Cursus microben in dieselolie

Transcriptie

1 Inhoudsopgave pagina Bacteriële besmetting van dieselolie: is het nieuw?... 3 Wat is bacterie, hoe ontstaat het, wat doet het Wat is er tegen te doen?... 6 Hoe groeien microben in de tank?... 7 Veranderingen in brandstofsamenstelling als oorzaak?... 9 Gebruik van B20 of B Hoe kunnen we biologische activiteit herkennen? Wat zijn de problemen en risico s? Wat kan je ertegen doen? Tips: Preventief onderhoud, tankconstructie, enz Rol van TRAXX bacteriebestrijder pagina 1

2 pagina 2

3 Bacteriële besmetting van dieselolie: is het nieuw? Om maar direct een duidelijk antwoord te geven: nee. Bacteriën zijn in de 17 e eeuw ontdekt door Anthonie van Leeuwenhoek. De uitvinder(s) van de eerste microscopen zijn ongetwijfeld geschrokken toen het microscopisch leven zichtbaar werd, o.a in drinkwater, voedingsmiddelen en op het menselijk lichaam. Al in 1895 heeft Miyoshi, een Japanse wetenschapper, beschreven dat olieproducten kunnen worden aangetast door bacteriën. Later is gevonden dat naast bacteriën ook schimmels en gisten verantwoordelijk kunnen zijn voor degradatie van het product. Alle olieproducten kunnen door microbiologische activiteit worden aangetast, dus niet alleen diesel en gasolie, maar ook benzine. In een Amerikaans onderzoek is aangetoond dat geoxigeneerde benzine (dus met bijvoorbeeld MTBE erin), onder gunstige omstandigheden in een half jaar zo kan veranderen in samenstelling dat het niet meer voldoet aan de specificatie. Op zich is het maar goed ook dat brandstoffen door microben kunnen worden afgebroken. Als dat niet het geval was, dan lagen vele stranden en kusten nu nog onder olievervuiling van de scheepsrampen die er zijn geweest en zou met olie verontreinigde grond veel moeilijker te reinigen zijn geweest. Dus soms hebben deze bacteriën voordelen, maar als ze in de brandstoftank aanwezig zijn, kunnen ze problemen opleveren. Het probleem bestaat dus al erg lang. Rond de tweede wereldoorlog is vrij veel onderzoek gedaan naar mogelijkheden om de biologische aantasting van brandstoffen tegen te gaan en zijn de eerste biociden ontwikkeld. Slijmvormende bacteriën en schimmels in olie pagina 3

4 Wat is bacterie, hoe ontstaat het, wat doet het. Iedereen kent het wel: je hou een restje voedsel over en vindt het zonde om weg te gooien. Een week later kom je het weer tegen en blijkt het bedorven te zijn. Niet meer te eten en we gooien het alsnog weg. Het zit vol met bacteriën, schimmels en/of gisten. De verzamelnaam voor deze organismen is microben. bacteriën op bedorven vleeswaren schimmel op brood Gist om brood en bier te maken Bacteriën, schimmels (fungi of mold in het Engels) en gisten (yeast in het Engels) zijn overal aanwezig: in de bodem, in de lucht, op onze huid en in ons speeksel. pagina 4

5 Neem een paar slokken uit een fles vruchtensap, doe de dop er weer op en zet hem weg. De kans is groot dat de fles uit elkaar ploft, omdat de inhoud gaat gisten Bacteriën, gisten en schimmels zijn erg klein en kunnen met het blote oog niet waargenomen worden. Pas als ze zich vermenigvuldigen en kolonies gaan vormen zijn ze te zien. Bij het groeien van microben ontstaan ook afvalproducten in de vorm van draderige of slijmerige stoffen. Afgestorven bacteriën, samen met de afgescheiden stoffen geven sludge, wat voor filterproblemen kan zorgen. Bacteriën in olie kunnen worden onderscheiden in twee groepen: bacteriën die zuurstof nodig hebben om te groeien (aerobe bacteriën) en bacteriën die juist alleen maar kunnen groeien in een zuurstofloze omgeving (anaerobe bacteriën). Brandstof en water in de tank bevat in eerste instantie altijd voldoende zuurstof voor de aerobe bacteriën. Deze kunnen na verloop van tijd wel alle zuurstof verbruiken, zodat er een zuurstofloos milieu ontstaat, waarin de tweede groep bacteriën kan gedijen. Ook als er grote concentraties aerobe bacteriën zijn, kan er binnen in de biomassa een zuurstofarm milieu ontstaan, waarin de anaerobe bacteriën kunnen groeien. Bij gevorderde problemen zijn dan ook verschillende soorten bacteriën, schimmels en gisten betrokken, die elkaar in de groei kunnen ondersteunen. De olie-etende bacterie Alcanivorax borkumensis. (1000 nm = 0,0001 mm) Polysaccharides, uitgescheiden door bacteriën zorgen voor filterproblemen pagina 5

