UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO - … · 3.6.2 Proteção Catódica ... Proteção anódica ..... 42 CAPÍTULO 4 ETAPA EXPERIMENTAL

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Recife/ PE

Fevereiro / 2009

DDIISSSSEERRTTAAÇÇÃÃOO DDEE MMEESSTTRRAADDOO

EEffeeiittoo ddaa MMiiccrroobbiioottaa MMaarriinnhhaa ddaa RReeggiiããoo ddee SSuuaappee nnaa

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MMeessttrraannddaa:: LLíívviiaa AAllmmeeiiddaa SSaannttooss DDaannttaass

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química

PPEQ - Programa de Pós-Graduação

em Engenharia Química.

CEP. 50740-521

Cidade Universitária- Recife – PE.

Telefax: 0-xx-81- 21267289

Lívia Almeida Santos Dantas

EFEITO DA MICROBIOTA MARINHA DA REGIÃO DE SUAPE NA

CORROSÃO DE CUPONS DE AÇO CARBONO AISI 1005 E SAE 1008

EM SISTEMA ESTÁTICO

Dissertação de Mestrado apresentada

ao Curso de Pós-Graduação em Engenharia Química

da Universidade Federal de Pernambuco

Área de concentração: Processos Químicos e Bioquímicos

Orientadoras: Profa. Dra. Maria Alice Gomes de Andrade Lima

Profa. Dra. Glória Maria Vinhas

Recife – PE

Fevereiro – 2009

D192e Dantas, Lívia Almeida Santos

Efeito da microbiota marinha da região de Suape na

corrosão de cupons de aço carbono AISI 1005 e SAE 1008 em

sistema estático / Lívia Almeida Santos Dantas. – Recife: O

Autor, 2009.

112f.; il., gráfs., tabs.

Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de

Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em

Engenharia Química, 2009.

Inclui Referências Bibliográficas e Anexos.

1. Engenharia química. 2. Biocorrosão -

Microorganismos. 3. Corrosão Microbiologicamente

Induzida (CMI). 4. Aço carbono - Corrosão. 5. Microbiota

marinha – Suape, Pernambuco. I. Título.

UFPE

660.2 CDD (22.ed.) BCTG/2010-069

Dissertação de Mestrado defendida e aprovada em 27 de fevereiro de 2009 a

Banca Examinadora constituída pelos professores:

_____________________________________________________________________

Profa. Dra. Maria Alice Gomes de Andrade Lima

Departamento de Engenharia Química da UFPE

_____________________________________________________________________

Profa. Dra. Glória Maria Vinhas


_____________________________________________________________________

Profa. Dra. Maria de Los Angeles Perez Fernandez Palha


_____________________________________________________________________

Profa. Dra. Francisca Pessoa de França

Departamento de Engenharia Bioquímica da UFRJ

AGRADECIMENTOS

A Deus, por mais esta oportunidade de crescer e progredir. Minha força está em

saber, que em todos os momentos de minha vida, nunca estarei só.

Ao meu marido, Cristiano de Almeida, por toda paciência e compreensão

durante esses dois anos de trabalho. Obrigada pela confiança em mim depositada.

Aos meus pais, Maria de Lourdes Almeida e Líbio Almeida, pelo constante

apoio em todas as decisões e momentos da minha vida. A certeza que tenho é, quem

semeia bons grãos, colhe bons frutos.

Ao meu irmão Samuel, por sua alegria de viver e por seu carinho;

As minhas orientadoras Maria Alice Andrade Lima e Glória Vinhas pela

orientação, incentivo, paciência, conhecimentos adquiridos e por sua dedicação e

empenho. Para vocês fica o meu eterno agradecimento, em especial, por terem

acreditado no meu potencial acadêmico.

A amiga Sara Horácio, por desde o início de minha carreira acadêmica confiar

em mim. Seu incentivo, sua ajuda e amizade ajudaram na realização deste trabalho.

A toda a equipe de profissionais do laboratório de Microbiologia Ambiental do

Departamento de Engenharia Química - UFPE, às amigas Ceça, Olga e Márcia pela

cooperação técnica ao longo da realização deste trabalho.

Aos estagiários e amigos Virginia Rocha, Mitsue Nakazawa, Diniz Júnior,

Edvânia Lima e Alice Alexsandra, pelo constante incentivo, palavras carinhosas,

paciência e ajuda no decorrer deste trabalho, contribuindo para sua concretização.

Aos amigos Felipe, Rogério, Luís Fonseca, Leonardo e Julierme que durante o

período do curso, sempre compartilham comigo momentos diários de constante alegria,

trabalhos, caronas, horas de estudo e de insônia, emoções, e que sem dúvida, tem

imensa contribuição nesta conquista.

A toda minha família, tios, tias, primos e primas. Minha gratidão, por seu

carinho e atenção.

A todos os professores do Curso de Pós-graduação em Engenharia Química da

Universidade Federal de Pernambuco, pelos ensinamentos e disponibilidade e, em

especial, ao Professor Urtiga Filho do Curso de Pós-graduação em Engenharia

Mecânica pela paciência, incentivo e compreensão.

A TERMOPERNAMBUCO pelo apoio financeiro.

A Sherwin Williams do Brasil pelo fornecimento do revestimento.

A CAPES e CNPq pelo apoio financeiro.

A todas as pessoas, que por ventura não tenham sido aqui citadas, e tenham

direta ou indiretamente, contribuído para a concretização deste trabalho.

SUMÁRIO

AGRADECIMENTOS

LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE TABELAS

RESUMO

ABSTRACT

CAPÍTULO 1

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 6

CAPÍTULO 2

2. OBJETIVOS ............................................................................................................... 10

CAPÍTULO 3

REVISSÃO DA LITERATURA.....................................................................................11

3.1. Corrosão ............................................................................................................. 11

3.1.1. Meios corrosivos .............................................................................................13

3.2. Biocorrosão ou Corrosão Microbiologicamente Induzida (CMI) ...................... 14

3.3. Biofilme ............................................................................................................. 15

3.4. Microrganismos que participam da CMI ........................................................... 20

3.4.1 Bactérias oxidantes de enxofre ........................................................................ 20

3.4.2 Bactérias redutoras de sulfato (BRS)................................................................20

3.4.3 Bactérias precipitantes do ferro ....................................................................... 23

3.4.4 Bactérias produtoras de exopolissacarídeos (EPS) .......................................... 22

3.4.5 Bactérias produtoras de ácidos ......................................................................... 23

3.4.6 Fungos filamentosos ........................................................................................ 23

3.4.7 Algas.................................................................................................................24

3.5. Mecanismos envolvidos na CMI ....................................................................... 25

3.5.1 Criação de células de aeração diferencial ....................................................... 25

3.5.2 Produção de substâncias corrosivas ................................................................ 23

3.5.3 Consumo de substâncias inibidoras da corrosão ............................................. 24

3.5.4 Despolarização catódica .................................................................................. 23

3.6. Métodos de prevenção e controle de CMI ......................................................... 27

3.6.1 Seleção de Materiais ....................................................................................... 28

3.6.2 Proteção Catódica ........................................................................................... 28

3.6.3 Limpeza Mecânica .......................................................................................... 28

3.6.4 Limpeza Química ............................................................................................ 29

3.6.5 Biocidas ........................................................................................................... 29

3.6.6 Revestimentos ................................................................................................. 30

3.6.6.1 Esquemas de Pintura ..................................................................................... 34

a) Primer .................................................................................................................... 35

b) Tinta intermediária ............................................................................................... 35

c) Tinta de acabamento ............................................................................................. 36

3.6.6.2 Tintas na proteção anticorrosiva ................................................................... 37

a) Aderência .............................................................................................................. 37

b) Impermeabilidade ................................................................................................. 38

c) Flexibilidade ......................................................................................................... 38

3.6.6.3 Mecanismos de proteção contra a corrosão .................................................. 38

a) Proteção por barreira ............................................................................................. 39

b) Proteção catódica .................................................................................................. 41

c) Proteção anódica ................................................................................................... 42

CAPÍTULO 4

ETAPA EXPERIMENTAL ............................................................................................ 45

4.1. Materiais e métodos ........................................................................................... 45

4.1.1 Corpos-de-prova (cupons metálicos) ............................................................... 45

4.1.2 Revestimento dos cupons metálicos ................................................................ 47

4.2. Fluido de Processo ............................................................................................. 47

4.3. Microrganismos ................................................................................................. 47

4.4. Equipamentos ..................................................................................................... 47

4.5. Quantificação de microrganismos planctônicos ................................................ 48

4.6. Quantificação de microrganismos sésseis .......................................................... 49

4.7. Experimentos ..................................................................................................... 49

4.7.1 Avaliação da formação de biofilmes ................................................................ 49

a) Teste de biocorrosão ............................................................................................. 49

b) Teste em branco .................................................................................................... 50

c) Perfil de crescimento microbiano na formação de biofilme ................................. 50

4.7.2 Determinações quantitativas ............................................................................ 50

a) Análises microbiológicas ...................................................................................... 50

b) Análises fisico-químicas ....................................................................................... 54

4.7.3 Análises de caracterização das substâncias metálicas ..................................... 55

4.7.4 Taxa de corrosão através do método gravimétrico .......................................... 56

a) Cupons sem revestimento ..................................................................................... 57

b) Cupons revestidos ................................................................................................. 57

CAPÍTULO 5

RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................59

5.1. Cupons de aço AISI 1005 sem revestimento ..................................................... 59

5.1.1 Quantificação de microrganismos sésseis ....................................................... 59

5.1.2 Monitoramento da taxa de corrosão aço AISI 1005 sem revestimento .......... 62

5.1.3 Análises de caracterização das superfícies metálicas aço AISI 1005 ............. 64

a) Análises de difração de rios x (DRX)....................................................................64

b) Análises Microscopia eletrônica de varredura (MEV)..........................................66

5.2. Cupons de aço SAE 1008 sem revestimento ..................................................... 68


5.2.2 Perfil de crescimento microbiano na formação dos biofilmes nos cupons de

aço SAE 1008 sem revestimento .............................................................................. 71

5.2.3 Monitoramento da taxa de corrosão em cupons de aço SAE 1008 sem

revestimento .............................................................................................................. 76

5.2.4 Perfil da taxa de corrosão para o aço SAE 1008 sem revestimento ................ 77

5.3. Cupons de aço carbono SAE 1008 revestido .................................................... 78


5.3.2 Perfil do crescimento microbiano na formação de biofilme em cupons de aço

SAE 1008 revestidos ................................................................................................. 80

5.3.3 Monitoramento da taxa de corrosão dos cupons de aço SAE 1008 revestido 81

5.3.4 Perfil da taxa de corrosão para cupons de aço SAE 1008 revestido................82

5.4. Avaliação comparativa entre as taxas de corrosão dos Aços Carbono AISI 1005,

SAE 1008 sem revestimento e SAE 1008 revestido ................................................. 83

5.5. Modelos matemáticos para a taxa de corrosão .................................................. 84

5.6. Análises de caracterização das superfícies metálicas ........................................ 87

5.6.1 Microscopia eletrônica de varredura (MEV) ................................................... 87

a) Cupons de aço carbono 1008 sem revestimento ................................................... 87

b) Cupons de aço carbono 1008 Revestido ............................................................... 88

5.6.2 Análises de Difração de Raios x (DRX) para cupons de aço SAE 1008 sem

revestimento e revestido ........................................................................................... 89

5.6.3 Análises de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) para cupons

de aço SAE 1008 sem revestimento e revestido ....................................................... 91

CAPÍTULO 6

CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS..............................................................................93

CAPÍTULO 7

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................96

LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS

AISI American Iron and Steel Institute

ASTM American Standard for Testing and Methods

BRS Bactérias redutoras de sulfato

CMI Corrosão microbiologicamente induzida

DBO5 Demanda bioquímica de oxigênio num período de 5 dias

DQO Demanda química de oxigênio

DRX Difração de Raios X

EPS Exopolissacarídeo

FT-IR Infravermelho com Transformada de Fourier

IV Espectroscopia de infravermelho

MEV Microscopia eletrônica de varredura

NMP Número mais provável

OD Oxigênio dissolvido

PVC Pigment Volume Concentration

SAE Society American Engineers

SST Sólidos suspensos totais

SSV Sólidos suspensos voláteis.

UFC Unidades formadoras de colônias

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Modelo atual da estrutura de biofilmes 16

Figura 2 Processos envolvidos na formação e crescimento de biofilmes 17

Figura 3 Estrutura do grupamento epoxídico 33

Figura 4 Representação de um sistema convencional de pintura 37

Figura 5 Ilustração de um sistema de pintura de alto PVC 40

Figura 6 Esquema de mecanismo de formação de bolhas 40

Figura 7 Esquema de pintura com pigmentos lamelares e convencionais 41

Figura 8 Sistema estático (bioreator) 48

Figura 9 Perfis do número de microrganismos sésseis na superfície do aço carbono AISI

1005, em função do tempo de exposição no sistema. 60

Figura 10 Formação de biofilme em cupons de aço carbono AISI 1005 após (A) 15,(B)

30 e (C) 60 dias de exposição à água do mar 62

Figura 11 Taxa de corrosão em cupons de aço carbono AISI 1005 expostos à água do

mar ao longo do tempo 63

Figura 12 Difratogramas dos cupons de aço carbono 1005; (a) antes do processo

corrosivo, (b) após 30 dias de exposição à água do mar estéril, (c) após 30

dias de exposição à água do mar 65

Figura 13 Fotomicrografias das superfícies dos aços carbono AISI 1005; (A) cupom

jateado antes da entrada no sistema; (B) cupom após 30 dias de exposição em

água do mar estéril e (C) cupom com formação de biofilme após 30 dias de

exposição à água. 67

Figura 14 Perfis do número de microrganismos sésseis na superfície do aço carbono

1008 sem revestimento em função do tempo de exposição no sistema 69

Figura 15 Formação de biofilme em cupons de aço carbono SAE 1008 após (A) 15,

(B) 30, (C) 60 e (D) 90 dias de exposição à água do mar 71

Figura 16 Perfis das curvas do crescimento microbiano na formação de biofilme em

cupons de aço carbono 1008 sem revestimento 73

Figura 17 Taxa de corrosão em cupons de aço carbono SAE 1008 sem revestimento

expostos à água do mar ao longo do tempo 76

Figura 18 Perfil da taxa de corrosão do aço carbono SAE 1008 sem revestimento 77

Figura 19 Perfis das concentrações de microrganismos sésseis na superfície de aço

carbono SAE 1008 revestido em função do tempo de exposição no sistema 78

Figura 20 Cupons de aço carbono SAE 1008 revestidos após 90 dias de exposição à

água do mar 80

Figura 21 Taxa de corrosão em cupons de aço carbono SAE 1008 revestidos expostos à

água do mar ao longo do tempo 81

Figura 22 Perfil da taxa de corrosão do aço carbono SAE 1008 revestido 82

Figura 23 Modelos matemáticos da taxa de corrosão com o tempo de exposição dos cupons

(A) aço carbono 1005 sem revestimento; (B) aço carbono 1008 sem revestimento;

(C) aço carbono 1008 revestido 86

Figura 24Fotomicrografias das superfícies do cupom de aço carbono 1008 jateado antes

da sua entrada no sistema (A); cupom após retirada do sistema estéril (B) e

cupom com formação de biofilme (C), ambos, após 90 dias de exposição à

água do mar 87

Figura 25 Fotomicrografias das superfícies do cupom de aço carbono 1008 revestidos

– jateado antes da sua entrada no sistema (A); após 90 dias de exposição à

água do mar estéril (B); (C) e (D) com formação de biofilme após 90 dias de

exposição à água do mar 88

Figura 26 Difratogramas dos cupons de aço carbono 1008, sem revestimentos e

revestidos 91

Figura 27 Espectrogramas dos cupons de aço carbono SAE 1008 revestidos e sem

revestimento após 90 dias exposição água do mar estéril e água do mar 92

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Tipos de corrosão com suas respectivas incidências 12

Tabela 2 Exemplos de efeitos deletérios dos biofilmes 19

Tabela 3 Tipos de materiais utilizados nos experimentos 45

Tabela 4 Composição química dos cupons aço carbono AISI 1005 e SAE 1008 46

Tabela 5 Concentrações médias de microrganismos presentes na água do mar e na

água do biorreator trocada a cada 15 dias 48

Tabela 6 Média dos parâmetros físico-químicos das águas de entrada e da água do biorreator

trocada a cada 15 dias 55

Tabela 7 Classificação da taxa de corrosão do aço carbono 58

Tabela 8 Concentrações de Pseudomonas sp. e fungos filamentosos sésseis presentes

nos cupons de aço carbono 1005 imersos na água do mar 61

Tabela 9 Concentrações de Pseudomonas sp. e fungos filamentosos presentes nos

cupons imersos na água do mar para o aço carbono SAE 1008 sem

revestimento 70

Tabela 10 Concentrações de Pseudomonas sp. e fungos filamentosos presentes nos

cupons imersos na água do mar para o aço carbono 1008 revestido 79

Tabela 11 Taxas de corrosão dos aços AISI 1005, SAE 1008 e 1008 revestido 84

Efeito da Microbiota Marinha da Região de Suape na Corrosão de Cupons de Aço Carbono AISI 1005 e SAE 1008 em Sistema Estático. 4

RESUMO

Indústrias químicas, petroquímicas e usinas geradoras de energia são locais altamente

favoráveis ao desenvolvimento e proliferação de microrganismos. Quando a corrosão do

material metálico se processa sob a influência de microrganismos, ela é denominada

biocorrosão ou corrosão microbiologicamente induzida (CMI). Este trabalho teve como

principal objetivo avaliar a microbiota marinha da Região de Suape na corrosão de

cupons metálicos de Aço Carbono AISI 1005 e SAE 1008. Foram investigados

microrganismos responsáveis pelo processo de biocorrosão e avaliado o uso de um

revestimento polimérico para proteção da liga aço carbono. O material utilizado foram

cupons de aço carbono AISI 1005 e SAE 1008 e o revestimento anticorrosivo a base de

resina epóxi. Os cupons com dimensões 1x25x35mm foram previamente jateados,

tratados e pesados. Os experimentos foram conduzidos em sistema estático constituídos

por biorreatores. As amostras de água foram sempre coletadas no mesmo local, trocadas

e analisadas (parâmetros físico-químicos e microbiológicos) a cada 15 dias. As análises

para quantificação dos microrganismos planctônicos (bactérias aeróbias e anaeróbias

totais, bactérias precipitantes do ferro, bactérias redutoras do sulfato (BRS),

Pseudomonas aeruginosa, assim como fungos filamentosos) foram realizadas durante

um período entre 60 e 90 dias. Neste mesmo período, também foram retirados cupons

para quantificação dos microrganismos sésseis. Também foi realizada uma cinética de

crescimento microbiano na formação do biofilme ao longo de 14 dias, com a retirada

dos cupons a cada 48 horas para avaliar o comportamento de formação de biofilme em

função do tempo. Posteriormente, os cupons foram analisados através de técnicas de

caracterização da superfície metálica e taxa de corrosão. Os valores encontrados para as

taxas de corrosão referentes aos cupons AISI 1005 sem revestimento, SAE 1008 sem

revestimento e SAE 1008 com revestimento foram de 0,04708 mm/ano, 0,0561 mm/ano

e 0,0053 mm/ano, respectivamente. Para ambos os cupons sem revestimento (1005 e

1008) o melhor modelo proposto foi um ajuste polinomial de grau três. Para o cupom

revestido o modelo que melhor se ajustou foi a equação de decaimento exponencial de

grau um. Esse resultado mostra a importância do revestimento no combate à corrosão

das ligas metálicas em ambientes fortemente corrosivos.

