Wirkungsweise

Die Wirkungsweise der Härtestabilisation in kalkführenden Entwässerungen

Wie wirken die flüssigen und festen Härtestabilisatoren im Wasser der Dränagen, und wie wurde dieses System entwickelt?

Aus der industriellen Wasseraufbereitung kennt man seit langem ein Verfahren, bei dem Chemikalien, vorzugsweise Polyacrylate, dem Wasser in geringen Mengen zugegeben werden. Diese Wirkstoffe erhöhen die Löslichkeit von Kalzium im Wasser und machen entstehende Kalkkristalle weicher. So werden Kalkablagerungen in Rohren verhindert. Falls doch Ablagerungen entstehen, sind sie leichter zu entfernen.

Zunächst konnte wegen der stark variierenden Wassermenge und ökologischer Anforderungen an das oft in die Natur abfließende Wasser dieses System bei der Entwässerung von Bauwerken nicht eingesetzt werden. Der Durchbruch kam Mitte der 1990er-Jahre durch den Einsatz flüssiger Polyasparaginsäure (PASP). Dieses Protein ist sehr gut biologisch abbaubar, in etwa vergleichbar mit Traubenzucker. Die ökotoxologischen Daten entsprechen in etwa denen von Kochsalz und sind, insbesondere wegen der niedrigen Konzentration des Wirkstoffs, unbedenklich.

Mit PSI, einem Vorprodukt der Polyasparaginsäure, wurde 2000 ein Wirkstoff gefunden, der endlich den weitverbreiteten Einsatz von Depotsteinen ermöglichte. PSI wird beim Kontakt mit Wasser vollständig und rückstandsfrei zu PASP hydratisiert. Je nach Wasserqualität liegt die Menge des Wirkstoffs für die Härtestabilisation bei 3 bis 20 Milligramm pro Liter Entwässerungswasser. Die Wirkung des Stabilisators auf Polyasparaginsäurebasis beruht auf zwei Effekten:

Sobald eine bestimmte Konzentration des Wirkstoffs im Wasser erreicht ist, wird die Löslichkeit der Karbonatbildner deutlich erhöht. Chemisch gesehen ändert sich der pH-Wert dadurch jedoch kaum. Der zugegebene Wirkstoff ist kein Wasserenthärter, die Härtewerte steigen sogar nach Zugabe des Härtestabilisators; bei modernen Stabilisatoren erhöhen sich die Werte teilweise um bis zu 50 %. Der durch diesen Effekt zusätzlich im gelösten Zustand gehaltene Kalk kann sich jedoch nicht mehr ablagern. Der Kalkgehalt (die Härte) des Wassers wird "stabilisiert".

Außerdem greift der Härtestabilisator in die Bildung von Kalkkristallen ein. Das Kristallwachstum wird durch eine Anlagerung des Stabilisators an die Kristalloberfläche verlangsamt, und die Form der Kristalle wird verändert. Es kommt nicht zur Bildung fest miteinander verwachsener, mikroskopisch kleiner Kristalle, die eine Bindung mit den Rohren des Entwässerungsystems eingehen können. Es entstehen vielmehr viele submikroskopisch kleine Kristalle, die durch starken Wasserfluss aus dem System ausgeschwemmt werden können.

Bei der Härtestabilisation im Schemmelsbergtunnel bei Heilbronn wurde übrigens auch beobachtet, dass sich bestehende harte Kalkablagerungen nach wenigen Wochen von der Rohrwand ablösten. Der Wirkstoff unterwandert die Kalkstruktur und löst die Verbindung zwischen Kalk und Rohr. In der Folge fällt die Kalkablagerung komplett ab.

Im Gegensatz zu ebenfalls auf dem (insbesondere schweizerischen) Markt befindlichen Depotsteinen aus biologisch nicht abbaubarem Polyacrylat haben Depotsteine aus PSI folgende Vorteile:

  • sie sind vollständig biologisch abbaubar
  • sie haben eine Haltbarkeit von mehr als sechs Monaten
  • (Polyacrylat: nur wenige Wochen)
  • sie haben einen höheren Wirkstoffgehalt
  • PSI-Depotsteine erkennt man leicht an der bräunlich-gelben Farbe.