Biogasanlagen vor Schwefelsäureangriff schützen

Biogasanlagen werden in der Agrar- und Energiewirtschaft immer beliebter und bilden eine sehr lukrative sowie umweltfreundliche Alternative zu anderen Energiequellen. Doch die ca. 9.000 Biogasanlagen in Deutschland stehen alle vor derselben schwierigen Herausforderung: im täglichen Betrieb kommt es im Gasraum der Anlagen zu unvermeidlichen Prozessen, die im Bereich oberhalb des Füllstandes zerstörend auf die Bausubstanz der Stahlbetonbehälter einwirken, der sogenannten biogenen Schwefelsäure-Korrosion (BSK). Da der Beton diesem Angriff nicht dauerhaft standhält, ist ein wirksamer Betonschutz nötig, um die Anlagen langfristig zu betreiben.

Entstehung und Folgen von Schwefelsäure

Fast alle tierischen und pflanzlichen Organismen enthalten Wasser, Fette, Kohlenhydrate und Proteine. Die Proteine bestehen aus Aminosäuren wie zum Beispiel Cystein und Methionin. Diese beiden Aminosäuren haben wiederum Schwefel als Bestandteil. In einem Fermenter werden sie im Stoffwechsel von bestimmten Bakterienarten oxidiert, wobei unter anderem Schwefeldioxid entsteht, das in Wasser schwefelige Säure ergibt. Teile davon werden weiter zu Schwefelsäure umgewandelt. Beide Säuren greifen die Metall- und Betonbauteile einer Biogasanlage an. Auch wenn Beton zwar mechanisch und thermisch hoch belastbar ist, weist er als alkalischer Werkstoff vor allem beim chemischen Angriff durch Säuren mit einem pH-Wert unter 3,5 Schwächen auf. Dieser Wert wird von Schwefelsäure allerdings ohne Probleme unterschritten und führt bei unzureichendem Schutz zu einer beschleunigten Schädigung. Das typische Schadensbild ist eine Oberfläche, die Waschbeton gleicht. Diese Schädigung kann im schlimmsten Falle zum Einsturz des Behälters führen, wobei extreme Folgekosten durch die Belastung der Umwelt entstehen können. Durch den hohen Sulfatgehalt im Gärsubstrat kann es auch zu Sulfattreiben im Beton kommen. Dieser Vorgang wird in Fachkreisen auch Ettringittreiben genannt. Bei diesem Schadensbild reagiert das Calciumaluminathydrat des Betons mit dem Sulfat. Dabei kommt es zu einer Vergrößerung des Volumens um das Sieben- bis Achtfache. Folgen sind sehr große mechanische Spannungen im Baukörper, die zu Abplatzungen des Betons führen. Bei beiden Schadensmechanismen sind kostenintensive Sanierungen und langfristige Einnahmeausfälle durch die fehlende Energieverwertung die Folgen. Daher ist es unerlässlich und wirtschaftlich sinnvoll, neue Behälter vorbeugend zu schützen und bestehende Biogasanlagen rechtzeitig instand zu setzen, bevor es zu Ausfällen durch Schäden kommt.

Präventiver Schutz und Sanierung

Ungeschützter Beton wird in dem oben beschriebenen Milieu sehr schnell und massiv geschädigt. Um diesem worst case vorzubeugen, können Betreiber von Biogasanlagen einen präventiven Betonschutz einsetzen. Dafür in Frage kommen Oberflächenbeschichtungen wie zum Beispiel das duroelastische Beschichtungssystem MC-PowerPro-HCR, das MC-Bauchemie für chemisch hoch beanspruchte Flächen in der Agrar-, Abwasser- und Abfallwirtschaft entwickelt hat und das eine sehr gute Beständigkeit gegen organische Säuren, Salzlösungen und Laugen aufweist. Dazu zählt auch der Angriff durch BSK.

Ein mit MC-PowerPro HCR beschichteter Beton wies in Untersuchungen nach zwölfmonatiger Einlagerung in schwefelsäurehaltigem Wasser mit einem pH-Wert 0 keinerlei Schädigungen auf. Ungeschützter Beton wird hingegen unter denselben Bedingungen sehr stark angegriffen. Zusätz-lich wirkt die Spezialbeschichtung der MC-Bauchemie rissüberbrückend, so dass rissgefährdete oder oberflächennah gerissene Untergründe geschützt und eine Belastung des Grundwassers mit chemischen Substanzen vermieden wird. Aufgrund ihrer ausgeprägten chemischen Widerstandsfähigkeit eignet sich MC-PowerPro HCR nicht nur für die Anwendung in Biogasanlagen, sondern auch im Gasraum von gedeckelten Bereichen abwasser-technischer Anlagen und im Faulturm sowie in Jauchegruben, Güllebehältern, Güllekellern, Güllekanälen, Gärfuttersilos bis hin zu Fahrsilos und Kompostieranlagen.

Die richtige Planung und Ausführung

Die Betoninstandsetzung von Biogasanlagen erfordert hohe Kompetenz in Planung und Ausführung sowie die richtige Auswahl der Produktsysteme. Diese müssen den Herausforderungen im Bereich der Biogasanlagen gewachsen sein und die speziellen Anforderungen nachhaltig und dauerhaft erfüllen. Alle drei Faktoren – Planung, Material und Verarbeitung – sollten daher ausreichend berücksichtigt werden, damit dem langfristigen Schutz des Investitionsgutes Biogasanlage nichts im Wege steht. 

Beschichtungsaufbau bei einer Biogasanlage (Teilbeschichtungen Gasraum sind ebenfalls möglich)

Grafik 1: Vorbeugender Betonschutz am Beispiel MC-PowerPro HCR

vorbeugender Betonschutz von Biogasanlagen

Auf den Betonuntergrund wird zunächst eine Grundierung mit MC-PowerPro HCRprimer (1), dann eine Poren- und Lunkerspachtelung (2) und anschließend eine Schutzbeschichtung in zwei Lagen mit MC-PowerPro HCR (3) aufgetragen. 

Grafik 2: Instandsetzung und Schutz am Beispiel MC-PowerPro HCR

Instandsetzung und Schutz von Biogasanlagen

Der gestrahlte Beton wird zunächst egalisiert (1), dann mit MC-PowerPro HCRprimer grundiert (2) und anschließend mit der Schutzbeschichtung MC-PowerPro HCR in zwei Lagen (3) versehen. 


Ihr Ansprechpartner

Markus Rikal, Technischer Vertrieb Österreich Ost