_____________________________________________________________________

Palavras-chave: biocorrosão, água do mar, biofilme, aço-carbono AISI 1005 e SAE

1008, revestimento anticorrosivo.


ABSTRACT

Chemical, petrochemical industries and hydro-electric power are places favorable to the

development and proliferation of microorganisms. When the corrosion of the metallic

material if processes under the influence of microorganisms, it is called biocorrosion or

microbially induced corrosion (MIC). This work had as main objective to evaluate

microbiota sea of the Region of Suape in metallic the steel coupon corrosion carbon

AISI 1005 and SAE 1008. The different species of microorganisms responsible for the

process of biocorrosão had been investigated and evaluated the use of a coating

polymeric for protection of the steel carbon. The material used had been steel coupons

carbon AISI 1005 and SAE 1008 and anticorrosive coating of the epoxy resin. The

coupons with dimensions 1x25x35mm previously had been polished, treated and

weighed. The experiments had been lead in static system constituted by bioreactors. The

seawater samples always had been collected in the same place, changed and analyzed

(parameters microbiological physical -chemistry and) each 15 days.

The analyses for quantification of the planktonics microorganisms (aerobic bacteria and

anaerobic, iron reducing bacteria, sulphate reducing bacteria (SRB), Pseudomonas

aeruginosa, as well as filamentous fungi) had been made during a period between 60

and 90 days. In this exactly period, had been also removed coupons for quantification of

the microorganisms sessile. A kinetic of microorganism growth in the formation of

biofilm was done during14 days, with the removal of coupons to each 48 hours to

evaluate the behavior of formation of biofilms in function of the time. Later, the

coupons had been analyzed through techniques of characterization of the metallic

surface and corrosion rate. The values found for the rate of corrosion to coupons AISI

1005 without coating, SAE 1008 without coating and SAE 1008 with coating 0.04708

had been of mm/year, 0.0561 mm/year and 0.0053 mm/year, respectively. For both the

coupons without coating (1005 and 1008) the best model considered was a polynomial

adjustment of three degree. For the coated coupon the model that better was adjusted

was the equation of exponential decline of one degree. This result shows the importance

of the covering in the combat to the corrosion of the steel carbon in strong corrosive

environments.

_____________________________________________________________________

Keywords: biocorrosion, seawater, biofilm, steel carbon AISI 1005 and SAE 1008,

anticorrosive coating.


CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

Com o crescente desenvolvimento tecnológico mundial, existe atualmente uma

grande preocupação com relação aos enormes prejuízos advindos da corrosão, impondo

desta forma o aperfeiçoamento e a criação de novas técnicas para o seu efetivo combate

e controle.

A corrosão sendo, em geral, um processo espontâneo está constantemente

transformando os materiais metálicos, nas mais diversas indústrias, diminuindo a

durabilidade e desempenho dos equipamentos deixando de satisfazer aos fins a que se

destinam. Segundo NUNES (2007), o gasto com corrosão no Brasil corresponde ao

índice de 3,5% do Produto Interno Bruto (PIB) ou seja cerca de R$45 milhões.

Fazenda (2005) afirma que cerca de 26% do aço consumido no mundo é utilizado

apenas na reposição de equipamentos destruídos pela corrosão. Nos EUA este valor é de

aproximadamente 40%. Verifica-se, assim, que proteger convenientemente os

equipamentos significa não só deixar de perder dinheiro com reposição, mas também

economizar reservas naturais.

Quando a corrosão das superfícies metálicas ocorre sob a influência de

microrganismos, ela é denominada de biocorrosão ou corrosão microbiologicamente

induzida (CMI). Neste caso, os microrganismos participam do processo de forma ativa,

mas sem modificar a natureza eletroquímica do fenômeno (VIDELA, 2003).


O mecanismo da biocorrosão envolve o crescimento dos microrganismos na

superfície metálica, formando estruturas denominadas biofilmes que promovem um

crescente aumento no processo corrosivo (BEECH et al., 2005).

O processo de biocorrosão pode ocorrer devido a vários fatores que dependem das

características, metabolismo e habitat dos microrganismos, assim como do tipo de

substrato e do material de revestimento do mesmo (VIDELA, 2003).

A corrosão microbiana tem sido observada em diversas superfícies metálicas

como aço carbono, latão, cobre, zinco, alumínio e, até mesmo, em metais mais

resistentes à corrosão química, como o aço inoxidável e o titânio expostas à água do

mar, água potável, água desmineralizada, além de sistemas para recuperação avançada

de petróleo (RAO et al., 2005; JUZELUINAS et al., 2007). A presença e atividade dos

microrganismos podem causar corrosão localizada, principalmente na forma de pites -

cavidades que apresentam o fundo em forma angulosa e profundidade geralmente maior

do que o seu diâmetro, abertura de fendas em estruturas metálicas, surgimento de

células de aeração diferencial, além do aumento da erosão e da corrosão galvânica

(LITTLE; WAGNER, 1997).

Apesar da participação dos microrganismos no processo corrosivo ter sido

comprovada no início do século passado, só recentemente vem sendo dada a devida

importância ao seu estudo para a prevenção do processo (STOECKER II, 1994). A

caracterização dos microrganismos presentes nesses sistemas é fundamental para a

seleção do melhor tratamento preventivo.

Existem vários métodos empregados para controlar ou evitar a formação de

biofilme. A escolha do método, no entanto, depende de fatores tais como a eficiência

pretendida e estimativa de custos. Nestes métodos devem também ser levados em conta


alguns aspectos fundamentais: ou seja, a inibição do crescimento ou atividade

metabólica dos microrganismos; a modificação das características do ambiente aonde

ocorre o processo de corrosão; as características dos sistemas de funcionamento (aberto

ou fechado); as características da água; a geometria do sistema e os materiais estruturais

(VIDELA, 2003; GENTIL, 2003).

Dentre as estratégias comumente empregadas para prevenir e controlar a

biocorrosão tem-se: a seleção de materiais, revestimentos, proteção catódica, limpeza

mecânica e química e a utilização de biocidas.

Os materiais metálicos quando expostos a ambientes marinhos estão suscetíveis

a severas condições que aceleram o processo corrosivo. Um dos métodos utilizados para

minimizar este tipo de problema é a utilização de revestimentos (GENTIL, 2003).

A aplicação de revestimentos é bastante empregada pelas indústrias. O papel de

um revestimento a base de tintas é dificultar ao máximo a ação corrosiva sobre o

substrato. Entretanto, na maioria das vezes, o revestimento não garante uma eficiente

proteção da superfície metálica sobre a qual foi aplicado. Isto se deve à descontinuidade

do filme protetor que pode ser ocasionada pela ação dos microrganismos, ou mesmo por

falhas ocorridas durante a sua aplicação, ou posteriormente, na fase de operação. Por

isso, em geral, os revestimentos são utilizados associados a outros métodos de

prevenção e controle (NUNES; LOBO, 1998; GNECCO et al., 2003; GONÇALVES,

2002).

Algumas características são essenciais para que um sistema de pintura atue

como boa proteção anticorrosiva para um determinado substrato metálico. Entre essas se

destacam a aderência, a impermeabilidade e flexibilidade (PAYNE, 1973;


PANOSSIAN, 1993; NUNES; LOBO, 1998; GNECCO et al., 2003; LEITE, 2004;

FAZENDA, 2005).

Os revestimentos utilizados nos sistemas industriais muitas vezes falham pela

incorreta seleção e /ou aplicação. Considerando os fatores operacionais e de custo existe

a necessidade de se avaliar a eficácia de alguns tipos de revestimentos em determinadas

condições de específicas de trabalho.


CAPÍTULO 2

OBJETIVOS

Este trabalho teve como principal objetivo avaliar a microbiota marinha da

Região de Suape na corrosão de cupons metálicos de Aço Carbono AISI 1005 e SAE

1008.

Foram investigadas as bactérias heterotróficas, anaeróbias totais, precipitantes de

ferro, Pseudomonas sp, Pseudomonas aeruginosa, BRS e fungos filamentosos,

responsáveis pelo processo de biocorrosão nos cupons metálicos e avaliado o uso de um

revestimento polimérico, a base de resina epóxi, para proteção da liga do Aço Carbono

SAE 1008. Dentre os objetivos específicos desta proposta, pode-se destacar:

Quantificação de microrganismos sésseis e planctônicos;

Aplicação do revestimento em superfícies metálicas;

Avaliação da proteção dos revestimentos ;

Avaliação do perfil de crescimento microbiano na formação dos biofilmes;

Modelagem da taxa de corrosão;

Caracterização do substrato antes e após o processo de biocorrosão;

Efeito da Microbiota Marinha da Região de Suape na Corrosão de Cupons de Aço Carbono AISI 1005 e SAE 1008 em

Sistema Estático. 11

CAPÍTULO 3

REVISÃO DA LITERATURA

3.1. Corrosão

A palavra corrosão provém do vocábulo latino corrodore, que significa

“destruir rapidamente deixando uma superfície irregular”.

A corrosão sofrida por materiais, especialmente metálicos, pode ser definida

como sendo um processo espontâneo de deterioração por ação de reações químicas

heterogêneas ou eletroquímicas que ocorrem na superfície de separação entre o metal e

o meio corrosivo tornando o material inadequado para o uso. Este processo ocorre de

diferentes formas que variam em função das condições do ambiente e da composição do

material. Os tipos de corrosão são descritos de acordo com a aparência ou forma de

ataque, as diferentes causas e seus mecanismos (GENTIL, 2003).

Existem dois mecanismos relacionados ao processo corrosivo, o mecanismo

eletroquímico e o mecanismo químico. No mecanismo eletroquímico, ocorrem reações

químicas que envolvem transferência de carga ou elétrons através de uma interface ou

eletrólito, enquanto que no mecanismo químico, ocorrem reações diretas entre o

material metálico ou não-metálico com o meio corrosivo, não havendo geração de

corrente elétrica, diferentemente do que ocorre no mecanismo eletroquímico.

O mecanismo de corrosão eletroquímico é constituído por três etapas principais:

1- Por um processo anódico onde há passagem de íons para a solução;

2- Por um deslocamento de elétrons e íons consistindo na transferência de

elétrons das regiões anódicas para catódicas através do circuito metálico e a

ocorrência de um processo de difusão de anions e cátions na solução;



3- Por processo catódico, onde há recepção de elétrons, na área catódica pelos

íons ou moléculas presentes na solução (MARCUS; OUDAR, 1995).

Os tipos de corrosão e suas respectivas incidências são apresentados na Tabela 1.

Observa-se que a corrosão em meios aquosos é a mais comum sendo um processo

essencialmente eletroquímico, no qual a água é o eletrólito da reação (WOLYNEC,

2003).

Tabela 1 - Tipos de corrosão com suas respectivas incidências.

TIPOS DE CORROSÃO INCIDÊNCIA (%)

Corrosão em meio aquoso 90%

Oxidação e corrosão quente 8%

Corrosão em meios orgânicos 1,8%

Corrosão em meios liquídos 0,2%

Fonte: WOLYNEC, 2003

Países avançados tecnologicamente apresentam altos gastos com corrosão, e, por

conseguinte têm investido maciçamente na sua prevenção e combate. Esses gastos

econômicos podem ser classificados em diretos (custos referentes à substituição de

peças e equipamentos corroídos; aplicação e manutenção de métodos de proteção como

pinturas, revestimentos, proteção catódica) e indiretos (paralisações acidentais, perdas

ou contaminação de produtos, perda de eficiência, entre outros) sendo que este último

totaliza custos mais elevados que os diretos e nem sempre podem ser quantificados

(GONÇALVES, 2002).



3.1.1 Meios corrosivos

Os meios corrosivos mais frequentemente envolvidos nos processos de corrosão

são: águas naturais, atmosfera, solo e produtos químicos (GENTIL, 2003).

Neste item será enfatizada a água do mar uma vez que foi o eletrólito utilizado

nos experimentos desta pesquisa.

Os materiais metálicos em contato com a água tendem a sofrer corrosão, que

dependerá principalmente das impurezas presentes no meio. Entre elas, podem ser

citadas: sais e gases dissolvidos, crescimento biológico e sólidos suspensos (DANTAS,

1995; GENTIL, 2003; VIDELA, 2003).

A água do mar é um meio corrosivo complexo constituído de solução de sais,

matéria orgânica viva, silt, gases dissolvidos e matéria orgânica em decomposição. A

principal variável é a salinidade, que aumenta a condutividade da água, acelerando o

processo de corrosão eletroquímica, porém, vale ressaltar que esta ação corrosiva da

água do mar não se restringe à ação isolada da solução salina, pois certamente ocorre

também a ação conjunta de fatores como temperatura, matéria orgânica dissolvida e

particulada, pH, velocidade das correntes, e o desenvolvimento dos microrganismos e

macrorganismos (GENTIL, 2003; BRITO,2003).

A água do mar é um eletrólito forte apresentando uma salinidade de

aproximadamente 3.5 % em peso, além de quantidades significativas de magnésio, cálcio,

potássio, sulfato, e íons de bicarbonato, juntamente com outros solutos em menor

quantidade. O pH desse meio encontra-se na faixa de 8,0 a 8,3 e a concentração de

oxigênio apresenta-se próximo do equilíbrio com a atmosfera (TALBOT, 1998).

Em água do mar observa-se com mais freqüência às formas de corrosão

uniforme, por placas e por pite ou alvéolos. Em condições de imersão devem ser citados

como fatores que podem influenciar a corrosão: presença de metais como cobre ou seus



íons, áreas de estagnação e deposição de sólidos. A presença de cobre ou seus íons

possibilita a ocorrência de corrosão galvânica, e a presença de áreas de estagnação com

a deposição de sólidos criam condições formadoras de áreas diferentemente aeradas,

com a conseqüente corrosão por aeração diferencial e, neste caso, também chamada

corrosão por depósito (GENTIL, 2003).

3.2. Biocorrosão ou Corrosão Microbiologicamente Induzida (CMI)

O processo de biocorrosão vem sendo estudado ao longo de muitos anos, tendo

seu primeiro registro publicado em 1891, pelo cientista Garret que postulou ser a

corrosão do chumbo favorecida pela ação de produtos resultantes da atividade

microbiana, como amônia, nitritos e nitratos (GONZÁLEZ et al., 1998). Entretanto, o

interesse científico e tecnológico, visando desenvolver medidas mitigadoras capazes de

prevenir ou impedir o desenvolvimento microbiano em ambientes industriais, somente

recebeu a devida atenção nos últimos anos (STOECKER II, 1994).

A biocorrosão é o tipo de corrosão que se processa sob a influência de

microrganismos, seja pela ação de seus metabólitos agressivos, pelo processo de

despolarização catódica ou pela criação de áreas de aeração diferencial, causadas pelo

consumo desigual de oxigênio, em função da presença de células microbianas

fortemente aderidas à superfície, capazes de gerar um ambiente anaeróbio em sua base

(AL-AHMAD et al., 2000; ISMAIL et al., 1999).

Casos relacionados à biocorrosão já foram detectadas em metais expostos à água

do mar, água doce, água potável, produtos alimentícios e químicos, solos, óleos crus e

derivados, plasma humano, despejos domésticos e industriais, entre outros

(LUTTERBACH; DE FRANÇA, 1997; ALMEIDA; DE FRANÇA, 1998; NATISHAN



et al., 1999), atingindo indústrias químicas, petroquímicas, petrolíferas,

naval,civil,automobilística,de papel, aeronáutica,dentre outras (VIDELA,2003).

Os microrganismos normalmente associados à biocorrosão são as bactérias

redutoras de sulfato, bactérias oxidantes de enxofre, bactérias precipitantes do ferro,

bactérias formadoras de exopolissacarídeos (EPS) e bactérias produtoras de ácidos.

Com menor freqüência, também existem casos de corrosão associados a

microrganismos como fungos filamentosos e algas.

3.3. Biofilme

Nos ambientes mais recônditos até mesmo nos mais desfavoráveis é possível

encontrar microrganismos, principalmente bactérias, que possuem a capacidade de

colonizar qualquer superfície, desde rochas inóspitas até implantes médicos formando

estruturas chamadas biofilmes. Esta ubiqüidade revela que os microrganismos possuem

uma grande capacidade de resistência e adaptação a condições ambientais extremas

(PEREIRA,2001)

O biofilme é formado por um gel constituído de cerca de 95% de água, contendo

células microbianas, seus polímeros extracelulares insolúveis, que são principalmente

polissacarídeos (EPS), e compostos inorgânicos (VIERA et al., 1999). Um conceito

mais moderno define os biofilmes como estruturas complexas constituídas de “clusters”

celulares, que são agregados de células microbianas inseridas numa matriz

exopolissacarídica e canais intersticiais, por onde ocorre a passagem do fluido circulante

(LEWANDOWSKI et al., 1995; DAVEY; OTOLLE, 2000) (Figura 1).



Figura 1 - Modelo atual da estrutura de biofilmes (Fonte: VIDELA, 2003).

A formação de biofilmes, sobre superfícies sólidas em contato com ambientes

úmidos, ocorre de maneira espontânea e imediata. O processo que já foi descrito por

diversos autores (LEWANDOWSHI, 2000; BEECH; SUNNER, 2004; JANNING et al.,

2005) e envolve as seguintes etapas:

o Inicialmente tem-se a adsorção dos compostos orgânicos dissolvidos na água;

o As bactérias sésseis se depositam, enquanto as planctônicas permanecem dispersas na

fase aquosa;

o As bactérias sésseis produzem exopolissacarídeos (EPS) que passam a envolver e

aglutinar as células protegendo-as contra condições adversas do meio ambiente;

o Após a fixação, e na presença de nutrientes, as bactérias se multiplicam aumentando a

espessura do biofilme possibilitando assim a aderência de outros microrganismos ao

mesmo.

o Desprendimento das camadas mais externas do biofilme.

A Figura 2 mostra as etapas do desenvolvimento de um biofilme.

