Untersuchung mikrobiologischer Kontamination

Limitierung mikrobieller Degradation von Mitteldestillaten

Kurzbeschreibung

Die nachhaltige Energieversorgung in allen Verbrauchssegmenten, wie auch auf dem Wärmemarkt, erfordert neben der Steigerung der Energieeffizienz die schrittweise Substitution konventioneller Energieträger durch nachwachsende und alternative Rohstoffe. Dem tragen die Europäische Union und die Bundesregierung mit entsprechenden gesetzlichen Regelungen Rechnung. Angestrebt wird eine De-Fossilisierung der flüssigen Energieträger. Eine Option ist, den Anteil biogener Brenn- und Kraftstoffe zu erhöhen.

Durch die Beimischung alternativer Brenn- und Kraftstoffe wie veresterter Pflanzenöle (Fettsäuremethylester, FAME) und künftig vermehrt von paraffinischen Produkten wie hydrierten Pflanzenölen (HVO), synthetischen Brenn- oder Kraftstoffen (XtL) und Oxygenaten zu mineralölstämmigen Produkten, ergeben sich maßgebliche Änderungen hinsichtlich der Zusammensetzung und Produkteigenschaften. In Zukunft ist damit zu rechnen, dass durch die Diversifikation und Flexibilisierung der Energiequellen zur Wahrung der Versorgungssicherheit die Stoffströme aus Syntheseverfahren zur Herstellung von paraffinischen Energieträgern zunehmen.

Die Lagerzeiten von Brenn- und Kraftstoffen verlängern sich tendenziell, sowohl in Heizöltanks als auch in Fahrzeugtanks, und bieten dementsprechend mehr Zeit für chemische Veränderungen des Produktes. Zu diesen zählen Veränderungen des Wassergehalts, der Säurezahlen und die Zunahme von Ablagerungen im Brennstoff. Ein weiteres Problem, welches durch lange Lagerzeiten, insbesondere im Zusammenspiel mit steigenden Wassermengen, auftreten kann, ist das Biofouling. Darunter versteht man den Abbau der Brennstoffe durch Mikroorganismen, welcher mit der Ausbildung fester Biofilme und der Sekretion von Säuren durch die kontaminierenden Mikroben einhergeht. Letztere können, sogar bei vernachlässigbar kleinen Mengen an verstoffwechselten Brennstoffmengen, zur Schädigung der Lagertanks durch Säureangriffe führen. Darüber hinaus ist durch angesaugte Biofilme das Verblocken von Filtern, Rohrleitungen und Pumpen von Brenn- und Kraftstoffsystemen möglich.

Ziele des Projekts

Ziel der Forschung ist, dem Problem möglicher mikrobiologischer Kontamination entgegenzuwirken. Dabei soll der Einsatz von Bioziden vermieden werden, da eine Vielzahl von chemischen Verbindungen nicht mehr zulässig und die REACH-Zulassung neuer Biozide sehr aufwändig ist. Im beantragten Projekt wird der Fokus auf die Zusammensetzung der flüssigen Energieträger gelegt und folgende Punkte aufgeklärt:

  • Bewertung der chemischen und physikalischen Eigenschaften von Reinkomponenten und Mehrkomponenten-Blends in Abhängigkeit einer mikrobiellen Degradation.
  • Bewertung der metabolischen Aktivität in Abhängigkeit des Nährstoffangebotes.
  • Einfluss der Fluid-Zusammensetzung auf die Hemmung der Biofilmbildung bzw. des mikrobiellen Wachstums.
  • Entwicklung potenzieller Vermeidungsstrategien zur Minimierung mikrobiellen Wachstums bzw. der Biofilmbildung.
  • Entwicklung einer Prüfmethode zur zeitnahen Bewertung der mikrobiellen Anfälligkeit einer Brenn- bzw. Kraftstoffqualität.

 

Arbeitsaufgaben OWI

Beschaffung der Mitteldestillate und der Substitute

  • Charakterisierung der Versuchsstoffe in Abhängigkeit von der Kultivierungsdauer
  • Chemische Fraktionierung

Vermeidungsstrategien des mikrobiellen Wachstums

  • Additivierung
  • Fraktionierung
  • Bauliche Maßnahmen

Durchführende Forschungsstellen

  • OWI Science for Fuels gGmbH
  • iAMB-Institut für Angewandte Mikrobiologie, ABBt-Aachener Biologie und Biotechnologie der RWTH Aachen
  • Institut für Umweltforschung, Lehrstuhl für Umweltbiologie und Chemodynamik (UBC) der RWTH Aachen

 

Projektförderung

Das IGF-Vorhaben 20840 N der Forschungsvereinigung Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V. – DGMK, Überseering 40, 22297 Hamburg wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

 

Projektlaufzeit

11/2019 bis 04/ 2022

 

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (FH) Heike Zirkenbach
Tel.: 02407/ 9518-163
E-Mail: H.Zirkenbach@owi-aachen.de