Biomicron®-suodatinelementtitekniikka suojaa dieselbakteereilta Miten dieselsuodattimet suojaavat moottoreita ja säiliöitä mikrobeilta

Dieselbakteeri tarkoittaa dieselpolttoaineen mikrobikontaminaatiota, joka voidaan luokitella perinteiseksi biologiseksi likaantumiseksi. Pinnoilla kasvaa mikro-organismeja, jotka vahingoittavat materiaaleja. Erilaiset organismit, kuten bakteerit ja sienet, muodostavat limamaisen kalvon tai hiutaleita. Muodostunut biofilmi kasvaa kaikilla pinnoilla.

Biofilmi tukkii suodattimen pinnan. Seuraus: paine-ero kasvaa ja polttoaine muuttuu syövyttävämmäksi. Organismien määrä veden ja polttoaineen rajalla lisääntyy, kun polttoainejärjestelmään pääsee vettä. Limainen, paksuudeltaan vaihteleva kalvo muodostuu. Nesteen rajakerrokseen kertyvät bakteerit, jotka käyttävät ravinnokseen polttoaineen ravinteita, muodostavat biofilmin. Organismit selviytyvät jopa äärimmäisissä olosuhteissa mekaaniselta rasitukselta suojaavan biofilmin ansiosta. Filmi on usein epätasainen, mikä luo aerobisia ja anaerobisia alueita. Tämä luo oivan elinympäristön monille organismeille sekä edistää geenien siirtymistä bakteerien välillä. Pesäke sopeutuu nopeasti uusiin olosuhteisiin ja muuttuu vastustuskykyisemmäksi biosideille. Tämän seurauksena bakteerit selviytyvät paremmin biofilmissä ja kestävät paremmin ulkoista kuormitusta. Lisäksi dieselbakteeri kasvattaa polttoaineen happolukua ja komponentit korrosoituvat voimakkaammin.

Dieselbakteeri syntyy, kun biofilmin muodostavat bakteerit tarttuvat esimerkiksi suodatinelementin pintaan. Tähän liittyy yksittäisten bakteerien kiinnittyminen pintaan. Bakteerien välisen vetovoiman kantavia voimia ovat: Van der Waalsin voimat, sähköstaattinen vetovoima, vetysidosten muodostuminen ja muut fysikaaliskemialliset prosessit. Matriisirakenteen muodostuminen ja koheesio johtuvat myös pääasiassa näistä tekijöistä. Matriisimuodostelma antaa biofilmille tyypilliset ominaisuudet ja ulkomuodon. Vakaan matriisin muodostuminen edellyttää biofilmin muodostavien bakteerien leviämistä pinnalla. Aluksi bakteerit levittäytyvät koko pinnalle vieretysten. Levittäydyttyään koko alueelle organismit alkavat kasvaa päällekkäin useisiin kerroksiin.

Solunulkoisilla polymeereillä (Extracellular Polymer Substance, EPS) on tärkeä merkitys tämän monikerroksisen matriisin koheesion kannalta. Nämä aineet ovat organismeja ympäröiviä biopolymeerejä. Ne ovat peräisin itse organismeista, sillä ne ovat bakteerien aineenvaihduntatuotteita tai kuolleiden organismien jäänteitä. Ne koostuvat polysakkarideista, proteiineista, glykoproteiineista, glykolipideistä, solunulkoisesta DNA:sta ja muista nukleiinihapoista. Biopolymeerit ympäröivät yksittäisiä bakteerisoluja ja muodostavat kiinteän, kolmiulotteisen, heterogeenisen rakenteen pitelemällä soluja yhdessä. Tämä muodostaa biofilmin. Se näyttää limalta. Biofilmi pitää mikro-organismit kasassa ja mahdollistaa niiden kiinnittymisen pintaan vakaasti. Tämä rakenne antaa organismeille erinomaisen suojan ulkoisia vaikutuksia vastaan. EPS-rakenteen sisällä tapahtuu ainoastaan diffuusio- ja konvektioprosesseja, joissa bakteerisoluille syötetään substraatteja. Heterogeeninen rakenne mahdollistaa konvektiovirtaukset. Lisäksi EPS toimii typen, hiilen ja fosfaatin lähteenä. Tästä kaikesta huolimatta biofilmin paksuudella on rajansa. Tämä johtuu siitä, että happea ja substraatteja on paikoin rajallisesti kalvon paksuuden kasvaessa. Seuraus: organismit kuolevat ja biofilmin osat irtoavat. Nestevirtojen tuottamat leikkausvoimat kuluttavat ylempiä kerroksia. Yhdessä nämä prosessit tasapainottavat biofilmin kasvua ja eroosiota.

Dieselbakteerin organismit ovat vedessä, ilmassa ja maaperässä eläviä ympäristöbakteereja.
Mikro-organismit kasvavat eksponentiaalisen nopeasti. Tämä tarkoittaa, että dieselbakteeri vaurioittaa koneita ja polttoainesuodattimia pian alkuperäisen tartunnan jälkeen.
 
Tyypillisiä dieselbakteerin organismeja ovat:

• Bakteerit: Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Pseudomonas aeruginosa
• Sienet: Hormoconis resinae
• Hiivat: Yarrowia tropicalis

Dieselbakteerin voi havaita seuraavista merkeistä:

• Epämiellyttävä, pilaantunut haju
• Samea polttoaine
• Polttoaineen värjäytyminen (keltainen, vihreä, ruskea)
• Limainen kerrostuma polttoaineessa
• Limaiset jäämät suodattimissa
• Limaiset jäämät polttoainetta kuljettavissa osissa

Dieselbakteeri voi vaikuttaa merkittävästi erityisesti polttoaineen kulutukseen. Se voi aiheuttaa vakavia vaurioita metallikomponenteille. Mikro-organismit liuottavat metalleja ja lisäävät niiden korroosiota. Tällaisen korroosion vaikutuksia metallisäiliön voidaan havainnollistaa polttoainesäiliöesimerkin avulla.

Metallin haurastuessa tiettyihin kohtiin syntyy painaumia. Tämä vaikuttaa biofilmin kanssa kosketuksiin joutuviin komponentteihin. Lisäksi mikro-organismien aineenvaihduntatuotteet aiheuttavat polttoaineen happamoitumista. Ne koostuvat hapoista ja vapaista radikaaleista, jotka tukevat polttoaineen kemiallisia hapettumis- ja hydrolyysiprosesseja. Tämän seurauksena dieselin happamuus nousee muutamassa päivässä kohtuuttoman korkeaksi. Polttoaineletkut ja -suodattimet tukkeutuvat polttoainejärjestelmien biologisen likaantumisen seurauksena.

Suodatin ei kuitenkaan aina tukkeudu vähitellen. Polttoainesäiliöön päätyvä biomassa voi myös aiheuttaa akuutin suodattimen tukkeutumisen. Tämän myötä virtausnopeus laskee huomattavasti ja paine-ero kasvaa. Polttomoottori ei myöskään saa enää riittävästi polttoainetta. Tämän seurauksena moottori ei enää käynnisty tai koneen komponentit vaurioituvat vakavasti käytön aikana (esim. matala- ja korkeapainepumppujen kavitaatiovauriot). Vapaat bakteerirakenteet voivat aiheuttaa suodattimen pinnalle perinteistä biologista likaantumista, jolla on samoja kauaskantoisia vaikutuksia.