O mecanismo de formação de biofilmes caracteriza-se em um processo dinâmico,

onde ocorre concomitante crescimento celular e desprendimento de agregados celulares

(VAN LOOSDRECHT et al., 1990; VIDELA, 1994; PERCIVAL, 1998; PEREIRA,



2001; GONÇALVES, 2002; MANUEL, 2007; VIEIRA, 2008). Entretanto, este

fenômeno é extremamente dependente das características microbiológicas, químicas e

físicas do fluido, da natureza do substrato e da mecânica de fluidos do sistema

(CHARACKLIS; MARSHALL, 1990; SRIVASTAVA, 1998; PERCIVAL, 1998; AL-

AHMAD et al., 2000; GONÇALVES, 2002; VIDELA, 2003; MANUEL, 2007).

Figura 2 – Processos envolvidos na formação e crescimento de biofilmes (Fonte:

XAVIER et al., 2003).

A composição da microbiota constituinte de biofilmes é bastante diversificada,

podendo conter bactérias, fungos, algas, protozoários, etc. No entanto, em função das

relações de simbiose e mutualismo desenvolvidas nos biofilmes, os microrganismos

podem apresentar características morfológicas distintas daquelas observadas quando

cultivados em culturas puras (GONÇALVES, 2002).

Segundo Morton et al. (1998), o biofilme apresenta-se de modo descontínuo não

se distribuindo de forma homogênea sobre a superfície colonizada. Em estudos

realizados com microscopia eletrônica de varredura (MEV), Almeida e de França



(1998) e Percival (1998) observaram, nos cupons, a existência de áreas de alta

densidade de células associadas aos depósitos, além de espaços não colonizados.

A formação e manutenção do biofilme podem ser afetadas por diferentes

condições físico-químicas como:

I-Redução de oxigênio dissolvido no meio;

II-Temperatura, visto que microrganismos mesófilos desenvolvem-se em

temperaturas entre 25-37ºC, enquanto que os termófilos necessitam de uma faixa entre

40-70ºC;

III-Superfície de suporte, a presença de rugosidades ou imperfeições favorece a

fixação microbiana, pois aumentam a área superficial disponível para adsorção e

protegem os microrganismos sésseis (aderidos ao biofilme) de forças de cisalhamento,

reduzindo a taxa de dessorção celular ;

IV- Velocidade de escoamento, este influencia desde a aderência celular até a

estabilidade dos biofilmes controlando tanto o transporte de células até a superfície a ser

colonizada quanto o transporte de nutrientes até o biofilme formado (CHARACKLIS,

1990).

A manutenção da estrutura dos biofilmes sobre superfícies sólidas está

relacionada não apenas às características hidráulicas do sistema, mas principalmente à

produção biológica de EPS, os quais aglutinam as células e aumentam sua aderência ao

suporte.

O EPS pode ser constituído de lipídeos, polissacarídeos, proteínas e ácidos

nucléicos. O conteúdo dessas macromoléculas no EPS varia, dependendo da espécie

bacteriana produtora e das condições nutricionais e ambientais (CHAN et al., 2002). O

material polimérico, além de favorecer a fixação dos microrganismos também serve



como fonte nutricional no caso de uma condição de estarvação, ou seja, baixa

disponibilidade de nutrientes (COSTERTON et al., 1995). Contudo, a presença de EPS

no biofilme pode ter ação protetora a diferentes produtos químicos, como por exemplo,

protegendo os microrganismos contra a exposição direta a metais e biocidas que

poderiam inativá-los rapidamente caso estivessem livres na fase aquosa (planctônicos).

De uma forma geral, os biofilmes podem ocorrer tanto em sistemas naturais

quanto em ambientes industriais, desde que estes forneçam condições ambientais e

nutricionais ideais para o metabolismo da microbiota constituinte dos mesmos.

A Tabela 2 apresenta alguns problemas associados à formação de biofilmes em

diferentes sistemas industriais e naturais.

Tabela 2 - Exemplos de efeitos deletérios dos biofilmes.

OCORRÊNCIA PROBLEMA / EFEITO

Sistemas de resfriamento Perda de energia e falhas no equipamento, redução na

capacidade de troca térmica

Distribuição de água

Problemas organolépticos, contaminação com patogênicos

potenciais, diminuição da capacidade da tubulação, corrosão

por pite

Indústria de recuperação de óleo Corrosão originada pelas BRS (bactérias redutoras de

sulfato) e entupimento de tubulações

Indústrias de alimentos, papel e tinta Danos nos equipamentos e diminuição da qualidade do

produto

Equipamentos e Tubulações Corrosão ou biodeterioração de metais

Sistemas de filtração Entupimentos

Casco de navio Aumento no consumo de combustível

Fixação em implantes médicos Resistência a tratamentos antimicrobianos e aumento do risco

de infecções secundárias

Fixação em dentes Formação de cáries e placas

Fonte: Griebe; Flemming, 1998; Morton et al., 1998.



3.4. Microrganismos que participam da Corrosão Microbiologicamente Induzida

Diversos microrganismos estão relacionados aos processos de biocorrosão,

destacando-se entre estes, as bactérias. A seguir, serão descritos apenas os grupos

microbianos mais frequentemente envolvidos no processo.

3.4.1 Bactérias Oxidantes do Enxofre

A maioria das bactérias envolvidas na biocorrosão faz parte do ciclo do enxofre

na natureza. Dentre as bactérias oxidantes de enxofre destacam-se as espécies

Acidithiobacillus thiooxidans e Acidithiobacillus thioparus. Estes microrganismos são

aeróbios estritos, mesófilos, térmofilos ou psicrófilos e quimioautotróficos, obtendo

energia a partir da oxidação de compostos inorgânicos de enxofre ou de enxofre

elementar. O processo corrosivo neste caso ocorre devido à formação de ácido sulfúrico,

que ataca superfícies de concreto e metais como o aço carbono, amplamente empregado

na construção de equipamentos usados em várias indústrias (WARSCHEID; BRAAMS,

2000; GENTIL, 2003).

3.4.2 Bactérias Redutoras de Sulfato-(BRS)

Dentre as bactérias anaeróbias mais importantes ligadas aos processos de

corrosão, cabe mencionar, as bactérias redutoras de sulfato (BRS), em especial as do

gênero Desulfovibrio, como D. desulfuricans e D. gigas (JACK et al., 1992; RABUS et

al., 2000; GENTIL, 2003). Estas bactérias estão presentes em vários nichos ecológicos

anaeróbicos como solo, sedimentos, águas doce e salgada assim como na boca e

intestino de muitos animais, devido à sua capacidade de utilizar uma gama de substratos

para obtenção de energia (POTEKHINA et al., 1999; MATIAS et al., 2005).



As BRS são bactérias heterotróficas capazes de metabolizar fontes de carbono

diferenciadas, desde moléculas simples até hidrocarbonetos (KNIEMEYER et al.,

2007). A maioria utiliza compostos orgânicos de baixo peso molecular, como ácidos

graxos, álcoois, lactato, acetato e piruvato como fonte de Carbono e energia e H2 para a

redução do sulfato. O resultado dessa redução é a produção de sulfetos, bissulfetos e gás

sulfídrico, assim como produtos metabólicos intermediários (tiossulfato, tetrationatos,

politionatos), que possuem um papel importante na corrosão anaeróbica do ferro.

Algumas BRS são capazes de reduzir o sulfato a sulfeto pela oxidação direta do

hidrogênio, através de enzimas denominadas hidrogenases (CASTANEDA;

BENETTON, 2008).

3.4.3 Bactérias precipitantes de ferro

Este grupo também chamado de ferrobactérias ou oxidantes do ferro apresenta

grande diversidade estrutural (VIDELA, 2003).

Dentre este grupo de microrganismos destacam-se a espécie Acidithiobacillus

ferroxidans e os gêneros Gallionella e Crenothrix. (EDWARDS et al., 2001).

As bactérias precipitantes do ferro são aeróbias e obtêm a energia necessária ao

seu metabolismo a partir da oxidação do íon ferroso a férrico. Em decorrência desse

processo de oxidação há a formação de hidróxidos de ferro, que por serem em geral

insolúveis, precipitam sobre as superfícies, possibilitando o surgimento de regiões com

diferentes níveis de oxigênio, promovendo assim a corrosão por aeração diferencial

(STAROSVETSKY et al., 2001 apud GALVÃO, 2008).

Além da corrosão, são capazes de produzir flóculos e depósitos de fouling

(inorgânico e biológico) nos sistemas de águas industriais, reduzindo a permeabilidade



do solo e produzindo entupimentos em dutos da indústria de extração de petróleo

(VIDELA, 2003, GENTIL,2003).

3.4.4 Bactérias Produtoras de Exopolissacarídeos (EPS)

Dentre as bactérias ainda cabe mencionar as do gênero Pseudomonas. Estas

bactérias têm importante papel no processo corrosivo, já que produzem polímeros

extracelulares (EPS), que protegem as células contra os íons metálicos e criam

condições de anaerobiose, o que favorece o desenvolvimento das BRS presentes no

interior do biofilme (BEECH; GAYLARDE, 1989; TREVORS; COTTER, 1990 apud

GALVÃO, 2008; OLIVEIRA, 2008). Os EPS aceleram o processo corrosivo por

apresentar na molécula grupamentos específicos que reagem com o metal dissociado,

aumentando assim a velocidade das reações anódicas.

A associação de Pseudomonas aeruginosa ao fungo filamentoso do gênero

Hormoconis e as BRS, em biofilmes formados nas paredes internas de tanques de

combustível de aviões a jato, aparentemente foram responsáveis por graves casos de

corrosão do alumínio e suas ligas (GALVÃO, 2008).

3.4.5 Bactérias Produtoras de Ácidos

Existem várias bactérias heterotróficas que apresentam a capacidade de produzir

ácidos orgânicos de cadeia curta, tais como, ácido fórmico, acético, lático, propiônico,

butílico e úrico. As bactérias produtoras de ácido estão diretamente relacionadas a

biocorrosão pela produção de substâncias corrosivas. Nos últimos anos estes

microrganismos vêm recebendo uma atenção especial devida a sua relação com as BRS.

Os ácidos secretados pelas bactérias produtoras de ácidos podem ser metabolizados



pelas BRS. Assim, o efeito sinérgico desses dois grupos de bactérias pode intensificar a

biocorrosão (BOGAN et al., 2004),

Outras espécies bacterianas podem produzir ácidos inorgânicos como o ácido

nítrico (Nitrobacter e Pseudomonas), ácido nitroso (Nitrosomonas) e ácido sulfídrico

(BRS e Clostridium) (VIDELA, 2003).

3.4.6 Fungos Filamentosos

Os fungos são microrganismos eucarióticos, heterótroficos que possuem parede

celular rígida, constituída por polissacarídeos. Crescem em ambientes que não são

tolerados pelas bactérias (baixa umidade e pH ácido). Necessitam de menores

concentrações de nitrogênio que as bactérias e são capazes de crescer em ambientes

anaeróbicos (VIDELA, 2003).

Segundo GENTIL (2003), a corrosão por fungos ocorre devido à excreção de

metabólitos ácidos, em alguns casos, mesmo quando condições de anaerobiose são

estabelecidas.

A maioria dos fungos requer oxigênio para seu crescimento e obtém energia a

partir de carboidratos. Como resultado do metabolismo oxidativo, produzem vários

ácidos orgânicos, tais como ácido cítrico, oxálico, glucônico, que podem ser corrosivos

a superfícies metálicas (GONÇALVES, 2002; JUZELIUNAS et al., 2007).

Little et al. (2001) citam a corrosão de aço carbono devido à produção de

metabólitos ácidos e dióxido de carbono pelos Aspergillus niger e Penicillium sp. Além

disso, os fungos podem contribuir para o aumento da espessura do biofilme. Convém

enfatizar que estes organismos devido as propriedades dos componentes da parede



celular podem acelerar o processo de corrosão através da biossorção de metais

dissociados.

Videla (2003) também relata a presença de espécies dos gêneros Aspergillus,

Trichosporon e Fusarium em associação com Hormoconis resinae em tanques e

condutos de alumínio de aviões a jato, sendo esta última espécie de maior importância.

A utilização de querosene por estes microrganismos resultou na geração de metabólitos

que foram considerados responsáveis pela corrosão.

3.4.6 Algas

As algas são microrganismos eucarióticos encontrados em diversos ambientes

como água, solo, rochas e plantas. Apresentam grande variedade de morfologia celular,

tamanhos e estruturas. São organismos autótrofos e fotossintéticos que sintetizam a

matéria orgânica a partir de dióxido de carbono e água, usando a luz solar como fonte

de energia (VIDELA, 2003). Algumas microalgas são também quimiotróficas, o que

justifica a presença desses organismos em tubulações industrias. Também apresentam a

capacidade de produzir ácidos orgânicos com ação corrosiva (MARCUS; OUDAR,

1995). Além disso, excretam compostos que podem servir de nutrientes para outros

microrganismos presentes nos biofilmes, favorecendo seu crescimento.

Sodré (1996) cita as espécies Nostoc parmeloides e Anabaena sphaerica como

causadoras da corrosão de aço carbono e de aço inoxidável.

Segundo VIDELA (2003), os gêneros mais freqüentes associados às instalações

industriais e marinhas são o Navícula (diatomácea), o Oscillatoria (alga verde-azul), o

Chlorella e o Ulothrix (clorofitas). As algas induzem a corrosão por meio de um

mecanismo de aeração diferencial, criando gradientes de pH ou oxigênio sobre as



superfícies metálicas onde ocorre o crescimento e, dessa forma possibilitar o

desenvolvimento de BRS e, assim, a corrosão das superfícies abaixo das quais elas se

depositam.

3.5. Mecanismos envolvidos na corrosão microbiologicamente induzida

Os microrganismos participam do processo corrosivo de forma ativa, sem alterar

contudo, a natureza eletroquímica do fenômeno, apenas intensificando o processo de

corrosão através de diferentes mecanismos que serão descritos a seguir (COETSER;

CLOETE, 2005).

3.5.1 - Criação de Células de Aeração Diferencial

O processo de corrosão por aeração diferencial ocorre quando um material

metálico é exposto a regiões diferentemente aeradas. Dessa forma, qualquer filme que

não seja capaz de promover um recobrimento uniforme de toda a superfície do metal, ou

liga imersa, será um gerador de células de aeração diferencial em potencial (GENTIL,

2003).

No caso dos biofilmes, a complexidade das populações presentes, bem como a

presença de EPS, dificulta a difusão de oxigênio. Em conseqüência se estabelece uma

condição de anaerobiose na base do biofilme. Considerando que a formação de biofilme

sobre superfícies sólidas não é capaz de recobrir uniformemente toda a superfície,

criam-se regiões aeradas e não aeradas, favorecendo a corrosão por aeração diferencial

(CHARACKLIS; MARSHALL, 1990).



3.5.2 - Produção de Substâncias Corrosivas

Alguns microrganismos são capazes de sintetizar e secretar ácidos durante o seu

metabolismo. Esses ácidos ao entrarem em contato com a superfície metálica podem

destruir o filme protetor (camada de passivação). Nesse caso, fica evidente que o ácido

metabolicamente produzido modifica o pH, ocasionando predominantemente corrosão

generalizada (ANGELL, 1999).

3.5.3 - Consumo de Substâncias Inibidoras da Corrosão

Alguns autores mencionam a participação de microrganismos no processo de

corrosão de metais, através da degradação de inibidores de corrosão como por exemplo

di-benzil-sulfóxido, ácido p-cloro-benzo-hidroxâmico e 5-mercapto-1-fenil-tetrazol

(IVERSON, 1972; WALCH, 1991).

Bactérias e fungos podem acelerar a corrosão indiretamente, já que algumas

espécies apresentam a capacidade de metabolizar substâncias usadas para inibir a

corrosão (MORTON; SURMAN, 1994).

3.5.4 - Despolarização Catódica

A teoria da despolarização catódica foi proposta em 1934 por von Wolzogen

Kühr e van der Vlugt, para explicar a ação das BRS, em regiões anaeróbicas, em dutos

de ferro enterrados em solos alagados. Esta teoria tem sido questionada nas últimas

décadas (STARKEY, 1986; VIDELA, 1991; PINEAU, 2003) por não considerar o

efeito corrosivo do sulfeto de hidrogênio e/ou sulfeto ferroso, produtos de corrosão.

Além disso, considera apenas a ação dos microrganismos que possuem a enzima



hidrogenase, não mencionando os demais microrganismos envolvidos no processo

corrosivo.

Segundo Gerchakov e Udey, as BRS aceleram a corrosão do aço devido à

formação de sulfetos de ferro e não à ação da hidrogenase (ANDRADE, 1998).

Contudo, foi constatado que o filme de sulfeto de ferro produzido tem efeito protetor se

formado em camada contínua, ou seja, revestindo toda a superfície do metal. Caso

contrário, é o principal causador da corrosão.

O acúmulo de FeS no meio e a sua deposição nas superfícies metálicas dão

origem à formação de uma célula eletroquímica, com o ferro sendo o anodo e o FeS

sendo o catodo (POTEKHINA et al., 1999).

É importante ressaltar que na maioria dos casos, a CMI não ocorre devido a um

único mecanismo, mas à interação dos mecanismos citados que podem ocorrer

simultaneamente ou em cadeia.

3.6. Métodos de prevenção e controle da corrosão microbiologicamente induzida

Em virtude do aumento dos processos de deterioração dos materiais pelas

atividades microbianas resultando em grandes custos econômicos e ambientais,

inúmeros métodos têm sido desenvolvidos e empregados visando prevenir a formação

de biofilmes e assim, a biocorrosão. Porém, estes métodos devem levar em conta dois

aspectos fundamentais: inibir o crescimento ou a atividade metabólica dos

microrganismos e modificar as características do ambiente onde ocorre o processo de

corrosão (VIDELA, 2003).

A seguir, serão abordados alguns métodos utilizados na prevenção e controle da

CMI.



3.6.1 - Seleção de Materiais

A escolha do material metálico é fundamental para evitar problemas de corrosão.

O ambiente ao qual será exposto o material também deve ser considerado. Porém,

dependendo dos custos relacionados, podem ser empregados materiais não resistentes

associados com um ou mais métodos de prevenção e controle.

3.6.2 - Proteção Catódica

Proteger catodicamente uma estrutura significa eliminar, por processo artificial,

as áreas anódicas da superfície do metal, fazendo com que toda a estrutura adquira

comportamento catódico. Para tanto, o metal deve ser polarizado em um determinado

potencial, de forma a manter o metal em seu domínio termodinâmico de imunidade.

Como conseqüência, o fluxo de corrente elétrica anodo/catodo no material deixa de

existir e a corrosão é totalmente eliminada (GALVÃO, 2008).

Segundo VIDELA (2003), uma combinação adequada de proteção catódica e

revestimento pode representar um sistema eficiente de proteção contra a biocorrosão,

em especial quando se trata de proteger tubulações ou estruturas expostas à água do mar

ou a solos potencialmente agressivos.

3.6.3 - Limpeza Mecânica

Esta compreende qualquer método capaz de remover fisicamente o material

depositado na superfície. Como por exemplo, a passagem de “pigs”, que servem para

limpar e/ou inspecionar as paredes internas de dutos metálicos; esferas de limpeza, jatos

d’água, escovação, entre outros para remover lodo, escamas, incrustações, bem como as

bactérias associadas a esses materiais (VIDELA,2003;TORRES, 2005).



Entretanto, este tipo de limpeza não previne que microrganismos viáveis

recolonizem os sistemas, portanto, outros métodos devem ser associados a limpeza

mecânica para aumentar a eficiência no combate à biocorrosão.

3.6.4 - Limpeza Química

Geralmente aplicada após a limpeza mecânica, é mais efetiva na limpeza de

espaços de difícil acesso e zonas de ataque localizado. Nesse tipo de limpeza, podem ser

utilizados ácidos minerais, ácidos orgânicos e quelantes (compostos orgânicos e

inorgânicos capazes de formar complexos com íons metálicos).

3.6.5 – Biocidas

Os biocidas consistem em compostos (ou misturas de compostos) capazes de

matar os microrganismos ou eliminar o crescimento microbiológico. Em geral, a

aplicação dessas substâncias ocorre depois da limpeza mecânica, sendo mais eficiente

em espaços fechados e zonas de ataque localizado. Podem ser inorgânicos, como cloro,

ozônio e bromo, ou orgânicos, como as isotiazolinas, compostos de amônio quaternário,

aldeídos como o glutaraldeídos e a acroleína (GONÇALVES, 2002).

A desinfecção de qualquer sistema pelo uso de biocidas deve cumprir três

funções principais: bactericida, fungicida e algicida.

O uso de biocidas consiste no método bastante utilizado na prevenção da

corrosão microbiologicamente induzida. Uma das principais atuações desses produtos

está na supressão do crescimento, visando controlar ou eliminar os microrganismos

responsáveis pelo processo (CHAPMAN et al., 1993; TELANG et al., 1998;

POTEKHINA et al., 1999).



Os requisitos mais importantes para um biocida de uso industrial são: não ser

corrosivo para os metais do sistema, eficácia em baixas dosagens, baixo custo,

biodegradabilidade e seletividade para os microrganismos a eliminar (RAMESH;

RAJESWARI, 2005).

O uso de biocidas tóxicos no controle da corrosão microbiologicamente induzida

vem sendo substituido pela aplicação de biocidas seguros ecologicamente e compatíveis

com os sistemas (VIDELA, 1996; GAYLARDE, 1997; SARAVIA; GAYLARDE,

1998; VIERA et al., 1999). Contudo, normalmente os biocidas comercialmente

disponíveis são tóxicos e não biodegradáveis. Por isso, apesar de ser um dos métodos

mais empregados, o uso freqüente de biocidas pode causar poluição ambiental e ainda

ser a causa do surgimento de microrganismos resistentes ao produto.

3.6.6 – Revestimentos

Dentre as técnicas de proteção anticorrosivas existentes, a aplicação de tintas ou

esquemas de pinturas é uma das mais empregadas, pois apresenta uma série de

propriedades importantes, tais como facilidade de aplicação e de manutenção e relação

custo/benefício atraente.

Tintas, bem como todos os materiais geralmente incluídos nesta designação

(esmaltes, “primers”, lacas e vernizes) constituem o grupo mais importante de

revestimentos orgânicos, possuindo mutuamente a função decorativa e protetora para os

mais diferentes tipos de substratos (FAZENDA, 2005).

Esse tipo de material é definido como sendo um produto líquido ou em pó que,

quando aplicado sobre um substrato, forma após a sua cura, uma película opaca com

características protetoras, decorativas, etc. De forma geral, os revestimentos, apresentam



cinco grupos constituientes: os ligantes (resinas), os solventes, os pigmentos, as cargas

(pigmentos extendedores) e os aditivos (FAZENDA, 2005, NUNES; LOBO, 1998).

As resinas são componentes que apresentam a função de envolver as partículas

de pigmento e mantê-las unidas entre si e o substrato formando uma matriz. A resina

proporciona impermeabilidade, continuidade e flexibilidade à tinta, além de possibilitar

aderência entre a tinta e o substrato. Como esse componente dá às tintas suas

características predominantes, as tintas são normalmente classificadas pelo tipo de

ligante que as compõem: alquídicas, vinílicas, epoxídicas, poliuretânicas, fenólicas,

silicônicas, etc. (FAZENDA, 2005).

Os solventes têm por finalidade dissolver a resina, bem como, através da

redução da viscosidade, facilitar a aplicação da tinta e permitir uma boa característica

filmogênea (FAZENDA, 2005).

Os pigmentos são substâncias inorgânicas ou orgânicas finamente divididas

(baixa granulometria) que, em suspensão na tinta líquida, são umectados pela resina e

após a secagem formam uma camada uniforme colorida sobre o substrato. Os pigmentos

são responsáveis pela cor, opacidade, coesão e juntamente com a resina pela inibição do

processo corrosivo, e também pela consistência, dureza e resistência da película

(PAYNE, 1973; BUXBAUM, 1993; FAZENDA, 2005).

Os aditivos são substâncias adicionadas em pequenas quantidades e que

fornecem ao revestimento final algumas propriedades especiais. Influenciam

significativamente na manufatura, na estabilidade, aplicabilidade, qualidade e aspecto

do filme aplicado. Num sistema de pintura, raramente esses componentes excedem 5%

da composição. Um aditivo muito importante no combate à corrosão gerada por

microrganismos é o biocida, que se enquadra na classe de aditivos de preservação.



Uma vez que a resina é o principal componente presente na formulação de uma

tinta far-se-á uma abordagem mais detalhada sobre as suas principais características e

funções.

As resinas são materiais oligoméricos ou poliméricos responsáveis pela

formação de filmes de revestimentos. Estes componentes são essenciais na formulação

de qualquer revestimento e afetam praticamente todas as características do mesmo. Elas

ligam os pigmentos, são responsáveis pela adesão e dureza do filme após a secagem. As

principais características de um revestimento atribuídas ao ligante são resumidas em:

formação do filme, adesão ao substrato, dureza, desenvolvimento de brilho, nivelamento

da superfície do substrato e resistência à formação de bolhas, rachaduras e

descascamentos (FAZENDA, 2005; NUNES; LOBO, 1998; MANO; MENDES, 1999).

Quanto ao tipo de resina as tintas podem ser classificadas em três grandes

grupos, conforme as características dos veículos: tintas convencionais, tintas seminobres

e tintas nobres. Dentre as tintas convencionais podem ser destacadas as tintas a óleo, as

tintas de resinas alquídicas e fenólicas modificadas com óleo e as tintas betuminosas

(NUNES; LOBO, 1998).

As tintas convencionais apresentam algumas características em comum,

destacando-se a sua indicação para atmosfera pouco agressiva. Além disso, apresentam

baixa exigência de preparação de superfície e o mecanismo de formação do filme ocorre

através da oxidação de óleo (em parte por evaporação do solvente ou coalescência) e

somente evaporação do solvente para as tintas betuminosas (NUNES; LOBO, 1998).

As tintas seminobres apresentam maior exigência de preparo de superfície, em

geral jateamento ao metal quase branco. A formação de filme ocorre através da

evaporação de solvente ou coalescência e são indicadas para atmosfera medianamente



agressiva. Dentre esse grupo de tintas destacam-se as tintas acrílicas, as tintas de

borracha clorada e tintas vinílicas (NUNES; LOBO, 1998).

Como próprio nome sugere, as tintas nobres são tintas de desempenho elevado e

que apresentam custo de médio a alto. Dentro desse grupo destacam-se as tintas epóxis,

tintas poliuretânicas, tintas silicone e tintas ricas em zinco (NUNES; LOBO, 1998).

A seguir, é apresentada de forma sucinta uma descrição das principais

características e aplicações da tinta Epóxi utilizada neste trabalho.

As resinas epóxi, responsáveis pela nomenclatura dessa tinta, são um dos mais

importantes veículos utilizados no combate à corrosão, devido as suas eficientes

características de aderência, resistência química e impermeabilidade (GENTIL, 2003).

Estas resinas são caracterizadas por um sistema cíclico de três membros formado

por um átomo de oxigênio e dois átomos de carbono, que representa o grupo epóxi ou

glicidila, o qual pode reagir com agentes de cura para formar uma estrutura polimérica

com ligações cruzadas (MANO; MENDES, 1999). Este grupamento epoxídico

característico dessas resinas é apresentado na Figura 3.

Figura 3 Estrutura do grupamento epoxídico.

Para perfeito desempenho, a tinta epóxi requer uma excelente limpeza de

superfície, sendo comum a sua aplicação sobre o metal quase branco ou branco

(NUNES; LOBO, 1998).

H

´

?

H

´

? R R’



As tintas epóxis apresentam como principais vantagens: alta resistência química;

alta resistência mecânica; aderência; impermeabilidade em água doce e salgada;

flexibilidade e elevada proteção anticorrosiva (NUNES; LOBO, 1998; FAZENDA,

2005).

Além desses fatores, o interesse por tintas epóxis para pintura anticorrosiva é

cada vez maior devido a sua excelente resistência a meios agressivos, a abrasão e

principalmente a possibilidade de formulação de tintas de alto teor de sólidos, reduzindo

os impactos ambientais ocasionados pela emissão de solventes voláteis à atmosfera

(INTERNATIONAL PROTECTIVE COANTINGS, 2008).

Entretanto, vale salientar que as tintas epoxídicas quando expostas ao

intemperismo natural, apresentam fraca resistência aos raios ultravioletas, presentes no

espectro solar, ocasionando perdas rápidas de brilho e de cor. Além disso, apresenta a

formação de gizamento ou empoamento, fenômeno que corresponde a uma degradação

superficial da resina pelos raios ultravioletas, em que o pigmento fica solto na superfície

do revestimento (FAZENDA, 2005).

3.6.6.1. Esquemas de Pintura

A aplicação de esquemas de pintura inicia-se com o processo de preparação da

superfície do substrato e, sem dúvidas, corresponde a uma etapa decisiva para o

desempenho de uma pintura (NUNES, 2007).

Para um eficiente desempenho, a superfície deve está livre de sujidades em geral

(óleos, graxas e produtos de corrosão), visando um eficiente contato entre a tinta base e

o substrato a ser protegido. Além disso, a preparação da superfície possibilita um perfil

de rugosidade adequado para aplicação da tinta, promovendo assim uma melhor



ancoragem da película de tinta ao substrato e, conseqüentemente, melhorando a adesão

mecânica da tinta (NUNES, 2007; GNECCO et al, 2003).

As tintas aplicadas são basicamente filmes poliméricos depositados sobre os

mais variados substratos (madeira, metais, reboco, concreto, plástico, couro, etc.). Um

sistema de pintura convencional é geralmente composto por: uma tinta primária ou base

(“primer”); tinta intermediária e tinta de acabamento (GNECCO et al, 2003).

A seguir são descritas as principais características destas camadas:

a) Primer

O primer é considerado o mais importante componente dos sistemas de pintura,

por ser uma tinta de base, ou seja, por estar em contato direto com a superfície que irá

proteger (GNECCO et al, 2003; NUNES, 2007).

Essa camada de revestimento tem a finalidade de propiciar uma eficiente

proteção ao substrato e caracteriza-se por seu elevado percentual de pigmentos. A

otimização da proteção ao substrato é explicada pela presença de pigmentos

anticorrosivos, que para superfícies metálicas, por exemplo, atuam como inibidores do

efeito da corrosão (PAYNE, 1973).

O primer por servir de base para as demais camadas do sistema de pintura deve

apresentar elevada aderência ao substrato, compatibilidade com as demais camadas,

coesão (alta resistência interna), forte resistência aos reagentes químicos e corrosivos e

flexibilidade apropriada (GNECCO et al, 2003; NUNES, 2007).

b) Tinta intermediária

Tintas intermediárias são geralmente utilizadas em sistemas de pintura com a

função de complementar as características mecânicas e de impermeabilidade do sistema.



Sua principal função é obter maiores espessuras e assegurar maior resistência química

para a pintura aplicada sobre o substrato. A espessura dos sistemas de revestimento é

uma característica bastante relevante em qualquer sistema de pintura. O aumento dessa

camada influenciará as propriedades essenciais do revestimento, como por exemplo,

aumento da resistência química, redução da velocidade de transporte de vapor, aumento

da resistência elétrica, resistência à abrasão e resistência ao impacto. A tinta

intermediária deve também apresentar boa aderência ao “primer” e atuar como uma boa

base para o acabamento, para que não haja problemas de aderência entre as camadas

(GNECCO et al, 2003; VERGÉS, 2005).

c) Tinta de acabamento

As tintas de acabamento representam a camada final de um revestimento, sendo

assim, responsáveis pelo aspecto estético de uma pintura. Entretanto, por estarem em

contato direto com o ambiente, também devem apresentar uma boa resistência às

agressões externas (NUNES, 2007).

Essa camada de revestimento deve possibilitar um selamento resistente para o

sistema de pintura; ser responsável pela barreira inicial ao ambiente; fornecer resistência

aos agentes químicos, água e intempéries; produzir uma superfície resistente ao desgaste

e fornecer efeitos estéticos de cor, textura e brilho (GNECCO et al, 2003; VERGÉS,

2005)

A Figura 4 apresenta um esquema da posição de cada uma dessas camadas

descritas anteriormente.



Figura 4 - Representação de um sistema convencional de pintura (Fonte: GNECCO et

al, 2003).

3.6.6.2. Tintas na proteção anticorrosivas

O papel de um revestimento a base de tintas é dificultar ao máximo a ação

corrosiva sobre o substrato. Toda tinta atua como proteção por barreira, no entanto, não

existem sistemas de pintura totalmente impermeáveis. Há, entretanto sistemas mais

eficientes que retardam o acesso dos agentes agressores ao substrato (GENTIL, 2003).

Algumas características são essenciais para que um sistema de pintura atue na

proteção anticorrosiva, destacando-se a aderência, a impermeabilidade, e flexibilidade

(GNECCO et al, 2003; VIEIRA, 2006) que serão explanados a seguir:

a) Aderência

A aderência é uma propriedade relevante, pois qualquer falha na película ou

danos durante a vida útil, em que ocorra a exposição da superfície metálica à ação do

processo corrosivo, tornará a ação degradante mais pronunciada caso a tinta não

apresente uma boa aderência. Essa característica é uma propriedade inerente à interação

entre a tinta e o substrato, sendo ainda mais relevante a ação particular da resina, já que



é esse componente da formulação de uma tinta responsável pela formação da película

filmogênea (GNECCO et al, 2003; FAZENDA, 2005).

b) Impermeabilidade

Quanto mais impermeável for um sistema de pintura aos agentes propulsores à

corrosão, maior será a durabilidade desse sistema. Entretanto, o oxigênio e o vapor de

água, principais agentes propulsores da corrosão, permeiam as tintas, pois não existe

ainda uma resina totalmente impermeável (GNECCO et al, 2003; FAZENDA, 2005).

Para evitar a penetração de agentes corrosivos e obter uma formulação eficiente

é necessário que se escolha uma resina o mais impermeável possível, além de haver um

balanço entre a quantidade de resina e a quantidade de pigmentos, a fim de impedir a

formação de áreas de elevada porosidade (VIEIRA, 2008 B).

c) Flexibilidade

A flexibilidade de um revestimento é uma característica importante, visto que o

substrato, devido às variações de temperatura, pode sofrer processos de dilatação e

contração. Se o revestimento não acompanhar essa dilatação ou contração é possível

que ocorra a formação de fissuras ou trincas. Isto poderá ocasionar o acesso mais fácil

para os agentes corrosivos atingirem o substrato metálico (GNECCO et al, 2003;

FAZENDA, 2005; VIEIRA, 2006).

3.6.6.3. Mecanismos de proteção contra a corrosão

A tinta pode proteger um substrato metálico através de três mecanismos básicos:

proteção por barreira; proteção catódica e proteção anódica.



a) Proteção por barreira

Todo sistema de pintura atua como uma proteção por barreira, isolando o

substrato do meio corrosivo. No entanto, existem sistemas mais eficientes que retardam

ou impedem por mais tempo que o vapor de água, o oxigênio e os gases corrosivos

atinjam o substrato metálico (VIEIRA et al, 2007).

Os sistemas de pintura anticorrosivos mais eficientes são aqueles com maior

espessura, porém um aumento excessivo da espessura ocasiona a elevação de custo de

aplicação do revestimento e até mesmo compromete a sua qualidade. Logo os

parâmetros, espessura e formulação da tinta, devem ser avaliados de modo a permitir a

obtenção de revestimentos mais compactos, que associados a uma boa

impermeabilidade da resina escolhida, à utilização de pigmentos lamelares e de aditivos

tensoativos adequados, propiciem resultados positivos contra a ação corrosiva,

conferindo uma melhor durabilidade do substrato sobre o qual estão depositados

(VIEIRA, 2006).

Além da espessura, o teor de resina e de pigmento é bastante importante para a

obtenção de uma eficiente camada protetora através do mecanismo por barreira. Um

elevado teor de pigmentos, favorece ao aumento da porosidade do revestimento,

tornando-se susceptível à entrada da umidade. Na Figura 5, tem-se uma ilustração de

um sistema de elevado PVC (“Pigment Volume Concentration”) ou seja elevado teor de

pigmento por volume que geralmente é expressa em porcentagem. Nessa ilustração, é

possível observar áreas de aglomeração de partículas que correspondem a um aumento

de porosidade, por escassez de resina (FAZENDA, 2005).



Figura 5 - Ilustração de um sistema de pintura de alto PVC. (Fonte: FAZENDA, 2005)

No outro extremo, um teor de resina muito elevado pode ocasionar problemas de

bolhas no revestimento, conforme ilustra a Figura 6. Nessa Figura 6, observa-se o

levantamento da película de tinta, ocasionado pela entrada de água através de transporte

osmótico. Nesse mecanismo, a presença de sais na tinta ou na superfície pintada faz

com que ocorra entrada de água, na tentativa de equilibrar as concentrações de sais nos

meios interno e externo da película e consequentemente havendo formação de bolhas.

Este tipo defeito é mais provável em sistemas de baixo PVC, que permitem a retenção

de água sob a película (FAZENDA, 2005).

Figura 6 - Esquema de mecanismo de formação de bolhas (Fonte: FAZENDA, 2005).

