Mikrobiologische Kontamination von Heizöl : Ursachen und Auswirkungenauf Brennstoff und Tank

  • Microbial contamination of domestic heating oil : reasons and effects on fuel and tank

Leuchtle, Bernd; Blank, Lars M. (Thesis advisor); Priefer, Ursula B. (Thesis advisor)

1. Aufl.. - Aachen : Apprimus (2015, 2016)
Buch, Doktorarbeit

In: Applied microbiology 2

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2015

Kurzfassung

In der jüngeren Vergangenheit kam es im Dieselsektor, insbesondere nach der Beimischung von Biodiesel, vermehrt zu Störungen und Ausfällen von Anlagen nach mikrobiellen Kontaminationen.Ziel des vorliegenden Forschungsprojektes war es, Faktoren aufzudecken, welche diemikrobiologische Kontamination des chemisch ähnlichen Heizöls verursachen und fördern. Des Weiteren wurden die Auswirkungen einer Kontamination auf die in Heizölbrennersystemeneingesetzten Materialien und Bauteile untersucht. Zudem wurden die an der Kontaminationbeteiligten Mikroorganismen identifiziert. In allen Experimenten wurde der Einfluss der zurBeimischung in Heizöl geplanten Biokomponente FAME (Fettsäuremethylester, engl.: Fatty AcidMethyl Ester) untersucht. Diese Ergebnisse könnten zur Erhöhung der Tanksicherheit durch die Identifikation von Wachstums-hemmenden oder vermeidenden Faktoren beitragen. Im Rahmen dessen wurden Experimente, die stark kontaminierte Tankanlagen simulierten, miteiner, dem Dieselsektor entstammenden, mikrobiellen Mischkultur durchgeführt. Diese Kultivierungen stellten die Vorgänge in Lagertanks realistisch nach. Die Arbeit mit demhydrophoben Medium Heizöl, sowie das Wachstum der Biomasse in festen Biofilmen an derHeizöl-Wasser-Phasengrenze, erforderte die Etablierung von Methoden zur Kultivierung, zum Wachstumsnachweis und zur DNA-Isolation. Innerhalb der Projektlaufzeit wurden mehrere unauffällige Heizöltanks im Raum Aachen undHamburg beprobt und der Brennstoff hinsichtlich der darin vorkommenden Organismenvielfalt untersucht. Dabei konnte eine hohe Diversität an Mikroorganismen in Lagertanks belegt werden,welche grundsätzlich in der Lage sind, Heizöl abzubauen. Zusätzlich zu den selbst beprobten Tanks wurde ein Heizölmuster aus einem kontaminierten Brennersystem, bei dem es zum Ausfalldes Brenners durch eine mikrobielle Kontamination kam, zur Verfügung gestellt. Neben den reinen Identifikationen war es möglich, mehrere unterschiedliche Reinkulturen aus den unterschiedlichenHeizölen zu gewinnen und in die institutseigene Stammsammlung zu überführen.Das Vorhandensein einer freien Wasserphase wurde als für die Vermehrung der Mikroorganismen essentieller Faktor identifiziert. Dabei sind auch kleinste Mengen ausreichend um die Vermehrungder Organismen zu ermöglichen. Im Gegensatz dazu ist für das Anwachsen der Mikroben eine Mindestkeimdichte nötig. Die Beimischung von FAME resultierte stets in höheren finalen Biomassen und auch in der Verringerung der zum Anwachsen benötigten, initialen Keimzahl. Unterschiedliche, im Heizölsektor übliche Lagertemperaturen beeinflussen lediglich die Wachstumsgeschwindigkeit, nicht aber die finalen Biomassen. Sowohl durch theoretische Berechnungen als auch mittels praktischer Versuche konnte nachgewiesen werden, dass Sauerstoff durch eine Heizölschicht diffundieren kann, was in aeroben Verhältnissen in allen Bereichen des Tanks resultiert. Das Wachstum der Mikroorganismen erfolgte häufig unter Ausbildung fester Biofilme innerhalb weniger Wochen. Zusammen mit dem Wachstum ging die Produktion und Sekretion vonMetaboliten, insbesondere Säuren und Emulgatoren, einher. Diese förderten die Korrosionmetallischer Bauteile, die in Brennersystemen verbaut sein können, oder führten zur Bildung von Wasser-in-Öl-, sowie Öl-in-Wasser-(Mikro)Emulsionen. Zur Vermeidung der Biomassevermehrung wurden Experimente mit phosphorreduziertem FAME,dem Einsatz von Kupfer und Bioziden, sowie dem Entzug von Kohlendioxid durchgeführt. Mit Ausnahme der Phosphorreduktion waren alle Ansätze geeignet, das mikrobielle Wachstum unter Laborbedingungen zu unterbinden.

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