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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO-OESTE, UNICENTRO - PR
EFEITO DO THIOBACILLUS THIOOXIDANS NA
CORROSÃO DO AÇO 430
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
PRISCILA APARECIDA ANUNZIATO
GUARAPUAVA-PR
2008
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Catalogação na Publicação
Biblioteca Central da UNICENTRO, Campus Guarapuava
Anunziato, Priscila Aparecida
A636 Efeito do Thiobacillus Thiooxidans na corrosão do aço 430./ Priscila Aparecida
Anunziato. – – Guarapuava, 2008
ix, 73 f. : il. ; 28 cm
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Programa de
Pós-Graduação em Química Aplicada, 2008
Orientador: Paulo Rogério Pinto Rodrigues
Co-orientadora:Cynthia Furstenberger
Banca examinadora: Isolda Costa, Fauze Jacó Anaissi, Paulo Rogério Pinto
Rodrigues
Bibliografia
1. Corrosão microbiológica. 2. Aço inoxidável 430. 3. Thiobacillus
Thiooxidans. I. Título. II.Programa de Pós-Graduação em Química Aplicada .
CDD 542
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PRISCILA APARECIDA ANUNZIATO
EFEITO DO THIOBACILLUS THIOOXIDANS NA CORROSÃO DO AÇO 430
Dissertação apresentada à Universidade
Estadual do Centro-Oeste, como parte das
exigências do Programa de Pós-Graduação em
Química Aplicada, para a obtenção do título de
Mestre.
Prof. Dr. Paulo Rogério Pinto Rodrigues
Orientador
Cynthia Furstenberger
Co - orientadora
GUARAPUAVA-PR
2008
PRISCILA APARECIDA ANUNZIATO
EFEITO DO
THIOBACILLUS THIOOXIDANS
NA CORROSÃO DO AÇO 430
Aprovada em 15 de deze
mbro de 2008.
ProF. ora. Isolda Costa
-
IPEN/CNEN
-
UNICENTRO
Prof. Dr. Paulo Rogério Pinto Rodrigues
Orientador
Dissertação apresenta9a
à
Universidade Estadual do
Centro Oeste, como parte das exigências do Programa de
Pós Graduação em Química
, área de concentração em
Química Aplicada para obtenção de título de Mestre.
GUARAPUAVA-PR
2008
“A humildade nos ajuda a reconhecer esta
coisa óbvia: ninguém sabe tudo; ninguém ignora
tudo. Todos sabemos algo; todos ignoramos algo.
Sem humildade dificilmente ouviremos com
respeito a quem consideramos demasiadamente
longe de nosso nível de competência.”
Paulo Freire
AGRADECIMENTOS
Vitoriosa com a luz e sabedoria que me deste, agradeço a Deus por confiar em mim.
Nos momentos de certeza ou dúvida, pude sentir Tua mão na minha a me guiar.
A meu querido orientador professor Dr Paulo Rogério Pinto Rodrigues, que com suas
palavras me fez refletir e buscar um ideal. As alegrias de hoje também são suas, pois seu
carinho, estímulo, confiança e compreensão são a alma desta vitória. Você foi Professor, meu
mestre, mas acima de tudo, foi meu amigo, meu guia, meu anjo da guarda.
Agradeço a minha querida mãe Isabel. É mãe, quantas e quantas vezes, motivada por
minha fragilidade tive intenção de parar e desistir. Mas, amparada por você, concluímos, hoje,
mais uma etapa de nossas vidas. Você foi presença em solidão, sua companhia, seu sorriso,
suas palavras, foram expressões de amor profundo. Se a senhora se orgulha de ser minha mãe,
eu me orgulho muito mais de ser sua filha.
A você Pai (in memorian)...Agora me lembro de você, e tenho certeza de que você
está compartilhando a felicidade da minha vitória. Posso sentir você me abraçando. Você
estará sempre comigo. Mesmo que tenhamos sido privados dos beijos, olhares, abraços,
carinho, o amor subsiste!
Agradeço também a meu companheiro Eduardo por todas aquelas vezes que me ouviu
e me deu apoio. Nos méritos de minhas conquistas, há muito de sua presença.
Agradeço minha irmã Fabiola, meu cunhado Vilson que estiveram comigo nos
momentos mais difíceis desta caminhada, que sofreram a minha ausência quando o dever e o
estudo me chamaram, que compreenderam as minhas “falta de tempo”, minha tensão durante
as provas, meu nervosismo. O meu sorriso e o meu obrigada! Na validade dessa luta, nos
méritos desta conquista, há muita presença de vocês.
A meu querido sobrinho Mateus que sendo apenas uma criança ficava quietinho do
meu lado falando que estava olhando a Dada (é assim que ele me chama) estudar.
A professora Doutora Isolda Costa pelas análises por MEV.
Não posso deixar de agradecer também a minha co-orientadora Professora Dra
Cynthia, as minhas colegas Rebeca e Martha que doaram um pouco do seu tempo a me dar
atenção e ajudar quando precisei. Juntos nos completamos e trabalhamos melhor. Que fique
aqui registrada minha carinhosa gratidão.
SUMÁRIO
Lista de Símbolos e Abreviaturas
.................................................................................. I
Resumo .............................................................................................................................
II
Abstract ............................................................................................................................
III
1. Introdução ....................................................................................................................
1
2. Objetivos
.......................................................................................................................
4
2.1. Objetivo Geral ............................................................................................................
4
2.2.Objetivos Específicos ..................................................................................................
4
3. Referencial Teórico ..................................................................................................... 5
3.1. Materiais Ferrosos ......................................................................................................
5
3.2. Corrosão ..................................................................................................................... 7
3.3. Corrosão Microbiológica ............................................................................................
9
3.4. Microorganismos ........................................................................................................
16
3.5. Estruturas das Bactérias...............................................................................................
19
3.5.1. Tipos Nutritivos das Bactérias .................................................................................
27
3.5.2. Meios Bacteriológicos .............................................................................................
28
3.5.3.Condições Físicas Necessárias ao Crescimento .......................................................
30
3.5.4. Principais Grupos de Bactérias ................................................................................
32
3.5.5. Bactérias Patogênicas ..............................................................................................
33
4. Materiais e Métodos ....................................................................................................
36
4.1. Soluções Empregadas .................................................................................................
36
4.2. Eletrodos .....................................................................................................................
36
4.3. Células de Trabalho ....................................................................................................
36
4.4. Equipamentos .............................................................................................................
37
4.5. Temperaturas de Trabalho ..........................................................................................
37
4.6. Procedimento Experimental ....................................................................................... 37
4.6.1. Preparação dos Eletrodos de Trabalho ....................................................................
37
4.6.2. Análise Gravimétrica ...............................................................................................
38
4.6.3. Potencial de Circuito Aberto (Eca) ..........................................................................
38
4.6.4. Polarização Potenciostática Anódica .......................................................................
38
4.6.5. Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) ...............................................
38
4.6.6. Análise Óptica .........................................................................................................
43
4.6.7. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) .........................................................
43
4.6.8. Caracterização do microorganismo .........................................................................
43
5. Resultados e Discussão
................................................................................................
45
5.1. Análise química do aço inoxidável ferrítico tipo ABNT 430 .....................................
45
5.2. Ensaios de identificação microbiológica ....................................................................
45
5.3. Ensaios gravimétricos e de microscopia óptica ..........................................................
47
5.4. Ensaios Eletroquímicos ..............................................................................................
54
5.5. Ensaios de microscopia eletrônica de varredura ........................................................ 60
6. Conclusões ....................................................................................................................
67
7. Anexos I
........................................................................................................................
68
8
. Referências Bibliográficas
..........................................................................................
69
I
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS
a.a. aminoácidos
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
BRS Bactérias Redutoras de sulfato
Cr Cromo
E.C. Meio de cultura
Eca Potencial de circuito aberto
E
corr
Potencial de corrosão
EDAX Análise de Energia Dispersiva de Raios-X
EIE Espectroscopia de Impedância Eletroquímica
Fe Ferro
H
2
S Gás sulfidríco
j
corr
Densidade de corrente de corrosão
J
ox
Corrente de oxidação
J
red
Corrente de redução
m Microorganismo
MEV Microscópio eletrônico de varredura
MnS Sulfeto de Manganês
PAC Polarização anódica cíclica
pH Potencial hidrogeniônico
SRB
TT
PA
PC
MEV
EIE
Bactérias redutoras de sulfato
Thiobacillus Thiooxidans
Anódica potenciostática
Potenciodinâmica cíclica
Microscopia óptica e eletrônica de varredura
Espectroscopia de impedância eletroquímica
II
RESUMO
Autores: Priscila Aparecida Anunziato e Paulo Rogério Pinto Rodrigues
Título da dissertação: Estudo do Comportamento eletroquímico de microorganismos na
oxidação do aço 430
É de conhecimento que metais imersos em sistemas aquosos são facilmente
colonizados por microorganismos. Como conseqüência desta colonização, a superfície
metálica se torna coberta por um biofilme. Estes Biofilmes microbianos são muito complexos
devido as suas diferentes populações microbianas. Normalmente são em forma poliméricas
separados por canais e espaços vazios, que se desenvolvem em praticamente todas a
superfície metálica. Os acidentes mais graves ocorrem na biocorrosão de ambientes
anaeróbios, como em solos e com espessos biofilmes. A corrosão microbiológica é um dos
grandes problemas industriais da atualidade,
dada a variedade de ambientes que podem
apresentar colônias de bactérias, muitos são os equipamentos que podem sofrer esse tipo de
corrosão. As indústrias petrolíferas e de álcool são as que mais sofrem com este tipo de
oxidação. Existem poucos trabalhos na literatura que utilizam a bioeletroquímica como
monitoramento ou ação protetora da superfície metálica.O objetivo deste trabalho é estudar a
influência da Thiobacillus Thiooxidans (TT) na corrosão do aço inoxidável 430 em H
2
SO
4
1mol L
-1
. Neste trabalho foram empregadas as técnicas de: medidas gravimétricas,
polarização anódica potenciostática (PA) e potenciodinâmica cíclica (PC), espectroscopia de
impedância eletroquímica (EIE), microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV). Os
resultados gravimétricos mostraram que em 180 minutos de imersão do aço no meio contendo
TT há a formação de biofilme, o qual inicialmente bloqueia a corrosão do metal. A PA
mostrou que o TT atua catalisando a reação de oxidação do aço 430 neste meio. Resultados
semelhantes foram obtidos pela EIE. A aplicação da PC na região passiva do aço 430, neste
meio, causa a inibição da geração de biofilmes em sua superfície, resultado este comprovado
pela MEV.
Palavras-Chave: corrosão microbiológica, aço inoxidável 430, Thiobacillus Thiooxidans.
III
ABSTRACT
Author`s: Priscila Aparecida Anunziato and Paulo Rogério Pinto Rodrigues
Title: Study of electrochemical behavior of microorganisms in the oxidation of steel 430
It is known that metals immersed in aqueous systems are easily colonized by microorganisms.
As a result of colonization of microorganisms in metal, the metal surface becomes covered
with a biofilm. These microbial Biofilms are very complex due to their different microbial
populations, usually in the form polymer separated by canals and empty spaces, which
develop in virtually all the metal surface. The most serious accidents occur in biocorrosion of
anaerobic environments, as in soil and thick with biofilms. The microbiological corrosion is a
big problem of today , given the variety of environments that may have colonies of bacteria,
many equipment that can suffer this type of corrosion. The oil and alcohol industries are the
biggest sufferers with this type of oxidation. The objective of this work is the influence of
Thiobacillus Thiooxidans (TT) in the corrosion of 430 stainless steel (SS) in H
2
SO
4
1 mol L
-1
.
In this study of the techniques were employed: measures of mass loss, cyclic potentiodynamic
polarization (CPP) and potentiostatic anodic polarization (PAP), electrochemical impedance
spectroscopy (EIS), optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The results
showed that gravity in 180 minutes of immersion of steel in the solution containing TT there
is the formation of biofilms, which initially blocks the corrosion of the metal. The PAP has
shown that the TT works catalysing the reaction of oxidation of 430 SS in this solution,
similar results were obtained by the EIS. The implementation of the CPP in the region passive
steel 430, in this solution, inhibit the generation of biofilms on the surface, which was
confirmed by SEM.
Keywords: Microbiological corrosion , 430 Stainless Steel, Thiobacillus Thiooxidans.
1
1. INTRODUÇÃO
A adição de elementos de liga (ex. carbono e cromo) ao ferro, pode gerar algumas
ligas ferrosas como [1]:
Aços : Ligas de ferro - carbono, com teor de carbono inferior a 2,1%;
Ferros Fundidos : Ligas de ferro - carbono com teor de carbono superior a 2,1 %;
Aços inoxidáveis : Adição de no mínimo 10 % de Cr, com ou sem adição de outros
elementos.
