Problem: Dieselpest

  • Schleimartige Rückstände auf Filterelementen

  • Schleimartige Rückstände in Kraftstofffiltern

  • Schleimartige Rückstände in Kraftstofffiltern

  • Schleimartige Rückstände auf Filterelementen

  • Schleimartige Rückstände auf Filterelementen

Dieselpest: Begriffserklärung

Der Begriff Dieselpest steht für mikrobielle Kontamination von Dieselkraftstoff. Er kann zu dem klassischen Biofouling gezählt werden. Darunter versteht man im Allgemeinen die Schädigung von Materialien durch den Bewuchs von Oberflächen mit Mikroorganismen. Genauer gesagt handelt es sich um einen schleimartigen Film bzw. um Flocken unterschiedlicher Organismen wie Bakterien und Pilze in einer Lösung. Grundsätzlich können alle Ober- und Grenzflächen durch solche Biofilme bewachsen werden.

Betroffen sind fast alle industriellen Anwendungen, insbesondere das Tank- und Motor-System. Mitverantwortlich hierfür ist die gestiegene Nutzung von Methylestern anstelle von Petrodiesel und Schwerölen.

Relevanz besitzt das Thema bei Aufbereitung von Flüssigkeiten mittels Flüssigkeitsfiltern, insbesondere Kraftstofffiltern. Dabei wird die Oberfläche durch einen Biofilm zugesetzt. Die Folge ist ein Ansteigen des Differenzdrucks. Bei der Kraftstofffiltration kann es hauptsächlich beim Eintritt von Wasser in das Kraftstoffsystem zu einem Bewuchs der Grenzfläche zwischen Wasser und Kraftstoff kommen. Dabei bildet sich ein schleimartiger Film unterschiedlicher Dicke. Ursächlich für einen solchen Biofilm sind biofilmbildende Bakterien, welche die Fluidgrenzschicht besiedeln und Nährstoffe aus dem Kraftstoff beziehen. Die Bildung eines Biofilms ermöglicht den Organismen das Überleben unter solch extremen Umweltbedingungen.

Die in einem Biofilm lebenden Bakterien profitieren in höchstem Maße von diesem. So bietet der Film einen gewissen Schutz gegen mechanische Beanspruchung. Darüber hinaus ermöglicht er durch seine unregelmäßige Ausbildung das Entstehen von aeroben und anaeroben Zonen, wodurch er Lebensraum für unterschiedlichste Organismen bietet. Innerhalb des Biofilms findet ein reger Austausch von Genen zwischen den einzelnen Bakterien statt. Dies ermöglicht den Kolonien sich schnell an neue Begebenheiten anzupassen und ist mit verantwortlich für die zunehmende Resistenz gegenüber Bioziden. Im Allgemeinen kann man sagen, dass Bakterien in einem Biofilm überlebensfähiger und unempfindlicher gegenüber äußerem Stress sind.

Hintergrund & Entstehung

Die Dieselpest entsteht, wenn biofilmbildende Bakterien an einer Fläche wie z. B. der Oberfläche eines Filterelementes anhaften. Dabei kommt es zur Adhäsion einzelner Bakterien an dieser Fläche. Treibende Kräfte dieser Anhaftung können sein: Van der Waals–Kräfte, elektrostatische Anziehungskräfte sowie die Ausbildung von Wasserstoffbrücken und anderen physikochemischen Vorgängen. Diese Kräfte sind auch maßgeblich für die Ausbildung und den Zusammenhalt einer Matrix-Struktur verantwortlich. Aufgrund dieser Matrix-Bildung erhält ein Biofilm seine charakteristischen Eigenschaften sowie sein typisches Aussehen. Zur Ausbildung dieser stabilen Matrix ist es erforderlich, dass biofilmbildende Bakterien eine Oberfläche besiedeln. Dies erfolgt in einem ersten Schritt nebeneinander über die gesamte Fläche verteilt.
Erst nach dieser flächenmäßigen Besiedelung beginnen die Organismen mehrschichtig übereinander zu wachsen.

