COMUNICAÇÃO TÉCNICA ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Nº 174026.1

Influência de nano reservatório de bactericida no desempenho de revestimentos para controle de processos de corrosão

Neusvaldo Lira de Almeida Vanessa Y.N. Ferrari Johny H. de Oliveira Mariliza dos Santos Harold R. Léon Rodrigo G. De Luca

Palestra apresentada no INTERCORR 2016

A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu conteúdo apresentar relevância pública. ___________________________________________________________________________________________________

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Influência de nano reservatórios de

bactericida no desempenho de

revestimentos para controle de processos

de corrosão

Neusvaldo L. de Almeida - IPT

Vanessa Y. N. Ferrari - IPT

Johny H. de Oliveira - FIPT

Mariliza dos Santos - FIPT

Harold R. Léon - CONFAB

Rodrigo G. De Lucca - CONFAB

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Introdução

Equipamentos de armazenamento e transporte de petróleo e derivados frequentemente apresentam problemas de corrosão que podem estar relacionados à presença de microrganismos principalmente bactérias redutoras de sulfato e ferrobactérias.

As medidas de controle mais utilizadas envolvem injeção permanente de biocidas nos tanques de armazenamento de petróleo, sistemas de proteção catódica e utilização de revestimentos convencionais.

2

Potenciais de Proteção Catódica

SOLOS ≤ - 850 mV (Cu/CuSO4).

ÁGUA DO MAR

≤ - 800 mV (Ag/AgCl).

SOLOS ≤ - 950 mV (Cu/CuSO4).

ÁGUA DO MAR

≤ - 900 mV (Ag/AgCl).

BRS

4

BRS H2S H+; HS-; S2-

HS-; S2- ppt insolúveis de Fe

Deslocam o potencial de equilíbrio do

Fe de -100 mV

Proteção Catódica e Bactérias

Este critério, no entanto, não é consenso entre vários pesquisadores.

No caso das BRS, forma-se um biopolímero que impede a corrente de

proteção chegar até o aço-carbono.

Não há limite seguro de potenciais que garantam a

efetividade de sistemas de proteção catódica.

Em estudos com potenciais de

até -1300 mV(Cu/CuSO4) não houve proteção

catódica.

Estes microrganismos* oxidam os íons Fe++ a Fe+++ para obter energia.

Em geral, os microrganismos oxidantes de íons metálicos (ferro) criam

ambientes fortemente corrosivos para o ferro e suas ligas, pelo aumento da

concentração de íons cloreto, pela formação de cloreto de ferro ácido.

Ocorre predominantemente na forma de pites. A parede da tubulação é corroída

por baixo da massa tubercular.

* Bactérias do gênero Gallionella, Sphaerotillus, Crenothrix e

Leptothrix,VIDELA, 2003

E as Ferrobactérias ?

Condição anaeróbica

BRS

Água prod. PC -800 mVAg/AgCl com

inoculação de BRS+FeB. Tempo de ensaio:

90 dias.

Água prod. com PC -900 mV, com

inoculação de BRS. Tempo de ensaio:

90 dias.

Água prod. com inoculação de FeB,

com PC galvânica. Tempo de ensaio:

90 dias.

Introduzir bactericida no revestimentos para controlar processos

de corrosão microbiológica, mesmo em estruturas com proteção

catódica

Objetivo

Nanopartículas com bactericida foram incorporadas em três tipos

de revestimentos: FBE, tinta epóxi e PEAD

FBE EPÓXI PEAD

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Metodologia

No epóxi líquido, bactericida em pó foi incorporado a tinta e aplicado em corpos

de prova de aço-carbono 1020 com dimensões 50 mm x 40 mm x 4,5 mm.

As concentrações de bactericida: 0,1 % e 0,3 %.

A aplicação foi feita com pistola convencional e espessura de 400 µm.

A aplicação do FBE foi feita em leito fluidizado.

As concentrações de bactericida: 1 % e 5 % de bactericida.

PEAD o bactericida foi introduzido na extrusão.

Para todos os revestimentos, foram

preparados corpos de prova sem bactericida

para efeito de comparação.

