OBJETIVOS:INTRODUCCIONBiocorrosión o corrosión microbiana influenciada (MIC), es el daño causado o acelerado por la presencia de bacterias y otros microorganismos y sus actividades metabólicas.Los principales tipos de bacterias asociadas con los metales en los hábitats terrestres y acuáticos son Sulfate-bacterias hierro y CO2-reductor, azufre, hierro y manganeso bacterias oxidantes.Entre ellos, sulfato-reducción de las bacterias son reconocidas como un grupo importante de microorganismos vinculado a la corrosión anaerobia. Estos últimos microorganismos pueden coexistir en forma natural biofilms con una comunidad bacteriana amplia incluyendo bacterias fermentativas, a menudo formando comunidades sinérgicos (consorcios) que son capaces de afectar a los procesos electroquímicos a través del metabolismo cooperativa.El proceso de biocorrosión puede ser reconocida por una combinación de observaciones: la corrosión, presencia de masas de limo microbiano, la presencia de sulfuro de hidrógeno y ferroso o férrico hidróxido como se observa en los sistemas anaerobios. Este proceso es de gran preocupación para las industrias de generación de energía, procesamiento de productos químicos, petróleo y transporte, así como a la militar. La actividad bacteriana y la actividad reductora principalmente sulfato, se piensa que es responsable de> 75% de la corrosión en pozos petroleros productivos y de> 50% de los fracasos de los enterradostuberías y cables.En la industria petrolera, los ingenieros se han enfrentado a problemas causados por microorganismos, desde el comienzo de la producción de petróleo comercial. Una amplia variedad de bacterias se han aislado o detectado en estos ambientes por técnicas moleculares, pero debido a su efectos perjudiciales, las bacterias reductoras de sulfato (SRB) han sido los más comúnmente estudiada grupo. La presencia SRB en entornos de petróleo fue detectada en 1926 y fue reconocido rápidamente como responsable de la producción de sulfuro de hidrógeno, que es un tóxico y corrosivo gas responsable de una variedad de problemas ambientales y económicos incluyendo souring depósito, la contaminación de gas natural y petróleo, la corrosión de las superficies metálicas, y el taponamiento de los embalses debido a la precipitación de sulfuros metálicos y la consecuente reducción en la recuperación de petróleo. Al lado de la producción de sulfuro de reducción de sulfato por SRB, la mayoría de ellos también son conocidos por reducir el tiosulfato en sulfuro. Este último proceso, realizado no sólo por la SRB, fue reportado como uno de los principales procesos de biocorrosión factor de riesgo crecientes.

El SRB son muy probablemente un tema de preocupación en la industria petrolera no sólo a causa de la producción de sulfuro, sino también debido a su capacidad, para algunos de ellos, a (i)oxidar hidrógeno, (ii) utilizar O2 y Fe3 + [10,11], (iii) su capacidad para alifáticos y aromáticos la utilización de hidrocarburos, (iv) su capacidad para conectar la reducción del sulfato de la producción intracelular de magnetita y (v) su aptitud para competir con bacterias de azufre-oxidante de nitrato-reductor (NRB-SOB) ya que pueden tener un nitrito.

Diversos mecanismos de rendimiento se han descrito para explicar la contribución SRB en los procesos de corrosión, que incluyen: la despolarización catódica, la despolarización anódica, la producción de sulfuros y sustancias poliméricas extracelulares (EPS). Una amplia variedad de técnicas microscópicas y electroquímicas, se han revisado por varios autores en relación para su uso en la evaluación de la biocorrosión. Sin embargo, es necesario tener especialcuidado con la interpretación de los datos suministrados por métodos electroquímicos, porque biocorrosión rara vez interpretada por un solo mecanismo o raramente causada por una sola especie de microorganismos. Es más bien un proceso complejo en el que una infinidad de factores intervienen, y por lo general es necesario emplear otros tipos de herramientas adicionales.Los recientes avances en microscopía como microscopio de fuerza atómica (AFM), ambiental microscopio electrónico de barrido (ESEM) y microscopio láser confocal (CSL) han permitido biofilm observación en tiempo real y sin introducir una alteración de las muestras.Hay un número creciente de referencias utilizando estas tecnologías innovadoras en los últimos literatura biocorrosión.La mayoría de las teorías básicas sobre la corrosión electroquímica son válidos en biocorrosión y podría ser empleado para interpretar la aceleración del proceso de corrosión por microorganismos en diferentes medios de comunicación, tanto en condiciones anaerobias o aerobias. Las principales dificultades en la comprensión del fenómeno surgir de la complejidad de la composición química en cultivos de bacterias sulfato reductoras. Aparte de cloruro de iones, presente en sulfuro Culturas SRB es de particular importancia en la formación de picaduras.El capillatus SRB Desulfovibrio se aísla un microorganismo hidrogenotróficas deun separador de campo de petróleo en el Golfo de México, que había sufrido daños biocorrosive.Además de hidrógeno, se oxida una gama limitada de sustratos, incluyendo lactato y piruvato. Sin embargo D. capillatus puede utilizar una amplia gama de compuestos de azufre (tiosulfato, sulfato, sulfito y azufre elemental) como aceptores de electrones, que se reducen a sulfuro.

