Biobasierter Korrosionsschutz für Metallwerkstoffe durch Analoga von mikrobiellen Exopolymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

Projekt

Zahlreiche Korrosionsschadensfälle stehen im Zusammenhang mit einer mikrobiologischen Aktivität. Mikrobielle Biofilme und von ihnen produzierte extrazelluläre polymere Substanzen (EPS) können Korrosionsprozesse sowohl induzieren (MIC) als auch inhibieren (MICI). Beide Effekte werden insbesondere durch die Wechselwirkungen zwischen Werkstoff und den EPS beeinflusst. Maßgeblich sind dabei funktionelle Gruppen wie Glucuronsäure- oder Carbonsäurereste, die auch für die Zelladhäsion entscheidend zu sein scheinen.

Im Vorläufervorhaben 16953 N wurden biogene Cyclodextrine im Sinne EPS-analoger Substanzen als Ansatzpunkt für ein modernes und umweltschonendes Korrosionsschutzverfahren für Eisenwerkstoffe in wässrigem Milieu untersucht. Mittels oberflächenspektroskopischer Methoden konnten die Adsorbatschichten als polymerisierte Cyclodextrine identifiziert werden. Desweiteren deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Reaktion von Carboxyl- und / oder Hydroxyl-Funktionsgruppen mit Auflösungsprodukten, die an Anoden freigesetzt werden, eine gezielte Bedeckung bzw. Blockade dieser elektrochemisch aktiven Areale bewirken. Schichten entsprechend funktionalisierter Cyclodextrine konnten die Anheftung schädlicher Mikroorganismen kurzzeitig um bis zu 90 % reduzieren. Wie elektrochemische Untersuchungen belegen, zeigen die Schichten auch gegen abiotische Korrosion einen Schutzeffekt.

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die konsequente Weiterentwicklung der Cyclodextrine. Die Schichten werden hinsichtlich ihrer korrosionsinhibierenden Wirkung gegen (a)biotische Korrosion von (un)legiertem Stahl optimiert; zudem soll ihre Langzeitstabilität erhöht werden.

Das IGF-Vorhaben Nr. 18352 N der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.