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Foram montados ensaios de imersão em cubas de acrílico, uma para cada

tipo de revestimento.

O meio de ensaio foi água de produção coletada em tanques de petróleo.

Uma vez por semana, a água das cubas era agitada para renovação das

bactérias que ficam em contato com os revestimentos.

Corpo de prova corados com marcadores fluorescentes do kit de viabilidade

bacteriana Film TracerTM Live/Dead.

SYTO® 9 (marcador verde fluorescente) e iodeto de propídio (marcador

vermelho fluorescente).

O SYTO® 9 penetra nas células bacterianas com membranas intactas

(viáveis) e membranas danificadas (inviáveis)

O iodeto de propídio marca membranas danificadas (inviáveis), causando a

redução do SYTO® 9 quando ambos os marcadores estão presentes.

As bactérias que apresentam membranas danificadas são marcadas com

vermelho fluorescente e as bactérias com membranas intactas são marcadas

com verde fluorescente.

Avaliação: duas metodologias

Análise de quantificação de BRS e ferrobactérias;

Análise pelo método de fluorescência com microscopia confocal a laser.

Avaliação microbiológica pelo método de fluorescência

Resultados

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Água de produção – quantificação de m-BRS e ferrobactérias.

RESULTADOS DA ANÁLISE QUANTITATIVA DE BACTÉRIAS

Bactérias redutoras de sulfato mesófilas (m-BRS)

Período de incubação: 28 dias

Ferrobactérias

Período de incubação: 10 dias

4,5 x 105 1,4 x 106

Análise de uma solução contendo BRS

O objetivo era confirmar se os marcadores SYTO® 9 (marcador verde

fluorescente) e iodeto de propídio (marcador vermelho fluorescente)

tinham atuação frente à m-BRS.

Esquerda, células bacterianas coradas com o marcador verde fluorescente.

Centro, células bacterianas coradas com o marcador vermelho fluorescente.

Direita, sobreposição das duas imagens.

Os marcadores do kit Film TracerTM Live/Dead funcionaram para as células de

BRS.

O número das células bacterianas com membranas viáveis (verde

fluorescente) é bem superior ao das células bacterianas com membranas

inviáveis (vermelho fluorescente).

RESULTADOS DA ANÁLISE QUANTITATIVA DE BACTÉRIAS

Condição BRS Período de

incubação: 28 dias

Ferrobactérias Período de incubação:

10 dias

Corpo de prova sem bactericida

2,5 x 103 2,5 x 102

Corpo de prova com 1 % de bactericida

1,0 x 103 3,8 x 102

Corpo de prova com 5 % de bactericida

1,0 x 104 1,7 x 103

FBE

Não foi comprovada a eficiência do bactericida pela análise de

quantificação de m-BRS e ferrobactérias.

Esquerda, marcador verde fluorescente.

Centro, marcador vermelho fluorescente.

Direita, sobreposição das duas imagens.

FBE, SEM BACTERICIDA.

Imagem à esquerda, marcador verde fluorescente.

Imagem central, marcador vermelho fluorescente.

Imagem à direita, sobreposição das duas imagens.

FBE COM 1 % DE BACTERICIDA.

Imagem à esquerda, marcador verde fluorescente.

Imagem central, marcador vermelho fluorescente.

Imagem à direita, sobreposição das duas imagens.

FBE, COM 5 % DE BACTERICIDA

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As figuras dos corpos de prova com 1 % de bactericida mostram quantidade

menor de bactérias com membranas viáveis (verde fluorescente) em relação aos

corpos de prova sem bactericida.

Regiões com sobreposição idêntica das duas imagens (verde e vermelho), ou

seja, regiões em amarelo na micrografia à direita, não são indícios da presença de

bactérias uma vez que células bacterianas com membranas viáveis (verde

fluorescente) não poderiam aparecer como células bacterianas com membranas

inviáveis (vermelho fluorescente) ao mesmo tempo.

Na concentração de 5 % de bactericida verificou-se uma quantidade menor de

células bacterianas com membranas viáveis e também com membranas inviáveis.

