Stahlkorrosion ist der Prozess, bei dem Eisen und seine Legierungen unter dem Einfluss korrosiver Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit, Sauerstoff, Chemikalien und sogar Mikroorganismen zerfallen. Äußerlich manifestiert sie sich oft als lose Rostschicht, die nicht nur die Korrosion beschleunigt, sondern auch weitere Schäden verursacht. Traditionelle Verwitterungsprobleme können durch Barrieretechnologien wie Lackbeschichtungen und Inhibitoren gemildert werden, aber Biokorrosion ist aufgrund ihrer verborgenen Natur gefährlicher und tritt besonders aktiv in aquatischen Umgebungen auf. Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Algen bilden Biofilme auf Metalloberflächen und setzen säurehaltige Verbindungen frei, die das Metall korrodieren und so schnell und irreversibel Schäden an Unterwasserstrukturen, Rohrleitungen und Tanks verursachen.

Wissenschaftler der Polytechnischen Universität Perm haben eine innovative Methode zur Verhinderung von Stahlkorrosion entwickelt, die das Problem des mikrobiellen Abbaus mit einer Effizienz von bis zu 95 % umfassend löst. Der entsprechende Artikel wurde im Proceedings der Konferenz „Chemie, Ökologie, Stadtforschung“ veröffentlicht.

Eisenbakterien zählen zu den wichtigsten Erregern der Biokorrosion. Um sie zu untersuchen, entnahmen Forscher der Polytechnischen Universität Perm saisonal im November, Februar und September Flusswasserproben. Mithilfe spezieller Nährmedien stimulierten sie das mikrobielle Wachstum, erhielten ausreichende Mengen für Experimente und analysierten die saisonalen Muster ihrer Auswirkungen auf Metalloberflächen. Tatiana Sokolova, außerordentliche Professorin am Institut für Chemie und Biologie, erklärte, dass die Zugabe von Farbindikatoren zu isolierten Stämmen es ermögliche, die mikrobielle Zellwandstruktur unter dem Mikroskop zu bestimmen und so die Art zu identifizieren.

Eisenbakterien sind beim Metallabbau äußerst effizient und wandeln 60 bis 77 % des Eisens in einer Lösung in Rost um. Die Kulturaktivität ist im September am höchsten, ein Phänomen, das auf die idealen Temperaturbedingungen in den wärmeren Monaten zurückgeführt wird, die ihren Stoffwechsel aktivieren. Um die Wirkung von Mikroorganismen auf den Stahlabbau in einer realen Umgebung zu testen, legten die Forscher Metallproben in sauberes destilliertes Wasser und fügten ausgewählte Eisenbakterien als Suspension hinzu (10 ml pro Probe). Sie legten auch einige Metallproben ohne Zugabe von Mikroorganismen in dasselbe Wasser und ließen alle Behälter 28 Tage lang offen stehen. Die Experimente zeigten, dass die isolierten Eisenbakterienstämme die Stahlkorrosionsrate nahezu verdoppeln können, weil sie gelöste Metallionen absorbieren, diese bei Oxidation in Rost umwandeln und Säure produzieren, welche die Korrosion beschleunigt.

Um dieser zerstörerischen Wirkung entgegenzuwirken, testeten Forscher zwei antimikrobielle Wirkstoffe: Natriumnitrit und Borax. Natriumnitrit zeigte bereits bei einer Konzentration von 0,05 % eine antiseptische Wirkung und bot einen Schutz von 87–91 %. Borax war bereits ab 0,3 % wirksam und bot einen Schutz von bis zu 88 %. Bei kombinierter Anwendung (0,1 % Borax und Natriumnitrit in einer Konzentration von 0,05–1 %) konnte der Schutz 94–95 % erreichen. Tatyana Sokolova erklärte, dass Natriumnitrit zwar eine Schutzschicht auf Metalloberflächen bilden, Bakterien jedoch nicht abtöten kann; reines Borax benötigt für eine Schutzwirkung hohe Konzentrationen (über 0,3 %) und ist umweltschädlich. Die Kombination niedriger Dosen der beiden Substanzen bietet maximalen Schutz bei minimaler Chemikalienbelastung und ist somit umweltfreundlicher und wirtschaftlicher.

Dieser Ansatz ist entscheidend für den Schutz kritischer Anlagen wie Rohrleitungen, Tanks und Wasseranlagen. Er bildet gleichzeitig eine Schutzschicht und eliminiert biologische Abbaufaktoren. Er ist besonders wichtig für den Langzeitbetrieb mit geringem Wartungsaufwand und bietet zuverlässigen Schutz ohne ständige Eingriffe.