Influence of alloying elements on adhesion of corrosion relevant microorganisms

• Autorzy: Telegdi J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2018.6.2

Warianty tytułu

PL

Wpływ elementów stopowych na przyczepność mikroorganizmów związanych z korozją

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Corrosion relevant microorganisms enhance the rate of corrosion by their presence, by the excreted metabolites and by the exopolymeric substances. Biofilm formed by microbes influences the surface reactions at the metal/biofilm interface. Surface properties (homogeneity of oxide layer, surplus of alloying elements, pH, interference between the exopolymers and the metal ions as well as between the aggressive metabolites and the metal surface) have significant impact on the adhesion of microorganisms and on the biofilm formation. The corrosion relevant microorganisms are mostly dangerous in sessile form, embedded into biofilms, much less in planktonic form. This paper shortly discusses the microbially influenced corrosion (MIC) and its mechanisms and mainly focuses on the influence of the alloying metals on the microbial adhesion, biofilm formation and, as a consequence, on the MIC. Biofilms discussed here are formed either by isolated pure culture (Desulfovibrio desulfuricans) or by mixed population of cooling water on iron and on iron alloys with alloying elements:chromium, nickel, molybdenum and ruthenium. The surface with and without biofilms were visualized by light-, fluorescence- and atomic force microscopes. Microbiological techniques helped in enumeration of microorganisms. Correlation was found between the chemical nature/ concentration of the alloying elements and the number of microorganisms built in the biofilm.

PL

Mikroorganizmy związane z korozją przyspieszają procesy korozyjne poprzez swoją obecność, wydzielane metabolity oraz substancje egzopolimeryczne. Biofilm utworzony przez mikroorganizmy wpływa na reakcje powierzchniowe na granicy metalu i biofilmu. Właściwości powierzchni (homogeniczność warstwy tlenowej, nadbudowanie elementów stopowych, pH, interferencja między egzopolimerami a jonami metalu oraz między agresywnymi metabolitami a powierzchnią metalową) mają znaczący wpływ na adhezję mikrooranizmów oraz na powstawanie biofilmu. Mikroorganizmy związane z korozją są w dużej mierze niebezpieczne w formie osiadłej, występujące w biofilmach, a mniej niebezpieczne w formie planktonowej. Niniejsza praca krótko opisuje korozję biologiczną oraz jej mechanizmy i skupia się głównie na wpływie metali stopowych na adhezję mikroorganizmów, powstawanie biofilmu i, w konsekwencji, na korozję biologiczną. Omawiane biofilmy były tworzone z wykorzystaniem wyodrębnionej czystej kultury (Desulfovibrio desulfuricans), lub też z wykorzystaniem zespołu mikroorganizmów wody chłodzącej na powierzchni żelaza i jego stopach z pierwiastkami stopowymi: chromem, niklem, molibdenem i rutenem. Powierzchnie z biofilmami i bez nich zostały ukazane w mikroskopach: optycznym, flurescencyjnym i atomowym. Techniki mikrobiologiczne pomogły w wyliczeniu mikroorganizmów. Znaleziono korelację pomiędzy chemiczną naturą/koncentracją elementów stopowych a ilością mikroorganizmów zbudowanych w biofilmie.

Słowa kluczowe

EN

corrosion relevant microorganisms; iron alloys; microbial adhesion; microbiologically influenced corrosion; fluorescence microscopy; atomic force microscopy

PL

mikroorganizmy związane z korozją; stopy żelaza; adhezja miokroorganizmów; korozja biologiczna; mikroskopia fluorescencyjna; mikroskopia sił atomowych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 6
• Strony: 150--154
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Telegdi J.

• Óbuda University, Faculty of Light Industry and Environmental Engineering, Doberdó u. 6. 1034 Budapest, Hungary Department of Interfaces and Surface Modification, Institute of Materials and Environmental Chemistry, Research Centre for Natural Sciences, Hungarian Academy of Sciences, Magyar tudósok körútja 2. 1117 Budapest, Hungary

