Czasopismo | OCHRONA PRZED KOROZJĄ | Rocznik 2018 - zeszyt 6

Influence of alloying elements on adhesion of corrosion relevant microorganisms

Wpływ elementów stopowych na przyczepność mikroorganizmów związanych z korozją

10.15199/40.2018.6.2

Judit Telegdi

nr katalogowy: 114414
10.15199/40.2018.6.2

Streszczenie

Corrosion relevant microorganisms enhance the rate of corrosion by their presence, by the excreted metabolites and by the exopolymeric substances. Biofilm formed by microbes influences the surface reactions at the metal/biofilm interface. Surface properties (homogeneity of oxide layer, surplus of alloying elements, pH, interference between the exopolymers and the metal ions as well as between the aggressive metabolites and the metal surface) have significant impact on the adhesion of microorganisms and on the biofilm formation. The corrosion relevant microorganisms are mostly dangerous in sessile form, embedded into biofilms, much less in planktonic form. This paper shortly discusses the microbially influenced corrosion (MIC) and its mechanisms and mainly focuses on the influence of the alloying metals on the microbial adhesion, biofilm formation and, as a consequence, on the MIC. Biofilms discussed here are formed either by isolated pure culture (Desulfovibrio desulfuricans) or by mixed population of cooling water on iron and on iron alloys with alloying elements: chromium, nickel, molybdenum and ruthenium. The surface with and without biofilms were visualized by light-, fluorescence- and atomic force microscopes. Microbiological techniques helped in enumeration of microorganisms. Correlation was found between the chemical nature/ concentration of the alloying elements and the number of microorganisms built in the biofilm.