Revestimento Revestimento

Sais solúveis

Vapor de água Vapor de água

Formação de bolhas (osmose)

Aglomerações



Para uma eficiente proteção por barreira é necessário um ajuste entre o teor de

resina e o de pigmentos, para que atuem conjuntamente de forma satisfatória. A escolha

de uma resina mais impermeável e de pigmentos com estruturas lamelares propiciam

excelentes resultados para proteção por barreira, quando comparados com os sistemas

de pintura convencionais, por dificultarem o acesso dos agentes agressivos ao substrato,

conforme é ilustrado na Figura 7 (GNECCO et al, 2003).

Figura 7 - (a) Esquema de pintura com pigmentos lamelares e (b) com pigmentos

convencionais. (Fonte: GNECCO et al, 2003).

b) Proteção catódica

As tintas que atuam por proteção catódica são tintas com alto teor de zinco, as

quais também são conhecidas como galvanização a frio ou revestimento de sacrifício.

Esse mecanismo não trata de proteger a área catódica do aço, mas de tornar o

aço catódico através do contato com um metal menos nobre, que no caso é o zinco. As

tintas pigmentadas com pó de zinco necessitam de teores mínimos para protegerem

catodicamente, uma vez que para ocorrência desse mecanismo é necessário que as

partículas de zinco estejam em contato entre si, para permitir continuidade elétrica

(MARCHEBOIS, 2002). Por isso que os veículos epóxi, devido a sua característica de

isolante elétrico, requerem teores de zinco da ordem de 95% em peso (NUNES; LOBO,

1998; GNECCO et al, 2003; FAZENDA, 2005).

(a) (b)



c) Proteção anódica

As tintas que atuam por proteção anódica apresentam em sua composição

pigmentos inibidores, que ao entrarem em contato com a umidade que permeia o filme

forma uma camada impermeável sobre o substrato (GNECCO et al, 2003).

Atualmente, o pigmento mais utilizado com essa finalidade é o fosfato de zinco,

que reage com a umidade produzindo um meio não corrosivo, quando da ocorrência da

permeação da película. Além disso, esse pigmento tem se destacado devido a sua não-

toxidade, diferindo-o dos pigmentos tradicionais à base de cromo que apresentam,

elevada toxidade (KALENDOVÁ et al., 2006).

Após a permeação das películas de tinta, os pigmentos inibem ou ao menos

retardam a dissociação das microáreas anódicas (LEITE, 2004).

O uso de tintas na proteção anticorrosiva é utilizado nas mais diversas áreas e

ambientes agressivos. Diversos trabalhos são realizados na pesquisa e desenvolvimentos

de revestimentos com características protetoras eficientes.

Herrasti et al. (2004) analisaram as propriedades mecânicas e eletroquímicas de

filmes de polipirróis obtidos por meio de métodos eletroquímicos para o

desenvolvimento de revestimentos de aço. Os resultados mostraram que os filmes

obtidos pelo método da corrente continua são mais duros, elásticos e compactos e,

portanto, controlam a corrosão do aço em meios altamente agressivos durante um longo

período do tempo. Provavelmente devido à elasticidade relativamente elevada e de boas

propriedades eletroquímicas destes filmes.

Armelin et al. (2005) estudou a aplicação de um polímero derivado do

politiofeno como aditivo anticorrosivo para quatro pinturas comerciais em aço. As

propriedades dessas pinturas foram caracterizadas por medidas de viscosidade, FTIR,



análises térmicas, e avaliações mecânicas. Os resultados mostraram uma excelente

aderência das pinturas à superfície do aço e após 30 dias de imersão em solução de

cloreto de sódio 3,5% o aço revestido com aditivo poly (3-decylthiophene-2,5-diyl) não

apresentou sinais de corrosão em sua superfície. A pintura comercial EP do sigma

apresentou a melhor propriedade de barreira para o aço. Provavelmente devido às

porcentagens elevadas dos compostos inorgânicos em sua composição, que foram

adicionados como aditivos anticorrosivos.

Como já foi descrito anteriormente, o ambiente marinho é um meio corrosivo

bastante agressivo, por apresentar alta taxa de salinidade, tornando-o um eletrólito

muito ativo, além da presença de alguns tipos de microorganismos que induzem a

corrosão.

Diante dessas duas condições, é de interesse avaliar revestimentos que se

adéquem a esse meio, resistindo à corrosão convencional, bem como ao processo

corrosivo induzido por microrganismos, ressaltando-se também a necessidade de um

revestimento que apresente uma resistência mecânica elevada ao desgaste erosivo

proveniente do meio em estudo.

Em se tratando de inibição à corrosão microbiológica, os revestimentos devem

atender a dois requisitos básicos: não devem ser alterados por ataque bacteriano e não

devem sofrer processos de degradação que produzam substâncias corrosivas (VIDELA,

2003).

Segundo Videla (2003), os revestimentos diminuem o macrofouling e podem

eliminar alguns problemas de biocorrosão, como número de bactérias que formam limo,

já que as superfícies expostas têm baixa tensão superficial, tornando mais difícil a

aderência bacteriana.



As pesquisas científicas nesta área buscam desenvolver formulações adequadas

para que a conformação da camada de tinta ou correlato possa atender as mais diversas

condições de proteção (MANSFELD et al., 1997; TRADOS et al., 2001;

KALENDOVÁ, 2003; MOLERA et al., 2004; AHMED et al., 2005; TRADOS, 2005).

E resulte num material de revestimento ideal no combate a corrosão, denotando um

equilíbrio entre os aspectos de ordem econômica e de aplicabilidade.



CAPÍTULO 4

ETAPA EXPERIMENTAL

Na etapa experimental foram realizados testes para avaliação da biocorrosão em

cupons metálicos de aço carbono AISI 1005 sem revestimento e cupons metálicos de

aço carbono SAE 1008 com e sem revestimento.

4.1. Materiais e Métodos

O material utilizado para confecção dos cupons foi composto por ligas de aço

carbono e o revestimento anticorrosivo foi fornecido pela Sherwin Williams do Brasil -

Divisão Sumaré, ambos com especificações descritas na Tabela 3.

Tabela 3 - Tipos de materiais utilizados nos experimentos.

MATERIAL TIPO

Metal Liga aço-carbono AISI 1005 e SAE 1008

Revestimento Comercial SUMASTIC TAR FREE e COPPER BOTTOM 60

A SUMASTIC TAR FREE é uma tinta epóxi isenta de alcatrão de hullha de alta

espessura bicomponente e o COPPER BOTTOM 60 é um antifouling pigmentado com

óxido cuproso (ANEXO I).

4.1.1 Corpos-de-prova (Cupons metálicos)

Foram utilizados cupons metálicos retangulares de aço carbono AISI 1005 e

SAE 1008 de dimensões 25x35x1mm.



A composição química dos aços utilizados está descrita na Tabela 4.

Tabela 4 – Composição química dos cupons aço carbono AISI 1005 e SAE 1008

COMPOSIÇÃO PERCENTUAL

AÇO AISI 1005 (%)

PERCENTUAL

AÇO SAE 1008 (%)

C 0,048 0,057

Mn 0,340 0,360

Si 0,061 0,008

P 0,021 0,011

S 0,034 0,009

Cr 0,084 0,013

Al 0,169 0,038

Cu 0,019 0,007

Ni 0,048 0,004

Mo 0,012 -

Ti - 0,001

Antes de serem utilizados, os cupons metálicos foram jateados com microesferas

de vidro para remoção de possíveis produtos de corrosão e obtenção de um perfil de

rugosidade adequado às condições reais de campo. Em seguida, foram imersos em

álcool isopropílico por 5 segundos e, em seguida, em acetona por mais 5 segundos.

Secos em estufa a 70±1ºC por 30 minutos e levados ao dessecador por 20 minutos,

pesados ao décimo de miligrama, e só então utilizados nos experimentos (TORRES,

2005).



4.1.2 Revestimento dos cupons metálicos

O revestimento utilizado fornecido pela Sherwin Williams do Brasil

compreendeu em um primer de base epóxi e uma tinta anti fouling pigmentada com

óxido cuproso. A aplicação desse sistema de pintura foi realizada segundo

recomendações estabelecidas pela assistência técnica fornecida pelo fabricante e

efetuada pela Pintec LTDA (Anexo 1)

4.2. Fluido de Processo

Foi utilizada água do mar proveniente da região de captação onde se localiza a

TERMOPERNAMBUCO - SUAPE. As amostras foram coletadas sempre na mesma

região e analisadas quanto aos parâmetros físico-químicos e microbiológicos.

4.3 Microrganismos

Foram quantificados os seguintes grupos de microrganismos: Bactérias

heterotróficas ; Pseudomonas sp; Pseudomonas aeruginosa; Bactérias precipitantes do

ferro; Bactérias anaeróbias totais, BRS e Fungos filamentosos.

4.4. Equipamentos

Os experimentos foram conduzidos em quatro sistemas estáticos abertos

(biorreatores), construídos em vidro com as seguintes dimensões: biorreator 1 - 50cm x

25cm x 30cm, volume útil 34L, biorreator 2 - 29,3cm x 16,5cm x 30cm, volume útil

11,4L e biorreator 3 - 100cm x 50cm x 20cm, volume útil 100L.

Os cupons metálicos foram dispostos internamente ao longo dos bioreatores,

presos através de fios de nylon, todos suspensos na mesma profundidade de modo a



proporcionar a formação e crescimento de biofilme de forma regular em todos os

cupons (Figura 8).

Figura 8 - Sistema estático (biorreatores).

4.5. Quantificação dos microrganismos planctônicos

As quantificações dos microrganismos planctônicos foram realizadas na água do

mar (antes da entrada no biorreator) e após a troca que foi realizada a cada 15 dias.

Foram quantificados os seguintes grupos de microrganismos: Pseudomonas

aeruginosa; Bactérias heterotróficas; Bactérias precipitantes do ferro; Bactérias

anaeróbias totais, BRS e Fungos filamentosos.

Tabela 5 – Concentrações médias dos microrganismos presentes na água do mar e na

água do biorreator trocada a cada 15 dias.

Heterotróficos

(NMP/mL)

Precipitantes

do Ferro

(NMP/mL)

Anaeróbios

Totais

(NMP/mL)

BRS

(NMP/mL)

Pseudomonas

aeruginosa

(NMP/mL)

Fungos (UFC/mL)

Água do

mar

(entrada)

1,2x102± 0,03 4,5x10

3±0,5 4,5x10

4± 0,4 4,0x10

0± 0,01 1,8x10

2±0,02 ausente

Água no

Biorreator

(saída)

3,6x103 ± 0,02 1,5x10

6±0,4 2,3x10

5± 0,5 9,5x10

1±0 ,01 2,4x10

2±0,02 presença



4.6. Quantificação dos microrganismos sésseis

Para quantificação dos microrganismos sésseis, os cupons foram retirados do

sistema e acondicionados em recipientes contendo solução fisiológica para

quantificação de bactérias aeróbias e solução redutora para quantificação dos

anaeróbios.

Os biofilmes formados nas superfícies dos cupons foram removidos através da

raspagem da superfície do metal, com espátula estéril em soluções fisiológicas ou

redutoras como descrito acima e submetidos durante 5 segundos ao ultrasom. Todos os

procedimentos foram realizados em cabine de fluxo laminar obedecendo às normas da

técnica asséptica (CRAVO, 2004).

As suspensões celulares assim obtidas foram utilizadas para quantificação de

microrganismos aeróbios e anaeróbios pela técnica do número mais provável (NMP) e

fungos pela contagem das unidades formadoras de colônia (UFC) pela técnica “pour

plate”.

44..77.. EExxppeerriimmeennttooss

4.7.1 Avaliação da formação do biofilme

a) Teste de Biocorrosão

Foram inseridos no sistema cupons metálicos de aço carbono AISI 1005, SAE

1008 sem revestimento e SAE 1008 revestido, todos jateados e tratados. Estes cupons

foram removidos após 15, 30, 45, 60, 75 e 90 dias de exposição à água do mar, para a

determinação quantitativa das bactérias heterotróficas, anaeróbias, redutoras de sulfato,

precipitantes do ferro, Pseudomonas sp. e fungos filamentosos, presentes nos biofilmes

formados sobre os substratos.



b) Teste em Branco

Foi imprescindível para o trabalho desenvolvido a investigação da participação

microbiana na taxa de corrosão sofrida nos cupons metálicos. Dessa forma, um

experimento em condições estéreis (teste em branco) foi conduzido para se excluir o

efeito microbiológico sobre a taxa de corrosão, permitindo verificar unicamente o grau

de contribuição galvânica na deterioração dos cupons metálicos (TORRES, 2005).

Os testes foram realizados em água do mar estéril e cupons desinfetados

adicionando 0,75% de azida sódica (biocida) ao meio para garantir a ausência de

microrganismos.

c) Perfil de crescimento microbiano na formação dos biofilmes

Foi obtido um perfil de crescimento microbiano ao longo de 14 dias, com a

retirada dos cupons a cada 48horas para avaliar o comportamento dos microrganismos

na formação dos biofilmes em função do tempo.

Todos os ensaios foram realizados em triplicata, visando garantir uma maior

confiabilidade dos resultados obtidos.

44..77..22 DDeetteerrmmiinnaaççõõeess QQuuaannttiittaattiivvaass

a) Análises microbiológicas

Foram quantificadas as bactérias heterotróficas, Pseudomonas sp , Pseudomonas

aeruginosa, bactérias precipitantes do ferro, bactérias anaeróbias totais, BRS e fungos.

As técnicas e meios seletivos serão descritos a seguir:



Bactérias heterotróficas – Estas bactérias foram quantificadas através da técnica do

número mais provável (NMP) (OBLINGER & KOLBURGUER, 1975).

O cultivo foi feito em tubos de ensaio contendo 9,0mL de caldo nutriente e

fechados com auxílio de rolhas de algodão. Estes tubos foram inoculados com 1,0mL

das respectivas diluições e, incubados a (30 ± 1)ºC por 48 horas. As diluições foram

feitas em solução salina 35,9g/L. O crescimento dos microrganismos foi evidenciado

pela turvação do meio de cultura, causada pela presença de células microbianas e seus

metabólitos .

O caldo nutriente apresentava a seguinte composição: peptona de carne 5,0 g/L;

extrato de carne 3,0 g/L; sacarose 20,0 g/L; NaCl 35,9 g/L; H2O destilada 1L e pH =

7,0.

Pseudomonas aeruginosa (planctônicos) – Este grupo microbiano foi quantificado

através da técnica do número mais provável (NMP) para análise dos microrganismos

planctônicos, com ensaio presuntivo em meio de Asparagina e ensaio confirmativo em

meio de Acetamida. Em Asparagina o meio foi incubado em até 96h à 35ºC e para a

confirmação em Acetamida o meio foi incubado por 96h à 35ºC (SILVA, 2005).

Composição do Meio Asparagina (ensaio presuntivo): asparagina 4g; K2HPO4

2g; KH2PO4 20g; MgSO47H2O 1g; Glicerol 16mL; H2O destilada 1L e pH = 7,1/7,2.

Composição do Meio Acetamida (ensaio confirmativo): sulfato de magnésio

(MgSO47H2O)0,50g; acetamida 10g; NaCl 35,9g; K2HPO4 1,39g; KH2PO4

0,73g; vermelho de fenol 0,012g; H2O destilada 1L e pH = 7,1/7,2.



Pseudomonas sp (sésseis) - A análise destas bactérias foi feita através da Contagem

de Unidades Formadoras de Colônias (UFC), usando a técnica “pour plate”, em placas

de Petri contendo meio de isolamento para Pseudomonas (Pseudomonas Isolation

Agar). A determinação do crescimento celular foi feita após incubação a (35 1)ºC por

24 horas..

Bactérias precipitantes do ferro – A quantificação destas bactérias foi feita pela

técnica do numero mais provável (NMP) (OBLINGER & KOLBURGUER, 1975). A

incubação foi feita em tubos de ensaio contendo 9,0mL de meio Citrato Férrico

(CETESB, Norma L5.207; APHA, 1992)amoniacal e fechados com auxílio de rolhas de

algodão. Estes tubos foram inoculados com 1,0mL das respectivas diluições e,

incubados a (30 ± 1)ºC por 14 dias, ao abrigo da luz. A formação de uma coloração

avermelhada (ferruginosa), causada pela formação de óxidos de ferro, caracterizou o

crescimento destes microrganismos .

Composição do Meio: (NH4)2SO4 0,5g/L; CaCl2.2H2O 0,134g/L; MgSO4.7H2O

0,5g/L; NaNO3 0,5g/L; citrato férrico amoniacal 10g/L; K2HPO4 0,5g/L; NaCl 35,9g/L,

pH 6,6 - 7,0 e H2O destilada 1L .

Bactérias anaeróbias totais – Estas bactérias também foram quantificadas pela

técnica do número mais provável (NMP) (OBLINGER & KOLBURGUER, 1975).

usando-se frascos do tipo penicilina (10mL de capacidade) contendo 9,0mL de meio

fluido ao Tioglicolato, purgados com nitrogênio durante 20 minutos e 1,0mL das

respectivas diluições (solução redutora). Os frascos contendo o meio de cultura foram

vedados com tampas de borracha e lacres metálicos, a fim de manter anaerobiose. Estes



foram inoculados com auxílio de seringas descartáveis de 1mL de capacidade, sendo

incubados a (30 ± 1)ºC por 14 dias. Após este tempo, o crescimento destas bactérias foi

identificado pela turvação do meio de cultura, causada pelo crescimento de células

microbianas e a liberação de metabólitos .

Composição do meio fluido ao tioglicolato: Tioglicolato 29,75 g/L; NaCl 35,9

g/L , H2O destilada 1L e pH 7,0.

Composição da solução redutora: Tioglicolato de sódio 0,124g/L; Ácido ascórbico

0,1g/L; NaCl 20,0g/L; Resazurina (0,025%) 4,0 mL/L e pH = 7,6.

Bactérias redutoras de sulfato – A quantificação deste grupo microbiano foi

igualmente feita pela técnica do NMP, aplicando-se a mesma metodologia descrita

acima, no entanto, utilizando o meio Postgate E modificado. A determinação do

crescimento celular foi feita após incubação a (30 1)ºC por 14 dias. Após o período de

incubação, o escurecimento do meio confirmou o crescimento das BRS. Essa coloração

negra é conseqüência da formação de depósitos de sulfeto de ferro (POSTGATE,1984).

Composição do meio: KH2PO4 0,5g; extrato de levedura 1,0g; lactato de sódio

3,5mL de uma solução 50% p/v; ácido ascórbico 0,1g; NH4Cl 1,0g; Na2SO4 1,0g;

FeSO4 7H2O 0,5g; CaCl2 2H2O 0,67g; MgCl2 6H2O 1,68g; Agar 1,6g; rezazurina

4,0mL, NaCl 35,9g , pH 7,6 e H2O destilada1L.

Fungos filamentosos – Este grupo microbiano foi quantificado através da contagem

de unidades formadoras de colônias (UFC), usando a técnica “pour-plate”, em placas de

Petri contendo o meio Sabouraud. A determinação do crescimento celular foi feita após

incubação a (30 1)ºC por 6 dias (TORRES, 2005).



