Comportamento de aço carbono AISI exposto a fluido contendo ácidos naftênicos

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Padrao, D.O. (UFRJ) ; Rocha, P.M. (UFRJ) ; Cravo Junior, W.B. (INT) ; Franca, F.P. (UFRJ)

Resumo

Este trabalho tem como objetivo verificar a atuação, relacionada à biocorrosão, dos micro-organismos sobre o aço carbono AISI 1080 adicionado em fluidos contendo diferentes concentrações de ácidos naftênicos. Foram quantificados a microbiota da água do mar e os micro-organismos sésseis aderidos a superfície do cupom e realizada a análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os experimentos foram conduzidos em sistema dinâmico. Observou-se uma diminuição significativa da concentração celular dos micro-organismos aeróbios presentes na água do mar após duas horas de contato quando se utilizou as menores concentrações de ácidos naftênicos. Em relação à perda massa dos biocupons observou-se menores valores nos sistemas contendo maiores concentrações de ácidos naftênicos.

Palavras chaves

ácidos naftênicos; micro-organismos; biocorrosão

Introdução

O processo de refino, transporte e extração do petróleo vêm se tornando cada vez mais desafiantes pelas indústrias do ramo de petróleo devido ao custo- benefício e co-produtos ou sub-produtos sem alto valor agregado. Um problema conhecido no processamento de óleo cru é a corrosão associada aos constituintes ácidos. Os ácidos naftênicos de alto peso molecular podem causar graves corrosões em sistemas de refino (ANDERSON, 2013). Geralmente, a corrosão provocada pelos ácidos naftênicos também está associada ao número de ácidos totais, vazão do fluído e temperatura. O teor de enxofre no óleo cru é um importante fator na corrosão provocada por estes ácidos devido à competição entre o ataque naftênico e o ataque pelo sulfeto de hidrogênio (LAREDO, 2004). Os compostos de enxofre gerados ou presentes no petróleo podem inibir, aumentar ou serem inertes à corrosão provocada pelos ácidos naftênicos. Contudo, alguns compostos de enxofre apresentam alta reatividade frente ao ferro e que podem gerar uma camada protetora na superfície do metal, como o gás sulfídrico. (YÉPEZ, 2005). A biodegradação dos ácidos naftênicos pode ser realizada em condições aeróbia ou anaeróbia, porém, existem poucos trabalhos sobre a biodegradação anaeróbia desses compostos. Entretanto, a biodegradação aeróbia exige um custo maior devido à aeração para garantir a atividade dos micro-organismos estritos. Uma forma de conter esses custos é a biodegradação anaeróbia que não depende de altos gastos energéticos para manter a atividade dos micro-organismos (GUNAWAN, 2013). No meio ambiente, os ácidos naftênicos são considerados tóxicos a todos os seres vivos e, principalmente, para os organismos aquáticos devido à concentração e características surfactantes (SCALERT et al., 2012).

Material e métodos

Neste trabalho foi utilizada amostra de ácidos naftênicos adicionada ao fluido de processo (água do mar) e cupom metálico de aço carbono AISI 1080, com densidade 7,86g/cm3. Os experimentos foram conduzidos em sistema dinâmico (looping) com diferentes concentrações de ácidos naftênicos (175ppm e 250ppm). Não houve ajuste de pH ou alterações físico-químicas no fluido de processo visando-se a originalidade do meio para os micro-organismos presentes. Preliminarmente à adição de ácidos naftênicos, uma análise microbiológica da água do mar foi realizada para verificar os micro-organismos presente e suas concentrações. Após a inoculação dos ácidos naftênicos no fluido de processo, procedeu-se a quantificação dos micro-organismos com intuito de verificar o efeito destes ácidos sobre os micro-organismos planctônicos. Os grupos de micro- organismos quantificados foram bactérias aeróbias heterotróficas totais, anaeróbias heterotróficas totais, aeróbias e anaeróbias produtores de ácidos, bactérias redutoras de sulfato e bactérias precipitantes de ferro, utilizando-se meios específicos para cada grupo e o método de número mais provável (OBLINGER & KOBURGER, 1975) (Microbiologia de Brock. 12ª Ed. Pg- 657-658). Os testes foram realizados em temperatura ambiente e para a quantificação dos micro-organismos usou-se a temperatura 37 ± 1 ºC em incubadora B. O. D 411D. Os experimentos foram realizados no período de 12 dias. Após esse período, os cupons foram retirados do sistema e posteriormente ao tratamento adequado verificou-se a perda de massa através da diferença de massa. A acidez total foi realizado de acordo com MAHAJAN et al,. (2006). O cupom metálico, após a retirada do biofilme, foi submetido à análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV).

Resultado e discussão

Após 12 dias de processo a taxa de corrosão foi 5,95mm/ano nos experimentos sem adição de ácidos naftênicos, 5,29% no teste com 175ppm de ácidos naftênicos, 5,36% no teste contendo 250ppm de ácidos naftênicos e XX no teste contendo 500ppm de ácidos naftênicos (figura 1); os dados de corrosão obtidos corresponde a classificação severa de corrosão de acordo com à norma NACE – RP - 07 – 75 (1999). Houve um decaimento na concentração celular no fluido de processo após duas horas de contato com ácidos naftênicos nas concentrações menores (175ppm e 250ppm), porém, este crescimento não foi afetado no teste contendo 500ppm de ácidos naftênicos (figura2). Através da análise de microscopia eletrônica de varredura, visualizou-se a possível formação de sulfeto de ferro devido à presença de enxofre nos gráficos de EDS nos testes contendo 175ppm e 250ppm de ácidos naftênicos corroborando menores perdas de massas e taxas de corrosão dos corpos de prova nos testes com adições de ácidos naftênicos em relação ao teste sem adição destes ácidos (figura 3). A corrosão pelo ácido naftênico ocorre devido à sua reação com o ferro, produzindo, provavelmente, um produto solúvel, o naftenato ferroso que é muito solúvel em óleo (eq 1). O mecanismo de corrosão também envolve a reação do gás sulfídrico que está presente em algumas frações de hidrocarbonetos com o ferro gerando um produto insolúvel, o sulfeto ferroso, que tende a formar uma camada protetora sobre o metal quando em altas concentrações de enxofre (eq 2). A última reação, no processo de corrosão, indica que o gás sulfídrico pode reagir com o naftenato ferroso (produto da reação 1) desestabilizando o equilíbrio químico entre o metal e o ácido naftênico (eq 3) (Figura 4) (ZHIHONG WANG, CHAOYUE YANG, LIN ZHU, 2014).

microbiota da água do mar contendo 175ppm e 250ppm de ácidos naftênicos (tempo de contato: 2 horas)


Microscopia eletrônica de varredura com (EDS) dos cupons dos experimento sem adição de ácidos naftênicos e contendo 175ppm de ácidos naftênicos

Conclusões

Todos os testes apresentaram taxas de corrosão severa do cupom de aço carbono AISI 1080, porém, o teste sem adição dos ácidos naftênicos apresentou-se como o mais agressivo em relação a maior taxa de corrosão comparado aos testes com adição destes ácidos. Houve a inibição de crescimento celular apenas nas concentrações menores destes ácidos (175ppm e 250ppm). Entretanto, nos testes utilizando ácidos naftênicos, ocorreu a formação de possível sulfeto de ferro que, provavelmente, se comportou como filme protetor ao metal impedindo maiores perda de massa do cupom (YÉPEZ, 2005).

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPq pelo apoio financeiro.

Referências

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