Biodegradacion

Biodegradación

Pilón Jiménez Mauricio Fernando

Email: 317112070@quimica.unam.mx

Palabras clave: Mecanismo de degradación, degradación, microorganismo.

Degradación de Materiales, Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, México CDMX. 04510[pic 1]

Objetivo:

Presentar distintos mecanismos de degradación que involucran la participación de agentes biológicos.

Introducción:

Como ya vimos los materiales poliméricos tienen diversos mecanismos de degradación, térmica, mecánica, por radiación, y algunos más. Sin embargo los materiales poliméricos también son susceptibles a la degradación por agentes biológicos, o en otras palabras biodegradación La biodegradación es el proceso por el que los microorganismos descomponen la materia orgánica. Dependiendo del material, esto puede llevar días, semanas o incluso siglos. Los productos que se biodegradan rápidamente son preferibles a los que no lo hacen; su contenido nocivo puede descomponerse en un periodo de tiempo más corto.

Desarrollo:

Corrosión inducida por microorganismos:

La importancia económica de la corrosión microbiológica es grande. Se ha estimado que alrededor del 10% de los casos de corrosión son atribuibles a este tipo de corrosión.

Numerosas industrias como la industria química, extractiva del petróleo, del papel, de la alimentación, aeronaútica, naval, etc., se ven afectadas por problemas de corrosión microbiológica.

El 50% de los casos de corrosión en las conducciones enterradas a la corrosión provocada por microorganismos; Io mismo ocurre la mayoría de los problemas detectados en los circuitos de refrigeración, cascos de barcos, tanques de almacenamiento de combustibles, etc.

Son especialmente susceptibles de ser atacados por microorganismos el hierro y el acero, el aluminio y sus aleaciones, el cobre, el cinc, el plomo y sus aleaciones. Asímismo se ha detectado ataque en materiales no metálicos: como hormigón, cauchos, polímeros, etc.

La actividad de determinados microorganismos cuando se sitúan en la interfase material metálico-medio agresivo puede introducir cambios, en ocasiones relevantes, en dicha interfase y, en consecuencia, modificar las condiciones en que se lleva a cabo el proceso de corrosión electroquímica. Se define, por tanto, la corrosión microbiológica como los fenómenos de corrosión electroquímica que tienen lugar en presencia de estos microorganismos.

Los microorganismos que participan más

habitualmente en estos procesos son bacterias, hongos y microalgas, aunque sin duda los primeros son los más importantes. Su tamaño es demasiado pequeño, lo que permite su presencia y participación en fenómenos de corrosión en resquicio, picaduras, etc. Se reproducen con gran facilidad y rapidez, de manera que una sola bacteria puede transformarse en una colonia de un millón en unas 10 horas, con lo que la interfase metal-solución puede sufrir modificaciones muy importantes en períodos de tiempo cortos y los fenómenos de corrosión inducidos por su presencia, a través de diversos mecanismos.

Para hablar de corrosión microbiológica tenemos que hablar primero del biofuling, este inicia por la formación de biopelículas microbianas en constante desarrollo, estas películas microbianas se conocen como microfouling, a partir de este se desarrollan organismos de dimensiones más grandes que son más detectables lo que se conoce como macrofouling, el conjunto de micro y macrofouling se llama biofouling, y modifica las condiciones corrosivas del medio a menudo favoreciéndolas.

Fundamentalmente por algunas circunstancias como:

• Aportación al medio de iones que participan en la corrosión como bacterias sulfatorreductoras (S+) en medio anaerobio para la rotura de la película pasiva, así, como bacterias ferroxidantes(Fe3+) en medios aerobios que participan en el proceso catódico.
• Modificar el pH del medio por ligeras cantidades de ácidos principalmente H2SO4 ya que esto favorece un microclima ácido en hendiduras o picaduras lo que podría cambiar la reducción de O2 a reducción de H+ lo que causaría despolarización catódica.

Figura 1: Esquema de la rotura local de una película pasiva por reducción de pH(1)[pic 2]

• Por microorganismos anaerobios que entren en contacto con la superficie, que a través de su metabolismo producen iones agresivos que facilitan la corrosión en el material metálico.
• Los hongos que generalmente están en los combustibles pueden usar como nutriente el NO3 para  cubrir sus necesidades de nitrógeno reduciendo su concentración en el medio permitiendo un ataque por picadura en presencia de cloruros.

Ahora mencionare algunos de los principales microorganismos que participan en la corrosión microbiológica:

Algas: Favorece la despolarización de la de la reacción catódica debido a su actividad fotosintética ya que aporta O2 y en algunas reacciones este elemento es el reactivo catódico.

Hongos: Disminuyen el pH hasta valores de 2 a 4 lo que facilita el ataque local originándose picaduras que crecen muy rápido, esto ocurre principalmente en la presencia de hidrocarburos, que sirven de nutriente a los microorganismos que por su metabolismo degradan estos hidrocarburos a ácidos grasos que es lo que hace que disminuya el pH.

Bacterias:

Pseudomonas: Producen mercaptanos que son agresivos con el hierro y sus aleaciones.

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Figura 2: Aleación de Cu-Ni con  una colonia de pseudomonas.(1)

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Figura 3: Corrosión localizada de Cu-Ni.(1)

Sulfobacterias (fotolitotrofas y quimiolitotrofas): Acidifican el medio lo que cambia el tipo de reacción catódica de la corrosión.

Bacterias sulfatorreductoras: Provocan la ruptura de la capa pasiva y el posterior ataque por picadura del hierro y sus aleaciones.

Ferrobacterias: Causan la despolarización catódica ya que desplazan la reacción anódica de corrosión del hierro.

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