Abstract

Mikroorganizmy związane z korozją przyspieszają procesy korozyjne poprzez swoją obecność, wydzielane metabolity oraz substancje egzopolimeryczne. Biofilm utworzony przez mikroorganizmy wpływa na reakcje powierzchniowe na granicy metalu i biofilmu. Właściwości powierzchni (homogeniczność warstwy tlenowej, nadbudowanie elementów stopowych, pH, interferencja między egzopolimerami a jonami metalu oraz między agresywnymi metabolitami a powierzchnią metalową) mają znaczący wpływ na adhezję mikrooranizmów oraz na powstawanie biofilmu. Mikroorganizmy związane z korozją są w dużej mierze niebezpieczne w formie osiadłej, występujące w biofilmach, a mniej niebezpieczne w formie planktonowej. Niniejsza praca krótko opisuje korozję biologiczną oraz jej mechanizmy i skupia się głównie na wpływie metali stopowych na adhezję mikroorganizmów, powstawanie biofilmu i, w konsekwencji, na korozję biologiczną. Omawiane biofilmy były tworzone z wykorzystaniem wyodrębnionej czystej kultury (Desulfovibrio desulfuricans), lub też z wykorzystaniem zespołu mikroorganizmów wody chłodzącej na powierzchni żelaza i jego stopach z pierwiastkami stopowymi: chromem, niklem, molibdenem i rutenem. Powierzchnie z biofilmami i bez nich zostały ukazane w mikroskopach: optycznym, flurescencyjnym i atomowym. Techniki mikrobiologiczne pomogły w wyliczeniu mikroorganizmów. Znaleziono korelację pomiędzy chemiczną naturą/koncentracją elementów stopowych a ilością mikroorganizmów zbudowanych w biofilmie.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Bech I., J. Sunner. 2004. “Biocorrosion: towards understanding interactions between biofilms and metals". Current Opinion in Biotechnology 15 : 181-186.
[2] Chamberlain A.H.L., B.J. Garner. 1998. “The influence of iron content on the biofouling resistance of 90/10 copper-nickel alloys". Biofouling 1 : 79-96.
[3] Díaz C., M. C. Cortizo, P. L. Schilardi, S. G. Gómez de Saravia, M. A. F. L. de Mele. 2007. “Influence of the nano-micro structure of the surface on bacterial adhesion". Materials Research 10(1) http://dx.doi.org/10.1590/S1516- 14392007000100004.
[4] Enning D., J. Garrefs. 2014. “Corrosion of iron by sulfate-reducing bacteria: New views of an old problem". Applied and Environmental Microbiology 80(4) : 1226-1236. http://aem.asm.org/content/80/4/1226.full.
[5] Flint S.H., J.D. Brooks, P.J. Bremer. 2000. “Properties of the stainless steel substrate, influencing the adhesion of thermo-resistant streptococci". Journal of Food Engineering, 43 : 235-242.
[6] Hakiki N. E., M. Da Cunha Belo, A. M. P. Simões and M. G. S. Ferreira. 1998. “Semiconducting Properties of Passive Films Formed on Stainless Steels". J. Electrochem. Soc. 145 (11) : 3821-3829; doi: 10.1149/1.1838880.
[7] Hilbert L.R., D. Bagge-Ravn, J. Kold, L. Gram. 2003. “Influence of surface roughness of stainless steel on microbial adhesion and corrosion resistance". International Biodeterioration & Biodegradation, 52 : 175-185.
[8] Hocevar M., M. Jenko, M. Godec, D. Drobne. 2014. “An overview of the influence of stainless steel surface properties on bacterial adhesion". Materials and Technology 48 (5) : 609-617.
[9] Hwanga Keun Chul, Sunghak Lee, Hui Choon Leeb. 1998. “Effects of alloying elements on microstructure and fracture properties of cast high speed steel rolls: Part I: Microstructural analysis". Materials Science and Engineering: A 254 (1-2) : 282-295. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(98)00626-1
[10] Kakooei S., M. Che Ismail, B. Ariwahjoedi. 2012. “Mechanisms of microbiologically influenced corrosion. A review". World Applied Sciences Journal 17(4) : 524-531.
[11] Little B. J., J. S. Lee. 2014. “Microbiologically influenced corrosion: an update". International Materials Reviews 59 : 384-393, http://dx.doi.org/10.117 9/1743280414Y.0000000035.
[12] Little B., P. Wagner, F. Mansfeld. 1991. “The role of biomineralization in microbiologically influenced corrosion". International Mat. Rev. 36 : 253-272.
[13] Moradi M., J Duan, H Ashassi-Sorkhabi, X Luan. 2011. “De-alloying of 316 stainless steel in the presence of a mixture of metal-oxidizing bacteria". Corrosion Science, 53(12) : 4282-4290.
[14] Olsson C.-O.A., D. Landol. 2003. “Passive films on stainless steels-chemistry, structure and growth". Electrochimica Acta 48 : 1093-1104.
[15] Ortega M.P., T. Hagiwara, H. Watanabe, T .Sakiyama. 2010. “Adhesion behavior and removability of Escherichia coli on stainless steel surface". Food Control, 21 : 573-578.
[16] Percival S.L., J.S. Knapp, R.G.J. Edyvean, D.S .Wales. 1998. “Biofilm development on stainless steel in mains water". Water Research, 32 : 243-253.
[17] Percival S.L., J.S. Knapp, R.G.J. Edyvean, D.S. Wales. 1998. “Biofilms, mains water and stainless steel". Water Research, 32 : 2187-2201.
[18] Telegdi J. 2009. Microbially influenced corrosion, DSc Thesis.
[19] Videla H.A. 2003. “Biocorrosion and biofouling of metals and alloys of industrial usage, Present state of the art at the beginning of the new millennium". Rev. Metal. Madrid : 256-264.
[20] Videla H.A., L.K. Herrera. 2004. Biocorrosion. In: Vazquez-Duhalt R, Quintero- Ramírez R (eds), Petroleum biotechnology. Developments and perspectives. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands : 193-218.
[21] Videla H.A.. 1989. Metal dissolution/redox in biofilms. In: Characklis WG, Wilderer PA (eds) Structure and function of biofilms. John Wiley, Chichester, UK, 301-320.
[22] Wagner P., B. Little. 1993. “Impact of alloying on microbiologically influenced corrosion - A review". Materials Performance 32 : 65-68.
[23] Whitehead K.A., J. Verran. 2009. The Effect of Substratum Properties on the Survival of Attached Microorganisms on Inert Surfaces, In: H.C. Flemming, P.S. Murthy, R. Venkatesan, K. Cooksey (Eds.), Marine and Industrial Biofouling, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg : 13-33.
[24] Whitehead K.A., J.Verran. 2007. “The effect of surface properties and application method on the retention of Pseudomonas aeruginosa on uncoated and titanium-coated stainless steel". International Biodeterioration & Biodegradation 60 : 74-80.
[25] Zhung P., D. Xu, Y. Li, K. Yang, T. Gu. 2015. “Electron mediators accelerate the microbiologically influenced corrosion of 304 stainless steel by Desulfovibrio vulgaris biofilm". Bioelectrochemistry 101 : 14-21.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 114414 "Influence of alloying ele..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


OCHRONA PRZED KOROZJĄ - e-zeszyt (pdf) 2018-6 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	42.00 zł

Prenumerata

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

504.00 zł

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - papierowa prenumerata roczna	636.00 zł brutto 588.89 zł netto 47.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

678.00 zł

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	762.00 zł brutto 705.56 zł netto 56.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

762.00 zł

Zeszyt

2018-6

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma