Forschende wollen mit neuen Materialien Korrosion am Bau mindern

(CONNECT) Korrosion und Rost zerstört nicht nur weltweit Bausubstanz und Infrastruktur, die Reparatur der Schäden verursacht auch hohe Kosten und einen grossen Ressourcenverbrauch. Um diese Probleme einzudämmen, arbeiten Forschende vom Labor Fügetechnologie und Korrosion der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf intensiv an der Aufklärung von Ursachen und der Entwicklung neuer Materialien. Sie sind dabei in das internationale Projekt ICP Materials (International Co-operative Program on Effects on Materials including Historic and Cultural Monuments) eingebunden, heisst es in einer Mitteilung.

Für das Netzwerk liefern die teilnehmenden Institute Daten zur Korrosionsgeschwindigkeit. Verantwortlicher für die Schweiz ist Ulrik Hans vom Empa-Labor in Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Umwelt (BAFU). Zu diesem Zweck werden sogenannte ausgewilderte standardisierte Metallproben an festgelegten Punkten installiert. In der Schweiz wurden sie auf dem Chaumont im Kanton Neuenburg installiert. Die Proben korrodieren dort ohne schädliche Umwelteinflüsse aufgrund der rein natürlichen Redoxreaktion von Metall, Wasser und Sauerstoff. So werden hier Proben aus wetterfestem Stahl und Titanzink getestet. „Titanzink ist auf dem Bau beliebt, weil es komplett recyclebar ist. Für den Gebäudeerhalt macht es dabei einen erheblichen Unterschied, ob das Metalldach und die Dachrinnen nach 40 oder erst nach 80 Jahren ersetzt werden müssen“, wird Ulrik Hans in der Mitteilung zitiert.

Datenvergleiche über die vergangenen 40 Jahre zeigen, dass sich die Situation verbessert hat. So mass man zu Beginn der 1980er Jahre in Industriegebieten einen Spitzenwert von 460 Mikrogramm Schwefeldioxid (Ruhrgebiet), aktuell liegen die Werte unter 10 Mikrogramm je Kubikmeter. In den Idealbedingungen des Chaumont schwankt der Wert zwischen 0 und 1 Mikrogramm. Ähnlich verhalten sich Werte bei der Korrosion. 1987 wurden am tschechischen Standort Kopisty 500 Eisenoxid je Quadratmeter Stahl gemessen, heute sind es zwischen 100 und 150 Gramm. Bei Zink reduzierte sich der Wert von 15 Gramm je Quadratmeter auf 7 Gramm.

Die erhobenen Daten nutzen die Forschenden, um passende Legierungen, Beschichtungen oder nanometerfeine Passivschichten zu entwickeln, die Korrosion eindämmen. Zum Einsatz kommen hier modernste oberflächenanalytische Techniken wie die Kelvin-Sonden-Kraftmikroskopie oder die Röntgenphotoelektronenspektroskopie HAXPES.

Über die Materialwissenschaft hinaus beobachtet das Netzwerk ICP Materials 26 Standorte des UNESCO-Weltkulturerbes.

An den Projekt sind unter anderem Forschende des RISE Research Institutes im schwedischen Götheborg, der deutschen Bundesanstalt für Materialforschung und-Prüfung in Berlin, der Universität Zilina (Silein) in der Slowakei, des Warschauer Instituts für Technologie und der italienischen ENEA beteiligt. Eine aktuelle Studie ist in der Fachzeitschrift „Corrosion and Materials Degradation“ publiziert. ce/ww