Não é possível afirmar com segurança se não havia bactérias ou se o bactericida

impediu a formação de biofilme. Porém, como os corpos de prova estavam na

mesma cuba dos corpos de prova com 1 % de bactericida e, nestes, havia

bactérias aderidas, a hipótese mais provável é que a concentração de 5 % tenha

impedido a formação do biofilme.

RESULTADOS DA ANÁLISE QUANTITATIVA DE BACTÉRIAS

Condição

m-BRS Período de incubação:

8 dias

Ferrobactérias Período de incubação:

10 dias

Corpo de prova sem bactericida > 3,2 x 107 1,0 x 103

Corpo de prova com 0,1 % de bactericida 4,5 x 102 4,6 x 103

Corpo de prova com 0,3 % de bactericida 3,4 x 103 4,6 x 103

TINTA EPÓXI

Esquerda, com marcador verde fluorescente.

Centro, com marcador vermelho fluorescente.

Direita, sobreposição das duas imagens.

TINTA EPÓXI SEM BACTERICIDA

Esquerda, imagem adquirida com marcador verde fluorescente.

Central, imagem adquirida com marcador vermelho fluorescente.

Direita, sobreposição das duas imagens.

TINTA EPÓXI COM 0,1 %

Esquerda, com marcador verde fluorescente.

Central, com marcador vermelho fluorescente.

Direita, sobreposição das duas imagens.

TINTA EPÓXI COM 0,3 %

O corpo de prova com 0,1 % de bactericida mostrou uma quantidade

menor de células bacterianas com membranas viáveis (verde

fluorescente) em relação ao corpo de prova sem bactericida.

Nesse corpo de prova com 0,1 % de bactericida também foi verificado

alguns pontos corados em vermelho fluorescente (células bacterianas

com membranas inviáveis) quando comparado ao corpo de prova sem

bactericida.

O corpo de prova com 0,3 % de bactericida apresentou células

bacterianas viáveis e inviáveis, mas em menor quantidade em

comparação com o corpo de prova sem bactericida e com 0,1 % de

bactericida.

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PEAD

RESULTADOS DA ANÁLISE QUANTITATIVA DE BACTÉRIAS

Condição

m-BRS Período de incubação:

28 dias

Ferrobactérias Período de incubação:

10 dias

Corpo de prova sem bactericida 3,4 x 102 6,6 x 102

Corpo de prova com bactericida 1,4 x 102 3,7 x 102

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Esquerda, marcador verde fluorescente.

Central, marcador vermelho fluorescente.

Direita, sobreposição das duas imagens.

PEAD SEM BACTERICIDA

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PEAD COM BACTERICIDA

Esquerda, marcador verde fluorescente.

Central, marcador vermelho fluorescente.

Direita, sobreposição das duas imagens.

As imagens do corpo de prova sem bactericida mostra células

bacterianas com membranas viáveis (verde fluorescente).

Já as do corpo de prova com bactericida, embora tenham

apresentado uma grande quantidade de células bacterianas com

membranas viáveis, foram verificadas também células bacterianas

com membranas inviáveis (vermelho fluorescente), podendo ser um

indicativo da atuação do bactericida.

Conclusões

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1. As análises quantitativas não permitiram avaliar a eficiência do bactericida, exceto

na tinta epóxi liquida.

2. A análise por fluorescência na concentração de bactericida 1 % no FBE e 0,1 % no

epóxi liquido, identificou menor quantidade de células bacterianas com membranas

viáveis comparado aos corpos de prova sem bactericida.

3. As concentrações de bactericida (5 % no FBE e 0,3 % no epóxi liquido) mostraram

menor quantidade tanto de células bacterianas com membranas viáveis quanto com

membranas inviáveis. Como houve o aparecimento de bactérias aderidas nos corpos

de provas com menor concentração de bactericida, supostamente, as concentrações

maiores de bactericida podem ter impedido a formação de biofilme;

4. Os corpos de prova de PEAD, com bactericida, apresentaram células bacterianas

com membranas inviáveis, podendo ser um indicativo da atuação do bactericida.

Agradecimentos