Mi az a mikrobiális korrózió, és miért jelent kockázatot az ipari rendszerekben?

Ha egy fémszerkezet korrodál, a legtöbben automatikusan problémás vízminőségre, az oxigén hatására vagy valamilyen agresszív vegyi anyagra gondolnak mint lehetséges kiváltó ok. Kevesebben tudják, hogy a korróziós folyamatokban gyakran mikroorganizmusok is szerepet játszanak. Ezt a jelenségcsoportot mikrobiálisan befolyásolt korróziónak, röviden mikrobiális korróziónak (MIK) nevezzük. A nemzetközi szakirodalomban gyakran a MIC, azaz Microbiologically Influenced Corrosion megnevezés használatos.

A mikrobiális korrózió nem egyetlen korróziós mechanizmus, hanem különböző biológiai, kémiai és metallurgiai folyamatok összetett együttese. Éppen ezért sokszor nehéz felismerni és kezelni. A MIK gyakran csak akkor kerül a figyelem középpontjába, amikor már bekövetkezett egy csőszivárgás, berendezéshiba vagy váratlan üzemzavar.

A mikroorganizmusok valóban „megeszik” a fémet?

Általában nem úgy „eszik meg” a fémet, ahogyan ezt a hétköznapi értelemben elképzelnénk. A legtöbb esetben életfolyamataik révén megváltoztatják a fémfelület közvetlen környezetét, és ezzel felgyorsíthatják vagy módosíthatják az elektrokémiai korróziós reakciókat. Egyes mikroorganizmusok azonban közvetlenebb módon is részt vehetnek az elektronátadási folyamatokban. Anyagcseretermékeik elősegíthetik a korróziós reakciókat, illetve olyan helyi kémiai és elektrokémiai körülményeket alakíthatnak ki, amelyek gyorsítják a fém károsodását.

A legfontosabb szereplők általában nem magányos sejtek, hanem úgynevezett biofilmek.

A biofilm: több mint egy nyálkás réteg

A biofilm mikroorganizmusokból és az általuk termelt nyálkás polimer rétegből álló közösség, amelybe egyéb szerves és szervetlen anyagok is lerakódnak. A biofilm a természetben és az ipari rendszerekben egyaránt rendkívül gyakori, mivel a felülethez kötött életmód sok mikroorganizmus számára természetes állapot. Ezért minden olyan rendszerben, ahol mikroorganizmusok, nedvesség és kolonizálható felületek vannak jelen, számolni kell a biofilm kialakulásának lehetőségével. Megjelenhet csővezetékekben, víztartályokban, hőcserélőkben, hűtőrendszerekben vagy akár sprinkler rendszerekben is.

A biofilm különösen fontos a mikrobiális korrózió szempontjából, mert a benne kialakuló mikrokörnyezet jelentősen eltérhet a környező folyadéktól. Előfordulhat például, hogy miközben a biofilmet körülvevő folyadék oxigéndús, a biofilm mélyebb rétegeiben már oxigénszegény vagy akár teljesen oxigénmentes viszonyok uralkodnak. Ez lehetővé teszi különböző mikroorganizmus-csoportok együttélését és olyan korróziós folyamatok kialakulását, amelyek kívülről nem láthatók.

Nem csak egyetlen baktérium a felelős

A mikrobiális korrózióval kapcsolatban gyakran kerülnek elő a szulfátredukáló baktériumok. Valóban fontos szereplők, de a valóság ennél jóval összetettebb. A korrózióban számos mikroorganizmus-csoport vehet részt, például:

• szulfátredukáló mikroorganizmusok,
• kén-oxidáló baktériumok,
• savtermelő baktériumok,
• vasoxidáló baktériumok,
• vasredukáló baktériumok,
• mangánoxidáló baktériumok,
• metántermelő archeák,
• gombák, és további mikroorganizmus csoportok.

A modern molekuláris vizsgálatok alapján a korróziós helyszíneken rendszerint nem egyetlen faj, hanem összetett mikrobiális közösségek vannak jelen. E közösségek tagjai egymással kölcsönhatásban alakíthatják a fémfelület környezetét, miközben nem feltétlenül mindegyikük játszik közvetlen szerepet a korrózióban.

