierung an.

Anwendungsbeispiele:

• Kausalitätsnachweise von mikrobiell induzierten Korrosionsschäden (MIC).
• Taxonomische Charakterisierung von Biofilmen.
• Quantifizierung von korrosionsrelevanten Organismen anhand von Markergenen.