خوردگی میکروبی

خوردگی میکروبی
یکی ازمهمترین جنبه‎های علم خوردگی فلزات که مطالعه وتحقیق برروی آن کمتر صورت گرفته است، پدیده خوردگی میکروبی است، این نوع خوردگی در واقع به تخریب وازبین رفتن یک فلزمی انجامد که به طور مستقیم و یا غیرمستقیم در نتیجه فعالیت موجودات زنده است. این موجودات زنده شامل انواع میکروسکوپی مانند باکتریها، قارچها و انواع ماکروسکوپی مانند جلبکها و جانوران دریایی می‎باشند. این موجودات معمولا در محیط‎هایی با pH بین 11-1 و درجه حرارت 180-30- درجه فارنهایت و فشار حداکثر psi15000 را تحمل و رشد وتکثیر می‎نمایند. فعالیت‎های بیولوژیکی ممکن است بر خوردگی در محیط‎های مختلفی مثل خاک، آب، محصولات نفتی و مایعات روغن کاری تاثیر بگذارد. این موجودات قادرند مواد آلی ومواد معدنی محیط اطراف خودرا تغذیه نموده و در اثر سوخت و ساز آنها مواد دیگری را به وجود آورند که در نتیجه تولید این مواد فرآیندهای خوردگی را تحت تاثیر قرار دهند.[2]
خوردگی میکروبی اولین بار توسط گارت در سال 1891 هنگامی که وی برروی خوردگی کابل‎های سربی مدفون شده در زیر خاک مطالعه می‎کرد،گزارش گردید. وی اظهار نمود که خوردگی کابل‎های سربی ناشی از فعالیت‎های متابولیکی باکتریهای موجود در خاک است. سپس در سال 1934von Wolzojenkuhr و vander vlugh گزارشی در مورد خوردگی فلزات آهنی مدفون شده در خاک تحت شرایط بی‌هوازی را ارایه دادند. مطالعات آنها نشان داد که خوردگی توسط فعالیت یک نوع باکتری
بی‌هوازی بنام باکتری احیاکننده سولفات(SRB) رخ داده است. از آن زمان به بعد مطالعه و تحقیق برروی این پدیده بیشتر شد و موضوع خوردگی میکروبی به عنوان یک پدیده در علم خوردگی فلزات مورد توجه قرار گرفت.
خوردگی میکروبی در اثر وجود و فعالیت باکتریهای احیا کننده سولفات [1](SRB) ، باکتریهای تشکیل دهنده لجن [2] ،باکتریهای اکسید کننده آهن[3] ،باکتریهای اکسید کننده ازت[4] ،باکتریهای اکسید کننده گوگرد[5] وپاره‌ای از میکروارگانیزم‌های دیگر نظیر جلبک‎ها[6]قارچها[7] وکشتی چسب‎ها[8] پدید می‎آید.
انواع میکروارگانیزمهای مولّد خوردگی

مقدمه: بسیاری از مردم تصور می‎کنند نقش میکروارگانیزم‌ها فقط در مضراتی است که از بیماری انسان،‌حیوان و گیاه ناشی می‌شود. اما نقش مفید میکروبها نسبت به ضررشان به مراتب بیشتر است، از هزاران نوع میکروب موجود درصنعت تعداد اندکی برای انسان، حیوان و گیاه بیماری زا می‎باشند و سایر میکروب‎ها در تجزیه، تغییر، تبدیل و تولید مواد مفید بوده و قابل استفاده می‎باشند. بهبود محصولات کشاورزی،‌ تولید مواد غذایی و صنعتی، تجزیه مواد سمی و آلوده کننده محیط زیست و... در اثر فعالیت باکتریهاست از نظر متابولیسم انرژی موجودات زنده به دو دسته تقسیم می‎شوند.
1- موجودات هوازی که در آنها انرژی مورد نیاز در اثر اکسید اسیون مواد آلی بدست می‎آید و پذیرنده نهایی الکترون حاصل از تجزیه مواد آلی اکسیژن است.
2- موجودات بی هوازی که برای ادامه حیات به اکسیژن نیاز ندارند و حتی تعدادی از آنها
نمی توانند اکسیژن را تحمل کنند، موجودات بی هوازی منحصراً از میکروارگانیزمها هستند و در طبیعت محیط‎های فاقد اکسیژن و یا دارای اکسیژن بسیار کم را انتخاب می‎کنند.(2)


