Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

 

Verbundvorhaben: Optimierte Werkstoffauswahl für die anaerobe Vergärung nachwachsender Rohstoffe auf Basis der Kenntnis und Evaluation der Korrosionsprozesse, Teilvorhaben 3

Anschrift
Fachhochschule Südwestfalen - Laboratorium für Korrosionsschutztechnik
58644 Iserlohn
Frauenstuhlweg 31
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Ralf Feser
Tel: +49 2371 566-147
E-Mail: feser.ralf@fh-swf.de
FKZ
22011912
Anfang
01.07.2012
Ende
30.09.2015
Aufgabenbeschreibung
Schwachstellenerkennung für metallische Einbauten in Biogasanlagen und die systematische Nachstellung der Korrosionsprozesse im Batchversuch und im semikontinuierlichen Versuch unter realen und beschleunigenden Bedingungen sowie die Entwicklung von Vermeidungsstrategien mit dem Ziel einer erhöhten Persistenz der Werkstoffe. Aus laufenden Anlagen werden Schadensproben entnommen und im Labor untersucht. Es werden die für Biogasanlagen typischen Korrosionserscheinungsformen aufgezeigt. Diese Erkenntnisse dienen dazu, die Schäden im Labor qualifiziert nachzustellen. Die Proben werden in einem Modellelektrolyt ausgelagert, um die Bildung von Biofilmen zu ermöglichen. Die Korrosionsgeschwindigkeit wird ermittelt. Die Korrosionsbelastung und die Betriebsbedingungen sind so nachzustellen, dass die Praxis beschleunigt und naturgetreu abgebildet wird. Um einen beschleunigten Korrosionsangriff zu simulieren, wird mit Hilfe von Stromdichte-Potentialkurven die Kinetik der Korrosionsreaktion bestimmt. Potentiostatische/galvanostatische Halteversuche werden durchgeführt, die die Metallauflösung beschleunigen. Es ist vorgesehen, Rauschmessungen zur Detektion lokaler Korrosion durchzuführen sowie lokale Messtechniken wie die Raster-Kelvinsonde oder die Scanning Vibrating Electrode einzusetzen. Die Untersuchungen zeigen, wie Biofilme die Kinetik der Korrosion beeinflussen. Die Proben werden nach Versuchsende lichtmikroskopisch und rasterelektronenmikroskopisch charakterisiert.
Ergebnisdarstellung
Der Auswahl der Werkstoffe lagen sieben repräsentative Schadensfälle aus der Praxis zu Grunde Ausgehend von den Ergebnissen der Schadensfälle und darauf aufbauend wurden die Labor- und Technikumsversuche ausgelegt. Die Ergebnisse ergaben eine gute Übereinstimmung mit den Beobachtungen in der Praxis. Daraus können folgende Hinweise für Biogasanlagen abgeleitet werden: Eine Erhöhung der Chlorid-Konzentration kann die Korrosion in einem Fermenter verstärken. Folglich gilt es den Einsatz von Chlorid-haltigen Additiven zum Zweck der Entschwefelung auf ein notwendiges Maß zu beschränken. Eine Erhöhung der Sauerstoff-Konzentration zur Steigerung der biologischen Entschwefelungsleistung kann die Korrosion in einem Fermenter ebenfalls verstärken. Die verstärkte Korrosion ist bedingt durch die Bildung von schwefliger Säure und Schwefelsäure durch Weiteroxidation des aus dem Sulfid-Schwefel resultierenden elementaren Schwefels. Biogene Korrosion findet vornehmlich an der Phasengrenzfläche Gas/Flüssigkeit im gesamten, wasserdampfgesättigten Gasraum statt, da Schwefel-oxidierende Bakterien zur Oxidation von Schwefelwasserstoff bzw. elementarem Schwefel Sauerstoff benötigen. Stark schwefelhaltige Substrate fördern die Bildung von erhöhten Schwefelwasserstoffkonzentrationen und können damit das beschriebene Korrosionsrisiko deutlich erhöhen. Unter Beachtung der vorstehend genannten Anforderungen können die in der Praxis eingesetzten metallischen Werkstoffe als grundsätzlich geeignet angesehen werden. Viele Schadensfälle sind auf konstruktions-oder baubedingte Mängel zurückzuführen. Unzulänglichkeiten in der Betriebsführung der Biogasanlage können ebenfalls zum Ausfall metallischer Werkstoffe führen. Die Ergebnisse des Projektes wurden auf dem projektbezogenen Fachgespräch am 29.09.2015 in Iserlohn präsentiert. Sie sind in dem Leitfaden „Korrosion metallischer Werkstoffe in Biogasanlagen" für jeden Interessenten zugänglich.

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