Entscheidend für den Zusammenhalt dieser mehrschichtigen Matrix sind die so genannten „EPS“ (=„Extrazelluläre Polymere Substanzen“). Dabei handelt es sich um Biopolymere, mit denen sich die Organismen umgeben. Ursprung dieser Polymere sind die Organismen selbst. Diese Substanzen sind Stoffwechselprodukte der Bakterien bzw. Überreste abgestorbener Organismen. Genauer gesagt setzen sie sich zusammen aus Polysacchariden, Proteinen, Glycoproteinen, Glycolipiden, extrazellulärer DNS sowie aus anderen Nukleinsäuren. Die Biopolymere umschließen die einzelnen Bakterienzellen und bilden einen festen, dreidimensionalen, heterogenen Verbund dieser aus. Eine solche Matrix stellt den Biofilm an sich dar und wird visuell, als Schleim wahrgenommen. Aufgrund dieser Matrix werden die Mikroorgansimen zum einen zusammengehalten und ermöglichen zum anderen das stabile Anhaften an einer Oberfläche. Innerhalb dieser Struktur sind die Organismen hervorragend gegen äußere Einflüsse geschützt. Im Inneren der EPS-Struktur finden ausschließlich Diffusions- und Konvektions-Vorgänge statt, um die Bakterienzellen mit Substraten zu versorgen. Der heterogene Aufbau der Struktur ermöglicht Konvektionsflüsse, durch welche auch die Organismen in der Tiefe des Biofilms mit Substrat versorgt werden. Darüber hinaus dienen die EPS selbst als Stickstoff-, Kohlenstoff- und Phosphat-Quellen. Trotz alledem ist die Tiefenausdehnung eines Biofilms begrenzt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass es bei zunehmender Dicke des Films zu punktuellen Sauerstoff- bzw. Substratmangel kommen kann. Die Folge eines solchen Mangels ist das Absterben der Organismen, in dessen Verlauf sich ganze Teile des Films ablösen. Des Weiteren werden durch Scherkräfte, welche durch Fluidströmungen entstehen, die oberen Schichten abgetragen. Im Laufe dieser Vorgänge stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Wachstum und Erosion des Biofilms ein.


Typische Dieselpest-Organismen sind bspw.:

  • Bakterien: Bacillus subtilis; Bacillus licheniformis; Pseudomonas aeruginosa
  • Pilze: Hormoconis resinae
  • Hefen: Yarrowia tropicalis


Dabei handelt es sich um Umweltkeime, welche in Wasser, Luft und Erde beheimatet sind.

Aufgrund der exponentiellen Wachstumsrate von Mikroorganismen ist mit einem raschen Fortschreiten der Dieselpest von Erstinfektion bis zum Auftreten Maschinen und Kraftstofffilter schädigender Auswirkungen zu rechnen.

  • Beginnender flächenmäßiger Bewuchs

  • Ausgebildete mehrschichtige Dieselpest-Struktur

Erkennungsmerkmale

  • Unangenehmer, fauliger Geruch

  • Eingetrübter Kraftstoff

  • Verfärbung des Kraftstoffes (gelb, grün, braun)

  • Schleimartige Sedimentation im Kraftstoff

  • Schleimartige Rückstände auf Filtern

  • Schleimartige Rückstände in Kraftstoff führenden Teilen

Folgen & Auswirkungen

Die Folgen der Dieselpest sind gerade im Bereich der Kraftstoffnutzung enorm. So kann es beispielsweise zu schwerwiegenden Beschädigungen an metallischen Bauteilen kommen. Grund hierfür ist die durch die Mikroorganismen ausgelöste bzw. beschleunigte Korrosion von Metallen. Als Beispiel sind die Auswirkungen einer solchen Korrosion auf metallische Behälterwände eines Treibstofftanks genannt.

Es kommt zu punktuell tiefen Einkerbungen, welche durch Materialabbau im Metall verursacht werden.
Neben den Folgen für die mit dem Biofilm in Kontakt kommenden Bauteile gibt es noch eine Vielzahl weiterer negativer Auswirkungen. Eines dieser Probleme ist die Versäuerung des Kraftstoffs durch die Stoffwechselprodukte der Mikroorgansimen. Dabei handelt es sich um verschiedene Säuren und freie Radikale, welche wiederum die chemischen Prozesse der Oxidation und der Hydrolyse des Treibstoffs unterstützen. Dies führt dazu, dass der Säurewert des Diesels innerhalb weniger Tage auf ein nicht mehr annehmbares Maß ansteigt.

Beim Auftreten von Biofouling in Kraftstoffsystemen können auch verstopfte Treibstoffleitungen und Filter die Folge sein.

Problematisch ist die Tatsache, dass es sich beim Zusetzen des Filters nicht nur um einen schleichenden Prozess handelt. Es kommt unter anderem zu einem akuten Verblocken des Filters, sollte ein Schwall der im Kraftstofftank befindlichen Biomasse angesaugt werden. Dies hat zur Folge dass der Volumenstrom stark abnimmt und der Differenzdruck ansteigt. Resultat ist, dass der  Verbrennungsmotor nicht mehr ausreichend mit Kraftstoff versorgt wird und dadurch nicht mehr startet oder es während des Betriebs zu schweren Beschädigungen an Maschinenkomponenten kommen kann (z. B. Kavitationsschäden an der Nieder- und Hochdruckpumpe). Ungeachtet der Möglichkeit des plötzlichen Verblockens des Filters durch freie Bakterienstrukturen kann es auch zum klassischen Biofouling auf der Filteroberfläche kommen. Wobei die Folgen weitestgehend identisch sind.

Fallbeispiele

  • Erntemaschinen: Kartoffelernter startet nur verzögert in die Erntesaison, da das Kraftstoffsystem während der erntefreien Zeit massiv von Bakterien befallen wurde und Filter bzw. kraftstoffführende Komponenten verblockt sind.

  • Strom-Aggregate: Notstromversorgung in Krankenhäusern oder Datencentern ist nicht gewährleistet, weil sich im Zuge einer langen Kraftstoffvorhaltung Mikroorganismen im System ausgebreitet haben. Ein Starten des Motors ist nicht mehr möglich. Personen- oder Sachschäden sind die Folge.

  • Motorboote: Havarie eines Wartungsschiffes in einer Schleusenanlage von Binnenschifffahrtswegen aufgrund eines durch Bioschleim verstopften Kraftstofffilters.

  • Mietgeräte: Partikelfilter von Bagger und Radlader einer Mietgesellschaft sind aufgrund langer Stillstandsphasen hochgradig mit Dieselpest infiziert und verblockt. Die Maschinen lassen sich daher nicht starten. Es kommt zu erheblichen finanziellen Einbußen der Gesellschaft.







Lösung: HYDAC Biomicron®

HYDAC entwickelt schon seit vielen Jahren Dieselfilter für namhafte Motoren- und Maschinenhersteller. Bei der Entwicklung der innovativen Filterelementtechnik Biomicron® konnte nun eine zusätzliche Funktion integriert werden, die in dieser Form in Dieselfiltern bislang nicht am Markt verfügbar war. Hierbei wurde der Fokus auf den Eigenschutz des Elementes gegen mikrobiellen Bewuchs sowie auf die Pflege des gesamten Kraftstoffsystems inklusive Tank gelegt.

Freies Wasser im Tank bildet die Basis für dieses Phänomen, denn es begünstigt ein mikrobielles Wachstum von Bakterien, Pilzen sowie weiteren Mikroorganismen. Diese mikrobielle Verschmutzung kann alle Maschinen betreffen, insbesondere solche, die gewissen Stillstandsphasen unterliegen (z. B. Mietgeräte, Leasingflotten, saisonal genutzte Erntemaschinen oder dieselbetriebene Notstromaggregate).

