Du har sikkert prøvet det. Du tager den allersidste sjat vand i elkedlen og ender med at få en omgang knasende vand i munden.

Eller måske har du et bruserhoved, hvor der kun er en lille, hård stråle vand, der skyder ud til siden.

Det kan umiddelbart virke som en bagatel, men faktisk er det et kæmpemæssigt problem.

I den vestlige verden bruger vi nemlig op mod 196 milliarder dollars (cirka 1,4 billioner danske kroner) på at fjerne kalk fra bruserhoveder og meget andet.

Eller rettere: I den vestlige verden bruger vi ubegribeligt mange penge på at bekæmpe såkaldt begroning.

Begroning dækker over al uønsket materiale, som gror på overflader og er – ja, på godt jysk - træls.

Industrialiserede lande spilder faktisk op mod 0,25 procent af deres BNP på de følgevirkninger, som begroning har (se her og her).

Derfor forsker vi, artiklens forfattere, i, hvorfor og hvordan begroning sker. Og i denne artikel kan du blive klogere på, hvor slaget mod tilkalkede rør står lige nu.

Begroning er en dyr dræber

Dit tilkalkede bruserhoved er langt fra det eneste offer for begroning.

Åreforkalkninger, som er en af de store dræbere i Danmark, skyldes også begroning. Aflejring af calcium i blodårerne vil nemlig over tid reducere blodgennemstrømningen.

Og en nedsat blodgennemstrømning kan medføre blodpropper.

På samme måde, som begroning af aflejringer i kroppen kan stoppe blodet, kan aflejring af mineraler i transportrør nedsætte gennemstrømningen eller helt stoppe for transport af vigtige ressourcer, såsom vand, fjernvarme, spildevand, olie, gas – eller CO₂, som er på vej til at blive lagret i undergrunden.

Hvis vi skal undgå at bruge så mange billioner kroner på at fjerne begroning, så er vi nødt til at blive bedre til at bekæmpe det.

Eddike i industristørrelse

Det gør man ved at rengøre sit rørsystem.

Hvis vi oplever begroning i hjemmet, så får elkedlen en halv liter eddike, eller man skraber det værste kalk væk fra bruserhovedet med en negl. 

Det er nogenlunde de samme metoder, man bruger til rengøring i industrien:

Man fjerner begroningen med kemikalier eller ved at skrabe det væk – men det er ikke gjort med en halv liter eddike eller en negl.

Rengøring i industrien er derimod en gevaldig dyr omgang. Derfor er det vigtigt at rengøre rørene på den bedste måde og på de mest optimale tidspunkter.

Men da transportrør typisk er gemt væk langt under jordens overflade, er det lidt besværligt at kontrollere, hvor meget de er ’groet til’

Derfor vil man normalt give et konservativt bud på, hvornår et rør er begroet nok til, at det trænger til rengøring for derefter at gøre det rent. Men det er dyrt.

Hastværk er lastværk

I vores forskning undersøger vi derfor, hvordan disse begroninger sker, hvilken hastighed begroningen sker ved, og ikke mindst hvilken mekanisme det sker ved.

På den måde, kan vi forudsige det optimale rengøringstidspunkt.

I stedet for det konservative gæt på, hvornår der skal gøres rent, kommer vi altså lidt tættere på det reelle tidspunkt for, hvornår rengøringen er nødvendig.

Der er dog ét problem.

I virkeligheden sker begroning over måneder. Det gør det svært at efterprøve i laboratoriet.

Derfor vil forskere, når de undersøger fænomenet, normalt få processen til at gå hurtigere ved at forøge koncentrationen af de elementer i væsken, som fører til begroning. Det er for eksempel salt og diverse urenheder, som får mineraler, såsom kalk, til at gro.

Desværre kommer man ikke altid til den samme begroning ved at hæve enten temperatur eller koncentration.

Ligesom resultatet ikke er helt det samme, hvis man varmer et æg til 38 °C i 21 dage, som hvis man koger det ved 100 °C i syv minutter.

Typisk udfører forskere deres forsøg på under to dage. Det er langt fra sammenligneligt med de månedlange forløb, man ser i industrielle og naturlige systemer.

Så godt som i virkeligheden – næsten da

Så hvorfor ikke forsøge at efterligne virkelighedens betingelser?

Det var præcis, hvad vi gjorde.

Vi fik mineraler til at gro i et rør ved at lade vand løbe igennem det, alt imens vi så ind i røret med en CT-skanner.

Vi groede mineralet bariumsulfat, som er relevant for alle industrier, der har med undergrunden at gøre.

Bariumsulfat er nemlig et mineral, som har let ved at gro på grund af høje koncentrationer af jordmetallet barium i undergrunden. Når barium kommer i kontakt med havvand (for eksempel ved olieproduktion i Nordsøen og CO₂-lagring i undergrunden), der indeholder sulfat, dannes der bariumsulfat.

I vores forsøg lod vi mineralet gro i 150 timer.

Nu tænker du måske: Tøv en kende – 150 timer er da ikke sammenligneligt med de månedslange forløb, I nævnte tidligere.

Og det har du helt ret i.

Men da de typiske forsøg løber over 20-40 timer, så var vores forsøg et stort skridt frem i tidsskalaen. Og uanset hvad, så opdagede vi, hvordan begroningen er endnu mere indviklet, end vi før troede.

Og hvordan er den så det?

Tilkalkning i tre hastigheder

Nu skal du holde tungen lige i munden, for nu bliver det lidt specifikt. Og det er vigtigt for pointen.

Vi fandt ud af, at vi kunne identificere tre forskellige faser i de første 150 timer af væksten:

• Den første er initiering: Her vokser begroningen langsomt og dækker rørets overflade. Først efter 60 timer er initieringsfasen overstået.
• Anden fase er ekspansion: Her gror begroningen hurtigt og vokser i volumen. Vækstraten er hele 400 procent af, hvad den var under initieringen.
• Den tredje fase er densificering: Her tætner begroningen og stopper med at udbrede sig. Den former til gengæld en tæt skorpe henover et porøst lag, og væksthastigheden falder.

De tre faser er altså kendetegnet ved, at aflejringen groede med forskellige hastigheder og på forskellige måder.

Og nu til pointen.

Nemlig: Hvis man skal forudse, hvornår det er mest optimalt at gøre rent, og ens proces varierer med 400 procent – så kan det blive svært at give et godt bud. Men det er alligevel, hvad vores forskning bidrager med.  

For ved at kortlægge de processer, som sker ved begroning, kan vi bruge vores rør bedre.

Den nye viden, vi har opnået - altså, at der er forskellige processer i begroningen - kan bruges til at hjælpe virksomheder med at planlægge deres rør-rengøring.

Så hvordan gør vi mest effektivt rent?

Vi har vist, at begroningen vokser hurtigt under initierings- og ekspansionsfaserne – fase 1 og 2. Til gengæld har den en lav tæthed i de to faser.

Fordi begroningen har en lavere tæthed – altså er mere porøs – vil den være meget lettere at fjerne, end når den tætte skorpe er dannet.

På baggrund af vores forskning, er vores forslag altså, at rørene skal gøres rent oftere, men i et mindre omfang.

Dette kan faktisk overføres direkte til vores hushold.

Prøv næste gang at mærke på bunden af din elkedel lidt før, du ellers havde tænkt at gøre den ren. Så mærker du, at det lag, som er formet på bunden, er meget porøst og kan fjernes med en klud.

Hvis du derimod venter nogle måneder med rengøringen, så skal du have kemikalierne frem.

På den måde kan vi bruge nogle af de 196 milliarder dollars på andet end at afkalke rør.