Hol fordul elő a leggyakrabban?

A mikrobiális korrózió szinte minden olyan műszaki rendszerben kialakulhat, ahol a fémfelületen víz, tartós nedvesség vagy más, mikrobiális életet és elektrokémiai reakciókat lehetővé tevő közeg van jelen. Különösen érintettek:

• ivóvíz- és iparivíz-rendszerek,
• olaj- és gázvezetékek,
• hűtővíz-rendszerek,
• víztárolók,
• tengervízzel érintkező létesítmények,
• hajózási és kikötői létesítmények,
• tűzivíz- és sprinkler rendszerek,
• energiaipari berendezések.

A közös tényező általában a víz jelenléte, a megfelelő tápanyagellátás és az, hogy a rendszer bizonyos részein kialakulhatnak stagnáló, nehezen átöblíthető zónák.

Miért nehéz bizonyítani a mikrobiális korróziót?

Az egyik leggyakoribb tévhit, hogy a mikroorganizmusok kimutatása önmagában bizonyítja a mikrobiális korrózió jelenlétét. Valójában ez nem ilyen egyszerű.

A mikroorganizmusok jelenléte önmagában nem bizonyítja, hogy ők okozták a károsodást. Ugyanakkor egy negatív mikrobiológiai eredmény sem zárja ki automatikusan a mikrobiális korrózió lehetőségét. Az eredményt befolyásolhatja többek között a mintavétel helye és időpontja, a minta típusa, tárolása, szállítása, valamint az alkalmazott vizsgálati módszer. A korróziót mindig a teljes rendszer kontextusában kell értelmezni.

A megalapozott vizsgálathoz általában többféle információ együttes értékelésére van szükség:

• mikrobiológiai adatok,
• vízkémiai eredmények,
• anyagvizsgálatok,
• üzemeltetési információk,
• lerakódások és korróziós termékek elemzése,
• a károsodás megjelenési formája.

Ezért a mikrobiális korrózió vizsgálata alapvetően interdiszciplináris feladat.

A korai felismerés csökkentheti a károk és a beavatkozások költségét

A mikrobiális korrózió jelentős gazdasági és műszaki kockázatot jelent világszerte. A probléma nemcsak a javítási költségekről szól. A következmények között szerepelhet termeléskiesés, nem tervezett leállás, környezeti kár vagy akár biztonsági kockázat is.

A mikrobiális korrózió kockázatának kezelésében általában a proaktív, kockázatalapú megközelítés a legeredményesebb:

• a rendszer kockázataihoz igazított monitorozás;
• a megfelelő helyen, időben és módon végzett mintavétel;
• a különböző típusú adatok integrált értelmezése;
• a változások és kedvezőtlen tendenciák korai felismerése.

Összegzés

A mikrobiális korrózió nem pusztán mikrobiológiai probléma, és nem is egyszerűen korróziós kérdés. Sokkal inkább a mikroorganizmusok, a környezet, az anyagok és az üzemeltetési körülmények összetett kölcsönhatásának következménye.

Éppen ezért a mikrobiális korrózió megértéséhez és kezeléséhez rendszerszintű gondolkodásra van szükség. A sikeres diagnózis és megelőzés kulcsa nem egyetlen mérés vagy egyetlen laborvizsgálat, hanem a különböző információforrások összehangolt értékelése.

Ha egy rendszerben visszatérő korróziós károsodás, lerakódásképződés, eltömődés vagy megmagyarázhatatlan üzemzavar jelentkezik, érdemes a mikrobiális folyamatok lehetséges szerepét is időben megvizsgálni. A megfelelő kérdések, a célzott mintavétel és a különböző vizsgálati eredmények együttes értékelése sokszor többet ér, mint egyetlen kiragadott laboreredmény.

A BIOCORIX a biofilmmel és mikrobiális korrózióval kapcsolatos problémák rendszerszintű feltárásában, a mintavételi stratégia kialakításában és a vizsgálati eredmények értelmezésében nyújt szakmai támogatást.