Scrivere in Ricerca sull'acqua, I ricercatori austriaci della TU Graz e dell'Università di Graz discutono di nuovi materiali che prevengono i danni causati dalla corrosione del calcestruzzo indotta da microbi.

I sistemi di acque reflue sono parte integrante delle infrastrutture in ogni comunità. In un mondo ideale, funzionano senza intoppi e sono di lunga durata. Ma i processi di trasformazione biogenica nelle fognature e nei sistemi di trattamento delle acque sono un "nemico naturale" degli impianti convenzionali, causando frequentemente danni a elementi in cemento e metallo che sono costosi da riparare. Di conseguenza, non è raro che i sistemi di acque reflue abbiano una durata inferiore ai dieci anni, prima che debbano essere rinnovati o sostituiti singoli componenti. Gas tossici rilasciati durante i processi biogeni, come l'acido solfidrico, comportare anche un rischio significativo per la salute, causando una serie di sintomi dall'irritazione all'insufficienza respiratoria e alla morte.

Scrivere sul diario Ricerca sull'acqua , un gruppo interdisciplinare di ricercatori della TU Graz e dell'Università di Graz ha delineato strategie volte a prevenire la cosiddetta corrosione del calcestruzzo indotta da microbi (MICC).

Corrosione del calcestruzzo indotta da microbi:chiudere un occhio non è la risposta

Cyrill Grengg dell'Institute of Applied Geosciences presso TU Graz ha spiegato:"MICC corrode spesso i tipi convenzionali di calcestruzzo utilizzati negli impianti di trattamento delle acque reflue a una velocità di un centimetro o più all'anno. Di conseguenza, gli elementi in calcestruzzo possono essere distrutti nel giro di pochi anni, causando danni significativi ai sistemi di acque reflue." Secondo i ricercatori, spesso c'è una mancanza di consapevolezza di questi processi e della conseguente minaccia per le infrastrutture delle acque reflue e la salute umana. "Chiudere i tombini e guardare dall'altra parte non è la risposta, " ha aggiunto Grengg. Nella sola Germania, l'impatto economico delle riparazioni del sistema delle acque reflue è stimato a circa 450 milioni di euro all'anno. Sebbene non siano attualmente disponibili dati per l'Austria, i costi possono essere estrapolati e applicati anche ad altri paesi europei.

La corrosione acida indotta microbica (MICC) negli impianti di trattamento delle acque reflue deriva da una sequenza di reazioni di riduzione del solfato biogenico, seguito da riossidazione. Inizialmente, il solfato nelle tubazioni in pressione o nelle acque reflue stazionarie viene ridotto dai batteri in condizioni anaerobiche o prive di ossigeno, formazione di idrogeno solforato. Questo pungente, gas altamente velenoso fuoriesce nell'aria fognaria e si diffonde nei tubi fognari e nei tombini. La riossidazione da parte di batteri autotrofi avviene su muri di cemento che non entrano nemmeno in contatto con le acque reflue. Questi microrganismi producono acido solforico che reagisce con gli elementi costruttivi in ​​calcestruzzo. Come Günther Koraimann dell'Istituto di bioscienze molecolari dell'Università di Graz, che ha studiato in dettaglio questi processi, spiega:"Questo porta alla vigorosa formazione di un biofilm sulla superficie del calcestruzzo, una riduzione del valore del pH al di sotto di due, in altre parole altamente acido, e l'estesa formazione di nuovi minerali, principalmente sotto forma di gesso. La combinazione di questi processi si traduce nella rapida distruzione del calcestruzzo".

Soluzione olistica

Gli scienziati con sede a Graz hanno lavorato a una soluzione olistica utilizzando un approccio di ricerca interdisciplinare. La ricerca approfondita sui processi microstrutturali e microbiologici è stata seguita dallo sviluppo di nuovi materiali resistenti al MICC in stretta collaborazione con l'Istituto di costruzione e materiali da costruzione a TU Darmstadt. In tale contesto, il calcestruzzo geopolimerico si è dimostrato particolarmente adatto a resistere alla corrosione acida. Durante lo sviluppo di questo materiale da costruzione, la resistenza agli acidi era una proprietà estremamente desiderabile, così come le superfici altamente antibatteriostatiche, su cui il team di ricerca ha compiuto progressi significativi:i microrganismi che innescano il processo di ossidazione iniziale non sono in grado di stabilirsi su tali superfici in primo luogo. A sua volta, questo impedisce la formazione di acido solforico. Florian Mittermayr dell'Institute of Technology and Testing of Construction Materials at TU Graz ha commentato:"Abbiamo ottenuto alcuni risultati molto promettenti con materiali che hanno una durata di vita molto maggiore rispetto ai tipi convenzionali di calcestruzzo. L'uso di questi materiali di lunga durata consentirebbe agli operatori di ristrutturare sistemi di acque reflue danneggiati, estendendo significativamente la loro vita utile e riducendo l'onere finanziario per il governo locale e le associazioni delle acque reflue." I ricercatori hanno pubblicato le loro ultime scoperte sulla prevenzione del MICC nell'attuale numero della rivista Ricerca sull'acqua 134 (2018) 341-352:"Progressi nei materiali in calcestruzzo per i sistemi fognari interessati dalla corrosione del calcestruzzo indotta da microbi:una revisione".

La provincia austriaca della Stiria ha sostenuto finanziariamente la ricerca, ed è dedicato alla sensibilizzazione su questo problema globale tra le autorità locali della Stiria e le associazioni regionali per le acque reflue.