Dank der innovativen Filtermedien filtert Biomicron® nicht nur Partikel und Wasser aus dem Fluid, sondern sorgt gleichzeitig dafür, dass sich keine schädlichen Organismen auf der Elementoberfläche ausbreiten können. Des Weiteren werden die im Kraftstofftank angesiedelten Mikroorganismen durch Abscheidemechanismen wie: Trägheit, Diffusion, Elektrostatik als auch durch Adhäsionskräfte im Filterelement gefangen. Durch Unterbrechung des Zellstoffwechsels aufgrund der Biomicron® Technologie wird das mikrobiologische Wachstum annähernd verhindert.

Moderne Dieselmotoren besitzen eine sehr hohe Kraftstoffumlaufmenge, sprich der Kraftstoff durchläuft die installierten Filter und nur eine Teilmenge wird verbrannt. Die Überschussmenge welche durch die installierten Filter gepflegt wird, wird zurück in den Kraftstofftank gefördert. Die Mikrobenbelastung in dieser Rücklaufmenge wird durch die Biomicron®-Technologie deutlich reduziert. Auf diese Weise findet sukzessive eine Reduktion der Mikroorganismen-Belastung im Kraftstofftank statt. Davon profitiert letzten Endes das gesamte Kraftstoffsystem.

Merkmale

  • Voll-synthetisches Filtermaterial
  • 2-stufiger Elementaufbau: koaleszierende Wirkung und hydrophobe Barriere zur Wasserabscheidung
  • Filterfeinheiten: 5, 7, 10, 30 µm
  • Spezieller Eigenschutz des Filterelementes gegen mikrobielle Verunreinigung

Kraftstoffsystem inkl. Vorfilter mit Biomicron®

Ihre Vorteile

 

 

  • Dreifachfunktion: zuverlässige Partikelfiltration, Wasserabscheidung und Eigenschutz des Filters gegen Bakterienbewuchs durch den zweistufigen Elementaufbau und die innovativen Filtermedien
  • Verlängerte Filterstandzeit in mikrobiell kontaminierten Systemen durch Eigenschutz des Elements
  • Zuverlässige Bekämpfung von bakteriellem Bewuchs im Filter (wie z. B. Dieselpest) über die volle Lebensdauer des Elementes
  • Erhöhte Maschinenverfügbarkeit, auch bei saisonalen Maschinen, dank zuverlässiger Partikelfiltration und Wasserabscheidung

NUTZUNGSHINWEISE

Handhabung:

  • Die Elementhülse darf nicht entfernt werden!
  • Direkter Haut- und Augenkontakt mit der Filtermatte ist zu vermeiden!
  • Bei Hautkontakt die betroffenen Stellen gründlich mit Wasser und Seife waschen!
  • Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
  • Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen!
  • Bei Verschlucken: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen.
  • Trocken und luftdicht lagern!
  • Vor Feuchtigkeit schützen!
  • Nur zum Einsatz in HYDAC Kraftstofffiltern geeignet!

 

Entsorgung:

Wie bei allen gebrauchten Kraftstofffilterelementen üblich, müssen auch dieses Produkt selbst (13 05 01*feste Abfälle aus Sandfanganlagen und Öl-/Wasserabscheidern) sowie das mit diesem Produkt abgeschiedene Wasser (13 05 07* öliges Wasser aus Öl-/Wasserabscheidern) als gefährlicher Abfall entsorgt werden!

Einschlägige Vorschriften der Länder über Grundwassergefährdung, Altöle und Abfälle sind zu beachten!

