Corpo de prova sem bactericida

COMUNICAÇÃO TÉCNICA
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Nº 174026.1
Influência de nano reservatório de bactericida no desempenho de revestimentos para controle de processos de
corrosão
Neusvaldo Lira de Almeida
Vanessa Y.N. Ferrari
Johny H. de Oliveira
Mariliza dos Santos
Harold R. Léon
Rodrigo G. De Luca
Palestra apresentada no INTERCORR 2016
A série “Comunicação Técnica” compreende trabalhos elaborados por técnicos do IPT, apresentados em eventos, publicados em revistas especializadas ou quando seu
conteúdo apresentar relevância pública.
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Influência de nano reservatórios de
bactericida no desempenho de
revestimentos para controle de processos
de corrosão
Neusvaldo L. de Almeida - IPT
Vanessa Y. N. Ferrari - IPT
Johny H. de Oliveira - FIPT
Mariliza dos Santos - FIPT
Harold R. Léon - CONFAB
Rodrigo G. De Lucca - CONFAB
1
Introdução
Equipamentos de armazenamento e transporte de petróleo e derivados
frequentemente apresentam problemas de corrosão que podem estar
relacionados à presença de microrganismos principalmente bactérias
redutoras de sulfato e ferrobactérias.
As medidas de controle mais utilizadas envolvem injeção permanente de
biocidas nos tanques de armazenamento de petróleo, sistemas de proteção
catódica e utilização de revestimentos convencionais.
2
Potenciais de Proteção Catódica
SOLOS
≤ - 850 mV (Cu/CuSO4).
ÁGUA DO
MAR
≤ - 800 mV (Ag/AgCl).
BRS
SOLOS
≤ - 950 mV (Cu/CuSO4).
ÁGUA DO
MAR
≤ - 900 mV (Ag/AgCl).
Proteção Catódica e Bactérias
BRS
HS-; S2-
H2S
H+; HS-; S2ppt insolúveis de
Fe
Deslocam o potencial de equilíbrio do
Fe de -100 mV
4
Este critério, no entanto, não é consenso entre vários pesquisadores.
Não há limite seguro de potenciais que garantam a
efetividade de sistemas de proteção catódica.
Em estudos com potenciais de
até -1300 mV(Cu/CuSO4) não houve proteção
catódica.
No caso das BRS, forma-se um biopolímero que impede a corrente de
proteção chegar até o aço-carbono.
E as Ferrobactérias ?
Estes microrganismos* oxidam os íons Fe++ a Fe+++ para obter energia.
Em geral, os microrganismos oxidantes de íons metálicos (ferro) criam
ambientes fortemente corrosivos para o ferro e suas ligas, pelo aumento da
concentração de íons cloreto, pela formação de cloreto de ferro ácido.
Ocorre predominantemente na forma de pites. A parede da tubulação é corroída
por baixo da massa tubercular.
Condição anaeróbica
BRS
* Bactérias do gênero Gallionella, Sphaerotillus, Crenothrix e
Leptothrix,VIDELA, 2003
Água prod. PC -800 mVAg/AgCl com
inoculação de BRS+FeB. Tempo de ensaio:
90 dias.
Água prod. com PC -900 mV, com
inoculação de BRS. Tempo de ensaio:
90 dias.
Água prod. com inoculação de FeB,
com PC galvânica. Tempo de ensaio:
90 dias.
Objetivo
Introduzir bactericida no revestimentos para controlar processos
de corrosão microbiológica, mesmo em estruturas com proteção
catódica
Nanopartículas com bactericida foram incorporadas em três tipos
de revestimentos: FBE, tinta epóxi e PEAD
FBE
EPÓXI
PEAD
Metodologia
No epóxi líquido, bactericida em pó foi incorporado a tinta e aplicado em corpos
de prova de aço-carbono 1020 com dimensões 50 mm x 40 mm x 4,5 mm.
As concentrações de bactericida: 0,1 % e 0,3 %.
A aplicação foi feita com pistola convencional e espessura de 400 µm.
A aplicação do FBE foi feita em leito fluidizado.
As concentrações de bactericida: 1 % e 5 % de bactericida.
PEAD o bactericida foi introduzido na extrusão.
Para todos os revestimentos, foram
preparados corpos de prova sem bactericida
para efeito de comparação.
9
Foram montados ensaios de imersão em cubas de acrílico, uma para cada
tipo de revestimento.
O meio de ensaio foi água de produção coletada em tanques de petróleo.
Uma vez por semana, a água das cubas era agitada para renovação das
bactérias que ficam em contato com os revestimentos.
10
Avaliação: duas metodologias
Análise de quantificação de BRS e ferrobactérias;
Análise pelo método de fluorescência com microscopia confocal a laser.
Corpo de prova corados com marcadores fluorescentes do kit de viabilidade
bacteriana Film TracerTM Live/Dead.
SYTO® 9 (marcador verde fluorescente) e iodeto de propídio (marcador
vermelho fluorescente).
O SYTO® 9 penetra nas células bacterianas com membranas intactas
(viáveis) e membranas danificadas (inviáveis)
O iodeto de propídio marca membranas danificadas (inviáveis), causando a
redução do SYTO® 9 quando ambos os marcadores estão presentes.
As bactérias que apresentam membranas danificadas são marcadas com
vermelho fluorescente e as bactérias com membranas intactas são marcadas
com verde fluorescente.
Avaliação microbiológica pelo método de fluorescência
Resultados
Água de produção – quantificação de m-BRS e ferrobactérias.
RESULTADOS DA ANÁLISE QUANTITATIVA DE BACTÉRIAS
Bactérias redutoras de sulfato
mesófilas (m-BRS)
Período de incubação: 28 dias
4,5 x 105
Ferrobactérias
Período de incubação: 10 dias
1,4 x 106
13
Análise de uma solução contendo BRS
O objetivo era confirmar se os marcadores SYTO® 9 (marcador verde
fluorescente) e iodeto de propídio (marcador vermelho fluorescente)
tinham atuação frente à m-BRS.
Esquerda, células bacterianas coradas com o marcador verde fluorescente.
Centro, células bacterianas coradas com o marcador vermelho fluorescente.
Direita, sobreposição das duas imagens.
Os marcadores do kit Film TracerTM Live/Dead funcionaram para as células de
BRS.
O número das células bacterianas com membranas viáveis (verde
fluorescente) é bem superior ao das células bacterianas com membranas
inviáveis (vermelho fluorescente).
FBE
RESULTADOS DA ANÁLISE QUANTITATIVA DE BACTÉRIAS
Condição
Corpo de prova sem
bactericida
BRS Período de
incubação: 28 dias
2,5 x 103
Ferrobactérias
Período de incubação:
10 dias
2,5 x 102
Corpo de prova com 1 % de
bactericida
1,0 x 103
3,8 x 102
Corpo de prova com 5 % de
bactericida
1,0 x 104
1,7 x 103
Não foi comprovada a eficiência do bactericida pela análise de
quantificação de m-BRS e ferrobactérias.
FBE, SEM BACTERICIDA.
Esquerda, marcador verde fluorescente.
Centro, marcador vermelho fluorescente.
Direita, sobreposição das duas imagens.
FBE COM 1 % DE BACTERICIDA.
Imagem à esquerda, marcador verde fluorescente.
Imagem central, marcador vermelho fluorescente.
Imagem à direita, sobreposição das duas imagens.
FBE, COM 5 % DE BACTERICIDA
Imagem à esquerda, marcador verde fluorescente.
Imagem central, marcador vermelho fluorescente.
Imagem à direita, sobreposição das duas imagens.
As figuras dos corpos de prova com 1 % de bactericida mostram quantidade
menor de bactérias com membranas viáveis (verde fluorescente) em relação aos
corpos de prova sem bactericida.
Regiões com sobreposição idêntica das duas imagens (verde e vermelho), ou
seja, regiões em amarelo na micrografia à direita, não são indícios da presença de
bactérias uma vez que células bacterianas com membranas viáveis (verde
fluorescente) não poderiam aparecer como células bacterianas com membranas
inviáveis (vermelho fluorescente) ao mesmo tempo.
Na concentração de 5 % de bactericida verificou-se uma quantidade menor de
células bacterianas com membranas viáveis e também com membranas inviáveis.
Não é possível afirmar com segurança se não havia bactérias ou se o bactericida
impediu a formação de biofilme. Porém, como os corpos de prova estavam na
mesma cuba dos corpos de prova com 1 % de bactericida e, nestes, havia
bactérias aderidas, a hipótese mais provável é que a concentração de 5 % tenha
impedido a formação do biofilme.
19
TINTA EPÓXI
RESULTADOS DA ANÁLISE QUANTITATIVA DE BACTÉRIAS
Condição
m-BRS
Período de incubação:
8 dias
Ferrobactérias
Período de incubação:
10 dias
1,0 x 103
Corpo de prova sem bactericida
> 3,2 x 107
Corpo de prova com 0,1 % de
bactericida
4,5 x 102
4,6 x 103
Corpo de prova com 0,3 % de
bactericida
3,4 x 103
4,6 x 103
TINTA EPÓXI SEM BACTERICIDA
Esquerda, com marcador verde fluorescente.
Centro, com marcador vermelho fluorescente.
Direita, sobreposição das duas imagens.
TINTA EPÓXI COM 0,1 %
Esquerda, imagem adquirida com marcador verde fluorescente.
Central, imagem adquirida com marcador vermelho fluorescente.
Direita, sobreposição das duas imagens.
TINTA EPÓXI COM 0,3 %
Esquerda, com marcador verde fluorescente.
Central, com marcador vermelho fluorescente.
Direita, sobreposição das duas imagens.
O corpo de prova com 0,1 % de bactericida mostrou uma quantidade
menor de células bacterianas com membranas viáveis (verde
fluorescente) em relação ao corpo de prova sem bactericida.
Nesse corpo de prova com 0,1 % de bactericida também foi verificado
alguns pontos corados em vermelho fluorescente (células bacterianas
com membranas inviáveis) quando comparado ao corpo de prova sem
bactericida.
O corpo de prova com 0,3 % de bactericida apresentou células
bacterianas viáveis e inviáveis, mas em menor quantidade em
comparação com o corpo de prova sem bactericida e com 0,1 % de
bactericida.
PEAD
RESULTADOS DA ANÁLISE QUANTITATIVA DE BACTÉRIAS
Condição
Corpo de prova sem bactericida
Corpo de prova com bactericida
m-BRS
Período de incubação:
28 dias
3,4 x 102
1,4 x 102
Ferrobactérias
Período de incubação:
10 dias
6,6 x 102
3,7 x 102
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PEAD SEM BACTERICIDA
Esquerda, marcador verde fluorescente.
Central, marcador vermelho fluorescente.
Direita, sobreposição das duas imagens.
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PEAD COM BACTERICIDA
Esquerda, marcador verde fluorescente.
Central, marcador vermelho fluorescente.
Direita, sobreposição das duas imagens.
27
As imagens do corpo de prova sem bactericida mostra células
bacterianas com membranas viáveis (verde fluorescente).
Já as do corpo de prova com bactericida, embora tenham
apresentado uma grande quantidade de células bacterianas com
membranas viáveis, foram verificadas também células bacterianas
com membranas inviáveis (vermelho fluorescente), podendo ser um
indicativo da atuação do bactericida.
Conclusões
1. As análises quantitativas não permitiram avaliar a eficiência do bactericida, exceto
na tinta epóxi liquida.
2. A análise por fluorescência na concentração de bactericida 1 % no FBE e 0,1 % no
epóxi liquido, identificou menor quantidade de células bacterianas com membranas
viáveis comparado aos corpos de prova sem bactericida.
3. As concentrações de bactericida (5 % no FBE e 0,3 % no epóxi liquido) mostraram
menor quantidade tanto de células bacterianas com membranas viáveis quanto com
membranas inviáveis. Como houve o aparecimento de bactérias aderidas nos corpos
de provas com menor concentração de bactericida, supostamente, as concentrações
maiores de bactericida podem ter impedido a formação de biofilme;
4. Os corpos de prova de PEAD, com bactericida, apresentaram células bacterianas
com membranas inviáveis, podendo ser um indicativo da atuação do bactericida.
29
Agradecimentos