gegen kalk und korrosion

Härtetest für umweltfreundliche Wasseraufbereitung

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12.06.2008 Ein effektives Wassermanagement trägt unter anderem zu einer effizienten Produktion bei. Deshalb erprobte der Aachener Printenhersteller Lambertz die Inline-Opferanodentechnik Aquabion, um Wartung und Instandhaltung seines Rohrnetzes zu reduzieren. Diese Technik basiert auf einer hochreinen Zinkanode, die gegen Kalkablagerungen und Korrosion im Leitungsnetz aktiv ist. Nach erfolgreicher Testphase setzt der Hersteller heute ganz auf diese Technik: Sie senkt die Kosten drastisch und kommt ohne Chemikalien aus.

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Die Firmengruppe des Gebäckherstellers Lambertz ist Anbieter der weltberühmten Aachener Printen, des ältesten deutschen Markenprodukts. Nach dem Motto „Es muss sich alles ändern, damit es bleibt, wie es ist“ hat Dr. Hermann Bühlbecker seit 1978 die traditionsreichen Lebkuchen-Bäckereien fit für die Zukunft gemacht. Wichtiger Baustein in diesem Innovationsprozess ist ein aufmerksamer Erfahrungsaustausch innerhalb der Unternehmensgruppe.

Technik und Einkauf brandmarken Schwachpunkte

In diesem Sinne wurde auch am Produktionsstandort eines Tochterunternehmens, der Kinkartz GmbH in Würselen bei Aachen, den massiven Korrosionsproblemen in der Wasserinstallation zu Leibe gerückt. Von 2004 bis Ende 2007 beseitigten Instandhaltungsleiter Carsten Waldhier und Einkaufsleiter Christoph Tebrügge im konstruktiven Dialog die Kosten treibenden und Umwelt belastenden Probleme im Brauch- und Trinkwasserbereich.

Der Techniker und der kühle Kalkulator erinnern sich nur noch ungern an die ernüchternde Diagnose von 2004. Zum einen beanstandeten sie dicke Inkrustationen aus ausgeschiedenem, hartem Kalk. Diese Ablagerungen reduzierten allgemein die Leitungsquerschnitte und verringerten dadurch die Durchflusskapazitäten. An den Wärmeerzeugern behinderten sie außerdem massiv die Wärmeübertragung: Eine Inkrustationsschicht von 1mm Dicke erhöht den Energiebedarf bereits um 10%. Energievergeudung und damit unnötig hohe Kosten waren die Folge. Trotz regelmäßiger Entkalkung mit Hilfe herkömmlicher Verfahren bekamen die Techniker diese Probleme nie vollständig und zudem nur unbefriedigend in den Griff. Denn das gängige Verfahren mit Ionentauschern, bei dem die Härte gegen Regeneriersalz herausgetauscht wird, war für die Verantwortlichen keine zufriedenstellende Lösung. Der hohe Salzverbrauch und gesteigerter Wasserbedarf zwecks regelmäßiger Regenerierung der Anlagen erhöhten die laufenden Kosten enorm und belasteten darüber hinaus die Umwelt.
Zum anderen setzte Korrosion den Rohren und Anlagen zu, obwohl das in der Härte reduzierte und damit aggressivere Brauchwasser vor der Einleitung ins Rohrnetz mit herkömmlichem Brauchwasser verschnitten wurde. Neben lästigen Leckagen führten Rohrbrüche partiell zu teuren Produktionsausfällen. Nach dem Austausch von Hunderten von Rohrmetern im Laufe der Jahre stellten Christoph Tebrügge und Carsten Waldhier klar: „Für uns kam nur noch ein System in Frage, das zuverlässig, umweltfreundlich und ohne ständige Kosten die Probleme beseitigt.“

Erprobte Technik – innovativesSystem

Unter dieser Prämisse besonders vielversprechend erschien dem Instandhaltungsleiter die Inline-Opferanodentechnik. Die Technik basiert auf einer hochreinen Zink-Anode und verringert wie die traditionelle Opferanodentechnik den durch Korrosion bedingten Materialverlust. So werden seit Jahrzehnten im Schiffsbau Rumpf und Schrauben vor Beschädigung durch aggressives Meerwasser geschützt.

