1 Article Matériaux et Techniques 2004 (Forum Biodétérioration La Rochelle 2003)
Impact de la protection cathodique sur l’activite corrosive de la flore sulfurogene
Effect of cathodic protection on corrosive activity of sulphide-producing bacteria
PINEAU Samuel - LEFEVRE Yves - DUPONT Isabelle
CORRODYS, Centre de corrosion marine et biologique – 55 rue de Beuzeville, BP9, 50120 Equeurdreville
Résumé
La protection cathodique (PC) de l’acier au carbone en milieu marin est connue pour son effet inhibiteur vis-à-vis de la colonisation des genres bactériens aérobies [1]. En revanche, il a été démontré qu’un potentiel compris entre -900 mV/ECS et -1000 mV/ECS (généralement appliqué en zones portuaires françaises) est sans effet limitant vis-à-vis de la colonisation de la flore anaérobie de type sulfurogène telles que les Bactéries Sulfato-Réductrices (BSR) et Thiosulfato-Réductrices (BTR) [2][3][4][5]. Lors d’essais en laboratoire, il a été démontré que la rupture du système de PC accélère les phénomènes de biodétérioration, alors que ceux-ci semblent inhibés en temps normal [3][6]. Par conséquent, la PC modifierait le métabolisme bactérien et/ou l’action du produit du métabolisme bactérien. Plusieurs hypothèses sont émises, notamment le rôle de l’hydrogénase et l’inhibition de l’action des sulfures.
2 Biodeterioration of a cement induced by thiobacilli
I. Dupont (1), A. Poisson (1), C. Dagbert (2), G. Nouail (3), J. Galland (2)
(1) Corrodys, Centre for marine et Biological corrosion, 55 rue de Beuzeville, 50120 Equeurdreville, France
(2) "Corrosion-Fragilisation-Hydrogen" laboratory - Ecole Centrale Paris - 92295 Chatenay Malabry - France
(3) Center of Research and Development – SAINT-GOBAIN PAM - 54704 Pont à Mousson France
Abstract
Cement mortars are prone to biodegradation. The in-laboratory-performed work has for objectives to reproduce and accelerate the phenomena of biodegradation of the cements observed in service, but also to master the experimental conditions for improving the reproducibility. The biologic process leading to the deterioration result often from bacteria Thiobacilli metabolism : first, there are reduction of sulfates (SO42-) to sulfides (S2-) then the oxidization of the produced sulfides in sulfuric acid (H2SO4). The result show that during laboratory woks, bacteria actions is strongly depending of H2S gas flow and the aggressive of environment could be inhibited if the bacteria activity is not maintained. SEM investigations performed on cement cubes after the tests permit to appreciate in a better way the interactions between bacteria and cement mortar.
Keywords : biodegradation, cement, Thiobacilli,
3Isolement et caractérisation de bactéries sulfurogènes à partir de biofilms formés sur matériaux métalliques en eau de mer naturelle
Delphine Bermond-Tilly1, Isabelle Dupont-Morral1, Monique Janvier2
1 : Corrodys, Centre de Corrosion marine et Biologique, 55 rue de Beuzeville, 50120 Equeurdreville, France
2 : Unité Biodiversité des Bactéries Pathogènes Emergentes, Institut Pasteur, 28 rue du Dr. Roux 75015 Paris, France.
Résumé
Les micro-organismes et particulièrement les bactéries anaérobies jouent un rôle important dans la biodétérioration des matériaux métalliques par la formation d’un biofilm. Les bactéries les plus impliquées dans la biodétérioration des matériaux dans des conditions anoxiques sont les bactéries sulfurogènes. Les bactéries sulfurogènes les plus étudiées sont les Bactéries Sulfato-Réductrices (BSR) et les Bactéries Thiosulfato-Réductrices (BTR), connues pour être les plus agressives sur les matériaux métalliques. Peu de données sont disponibles quant à l’isolement de telles souches dans les biofilms formés sur les matériaux métalliques en eau de mer naturelle.