6 Wat is er tegen te doen? Wat doen we in het dagelijks leven om bederf door bacteriën, gisten en schimmels tegen te gaan? Er zijn een aantal mogelijkheden, onder andere: - Steriliseren of pasteuriseren. Sterk verhitten doodt de microben. - Koelen. Lagere temperaturen remt de groei van microben af. - Drogen. Gedroogde worst of peulvruchten zijn lang houdbaar - Conserveringsmiddelen. Stoffen die de groei van microben tegen gaan. Als we deze aspecten gaan betrekken op olieproducten, zien we het volgende. Steriliseren / verhitten. In de raffinaderij worden brandstoffen gedestilleerd uit aardolie. Dit gebeurt bij temperaturen van bijna 400 o C. Dit betekent dat olieproducten steriel zijn als ze uit de raffinaderijprocessen komen. Koelen / koel bewaren. Microben groeien sneller bij hogere temperaturen. Bij bovengrondse opslag is het beter de tank niet in de volle zon te zetten. Bij ondergrondse opslag treedt bacterie groei vaker op in het najaar dan in de winter. Eén van de redenen is dat de grondtemperatuur in het najaar nog wat hoger is. Drogen / droog houden. Voor de groei van microben is water essentieel. Zonder vrij water kunnen bacteriën, gisten en schimmels niet groeien. Vrij water is water dat zich onder in de tank heeft verzameld, als condens op de wand zit of als emulsie (fijne druppeltjes) in de diesel aanwezig is. Watervrij houden van de brandstof is dan ook de belangrijkste maatregel om problemen te voorkomen. Conserveringsmiddelen / biociden. Wat in levensmiddelen wel conserveringsmiddelen wordt genoemd, heet in brandstoffen biocides. Dit zijn stoffen die de microben doden. Biocides voorkomen verdere groei van de microben, maar ruimen geen dode bacteriën en andere sludge op. Dit blijft in de brandstof achter en zal zo nodig verwijderd moeten worden door tankreiniging. pagina 6

7 Hoe groeien microben in de tank? De tank wordt gevuld met brandstof. De brandstof is steriel (gaan we vanuit) en er zijn geen problemen met bacteriegroei. Door afkoeling kan er water uitzakken. Ook door het ademen van de tank kan er condens ontstaan. Dit zal zich op de bodem verzamelen. Door dit ademen (als de temperatuur daalt zuigt de tank buitenlucht aan) kunnen er ook sporen van bacteriën, gisten en schimmels in de tank komen. Zodra er water in de tank staat, kan er groei van bacteriën, schimmels of gisten plaatsvinden. Alle ingrediënten zijn dan aanwezig: voedsel (diesel), zuurstof (in de diesel en in het water) en sporenelementen (fosfor, stikstof,..) De bacteriën produceren een groot aantal enzymen die olie heel effectief afbreken. De microben vormen een heel dun laagje (een zogeheten biofilm) op het grensvlak van water en olie. Bacteriën groeien door deling. Dit betekent dat er steeds meer bacteriën komen die zich ook weer gaan delen. Bij gunstige omstandigheden gaat de groei hierdoor ontzettend snel. Dode bacteriën en afvalstoffen zullen naar de bodem zakken. pagina 7

8 Als alle zuurstof is verbruikt, ontstaat er een milieu dat geschikt is voor anaerobe bacteriën. Deze soort kan zure afvalstoffen maken (onder andere zwavelwaterstof) die pit corrosie kunnen veroorzaken. Een deel van de afvalstoffen van de bacteriën werkt als oppervlakteactieve stof (zoals zeep). Hierdoor gedragen ze zich als emulsifiers, die er voor zorgen dat kleine waterdruppeltjes in de olie worden opgenomen en niet uitzakken. De olie zal er dan troebel uitzien. Hier onder ziet u een fles diesel met water, zwaar geïnfecteerd met microben. Tussenlaag van biologisch materiaal in verontreinigde diesel pagina 8