De acordo com esta classificação, os aços inoxidáveis são ligas de ferro (Fe) e cromo
(Cr) com um mínimo de 10 % de Cr e a adição de outros elementos, os quais permitem a
obtenção de uma extensa classificação do tipo de aço inoxidável (ex.: séries 300, 400, duplex,
etc) e conseqüentemente diferentes aplicações [1-2].
Os aços inoxidáveis também são caracterizados por uma elevada resistência à
corrosão, mas dependendo do ambiente ao qual estarão sujeitos, poderão corroer. Assim
apesar de serem classificados como “inoxidável”, esta classificação pode-se tornar irreal para
este tipo de aço [3].
A classificação dos aços inoxidáveis é divida em dois grandes grupos: 400, 300. A
série 300 engloba os aços inoxidáveis austeníticos, não magnéticos e com estrutura cúbica de
face centrada, são basicamente ligas Fe, Cr e Ni. A série 400 é a dos aços inoxidáveis
ferríticos, aços magnéticos com estrutura cúbica de corpo centrado, basicamente ligas de Fe e
Cr, esta série pode ser dividida em: ferríticos e martensíticos [3].
O aço utilizado nesse trabalho foi o aço inoxidável ferrítico 430. Este possui
quantidade superior a 16% de cromo. É um material com ótima resistência à corrosão e uma
boa capacidade de estampagem, utilizado na fabricação de talheres, pias, fogões etc [4].
Nota-se que a corrosão é um importante tópico cientifico e tecnológico de estudo dos
aços inoxidáveis, principalmente quando esta corrosão é provocada por microorganismos [5].
Os microorganismos induzem, aceleram ou mantêm a reação de corrosão, em uma
interface metal/solução, biologicamente condicionada pelos biofilmes [6]. Os mecanismos
associados à corrosão microbiologicamente induzida se devem à presença física das células
2
microbianas na superfície do metal ou pelas suas próprias atividades metabólicas [7-13]. A
corrosão microbiológica pode ocasionar uma passivação do metal base, causando uma
minimização da velocidade de corrosão (corrosão uniforme) ou mesmo ocasionar uma
espécie de corrosão localizada (alveolar ou pite), seja por geração de uma oxidação mais
intensa na parte inferior dos biofilmes devido à geração de meios ácidos ou mesmo por
aeração diferencial [14].
Uma das alternativas é utilizar a biotecnologia para solucionar os problemas causados
por microorganismos, como os que possuem a capacidade de formar biofilmes. Os
microrganismos apresentam uma imensa diversidade e desempenham funções únicas e
cruciais na manutenção de ecossistemas, como componentes fundamentais de cadeias
alimentares e ciclos biogeoquímicos [15-16]. Apesar de sua grande importância na
manutenção da biosfera, estima-se que menos de 10% dos micro-organismos existentes no
planeta tenham sido caracterizados e descritos [17].
Na década de 90, verificou-se que as bactérias em biofilme são metabólica e
morfologicamente diferentes das bactérias em suspensão e das isoladas em culturas puras,
além de possuírem maior resistência a antibióticos e desinfetantes, também chamados de
biocidas. Estima-se que mais de 90% dos microrganismos vivem sob a forma de biofilmes e
praticamente não existe nenhuma superfície que não possa ser ou vir a ser colonizada por
bactérias [18-20]. A composição dos biofilmes é dependente das condições do meio, tais
como a temperatura, minerais dissolvidos, pressão, pH e oxigênio dissolvido e não é
necessariamente uniforme, podendo até englobar partículas sólidas (argilas, areias, partículas
orgânicas) provenientes do meio aquoso onde está imerso [19-21].
Em meios industriais, a formação de biofilmes pode levar a um processo de corrosão
das ligas metálicas e polímeros e conseqüentemente, à obstrução de tubulações e à
contaminação dos produtos finais [22].
O gênero Acidithiobacillus sp é composto por bactérias Gram negativas em forma de
bastonete (~0,5 x 1,0-4,0µm) com algumas espécies móveis por meio de flagelos polares. Não
possuem formas de resistência conhecidas, são capazes de obter energia através da catálise
oxidativa de compostos sulfurados, utilizando o oxigênio como o último aceptor eletrônico.
As bactérias do Gênero Acidithiobacillus são aeróbias, com crescimento ótimo em meio com
pH ácido. Estas espécies são encontradas em diversos ambientes, como locais de mineração,
rios com elevada carga de dejetos orgânicos, áreas de tratamento de esgoto e estuários, além
3
de estruturas da construção civil, provocando danos à mesma. A biodeterioração da qualidade
da água, geração de ácido sulfúrico e a precipitação de óxidos de ferro são problemas sérios
associados a estes microrganismos.
O enxofre elementar é um substrato essencial para as espécies Acidithiobacillus sp
que permite a geração de ácido sulfúrico [23-24]. Nos aços inoxidáveis, a presença de MnS
pode permitir a alimentação deste microorganismo, levando à geração de H
2
S que com a água
produz o ácido sulfúrico. Este processo reduz o pH das superfícies metálicas permitindo a
nucleação do biofilme. O Thiobacillus Thiooxidans
são acidofilicos e crescem em pH 2 – 3. O
ácido sulfúrico produzido por este microorganismo é agressivo e ataca a superfície metálica
[23-25].
Neste trabalho irá observar que o Thiobacillus Thiooxidans além do pH 2 e 3 crescem
também em pH = 0.
Na literatura são encontradas diversas propostas de criação de barreiras para se evitar a
geração deste tipo de biofilmes. Barreiras estas entre o meio e o metal, são uma das soluções
mais comum encontrada pela indústria de transporte e saneamento de águas residuais contra a
corrosão microbiológica [26-28]. A pulverização com hidróxido de magnésio, também foi
relatada com o intuito de se aumentar o pH da superfície [29]. Mais recentemente, o uso de
biocidas tem sido investigado [30-31]. Entretanto deve-se ressaltar que o uso de biocidas é
ecologicamente errado devido à contaminação do meio ambiente por espécies organocloradas
ou fosforadas.
O objetivo deste trabalho é estudar o tido de corrosão microbiológica provocada pelo
Thiobacillus Thiooxidans no aço inoxidável 430 em H
2
SO
4
1 mol L
-1
.
4
2 - OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral
Estudar a corrosão microbiológica provocada pelo Thiobacillus Thiooxidans no aço
inoxidável 430 em H
2
SO
4
1 mol L
-1
.
2.1 Objetivos Específicos
(1º) Caracterizar e classificar o tipo de corrosão microbiológica que o Thiobacillus
Thiooxidans provoca no aço 430 em meio de ácido sulfúrico 1 mol L
-1
;
(2º) Aplicar a polarização cíclica na tentativa de inibição do crescimento dos
biofilmes de Thiobacillus Thiooxidans na superfície do aço 430 em meio de
H
2
SO
4
1 mol L
-1
.
5
3. REFERENCIAL TEÓRICO
Esta revisão bibliográfica será minuciosa quanto ao aspecto dos microorganismos e
minoritária quanto aos materiais ferrosos e os tipos de corrosão. Por se tratar da primeira
dissertação em bioeletroquímica do grupo GPEL-UNICENTRO a intenção é de que a mesma
sirva de referencial para os futuros alunos de iniciação cientifica, mestrandos ou doutorandos.
3.1 MATERIAIS FERROSOS
Os materiais ferrosos compreendem o ferro e suas ligas. Constituem cerca de 95% da
produção mundial de metais.
Originalmente o aço foi obtido com a fundição do ferro, elemento químico abundante
na natureza, que em alta temperatura se ligou ao carbono, originando o aço carbono ou ferro
fundido.
O aço inoxidável originou-se por volta de 1912, através da adição de no mínimo 11%
de cromo ao aço carbono, mas sua utilização na indústria só se intensificou na década de 50.
Esta liga resultou em um aço de extremo brilho e beleza com a característica particular que
deu origem a sua designação [1].
Uma camada passiva impermeabiliza a aço impedindo o contato do ferro com o
oxigênio do ar, vide figura 3.1. Aparentemente, nos aços inoxidáveis, o filme passivo forma-
se pela reação entre a água e o metal base, constituindo-se assim por um filme de
oxihidróxido dos metais Cr e Fe. O filme passivo dos aços inoxidáveis é muito fino e
aderente. Os filmes formados em meios oxidantes, como é o caso do ácido nítrico usado em
banhos de decapagens, são os mais resistentes.
6
Figura 3.1 – Diagrama representativo do efeito do aumento da concentração de oxidante
[oxid.] na velocidade de corrosão dos aços inoxidáveis.
De acordo com Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT, existem diferentes
classificações para os aços inoxidáveis, tais como: austeníticos, ferríticos, martensíticos,
duplex, especiais, etc [1-4, 32].
Os aços inoxidáveis de série 300 são os aços inoxidáveis austeníticos, aços não
magnéticos com estrutura cúbica de face centrada e basicamente ligas de Fe – Cr - Ni. A série
400 é a dos aços inoxidáveis ferríticos, aços magnéticos com estrutura cúbica de corpo
centrado e basicamente ligas de Fe-Cr.
Neste trabalho será empregado o aço inoxidável da série 400, especificamente o aço
inoxidável ferríticos 430, desta forma dar-se-á uma pequena introdução sobre estes tipos de
liga metálica.
O aço ferrítico 430 é um dos mais conhecidos, possui uma quantidade superior a 16%
de cromo, a qual lhe confere uma ótima resistência à corrosão e uma boa capacidade de
estampagem, por exemplo, na fabricação de talheres, baixelas, pias, fogões, moedas, etc.
A maior limitação para a utilização do aço 430 é a soldabilidade do mesmo. Ressalta-
se que o aço 430 tem excelente propriedade para estampagem, o que o leva a ser utilizado em
dutos das indústrias petrolíferas. Além de se verificar pela figura 3.2, que o aço 430 é a liga
base de criação da série 410 S, muito utilizada em colunas de destilação. Estes fatores levaram
7
a escolha desta liga neste trabalho nos estudos de corrosão microbiológica, uma das mais
prejudiciais a este tipo de indústria [2].
Figura 3.2 - Tipos de aços inoxidáveis ferríticos da série 400 [2].
3.2 CORROSÃO
A corrosão metálica é a oxidação do material metálico, causada pela interação química
ou eletroquímica a um determinado meio corrosivo (condutor), processo termodinamicamente
espontâneo (∆
∆∆
∆G < 0). Pode-se classificar a corrosão em dois tipos específicos:
(1ª) Corrosão generalizada ou uniforme – o metal em presença de meio oxidante, se
oxida com perda de espessura uniforme, podendo possuir nos primeiros instantes uma
velocidade de corrosão menor ou maior e depois de um certo tempo passar a ter uma
velocidade de oxidação constante. Na figura 3.3 (a) e (b) são mostradas apenas duas
esquematizações deste comportamento de corrosão uniforme [1-6, 33-36].
(2ª) Corrosão localizada - como a designação sugere, ocorre em determinados pontos
da superfície metálica e é tão mais provável quanto maior a heterogeneidade da liga. Diversos
tipos de corrosão localizada são abordados na literatura, entretanto para este trabalho será
8
abordado dois tipos clássicos, por Pite e Frestas [1, 14, 37]. Nas figuras 3.3 (c) e (d) são
mostradas dois possíveis comportamentos da variação na medida da velocidade corrosão
dentre os diversos existentes, quando a mesma ocorre de forma localizada.
Figura 3.3 – Esquematização de quatro possíveis medidas de velocidade de corrosão de um
material metálico exposto a meio oxidativo, sendo:
(A) Velocidade inicial menor e (B) velocidade inicial maior, quando comparadas à velocidade
de estabilização devido à corrosão uniforme (generalizada).
(C) Velocidade inicial menor e (D) velocidade inicial maior, quando comparadas à
velocidade de pseudo-estabilização devido à corrosão localizada.
9
• Corrosão por Pite
O pite é uma forma localizada de corrosão que pode ocorrer como resultado da
exposição do metal base em ambientes específicos, por exemplo, meios contendo cloretos
[14,37]. Na maioria das aplicações, a extensão dos pites provavelmente é só superficial e a
redução da secção de um componente é considerada desprezível, entretanto existem exemplos
que a profundidade deste tipo de oxidação perfura o material base, provocando sérios danos
[38-39]. Na figura 3.4 é possível se verificar e comparar à corrosão generalizada e a por pite,
normalmente gerada em ligas passivadas, como aços inoxidáveis e alumínio.
Figura 3.4 – Representação esquemática da corrosão generalizada (uniforme) e a por pites
• Corrosão em frestas
Se há uma fresta na junção de duas peças de aço e o eletrólito e o oxigênio conseguem
penetrar, forma-se uma célula de oxigenação diferenciada, esta diferença de concentração de
oxigênio produz a corrosão por frestas, também chamada corrosão por aeração diferencial.