Composição do Meio: peptona de carne 10g; glicose 40g; NaCl 35,9g; extrato de

carne 3,5g; Agar 15g; pH 3,5 – 4,0 e H2O destilada 1L.

Os meios de cultura para bactérias aeróbias foram autoclavados a 0.5 atm

durante 20 minutos. Os demais foram autoclavados à 1atm durante 20 minutos.

b) Análises físico-químicas

As determinações do teor de oxigênio, sulfeto, cloreto, pH, entre outros, são

importantes para o monitoramento da água onde se encontra a estrutura metálica uma

vez que essas variáveis influenciam diretamente o processo corrosivo e o metabolismo

dos microrganismos (GENTIL, 2003). Com base neste fato, foram determinados a

salinidade, condutividade, DBO5 (Demanda bioquímica de oxigênio num período de 5

dias), DQO (Demanda química de oxigênio), OD (Oxigênio Dissolvido), pH, Sulfatos e

Sulfetos totais de acordo com o Standard Methods for the Examination of Water and

Wastewater (APHA/AWWA/WEF, 1998), nos Laboratórios de Engenharia Ambiental e

da Qualidade e no LAMSA – UFPE (Tabela.6)



Tabela 6 – Média dos parâmetros físico-químicos das águas do mar de entrada e da água do

biorreator trocada a cada 15 dias.

Análises físico-químicas Água do mar

(entrada)

Água do

biorreator

(saída)

Condutividade (µs/cm) 537,0 544,0

DBO5 (mg/L) 90,0 43,92

DQO (mg/L) 1515,4 1446,2

OD (mg/L) 5,11 4,50

pH 8,21 8,04

SST (mg/L) 45,65 47,65

SSV (mg/L) 30,9 28,5

Sulfetos Totais (g/mL) 0,13 0,22

Cloretos (mg/L em Cl) 22.583,3 18.083,3

Sulfatos (mg/L em SO4) 3.204,1 3.012,2

Nitrito (mg/L em N) < 0,01 < 0,008

Nitrato (mg/L em N) 1,30 1,0

Ferro Total (mg/L em Fe) 0,10 0,49

DBO5 – Demanda Bioquímica de Oxigênio realizada num período de 5 dias; DQO –

Demanda Química de Oxigênio; OD – oxigênio dissolvido; SST – sólidos suspensos totais;

SSV – sólidos suspensos voláteis.

4.7.3 Análises de caracterização das superfícies metálicas

Foram realizadas as seguintes técnicas para a caracterização das superfícies

metálicas:

Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) - As análises de microscopia foram

realizadas no microscópio eletrônico de varredura marca JEOL, modelo 6460. As



amostras dos aços (cupons com formação de biofilme) foram desidratadas através da

imersão em solução de álcool etílico absoluto de concentração crescente (10, 20, 30, 40,

50, 70, 80, 90, 100, 100%) (PEREIRA, 2001), permanecendo cerca de 15 minutos em

cada solução Em seguida foram transferidas para dessecador visando uma secagem

completa por três dias. Posteriormente, estas amostras receberam uma fina camada de

ouro a fim de serem examinadas através do MEV, entre 15 kV e 30 kV .

Difração de Raio X (DRX) – As análises de difração de raios X foram realizadas em

um difratômetro da Rigaku, operando com uma fonte de Cu, voltagem 40 kV . Todas as

amostras passaram por uma desidratação com álcool etílico antes de serem analisadas

(BLEICHER; SASAKI, 2000; PIMENTA; PÉPE, 2003; COSTA, 2007; OLIVEIRA et

al. 2008).

Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) - As análises de infravermelho

foram realizadas em um equipamento FT LA 2000 da ABB. Todas as amostras

passaram por uma desidratação com álcool etílico e seus depósitos foram misturados ao

pó de KBr para análises em pastilhas. A resolução foi de 4 cm-1

e número de varredura

100 (GUNASEKARAN et al., 2004).

4.7.4 Taxa de Corrosão através do método gravimétrico

Esse método baseia-se na obtenção de dados de perda de massa de corpos de prova

metálicos, representativos do material utilizado nos equipamentos industriais da planta que

se deseja avaliar. Esses cupons metálicos devem possuir geometria padronizada e serem

colocados em estações instaladas em locais representativos dos processos de corrosão do

sistema em estudo (TORRES, 2005).



Os cupons foram pesados antes do início do processo, e depois da retirada do

biofilme formado, após serem tratados, a fim de se determinar a perda de peso por

corrosão. O valor correspondente à diferença dos pesos de cada cupom antes e após os

ensaios, divididos pela área total do corpo-de-prova representa a massa perdida num

dado tempo (DANTAS, 1988). Esses valores obtidos são uma média aritmética da perda de

massa de três cupons.

Os resultados de perda de massa foram utilizados no cálculo da taxa de corrosão

de acordo com a seguinte equação:

Taxa de corrosão (mm/ano) = perda de massa (g) x 365 (dias/ano) x 10) mm/cm)

Densidade do metal (g/cm3) x área (cm

2) x tempo (dias)

a) Cupons sem revestimento

O tratamento recebido pelos cupons após retirada do biofilme consistiu em uma

decapagem ácida em solução de ácido clorídrico 26% por 5 segundos, lavagem com

água corrente, neutralizados com solução de NaOH a 10% durante 5 segundos e,

novamente lavados em água corrente. Finalmente, foram imersos em álcool isopropílico

por 5 segundos, e em seguida, em acetona por mais 5 segundos. Levados à estufa a

(70±1)ºC por 30 minutos, e em seguida, mantidos em dessecador para garantir a retirada

de toda umidade até o momento da pesagem. Os dados obtidos foram utilizados para a

determinação da taxa de corrosão, em mm/ano (DANTAS, 1988).

b) Cupons revestidos

Para os cupons revestidos foi realizada a mesma metodologia citada no item

4.7.4 a, com exceção da decapagem ácida e neutralização (DANTAS, 1988).



Com o intuito de avaliar a taxa de corrosão do aço carbono durante o ensaio de

perda de massa, foi adotada a Norma NACE RP-07-75 (1999) que define a intensidade

do processo corrosivo (Tabela 7).

Tabela 7. Classificação da taxa de corrosão do aço carbono.

TAXA DE CORROSÃO UNIFORME

(mm/ano) CORROSIVIDADE

< 0,025 Baixa

0,025 a 0,120 Moderada

0,130 a 0,250 Alta

> 0,250 Severa

Fonte: Norma NACE RP-07-75.



CAPÍTULO 5

RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1. Cupons de Aço Carbono AISI 1005 Sem Revestimento

5.1.1 Quantificação dos microrganismos sésseis

Neste primeiro experimento para a quantificação dos microrganismos sésseis, os

cupons metálicos foram expostos à água do mar por um período de 60 dias.

Vários pesquisadores investigaram a formação de biofilme em ligas de aço

carbono expostas à água do mar. Dentre os estudos estão aqueles que envolvem as

quantificações dos microrganismos sésseis, caracterização estrutural do biofilme,

prevenção e controle da biocorrosão, entre outros (BEECH, et. al., 1999; VIDELA,

2002; DE FRANÇA.; CRAVO, 2000; MELCHERS; JEFFREY,2005; MANSFELD,

2007).

Os microrganismos sésseis (formadores de biofilme) normalmente exibem

propriedades metabólicas diferentes dos microrganismos planctônicos (livre no fluido

do processo) em virtude das diferenças de pH, gradientes de oxigênio e nutrientes que

ocorrem dentro da matriz polimérica (VIDELA, 2005). Como resultado, vários nichos

ocorrem, podendo permitir a coexistência dentro do biofilme, de microrganismos com

exigências nutricionais e ambientais distintas. Portanto, a quantificação das espécies

microbianas presentes na superfície metálica constitui um importante parâmetro a ser

avaliado no estudo da biocorrosão (BEECH; GAYLARDE, 1999; VIDELA, 2003;

BEECH; SUNNER, 2004; GALVÃO, 2008).

A Figura 9 mostra a presença de diferentes grupos microbianos na superfície do

metal em função do tempo de exposição. Observou-se que as bactérias anaeróbias totais



mantiveram-se constantes, enquanto que as bactérias heterotróficas e precipitantes do

ferro apresentaram uma diminuição da sua concentração com o tempo, com exceção das

BRS que apresentaram um aumento considerável. Isto certamente deve-se ao

decréscimo de oxigênio no sistema, em conseqüência de seu consumo pelos

microrganismos aeróbios e formação de exopolissacarídeos que impedem a passagem

para a base do biofilme (CHARACKLIS & MARSHALL, 1990; WIMPENNEY, 2000).

Figura 9 – Perfis do número de microrganismos sésseis na superfície de aço carbono

AISI 1005, em função do tempo de exposição no sistema.

Convém ressaltar ainda que as bactérias precipitantes do ferro e as anaeróbias

totais foram os microrganismos que atingiram a mais alta concentração celular nos

primeiros 15 dias de experimento, provavelmente o fato resulta de que estas bactérias

têm menores tempos de geração em relação aos outros microrganismos estudados.

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

100000000

1000000000

0 20 40 60 80

Tempo (Dias)

Con

cen

traçã

o d

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lula

s/ c

m²

Aeróbios totais Precipitantes do ferro Anaeróbios totais BRS

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

100000000

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0 20 40 60 80

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1,0E+02

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1,0E+07

1,0E+08

0 2 4 6 8 10 12 14

Tempo (Dias)

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2

Aeróbios totais Precipitantes do ferro Anaeróbios totais

Pseudomonas sp Fungos filamentosos

1

10

100

1000

10000

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1000000

10000000

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1000000000

0 20 40 60 80

Tempo (Dias)

Con

cen

traçã

o d

e cé

lula

s/ c

m²

Aeróbios totais Precipitantes do ferro Anaeróbios totais BRSHeterotróficos



Torres (2005) estudando a distribuição percentual de grupos em biofilmes

formados sobre cupons de aço carbono AISI 1020 após 15 dias de exposição, observou

também a predominância das bactérias precipitantes do ferro e heterotróficas.

Foram avaliadas também neste experimento as populações de Pseudomonas sp.

e fungos filamentosos. Os resultados na Tabela 8 mostram que as concentrações da

bactéria Pseudomonas sp. oscilaram com o tempo de exposição dos cupons, enquanto

que as concentrações de fungos filamentosos praticamente permaneceram constantes.

Lutterbach e de França (1996) ao estudarem a formação de biofilme em cupons AISI

304 observaram que a concentração de fungos filamentosos permaneceu constante

durante todo ensaio corroborando com os resultados obtidos no presente trabalho.

Tabela 8. Concentrações de Pseudomonas sp. e fungos filamentosos sésseis presentes

nos cupons de aço carbono 1005 imersos na água do mar.

Microrganismos Concentração

em 15 dias

Concentração

em 30 dias

Concentração

em 45 dias

Concentração

em 60 dias

Pseudomonas sp

(UFC/cm2)

9,4x102+ 0,03 9x10

3+ 0,03

2,53x10

2+ 0,05 2,6x10

2+ 0,03

Fungos

Filamentosos

(UFC/ cm2)

2,3+ 0,03 1+ 0,01 1,7+ 0,01 1,5+ 0,02

A Figura 10 mostra a formação de biofilme na superfície do aço carbono AISI

1005 exposto à água do mar ao longo do período estudado. Em (A) observa-se a

formação de depósitos não uniformes e biofilmes em forma de “redes”. Em (B) e (C),

com o tempo, verificou-se que o biofilme se reestruturou de modo a constituir uma

camada mais uniforme de material aderido na superfície do metal. De acordo com

Characklis & Marshall (1990) e Wimpenney (2000) este material é composto por



microrganismos, produtos de corrosão, substâncias poliméricas extracelulares e

partículas orgânicas.

Figura 10 – Formação de biofilme em cupons de aço carbono AISI 1005 após (A) 15,

(B) 30 e (C) 60 dias de exposição à água do mar.

5.1.2. Monitoramento da Taxa de Corrosão dos Cupons de Aço carbono AISI 1005

A taxa de corrosão constitui um parâmetro de grande importância para o

acompanhamento do processo corrosivo em qualquer sistema. Esse parâmetro fornece

informações acerca da intensidade e severidade do contínuo processo de deterioração ao qual

um determinado sistema está submetido. A taxa de corrosão é obtida a partir de diferentes

técnicas, como por exemplo, pode-se citar a determinação gravimétrica a utilizando-se dados

de perda de massa ou eletroquímica, através do monitoramento da resistência à polarização

linear (TORRES, 2005)

As taxas de corrosão com seus respectivos desvios padrões são apresentados na

Figura 11. No período estudado de 60 dias foi verificada uma taxa de corrosão

classificada como moderada, segundo NACE-RP-07-75. Com base nesses resultados, foi

calculada a taxa de corrosão total, que foi de 0,0471 mm/ano. Enquanto que a taxa de

corrosão galvânica (na ausência da população microbiana - branco) atingiu o valor de



0,0888mm/ano. Nestas condições de experimento pode-se dizer que o biofilme atuou

como uma proteção para o aço AISI 1005.

De acordo com Videla (2003) a diminuição da velocidade de corrosão

geralmente se deve ao efeito “barreira” dos depósitos de biofilme que cobrem

uniformemente a superfície metálica (Figura 11). Os microrganismos influenciam a

corrosão modificando as condições do meio e a interfase metal/solução. Tais mudanças

podem resultar em diferentes efeitos, desde induzir a corrosão localizada até inibir a

corrosão mediante a velocidade ou interrupção de algumas das reações do processo

(VIDELA, 2003).

10 20 30 40 50 60

0,045

0,050

0,055

0,060

0,065

0,070

0,075

0,080

0,085

Tax

a de

Corr

osã

o (

mm

/ano)

Tempo (Dias)

Alguns trabalhos da literatura utilizando como fluido do processo a água do mar

obtiveram resultados semelhantes aos encontrados neste trabalho. Entre eles Vieira

(2008) que investigou a taxa de corrosão do aço carbono ABNT 1010 quando exposto à

Figura 11 – Taxa de corrosão em cupons de aço carbono AISI 1005 expostos à água do

mar ao longo do tempo.



agua do mar da região de SUAPE durante um período de 4 meses, observando uma taxa

de corrosão de 0,039 mm/ano, classificada, através da NACE-RP-07-75, como uma

corrosão moderada. Lima et al.(2008) estudaram cupons de aço-carbono AISI 1020

expostos à água do mar durante 45 dias, verificou uma taxa de corrosão de 0, 0722

mm/ano também foi classificada como moderada

5.1.3. Análises de Caracterização das Superfícies Metálicas para o aço carbono

AISI 1005 sem revestimento

Foram realizadas Análises de Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia

Eletrônica de Varredura (MEV) para avaliação do processo de biocorrosão.

a) Difração de Raios X (DRX)

A difração de raios-X é uma análise realizada em cristais que utiliza o raio X de

comprimento de onda bem determinado, produzidos por um tubo de raios-X e

selecionados por difração. Quando o feixe definido difrata em um cristal desconhecido,

a medida dos ângulos de difração dos raios emergentes pode elucidar a distancia dos

átomos no cristal e, consequentemente, a estrutura cristalina (CANEVAROLO, 2003).

Inicialmente, para caracterização dos depósitos de materiais formados durante o

processo de biocorrosão foram realizadas análises de DRX para o período de 30 dias.

As Figuras 12(A, B e C) representam difratogramas dos cupons de aço carbono

antes e após o processo corrosivo, analisadas por DRX. O difratograma da Figura 12A

mostra a presença de três picos de difração [2,06], [1,45] e [1,18] correspondentes

apenas ao substrato Ferro α. Na Figura 12B, foram encontrados picos de difração [4,17],

[2,70], [2,49], [2,23] e [1,95] correspondentes a goetita (-Fe2O3) e, [3,26] a



lepidocrocita (-Fe2O3) ambas, classificadas como produtos de corrosão (BLEICHER;

SASAKI, 2000; COSTA, 2007).

No difratograma da Figura 8C, também se observa a predominância da goetita,

picos [4,17]; [2,46]; [2,25] e [2,11], além da lepidocrocita, pico [3,29] e Ferro α [2,02].

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

100

200

300

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8

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6

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20 25 30 35 40 45 50

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e(a

.u.)

Figura 12 - Difratogramas dos cupons de aço carbono AISI 1005; (a) antes do processo

corrosivo, (b) após 30 dias de exposição à água do mar estéril, (c) após 30 dias de

exposição à água do mar.

Oliveira et al. (2008) estudaram o processo de biocorrosão em aço carbono AISI

1010 expostos á água do mar no período de 30 dias e identificaram picos de difração

(B)

(C)

(A)

Ferro α

Goetita (α-FeOOH);

lepidocrocita (-Fe2O3)

Goetita (α-FeOOH);

lepidocrocita (-Fe2O3);

Ferro α



que caracterizaram a corrosão. Entre os picos identificados pelos autores estavam os

referentes à goetita e lepidocrocita. Resultados que também foram encontrados neste

experimento.

b) Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)

A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) é caracterizada como uma análise

microestrutural de materiais sólidos e fundamenta- se na quantificação dos elétrons

secundários emitidos por uma amostra como resposta a uma excitação eletrônica

incidente. Esta medida de elétrons secundários permite uma definição qualitativa da

morfologia e topografia da amostra (Canevarolo, 2003).

Para observação da estrutura superficial do biofilme recorreu-se à utilização de

microscopia eletrônica de varredura que é preconizada por alguns autores

(LUTTERBACH; DE FRANÇA, 1997; PEREIRA, 2001; FANG et. al., 2002; PÉREZ,

2007). Lutterbach e de França (1997B) observaram sinais de biocorrosão, a partir de

análises de MEV em cupons metálicos, quando em presença de biofilmes contendo

microrganismos heterotróficos e anaeróbios, incluindo bactérias redutoras de sulfato

(BRS). Tal fato confirma a teoria de que a biocorrosão está relacionada à presença de

diferentes espécies microbianas, as quais podem causar o processo de corrosão tanto

pela despolarização catódica quanto pela produção de metabólitos ácidos.

A Figura 13 apresenta fotomicrografias da superfície dos seguintes cupons: (A)

cupom AISI 1005 jateado antes da entrada no sistema; (B) cupom após 30 dias de

exposição em água do mar estéril e (C) cupom com formação de biofilme após 30 dias

de exposição à água do mar.

Na Figura 13C pode ser observada a morfologia do biofilme após 30 dias de

exposição à água do mar. São observadas aglomerações ao longo de toda a superfície do



biofilme. Morfologia semelhante foi observada por MIRANDA et al. (2006) ao

estudarem o processo de biocorrosão no aço carbono API-5XL52 após 45 dias de

exposição em meio sintético composto de água do mar e óleo.

