Biocorrosão.

A degradação de materiais é um processo que leva a perdas financeiras em diversos segmentos industriais pela falha prematura de seus componentes.

Uma das causas para tal problema é a corrosão microbiológica, ou seja, a degradação dos materiais pelo efeito de microrganismos presentes no meio.

Diferentes mecanismos podem agir, de maneira individual ou em conjunto, para promover essa degradação, com destaque para: formação de biofilme, redução de íons sulfato e variação do pH em áreas localizadas de um sistema.

Biofilme é um complexo bacteriano formado por um ou mais grupos de bactérias, capazes de aderirem a uma superfície, produzindo substâncias poliméricas extracelulares.

Estas substâncias extracelulares acabam por deteriorar as superfícies a que estão aderidas, seja pelo fato de o complexo bacteriano utilizar este material como fonte de nutriente para crescimento ou por estes compostos terem ação corrosiva.

Normalmente estes biofilmes são formados por mais de uma espécie bacteriana, algumas auxiliando no início da formação do biofilme, favorecendo o consórcio com outros microrganismos e aumentando a espessura desta camada, outras na excreção de metabólitos, favorecendo assim a corrosão de maneira mais direta.

O esquema abaixo mostra o processo de formação do biofilme (Figura 1).

Figura 1 – Processo de formação do biofilme. Fonte: Adaptado de TRETER; MACEDO (2011, p.836).

A proliferação dos grupos bacterianos na superfície de materiais, seguida da formação de comunidades imersas em polissacarídeo extracelular (macromoléculas de carboidratos, por exemplo), aumenta a aderência e dificulta a remoção destes grupos das superfícies a quais estão acoplados, propiciando assim a multiplicação celular e consequentemente, uma maior área afetada nos materiais.

Diferentes microrganismos em diferentes materiais e o ambiente em que estão inseridos são fatores determinantes de como esta adesão pode ocorrer (Figura 2).

Como esta matriz de polissacarídeos confere maior proteção para o grupo, sua remoção torna-se cada vez mais difícil com agentes desinfetantes, e a corrosão dos materiais a que estão aderidos é acentuada pela ação do tempo e fatores abióticos.

Figura 2 – Fatores determinantes da adesão bacteriana. Tríade interação: Microrganismo, ambiente e Material. Fonte: OLIVEIRA; CARDOSO (2018, p.9). Adaptado de TRETER; MACEDO (2011, p.839).

A aplicação de tubulações, latas de alimentos e bebidas, peças automotivas e aço para construção civil, feitas de materiais metálicos é comumente utilizada para diversos fins, das mais variadas matrizes, dentro e fora do solo.

Esses sistemas em que os materiais estão imersos propiciam o processo corrosivo destes materiais, impactando de forma significativa sua utilização, custo e até mesmo problemas ambientais, estruturais e de saúde pública.

Além dos processos físico-químicos que facilitam e aceleram o processo corrosivo, tem-se também a corrosão induzidas por grupos de microrganismos. 

A biocorrosão pode ocorrer pela degradação de resinas utilizadas no revestimento de materiais metálicos, produção de H₂S e pela excreção de metabólitos que acidificam o meio em que estão inseridos.

Este processo é capaz de alterar o produto final, modificando sua estrutura e propiciando a formação de outros compostos ou ocasionando danos estruturais permanentes.     

As resinas são formadas por componentes orgânicos e inorgânicos, podendo ser utilizadas pelos microrganismos como fonte de nutriente. Desta forma, ao utilizar desta matriz para nutrição, e consequente excreção de metabólitos, esta camada protetora do material metálico vai se enfraquecendo, favorecendo o processo corrosivo pelo próprio microrganismo, como por outros fatores do meio em que estão inseridos.

Um outro grupo microbiano é denominado como bactérias redutoras de sulfato (BRS), que são capazes de reduzir o íon sulfato, que atua como agente oxidante para aproveitamento da matéria orgânica e consequente absorção de enxofre.

Porém, durante este processo, parte desse composto é liberado para o meio em forma de H₂S, sendo extremamente agressivo para materiais metálicos, favorecendo sua corrosão.

Estes grupos de bactérias possuem a característica de normalmente causarem uma corrosão local, puntiforme (ou pite), onde sua profundidade é maior que seu diâmetro.

A produção de ácidos como subproduto da produção de diversos metabólitos bacterianos é outro ponto de atenção quando pensamos na biocorrosão.

O acúmulo de substâncias ácidas no meio em que estão inseridas causa a diminuição do pH do sistema. Essa alteração de pH no meio altera a estabilidade do sistema eletroquímico, favorecendo a corrosão de determinados elementos, de acordo com a faixa de pH em que se encontra.

A representação gráfica das possíveis fronteiras entre as áreas de estabilidade é chamada de Diagrama de Pourbaix, apresentando variação de acordo com o elemento a ser estudado.

Saber a faixa de pH que favorece a corrosão de um material é ponto crucial para determinar a aplicação que aquele material pode estar inserido.

Conhecer o material de estudo, a aplicação desejada e monitorar a contaminação e crescimento microbiano são maneiras de evitar a corrosão destes materiais e possíveis danos estruturais, ambientais e problemas relacionados à saúde do ser humano.

O CCDM conta com infraestrutura e pessoal capacitado para a realização de ensaios microbiológicos e de corrosão em diversos materiais.