Corrosion Biologica PDF

Preview

Summary

corrosion ...

Description

CORROSIÓN BACTERIANA EN METALES BACTERIAL CORROSION IN METALS Las Bacterias aeróbicas son los que necesitan el oxígeno para su respiración

celular y las bacterias anaeróbicas son los que no utilizan el oxígeno para su metabolismo ambos son responsables de la corrosión de origen biológica que afectan elementos de uso urbano e industrial. Los géneros Gallionella y Thiotrix sólo se desarrollan en agua de mar. En corrosión se menciona de manera simple

las

bacterias

quimiolitótrofas,

fotolitótrofas,

fotoorganótrofas,

Thiobacillus al igual que microorganismos heterótrofos (hongos) y autótrofos (algas). Finalmente se describen bacterias sulfatorreductoras y sulfobacterias. Habitualmente estas bacterias se encuentran en medio acuoso, por lo cual, previo al uso industrial del agua, ésta es normalmente analizada desde un punto

de

vista

químico

pero

no

microbiológico

Las bacterias de la corrosión actúan en cualquier parte que haya Fe, Mn, SO 42 o derivados azufrados en presencia del agua, dentro o fuera de las tuberías o bien al aire libre en los depósitos, sin importar que el agua sea dulce o salada. A la bacteria Ferrobacilus se le encuentra preferentemente en las regiones mineras, pero ahora no es raro que esté en otras partes debido a que fue transportada

a

diferentes

sitios

con

el

carbón,

asfalto,

brea,

etc.

Algunas bacterias se encuentran ampliamente distribuidas en el suelo, agua y aire, pero también se les encuentra en medios específicos como ocurre con diversas especies de Gallionella y Thiotrix que sólo de desarrollan en agua de mar. Estas bacterias no provocan directamente la corrosión, pero sí la aceleran porque inciden en la cinética del mecanismo de reacción. Además contribuyen a la formación de lodos y depósitos que pueden llegar a obstruir por completo las tuberías.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CORROSIÓN BACTERIANA 1. Estado en que se encuentra el material: La estructura, las alteraciones de la superficie, son factores que permiten el inicio de la corrosión 2. Composición del medio: a. Contenido químico del agua: Los contenidos de O2 y CO2 son muy importantes para la formación de óxidos y carbonatos, el O2 favorece el desarrollo de los organismos aerobios y por otra parte el CO 2 servirá como fuente de carbono a las bacterias autótrofas. La presencia de N2, P, S, Fe, Mn, Ca, etc. como también NO 3 , PO43-, SO42-, S2aportan los oligoelementos necesarios para su propia síntesis y obtienen de sus transformaciones la energía necesaria para su metabolismo. Del mismo modo las

bacterias

quimiorganótrofas

utilizarán

los

compuestos

orgánicos.

b. Temperatura: Cada microorganismo tiene una temperatura óptima en la cual se acelera su desarrollo, la cual generalmente es de 25oC a 30oC, pero ciertas esporas

pueden

resistir

temperaturas

mucho

más

altas

o

bajas.

c. pH: Es importante en el medio por su acción directa sobre el metal y por ser determinante en los potenciales de reacción, para luego, como se presenten, favorecer o inhibir el desarrollo bacterial. El pH óptimo está cercano a la neutralidad, a pesar de lo cual ciertas bacterias se adaptan muy bien al pH cercano a 1, como es el caso de Thiobacillus, los que al secretar H2SO4 cambian significativamente el pH del medio haciéndolo muy corrosivo para el metal.

d. Luz: Condiciona el desarrollo de las bacterias fotolitótrofas y de las fotoorganótrofas. 3. Otros

Son:

microorganismos

a. Hongos: Organismos heterótrofos que pueden causar daños importantes derivados de su actividad enzimática. b. Algas: Organismos autótrofos, se desarrollan en presencia de luz, proporcionan la materia orgánica necesaria para el crecimiento de otros microorganismos. 4. Bacterias A. Quimiolitótrofas Dentro de estos se encuentra : 

Las ferrobacterias que obtienen la energía necesaria para su síntesis a partir de la transformación de las sales ferrosas en férricas, por lo que tuberías con metal ferroso que estén desprotegidas

y

en

contacto

con

el

agua

son

atacadas,

formándose hidróxido ferroso que rápidamente se transforma en hidróxido y carbonato férrico por el O2 y

CO2 disueltos.

La presencia de ferrobacterias en el punto de ataque moviliza Fe2+ y su transformación en sales férricas, lo cual es muy rápido si el medio contiene ion ferroso. Se observa la formación de consistente “herrumbre”, que contiene cuerpos bacterianos, a lo cual sigue la disolución ininterrumpida del metal. 