Figura 13 – Fotomicrografias das superfícies dos aços carbono AISI 1005; (A) cupom

jateado antes da entrada no sistema; (B) cupom após 30 dias de exposição em água do

mar estéril e (C) cupom com formação de biofilme após 30 dias de exposição à água do

mar.

Hua e Cheng-hao (2007) avaliaram o efeito das BRS na corrosão do aço

10CrMoAl em sistema estático com água do mar. Os resultados obtidos mostraram que

as BRS aumentaram a taxa de corrosão por despolarização anódica. Através da

microscopia eletrônica de varredura foi observada a corrosão localizada, e a presença de

BRS na superfície do aço.

(A) (B)

(C)



5.2. Cupons de Aço Carbono SAE 1008 sem revestimento


Neste experimento os cupons metálicos foram expostos a água do mar por um

período de 90 dias.

Na Figura 14 observa-se a presença de diferentes grupos microbianos aderidos à

superfície do metal em função do tempo de exposição à água do mar. As concentrações

celulares para as bactérias anaeróbias totais oscilaram ao longo do experimento,

atingindo o seu valor máximo no final do experimento, enquanto que as BRS

mantiveram um perfil de crescimento crescente atingindo o seu valor máximo com 75

dias de exposição. Isto certamente se deve ao decréscimo de oxigênio no sistema, em

conseqüência de seu consumo pelos microrganismos heterotróficos e formação de

biopolímeros que impedem a difusão do oxigênio para a base do biofilme (VIDELA,

2003).

As bactérias heterotróficas e precipitantes do ferro apresentaram um aumento

nas suas concentrações ao longo do período estudado. As heterotróficas atingiram a

concentração celular máxima com 60 dias, enquanto que as bactérias precipitantes do

ferro foram os microrganismos predominantes com concentração máxima de 8,8x105

célula/cm2

com 75 dias de exposição.



1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

15 30 45 60 75 90

Tempo (Dias)

Con

cen

traçã

o d

e cé

lula

s/cm

2


Figura 14 - Perfis do número de microrganismos sésseis na superfície de aço carbono

SAE 1008 sem revestimento, em função do tempo de exposição no sistema.

De uma forma geral, tomando como base 60 dias de experimento, pode-se observar nos

cupons metálicos AISI 1005 e SAE 1008, ambos sem revestimento, um comportamento distinto

entre si com relação à concentração de bactérias heterotróficas e precipitantes de ferro, ou seja,

para o aço AISI 1005 houve uma diminuição da concentração celular dos microrganismos

heterotróficos e precipitantes de ferro, enquanto para o aço SAE 1008 houve um aumento de

ambos. Já a concentração celular das BRS tanto para o aço AISI 1005 como para o aço SAE

1008 aumentou. A concentração celular das bactérias anaeróbias totais para o aço AISI 1005

permaneceu constante, enquanto para o aço SAE 1008 diminuiu.

A Tabela 9 apresenta as concentrações de Pseudomonas sp. e fungos

filamentosos presentes nos cupons imersos na água do mar para o aço carbono SAE

1008 sem revestimento. Pode-se observar que a população de Pseudomonas sp. e dos

fungos filamentosos permaneceu constante com o tempo de exposição dos cupons a

1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

15 30 45 60 75 90

Tempo (Dias)

Co

ncen

tra

çã

o d

e c

élu

las/

cm

2

Aeróbios totais Precipitantes do ferro Anaeróbios totais BRSHeterotróficos



água do mar. Com 60 dias de experimento observou-se que a concentração de

Pseudomonas sp. foi semelhante para os aços AISI 1005 e SAE 1008, enquanto que a

concentração de fungos para o aço SAE 1008 foi superior ao aço AISI 1005.

Tabela 9 - Concentrações de Pseudomonas sp. e fungos filamentosos presentes nos

cupons imersos na água do mar para o aço carbono SAE 1008 sem revestimento.


em 30 dias

Concentração

em 60 dias

Concentração

em 90 dias

Pseudomonas sp.

(UFC/cm2)

7,9x102+ 0,01 4,8x10

2+ 0,02 2,4x10

2+ 0,03

Fungos Filamentosos

(UFC/ cm2)

1,6x101+ 0,01 1,6x10

1+ 0,01 1,6x10

1+ 0,01

As Figuras 15 (A), (B), (C) e (D) ilustram a formação de biofilme na superfície

do aço carbono SAE 1008 exposto à água do mar ao longo de 90 dias. Na Figura 15 (A)

observa-se nos primeiros 15 dias a formação de biofilme na superfície do metal

(formação de depósitos não uniformes e produtos de corrosão). Em (B), após 30 dias de

exposição à água do mar pode-se observar uma camada de biofilme quase que uniforme

em forma de “redes” revestindo a superfície do metal. Em (C) e (D), com o tempo,

vemos que o biofilme se reestruturou de modo a constituir uma camada mais uniforme

de material aderido na superfície do metal (VIDELA, 2002; LIU et al., 2007).

É também importante salientar que o processo de biocorrosão observado na

superfície dos metais estudados depende principalmente da fisiologia dos

microrganismos presentes, além das influências dos parâmetros físicos e químicos do

ambiente (POTEKHINA, et.al.,1999).



Figura 15 - Formação de biofilme em cupons de aço carbono SAE 1008 após (A) 15,

(B) 30, (C) 60 e (D) 90 dias de exposição à água do mar.

5.2.2 Perfil de crescimento microbiano na formação dos biofilmes nos cupons de

aço carbono SAE 1008 sem revestimento

O acúmulo de biofilme é um processo natural que, de acordo com Bott (1993),

ocorre segundo um padrão sigmoidal, sendo o resultado de um balanço entre vários

processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem simultaneamente.

O biofilme não é um sistema estático, podendo ocorrer variações qualitativas e

quantitativas das populações microbianas com o tempo. O fenômeno é decorrente da

(A)

(C)

(B)

(D)



adesão de novas células, crescimento dos microrganismos já presentes e/ou daqueles

recentemente aderidos, morte de algumas células por limitação nutricional ou

desprendimento de partes do biofilme, devido às forças hidrodinâmicas (ALMEIDA;

DE FRANÇA, 1998; DE FRANÇA; CRAVO Jr., 2000; GONÇALVES, 2002).

Alguns estudos estão voltados para a investigação da cinética de crescimento

individual dos principais microrganismos responsáveis pelo processo de biocorrosão

(CHANG, 1996; RAINHA; FONSECA, 1997; CABRERA et al., 2005; PALLUD;

CAPPELLEN, 2006; CHOU et al., 2008), enquanto outros estão voltados para estudo

da cinética de formação de biofilme em superfície metálica (TORRES, 2005;

GONÇALVES, 2002). Ambos os estudos ressaltam a importância destas investigações

no processo de biocorrosão.

A Figura 16 mostra o perfil das curvas de formação do biofilme para o aço

carbono SAE 1008 em água do mar durante o período de 14 dias. Pode-se observar que

os primeiros dois dias de exposição já foram suficientes para ocorrer a adesão dos

microrganismos que são responsáveis pelo processo de biocorrosão.



1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

1,0E+08

0 2 4 6 8 10 12 14

Tempo (Dias)

Co

ncen

tra

çã

o d

e c

élu

las/

cm

2



Figura 16 – Perfis das curvas do crescimento microbiano na formação de biofilmes em

cupons de aço carbono ASE 1008 sem revestimento.

A bactéria Pseudomonas sp. e as bactérias anaeróbias totais atingiram o valor

máximo de células em apenas dois dias de exposição. Não foi observado o crescimento

das BRS no período de 14 dias, o que pode ser explicado pelo pouco tempo de

exposição dos cupons ao ambiente marinho para o crescimento desses microrganismos.

As bactérias heterotróficas apresentaram crescimento mais lento, atingindo o

valor máximo de células 7,2x105 célula/cm

2 no sexto dia de experimento. O fato pode

ser justificado pela diminuição da concentração de oxigênio no sistema.

As bactérias precipitantes do ferro foram dentre os microrganismos estudados as

que apresentaram mais alta concentração celular, atingindo valor máximo de 1,2x107

célula/cm2

no quarto dia de experimento (Figura 16). A superfície metálica em contato

1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

1,0E+08

0 2 4 6 8 10 12 14

Tempo (Dias)

Co

ncen

tra

çã

o d

e c

élu

las/

cm

2



Heterotróficos



direto com a água do mar facilitou a corrosão pelos íons cloretos presente na água,

disponibilizando o aumento da concentração de íon ferroso que foi consumido pelas

bactérias precipitantes do ferro (GENTIL, 2003; VIEIRA, 2008B).

Na Figura 16 observa-se os perfis das curvas de concentração celular/cm2 versus

tempo de exposição dos cupons SAE 1008 sem revestimento na água do mar que se

assemelham a uma típica curva de crescimento celular onde podem ser observadas as

suas distintas fases.

De acordo com Bott (1993), o acúmulo de biofilme é um processo natural que

ocorre segundo um padrão sigmoidal, apresentando fases de indução, exponencial e

estacionária, sendo o resultado de um balanço entre vários processos físicos, químicos e

biológicos que ocorrem simultaneamente.

Apesar dos fungos filamentosos não serem considerados colonizadores

primários é importante a sua quantificação na formação do biofilme. A importância dos

fungos filamentosos reside no fato de que as suas hifas se estendem através do biofilme,

aprisionando as bactérias em uma estrutura semelhante a uma malha. (GAYLARDE,

1991; VIDELA, 1991 apud LUTTERBACH , DE FRANÇA, 1996; GONÇALVES,

2002). Neste experimento a concentração celular dos fungos filamentosos segue o

padrão dos outros experimentos apresentando sempre uma menor concentração celular.

De uma forma geral, houve variações no crescimento dos microrganismos

presentes no biofilme. É possível que o aumento da produção de EPS tenha interferido

na diminuição da difusão de nutrientes, assim como na quantidade de oxigênio presente

na superfície do cupom favorecendo o decréscimo da população microbiana

(VIDELA,2003).



Em estudos de cinética de formação de biofilmes, Torres e De França (2002)

investigaram o crescimento microbiano em superfícies de aço carbono AISI 1020. Nesse

trabalho, os autores verificaram que após quatro dias de exposição dos cupons metálicos ao

sistema de água do mar, o biofilme formado já apresentava uma concentração microbiana

máxima, a qual variava ao longo do período total de estudo, conferindo um caráter

dinâmico ao consórcio microbiano (biofilme).

Gonçalves (2002) realizou um estudo cinético da formação de biofilme sobre

superfícies de aço carbono AISI 1020 em água do mar. A autora observou quantidades

expressivas de bactérias heterotróficas, anaeróbias, oxidantes de ferro, redutoras de

sulfato e fungos filamentosos, após 24 horas de exposição à água do mar.

Torres (2005) também realizou um estudo do crescimento microbiano na

formação de biofilmes em sistema hidrodinâmico utilizando água do mar e observou a

presença de bactérias heterotróficas, anaeróbias, oxidantes do ferro, BRS e fungos

filamentosos no primeiro dia de exposição para diferentes concentrações de oxigênio

dissolvido no fluido de processo. O autor encontrou os valores máximos de células para

os grupos microbianos com 3 ou 4 dias de contato e que o tempo de exposição necessário

para se garantir a formação de uma estrutura microbiana estável e de alta concentração

microbiana foi de 8 (oito) dias. Além disso, não ocorreu significativa alteração na

quantidade de microrganismos presentes nos biofilmes entre o oitavo e décimo quinto dias.

Apesar das condições operacionais terem sido diferentes nos nossos

experimentos, os perfis do crescimento microbiano na formação de biofilme obtidos

corroboraram com os experimentos encontrados por Torres e de França (2002), Gonçalves

(2002) e Torres (2005).



5.2.3 Monitoramento da Taxa de Corrosão para Cupons de Aço carbono SAE 1008

Sem revestimento

Os cupons de aço SAE 1008 foram submetidos à água do mar por um período de

90 dias. A cada 15 dias foram retirados cupons para o cálculo das taxas de corrosão.

As taxas de corrosão para o aço SAE 1008 sem revestimento e seus respectivos

desvios padrão são apresentados na Figura 17. No período de 90 dias de exposição à

água do mar foi verificada uma taxa de corrosão total de 0,0561mm/ano e taxa de

corrosão galvânica de 0,0632mm/ano (na ausência da população microbiana - branco).

Podemos dizer que, nessas condições de estudo, o biofilme atuou como uma proteção

para o aço SAE 1008.

Figura 17 - Taxa de corrosão em cupons de aço carbono SAE 1008 sem revestimento

expostos à água do mar ao longo do tempo.

Os resultados apresentados na Figura 17 podem ser justificados, uma vez que o

contato entre o fluido e o substrato fica mais difícil à medida que aumenta a formação

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0,054

0,056

0,058

0,060

0,062

0,064

0,066

0,068

Ta

xa

de

co

rro

sã

o (

mm

/an

o)

Tempo (Dias)



do biofilme e o aparecimento dos óxidos sobre a superfície metálica, formando uma

camada de proteção do metal, havendo desta forma uma desaceleração do processo

corrosivo. Vieira (2008 B) trabalhando com aço carbono ABNT 1006 e água do mar

como eletrólito também observou uma diminuição da taxa de corrosão nos primeiros

trinta dias e uma desaceleração após 75 dias.

5.2.4 Perfil da taxa de corrosão para o aço carbono SAE 1008 sem revestimento

O perfil da taxa de corrosão foi obtido ao longo de 14 dias, com a retirada dos

cupons a cada 48 horas para avaliar a corrosão dos cupons de aço SAE 1008 sem

revestimento.

A Figura 18 descreve a taxa de corrosão para o aço SAE1008 sem revestimento

ao longo de 14 dias de exposição á água do mar. Observa-se uma taxa de corrosão de

0,26 mm/ano nos primeiros dois dias, atingindo no final uma taxa de corrosão de

aproximadamente 0,13 mm/ano.

Figura 18 – Perfil da taxa de corrosão do aço carbono SAE 1008 sem revestimento.

2 4 6 8 10 12 14

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

0,22

0,24

0,26

0,28

0,30

Ta

xa

de

co

rrosã

o (

mm

/ano

)

Tempo (dias)



5.3 Cupons de Aço Carbono SAE 1008 Revestidos


Neste experimento os cupons metálicos foram expostos a água do mar num

período de 90 dias.

A Figura 19 mostra a presença de bactérias heterotróficas, anaeróbias e

precipitantes do ferro aderidas à superfície do metal em função do tempo de exposição à

água do mar. Pode-se observar em comparação aos cupons sem revestimento (item 5.2.1

- Figura 14) um crescimento inferior de células microbianas nos dois primeiros meses

de exposição à água do mar (Figura 19). Após 60 dias foi observado um maior

crescimento de bactérias heterotróficas e precipitantes do ferro e, uma diminuição das

anaeróbias totais. Também foi observado ausência das BRS. Isto provavelmente se deve

ao efeito protetor do revestimento, que atuou inibindo o crescimento e a adesão de

microrganismos na superfície (VIDELA, 2003).

Figura 19 - Perfis das concentrações de microrganismos sésseis na superfície de aço

carbono SAE 1008 revestido em função do tempo de exposição no sistema.

1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

1 2 3 4 5 6

Tempo (Dias)

Co

ncen

tração

de c

élu

la/c

m2

Aeróbios Ferrobactérias Anaeróbios

90 75 60 45 30 15 1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

1 2 3 4 5 6

Tempo (Dias)

Co

ncen

tração

de c

élu

la/c

m2

Aeróbios Ferrobactérias AnaeróbiosHeterotróficos

1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

1 2 3 4 5 6

Tempo (Dias)

Co

ncen

tração

de c

élu

la/c

m2

Aeróbios Ferrobactérias AnaeróbiosPrecipitantes do ferro



A população de Pseudomonas sp. e dos fungos filamentosos permaneceu

constante com o tempo de exposição dos cupons a água do mar (Tabela 10). Mas uma

vez, esses resultados estão de acordo com os obtidos por Lutterbach e de França (1997)

que observaram uma concentração constante de fungos com valores insignificantes

quando comparados aos demais microrganismos.

Tabela 10 - Concentrações de Pseudomonas sp. e fungos filamentosos presentes nos

cupons imersos na água do mar para o aço carbono 1008 revestido.


em 30 dias

Concentração

em 60 dias

Concentração

em 90 dias

Pseudomonas sp.

(UFC/cm2)

1,6x101+ 0,01 3,2x10

1+ 0,04 1,8x10

1+ 0,02

Fungos Filamentosos

(UFC/ cm2)

2 + 0,01 3 + 0,02 5 + 0,01

A Figura 20 ilustra os cupons de aço carbono SAE 1008 revestidos após 90 dias

de exposição à água do mar. Visualmente não foi possível observar a presença e

formação de biofilme. Contudo, como mostrado anteriormente foi constatada através de

análises microbiológicas a presença de microrganismos tais como: bactérias

heterotróficas, anaeróbias totais, precipitantes do ferro, Pseudomonas e fungos

filamentosos (Figura 19 e Tabela 10).



Figura 20 - Cupons de aço carbono SAE 1008 revestidos após 90 dias de exposição à

água do mar.

5.3.2 Perfil do crescimento microbiano na formação de biofilme em cupons de aço

carbono SAE 1008 revestidos

Não foi possível traçar um perfil para o crescimento microbiano, pois não houve

crescimento dos microrganismos no tempo estudado. Uma possível explicação seria que

tanto a composição dos revestimentos, quanto a sua rugosidade, que é inferior à

rugosidade do aço jateado, influenciaram na redução do processo de fixação microbiana

sobre a superfície do cupom revestido (VIEIRA, 2008 B ).

Alguns trabalhos demonstraram que diferentes substratos, seja pela composição

ou pela presença de rugosidade e/ou imperfeições ocasionam diferença no processo de

fixação microbiana. O aço carbono é uma liga que favorece a colonização microbiana

em sua superfície. Além disso, quanto maior a rugosidade do substrato e a presença de

imperfeições, mais efetivo é o processo de adesão microbiana, pois há um aumento de

área superficial disponível para adsorção (VIDELA, 2003; CHARACKLIS, 1990). Uma

melhor fixação sobre o substrato, permite uma maior adesão de células planctônicas e

reduz a taxa de desorção celular para o meio.

(A) (B)



5.3.3 Monitoramento da Taxa de Corrosão dos cupons de Aço Carbono SAE 1008

Revestidos

As taxas de corrosão para os cupons metálicos do aço carbono SAE 1008

revestidos e seus respectivos desvios padrões são apresentados na Figura 21. Após o

período de 90 dias de exposição à água do mar foi verificada uma taxa de corrosão total

de 0,0053mm/ano, e uma taxa de corrosão galvânica no valor de 0,0236mm/ano (na

ausência da população microbiana - branco). Podemos dizer que, nessas condições de

estudo, o revestimento atuou como uma proteção para os cupons.