باکتریهای احیا کننده سولفات(SRB)
قسمت اعظم خوردگی میکروبی در صنعت مربوط به باکتریهای احیا کننده سولفات است که مکانیزم عمل آنها احیاء‌ سولفات معدنی2- (SO4)و تبدیل آن به سولفید است. این باکتریها در محیط‎های بی‌هوازی ترکیبات گوگردی را احیاء و تبدیل به نموده و هیدرژن سولفوره از راه ترکیب با آهن و سایر فلزات به صورت سولفید در می‎آید.
این میکروارگانیزمها از دو میلیارد سال پیش در طبیعت وجود داشته و در شرایط متنوع و متغییر کره زمین زندگی می‎کنند، کار اصلی آنها در طبیعت احیاء بیولوژیکی سولفات است که همانند تثبیت بیولوژیکی ازت و تولید بیولوژیکی اکسیژن از پدیده‎های الزامی برای آغاز حیات بشر و ادامه آن است.
این میکروب جزء باکتریهای بی هوازی است که دارای سیستم تنفسی نبوده و قادر به استفاده از اکسیژن به عنوان پذیرنده نهایی الکترون نمی باشد.
احیاء کننده‎های سولفات، گروهی از باکتریهای بی هوازی اجباری هستند که انرژی لازم برای رشد خود را از اکسیداسیون مواد آلی همراه با احیاء سولفات به دست می‎آورند و به جای اکسیژن مواد گوگردی نظیر سولفات، گوگرد و سایر ترکیبات گوگردی اکسید شده را به عنوان پذیرنده نهایی الکترون مصرف و آنها را به احیاء می‎کنند.
این باکتریها به اشکال خمیده، ‌بیضی، کروی، و رشته ای با طول (5-1) و عرض (2-5/0) میکرون بوده و اغلب دارای تاژه و متحرک هستند، اکسیژن برای این باکتریها مضر است، گرچه آنها را از بین نمی‌برد اما غیر فعال می‎کند. فرق بین انواع آنها (دی سولفوویبریو، کلستریدیوم و توماکولم) مربوط به چگونگی مواد آلی است که این باکتریها می‎توانند احیاء کنند. شکل 1 انواع باکتریهای دی‌سولفوویبریو را نشان می‌دهد.
فرآیند عمل آنها احیاء‌سولفات معدنی و تبدیل آن به سولفید است.
این باکتریها pH خنثی را برای رشد ترجیح می‎دهند اما فعالیت آنها در pH (5/9-5) گزارش شده است.حرارت مناسب رشد آنها (40-20) درجه سانتی‌گراد، اما گونه حرارت دوست آنها دی سولفوتوماکولم نیگریفیکانس در درجه حرارت (70-65) درجه سانتی گراد جدا شده اند. بطور کلی زیست این باکتریها در حرارتهای (104-5-) درجه سانتی گراد گزارش شده است.
رسوبات و گل و لای آبهای شیرین، لب شور و دریایی، خاک، فاضلاب، آبهای زیرزمینی، کود حیوانی، چشمه‎های گوگردی، چاههای نفت و گاز، اطراف چشمه‎های آب گرم، اعماق دریا، لوله گوارش انسان و حیوان محل رشد این باکتریهاست.
آبهای دریای خزر و خلیج فارس نیز حاوی این باکتریها می‎باشد. آبهای دریا حاوی(10-1) باکتری و رسوبات کف دریا حاوی(105-102) باکتری در میلی لیتر می‎باشد.
جمعیت باکتری بستگی به مقدار اکسیژن و مقدار مواد آلی و معدنی دارد. رشد آنها در چاههای نفت با فشار بالا مشاهده شده است.[3]

[1] Sulfate Reducing Bacteria

[2] Slime Forming Bacteria

[3] Iron Oxidizing Bacteria

[4] . Nitrifying Bacteria

[5] Sulfur oxidizing Bacteria

[6] . Algae

[7] . Fungi

[8] . Barnacle