Ainsi, nous avons isolé et caractérisé des bactéries sulfurogènes par une analyse qualitative (basée sur l’analyse morphologique, physiologique et séquençage du gène de l’ARNr 16S) de biofilm marin formé sur acier carbone ou sur acier inoxydable AISI 304.
Nous avons pu isoler 25 souches bactériennes sulfurogènes, capables de produire des ions sulfures en anaérobiose. Ces bactéries ont été caractérisées comme appartenant essentiellement à la famille des Entérobacteraciae, famille phylogénétiquement très éloignée des BSR et des BTR.
4Biocorrosion d’aciers inoxydables en eau de mer naturelle
V. L’Hostis (1), C. Dagbert (1), J. Galland (1), I. Dupont (2), M. Roy (3), D. Féron (3)
(1): Laboratoire « Corrosion – Fragilisation – Hydrogène », Ecole Centrale Paris,92295 Chatenay-Malabry Cedex
(2): Corrodys, Centre de Corrosion marine et Biologique, 55 rue de Beuzeville, 50120 Equeurdreville
(3): Laboratoire d’Etude de la Corrosion Aqueuse, CEA Saclay, 91191 Gif sur Yvette Cedex
Résumé
La surface d’un acier inoxydable immergé en eau de mer naturelle est colonisée par des bactéries : c’est la formation d’un biofilm. Les conséquences électrochimiques sont bien connues. Au développement du biofilm, est liée une augmentation de la vitesse de la réaction cathodique, qui conduit à une augmentation du potentiel de corrosion libre (Ecorr) de l’échantillon d’acier inoxydable. Cette augmentation est néfaste pour les alliages passivables, car le potentiel critique de piqûration risque d’être dépassé, et la corrosion initiée.
La présente étude s’intéresse au comportement électrochimique et à la colonisation microbiologique d’un acier inoxydable de type 254SMO (Fe-20Cr-18Ni-6Mo) immergé, soit 10 jours dans une eau de mer naturelle partiellement stérile, soit la même durée dans une eau de mer naturelle non stérile.
Les bactéries présentes dans l’eau de mer, et celles formant le biofilm, ont été dénombrées et identifiées lors des deux essais. Des colonies bactériennes aérobies et anaérobies ont été relevées dans les deux cas. Par ailleurs, Ecorr des échantillons a été suivi avec le temps d’exposition. La valeur reste stable à environ -0,10 V/ECS durant l’immersion en eau de mer partiellement stérile. En eau de mer non stérilisée, Ecorr atteint des valeurs proches de +0,25 V/ECS après 10 jours. Après l’immersion des échantillons dans les différentes conditions, des courbes densité de courant cathodique – potentiel, ainsi que des diagrammes de Mott-Schottky, ont été tracées. Les densités de courant de la réaction cathodique, ainsi que les densités de porteurs de charges, sont influencées par la présence ou non de bactéries à la surface de l’échantillon.
Un lien évident existe entre la microbiologie et l’électrochimie des aciers inoxydables immergés en eau de mer naturelle. La compréhension du comportement électrochimique des aciers inoxydables immergés en eau de mer passe par l’étude des métabolismes des bactéries présentes dans le biofilm.
5Interrelationship between cathodic protection and microbiologically influenced corrosion in marine environment: Brief-review and prospects
DUPONT Isabelle, PINEAU Samuel, BRAISAZ Thierry
ABSTRACT
Cathodic protection is widely used to prevent corrosion of steel constructions exposed to seawater. This protection causes a calcareous deposit as well as a biofilm formation. The Sulphate-Reducing Bacteria (SRB) and Thiosulphate-Reducing Bacteria (TRB) are involved in the steel biodegradation phenomena in marine environment. The surface colonization by these species under cathodic protection are described particularly for the TRB and with immersion periods of over 30 days. After a brief-review, preliminary studies explain the first results of our investigation in natural seawater and carbon steel during 4 to 8 weeks experiment. We have made experiments with natural strains of SRB/TRB, with monoculture of Desulfovibrio halophilus (SRB) and Dethiosulfovibrio peptidovorans (TRB), with potential a Cathodic Protection (CP) of –900 mV/SCE and –1000 mV/SCE and without CP. These results seem indicate that the effects of CP on the sulphide-producing bacteria metabolism is the reduction of their corrosive activity.
6Identification et caracterisation de micro-organismes par spectroscopie infrarouge a transformee de fourier (irtf) : projet d’application a l’identification et la caracterisation de la flore thiosulfato-reductrice »
C. Amiel (1), I. Dupont (2), A. Poisson (2), L. Mariey (1), D. Barillier (1)
(1) : Laboratoire de physico-chimie et Biotechnologies, IUT-UFR Sciences,
boulevard Maréchal Juin, 14032 Caen cedex, France
(2) : Corrodys, Centre de Corrosion marine et Biologique, 55 rue de Beuzeville, France
Résumé
La corrosion induite par les micro-organismes, le plus souvent appelée biocorrosion, implique tous les phénomènes de corrosion où les micro-organismes agissent directement soit par l’intermédiaire de leur métabolisme (production d’acides, de sulfures, …) en jouant un rôle primordial, en accélérant un processus déjà établi, ou en créant les conditions favorables à son établissement. Les bactéries les plus souvent incriminées dans les phénomènes de biocorrosion sont les bactéries sulfurogènes : Bactéries Sulfato et Thiosulfato Réductrices. Aucune corrélation n’a pu, à ce jour, être clairement établie entre la quantité de bactéries sulfurogènes et la dégradation engendrée. Ceci amène à penser que certaines bactéries sulfurogènes particulières pourraient être responsables du déclenchement du phénomène de biodégradation. Ce ne serait pas la quantité mais la qualité des bactéries sulfurogènes qui serait à l’origine de la biodégradation. Dans ce contexte la présente étude se propose d’aborder l’identification et la caractérisation des bactéries sulfurogènes marines à l’aide de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier.
Publications :
C. Rubio, C. Amiel, A. Poisson, I.Dupont, L.Mariey Caractérisation de la flore sulfato / thiosulfato réductrice par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF). Matériaux & Techniques (en presse)
Celine Rubio, Christelle Ott, Caroline Amiel, Aline Poisson, Isabelle Dupont-Moral, Delphine Bermond-tilly, Josette Travert, Laurence Mariey Sulfato/thiosulfato reducing bacteria characterization by FT-IR spectroscopy, a new approach to biocorrosion control. Journal of Microbiological Methods (en rédaction)
Présentations orales :
Céline Rubio, C. Amiel, A. Poisson, I. Dupont-Moral, L.Mariey Caractérisation de la flore sulfato / thiosulfato réductrice par spectroscopie infra-rouge à transformée de Fourier (IRTF) Cefracor 2003, La Rochelle
Posters :
Céline Rubio, C. Amiel, A. Poisson, I. Dupont-Moral, L.Mariey Caractérisation de la flore sulfato / thiosulfato réductrice par spectroscopie infra-rouge à transformée de Fourier (IRTF) Cefracor 2003, La Rochelle
Ott C., Amiel C., Poisson A., Bermond-Tilly D.,Dupont-Morral I., Mariey L. Caractérisation de la flore sulfurogène présente en milieu marin par spectroscopie Infra-Rouge à Transformée de Fourier (IRTF) VIéme congrés de la SFM, mai 2004, Bordeaux
Ott C., Amiel C., Poisson A., Bermond-Tilly D.,Dupont-Morral I., Mariey L. Marine sulfurogen flora characterisation by FT-IR spectroscopy 12th congress RINA, July 2004, Southampton
Ott C., Amiel C., Poisson A., Bermond-Tilly D.,Dupont-Morral I., Mariey L. Marine sulfurogen flora characterisation by FT-IR spectroscopy Eurocorr, septembre 2004, Nice