Justamente onde a quantidade de oxigênio é menor, ou seja, no interior da fresta, por
causa da dificuldade de acesso para o oxigênio, a área é anódica e o ferro passa para a solução
na forma de íons. Este tipo de corrosão também é designado de corrosão por aeração
diferencial. Na área externa, há maior concentração de oxigênio e água e por isso esta parte se
10
comporta como catodo e não sofre corrosão. Já na área intermediária, entre o anodo e o
catodo há a formação da ferrugem, vide figura 3.5 [17,40].
Figura 3.5 – Representação esquemática da corrosão em frestas.
Após esta dissertação sobre os dois tipos de corrosão localizada deve-se ressaltar que
um dos objetivos específicos deste trabalho é o estudo da corrosão microbiológica do aço 430
em H
2
SO
4
1 mol L
-1
, desta forma este será o próximo tópico a ser dissertado.
3.3 CORROSÃO MICROBIOLÓGICA
Os microorganismos induzem, aceleram ou mantêm a reação de corrosão, em uma
interface metal/solução, biologicamente condicionada pelos biofilmes [6, 7, 14, 28, 38-43]. Os
mecanismos associados à corrosão microbiologicamente induzida se devem à presença física
das células microbianas na superfície do metal ou pela sua própria atividade metabólica. A
corrosão microbiológica pode ocasionar uma passivação do metal base, causando uma
minimização da velocidade de corrosão (corrosão uniforme) ou mesmo ocasionar uma
espécie de corrosão localizada (alveolar ou pite). Esta corrosão localizada pode ocorrer pela
ruptura do biofilme ou pela “alimentação” dos microorganismos existentes nos mesmos,
11
podendo levar a uma oxidação mais intensa do metal, devido à geração de meios ácidos ou
mesmo por aeração diferencial [41-42], vide figura 3.6.[14]
Figura 3.6 – Esquematização da corrosão microbiológica em um material metálico exposto a
meio oxidativo, onde ocorre uma corrosão generalizada (A) ou localizada (B).
De acordo com as características do crescimento e do metabolismo dos
microorganismos, podemos citar os seguintes tipos de biocorrosão:
• Pilhas de aeração diferencial
Neste caso vários microorganismos como algas, bactérias e fungos formam depósitos
insolúveis que ficam aderidos na superfície metálica sob a forma de biofilmes ou tubérculos.
Abaixo desse depósito, pode ocorrer a corrosão por aeração diferencial ou o desenvolvimento
de bactérias anaeróbias, que também causarão corrosão no metal.
A área coberta pelo biofilme, ou seja, a área menos aerada, funcionará como anodo,
provocando a oxidação do metal. Enquanto isso, a área limpa em contato com a água, será o
catodo.
A área abaixo do biofilme, deficiente de oxigênio, favorece a proliferação de seres
anaeróbios. Estabelece-se assim uma relação de simbiose entre bactérias aeróbias e anaeróbias
sobre a superfície do metal.
12
• Corrosão por bactérias oxidantes de ferro
Essas bactérias, de grande diversidade estrutural, apresentam em comum a capacidade de
oxidar o ferro ferroso a férrico, produzindo depósitos de Fe(OH)
3
ou Fe
2
O
3
. H
2
O, insolúveis.
Entre as bactérias oxidantes de ferro normalmente associadas ao processo de corrosão,
podemos citar os gêneros Gallionella e Siderocaspa. Essas bactérias desenvolvem-se em uma
faixa de temperatura de 0 a 40°C e em valores de pH em torno de 5,5 e 8,2 [14].
• Corrosão por bactérias redutoras de sulfatos (BRS)
As BRS constituem um grupo taxonomicamente variado de bactérias, relacionadas por
aspectos fisiológicos e ecológicos. Originalmente foram classificadas em dois gêneros: o
Desulfovibrio (cinco espécies) e o Desulfotomaculum (sete espécies), segundo a capacidade de
formar esporos, respectivamente [43].
O gênero Desulfovibrio consiste em um pequeno grupo de bactérias estritamente
anaeróbias, que são caracterizadas pela sua capacidade de reduzir sulfato a sulfeto. O
crescimento dessas bactérias depende de um pH normalmente entre 5,5 e 8,5, presença de
sulfato e nutrientes, incluindo matéria orgânica e temperatura entre 25 a 44°C [44].
• Corrosão por bactérias oxidantes de enxofre
Trata-se de um grupo de bactérias do gênero Thiobacillus que oxidam enxofre ou
compostos de enxofre a sulfato, com simultânea produção de ácido sulfúrico, que funciona
como agente corrosivo. Os compostos de enxofre envolvidos são geralmente: sulfito (SO
3
2-
),
tiosulfato (S
2
O
3
2-
) e diversos politionatos como o tetrationato (S
4
O
6
2-
).
As três espécies mais envolvidas nos processos de corrosão são: Thiobacillus
thioparus, Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus concretivorus e Thiobacillus ferroxidans.
Essas bactérias são químiolitotróficas, acidófilas, mesofílicas, aeróbias e autotróficas,
sintetizando seu material celular de compostos inorgânicos e nitrogênio. A energia para essa
síntese é proveniente da oxidação do enxofre, ou seus compostos. A temperatura ótima para
crescimento dessas bactérias está na faixa de 25°C a 30°C. Seus processos metabólicos
ocasionam diminuição do pH, que às vezes chega próximo do pH = 2 [45].
As bactérias do gênero Acidithiobacillus ferrooxidans têm sido ativas na dissolução de
sulfetos de cobre na extração comercial desse elemento desde 1670. Tal espécie pode utilizar
13
como fonte de energia, além do íon ferroso, enxofre e seus derivados, a reação de oxidação de
ligas ferrosas é muito controversa [5].
4Fe(s) + SO
4
-2
+ 4H
2
0 → FeS + 3Fe(OH)
2
+ 20H
-
As bactérias da espécie Acidithiobacillus ferrooxidans e Acidithiobacillus thiooxidans
são organismos unicelulares, quimiossintetizantes, autotróficos, Gram-negativos e com
formato em bastão. Algumas têm flagelos, e possuem tamanho de célula de 0,3 a 0,5 µm de
diâmetro e 1,0 a 1,7 µm de comprimento [46-47].
A espécie Acidithiobacillus ferrooxidans e Acidithiobacillus thiooxidans crescem no
intervalo de pH 1,0 a 6,0, sendo o pH ótimo para alcançar a máxima velocidade de
crescimento de 2,0 a 2,5. De modo análogo, sobrevive em um intervalo de temperatura de 2 a
40°C, mas o intervalo de 28 a 35°C é o mais favorável. Entretanto, o Acidithiobacillus
ferrooxidans cresce em pH baixo, sendo seu pH citoplasmático interno próximo da
neutralidade, e o gradiente de pH através da sua membrana citoplasmática é um dos maiores
de todos os organismos [46].
As bactérias do gênero Acidithiobacillus são encontradas em diversos ambientes, como
locais de mineração, rio com elevada carga de dejetos orgânicos, áreas de tratamento de
esgoto e estuários, além de estruturas da construção civil, provocando danos à mesma. A
biodeteriorização da qualidade de água, geração de ácido sulfúrico e a precipitação de óxidos
de ferro são problemas sérios associados a estes microrganismos.
A corrosão microbiológica é um processo que afeta principalmente a indústria do
petróleo, particularmente a de extração de hidrocarbonetos, transporte e armazenagem. Este
tipo de corrosão tem sido avaliado normalmente por testes microbiológicos, e apenas algumas
referências mencionam outros métodos, como as técnicas bioeletroquímicas.
Gayosso et al utilizaram duas técnicas diferentes: resistência de polarização e ruído
eletroquímico para estudar a corrosão de um consórcio de microorganismos de um gasoduto
que transportava gás no sudeste do México [55].
As técnicas eletroquímicas utilizadas apresentaram uma tendência similar no
comportamento da taxa de corrosão, e valores de velocidade de corrosão acima de 0,3 mm
ano
-1
foram observados. Um tipo de corrosão localizada foi observado sobre a superfície
metálica, e foi associada à bactéria Desulfovibrio Vietnamensis. Consideraram que a taxa de
14
corrosão aumentava durante os experimentos, figura 3.7, e que isto significa que é
diretamente proporcional a espécie séssil que induz a corrosão metálica. Devido a esta
situação, é muito importante para determinar à cinética do crescimento séssil quando se
estuda processo de corrosão microbiológica.
Figura 3.7 - Velocidade de corrosão utilizando-se a técnica de resistência de polarização para
o aço API XL 52, exposto a condições na ausência e presença de microorganismos [55].
Os resultados da figura 3.7 mostram uma oscilação na velocidade de corrosão na
presença dos microorganismos nos primeiros instantes, ora menor e depois maior velocidade
de corrosão em relação ao sistema na ausência dos microorganismos,
Os autores salientam que o uso da técnica de ruído eletroquímico pode identificar em
qual momento em que o processo tornar-se corrosão localizada [55].
Paul Linhardt em seu trabalho mostrou que a corrosão microbiológica influenciada por
microorganismos oxidantes do manganês é um fenômeno que ocorre em água doce,
normalmente em sistemas contendo aços inoxidáveis [56].
Zs. Keresztes et al [57] estudaram a influência dos biocidas na corrosão
microbiológica do aço doce e ligas de bronze. A ação das bactérias anaeróbicas de redução de
sulfato na corrosão do aço e do bronze, foi estudada. O uso de biocidas, em diferentes
15
concentrações, fora testado para inibir a eficiência metabólica atividade destas bactérias: N-
hidroximetilglicina (GLY) e N-hidroximetilfenilalanina (PHE).
FIGURA 3.8 – Velocidade de corrosão para op aço doce em meio na ausência (----) e
presença de Desulfovibrio Desulfuricans sem (▬ ) e com biocidas: (▲) GLY e (●) PHE
[57].
De acordo com os resultados, figura 3.8 , os biocidas aplicados têm diferente
eficiência inibidora sobre a bactéria.
Kuang et al estudaram as influências do processo crescente de bactérias redutoras de
sulfato em sistemas de águas salgadas. Os resultados indicam que as médias da taxa de
corrosão do aço não dependem do número de microorganismos, mas do acúmulo de produtos
de metabolismo destas bactérias redutoras de sulfato [58]. Os autores apresentam na figura
3.9, as bactérias redutoras de sulfato aumentam a taxa de corrosão do aço carbono em
comparação com a água do mar sem bactérias.
16
FIGURA 3.9 – Curvas de polarização potenciodinâmicas para o aço carbono D 36 em água
do mar sem bactérias redutoras de sulfato (SBR) ou na presença de diferentes concentrações
de SBR [58].
3.4 MICROORGANISMOS
A palavra Microbiologia provém do grego, onde:
Mikros = pequeno
Bios = vida
Logos = ciência
Desta forma, Microbiologia é o estudo dos organismos microscópicos. Ciência esta
que se estuda a forma, a estrutura, a reprodução, a fisiologia, o metabolismo e a identificação
dos seres microscópicos. Incluindo o estudo da sua distribuição natural, suas relações
17
recíprocas e com outros seres vivos, seus efeitos benéficos e prejudiciais sobre os homens e as
alterações físicas e químicas que provocam em seu meio ambiente [48].
Em sua maior parte, a Microbiologia trata com organismos microscópicos
unicelulares. Nas chamadas formas superiores de vida, os organismos são compostos de
muitas células, que constituem tecidos altamente especializados e órgãos destinados a exercer
funções específicas. Nos indivíduos unicelulares, todos os processos vitais são realizados
numa única célula. Independentemente da complexidade de um organismo, a célula é, na
realidade, a unidade básica da vida [48].
Todas as células vivas são basicamente semelhantes. Conforme já foi visto, elas
compõem-se de protoplasma (do grego: a primeira substância formada), um complexo
orgânico coloidal constituído principalmente de proteínas, lipídeos e ácidos nucléicos; o
conjunto é circundado por membranas limitantes ou parede celular, e todos contêm um núcleo
ou uma substância nuclear equivalente [48].
Todos os sistemas biológicos têm as seguintes características comuns: habilidade de
reprodução, capacidade de ingestão ou assimilação de substâncias alimentares,
(metabolizando-as para suas necessidades de energia e de crescimento), habilidade de
excreção de produtos de escória, capacidade de reagir a alterações do meio ambiente (algumas
vezes chamada de "irritabilidade"), e suscetibilidade à mutação [48].
