AVALIAÇÃO DA BIOCORROSÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS ENTERRADAS

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1 Organização:

2 AVALIAÇÃO DA BIOCORROSÃO EM ESTRUTURAS METÁLICAS ENTERRADAS Walter Cravo Jr Instituto Nacional de Tecnologia INT Laboratório de Biocorrosão e Biodegradação - LABIO

3 Biocorrosão Processo eletroquímico de dissolução metálica induzido ou acelerado por microrganismos. 3

4 Dados econômicos NO MUNDO 20% da produção mundial de aço é destinada a reposição das perdas por corrosão No mundo, gastos com corrosão em média 1 a 5% do PIB Biocorrosão - 20% dos gastos com corrosão estão relacionados a processos bióticos BRASIL Corrosão bilhões de dólares/ano Biocorrosão ~4 bilhões de dólares/ano Custos evitáveis % Dados: Diário do Comércio 4

5 Impactos econômicos: - Paradas de processo - Limpeza de tubulações (entupimento) - Troca de equipamentos - Utilização de revestimentos, inibidores de corrosão, biocidas - Impacto ao ambiente 5

6 Setor Elétrico Termelétricas Hidroelétricas Energia eólica Estruturas metálicas enterradas Siderúrgicas Sistema de resfriamento Indústria Naval e Portuária Navios (casco, tanques...) Plataformas SETORES AFETADOS Mineração Minerodutos Usinas BIOCORROSÃO Abastecimento de água Indústria aeronáutica Tanques de QAV Indústria de óleo e gás Dutos Tanques Setor de saúde Odontologia Ortopedia 6

7 Setor Elétrico Termelétricas Hidroelétricas Energia eólica Estruturas metálicas enterradas 7

8 Biofilme Complexa estrutura contendo cerca de 95% de água em uma matriz de exopolissacarídeos (EPS), contendo: - Matéria orgânica, - Células microbianas, - Substâncias inorgânicas - Produtos de corrosão 8

9 Biofilme Produção de metabólitos ácidos Produção de metabólitos causando ruptura de filmes protetores Oxidação do ferro e formação de tubérculos Formação de células de aeração diferencial Despolarização catódica por BRS 9

10 Principais microrganismos Bactérias produtoras de ácidos 2H 2 S + O 2 H 2 SO 4 Bactérias precipitantes de ferro Fe +2 Fe +3 + ENERGIA (ATP) (Fe(OH) 3; Fe 2 O 3 ) Tubérculos Bactérias redutoras de sulfato - BRS 4H 2 + SO 4 2-4H 2 O + S 2- + ENERGIA 10

11 Prevenção e controle Limpeza mecânica Limpeza química Revestimentos Proteção catódica 11

12 Em solo Fatores que influenciam Tipo de solo Textura e estrutura Teor de água e posição do lençol freático Aeração e difusão do oxigênio Resistividade do solo ph Sais solúveis presentes no solo Variedade e concentração dos microrganismos 12

13 Estudo de caso Avaliação de parâmetros de projetos para sistema de proteção catódica de dutos em solo contendo bactérias Trabalho realizado em parceria com o IPT Biocupons aço-carbono 13

14 Tabela 1: Principais normas que estabelecem o critério de proteção catódica NORMA NACE Recommended Practice RP CRITÉRIO Estabelece que em algumas situações, como: presença de sulfetos, bactérias, elevadas temperaturas, ambientes ácidos e metais não similares, o critério de -0,850 V vs. CSE não é suficiente para a proteção. British Standard BS O potencial mínimo de proteção do aço em ambiente anaeróbico é de - 0,950 V(Cu/CuSO 4 ). Valores mais positivos que esse não são suficientes para inibir a corrosão. ISO : DNV-RP-B401: DIN Estabelece que para dutos enterrados ou submersos em ambientes anaeróbicos onde há elevada presença detectada ou suspeita de BRS, ou outro microrganismo potencial causador de biocorrosão, potenciais mais negativos que V vs. CSE devem ser empregados a fim de controlar a corrosão externa. O potencial de V vs. Ag/AgCl ( V vs. CSE) deve ser aplicado em ambientes anaeróbicos. O potencial mínimo de proteção do aço em ambiente anaeróbico é de -0,950 V vs. CSE. 14

15 Meio - Solo IPT Condições experimentais Potenciais de proteção aplicados - Sem proteção mv(cu/cuso 4 ) mv (Cu/CuSO 4 ) mv (Cu/CuSO 4 ) Potencial recomendado na presença de microrganismos = -950 mv Tempo de processo dias Análises: - Taxa de corrosão Perda de massa - Avaliação da corrosão localizada - Concentração bacteriana nos biofilmes 15

16 Resultados Caracterização físico-química do solo utilizado Analíto Concentração Fósforo Nitrato Cloreto Sulfato Carbono orgânico Concentração bacteriana no solo utilizado Bactérias aeróbias Ferrobactérias Bactérias anaeróbias BRS 8,6 x ,8 x ,8 x ,8 x 10 7 Resultados expressos em NMP/g de solo <2 mg/kg 75 mg/kg 73 mg/kg 247 mg/kg ppm ph 6,13 Resistividade ohm.cm 16

17 Concentração bacteriana nos biofilmes Ferrobactérias 17

18 BRS 18

19 Corrosão uniforme 19

20 Corrosão localizada Sem proteção catódica Proteção catódica 950 mv Proteção catódica 1050 mv 20

21 Conclusões A proteção catódica não proporcionou diferença na concentração bacteriana; A proteção catódica com potenciais de -950 mv(cu/cuso 4 ) e de mv(cu/cuso 4 ) foi eficaz para evitar a corrosão generalizada do aço-carbono; A proteção catódica de mv não evitou a corrosão localizada. 21

22 OBRIGADO Dr. Walter Barreiro Cravo Junior Engenheiro Químico - Tecnologista Pleno I Laboratório de Biocorrosão e Biodegradação LABIO Tel.: +55(21) ramal 7067 walter.cravo@int.gov.br Organização: