Este documento describe la biocorrosión y la corrosión microbiana. Explica que la biocorrosión ocurre cuando organismos como bacterias, hongos y algas causan corrosión al formar biopelículas en superficies metálicas. Describe cómo estos organismos participan en la corrosión a través de la producción de sustancias corrosivas y la destrucción de películas protectoras. También explica el proceso de formación de biopelículas y los requisitos para el crecimiento microbiano.
2. ¿Qué es la biocorrosión?
Es la corrosión provocada por la presencia y/o
actividades de los organismos en las biopelículas de la
superficie del material corrosivo.
Se necesita la combinación de cuatro condiciones:
superficie, nutrientes, agua y oxígeno.
Una serie de organismos microbiológicos, en particular
las bacterias, los hongos y las algas han sido asociados
a los daños de corrosión en los sistemas de aguas.
6. ¿Cómo participan los organismos
en la corrosión?
Producción de sustancias corrosivas originadas en su
crecimiento o metabolismo, que trasforman un medio
originalmente inerte en agresivo.
El inicio de celdas de aireación diferencial, por efecto
de un desigual consumo de oxígeno en zonas
localizadas.
La destrucción de películas protectoras sobre el metal.
El consumo de sustancias inhibidoras de la corrosión y
facilitando la acción de iones agresivos presentes en el
medio.
7. ¿Qué es la biopelícula?
Conglomerado microbiano compuesto por: bacterías,
algas, hongos o cualquier otro organismo.
La influencia de la película biológica sobre una
superficie es:
a) Producción de aireación diferencial o celdas de
concentración químicos.
b) Producción de ácidos orgánicos e inorgánicos como
subproductos metabólicos.
c) Producción de sulfuros en condiciones libres de
oxígeno (anaeróbico.)
8. Desarrollo de la biopelícula
1. Transporte y adsorción de moléculas orgánicas e
inorgánicas.
2. Acondicionamiento de la superficie metálica.
3. Adhesión de bacterias en la superficie del metal.
4. Colonización por otros microorganismos, con la
consecuente formación biopelícula.
5. Crecimiento dentro de la biopelicula, acumulación
de material orgánico e inorgánico.
6. Desprendimiento de células y moléculas orgánicas
producto de su metabolismo hacia el medio
circundante.
9. Figura 8. Esquema que ejemplifica la formación de una biopelícula.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d4/Biofilm_formation1.jpg
10. ¿Qué es la corrosión
microbiana?
La Corrosión Microbiana, también es llamada:
Corrosión Bacteriana, corrosión influenciada
microbiológicamente, o microbiana inducida por la
corrosión (MIC), es la corrosión causada o promovidos
por los microorganismos, por lo general quimio
autótrofos.
11. Crecimiento y reproducción de
las bacterias
Figura 9. Representación gráfica de las fases de crecimiento de una población bacteriana
12. Crecimiento y medio
Elemento que ayude a la respiración. Oxígeno, sulfato
(SO2), nitrato (NO), entre otros.
pH. El valor óptimo de pH es aquel que propicia una
velocidad de crecimiento óptima. Algunaspreferencias
de pH de los microorganismos: pH = 7 y valores
máximos y mínimos de 9 a 5 respectivamente,
bacterias; hongos, pH entre 1 y 3 con un valor óptimo
cerca de 5; bacterias azul-verdes tiene un pH óptimo
de crecimiento mayor a 7.
14. Requisitos para la supervivencia
de los microorganismos
Nitrógeno: tomado del nitrato de amonio,
o de sustancias orgánicas como las aminas.
Fosfatos: compuestos orgánicos
fosforoxalatos.
pH, temperatura y concentración de
oxigeno
15. El crecimiento microbiano ha sido documentada en un
rango de aw de 0.60 hasta 0.999, aunque ninguno puede
crecer con aw = 1 (agua pura). Los microorganismos
pueden utilizar una variedad de aceptor de electrones para
la respiración:
Oxígeno
Sulfatos
Nitrato
Nitrito
Dióxido de carbono,
Fe3+, Mn4+, Cr6+.