Os princípios da Biologia podem ser demonstrados através do estudo da
Microbiologia, pois os microrganismos têm muitas características que os tornam instrumentos
ideais para a pesquisa dos fenômenos biológicos. Os microrganismos fornecem sistemas
específicos para a investigação das reações fisiológicas, genéticas e bioquímicas, que são a
base da vida. Eles podem crescer, de maneira conveniente, em tubos de ensaio ou frascos,
exigindo, assim, menos espaço e cuidados de manutenção do que as plantas superiores e os
animais. Além disso, crescem rapidamente e se reproduzem num ritmo muito alto; algumas
espécies bacterianas demonstram quase 100 gerações num período de 24 horas. Os processos
metabólicos dos microrganismos seguem os padrões que ocorrem nos vegetais superiores e
nos animais. As leveduras, por exemplo, utilizam a glicose, basicamente do mesmo modo que
as células dos tecidos de mamíferos, revelando que o mesmo sistema enzimático está presente
nestes organismos tão diversos [48].
Em Microbiologia pode-se estudar os organismos em grande detalhe e observar seus
processos vitais durante o crescimento, a reprodução, o envelhecimento e a morte.
18
Modificando-se a composição do meio ambiente, é possível alterar as atividades metabólicas,
regular o crescimento e, até alterar alguns detalhes do padrão genético, tudo sem causar a
destruição do microrganismo [48].
Os principais grupos de microrganismos são os protozoários, fungos, algas e bactérias.
Os vírus, apesar de não serem considerados vivos, têm algumas características de células
vivas e por isso são estudados como microrganismos [48].
A palavra bactéria vem do termo bacterium, derivada da palavra grega que significa
"pequeno bastão".
A forma das bactérias é diversificada, vide figura 3.10, as esféricas são chamadas
cocos; quando alongadas, recebem o nome de bacilos; e, em formas helicoidais, em geral
móveis, são denominadas espirilos. Muito freqüentemente, as células bacterianas aparecem
em grupos, e não isoladas. Os cocos em pares formam os diplococos; dispostos em fileiras,
são chamados estreptococos; e, quando aparecem como cachos de uvas, denominam-se
estafilococos.
Figura 3.10 - Principais formas das bactérias [49].
19
3.5 Estruturas das bactérias
O estudo da estrutura das bactérias, figura 3.11 mostra que elas apresentam,
envolvendo o seu citoplasma, uma membrana plasmática em torno da qual se encontra uma
espessa e rígida camada, a parede bacteriana. Por fora da parede, pode ocorrer uma terceira
camada, viscosa, que, em algumas espécies, é espessa, constituindo a cápsula. No interior da
célula procarionte, além do citoplasma, encontra-se uma região correspondente ao núcleo,
chamada nucleóide, além de grânulos diversos. Freqüentemente partem da superfície
bacteriana prolongamentos filamentosos de dois tipos: os flagelos, responsáveis pela
movimentação das bactérias, e as fímbrias, estruturas que participam da transferência
unidirecional de DNA entre células bacterianas.
A Figura 3.11 apresenta esquematicamente uma célula bacteriana típica com as
principais estruturas externas e internas à membrana plasmática.
Figura 3.11 -Estrutura típica das bactérias [50].
A membrana plasmática das bactérias tem a mesma estrutura trilaminar da membrana
plasmática das células eucariontes. Nela se situam moléculas receptoras, as proteínas
relacionadas com o transporte transmembrana e as moléculas da cadeia respiratória análoga à
cadeia respiratória existente na membrana interna das mitocôndrias das células eucariontes.
Às vezes, observam-se invaginações da membrana, formando um complexo ao qual se
deu o nome de mesossomo (meso, meio, e soma, corpo). Essas estruturas aumentam a
quantidade de membrana plasmática, aumentando também o número de moléculas que
20
participam dos processos funcionais importantes, como a respiração. Os mesossomos também
participam da formação dos septos e da parede, que aparecem quando a bactéria se divide.
Cada bactéria contém um ou mais nucleóides, regiões arredondadas ou alongadas bem
visíveis nas micrografias eletrônicas. O nucleóide contém o cromossomo da bactéria e muitas
vezes se localiza nas proximidades ou mesmo ligado à membrana plasmática. O DNA do
cromossomo bacteriano é um filamento circular, constituído por duas cadeias dispostas em
hélice, mede cerca de 1 mm de comprimento e sua molécula se dobra muito para caber na
célula bacteriana. O cromossomo bacteriano é diferente dos cromossomos das células
eucariontes, que são estruturas muito mais elaboradas e constituídas de DNA e maior
variedade de proteínas. Numa mesma espécie bacteriana, o número de cromossomos, por
célula, é variável, porém geralmente existe mais de um. Como as bactérias não se dividem por
mitose, seus cromossomos não apresentam a condensação cíclica observada nos cromossomos
das células eucariontes durante a divisão celular. Não existe ciclo celular nas bactérias.
Além dos cromossomos do nucleóide, as bactérias podem apresentar outros, também
circulares, muito menores. Esses pequenos cromossomos, localizados fora do nucleóide,
também veiculam informação genética e são denominados plasmídios. Os plasmídios se
multiplicam independentemente dos cromossomos principais. Esses elementos possuem genes
para a própria replicação e genes que influenciam favoravelmente a bactéria. Todavia, não são
essenciais para a vida da bactéria. Os plasmídios geralmente ocorrem em cópias múltiplas, o
que aumenta muito a eficiência dos genes neles contidos. Um plasmídio capaz de se integrar
no cromossomo da bactéria recebe o nome de epissomo.
Os plasmídios apresentam características que os tornam muito úteis aos estudos de
biologia molecular, sendo muito utilizados nas técnicas de DNA recombinante ( engenharia
genética) para transferir genes entre organismos diferentes.
Também nas células procariontes, como nas eucariontes, pode haver transferência de
genes para locais diferentes no DNA da mesma célula, pelos transposons, que são segmentos
de DNA dotados da capacidade de se transferirem entre plasmídios e cromossomos,
“saltando” de um local para outro. Os transposons aumentam as variações genéticas entre as
bactérias, facilitando muito a transferência de resistência a antibióticos e a outras substâncias
tóxicas para elas. Essa propriedade aumenta em muito a sobrevivência das bactérias, quando
elas enfrentam condições adversas. Tanto as bactérias como nos demais seres vivos, os
transposons são elementos importantes no processo evolutivo.
21
Todas as bactérias, exceto os microplasmas, apresentam uma parede rígida,
responsável pela forma da célula e que a protege contra a ruptura e contra a penetração de
bacteriófagos (bacteriógrafo é o nome dados aos vírus que atacam as bactérias). Pelo
transporte ativo de moléculas e íons, a maioria das bactérias mantém pressão osmótica interna
de 5 a 20 atmosferas, muito mais elevadas do que a pressão osmótica de certos ambientes
onde elas vivem na natureza. A parede que essas bactérias se rompam, possibilitando sua
sobrevivência e multiplicação e meio hipotônico (ambiente com pressão osmótica inferior à
do citoplasma bacteriano). Apesar de ser rígida e resistente, a parede é permeável, o que é
essencial para a nutrição da célula e a eliminação de moléculas diversas produzidas pelas
bactérias. A parede contém moléculas antigênicas (capazes de provocar uma resposta
imunitária e de reagir com os respectivos anticorpos) que podem ser utilizadas para a
identificação das bactérias.
Devido às propriedades de suas paredes, as bactérias são divididas em dois grandes
grupos: as Gram-positivas e as Gram-negativas. A colocação de um determinado tipo de
bactéria num desses grupos depende de seu comportamento diante da colocação de Gram. As
bactérias que, após aplicação da técnica de Gram, aparecem coradas em roxo são chamadas
Gram-positivas. As que não retêm a cor roxa são as Gram-negativas. Para facilitar sua
visualização ao microcópio, as últimas são geralmente coradas em vermelho com safranina ou
fucsina, que não altera a cor roxa das Gram-positivas.
A parede das células Gram-positivas, figura 3.12 é simples, sendo formada apenas
por uma espessa camada de peptidoglicanas (sinônimos: mureína, mucopeptídeo) situada
entre a membrana plasmática e a cápsula, que fica mais externamente. As peptidoglicanas são
compostos típicos das paredes bacterianas, constituídos por cadeias de aminoácidos ligadas a
uma cadeia de hidratos de carbono. São responsáveis pela rigidez e pela resistência da parede
das bactérias. A parede das células Gram-positivas geralmente possui moléculas de ácidos
teicóicos. Esses ácidos são polímeros constituídos de vários tipos de moléculas como glicerol,
hidratos de carbono e aminoácidos.
22
Figura 3.12 : Parede celular de bactérias Gram-positivas [50].
A parede celular das bactérias Gram-negativas é muito complexa, figura 3.13,
sendo formada pelas seguintes camadas, de dentro para fora: 1) uma camada de
peptidoglicanas, mais delgada do que das bactérias Gram-positivas; 2) uma camada de
lipoproteínas; 3) a membrana externa, de estrutura trilaminar, como as das demais membranas
celulares; 4) a camada de lipopolissacarídeos (LPS).
23
Figura 3.13: Parede celular de bactérias Gram-positivas [50].
A membrana externa é uma estrutura peculiar. Embora localizada na parte externa da
parede, tem estrutura semelhante às membranas celulares em geral. A membrana externa tem
a arquitetura de um mosaico fluido, mas os fosfolipídios de seu folheto externo são
substituídos pro abundantes moléculas de lipopolissacarídeos (LPS), que chegam a constituir
uma verdadeira camada, formando uma forte barreira em volta da célula. Entre outras
funções, os lipopolissacarídeos têm um papel protetor, como, por exemplo, nas bactérias
entéricas que resistem às enzimas hidrolíticas e aos sais biliares do trato digestivo. A
membrana externa das bactérias Gram-negativas contém moléculas protéicas, denominadas
porinas, que formam canais por onde penetram diversas substâncias, como aminoácidos e
hidratos de carbono. Como a camada de lipopolissacarídeos é impermeável, praticamente
todas as moléculas que penetram na parede, para atingirem a membrana plasmática, o fazem
pelos canais de porinas.
A cápsula, presente em muitas bactérias, figura 3.11, tanto Gram-positivas quanto
Gram-negativas, é uma camada de espessura e constituição molecular variadas e de
consistência mucosa. Costuma conter antígenos potentes, conferindo à bactéria propriedades
imunológicas bem definidas. Apesar da presença da cápsula não estar sempre relacionada à
capacidade da bactéria em agredir o hospedeiro, essa estrutura confere às bactérias
24
patogênicas (pathos, doença, e genos, gerar) certa resistência a fagocitose e ao ataque de
outros elementos de defesa dos organismos, explicando assim, em parte, sua atividade
patogênica.
A hidrólise da parede bacteriana ou o bloqueio de sua síntese podem gerar os
protoplastos ou os esferoplastos. A remoção da parede deve ser feita em meio de cultivo de
pressão osmótica adequada, para prevenir a ruptura das células sem parede. Geralmente, os
protoplastos são derivados das bactérias Gram-positivas, e os esferoplastos, das Gram-
negativas. Ambos são esféricos. A principal diferança entre os dois é que os protoplastos são
totalmente desprovidos de constituintes da parede e, por isso, osmoticamente muito mais
frágeis do que os esferoplastos, que retêm alguns materiais da membrana externa da parede
bacteriana.
As células sem parede e que são capazes de proliferar nos cultivos ou nos organismos
hospedeiros recebem o nome de formas L. Algumas dessas formas L podem voltar a sintetizar
paredes, revertendo à sua forma normal. Outras perdem definitivamente a capacidade de
voltar a fabricar novas paredes.
Certas bactérias produzem formas L espontaneamente, muitas vezes causando doenças
crônicas e de tratamento difícil, porque as formas L são mais resistentes a muitos antibióticos.
Sendo desprovido de organelas membranosas, o citoplasma das células bacterianas e
formada essencialmente pelo citossol, contendo moderada quantidade de riobossomos, que se
prendem a moléculas de RNA mensageiro (mRNA) para formar polirribossomos. Nas
bactérias fotossintéticas, o pigmento captador da luz solarse localiza em lamelas paralelas
situadas próximo à membrana plasmática e que, à vezes, se dobram e formam corpúsculos
isolados.
As bactérias podem acumular material de reserva em grânulos osmoticamente inertes,
não envolvidos por membrana. Na falta de nitrogênio, quando não podem sintetizar proteínas
nem ácidos nucléicos, as bactérias acumulam o carbono excedente sob a forma de polímeros
do ácido hidroxibutírico ou de polímeros de glicose, como o amido e o glicogênio. Esses
grânulos são usados como fonte de carbono para a síntese de proteínas e ácidos nucléicos,
quando as células obtêm nitrogênio suficiente. São muito freqüentes os grânulos de
metafosfato polimerizado, que foram denominados grânulos de volutina, antes de sua
caracterização química.
25
As células procariontes não apresentam citoesqueleto, ao contrário das células
eucariontes, que exibem um citoesqueleto responsável pela constituição e manutenção da
forma das células e que participa dos movimentos celulares. A forma das células das bactérias
é determinada pela parede, que é uma estrutura rígida.