HYDAC DIESELFILTER: PRODUKTPALETTE

  • Vorfilter HDP 240 BC

  • Vorfilter HDP 600 BC mit integrierter, elektrischer Pumpe

  • Doppelmodul Vorfilter HDP 1200 BC

  • Vorfilter HDP 1800 HT - Vollautomatisches System zum Wasserablass

  • Vorfilter HDP 1200 HT - Vollautomatisches System zum Wasserablass

  • Vorfilter HDP 600 HT - Vollautomatisches System zum Wasserablass

  • Vorfilter HDP 340 BC

  • Vorfilter HDP 600 BC mit kleiner und großer Handpumpe

  • Dreifachmodul Vorfilter HDP 1800 BC

  • HYDAC DIESEL MAINCARE - HDM

  • Filterelementtechnologie Dieselmicron®

  • Filterelementtechnologie Biomicron®

HYDAC DIESEL PRECARE - HDP

Mobile Arbeitsmaschinen und Nutzfahrzeuge unterliegen weltweit den härtesten Einsatzbedingungen. Um einen störungsfreien Betrieb von Fahrzeugen zu ermöglichen und sowohl Motor als auch die gesamte Antriebskonstruktion vor Schäden zu bewahren, ist die optimale Aufbereitung des Dieselkraftstoffs besonders wichtig.

HYDAC bietet mit dem HYDAC Diesel PreCare (HDP) ein modernes System zur Dieselvorfiltration, welches Fahrzeughersteller und -betreiber vor Betriebsstörungen, Ausfällen sowie teuren Serviceeinsätzen bewahrt. Der HDP bietet beste Leistungsdaten durch eine zweistufige Wasserabscheidung, hervorragende Filtrationseigenschaften und den Einsatz synthetischer Medien.

Neben der vollautomatischen Ablass Plug&Play Lösung zur bedienerunabhängigen, vollautomatischen Entwässerung, sogar während des saugseitigen Betriebes (HDP HighTech), ist der HDP auch als bedienerabhängige Lösung (HDP BestCost) erhältlich. Außerdem sind beide Designs in Doppel- bzw. Dreifachversionen erhältlich und somit auch bei größeren Volumenströmen einsetzbar.

Beide Systeme sind als saugseitige Vorfilter ausgelegt und schützen somit alle Pumpen und Bauteile des Kraftstoffsystems vor Wasser und Schmutz.

HYDAC DIESEL MAINCARE - HDM

Gerade im druckseitigen Hauptstrom kommt der Dieselfiltration eine immer stärkere Bedeutung zu, denn Filterelemente und Module für die Hauptfiltration von heute müssen die Reinheitsanforderung von morgen bereits erfüllen. Somit sollte eine leistungsstarke Kraftstofffiltration eine Reinheitsklasse von 12/9/6 auch unter Motorvibration und Lastwechsel erreichen. Maschinenanwender sowie OEMs fordern außerdem anwendungsspezifische Elemente mit möglichst hoher Schmutzaufnahmekapazität bei kompakter Baugröße. Kompatibilität im Einsatz mit Biokraftstoffen und eine umweltfreundliche Entsorgung sind ebenfalls häufig auftretende Forderungen, die neben einer kundenspezifischen Applikation des Filtermoduls an den Motor eine immer größer werdende Rolle spielen.

Aufgrund dieser Trends wurde der HYDAC Diesel MainCare entwickelt, ein Becherfiltersystem, welches im Hauptstrom für eine leistungsstarke und zuverlässige Filtration des Dieselkraftstoffs sorgt.

Neben einer Standardreihe entwickeln wir auch in Zusammenarbeit mit Kunden Hauptfiltermodule, deren technische Daten den Anforderungen und Spezifikationen des Kunden entsprechen.

HYDAC Dieselmicron®

Neue Elementtechnik: Dieselmicron Filterelement mit 2-Stufensystem

Ein neuartiges Filterelement-Design mit zweistufigem Aufbau bietet hervorragende, schmutzunabhängige Wasserabscheidung bei gleichzeitig hervorragender Partikelabscheidung.

 

Partikelabscheidung und Tröpfchen-Koaleszenz (Stufe 1)
Durch Verwenden von vollsynthetischen Filtermedien wird eine hohe Schmutzaufnahmekapazität sowie eine stetige Koaleszenz gewährleistet.

 

Wasserabscheidung (Stufe 2)
Eine hydrophobe Sperrschicht auf dem Siebrohr ermöglicht eine zuverlässige Abscheidung der in Stufe 1 vergrößerten Wassertropfen.