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000564573 245__ $$aMikrobiologische Kontamination von Heizöl : Ursachen und Auswirkungenauf Brennstoff und Tank$$cBernd Leuchtle$$honline, print
000564573 246_3 $$aMicrobial contamination of domestic heating oil : reasons and effects on fuel and tank$$yEnglish
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000564573 500__ $$aDruckausgabe: 2015. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2016
000564573 502__ $$aZugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2015$$bDissertation$$cZugl.: Aachen, Techn. Hochsch.$$gFak01$$o2015-05-19
000564573 5203_ $$aIn 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.$$lger
000564573 520__ $$aIn the recent past, especially after the addition of biodiesel, more disturbances and failures ofDiesel fuel systems occurred as a result of microbial contamination. The aim of the presentresearch project was the identification of factors, which improve microbial growth in heating oil, achemically similar product. In addition, the influence of contamination on materials andcomponents of heating oil burners was examined. Furthermore, contaminating microorganismswere identified. In all experiments, the impact of the addition of FAME (Fatty Acid Methyl Ester), abiofuel that is supposed to be used in the future for blending heating oil, was investigated. Theresults could improve the tank safety by identifying factors that inhibit or even avoid microbialgrowth.To achieve this, experiments were performed which simulated highly contaminated storage tanksusing a mixed microbial culture originating from the Diesel sector. These cultivations imitated theprocesses in heating oil storage tanks realistically. Working with the hydrophobic medium heatingoil as well as the microbial growth in solid biofilms at the fuel-water-interphase required theestablishment of methods for cultivation, for verification of growth and DNA isolation.Within the project time, samples from several unsuspicious heating oil storage tanks were takenand analyzed regarding their microbial diversity. In these examinations, a high diversity oforganisms, which are generally able to degrade heating oil, were discovered. In addition to theseself-sampled tanks, a heating oil sample originating from a contaminated heating system which ledto a failure of the system was provided. Additionally to the identifications of microbes, different purecultures from different heating oil sources were isolated and integrated into the institute’s ownstrain collection.The existence of a free water phase has been identified as an essential factor for microbial growth.Thereby, even smallest volumes of water were sufficient to allow growth. In contrast to that, aminimum cell concentration had to be given. The addition of FAME to the fossil fuel resulted inhigher final biomasses as well as a reduction of the needed initial cell concentration.Different storage temperatures, which are typical for heating oil storage, influenced only the growthrate, but not the final biomass. It was proven in theoretical calculations as well as in practicalapproaches that oxygen can pass a layer of heating oil, resulting in aerobic conditions in all areasof the tank.Microbial growth often occurred together with the formation of solid biofilms within some weeks.During growth, the production and secretion of metabolites, especially acids and emulsifiers, wereobserved. These fostered the corrosion of metallic components of the burner systems or led to theformation of water-in-oil as well as oil-in-water (micro)emulsions.To prevent biomass gain, experiments with phosphorous-reduced FAME, the addition of copper orbiocides and the deprivation of carbon dioxide were performed. Except of the phosphorousreduction, all approaches were appropriate to prevent microbial growth under laboratoryconditions.$$leng
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