Certas bactérias fotossintéticas (usam a luz do Sol como fonte de energia) que vivem
em meio aquático possuem vesículas cilíndricas contendo gás que controlam a flutuação do
microrganismo. Essas vesículas alongadas são limitadas por membranas protéicas e, portanto,
diferentes das membranas em geral, onde predominam lipídios. Por meio do controle de sua
flutuação essas bactérias procuram, no meio líquido, a profundidade mais conveniente no que
se refere á concentração de nutrientes, concentração de oxigênio e intensidade luminosa.
Os prolongamentos observados na superfície das bactérias são de dois tipos – os
flagelos e as fímbrias, figura 3.11. Os flagelos são órgãos de locomoção filamentosos,
medindo geralmente de 3 a 12 microm de comprimento e 12 a 30 nm de diâmetro. Porém, em
certas bactérias, o flagelo pode atingir algumas centenas de micrômetros de comprimento. Na
base do flagelo existe uma dilatação, principal responsável pela rotação do flagelo, que se
encontra imersa na parede e na membrana plasmática da célula bacteriana. O flagelo é um
polímero da proteína flagelina, característica de cada espécie de bactéria. Os monômeros de
flagelina se organizam em 11 protofilamentos para constituir o flagelo.
Não há indícios de que o ATP participe do movimento flagelar. Os dados disponíveis
sugerem que a energia é fornecida por um fluxo de prótons. Os flagelos são rotores semi-
rígidos aos quais a célula imprime um movimento de rotação. O flagelo pode girar num
sentido algum tempo e, em seguida, girar no sentido contrário, alterando a direção do
movimento bacteriano.
As fímbrias, figura 3.11, são filamentos rígidos, de natureza protéica, mais numerosos
do que os flagelos e não associados à locomoção. As fímbrias são mais finas e mais curtas do
que os flagelos. Como estes, as fimbrias também são compostos de subunidades protéicas. Há
duas classes de fímbrias: as fímbrias comuns, que podem promover a aderência das bactérias
às células eucariontes agredidas, tendo assim relevante papel na patogenicidade (capacidade
de produzir doença) bacteriana, e as fímbrias sexuais, mais longas, que são responsáveis pela
fixação das bactérias durante o processo de conjugação. Nesse processo, há passagem
unidirecional de DNA da célula bacteriana doadora para a célula receptora, através de
comunicações que se formam entre os citoplasmas das duas células (não por dentro das
26
fimbrias). As fímbrias sexuais estão presentes apenas nas bactérias doadoras, enquanto as
células receptoras possuem, na sua superfície, macromoléculas que facilitam a fixação das
fímbrias. O papel das fímbrias sexuais é apenas fixar temporariamente a célula doadora e a
receptora.
A figura 3.14 resume a estruturação dos principais componentes da célula bacteriana.
Figura 3.14 - Estruturação dos principais componentes da célula bacteriana [50].
O cultivo dos microrganismos, em condições laboratoriais, é um pré-requisito para
seu estudo adequado. Para que isto possa ser realizado, é necessário o conhecimento de suas
exigências nutritivas e das condições físicas requeridas.
27
3.5.1. Tipos Nutritivos das Bactérias
As bactérias podem ser divididas em grupos com base em suas exigências nutritivas. A
principal separação corresponde aos grupos:
Fototróficos: Organismos que utilizam a energia radiante como fonte de energia.
Existem bactérias que utilizam o CO
2
como principal fonte de carbono; são as
fotolitotróficas. Outras exigem um composto orgânico (álcoois, ácidos graxos,
aminoácidos) e são ditas fotorganotróficas.
Quimiotróficos Organismos incapazes de utilizar a energia radiante; dependem da
oxidação de compostos químicos para a obtenção de energia. Bactérias que utilizam o
CO
2
como fonte de carbono e oxidam compostos inorgânicos (como por exemplo os
nitritos), ou elementos químicos (como por exemplo o enxofre) para obtenção da
fonte de energia são chamadas quimiolitotróficas. As que utilizam compostos
orgânicos para obter energia, são chamadas quimiorganotróficas.
Tabela 3.1 - Principais tipos nutritivos das bactérias [50].
(*) aa = aminoácidos.
Bactérias
Sais
Inorgânicos
Carbono
Orgânico
Nitrogênio
Inorgânico
1 aa
2 ou +
aa
Uma
Vitamina
Duas ou +
vitaminas
Escherichia coli
X X X
Salmonella typhi
X X X X
Proteus vulgaris
X X X X X
Staphylococcus aureus
X X X X X
Lactobacillus
Acidophilus
X X X X X
As bactérias fotolitotróficas e quimiolitotróficas são conhecidas, comumente, como
autotróficas, ao passo que as espécies fotorganotróficas e quimiorganotróficas são designadas
heterotróficas. Os principais nutrientes e exigências para estes tipos de bactérias são
apresentados nas tabelas 3.1 e 3.2 [50].
28
Tabela 3.2 - Exigências nutritivas mínimas de algumas bactérias heterotróficas [50].
Tipo Fonte de Energia
Para Crescimento
Fonte de Carbono
Para Crescimento
Exemplo de
Gênero
Fototróficos:
Fotolitotrófico
(autotrófico)
Fotorganotrófico
(heterotrófico)
Luz
Luz
CO
2
Composto orgânico
Chromatium
Rhodopseudomonas
Químitrófico:
Químiolitotrófico
(autotrófico)
Químiorganotrófico
(heterotrófico)
Oxidação de composto
inorgânico
Oxidação de composto
orgânico
CO
2
Composto orgânico
Thiobacillus
Escherichia
3.5.2 Meios Bacteriológicos
Para o cultivo rotineiro de microrganismos heterotróficos, utilizam-se certas matérias-
primas complexas, tais como as peptonas, os extratos de carne e de levedura, tabela 3.3, daí
resultando um meio que promove o desenvolvimento de grande variedade de bactérias e de
outros microrganismos. Quando se deseja um meio sólido, adiciona-se o agar-agar como
agente solidificante. O caldo e o agar-agar nutritivos são exemplos de meios líquidos e
sólidos, relativamente simples, indicados para a cultura de microrganismos heterotróficos
comuns [50].
Alguns microrganismos não se desenvolvem bem nestes meios, pois demonstram
exigências de nutrientes específicos, como vitaminas e outras substâncias estimulantes. Tais
microrganismos são chamados de heterotróficos fastidiosos, e necessitam de meios especiais
para seu cultivo, isolamento e reconhecimento [50].
Os meios de cultura, de acordo com a sua aplicação ou função, podem ser
classificados, entre outros, como:
29
• Meios Enriquecidos: a adição de sangue, soro ou extratos de tecidos animais ou
vegetais ao caldo ou agar-agar nutritivos proporciona nutrientes acessórios, de modo
que o meio possa permitir o crescimento de heterotróficos [50];
• Meios Seletivos: a adição de certas substâncias químicas específicas ao agar-agar,
nutritivo previne o crescimento de um grupo de bactérias sem agir sobre outras. O
cristal violeta, por exemplo, em uma dada concentração, impede o crescimento de
bactérias gram-positivas, sem afetar o desenvolvimento das bactérias gram-negativas
[50];
• Meios Diferenciais: a incorporação de certos reagentes ou substâncias químicas no
meio pode resultar num tipo de crescimento ou modificação, após a inoculação e a
incubação, que permite ao observador distinguir os tipos de bactérias. Por exemplo,
inoculando-se uma mistura de bactérias num meio de agar-agar sangue, algumas das
bactérias podem hemolisar (destruir) as células vermelhas e outras não. A zona clara
ao redor da colônia é a evidência de ter ocorrido à hemólise. Assim, pode-se
estabelecer a distinção entre bactérias hemolíticas e não-hemolíticas, de acordo com o
seu desenvolvimento [50].
30
Tabela 3.3 - Características de vários produtos complexos, usados como ingredientes dos
meios de cultura [50].
MATÉRIA
PRIMA
CARACTERÍSTICA VALOR NUTRITIVO
Extrato de carne
Extrato aquoso de tecido muscular, concentrado
sob a forma de pasta.
Contém as substâncias solúveis dos
tecidos animais, incluindo
carboidratos, compostos orgânicos
de nitrogênio, vitaminas
hidrossolúveis e sais.
Peptona Produto que resulta da digestão de materiais
protéicos como carne, caseína e gelatina; a
digestão protéica é realizada por meio dos
ácidos ou de enzimas; existem muitas peptonas
diferentes (dependendo da proteína usada e do
método de digestão) para uso de meios
bacteriológicos; as peptonas diferem em suas
propriedades de promover o crescimento.
Principal fonte de nitrogênio
orgânico; pode conter algumas
vitaminas e, às vezes, carboidratos,
dependendo do tipo de material
protéico digerido.
Agar
-
agar
Carboidratos complexos, obtidos de certas algas
marinhas; tratado para a remoção de substâncias
estranhas.
Usado como agente solidificante
dos meios; o agar-agar, dissolvido
em soluções aquosas, gelifica
quando a temperatura é reduzida a
menos de 45º C; não é considerado
como fonte nutritiva para as
bactérias.
Extrato de levedo Extrato aquoso de leveduras comercialmente
apresentado sob a forma de pó
Fonte muito rica de vitamina B,
também contém compostos
orgânicos de nitrogênio e de
carbono
31
3.5.3. Condições Físicas Necessárias ao Crescimento
Assim como as bactérias variam com relação às exigências nutritivas, também
demonstram respostas diversas às condições físicas do ambiente.
Temperatura: o crescimento bacteriano pode ter seu ritmo e quantidade, determinados
pela temperatura, uma vez que esta influencia as reações químicas do processo de
crescimento. Cada espécie de bactéria cresce sob temperaturas situadas em faixas
características e, sendo assim, são classificadas nos seguintes grupos [50]:
1. Bactérias psicrófilas: são capazes de crescer a 0° C ou menos, embora seu ótimo
seja entre 15° C ou 20° C.
2. Bactérias mesófilas: crescem melhores numa faixa de 25 a 40° C.
3. Bactérias termófilas: crescem melhores a temperaturas de 45 a 60° C.
A temperatura ótima de crescimento é a temperatura de incubação que possibilita o
mais rápido crescimento, durante curto período de tempo (12 a 24 horas).
Exigências atmosféricas: os principais gases que afetam o crescimento bacteriano são
o oxigênio e o dióxido de carbono. Como as bactérias apresentam grande variedade de
resposta ao oxigênio livre, elas são divididas em:
1. Bactérias aeróbias: crescem na presença de oxigênio livre.
2. Bactérias anaeróbias: crescem na ausência de oxigênio livre.
3. Bactérias anaeróbias facultativas: crescem tanto na presença como na ausência do
oxigênio livre.
4. Bactérias microaerófilas: crescem na presença de quantidades pequenas de oxigênio
livre.
Acidez e alcalinidade (pH): para a maioria das bactérias, o pH ótimo de crescimento
localiza-se entre 6,5 e 7,5. Embora poucos microrganismos possam desenvolver-se nos limites
extremos de pH, as variações mínimas e máximas, para a maior parte das espécies, estão entre
pH 4 e pH 9 [50].
32
3.5.4. Principais Grupos de Bactérias
A referência padrão para a classificação e taxonomia bacterianas é o Bergey's manual
of determinative bacteriology [53]. Este manual divide as bactérias em 19 grupos, vide tabela
3.4.
Tabela 3.4 – Grupos de bactérias [53].
Recentemente, Lynn Margulis e Karlene Schwartz [45] propuseram um sistema de
classificação útil que divide as bactérias em 16 filos de acordo com algumas de suas
características mais significantes. A tabela 3.5 mostra algumas características de 11 destes
grupos.
Grupo 1 Bactérias fototróficas Grupo 2 Bactérias deslizantes
Grupo 3 Bactérias com bainha Grupo 4 Bactérias gemulantes e/ou pedunculadas
Grupo 5 Espiroquetas Grupo 6 Bactérias espiraladas e encurvadas
Grupo 7
Coco e bacilos gram
-
negativos aeróbicos
Grupo 8
Bacilos gram
-
negativos facultativos
Grupo 9 Bactérias gram-negativas anaeróbicas Grupo 10 Cocos e cocobacilos gram-negativos
Grupo 11 Cocos gram-negativos anaeróbicos Grupo 12 Bactérias gram-negativas
quimiolitotróficas
Gripo 13
Bactérias produtoras de metano
Grupo 14
Cocos gram
-
positivos
Grupo 15 Bacilos e cocos esporulados Grupo 16 Bacilos gram-positivos não-esporulados
Grupo 17 Actinomicetos e microrganismos afins Grupo 18 Rickettsias
Grupo 19 Micoplasmas
33
Tabela 3.5 - Características de alguns grupos de bactérias [45].
