Biopelículas en el sector aeronáutico

Biopelículas en el Sector
Aeronáutico
Blanca M. Rosales
CIDEPINT, Av. 52 s/n entre 121 y 122, B1900AYB, La Plata, Argentina
e-mail [email protected]
ALEACIONES DE TANQUES INTEGRALES
DE AVIONES
Hércules C 130 en Base Marambio
ALEACIÓN DE Al EN CONTACTO CON
UNA BIOPELÍCULA FÚNGICA
Biopelícula de H. resinae ocupando interfase
agua-combustible
RESUMEN
Mediante
técnicas electroquímicas, sólo se han
considerando interacciones entre el metal y fases
acuosas contaminadas con el microorganismo
En
este trabajo se analizó en cambio, el efecto de
la biopelícula del hongo Hormoconis resinae,
evidenciándose mediante MEB notable
intensificación del ataque localizado de las
aleaciones de Al
RESUMEN
La
morfología de la corrosión causada por
contacto con las hifas del hongo, desde las etapas
iniciales de su crecimiento, permitió explicar la
gran penetración de las fallas encontradas en los
tanques integrales de combustible de aviones
cuando ocurría abundante proliferación
La
diversa fijación de los diferentes cationes se
asoció a una acción corrosiva selectiva de la
biopelícula sobre las aleaciones ensayadas
INTRODUCCIÓN
En
los tanques integrales contaminados con el
hongo Hormoconis resinae la biopelícula se
encuentra siempre fuertemente adherida,
causando gran dificultad en la limpieza
Otras
superficies colonizadas presentan
disminuciones de la capacidad de intercambio
calórico y de la velocidad de fluidos,
incrementando los requerimientos de energía para
contrarrestar el incremento en la rugosidad en
cascos de buques, cañerías de agua y filtros en
plantas generadoras de energía, etc.
INTRODUCCIÓN
Uno
de los principales beneficios que pueden
obtenerse de las biopelículas es de su capacidad de
remover metales pesados de desagües industriales,
suelos y aguas es mediante lodos activados
Las
investigaciones para clarificar diferentes
aspectos sobre esta capacidad de los lodos
activados puede aprovecharse para comprender
los efectos corrosivos de biopelículas microbianas
sobre metales y aleaciones
INTRODUCCIÓN
El gran interés tecnológico de este análisis se relaciona
con la distribución del ataque observado durante los
procesos de CIM
Siempre son localizados, sobre segundas fases o en áreas
con composición química heterogénea, como picaduras
en aleaciones de Al en presencia del hongo Hormoconis
resinae o la bacteria Pseudomonas aeruginosa,
disolución selectiva de babbitt por la bacteria
Pseudomonas maltophilia y ataques de aceros por
bacterias sulfato reductoras (BSR )
INTRODUCCIÓN
Nuestros
trabajos fueron pioneros en la
caracterización de biopelículas fúngicas
Tampoco
había sido aún investigado su efecto
sobre la corrosión metálica
Pero
algunos resultados mostraban analogías y
diferencias con los hallados frente a biopelículas
bacterianas
EXPERIMENTAL
Se utilizaron muestras de aleaciones de Al para determinar
las etapas iniciales de la corrosión en presencia del hongo
Hormoconis resinae:
Tabla I Composición Química de las Aleaciones
Aleac.
Zn
Cu
Mn
Si
Mg
Fe
Cr
Ti
Al
7005
4.7
0.05
0.45
0.1
1.2
0.18
0.16
0.03
Resto
7075
5.2
1.6
0.09
0.23
2.6
0.24
0.13
0.02
Resto
2024
0.12
4.5
0.53
0.14
1.5
0.29
------
0.02
Resto
1050
0.01
0.002
0.004
0.1
0.002
0.21
0.001
0.022
Resto
EXPERIMENTAL
Probetas pulidas
hasta 0,25 µ m se inocularon con
gotitas de una suspensión de esporas del hongo
en agua destilada, se sumergieron en Jet A 1 y se
incubaron a 30°C
El micelio
producido, así como los ataques
nucleados al cabo de varios días sobre las
aleaciones, se observaron en MEB - EDX
RESULTADOS
Secador Punto Crítico
Aspecto MEB
Crecimiento fúngico sobre una aleación
Crecimiento fúngico sobre una aleación
Crecimiento fúngico sobre una aleación
Crecimiento fúngico sobre una aleación
Detalle de hifa fúngica saliendo de la aleación
Ataque de aleación bajo Crecimiento fúngico
ESEM aspecto de Hormoconis resinae
Al puro
AA2024
Envejecido 22 h
AA2024
Envejecido 27 h
EXPERIMENTAL
Alícuotas
del medio se adicionaron con sales
de los metales para determinar su fijación (uptake) por el micelio
Se
determinó diverso % de fijación de cationes
Mg+2, Al+3, Fe+3 y Zn+2 por biopelículas del
hongo, pero del mismo orden de magnitud
encontrado para lodos bacterianos por otros
investigadores
RESULTADOS
Alguna actividad biológica, involucrada en la fijación
metálica por la biomasa formada en su presencia,
explicaría las diferencias observadas para los distintos
iones
Los mecanismos propuestos para interpretar la fijación
de cationes por lodos bacterianos activados no resultaron
aplicables
Podrían entonces descartarse interacciones físicoquímicas, simple adsorción o adsorción física de metales
precipitados en la matriz biológica
RESULTADOS
Los resultados serían consistentes con un
mecanismo de detoxificación, también propuesto
para explicar fijación de iones de metales pesados
por bacterias, a través de su producción de material
polimérico extracelular (MPE)
En efecto, el aumento en el período de adaptación y
la disminución de su crecimiento, o producción de
MPE en diferentes medios nutrientes, por los
cationes adicionados, evidenció que todos
interfirieron el crecimiento fúngico
RESULTADOS
Las distintas influencias negativas de los distintos
cationes explicarían las diferentes fijaciones
determinadas
Esta
eficiencia de remoción podría estar
biológicamente controlada por el polímero
formado, el cual promovería una fijación más o
menos específica de cada metal
RESULTADOS
Mereció especial atención la fijación y el desprendimiento
de la biopelícula
Durante la etapa inicial, mientras las colonias van
ocupando la interfase, se adhiere fuetemente a la pared de
vidrio
Al agotarse los nutrientes, la biopelícula se desprende,
aunque sigue permaneciendo en la interfase
Este comportamiento condiciona el riesgo de corrosión en
servicio, vista la elevada agresividad de la incipiente
biopelícula sobre las aleaciones, que se apreció en las
micrografías sobre aleaciones de Al
Vidrio
Acrílico
Acrílico
Acero ioxidable AISI 316 L
Acero
inoxidable
Cobre
MEBA de metales puros presentes en aleaciones de Al
en Cultivos de Hormoconis resinae
Cu x 300
Zn x 500
Fe
x 150
x 2000
Mg x 600
CONCLUSIONES
La irregular composición química superficial de un
metal es una fuerza biológica impulsora de su
colonización, ataque localizado y CIM
Esta selección natural determinaría los sitios de
fijación microbiana e iniciación del ataque metálico
Factores externos, como esfuerzos mecánicos de
tracción, pueden acelerar la nucleación del ataque e
incrementar su velocidad de propagación
CONCLUSIONES
Los resultados expuestos muestran los siguientes
efectos del contacto del micelio de Hormoconis
resinae durante su crecimiento sobre las aleaciones
de Al y otros materiales:
Decide los sitios de fijación del micelio y del
consiguiente inicio de la CIM
CONCLUSIONES
Su actividad metabólica causa diversos tipos de
ataque en las zonas de contacto entre las nuevas
hifas y las aleaciones
La captación selectiva de iones que sirven como
oligoelementos produce ataques localizados
CONCLUSIONES
La bopelícula aísla las áreas que recubre y
mantiene un microambiente de creciente
corrosividad (acidificación localizada por
hidrólisis, aireación diferencial, etc.)
La morfología del ataque explica la intensa
fijación observada en tanques contaminados de
aviones
26.4°C
28.0°C
26
26
24
24
22
22
20
20
18.3°C
IR Analysis Information
Image range min
Image range max
Image zoom factor
-20.0°C
80.0°C
1.00
Object parameters
Emissivity
0.90
Object distance
0.15 m
Ambient temperature 24.0°C
IR : max
26.4°C
IR : min
18.3°C
19.9°C
IR Analysis Information
Image range min
Image range max
Image zoom factor
Central Wing Station 196
-20.0°C
80.0°C
1.00
Object parameters
Emissivity
0.90
Object distance
0.15 m
Ambient temperature 24.0°C
IR : max
28.0°C
IR : min
19.9°C
3-D EXTRACT