Es ligeramente halófilas, creciendo de manera óptima a una concentración de NaCl de 3%, lo que sugiere su origen marino. Las células de D. capillatus tienden a agregarse durante el crecimiento exponencial y este rasgo fisiológico podría facilitar D. capillatus para formar biofilms. Esta bacteria por lo tanto, se estudió por su capacidad para corroer las aleaciones de acero al carbono en presencia de tiosulfato como receptor de electrones, que se mostró para aumentar su crecimiento y biocorrosión riesgos

MATERIALES Y MÉTODOSDesulfovibrio capillatus se aisló de una mezcla de agua / aceite del separador de campo petrolero Samaria III con graves problemas de corrosión, cerca del Golfo de México. Se realizaron pruebas donde se sumergido la muestra y se llevaron a cabo en viales de vidrio de 60 ml a 40 C, en medio anaerobio que contiene (por L de destilada agua) 1 g de NH4Cl, 0,3 g K2HPO4, KH2PO4 0,3 g, 0,1 g de KCl, 0,1 g de CaCl2 2H2O, 0,5 g de MgCl2-6H2O, 30 g de NaCl, 0,5 g de cisteína-HCl, 2 g de extracto de levadura, 1 mg de resazurina, y 10 ml solución de elementos minerales. El pH se ajustó a 7 con KOH - 10M, y el medio se hirvió bajo una corriente de gas N2-O2-libre y se enfrió a temperatura ambiente.Cuarenta partes proporcionales de un mililitro se dispensaron en botellas de suero, bajo una corriente de N2-CO2 (80:20, v / v) de gas. Una vez que se introdujeron muestras metálicas, los recipientes se sellaron y autoclave durante 45 minutos a 110 C. Antes de la contaminación de bacterias, el NaHCO3 se inyecto desde soluciones madre anaeróbicas estériles a concentraciones finales de 0,02% (w / v). El Lactato (20 mM) como donador de electrones y tiosulfato de sodio (0 y 20 mM) como aceptor de electrones fueron igualmente introducidos. Los Medios abióticos estéril con ambas concentraciones se utilizaron como control para distinguir los efectos del medio de cultivo y el aceptor de electrones en el proceso de bio-corrosión.Las muestras de dos aleaciones de acero: St-35.8 (una aleación de acero al carbono típico empleados en Europa industria naval) y API-5XL52 (una aleación desgastada de acero empleado en las instalaciones petroleras de México). Sus composiciones se determinaron usando un espectrómetro (modelo Spectrolab Jr Spark) (Tabla 1). Las muestras utilizadas para las pruebas de inmersión eran de tamaño 10 · 10 · 1 mm3. Fueron perforadas, lijado con papel de SiC de 80, 120, 220 y 500 grit, se enjuagaron con agua destilada, desengrasada con acetona, se secó en una corriente de aire, y se pesó en una balanza analítica (± 0,1 mg). Las áreas totales se midieron con un calibre digital (Mahr modelo 16ES) (± 0,1 mm). Sesenta y cuatro muestras en papel de ambas aleaciones se expusieron durante 7, 15, 30 y 45 días para evaluar el crecimiento microbiano en los papeles y los fenómenos de corrosión.

Los productos de corrosión fueron observados y analizados por SEM-EDS en un medio ambiente microscopio electrónico de QANTA 2000. Luego se eliminó sumergiendo de las muestras en ácido clorhídrico hexametileno tetramina durante 5-10 minutos. Los daños generales fueron observados por SEM-EDS y en un microscopio metalográfico (Nikon-104), y al final el peso se midió después de sumergirlo en ácido clorhídrico.

Las medidas electroquímicas se realizaron en una celda de ASTM, acoplado a un potenciostato (Solartron-1287). Un electrodo de Ag / AgCl (Crison 52-40) se utilizó como electrodo de referencia (0.207 V vs NHE). Una vez llenado, la celda electroquímica se purgó con nitrógeno para mantener un ambiente anaerobio. Debido a la naturaleza a largo plazo del estudio, se han empleado técnicas electroquímicas no destructivas. Las mediciones de circuito abierto del potencial de corrosión (Ecorr) fueron seleccionadas. El monitoreo Ecorr puede rendir información cualitativa sobre la contribución de los procesos anódicos y catódicos al potencial mixto observado. Además, las polarizaciones lineales se realizaron regularmente para determinar la polarización de la resistencia (Rp), con amplitud de ± 10 mV alrededor del potencial de corrosión. La tasa de polarización fue de 10 mV min-1. Rp es un buen indicador de la tasa global de la actividad electroquímica en la superficie de metal.Los espectros de impedancia se obtuvieron usando el potenciostato acoplado a un Solartron 1255 FRA. Ambos dispositivos fueron controlados por un ordenador a través de los pogramas CorrWare y Zplot Scribner. En general, la amplitud de la señal de CA aplicada fue de 5 mV. Se utilizó la rutina del motor de la opción de circuito equivalente del programa ZView Scribner para construir los modelos de circuitos equivalentes. Las frecuencias de barrido de la gama fue de 104 Hz a 10-3 Hz.EN (electrochemical noise) registraron, que contienen 2048 puntos de datos, se recogieron en 2,16 puntos por segundo. Ambas señales actuales y potenciales de ruido se midieron de forma simultánea , en el potencial de circuito abierto, usando el potenciostato Solartron SI 1287 controlado por el software CorrWare . El área de cada uno de estos electrodos fue de 5,1 cm2.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Curvas de pérdida de peso en función del tiempo de muestras de API-5XL52 y St-35.8 aleaciones, inmerso en diferentes medios de cultivo, se registraron (Fig. 1). En ambos casos, las diferencias claras se pueden señalar entre las muestras expuestas a medio con bacterias y tiosulfato en los que están inmersos en medio estéril o en medio con las bacterias, pero sin el aceptor de electrones. Por lo tanto, la inclinación de la traza del primer tratamiento en API-5XL52 y St-35.8 fue alrededor de tres veces la observada en otros.

Ambas aleaciones en medio con bacterias y tiosulfato mostraron muy diferentes comportamientos para todo el tiempo de exposición. Acero API-5XL52 mostró un comportamiento peor de St-35.8.

En todos los casos, la adición de bacterias junto con la concentración óptima del electrón aceptor resultó en un aumento significativo en las tasas de corrosión.

Variaciones mínimas en el pH del medio de cultivo se observó al final de los experimentos (± 0,2 unidades). Después de las pruebas de inmersión, las muestras de ambas aleaciones se estudiaron mediante microscopía de luz, SEM y EDS.

Los depósitos en la superficie de las muestras de API-5XL52 entre 7 y 45 días de inmersión se observaron en cupones con bacterias y 20 mM de tiosulfato de sodio (Fig. 2 (a) y (b)). La EDS revela que este depósito consistía en su mayoría de Fe y S (probabilidad hábilmente sulfuro de hierro). Se observaron racimos con una composición similar de St-35.8 de aleación también. Después de la eliminación de los productos de corrosión, picaduras de tamaño similar apareció en la superficie de ambas aleaciones (. Fig. 3 y 4). Densidad de huecos fue mayor en API-5XL52 que en St-35.8 (Fig. 3 (a) vs Fig. 4 (a)).

Estos resultados se correlacionaron con pérdidas de peso mostrado en la Fig. 1. Con el fin de identificar la causa de la pérdida de peso relativamente alto encontrado en API-5XL52 acero, que se utiliza generalmente en la industria petrolera mexicana, mediante electroquímica adicional se hicieron mediciones en esta aleación. Se monitorizaron continuamente durante 7 días en medio de cultivo estéril con tiosulfato de sodio (20 mM) (M1) y la cultura medio con la misma concentración de aceptor y SRB (M2) (Fig. 5).

Fig 1.Curvas de peso en tiempo la pérdida de inmersión total de St-35.8 y API-5XL52.

Fig. 2. imagen SEM de los depósitos en la superficie de la aleación de API-5XL-52 y EDS espectros de estos depósitos, en:(a) 7 días y (b) 45 días de inmersión en medio con bacterias y tiosulfato.

Fig. 3. Micrografía SEM de pozos típicos después de la eliminación de los productos de corrosión en la aleación de API-5XL52 al (a) 2,000 ·y (b) 6,000 ·; 45 días de inmersión en medio con bacterias y tiosulfato.

CONCLUSIONES

Microbiana a la corrosión inducida de acero al carbono (St-35.8) y acero corten (API-5XL52) aleaciones de la hidrogenotróficas SRB D. capillatus ha sido supervisado por técnicas electroquímicas, pérdida de peso y SEM-EDS. Resistencia MIC de cada uno de los materiales fue predicho por las medidas de pérdida de peso. El comportamiento a la corrosión de API-5XL52 era peor que St-35.8, y la pérdida de peso fue mayor. SEM examen de ambos materiales ha demostrado picaduras inducida por SRB en la forma de grandes patrones de crecimiento radiales en las superficies.Análisis de los datos SEM-EDS no reveló diferencias importantes entre ambas aleaciones.La respuesta electroquímica (Ecorr, Rp, EIS, y EN) de API-5XL52 fue influenciado por la presencia de bacterias. Ecorr disminuyó en presencia de SRB, que muestra un pequeño aumento de la actividad electroquímica en la superficie del metal. La disminución de Rp indicó que se produjeron reacciones electroquímicas distintos de oxidación del metal cuando las bacterias estaban activos. En cualquier caso, el pH del medio se mantuvo aproximadamente constante.

ENM y EIS de muestras en la presencia de y la ausencia de bacterias se llevaron a cabo. Los resultados obtenidos estaban en muy buen acuerdo con los resultados procedentes de latécnicas electroquímicas clásicas, Ecorr y Rp. Por lo tanto, I y Rn se han demostrado para ser parámetros adecuados para medir la actividad electroquímica de aleaciones metálicas sometidas a la corrosión biológica. Por otro lado, EIS era capaz de distinguir entre los diferentes procesos que tienen

lugar en API-5XL52 en ambos medios. Todas las técnicas electroquímicas tienendemostrado que después del final de la fase exponencial, cuando se forma el biofilm y la actividad metabólica es máxima (dos días en nuestro caso), la actividad de la corrosión de API-5XL52 aumentó notablemente, debido a la alta concentración de metabolitos bacterianos (H2S, principalmente).

MIC ha sido reconocido por una combinación de observaciones: la corrosión por picadura, la presencia de biofilm, la presencia de sulfuro de hierro, y la capacidad de los microorganismos para oxidar el hierro. En general,las observaciones tienden a confirmar que D. capillatus juega un papel importante en la corrosión del acero, principalmente en aleación API5XL52, en pruebas de laboratorio. Esto es más probablemente debido a la capacidad de D. capillatus para establecer fácilmente biofilms favoreciendo así electroquímicaintercambios entre la superficie metálica y el medio líquido de cultivo. Aunque en este experimento, el lactato es el donante de electrones primario para reducir tiosulfato, se puede esperar que D. capillatus, un oxidante eficiente de hidrógeno, también pueda recuperar los electrones de la oxidación de hierro ya que esta característica metabólica es bastante generalizada dentro de la SRB. Para un reciente aislado SRB perteneciente al género Desulfobacterium, incluso se ha sugerido que tiene un acceso más directo a los electrones del hierro que a través del consumo de hidrógeno. Como un oxidación eficiente de hierro a través de la reducción del sulfato puede explicarse por un electrón captación vinculado a un componente redox de la superficie celular asociada a que no se conoce tan lejos. Teniendo en cuenta las características metabólicas y fisiológicas de D. capillatus, debería ser de interés para poner a prueba su capacidad para oxidar el hierro directamente en presencia de sulfato como aceptor terminal de electrones. Sin embargo, por ahora, nuestros experimentos indican que la presencia de tiosulfato, conocido como el aumento de los riesgos biocorrosión [8,9], en el medio de cultivo y su uso por el SRB parece ser el principal factor en el proceso de corrosión.