(a) B = bacilo, C = coco, E = espirilo, M = filamentos ou agregados;
(b) F = flagelada, N = não-móvel, D = deslizante;
(c) H = heterotróficas, Q = quimiossintéticas, F = fotossintéticas;
(d) Mais ou menos esféricas ou alongadas e retorcidas;
(e) Flagelo inserido embaixo da membrana lipoprotéica mais externa da parede celular.
3.5.5. Bactérias Patogênicas
Muitas doenças de plantas estão associadas com bactérias; quase todos tipos de
plantas são suscetíveis a um ou mais tipos de doenças bacterianas. Os sintomas destas doenças
variam, mas elas geralmente se manifestam como manchas de vários tamanhos nos caules,
NOME DO GRUPO
FORMA
(a)
MOTILIDADE
(b)
METABOLISMO
(c)
PAPEL ECOLÓGICO
METANOGÊNICAS
B, E, C N, F Q, F Algumas digerem celulose; outras
utilizam metano; outras reduzem
enxofre.
OMNIBACTÉRIAS
B N, F H Saprófitas, patógenas,
decompositoras.
CIANOBACTÉRIAS
B, C, M D, N F Fixadoras de carbono e
nitrogênio.
CLOROXIBACTÉRIAS
C N F Simbiose com tunicados.
MICOPLASMAS,
ESPIROPLASMAS
sem
parede
(d)
N H Patógenos de plantas e animais.
ESPIROQUETAS
E F
(e)
H Decompositores e patógenos.
PSEUDOMONADÁCEAS
B F H, Q Decompositores e patógenos de
plantas.
ACTINOMICETOS
M, B N H Solo, plantas, decompositores e
fixadores de nitrogênio.
MIXOBACTÉRIAS
B D H Solo, animais.
AERÓBIAS FIXADORAS
DE NITROGÊNIO
B N, F H Vida livre e em módulos ou
raízes de plantas.
QUIMIOAUTOTRÓFICAS
B, C N, F Q Estágios no ciclo do nitrogênio;
oxidam compostos do enxofre;
oxidam metano ou metanol.
34
folhas, flores ou frutos; murchidão, definhamento e raízes moles; necrose, ferrugem e cancros
também são sintomas observados. Os gêneros descritos a seguir compreendem as bactérias
fitopatogênicas:
Pseudomonas - causa manchas e estrias nas folhas, definhamento e doenças similares.
Xanthomonas - as espécies deste gênero são principalmente fitopatogênicas,
responsáveis por processos de necrose. Produzem colônias amarelas, ao lado de outras
espécies esbranquiçadas ou de coloração creme.
Agrobacterium ssp. - suas espécies vivem no solo ou nas raízes ou caules de plantas,
onde desenvolvem galhas.
Corynebacterium - é um gênero que compreende espécies parasitas do homem e dos
vegetais. As espécies fitopatogênicas são encontradas no solo e nos vegetais doentes, sendo
responsáveis por doenças vasculares da alfafa, pela podridão das batatas, dos pastos, dos
tomates e doenças de muitas outras plantas.
Erwinia - as espécies deste gênero invadem os tecidos das plantas vivas e provocam
necroses, galhas, definhamentos e apodrecimentos.
Streptomyces - encontram-se espécies responsáveis pela escara da batata e por uma
doença das raízes e radicelas da batata-doce.
Xilella fastidiosa – responsável pela clorose variegada dos cítricos (ou “Amarelinho”,
como a doença é conhecida popularmente no Brasil), que afeta os tecidos vasculares de
plantas cítricas, especialmente as laranjeiras, danificando folhas e frutos.
Bactérias também causam muitas doenças humanas, incluindo cólera, lepra, tétano,
pneumonia bacteriana, coqueluche e difteria.
Vários gêneros de bactérias patogênicas são de importância particular para o homem.
Espécies do gênero Streptococcus estão associadas com a escarlatina, febre reumática e outras
infecções. A bactéria da escarlatina produz seus sintomas e toxinas fatais somente se ela
estiver infectada com o bacteriófago apropriado. O gênero Staphylococcus é um dos
principais responsáveis pela infecções hospitalares.
A síndrome do choque tóxico é causada por algumas linhagens de Staphylococcus
aureus. Esta doença caracteriza-se por febre, erupções cutâneas, que aparecem primeiro nas
palmas das mãos e nas solas dos pés e depois espalham-se para outras partes do corpo, e
queda brusca de pressão. Aproximadamente 85% dos casos de síndrome do choque tóxico
registrados nos Estados Unidos ocorreram em mulheres menstruadas, que estavam usando
35
absorventes internos na época em que apareceram os sintomas. No entanto, homens e
mulheres podem contrair esta doença.
Muitas doenças bacterianas são dispersas pelo alimento ou água, como por exemplo a
disenteria bacilar, e as febres tifóide e paratifóide. A disenteria bacilar é causada por algumas
espécies do gênero Shigella. As febres tifóide e paratifóide são doenças intestinais infecciosas
agudas causadas pelas bactérias Salmonella typhi e Salmonella enteridis, respectivamente.
A bactéria Brucella abortus causa a doença chamada brucelose, também conhecida
como febre ondulante, no homem, e aborto contagioso, no gado. O contágio se dá através da
ingestão de leite oriundo de gado contaminado. Como as bactérias são destruídas pelo
processo de pateurização do leite, esta doença está se tornando rara.
O cólera é uma gastroenterite causada pela bactéria Vibrio cholerae, que é transmitida
pelo contato com águas ou alimentos contaminados pelas excreções de pacientes ou de
portadores convalescentes. Os sintomas compreendem vômitos e fezes IFSC / LCE /
diarréicas profusas (aspecto de água de arroz), os quais dão lugar a uma severa desidratação,
com perdas de eletrólitos e acidose, muitas vezes fatal.
A legionelose (ou doença dos Legionários) é uma das doenças bacterianas mais
recentemente detectadas, afetando um grande número de pessoas nos Estados Unidos. É
causada pela bactéria Legionella pneumophyla e desenvolve-se como uma forma severa de
pneumonia.
A bactéria Clostridium botulinum é a causadora do botulismo, uma intoxicação
alimentar grave, e às vezes fatal. A doença é contraída pela ingestão de alimentos contendo a
toxina botulínica (principalmente enlatados, em conserva ou defumados).
A cárie dentária é provocada por bactérias, principalmente pela espécie Streptococcus
mutans. As lesões cariosas se desenvolvem sob densas massas de bactérias, conhecidas como
placas dentais, aderentes à superfície do dente.
Algumas doenças bacterianas são sexualmente transmitidas e são chamadas de
doenças venéreas. Entre as mais comuns estão a gonorréia, causada pela bactéria Neisseria
gonorrhoeae, e a sífilis, causada pela Treponema pallidum, uma espiroqueta.
Ambas doenças são facilmente controladas com penicilina. A gonorréia é muito mais comum
e menos séria que a sífilis, que pode ser fatal.
36
4 - MATERIAIS E MÉTODOS
Todos experimentos foram feitos em triplicatas.
4.1 Soluções Empregadas
Todos os reagentes Utilizados para as soluções aqui descritas foram de grau analítico. A
água utilizada foi bidestilada.
Eletrólito:
1. [H
2
SO
4
] = 1 mol L
-1
;
2. 10% v/v de meio de cultura (E.C.) + 90% de água bidestilada, acertado a
concentração do eletrólito para H
2
SO
4
1 mol L
-1
;
E.C.: 20 g de triptose, 5 g de lactose, 1,5 g de sais biliares, 5 g de cloreto
de sódio e q.s.p. 100 mL de água bidestilada.
4.2 Eletrodos
Eletrodos de Trabalho: Aço inoxidável 430 com área média de 1 cm
2
.
Eletrodo Auxiliar: Platina com área média de 20 cm².
Eletrodos de Referência: sulfato mercuroso.
4.3 Células de trabalho
Para as medidas de polarização e impedância eletroquímica utilizou-se como
célula um béquer de 100 mL e sua montagem é verificada na figura 4.1.
37
Figura 4.1 – Esquematização da célula de trabalho eletroquímica.
4.4 Equipamentos
o Termômetro escala: -10 a 100ºC precisão ± 0,1ºC;
o Potenciostato / impedâncimetro marca: Gamry – PC4/EIS 400;
o Microscópios Ópticos – marca Olimpus, modelo metalográfico BX 44 e
trinocular BX51;
o Microscópio Eletrônico de Varredura, marca Shimadzu, modelo SS 550;
o Balança Analítica, marca Metler, precisão de 8 x 10
-4
g.
4.5 Temperaturas de Trabalho
Os experimentos foram conduzidos à temperatura ambiente de 30 ± 2ºC.
38
4.6 Procedimento Experimental
4.6.1 Preparação dos eletrodos de trabalho
Lixa-se a peça metálica utilizando lixas de SiC de granas 220, 400 e 600,
sucessivamente. Após se limpar a superfície metálica a mesma é lavada e seca com ar
frio.
4.6.2 Análise gravimétrica
Amostras retangulares do aço 430, com dimensão de (2 cm x 3 cm)x 0,2 cm de
espessura foram polidas e imersas na solução de ácido sulfúrico 1 mol L
-1
, com e sem
microorganismos, por diferentes intervalos de tempo ( 5, 10, 15, 30, 45, 60, 120, 180,
240 e 300 segundos) e registrada a perda de massa.
4.6.3 Potencial de Circuito Aberto (Eca).
Ao investigar os processos de eletrodo é expressamente importante fazer o
controle do potencial de equilíbrio. Quando a corrente é nula em medidas eletroquímicas
de sistema fechado, tem-se o potencial de pseudo-equilíbrio, também chamado de
potencial de corrosão (E
corr
). No E
corr
, a velocidade de oxidação é igual à velocidade de
redução, portanto a corrente J
ox
= J
red
. Estas medidas foram repetidas no mínimo três
vezes.
4.6.4 Polarização potenciostática anódica
Na polarização potenciostática anódica, as reações de corrosão são controladas
predominantemente por polarização nas áreas anódicas. A polarização permite a
obtenção de parâmetros cinéticos importantes, para avaliação do desempenho de diversos
materiais frente à corrosão, através da polarização de um eletrodo, obtêm-se dados
experimentais de densidade de corrente, por unidade de área do eletrodo estudado.
39
4.6.5 Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE)
Envolve a aplicação de uma perturbação de potencial ou de corrente no sistema sob
investigação. A perturbação do sistema é feita mediante a aplicação de um potencial contínuo
(potencial central aplicado) sobre a qual é imposta uma variação senoidal de potencial com
pequena amplitude. Este método de aplicação do potencial possibilita que o sistema seja
perturbado empregando poucos milivolts, de forma a tornar possível a investigação de
fenômenos eletroquímicos próximos ao estado de equilíbrio. Além disto, é possível perturbar
o sistema usando diferentes valores de freqüência, pois a onda de potencial é senoidal. Uma
vez que a perturbação no sistema sob investigação é de pequena amplitude é possível
empregar a técnica para a análise de etapas de um mecanismo reacional [51].
Na EIE surge uma corrente de natureza senoidal como resultado da aplicação de um
potencial senoidal ao sistema. Mediante um monitoramento das relações entre o potencial
aplicado e a corrente são obtidas a impedância do sistema e o ângulo de fase (defasagem da
corrente em relação ao potencial aplicado).
O conceito de impedância, originalmente introduzido para descrever a resposta de
sistemas compostos por capacitâncias, resistências e indutâncias, estendeu-se aos sistemas
eletroquímicos, uma vez que inúmeros processos podem contribuir para a relação entre a
corrente e o potencial do sistema. Assim, a partir das medidas da impedância e ângulo de fase
é possível avaliar processos como transporte de carga (incluindo estimativa de velocidade de
transferência), condutividade de filmes, capacitância redox e de dupla camada, coeficientes de
difusão de portadores de carga, entre outros. A obtenção de informações a partir dos dados de
impedância eletroquímica pode ser conduzida mediante a utilização de diferentes modelos de
medida, como circuitos equivalentes ou modelos matemáticos. A aplicação de circuitos
equivalentes tem como fundamento as similaridades entre o comportamento da célula
eletroquímica apresentada na figura 4.2. [51]
40
Figura 4.2 - (a) Célula eletroquímica típica de três eletrodos para uso em EIE: (1) eletrodo
auxiliar, (2) eletrodo de referencia, (3) eletrodo de trabalho. (b) diagrama esquemático de um
circuito Randles super imposto à interferência eletrodo/eletrólito. (c) diagrama de EIE do
circuito (b) [51].