9 Veranderingen in brandstofsamenstelling als oorzaak? Diesel brandstof bestaat uit veel verschillende koolwaterstoffen met kookpunten tussen ongeveer 160 en 380 o C. Behalve een grote variëteit aan kookpunten, is er ook nog een grote verscheidenheid aan chemische samenstellingen. Daarnaast bevat dieselolie nog een kleine hoeveelheid zwavelverbindingen. Op de raffinaderij wordt dieselolie geblend (gemengd) uit verschillende stromen. Een deel van deze koolwaterstoffen zijn rechtstreeks uit aardolie afkomstig, de zogenaamde straightrun componenten en een deel is afkomstig uit kraakprocessen. In kraakprocessen, zoals de catcracker en de hydrocracker, wordt zwaardere olie zoals stookolie, omgezet in diesel en benzinecomponenten. De chemische samenstelling van kraakgasolie (uit de catcracker) verschilt met die van straight-run gasolie. Kraakgasolie bevat meer olefinen, meer aromaten en meer zwavelverbindingen. Dit maakte vroeger deze diesel component gevoeliger voor chemische veroudering of oxidatie. Echter, nu het zwavelgehalte nog maar 10 ppm mag zijn, moet de raffinaderij alle kraakgasolie ontzwavelen. In het ontzwavelingsproces (hydrotreating) worden naast zwavel ook de minder stabiele olefinen omgezet in paraffinen en wordt het aromaatgehalte verlaagd. Dit maakt de gasolie stabieler en minder gevoelig voor oxidatie of veroudering. Zwavelgehalte in mazout. Het ontzwavelingsproces heeft (onbedoeld) echter wel invloed op de gevoeligheid van de diesel voor bacteriën en andere microben. De schonere, zwavelarme diesel is beter biologisch afbreekbaar dan de vroegere hoogzwavelige diesel. In de loop van de jaren is ook de kwaliteit van de diesel beter geworden. Dit is bereikt door minder aromaten in de diesel te blenden. De slecht afbreekbare aromaten zijn dus vervangen door beter afbreekbare koolwaterstoffen, waardoor de gevoeligheid voor bacteriegroei is toegenomen. Kortom: de hedendaagse diesel is van betere kwaliteit dan vroeger, maar ook gevoeliger voor biologische aantasting. Daar bovenop is men vanaf 2006 op grote schaal Biodiesel gaan bijmengen. Biodiesel is biologisch goed afbreekbaar en niet-toxisch. 100% biodiesel is net zo biologisch afbreekbaar als suiker en minder giftig dan tafelzout. Het breekt tot 4 maal sneller biologisch af dan diesel gemaakt van aardolie. pagina 9

10 Biologische afbreekbaarheid van biodiesel is onder gunstige omstandigheden 98 % binnen 3 weken in tegenstelling tot minerale diesel waarvan 70 % in deze termijn wordt afgebroken. Dit maakt de dieselblend nog gevoeliger voor bacteriën dan vroeger. Bijkomend gevolg van de biodieselcomponent, is dat er stoffen in kunnen zitten die bij een filter van 20 micron of kleiner verstopping kunnen veroorzaken. Dit heeft tot gevolg dat als het filter begint te vervuilen (en de poriën daardoor kleiner worden), deze stoffen er makkelijker voor zorgen dat het filter helemaal dichtslaat. Dit probleem treedt vaker op bij biodiesel gemaakt van sojaolie, palmolie of dierlijke vetten. Biodiesel gemaakt van koolzaadolie geeft deze problemen nagenoeg niet. Een test om de aanwezigheid van de stoffen uit biodiesel die filterproblemen kunnen veroorzaken te meten, is de Filter Blocking Tendency test (FBT, ASTM 2068). Deze test is echter niet in de specificatie van dieselolie EN590 of biodiesel EN14214 opgenomen. Gebruik van B20 of B100 In diesel EN590 mag, volgens de specificatie, maximaal 5% biodiesel zijn bijgeblend. Ook TRAXX bevat niet meer dan 5% biodiesel. Bij het gebruik van dieselolie met hogere percentages biodiesel, bijvoorbeeld B20, waarin 20% biodiesel zit of B100, pure biodiesel, is in de eerste periode filterverstopping mogelijk vanwege het feit dat biodiesel een prima reinigingsmiddel is. De biodiesel maakt het vuil, dat zich in de loop van de jaren heeft kunnen verzamelen in de tank en de leidingen los. Dat vuil zal zich in het brandstoffilter ophopen. Het advies is dan ook om na het overschakelen op brandstof met hogere percentages biodiesel, na één of twee tankbeurten het brandstoffilter te vervangen. Deze problemen treden niet op bij het gebruik van TRAXX. pagina 10

