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Corrosión Bacteriana
Generalmente las bacterias son descritas clínicamente por su actividad patógena para
el ser humano, pero algunas no solamente lo atacan a él sino también a sus obras. En
este grupo de organismos existen las que sin ser patógenas son responsables de la
corrosión biológica, ya que algunas se desarrollan muy bien en presencia de sales
minerales viviendo y sustentándose prácticamente de “aire” a falta de cualquier
sustancia orgánica. 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 y, cuando este aspecto es considerado,
sólo se hace con la finalidad de detectar patógenos.
Las bacterias de la corrosión actúan en cualquier parte que haya Fe, Mn, SO42 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. Por su gran
diversidad, proliferan aún en las condiciones más desfavorables si no se toman
algunas precauciones. Algunas de estas bacterias se desarrollan particularmente en
ciertos sitios del medio ambiente, los que son determinados por características
específicas, como por ejemplo tensión de oxígeno, ambiente reductor, pH, etc.
El transporte bacterial se realiza junto con los materiales afectados por ellas; por
ejemplo, a 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; las hay
aerobias y anaerobias.
Por la incidencia e importancia que tienen las bacterias en procesos urbanos,
ambientales, mineros e industriales es conveniente considerar su acción cuando se
desarrollan proyectos de inversión o desarrollo.
Antecedentes
En general, la literatura referida al tema es bastante amplia ya que en él se trabaja
desde 1918. Entre los trabajos más recientes, en términos generales, se puede
mencionar a McCoy et al. (1981) quienes observaron la formación de biopelículas de
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adherencias; Trulear y Charaklis (1982) estudiaron la dinámica de los procesos en las
biopelículas; G. A. Birchahll (1979) estudió el control de adherencias dentro de un
sistema de enfriamiento por agua; J. Lichtenstein (1977) se preocupó de los
fundamentos que causan corrosión y mitigación; King y Miller (1971)observaron la
corrosión por las bacterias sulfatorreductoras. Es más escasa esta información en
ambientes marinos, entre los cuales sólo se menciona el trabajo deShtevneva et
al. (1971) titulado “Bacterial overgrowth as a factor in metal corrosion in sea water”,
en el cual se concluye que todas las muestras probadas fueron expuestas a un
crecimiento bacterial más enérgico que los controles; que en la zona de H2S el número
de bacterias perifíticas sobre la superficie de las placas fue 6 y 9 veces menos (en el
caso de la aleación de Al) que en la zona oxigenada, en la cual la población bacterial
sobre los materiales estudiados consistió principalmente de bastones y cocos,
mientras que los vibrios se incrementaron en la zona del ácido sulfhídrico.
Se estableció una muy buena relación entre el número total de bacterias y la pérdida
de peso de las placas, también que la corrosión bacterial en las zonas óxicas y anóxicas
es principalmente producida por las formas cocales y además que la proporción de
corrosión en estas zonas depende igualmente de la concentración de oxígeno disuelto
y de la densidad poblacional de bacterias, considerándose al final que el efecto del H2S
fue poco significante en esta acción. (Shtevneva op.cit.)
El trabajo de Efird (1975), “The interrelation of Corrosion and Fouling for Metals in
Sea Water”, concluye que las variaciones de propiedades en este medio están influidas
por sus características de corrosión y pueden ser ubicadas en una de estas tres clases:
1. Metales susceptibles a la corrosión
2. Metales pasivos
3. Metales que forman películas tóxicas.
En aleaciones como el acero se producen adherencias que son fácilmente removidas
con la pérdida del producto de corrosión, desprendiéndolas a intervalos durante la
exposición. En las aleaciones pasivas se adhieren rápidamente, las que se fijan con
fuerza.
El efecto de corrosión se produce por las concentraciones de oxígeno en el ambiente
permitiendo el desarrollo de ciertas bacterias, aeróbicas o anaerobias según
corresponda, y cuando el metal corroído se agrieta, se afectan a los organismos
anaerobios incrustados.
No todos los metales que podría esperarse forman películas tóxicas; se ha observado
que el berilio y plomo permanecen libres de incrustaciones. Las aleaciones en base a
cobre son resistentes a la incrustación debido a la formación de Cu2O que es tóxico a
los organismos, pero no afecta a las estructuras adyacentes
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CORROSIÓN BACTERIANA
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1. Estado en que se encuentra el material:
La estructura, las alteraciones de la superficie, por mínimas que sean, o el deterioro
mecánico del metal son factores que permiten el inicio de la corrosión, la que una vez
iniciada continúa con la acción que desempeñan las bacterias.
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, inicialmente en los puntos que presentan
deterioro. Además el O2 favorece el desarrollo de los organismos aerobios y por otra
parte el CO2 servirá como fuente de carbono a las bacterias autótrofas.
La presencia de N2, P, S, Fe, Mn, Ca, etc. como también NO3 , PO43-, SO42-, S2- aportan 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. Todas las aguas naturales sin
alteración contienen sales minerales y materia orgánica que permite el crecimiento de
las bacterias.
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.
Otros microorganismos
Se considera conveniente mencionar también a:
a. Hongos: Organismos heterótrofos que pueden causar daños importantes derivados
de su actividad enzimática, manifestándose por el deterioro biológico de los derivados
celulósicos o plásticos cuyos productos pueden servir para algunas bacterias. Secretan
al medio muchos ácidos orgánicos.
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b. Algas: Organismos autótrofos, se desarrollan en presencia de luz, proporcionan la
materia orgánica necesaria para el crecimiento de otros microorganismos. También
secretan enzimas que atacan numerosos sustratos como la madera, papel, etc.;
además pueden metabolizar sustancias ácidas corrosivas, incorporar metales y formar
lodos o sedimentos que pueden favorecer el desarrollo de las bacterias anaerobias.
MECANISMO DE CORROSIÓN
Se fundamenta en la teoría electrónica, que explica y satisface la mayor parte de los
procesos de corrosión.
El ataque corrosivo se inicia por diferencia de potencial entre los puntos en los cuales
el metal presenta imperfecciones, produciéndose el paso de corriente a través del
electrólito que se encuentra entre esas partes del metal. Se forman pequeños
elementos primarios.
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 condiciones normales, al desprenderse el hidrógeno catódico, éste permanece
suspendido en la superficie del metal formando una película a escala molecular,
creándose un potencial de oposición suficiente para neutralizar “la pila”. Este
fenómeno corresponde a la polarización. Inicialmente se produce una ligera corrosión
anódica con disolución del hierro, como sales ferrosas que se oxidan por el oxígeno
del agua.
Al polarizarse los elementos se suspende la corrosión. En esta etapa del proceso se
observa una ligera capa de herrumbre que no afecta al metal, es un estado de
equilibrio que puede durar mucho tiempo mientras el oxígeno no movilice al
hidrógeno catódico, ya que de ser así se despolarizaría el sistema comenzando de
nuevo la corrosión. En esta etapa es cuando intervienen las ferrobacterias y las
sulfatorreductoras.
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.
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