Uma equivalência típica entre um circuito equivalente e um sistema eletroquímico é
apresentado na Figura 4.2. O comportamento similar da dupla camada elétrica a um capacitor
de placas paralelas, modelo de Helmholtz [51], e a resistência à transferência de carga na
interface eletrodo/solução a um resistor possibilita uma representação da interface por uma
associação em paralelo entre um resistor (Rct) e um capacitor (Cd), devido à contribuição dos
processos faradáicos e capacitivos. Uma vez que a corrente que passa na interface
eletrodo/solução é conduzida pelos íons em solução, o efeito resistivo na solução sobre a
migração dos íons é representado por uma resistência R
W
. Por outro lado, a introdução de
elementos capacitivos em um circuito promove uma defasagem entre a corrente e o potencial.
Desta forma, uma representação comum para a impedância em sistemas compostos por
resistores e capacitores é através de um diagrama no qual a impedância apresenta uma
componente real (resistiva) e imaginária (capacitiva).
A medida de impedância eletroquímica pode ser feita de modo potenciostático ou
galvanostático, sendo que o potenciostático é da seguinte forma:
41
• 1º: Ao se imergir o eletrodo de trabalho na solução problema, inicia-se a
medida do potencial de circuito aberto. Após um certo tempo de experimento perceber-se-á a
estabilização do potencial de circuito aberto, também chamado de potencial de corrosão. A
partir deste potencial de corrosão se escolhe uma η+ ou η- para se aplicar no eletrodo de
trabalho, normalmente uma ∆η onde a curva de polarização potenciostática (E vs j) apresenta
linearidade.
• 2º: Após a escolha de η a ser aplicado, escolhe-se a perturbação do potencial,
por exemplo, E
pert
(potencial de perturbação) de ± 10mV em relação ao potencial de
equilíbrio, o potencial será perturbado entre -10 a +10mV, ou seja, senoidalmente, como
apresentado na figura 4.3.
Figura 4.3 - Perturbação senoidal do potencial E.
A corrente será perturbada senoidalmente na mesma freqüência que o potencial,
figura 4.4.
42
Figura 4.4 - Representação da perturbação do potencial (E) e da densidade de corrente (j).
O resultado das medidas será registrado na faixa de freqüência estudada, por
exemplo, de 6 kHz a 1 mHz, resultando em um diagrama de impedância eletroquímica, que
pode ser feito em relação ao substrato sem o filme depositado e com o filme. A apresentação
deste diagrama de EIE pode ser representado na forma Nyquist, como na figura 4.5.
Figura 4.5 - Diagrama de Nyquist representativo de EIE.
43
Nota-se na figura 4.5 a existência de duas resistências, R
Ω
e R
TC
, chamadas de
resistência de solução e de transferência de carga. A resistência de solução distancia-se do
zero quanto menor a condutividade da solução, enquanto a resistência de transferência de
carga pode aumentar quanto mais resistivo for o filme gerado na superfície do eletrodo de
trabalho, ou seja, quanto mais passivo for o metal.
4.6.6 Análise Óptica
Após o polimento e imersão das amostras metálicas no eletrólito com e sem
microorganismo, se registra a imagem microscópica da superfície com diferentes aumentos
(ex. 50 x, 100 x) por meio de um microscópio óptico com intuito de se analisar a morfologia
da superfície e comparar com os resultados gravimétricos e de polarização.
4.6.7 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
O Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) é um instrumento muito versátil
para a análise microestrutural de materiais sólidos. Apesar da complexidade dos mecanismos
para a obtenção da imagem, o resultado é uma imagem de muito fácil interpretação.
A grande vantagem do MEV em relação ao microscópio ótico é sua alta resolução,
na ordem de 2 a 5 nm (20 – 50 Å). Entretanto, não é apenas esta característica que faz do
MEV uma ferramenta tão importante e tão usada na análise dos materiais. A elevada
profundidade de foco (imagem com aparência tridimensional) e a possibilidade de combinar a
análise microestrutural com a microanálise química são fatores que em muito contribuem para
o amplo uso desta técnica [52].
4.6.8 Caracterização do microorganismo
Neste trabalho empregou-se água de um córrego com alta descarga orgânica (esgoto
doméstico) para a obtenção de amostras bacterianas. Uma alíquota de 1mL da amostra foi
inoculada em um meio nutritivo composto por triptose, lactose, sais biliares, fosfato
44
monopotássico, fosfato dipotássico, cloreto de sódio e água destilada, sendo incubado por um
período de 48 horas em estufa bacteriológica a uma temperatura de 40°C. Esta temperatura foi
mantida para a seleção de bactérias extremófilas (a maioria das bactérias preferem
temperaturas de crescimento de 37°C). Após este período, foram preparadas culturas desta
amostra em meio ácido (pH=1) em uma diluição de 10% nas seguintes concentrações: 30% de
ácido sulfúrico a 0,5 mol L
-1
, 10% do meio nutritivo, 59% de água destilada e 1% de
concentrado de bactérias, a qual foi colocada para incubar por 24 horas a 40°C.
Para as primeiras identificações das bactérias que cresceram em meio de pH 1, foi
utilizado o Manual BERGEY [53], sendo inicialmente pré-selecionados dois possíveis
organismos, na forma de bacilos, sendo os dois Gram negativos e que poderiam crescer nestes
parâmetros de pH e temperatura onde se realizaram os experimentos.
A identificação final se deu por meio de caldo específico para o bacilo Acidithiobacillus
thiooxidans, composto dos seguintes sais: KH
3
PO
4
, MgSO
4
7H
2
0, (NH
4
)
2
SO
4
, CaCl
3
2H
2
O,
FeCl
3
6H
2
O diluído em água destilada. Já para o bacilo Acidithiobacillus ferrooxidans,
utilizou-se o meio composto dos seguintes sais: (NH
4
)
2
SO
4
, KCl, K
2
HPO
4
, MgSO
4
7H
2
0,
Ca(NO
3
)
2
, H
2
SO
4
a 10N e água destilada para a diluição.
Os dois meios foram distribuídos em tubos de ensaio e inoculados com 1mL do
concentrado obtido do meio nutritivo e incubados em estufa bacteriológica a uma temperatura
de 36°C por um período de três a cinco dias. Caso um dos meios oferecer resultado positivo, à
solução ficará turva, indicando o resultado para o bacilo especificado.
45
5 - RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 - Análise química do aço inoxidável ferrítico tipo ABNT 430
Na tabela 5.1 é relatada a composição química do aço inoxidável ferrítico tipo ABNT
430 utilizado no desenvolver deste trabalho.
TABELA 5.1 - Composição química em percentagem em peso do aço inoxidável ferrítico tipo ABNT 430.
Elemento C Cr Ni Mn Si Co Mo S V
% m/m
0,30
17,60 0,23 0,50 1,23 0,50 0,28 0,25 0,40
Esta análise química foi realizada pela Villares Metals.
5.2 Ensaios de identificação microbiológica
O preparo da solução concentrada de micro-organismos é observado na figura 5.1.
Figura 5.1 - Tubo de concentrado de micro-organismos.
Conforme descrito no procedimento experimental: duas alíquotas de 1 mL do
concentrado da figura 4.1, foram retiradas e colocadas em dois outros tubos para análise e
inoculação de Acidithiobacillus Thiooxidans (TUBO 1) ou ferrooxidans (TUBO 2).
46
Após o período de inoculação de 48 horas o resultado foi positivo para a bactéria
Acidithiobacillus Thiooxidans, através da degradação do enxofre e a turvação do meio de
cultura, vide figura 5.2.
Figura 5.2 - Inoculação do micro-organismos para: TUBO 1 - Acidithiobacillus thiooxidans e
TUBO 2 - Acidithiobacillus ferrooxidans.
Para uma identificação mais precisa, foram preparadas quatro lâminas para microscopia,
sendo todas coradas com a utilização de azul de metileno a 1%, e visualizado em microscópio
óptico trinocular com captura de imagens em tempo real, através de câmara digital em um
aumento de 1000x, vide figuras 5.3.
Figuras 5.3: Bactéria Acidithiobacillus Thiooxidans em aumento de 1000x com óleo de
imersão.
47
Nota-se nas figuras 5.3, que as bactérias da espécie Acidithiobacillus Thiooxidans
são organismos unicelulares e com formatos de bastão, com valor estimado de 1,0 a 1,5
µm de comprimento. [53]
5.3 Ensaios gravimétricos e de microscopia óptica
Após realização dos ensaios gravimétricos na ausência e presença de
microorganismos, executou-se o cálculo médio da perda de massa se calculou a
velocidade corrosão do material em diferentes intervalos de tempo de imersão da amostra
do aço, a partir da equação I.
t
A
m
V
corr
.
∆
=
(equação I)
Onde:
V
corr
= velocidade de corrosão (g. cm
-2
.min
-1
);
∆
∆∆
∆m = variação da massa (m
i
– m
f
), ou seja m
i
= massa em gramas antes da
imersão e m
f
= massa final da placa em grama após ensaio gravimétrico;
A = área média da placa de aço (cm
2
);
t = tempo de imersão da placa (min).
Os resultados das medidas gravimétricas são apresentados na figura 5.4.
48
Figura 5.4 - Curvas gravimétricas para o aço inoxidável 430 imerso em H
2
SO
4
1 mol L
-1
,
(▬) sem e (▬) e com microorganismos
Verifica-se na figura 5.4 que para o aço inoxidável 430 imerso em H
2
SO
4
1 mol L
-1
, na
presença e ausência de microorganismos, percebe-se que generalizando há uma oscilação da
velocidade de corrosão na presença dos microorganismos em relação ao sistema sem os
mesmos, sendo melhor representada na figura 5.5.
Figura 5.5 - Curvas gravimétricas para o aço inoxidável 430 imerso em H
2
SO
4
1 mol L
-1
,
(▬) sem e (▬) com microorganismos.
49
Fase I: Nos primeiros instantes, até aproximadamente 25 minutos há uma redução da
velocidade de corrosão do sistema com microorganismos em relação ao sem
microorganismos, isso pode ser provavelmente devido à presença de
microorganismos na superfície do aço;
Fase II: Entre 25 e 38 minutos há um aumento da velocidade de corrosão em relação ao
sistema sem microorganismos, isso pode ser provavelmente devido à nucleação do
biofilme em áreas preferenciais da superfície do aço, gerando como se fossem
micro-pilhas e acelerando o processo corrosivo do metal base;
Fase III: Dos 38 aos 75 minutos a velocidade de corrosão volta a diminuir na presença de
microorganismos, provavelmente o biofilme seja gerado por quase toda superfície
do metal causando um bloqueio em relação ao eletrólito minimizando a
velocidade de corrosão;
Fase IV: Após 75 minutos nota-se que a velocidade de corrosão oscila, provavelmente
devido à ruptura do biofilme em certas regiões da superfície do metal e em
seguida volta a se estabilizar.
O comportamento da velocidade de corrosão averiguado para o sistema contendo
microorganismos ser menor do que o observado para o sistema sem m, pode ser por que o
procedimento de pesagem das placas de aço 430 nas medidas gravimétricas, eram feitos
apenas de lavagem com água e secagem, e possivelmente o biofilme gerado ficava na
superfície gerando um ganho de massa. Novos experimentos gravimétricos foram executados
em um tempo superior a 5 horas, ou seja 300 minutos, os corpos de prova após este tempo de
imersão foram enxaguados com hipoclorito 10 %, água e após secos com ar frio, os resultados
são apresentados na figura 5.6.
50
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
V
corr
*10
-6
/ gcm
-2
min
-1
sem
com m
Meios
Figura 5.6 – Velocidade de corrosão para o para o aço inoxidável 430 após 5 horas de
imersão em H
2
SO
4
1 mol L
-1
., sem (▬) e com (▬) microorganismos.
Os resultados apresentados na figura 4.6 mostram que na presença de m há uma
aceleração do processo oxidativo do aço 430 em meio de H
2
SO
4
1 mol L
-1
. Outra importante
análise sobre os resultados das figuras 5.4 e 5.6. é verificado que a dissolução do aço aumenta
como tempo, ou seja na ausência ou presença do microorganismo a corrosão deste aço em
H
2
SO
4
1 mol L
-1
é de ordem zero, sugerindo que o mecanismo de geração do biofilme do
microorganismo na superfície do aço 430 também seja de ordem zero.
Ensaios ópticos foram realizados para amostras do aço 430 e são mostradas na figura
5.7 (A) a (C).
51
(5.7 – A) Aumento de 200 x.
(5.7 – B) Aumento de 200 x.
52
(5.7 – C) Aumento de 200 x.
Figura 5.7 - Fotomicrografias ópticas da amostra de aço 430 polida (A), com imersão de 180
minutos em meio de H
2
SO
4
1 mol L
-
, sem (B) e com microorganismos (C).
Verifica-se através das fotomicrografias ópticas apresentadas na figura 5.7, que as
amostras de aço 430 no meio com e sem microorganismos, estão bem oxidadas. Deve-se
ressaltar que os microorganismos aderem inicialmente à superfície criando um biofilme que
não pode ser visto com esta técnica óptica.