11 Hoe kunnen we biologische activiteit herkennen? De eerste stap is een visuele inspectie van de brandstof. U neemt (of laat nemen) een top, midden en bodem monster en kijkt of de diesel er helder uitziet en geen bezinksel heeft. Donker, troebel (blind) of met vaste deeltjes geeft aan dat er een probleem is. Dit hoeft echter niet altijd van biologische oorsprong te zijn. Andere oorzaken kunnen zijn: - Troebel, wit / lichtgeel van kleur, dun vloeibaar wijst op teveel water. Een paar dagen later moet dit weg zijn. - Troebel, wit / lichtgeel van kleur, dik vloeibaar en het is koud wijst op uitgekristalliseerde paraffinen. Zet het monster in een warme ruimte en de gasolie wordt weer helder. Filters zullen snel verstopt raken Filterverstopping door paraffinen - Donkere, geel-bruine gasolie wijst op veroudering of contaminatie. Aan de andere kant, als de gasolie er normaal uitziet, is dat ook geen garantie dat het vrij van microben is. Daarom is de volgende stap het testen op biologische activiteit. Dit kan met behulp van laboratoriumonderzoek of door testen ter plekke. Een veel gebruikte testkit werkt met dipstrookjes. Het strookje wordt in de diesel gedoopt en in de houder (een buisje) geplaatst. Daarna 24 uur of langer weggezet bij circa 30 o C. Daarna wordt het strookje beoordeeld door het te vergelijken met een referentiekaart. Bacteriën, gisten en schimmels kunnen apart worden beoordeeld. pagina 11

12 Referentiekaart voor microbentest Nadeel van deze test is dat het soms dagen kan duren voor de uitkomst duidelijk is en in die tijd groeien de microben er lustig op los. Een snellere methode is de ATP-bioluminescentietest. Bij de bioluminescentie-testen maakt men gebruik van het enzym luciferase, geïsoleerd uit het vuurvliegje. Dit stofje reageert met ATP(adenosine trifosfaat). ATP is een stof die voorkomt in alle levende wezens, dus ook in bacteriën, gisten en schimmels. In schone diesel is ATP niet aanwezig; zodra er biologisch materiaal aanwezig is, is dat met deze test in 10 minuten te meten. De test is snel en nauwkeurig, maar maakt geen onderscheid tussen bacteriën, schimmels of gisten. De HY-LiTE 2 van Merck pagina 12

13 Wat zijn de problemen en risico s? Meestal merkt de pomphouder het als eerste, omdat zijn brandstoffilter in de afleverpomp verstopt raakt. Een schoon en een vervuild filter Vervuilde filters De kleur van de filters kan varieren van geel via oranje/rood tot bruin/zwart. Een gevolg van langdurige verontreiniging door microben kan corrosie in het systeem zijn. Door bacteriën veroorzaakte corrosie in een pijp pagina 13

14 Als de verontreinigde diesel in een auto terecht komt kunnen er problemen ontstaan. Ten eerste is ook daar filterverstopping te verwachten en vervolgens schade aan de branstofpomp en de verstuivers. Met de verontreiniging zal vaak ook water meekomen. Als er vrij water in het brandstofsysteem terechtkomt, is de hogedrukpomp vrijwel altijd het eerste slachtoffer. Meestal ontstaan er smeertechnische problemen, op iets langere termijn gaat corrosie een rol spelen. Ook de drukregelklep kan defect raken, deze behoort dan ook te worden gecontroleerd. Als het water of de vervuiling toch de verstuivers heeft bereikt, kan de verstuivernaald blijven hangen of het water gaat over in stoom. In beide gevallen heeft dat gevolgen voor het draaien van de motor. Het kan zijn dat daardoor de motor is afgeslagen. Links het normale verstuivingspatroon, rechts een abnormaal patroon door vervuiling Links een normale verstuiving, rechts het resultaat van een vervuilde verstuiver pagina 14