Comparando os gráficos referentes a taxa de corrosão do aço SAE 1008 sem

revestimento (item 5.2.3 - Figura 17) e revestido (Figura 21) observou-se uma

diminuição da taxa de corrosão nos primeiros 60 dias. Porém, apenas o aço SAE 1008

sem revestimento tende a um aumento da velocidade da corrosão a partir de 75 dias.

Figura 21 - Taxa de corrosão em cupons de aço carbono SAE 1008 revestidos expostos

à água do mar ao longo do tempo.

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

0,016

0,018

0,020

Tax

a de

Corr

osã

o (

mm

/ano)

Tempo (Dias)



5.3.4 Perfil da taxa de corrosão para cupons de aço carbono SAE 1008 revestidos

Foi traçado um perfil da taxa de corrosão dos cupons metálicos do aço carbono

SAE 1008 revestido durante um período de 14 dias.

A Figura 22 descreve a cinética da taxa de corrosão para os cupons de aço SAE

1008 revestido ao longo do tempo de exposição à água do mar. Observou-se uma

diminuição de aproximadamente 0,18 mm/ano da taxa de corrosão a partir do quarto dia

de exposição à água do mar, seguida por uma estabilidade ao longo do tempo,

permanecendo em torno de 0,02 mm/ano. Pode ser observada uma redução de

aproximadamente 84,6% em comparação ao perfil da taxa de corrosão para o aço

carbono 1008 sem revestimento (item 5.2.4 - Figura 18), comprovando a proteção do

revestimento aplicado.

2 4 6 8 10 12 14

-0,02

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

0,22

Ta

xa

de

co

rro

sã

o (

mm

/an

o)

Tempo (dias)

Figura 22 – Perfil da taxa de corrosão do aço carbono SAE 1008 revestido.



5.4 Avaliação comparativa entre as taxas de corrosão dos aços AISI 1005, SAE

1008 sem revestimento e SAE 1008 revestido.

A taxa de corrosão constitui um parâmetro de grande importância para o

acompanhamento do processo corrosivo em qualquer sistema, seja este livre ou com

presença de microrganismos (TORRES, 2005)

Neste item foi realizada uma avaliação comparativa da taxa de corrosão dos

diferentes aços estudados.

Com base na Tabela 11, nos primeiros 30 dias de exposição à água do mar

observou-se uma taxa de corrosão mais elevada para o aço AISI 1005. Entretanto, após

45 dias de exposição à água do mar, o cupom do aço SAE 1008 apresentou um aumento

da taxa de corrosão de 16% em relação ao cupom de aço AISI 1005. Contudo, ambos

foram classificadas segundo NACE-RP-07-75 como moderada.

A taxa de corrosão para o aço 1008 revestido após 90 dias de exposição à água

do mar apresentou uma diminuição significativa de 90,55% em comparação ao aço

1008 sem revestimento tendo sido classificada como baixa, segundo NACE-RP-07-75.



Tabela 11 – Taxas de corrosão dos aços AISI 1005, SAE 1008 e 1008 revestido.

Aço 1005

Sem revestimento

Aço 1008

Sem revestimento

Aço 1008

Com revestimento

TEMPO

(dias)

TAXA

(mm/ano)

TEMPO

(dias)

TAXA

(mm/ano)

TEMPO

(dias)

TAXA

(mm/ano)

15 0,08185 15 0,0649 15 0,0208

30 0,08185 30 0,0636 30 0,0373

45 0,04882 45 0,0583 45 0,0069

60 0,04708 60 0,0555 60 0,0056

- - 75 0,0547 75 0,0055

- - 90 0,0561 90 0,0053

5. 5 Modelos matemáticos para a taxa de corrosão

Em muitos estudos experimentais são utilizados modelos fenomenológicos para

melhor compreensão dos fenômenos envolvidos nos processos estudados. Esses

modelos baseiam-se na formulação de hipóteses e correlações teóricas ou empíricas

para explicar os fenômenos e o comportamento do processo observado

experimentalmente (BORZANI et. al., 2001).

Neste estudo foram desenvolvidos modelos matemáticos para a taxa de corrosão

com o tempo de exposição dos cupons a água do mar. Dos modelos testados foram

escolhidos os que melhor representaram a variação da taxa de corrosão com tempo,

levando em consideração o melhor fator de correlação e menor erro. A Figura 23 mostra



o gráfico e as respectivas equações matemáticas para os cupons de aço carbono AISI

1005 sem revestimento, e aço carbono SAE 1008 sem revestimento e revestido.

Pode-se observar que para os cupons sem revestimento (Figura 23A e 23B),

independente do tipo de aço, o comportamento foi semelhante, a taxa de corrosão

diminuía e no final do tempo houve um aumento da taxa de corrosão. Assim, para

ambos os cupons sem revestimento (AISI 1005 e SAE 1008) o melhor modelo proposto

foi um ajuste polinomial de grau três.

Para o cupom revestido (Figura 23C) pode-se observar um alto decaimento da taxa

de corrosão em função do tempo de exposição do cupom a água do mar. Para este caso,

o modelo que melhor se ajustou foi a equação de decaimento exponencial de grau um

Esse fato mostrou a importância do revestimento na diminuição no combate à corrosão

das ligas metálicas em ambientes fortemente corrosivos.



Figura 23 - Modelos matemáticos da taxa de corrosão com o tempo de exposição dos

cupons (A) aço carbono 1005 sem revestimento; (B) aço carbono 1008 sem

revestimento; (C) aço carbono 1008 revestido.

(A) Aço 1005

sem

revestimento

10 20 30 40 50 60

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

Y =-0,0427+0,01434 X-4,65444E-4 X2+4,19259E-6 X

3

Ta

xa d

e c

orr

osão (

mm

/an

o)

Tempo (dias)

Ajuste spline

Ajuste polinomial (grau 3)

(B) Aço 1008 sem

revestimento

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0,054

0,056

0,058

0,060

0,062

0,064

0,066

Y =0,06457+1,74753E-4 X-1,02469E-5 X2+8,09328E-8 X

3

Ta

xa

de

co

rro

sã

o (

mm

/an

o)

Tempo (dias)

Ajuste apline

Ajuste polinomial (2 ordem)

30 40 50 60 70 80 90

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

0,040

Modelo: Decaimento exponencial de 1 ordem

Chi^2 = 1.6614E-8

R^2 = 0.99996

y0 0.00544 ±0.00008

A1 14.64182 ±2.97553

t1 4.89283 ±0.16302

Ta

xa d

e c

orr

osã

o (

mm

/an

o)

Tempo (dias)

Ajuste apline

(C) Aço 1008 com

revestimento



5.6 Análises de Caracterização das Superfícies Metálicas

5.6.1 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)

a) Aço carbono SAE 1008 sem revestimento

As Figuras 24(A), (B) e (C) apresentam as fotomicrografias da superfície do aço

SAE 1008: (A) cupom jateado antes da sua entrada no sistema; (B) cupom após sua

retirada do sistema estéril e (C) cupom após sua retirada do sistema com formação de

biofilme, ambos, após 90 dias de exposição à água do mar, respectivamente.

Estas fotomicrografias das superfícies do aço carbono SAE 1008 sem

revestimento são semelhantes a do aço AISI 1005 (Figura 13 C) que mostra a presença

do biofilme na superfície do cupom (Figura 24C).

Figura 24 - Fotomicrografias das superfícies do cupom de aço carbono 1008 jateado

antes da sua entrada no sistema (A); cupom após retirada do sistema estéril (B) e cupom

com formação de biofilme (C), ambos, após 90 dias de exposição à água do mar.

(A) (B)

(C)



b) Aço carbono SAE 1008 revestido

As Figuras 25 (A), (B), (C) apresentam as fotomicrografias da superfície do

cupom de aço carbono 1008 revestidos: (A) jateado antes da sua entrada no sistema ;

(B) após 90 dias de exposição à água do mar estéril; (C) após 90 dias de exposição à

água do mar.

Nas fotomicrografias, observa-se a superfície do aço antes do contato com os

microrganismos (Figura 25A), e durante o ensaio, que ocorreu após 90 dias de

exposição à água do mar (Figura 25C ).

Nas superfícies dos cupons, as fotomicrografias, mostram diferentes aspectos

quando comparadas com o aço AISI 1005 (Figura 13 C) e SAE 1008 sem revestimento

(Figura 24C)

Figura 25 - Fotomicrografias das superfícies do cupom de aço carbono 1008 revestidos

– jateado antes da sua entrada no sistema (A); após 90 dias de exposição à água do mar

estéril (B); (C) após 90 dias de exposição à água do mar.

(A) (B)

(C)



5.6.2 Análises de Difração de Raios-X (DRX) para os cupons de aço SAE 1008 sem

revestimento e SAE 1008 revestidos

Para caracterização dos depósitos de materiais formados durante o processo de

biocorrosão foram realizadas análises de DRX com a exposição dos cupons por 90 dias.

A Figura 26 apresenta difratogramas dos cupons de aço carbono antes e após o

processo corrosivo, analisadas por DRX. O difratograma da Figura 26A, cupom jateado,

sem revestimento, mostra a presença de picos correspondentes somente ao Ferro α. Na

Figura 26B, cupom sem revestimento após 90 dias de exposição a água do mar estéril,

foram encontrados picos correspondentes ao fosfato de ferro e potássio (KFe2P2),

goetita (-FeOOH) e óxido de ferro (Fe2O3), sendo os últimos classificadas como

produtos de corrosão (VIDELA, 2003)

A Figura 26C, refere-se ao difratograma do cupom sem revestimento exposto a

água do mar após 90 dias, observa-se a predominância dos óxidos de ferro de diversas

formas, evidenciando uma maior atividade nas reações de corrosão, pela ação dos

microrganismos (GENTIL, 2003).

Já as Figuras 26D, 26E e 26F mostram os difratogramas para os aços jateados e

revestidos, revestido após 90 dias de exposição a água do mar estéril e revestidos com

90 dias de exposição a água do mar, respectivamente.

Os cupons revestidos apresentaram produtos de corrosão em menor escala ao

serem comparados com os cupons sem revestimento, confirmando os valores

encontrados nas taxas de corrosão para os respectivos aços.



(A) Cupom jateado sem revestimento. (B) Cupom sem revestimento após 90

dias de exposição a água do mar estéril

(C) Cupom sem revestimento após (D) Cupom jateado revestido.

90dias de exposição a água do mar.

0 20 40 60 80 100

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

I (c

ps)

2theta (graus)

Ferro α

Óxido de Magnésio (MgO);

Sulfeto de Ferro e Níquel (Fe8Ni8S16 );

Óxido de Alumínio (Al2O3);

Óxido de Ferro (FeO);

Óxido de Ferro (Fe2O3);

Óxido de Ferro (Fe3O4);

Goetita (α-FeOOH).


Óxido de Ferro e Magnésio (Mg-xFexO);

Óxido de Ferro e Potássio (K3FeO2).

0 20 40 60 80 100

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

I (c

ps)

2theta (graus)

0 20 40 60 80 100

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

I (c

ps)

2theta (graus)

0 20 40 60 80 100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

I (c

ps)

2theta (graus)

Fosfato de Ferro e Potássio (KFe2P2);

Goetita (α-FeOOH);

Óxido de Ferro (Fe2O3).



(E) Cupom revestido após 90 dias (F) Cupom revestido após 90 dias

de exposição a água do mar estéril. de exposição a água do mar.

Figura 26 – Difratogramas dos cupons de aço carbono 1008, sem revestimentos e

revestidos.

5.6.3 Análise de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) para os

cupons de aço SAE 1008 com e sem revestimento

A espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier é uma das

espectroscopias vibracionais cujas bandas espectrais são função da força das ligações

químicas e das massas dos átomos envolvidos nessas ligações. Por isso é extremamente

útil para a identificação de componentes de moléculas orgânicas como os grupos O-H,

N-H, C=O, C-N, C-O etc., que são os principais constituintes das açúcares, DNA,

ácidos graxos, entre outras moléculas (OSIRO et al., 2000).

A Figura 27 apresenta espectrogramas dos cupons de aço carbono SAE 1008

revestidos e sem revestimento após o processo corrosivo, analisadas por FTIR.

Os espectros para os filmes retirados dos cupons metálicos após 90 dias de

exposição à água do mar estéril e água do mar, de uma forma geral, nos mostraram a

(a) 0 20 40 60 80 100

0

1000

2000

3000

4000

5000

I (c

ps)

2theta (Graus)

S

(b)

S

Hidróxido Silicato de Ferro (Fe3Si2O5(OH)4);

Óxido de Ferro e Magnésio (Mg-xFexO).

Óxido de Cobre (Cu2O);


Hidróxido de cloro e Ferro;

Óxido de Silicone (SiO2);

Fosfato de Cálcio e Sódio (Na2CaP2O7).

0 20 40 60 80 100

0

1000

2000

3000

4000

5000

I (c

ps)

2theta (Graus)

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

I (c

ps)

2theta (graus)



existência de absorções largas e moderadamente intensas nas regiões de maior

comprimento de onda, sugerindo a presença de dímeros de ácidos carboxílicos, aminas

ou amidas, cujos grupos nesta região mostram bandas constituintes das proteínas,

indicando presença de atividade microbiológica (OSIRO et al., 2000).

(C) Cupom sem revestimento após 90 dias (B) Cupom sem revestimento após 90

de exposição a água do mar estéril. dias de exposição a água do mar.

(C) Cupom revestido após 90 dias de (D) Cupom revestido após 90 dias

exposição a água do mar estéril. de exposição a água do mar.

Figura 27 – Espectrogramas dos cupons de aço carbono SAE 1008 revestidos e sem

revestimento após 90 dias de exposição a água do mar estéril e água do mar.

(a)

S

(b)

S

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

20

25

30

35

40

45

50

55

60

3167

2361

2077

1640 1502

1367

1018

892

472

Tra

nsm

itâ

ncia

(%

)

Comprimento de onda (cm-1)

12-set-2008-BSR14.Transmittance (Transmission)

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

0

10

20

30

40

50

60

1354

3138

2361

16511562

1147

1023892

745

667

478

Tra

nsm

itâ

ncia

(%

)


12-set-2008-SR28.Transmittance (Transmission)

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

0

20

40

60

80

100

35043368

2960

2364

21102045

1290

1348

770

445

Tra

nsm

itância

(%

)


12-set-2008-BCR14.Transmittance (Transmission)

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

50

55

60

65

70

75

80

2095

3179

2930

28652361

2332

17341651

15611509

14501401

1178

1023

750

525473

Tra

nsm

itância

(%

)


12-set-2008-CR37.Transmittance (Transmission)



CAPÍTULO 6

CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS

Foram encontrados nos biofilmes dos cupons metálicos estudados sem revestimento

a presença de microrganismos responsáveis pelo processo de biocorrosão tais como:

bactérias heterotróficas, bactérias precipitantes do ferro, bactérias anaeróbias totais,

BRS, Pseudomonas e fungos filamentosos.

Em todos os experimentos realizados com os vários tipos de cupons metálicos

analisados as bactérias precipitantes do ferro apresentaram a mais alta concentração

celular.

Nas análises de difração de Raios X do material formado nos cupons de Aço

Carbono AISI 1005 após 30 dias de exposição a água do mar, foram encontrados os

seguintes produtos de corrosão: goetita (-Fe2O3) e lepidocrocita (-Fe2O3).

Para os cupons metálicos do Aço Carbono AISI 1005 foi encontrada uma taxa de

corrosão total de 0,0471 mm/ano classificada como moderada, enquanto que a taxa de

corrosão galvânica atingiu o valor de 0,0888mm/ano. Concluindo-se, portanto que

nestas condições de experimento o biofilme atuou como uma barreira protetora para o

aço estudado.

Os cupons de aço SAE 1008 revestidos apresentaram uma adesão inferior de células

microbianas e ausência das BRS nos dois primeiros meses de exposição à água do mar

em comparação aos cupons de aço SAE 1008 sem revestimento. Isto provavelmente se

deve ao efeito protetor do revestimento, que atuou inibindo o crescimento e a adesão de

microrganismos na superfície.



A população de Pseudomonas sp. e dos fungos filamentosos permaneceram

constante com o tempo de exposição dos cupons de aço SAE 1008 sem revestimento e

SAE 1008 revestidos em água do mar. Sendo que a população de fungos filamentosos

apresentou valores inferiores quando comparados aos demais microrganismos.

No estudo da formação de biofilme sobre superfícies de aço carbono SAE 1008 sem

revestimento por um período de 14 dias, foi observado que as primeiras 48 horas de

exposição dos cupons à água do mar foram suficientes para ocorrer a adesão dos

microrganismos que são responsáveis pelo processo de biocorrosão.

As análises de difração de raios-X mostraram que os cupons de aço SAE 1008

revestidos apresentaram menos produtos de corrosão em comparação aos cupons de aço

SAE 1008 sem revestimento, confirmando os baixos valores encontrados nas taxas de

corrosão para os respectivos aços.

As análises de FTIR, de uma forma geral, mostraram a existência de absorções largas

e moderadamente intensas sugerindo a presença de dímeros de ácidos carboxílicos,

aminas ou amidas, que mostram bandas constituintes das proteínas indicando a presença

de atividade microbiológica que caracterizam a presença de biofilme.

Para ambos os cupons sem revestimento (AISI 1005 e SAE 1008) o melhor modelo

proposto foi um ajuste polinomial de grau três. Para os cupons de Aço Carbono SAE

1008 revestidos, o modelo que melhor se ajustou foi a equação de decaimento

exponencial de grau um. Esse fato comprova a importância do revestimento na

diminuição do combate à corrosão das ligas metálicas em ambientes fortemente

corrosivos.

A taxa de corrosão para o aço SAE 1008 sem revestimento após 90 dias de exposição

à água do mar foi classificada como moderada, enquanto que a taxa de corrosão para o



aço SAE 1008 revestido após 90 dias de exposição à água do mar foi classificada como

baixa, com uma diminuição significativa de 90,55% em comparação ao aço 1008 sem

revestimento.

Diante das conclusões apresentadas a partir dos resultados obtidos neste

trabalho, novos enfoques podem ser feitos para dar continuidade ao trabalho.

Algumas perspectivas para trabalhos futuros são:

Identificar as bactérias precipitantes do ferro;

Estudar o emprego de biocidas em tintas e simular condições dinâmicas durante o

teste de biocorrosão;

Estudar o comportamento eletroquímico em superfícies metálicas através de testes de

potencial de circuito aberto e de impedância eletroquímica;

Formular novos tipos de revestimentos anticorrosivos:

Desenvolver estudos de corrosão utilizando outros eletrólitos, como por exemplo

água de resfriamento.



CAPÍTULO 7

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ANEXO 1







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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO - … · 3.6.2 Proteção Catódica ... Proteção anódica ..... 42 CAPÍTULO 4 ETAPA EXPERIMENTAL