A nucleação de biofilmes na superfície do aço 430 em H
2
SO
4
1,0 mol L
-1
é registrada na
Figura 5.8.
53
Figura 5.8 - Micrografias ópticas de 5 em 5 segundos, da nucleação de biofilme na superfície
do aço inoxidável 430 após imersão em H
2
SO
4
1 mol L
-1
com microorganismos, aumento de
200x: (●) ponto inicial de uma nucleação, (●) ponto após 30 segundos.
Na figura 5.8 nota-se que na região do círculo amarelo, nos primeiros segundos não
existe nucleação de biofilme na superfície do aço 430, após 30 segundos no circulo verde,
observa-se a nucleação do biofilme.
54
5.4 Ensaios Eletroquímicos
Medidas de potencial de circuito aberto foram levantadas para os sistemas em estudo e
são apresentadas na figura 5.9 e na tabela 5.2.
-0,96
-0,95
-0,94
-0,93
-0,92
-0,91
-0,9
-0,89
-0,88
-0,87
-0,86
0 10 20 30 40 50 60 70
t / min
E / V vs. ESM
Figura 5.9 – Curva de potencial de circuito aberto para o aço 430 em H
2
SO
4
1 mol L
-1
, sem
microorganismos.
Nota-se na figura 5.9 que a evolução do potencial de circuito aberto para o aço 430 em
H
2
SO
4
1 mol L
-1
é no sentido catódico. Tal comportamento é semelhante para o sistema
contendo m e o valor de Ecorr para os dois sistemas é muito parecido, vide tabela 5.2.
Tabela 5.2 - Potenciais de corrosão do aço 430 em meio de H
2
SO
4
1 mol L
-1
sem e com microorganismos.
H
2
SO
4
1 mol L
-
1
com E.C. E
corr
(V) vs. ESM
Sem
m
-0,949 ± 5
Com m -0,943 ± 5
55
A tabela 5.2 mostra que com a adição de microorganismos em meio de H
2
SO
4
1 mol
L
-1
, o valor do potencial de corrosão não sofreu alteração significativa.
Curvas de polarização potenciostática anódica foram levantadas para os sistemas em
estudo e são apresentadas nas figuras 5.10 a 5.12.
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
-1 -0,5 0 0,5 1 1,5
E vs. ESM / V
j / Acm
-2
Figura 5.10 – Curva de polarização potenciostática anódica para o aço 430 em H
2
SO
4
1 mol
L
-1
, com microorganismos.
Analisando a curva de polarização potenciostática anódica para o aço 430 em H
2
SO
4
1
mol L
-1
sem microorganismos, nota-se a existência de região ativa, passiva e transpassiva,
regiões estas citadas na figura 3.1.
Nas figuras 5.11 e 5.12 são apresentadas as regiões ativa e transpassiva das curvas de
polarização potenciostáticas anódica para o aço 430 em H
2
SO
4
1 mol L
-1
, com e sem
microorganismos, nota-se a existência de região ativa.
56
0,00E+00
1,00E-02
2,00E-02
3,00E-02
4,00E-02
5,00E-02
6,00E-02
-1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5
E/ V Vs. ESM
j / A.cm
-2
Figura 5.11 - Região ativa de curvas de polarização potenciostática anódica do aço inox 430
em de H
2
SO
4
1 mol.L
-1
,. (▬) sem e (▬) com microorganismos.
Verifica-se na figura 5.11 que a adição de microorganismos ao sistema aumenta a
densidade de corrente, mostrando que os microorganismos possuem um efeito catalítico na
oxidação do aço inox 430 em meio de H
2
SO
4
1 mol L
-1
nos primeiros potenciais. Entretanto,
ao se atingir o potencial de pico nota-se a redução da densidade de corrente em relação ao
sistema sem microorganismos, possivelmente o biofilme facilite o processo de passivação do
aço 430, região para a qual a curva anódica se direciona.
Curvas de polarização potenciostática anódica na região transpassiva para os sistemas em
estudo são apresentadas na figura 5.12.
57
-1,00E-04
4,00E-04
9,00E-04
1,40E-03
1,90E-03
2,40E-03
2,90E-03
0,35 0,45 0,55 0,65 0,75
E / V vs. ESM
j / A.cm
-2
Figura 5.12 - Região transpassiva das curvas de polarização potenciostática anódica do aço
430 em meio de H
2
SO
4
1 mol L
-1
, (▬) sem e (▬) com microorganismos.
Na figura 5.12 verifica-se que na região transpassiva, que o sistema contendo
microorganismos apresenta maior densidade de corrente.
Os resultados das figuras 5.10 a 5.12 sugerem que o biofilme formado na superfície do
aço 430 em H
2
SO
4
1 mol L
-1
, pode acelerar o processo de oxidação do aço, provavelmente
devido à geração de micro-pilhas geradas pela nucleação, (início da região ativa) ou pelo
desplacamento do biofilme (região transpassiva).
Diagramas de impedância eletroquímica tipo Nyquist e de ângulo de fase de Bode são
apresentados nas figuras 5.13 e 5.14.
58
Figura 5.13 - Diagramas de Nyquist no E
corr
para o aço inoxidável 430 em H
2
SO
4
1 mol L
-1
,
(♦) sem microorganismos e (■) com microorganismos.
Os valores de impedância da figura 5.13 mostram que o material não está passivo, uma
vez que se registra um arco capacitivo completo. Nota-se a existência de um arco indutivo,
que é atribuído a uma corrosão intensa no material metálico. [59]
O arco indutivo normalmente é atribuído a meios que tem adsorção ou a meios
agressivos, impedâncias baixas normalmente justificam o efeito indutivo de dissociação.
Verifica-se que no meio contendo microorganismos houve uma diminuição no
tamanho do arco em relação ao meio que não os continha, mostrando que a corrosão é mais
acentuada para o meio com microorganismos.
59
Figura 5.14 - Diagramas de ângulo de fase Bode no E
corr
para o aço inoxidável 430 em H
2
SO
4
1 mol L
-1
, (♦) sem e (■) com microorganismos.
Observa-se na Figura 5.14 uma constante de tempo em freqüências próximas de 100
Hz a 10Hz, indicando transferência de carga na superfície. Os maiores ângulos de fase foram
medidos para o sistema sem microorganismos.
A presença do arco indutivo de Nyquist pode ser confirmada pela obtenção de ângulos
de fase negativo em freqüências abaixo de 0,1 Hz.
60
5.5 Ensaios de microscopia eletrônica de varredura
Análises por microscopia eletrônica de varredura da superfície do aço 430 polida, após
imersão nos diferentes meios estudados e após a execução da polarização cíclica, foram
executadas e são apresentadas nas figuras seguintes.
Figura 5.15 – Imagem gerada por microscópio eletrônico de varredura para o aço inoxidável
430 com a superfície polida até pasta diamante de 1 µm.
Na figura 5.15 nota-se a presença de inclusões “brancas”, poucas alongadas
características de MnS e muitas arredondadas características de óxidos [54]. Para se
evidenciar qual o tipo de óxido fez uma análise via EDAX de uma das inclusões, figura 5.16,
o resultado é apresentado na figura 5.17.
61
Figura 5.16 – Imagem gerada por microscópio eletrônico de varredura para o aço inoxidável
430 com a superfície polida até pasta diamante de 1 µm.
Figura 5.17 – Análise por EDAX da inclusão da figura 5.16.
Verifica-se na figura 5.18 que a inclusão parece ser de um óxido misto de cromo e ferro.
62
Figura 5.18 – Imagem gerada por microscópio eletrônico de varredura para o aço inoxidável
430 após imersão por 1 hora em H
2
SO
4
1 mol L
-1
sem
microorganismos.
Figura 5.19 – Imagem gerada por microscópio eletrônico de varredura para o aço inoxidável
430 após imersão por 1 hora em H
2
SO
4
1 mol L
-1
com microorganismos.
63
Verifica-se na microscopia da figura 4.19 em relação à figura 4.18 que na presença de
microorganismos, o metal base apresenta-se bem oxidado com a geração de um biofilme na
superfície do aço.
Novas imagens da superfície por MEV do aço 430 foram geradas após dois tipos
diferentes de polarizações anódica na região passiva:
1
o
Polarização anódica Estática: aplica-se um potencial (E) fixo de 0 V, por 3000
segundos, ao eletrodo de trabalho de aço 430 em relação ao eletrodo de referência sulfato
mercuroso (ESM), imerso em H
2
SO
4
1 mol L
-1
, (♦) com microorganismos. Para melhor
entendimento a esquematização desta polarização é apresentada na figura 4.20.
Figura 5.20 – Representação esquemática da polarização anódica estática para o aço 430
imerso em H
2
SO
4
1 mol L
-1
, (♦) com microorganismos.
2
o
Polarização anódica cíclica (PAC): aplica-se um potencial variável de + 100 mV,
por 3000 segundos, ao eletrodo de trabalho de aço 430 em relação ao eletrodo de referência
sulfato mercuroso (ESM), imerso em H
2
SO
4
1 mol L
-1
, (♦) com microorganismos. Velocidade
de varredura de 0,2 mVs
-1
. Para melhor entendimento a esquematização desta polarização é
apresentada na figura 5.21.
64
Figura 5.21 – Representação esquemática da polarização anódica cíclica para o aço 430
imerso em H
2
SO
4
1 mol L
-1
, (♦) com microorganismos.
As imagens geradas do aço 430 após as polarizações citadas anteriormente são
apresentadas nas figuras 5.22 a 5.24.
Figura 5.22 - Microscopia eletrônica de varredura da superfície do aço 430 após imersão em
H
2
SO
4
1 mol L
-1
com microorganismos, e polarização anódica estática.
65
Figura 5.23 - Microscopia eletrônica de varredura da superfície do aço 430 após imersão em
H
2
SO
4
1 mol L
-1
com microorganismos, e polarização anódica estática.
Figura 5.24- Microscopia eletrônica de varredura da superfície do aço 430 após imersão em
H
2
SO
4
1 mol L
-1
com microorganismos, e polarização anódica cíclica. Aumento de 2500x.
66
Verifica-se nas figuras 5.22 e 4.23, que na polarização anódica estática, a nucleação do
biofilme no substrato metálico continua a ocorrer, enquanto que na figura 4.24 nota-se que a
polarização anódica cíclica, PAC, impede a nucleação dos microorganismos na forma de
biofilme na superfície do aço 430, imerso em H
2
SO
4
1 mol L
-1
, desta forma agindo como um
processo inibidor da corrosão microbiológica para este aço no meio estudado. Outra
importante observação em relação a figura 5.24 é em relação a existências de buracos na
superfície do metal, após a PAC, isto provavelmente ocorre devido a dissolução de algumas
inclusões pré-existentes no ácido 430.
67
6 - CONCLUSÕES
• O microorganismo retirado do rio e empregado nas medidas experimentais deste
trabalho é o Thiobacillus Thiooxidans;
• O Thiobacillus Thiooxidans gera biofilmes na superfície do metal, sendo que nos
primeiros 25 minutos há a diminuição da velocidade de corrosão do aço 430, imerso em
H
2
SO
4
1 mol L
-1
, mas após esse tempo a intensidade de corrosão aumenta e depois volta
a diminuir. Esta oscilação é atribuída a geração e rompimento do biofilme na superfície
do aço 430;
• Nas medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica há uma diminuição da
resistência de polarização do aço inoxidável 430 em H
2
SO
4
1 mol L
-1
com Thiobacillus
Thiooxidans , sugerindo uma aceleração do processo corrosivo;
• A polarização anódica potenciostática do aço inoxidável 430 em H
2
SO
4
1 mol L
-1
com
Thiobacillus Thiooxidans favorece a formação de um biofilme na superfície metálica;
• A polarização anódica cíclica (PAC) do aço inoxidável 430 em H
2
SO
4
1 mol L
-1
com
Thiobacillus Thiooxidans, dificulta a formação do biofilme, podendo ser utilizada
como processo inibidor de corrosão microbiológica para este aço neste meio;
• A corrosão do aço 430 em H
2
SO
4
1 mol L
-1
com Thiobacillus Thiooxidans, é do tipo
generalizada, entretanto quando se aplica a PAC nota-se a dissolução de pontos
preferenciais, ou seja, localizados. Esses pontos de corrosão localizados são atribuídos a
dissolução das inclusões presentes no material metálico.
68
7 -
SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS
• Trabalhar com diferentes microorganismos e com variação de pH (6, 7 e 8);
• Estudar a aplicação de biocidas e a eficiência da bioeletroquímica aplicada à inibição de
biofilmes em superfície de metais;
• Estudar pós-aplicação da bioeletroquímica e do biocida a contagem de microorganismos
em diferentes diluições.
69
8 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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2007.
59-
Keddam, M., Mattos, O. R. and Takenoutti, H., J. Electrochem. Soc.,
128:257, 266, ( 1981).
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