15 Wat kan je ertegen doen? Bacteriën en zijn vriendjes kunnen alleen groeien als er vrij water is. Water moet dan ook zoveel mogelijk worden voorkomen, maar dat kan niet altijd. Er moet daarom regelmatig op water worden gecontroleerd (met waterzoekpasta) en aanwezig water moet worden gedraind. Hoe komt water in de tank? Water kan er natuurlijk als vloeibaar water in komen. Denk aan regen tijdens het vullen (slechts kleine hoeveelheden) of grondwater dat via lekkage binnendringt (dan is er echt een probleem). Water kan ook met de diesel binnen komen. Diesel mag volgens de specificatie maximaal 200 ppm water bevatten. Echter, de oplosbaarheid van water in diesel is veel lager: watergehalte in ppm temperatuur in o C Maximaal gehalte opgelost water (ppm) in minerale diesel bij verschillende temperaturen Bij 25 o C is de maximale hoeveelheid water die in diesel oplost ongeveer 92 ppm; zit er meer water in, dan wordt de diesel blind en zal het surplus aan water na enige tijd uitzakken. Het kan dus voorkomen (en het komt voor) dat u diesel aangeleverd krijgt van 25 o C met 92 ppm water. Dit is dus ruim binnen de specificatie. Stel dat de temperatuur ondergronds op dat moment 10 o C is. De olie koelt na verloop van tijd dan ook af naar 10 o C. Bij deze temperatuur kan diesel echter maar maximaal 55 ppm water bevatten. Het verschil van 92 en 55 = 37 ppm zal uitzakken en als vrij water op de bodem van de tank komen. 1 ppm ( 1 deel op de miljoen) is 1 ml per m3. Bij 10 m3 diesel is dit 370 ml water. ( PS: Als er diesel was geleverd met 200 ppm water, dus net binnen specificatie, zakt er zo n 1,5 liter water uit) pagina 15

16 De tweede bron van water is de waterdamp in de lucht. Zeker in het voor- en najaar is de lucht in Nederland vaak erg vochtig. Maximale hoeveelheid waterdamp in lucht Bij het leeg pompen van de ondergrondse tank, zal de ruimte die de diesel in nam, vervangen worden door lucht die van buiten door de ontluchting in de tank komt. Stel dat het buiten 25 o C is, met een luchtvochtigheid van 90%, dat bevat deze lucht 32 gram water per m3. In de tank is het 10 o C en kan de lucht nog maar 13 gram water bevatten. Per m3 zal er dus 19 ml water condenseren. Als er 10 m3 diesel is verkocht is hierdoor dus 190 ml water in de tank gecondenseerd. Dit water zal hoofdzakelijk op de wand boven de vloeistof condenseren. Als de tank schoon is, loopt dit water naar beneden, maar als er al een laagje biologische vervuiling op de tank zit, zal dit graag het water opnemen om verder te groeien. Samen levert het water dat uit de diesel condenseert en het water uit de lucht dus onder deze omstandigheden, meer dan een halve liter water in de tank op. Dit is niet te voorkomen. Een bovengrondse tank heeft bovendien te maken met het ademen. Door temperatuurverschillen van bijvoorbeeld dag en nacht zet de lucht boven de diesel uit bij warm worden en krimpt weer in bij afkoelen. Bij afkoelen wordt (vochtige) buitenlucht aangezogen, wat in de tank kan condenseren. Dus ook bij Good House keeping zal er van tijd tot tijd gedraind moeten worden. pagina 16

17 Tips: Preventief onderhoud, tankconstructie, enz Onder het motto voorkomen is beter dan genezen nog een aantal tips. Het ontwerp en de plaatsing van de (ondergrondse) tank is zeer belangrijk. - Vulpunt boven grondniveau - Drainpunt op de laagste plek in de tank - Zuigleiding niet helemaal onderin - Mangat aanwezig - Good house keeping Voor Good House keeping bij diesel brandstof is de Europese praktijkrichtlijn NPR-CEN/TR beschikbaar. Hierin wordt onder andere in geadviseerd een geautomatiseerde watermeting te installeren, zodat u continu de aanwezigheid van water kan controleren. pagina 17

18 Rol van TRAXX bacteriebestrijder In de TRAXX formule is een biocide opgenomen. Dit is een preventieve maatregel om de groei van microben tegen te gaan. Biociden kunnen op twee manieren worden gebruikt: preventief en curatief. Curatief is het toevoegen van biocide als er biologische activiteit is geconstateerd. Meestal wordt een biocide curatief ingezet. Het preventief gebruiken van een biocide is een goede zaak en kan een hoop problemen voorkomen. TRAXX is zover ik weet, de enige diesel waar standaard een bacteriebestrijder aan toegevoegd wordt. Mocht het toch een keer misgaan (omdat u ook wel eens geen TRAXX gebruikt?), dan kan er altijd een curatief middel, een hoge dosis bacteriedoder, worden ingezet. Belangrijk voor u is wel te weten dat u, ondanks de toegevoegde biocide, alle maatregelen moet nemen om de condities te voorkomen waarin bacteriën zouden kunnen gedijen. pagina 18

19 Notes pagina 19