En el agua puede haber equilibrio de
humedad relativa o actividad de agua
(aw) con valores que van de 0 a 1.
16. Los microorganismos pueden acelerar el proceso de
corrosión localizada de diversas formas:
Remoción del oxígeno (microorganismos aeróbicos)
Productos metabólicos (ácidos organicos, sulfuros, etc.)
Ruptura localizada de la película pasivante o
recubrimientos protectores.
Degradación de inhibidores de corrosión.
17. Las colonias dentro de una biopelícula originan la
formación de celdas de aireación diferencial en las
que las áreas que se encuentran por debajo de las
colonias “respirantes” ven disminuir la
concentración de oxigeno en relación a las áreas no
colonizadas. Existiendo diferentes concentraciones
de oxigeno en dos ubicaciones dentro de un metal se
origina una diferencia en el potencial eléctrico por lo
tanto corrientes de corrosión: bajo condiciones
aeróbicas, las áreas bajo las colonias “ respirantes se
vuelven anódicas mientras que las áreas circundantes
se vuelven catódicas
18.
19. CORROSION POR
FERROBACILLUS
Thiobacillus Ferro-oxidans
Capaces de acelerar la oxidación de los depósitos de
pirita (FeS2) a valores de pH ácido.
http://www.ehu.es/ehusfera/materiales/files/2011/02/LA
-BIOLIXIVIACION.pdf
Sheir,L.L.,Corrosion vol 1, Newnes-Butterwoths, segunda
edición, reimpreso en 1979, pag. 2:76.
20. Mecanismo de oxidación de
Fe2+ a Fe3+
Posible reacción para la oxidación de Fe
4Fe2++O2+4H+→4Fe3++2H2O
Esta reacción es importante pues permite la
acumulación de biomasa bacteriana en minerales y
soluciones.
21. Detección
Aguas corrosivas formadas por estas bacterias tienen
un pH en la región de 2 a 3, muestran un depósito
marrón de sulfato férrico básico, y contienen ácido
sulfúrico libre.
http://www.ehu.es/ehusfera/materiales
/files/2011/02/LA-
BIOLIXIVIACION.pdf
22. Prevención
La neutralización de las aguas ácidas con cal ha sido
recomendado pero el sulfato resultante en aguas
residuales puede presentar un problema de
eliminación.
El uso de maquinaria y tuberías resistentes a los ácidos
es más satisfactorio.
http://solutions.3m.com.mx/wps/portal/3M/es_MX/Oil-Gas_LA/3M-Oil-and-
Gas/oil-and-gas-Solutions/midstream/midstream-pipe-coating/
23. Prevención
Ante la existencia de corrosión microbiológica se
pueden considerar las siguientes medidas:
1. Uso de recubrimientos protectores tipo asfáltico
o polietileno
2. Protección catódica: en presencia de
microorganismos se recomienda trabajar a un
potencial 100 mV inferior al habitual
3. Adición de sustancias biocidas.
4. Modificación de las características del
medio (pH, temperatura y/o nivel de aireación)
24. Recubrimientos protectores
Los polímeros sintéticos
son escasamente
susceptibles a estos
ataques
En el caso de
hidrocarburos con peso
molecular mayor de 500 no
es posible la
biodegradación.
Un ejemplo sería el
polietileno
25. Características del recubrimiento
Ser homogénea.
Buena adhesión al soporte:
mecánica y química
Compatibilidad con el
soporte.
Acción protectora.
Adaptación al soporte
siguiéndole en sus
movimientos; capacidad de
deformación
Resistencia al rayado
Economía
Autolimpiable
26. Protección catódica
Se determina el
experimental del
potencial de protección
La determinación de la
intensidad de
protección suele
realizarse
experimentalmente