Bibliografia

• [1] Bech I., J. Sunner. 2004. “Biocorrosion: towards understanding interactions between biofilms and metals”. Current Opinion in Biotechnology 15 : 181–186.
• [2] Chamberlain A.H.L., B.J. Garner. 1998. “The influence of iron content on the biofouling resistance of 90/10 copper-nickel alloys”. Biofouling 1 : 79–96.
• [3] Diaz C., M. C. Cortizo, P. L. Schilardi, S. G. Gomez de Saravia, M. A. F. L. de Mele. 2007. “Influence of the nano-micro structure of the surface on bacterial adhesion”. Materials Research 10(1) http://dx.doi.org/10.1590/S1516-14392007000100004.
• [4] Enning D., J. Garrefs. 2014. “Corrosion of iron by sulfate-reducing bacteria: New views of an old problem”. Applied and Environmental Microbiology 80(4) : 1226–1236. http://aem.asm.org/content/80/4/1226.full.
• [5] Flint S.H., J.D. Brooks, P.J. Bremer. 2000. “Properties of the stainless steel substrate, influencing the adhesion of thermo-resistant streptococci”. Journal of Food Engineering, 43 : 235–242.
• [6] Hakiki N. E., M. Da Cunha Belo, A. M. P. Simoes and M. G. S. Ferreira. 1998.“Semiconducting Properties of Passive Films Formed on Stainless Steels”. J. Electrochem. Soc. 145 (11) : 3821–3829; doi: 10.1149/1.1838880.
• [7] Hilbert L.R., D. Bagge-Ravn, J. Kold, L. Gram. 2003. “Influence of surface roughness of stainless steel on microbial adhesion and corrosion resistance”. International Biodeterioration & Biodegradation, 52 : 175–185.
• [8] Hocevar M., M. Jenko, M. Godec, D. Drobne. 2014. “An overview of the influence of stainless steel surface properties on bacterial adhesion”. Materials and Technology 48 (5) : 609–617.
• [9] Hwanga Keun Chul, Sunghak Lee, Hui Choon Leeb. 1998. “Effects of alloying elements on microstructure and fracture properties of cast high speed steel rolls: Part I: Microstructural analysis”. Materials Science and Engineering: A 254 (1-2) : 282–295. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(98)00626-1
• [10] Kakooei S., M. Che Ismail, B. Ariwahjoedi. 2012. “Mechanisms of microbiologically influenced corrosion. A review”. World Applied Sciences Journal 17(4) : 524–531.
• [11] Little B. J., J. S. Lee. 2014. “Microbiologically influenced corrosion: an update”. International Materials Reviews 59 : 384–393, http://dx.doi.org/10.117 9/1743280414Y.0000000035.
• [12] Little B., P. Wagner, F. Mansfeld. 1991. “The role of biomineralization in microbiologically influenced corrosion”. International Mat. Rev. 36 : 253–272.
• [13] Moradi M., J Duan, H Ashassi-Sorkhabi, X Luan. 2011. “De-alloying of 316 stainless steel in the presence of a mixture of metal-oxidizing bacteria”. Corrosion Science, 53(12) : 4282–4290.
• [14] Olsson C.-O.A., D. Landol. 2003. “Passive films on stainless steels-chemistry, structure and growth”. Electrochimica Acta 48 : 1093–1104.
• [15] Ortega M.P., T. Hagiwara, H. Watanabe, T .Sakiyama. 2010. “Adhesion behavior and removability of Escherichia coli on stainless steel surface”. Food Control, 21 : 573–578.
• [16] Percival S.L., J.S. Knapp, R.G.J. Edyvean, D.S .Wales. 1998. “Biofilm development on stainless steel in mains water”. Water Research, 32 : 243–253.
• [17] Percival S.L., J.S. Knapp, R.G.J. Edyvean, D.S. Wales. 1998. “Biofilms, mains water and stainless steel”. Water Research, 32 : 2187–2201.
• [18] Telegdi J. 2009. Microbially influenced corrosion, DSc Thesis.
• [19] Videla H.A. 2003. “Biocorrosion and biofouling of metals and alloys of industrial usage, Present state of the art at the beginning of the new millennium”. Rev. Metal. Madrid : 256–264.
• [20] Videla H.A., L.K. Herrera. 2004. Biocorrosion. In: Vazquez-Duhalt R, Quintero- Ramirez R (eds), Petroleum biotechnology. Developments and perspectives. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands : 193–218.
• [21] Videla H.A.. 1989. Metal dissolution/redox in biofilms. In: Characklis WG, Wilderer PA (eds) Structure and function of biofilms. John Wiley, Chichester, UK, 301–320.
• [22] Wagner P., B. Little. 1993. “Impact of alloying on microbiologically influenced corrosion – A review”. Materials Performance 32 : 65–68.
• [23] Whitehead K.A., J. Verran. 2009. The Effect of Substratum Properties on the Survival of Attached Microorganisms on Inert Surfaces, In: H.C. Flemming, P.S. Murthy, R. Venkatesan, K. Cooksey (Eds.), Marine and Industrial Biofouling, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg : 13–33.
• [24] Whitehead K.A., J.Verran. 2007. “The effect of surface properties and application method on the retention of Pseudomonas aeruginosa on uncoated and titanium-coated stainless steel”. International Biodeterioration & Biodegradation 60 : 74–80.
• [25] Zhung P., D. Xu, Y. Li, K. Yang, T. Gu. 2015. “Electron mediators accelerate the microbiologically influenced corrosion of 304 stainless steel by Desulfovibrio vulgaris biofilm”. Bioelectrochemistry 101 : 14–21.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).