Тред №348176

Бактерии ставят в тупик инженеров


Офшорные ветропарки считаются важным элементом экологичной энергетики будущего. Однако теперь инженеры столкнулись с неожиданной проблемой - биокоррозией опор ветроустановок. И как эту проблемы решать, пока неизвестно.


И на старуху бывает проруха, гласит народная мудрость. Даром что пословица русская, очередное подтверждение она нашла в Германии. Немецкие инженеры имеют, казалось бы, огромный опыт по части возведения технических объектов самого разного назначения в самых разных условиях, однако при строительстве первых офшорных ветропарков (alpha ventus в Северном море и Baltic-1 в Балтийском) они, можно сказать, изрядно опростоволосились. Не был учтен такой важный фактор как биокоррозия. А ведь феномен этот известен очень давно, говорит микробиолог Ян Кювер (Jan Küver), научный сотрудник Бременского ведомства по испытанию материалов: "В области нефте- и газодобычи с этой проблемой столкнулись еще в 20-30-х годах прошлого века. А тут, похоже, этот эффект просто проигнорировали. Меня это, честно говоря, изумляет".

Ситуация усугубляется тем, что двумя вышеперечисленными ветропарками дело не ограничивается: уже утверждены и реализуются новые проекты, еще больше ветропарков находятся на разных стадиях разработки. И обнаруженная теперь - или, точнее, неожиданно напомнившая о себе - проблема биокоррозии потребует внесения существенных изменений в планы строителей и энергетиков.

Зловредные сульфатредукторы

Офшорные ветроустановки могут монтироваться на разных фундаментах, но в подавляющем большинстве случаев опорами служат стальные сваи, забитые в морское дно. Вот в этом, собственно, и состоит проблема: сваи стремительно ржавеют. Ян Кювер поясняет: "Коррозия вызвана, в первую очередь, бактериями, составляющими особую группу так называемых сульфат-восстанавливающих, или сульфат-редуцирующих бактерий. Эти микроорганизмы используют сульфат для дыхания, восстанавливая его до сероводорода в анаэробных условиях, то есть в отсутствии кислорода".

Сероводород же вызывает усиленную анаэробную коррозию железа. На морском дне в иле обитает немало таких сульфатредукторов, но один чрезвычайно агрессивный вид вызывает особую тревогу материаловедов. Ян Кювер и его коллеги открыли этот вид в 2004 году и назвали его Desulfobacterium corrodens. Ученый поясняет: "Им требуются только железо и углекислый газ, этого им достаточно для восстановления сульфата, то есть для жизни. Иными словами, они потребляют только неорганические вещества. Мы полагаем, что эти бактерии, в отличие от прочих родственных им видов, научились непосредственно отбирать у железа электроны".

Прямо противоположный эффект

А это делает их неуязвимыми для основного на сегодняшний день средства борьбы с коррозией - электрохимической антикоррозионной защиты. Такой метод предполагает сооружение рядом с подлежащим защите металлическим объектом внешних источников постоянного тока и создание электрической цепи, по которой электроны притекают к металлу. Для этого минус внешнего источника тока соединяется с объектом, а плюс - с анодным заземлением. Этот так называемый метод катодной поляризации особо широко используется для антикоррозионной защиты нефте- и газопроводов. "Он работает очень хорошо там, где имеется кислород, - говорит Ян Кювер. - Но пока совершенно неясно, как он проявит себя в бескислородной среде и в условиях, когда коррозия вызвана микроорганизмами".

Более того, исследователь не исключает, что на морском дне у опор офшорных ветроустановок такие внешние источники тока могут коррозию даже ускорить: "Там есть риск, что если эти бактерии действительно отбирают у железа электроны, то мы своими внешними источниками тока, пополняющими запас электронов, как бы дополнительно привлекаем эти бактерии, обеспечиваем им усиленное питание. По крайней мере, чисто теоретически такая возможность существует".

Альтернатив не просматривается

Ученый считает, что этот вопрос требует срочного разрешения, иначе защита от коррозии может превратиться в свою противоположность. А альтернатив этому методу пока не видно. Ян Кювер поясняет: "В области нефтедобычи с успехом используют бактерицидные препараты. Ну и, конечно, широко применяются разного рода защитные покрытия: лакокрасочные, стеклоэмалевые, битумно-мастичные, эпоксидные и многие другие. Но для стальных опор офшорных ветроустановок все это не годится, ведь сваи забивают в морское дно, и при этом все покрытия сдираются, разрушаются".

Скорее всего, предотвратить биокоррозию на морском дне вообще не удастся. А значит, единственный способ надолго обеспечить устойчивость опор офшорных ветроустановок - это изготовлять их из очень толстого стального проката с многократным запасом прочности. Чтобы разъесть такие сваи, бактериям хотя бы потребуется много времени.