Las sulfatorreductoras son bacterias que forman un solo grupo de Espiriláceas, representadas por Desulfovibrio desulfuricans. Son anaerobias obligadas, por lo que se les encuentra en las capas de herrumbre que están en contacto con el metal, allí donde no llega oxígeno. Además de afectar a los metales ferrosos, el H2S formado corroe muy especialmente las tuberías de plomo, independientemente si están o no bajo tierra.

B. Sulfobacterias a. Metabolizan el azufre a partir de compuestos azufrados reducidos y los almacenan

o

pasan

al

medio.

Se

forman

lodos.

b.- O bien oxidan el azufre, lo mismo que a sus compuestos con formación de productos ácidos (H2SO4). Se produce acción corrosiva con modificación importante del pH del medio.

MECANISMO

DE

CORROSIÓN

El ataque corrosivo se inicia por diferencia de potencial entre los puntos donde el metal presenta imperfecciones, produciéndose el paso de corriente a través del

electrólito

que

se

encuentra

entre

esas

partes

del

metal.

En las zonas anódicas, la corriente pasa del metal al líquido, en cambio en las catódicas el paso es del líquido al metal. Se observa disolución del metal en el ánodo

y

formación

de

hidrógeno

en

el

cátodo.

En el ánodo, las ferrobacterias obtienen su energía de la transformación de sales ferrosas en férricas, formando aceleradamente la herrumbre, con lo cual se rompe en forma continua el equilibrio por despolarización anódica y catódica simultáneamente. Este proceso produce la disolución continua del metal llegando

a

perforarlo.

En el cátodo se produce despolarización por la movilización del hidrógeno que hacen las bacterias sulfatorreductoras. A. REDUCCIÓN DE SULFATOS

SO42-+ 8H+ + 8 e-______________> S2-+ 4H2O B. DISOCIACIÓN ELECTROLÍTICA DEL AGUA

H2O H+ + OH1. Despolarización anódica

4Feo _____________________> 4Fe2+ + 8 e 2. Despolarización catódica 8H+ + 8 e-___________________> 8H

H2SO4 + 8H ________________> H2S + 4H2O Los iones sulfuro reaccionan a la altura del ánodo con una parte de los iones ferrosos puestos en solución.

S2-+ Fe2+ _____________________> FeS Fe2+ + H2S _____________________> FeS + 2H+

Otra parte de los Fe2+ se combina con los OH

Fe2+ + 2OH-_____________________> Fe(OH)2 Fe2+ + 6OH-_____________________> 3Fe(OH)2 Globalmente:

8H2O 8H+ + 8OH 4Feo + 8H 4Fe2+ + 8H+ + 16 eSulfatorreductor

H2SO4 + 8H _____________________> H2S + 4H2O Fe2+ + H2S _____________________> FeS + 2H+ 3Fe2+ + 6OH-_____________________> 3Fe(OH)2 4Feo + H2SO4 + 2H2O _____________> 3Fe(OH)2 + FeS NOTA: Se escribe H2SO4, pero en realidad se tiene 4Feo + M2SO4 + 4H2O _____________> FeS + 3Fe(OH)2 + 2M(OH)

Estas reacciones corresponden a la vida autótrofa del Desulfovibrio

desulfuricans, sin intervención de materia orgánica. Pero el átomo de S puede servir también como aceptor de e- para la oxidación de ciertas sustancias orgánicas. Esta oxidación nunca es completa y conduce a la formación de ácido acético, por lo que se dice que es un organismo quimiorganótrofo.

2CH3-CHOH-COOH + SO42-____________> 2CH3-COOH + CO2 + H2S + 2OH2Fe(OH)2 + 1/2 O2 + H2O ___________> 2Fe(OH)3 2Fe(OH)3 ______________________> Fe2O3 + 3H2O + Q 4FeCO3 + O2 + 6H2O _______________> 4Fe(OH)3 + 4CO2 + 81 Kcal

El esquema presenta las reacciones debidas a las ferrobacterias y a las bacterias sulfatorreductoras, pero las reacciones provocadas por las sulfatobacterias no intervienen directamente en el proceso de corrosión, aunque sí modifican el medio ambiente. De lo anterior, se puede pensar que, por el contenido iónico y de materia orgánica en agua de mar, estos procesos deben ser cinéticamente más rápidos, provocándose una mayor acción corrosiva sobre metales en estos ambientes acuáticos....