Mikrobiell induzierte Korrosion kann ganze Rohrleitungen zersetzen. Verantwortlich für diese Art von Metallfraß sind unter anderem Bakterien wie die in Flusssedimenten beheimatete anaerobe Gattung Geobacter.
Ein Chemiker-Team von der Northeastern University in Shenyang (China) um Dake Xu hat die Korrosion bei Geobacter genau untersucht. Das Sedimentbakterium versorgt sich mit Energie durch das Abziehen von Elektronen aus Eisen, wobei Magnetit entsteht, ein natürliches Eisenmineral. Das oxidierte Eisen verstärkt die Korrosion dann durch positive Rückkopplung weiter, heißt es in der Studie, die in der Zeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht wurde.
„Die Entdeckung, dass das typische Korrosionsprodukt Magnetit die mikrobiell induzierte Korrosion fördert, hat erhebliche Auswirkungen auf den Korrosionsschutz“, meinen die Forscher. Sie empfehlen daher, für korrosionsfreie Materialien besonders deren Fähigkeit zur Magnetitbildung im Auge zu haben.
Die Forscher ließen Geobacter auf einer Edelstahloberfläche zu einem Biofilm heranwachsen. Zum Vergleich wurde ein zweiter Geobacter-Stamm herangezüchtet. Aufgrund eines genetischen Eingriffs bestand dieser aber aus weniger leitfähigen Proteinen. Im Gegensatz zum zweiten Stamm bildete der erste Stamm elektrisch leitende Proteinfäden (E-Pili) aus, wuchs und fraß tiefe Löcher ins Metall. Gleichzeitig konnte ein Korrosionsstrom gemessen werden, der die Oxidation von Eisen direkt anzeigt.
Geobacter bedient sich demnach elektrisch leitender Proteinfäden, um Eisen anaerob zu zersetzen. Diese Proteinfäden können wie biologische Kabel Strom zwischen den Bakterien leiten.
Da bei der Korrosion von Eisen auch Magnetit gebildet wird und dieses Mineral ebenfalls Strom leitet, untersuchte das Team auch dessen Einfluss auf die mikrobielle Korrosion. Es stellte fest, dass sich bei einer Zugabe von Magnetit zum Biofilm nicht nur das Wachstum von Geobacter verstärkte. Es war auch ein stärkerer Korrosionsstrom an der Metalloberfläche messbar.
Mehr Informationen:
Jin, Y., Zhou, E., Ueki, T., Zhang, D., Fan, Y., Xu, D., Wang, F., Lovley, D. R., Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309005. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202309005