Millionenfach angewendet wird diese Technik auch in Form einer Magnesiumstabanode in Boilern und Warmwasserbereitern. Grundsätzlich werden dabei zwei Metalle unterschiedlicher elektrochemischer Wertigkeit kombiniert. Zwischen dem edleren Metall des Gehäusekörpers des Wasserbehandlungssystems und dem unedleren Zink entsteht dadurch eine kontrollierte Potenzialdifferenz. Dieses kontrollierte Spannungsdifferenzial induziert den Fluss eines Schutzstroms. Dadurch wird im Wasser zunächst das Zink mit seiner geringeren Wertigkeit angriffen; es korrodiert und opfert sich, bevor das edlere Metall von Gehäusekörper und Rohrnetz geschädigt wird. Die Zink-Opferanode ist also die Sollbruchstelle zugunsten des Leitungssystems. Korrosionsablagerungen und Materialreduzierungen werden deutlich verringert.
Darüber hinaus verändern die Zinkionen im Gegensatz zu Magnesiumionen im Wasser die Kalkstruktur. Nach dem künstlichen Ausfällen stabilisiert sich der Kalk in Form mikroskopisch vergrößerter Partikel; anstatt aus dem Mineral Calcit bestehen sie aus dem Mineral Aragonit. Dieses ist träge sowie gesättigt und hat eine geringe Anhaftungstendenz an Oberflächen. Deshalb kann ein Großteil des ausgefällten Kalks mit der Wasserströmung abtransportiert werden. Selbst bestehende Inkrustationen lösen sich durch die erzeugte Abrasion teilweise auf. Beim Aquabion-System, das seit 2003 auf dem Markt ist, ist die Anode mit speziellen Verwirbelungskörpern umgeben, die die Effektivität sicherstellen. Der umgebende Metallkörper steht als Gerätetyp in den Durchmessern DN 10 bis DN 250 zur Verfügung, so dass eine zügige Montage in jede Rohrleitung und vor jeder industriellen Anwendung möglich ist. In der Folgezeit ist lediglich nach etwa fünf bis sechs Jahren ein Austausch der verbrauchten Zinkanode notwendig. Der Leiter des Einkaufs war von den anvisierten Spareffekten sehr beeindruckt: „Das an sich schon kostengünstige System kann mit minimalem Aufwand von unseren Technikern direkt vor Problemstellen montiert werden. Wir brauchen keine Wartung und weder Chemie noch Strom. Außerdem entfällt der teure Austausch von Wasserrohren, Wärmeübertragern und Wärmebereitern.“

Mehrstufige Testphase

So waren sich Carsten Waldhier und Christoph Tebrügge Ende 2004 schnell einig, bei einem einzelnen, Problem behafteten Warmwasserbereiter in der Produktion ein Testprojekt zu starten: Ein Opferanodensystem von 1¼“ Durchmesser wurde in die Kaltwasserzuleitung eingeschraubt, ein kleineres Gerät von ¾“ Durchmesser zur Nachbehandlung zusätzlich in die Warmwasserzirkulation nach der Pumpe eingebaut. Die mit Spannung erwartete Kontrolle nach einem Jahr machte den Erfolg sichtbar: Die Inkrustationen an den Heizschlangen hatten sich reduziert. Angetan von diesem Ergebnis dehnten die beiden Verantwortlichen ihren Test umgehend auf die zentrale Warmwasserzirkulation eines ganzen Produktionsbereiches aus. Dabei kam nun für die Brunnenzuwasserleitung ein deutlich größeres Opferanodensystem von 2½“ Durchmesser zum Einsatz, das eingeflanscht wurde. „Schon während der zweijährigen Probezeit waren wir zuversichtlich,“ erinnert sich der Instandhaltungsleiter. „Im gesamten Testbereich mussten meine Mitarbeiter keine Leckagen oder Rohrbrüche mehr beseitigen.“

Test bestanden – Werk komplettausgestattet

Das erneute Überprüfen nach zwei Jahren überzeugte Ende 2007 endgültig: Diese Geräte arbeiten sehr effektiv. Christoph Tebrügge erstellt seine Kalkulation: „Wir ersparen uns die regelmäßigen Entkalkungsarbeiten sowie Reparatur und Austausch von Rohrleitungen. Außerdem haben sich unsere Energiekosten deutlich reduziert. Und in der Produktion wurden keine Störfälle aus dem Sektor der Wasserversorgung mehr gemeldet.“

Deshalb wurde auch der zweite Produktionsbereich mit einem weiteren Aquabion F65 unmittelbar zum Jahresende umgerüstet. Und last but not least neutralisieren die Systeme jetzt auch den Kalkgehalt des Trinkwassers, das aus dem städtischen Wasserwerk stammt und im Verwaltungstrakt benötigt wird. Die beiden Verantwortlichen und der Firmenchef sind mit ihrer Effizienzinitiative zufrieden: „So profitieren wir zu guter Letzt auch bei den Sanitäreinrichtungen von größerem Wasserdurchfluss, leicht zu reinigenden Armaturen und längerer Standzeit der Installationen – und das mit einem ökologisch unbedenklichen Verfahren.“

Die Inline-Opferanodentechnik senkt die Kosten drastisch und kommt ohne Chemikalien aus
Beim Aquabion-System ist die Anode mit speziellen Verwirbelungskörpern umgeben, die die Effektivität sicherstellen
Die Verwirbelungskörper im Inneren des Gehäuses optimieren die Effektivität der Opferanode

Heftausgabe: Juni 2008
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Anke Samhammer-Habrich , freie Fachjournalistin

Über den Autor

Anke Samhammer-Habrich , freie Fachjournalistin

Anke Samhammer-Habrich , freie Fachjournalistin

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