Risks caused by microbiologically influenced corrosion in diesel fuel storage tanks

• Autorzy: Kuna Michał , Miszczyk Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2024.3.1

Warianty tytułu

PL

Zagrożenia spowodowane korozją mikrobiologiczną w zbiornikach magazynowych oleju napędowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Microbiologically influenced corrosion (MIC) poses serious problems for the petrochemical and refinery industries. Particularly favourable conditions for MIC arise in storage tanks and transmission pipelines for mixtures of diesel oil with the addition of a biocomponent (in Poland 7%). The best conditions for the development of MIC occur at the fuel-water interface, where microorganisms are provided with a source of food and water, the presence of which is one of the basic conditions for the development of microorganisms. The development of microbiological deposits leads to the formation of sludge, causing fuel deterioration and corrosion that occurs under the resulting biomass. Studies have shown that biodiesel, alone as a substitute and as an additive to traditional fuels, increases the corrosion rate of carbon steel used in pipelines, storage tanks and other fuel infrastructure. Therefore, there is an increasing demand for research on methods of protecting steel surfaces in these conditions. The phenomena causing the corrosion of tanks and directions of research related to the protection against corrosion of infrastructure will be discussed.

PL

Korozja powodowana przez mikroorganizmy (ang. microbiologically influenced corrosion, MIC) stwarza poważne problemy w przemyśle petrochemicznym i rafineryjnym. Szczególnie korzystne warunki do rozwoju MIC powstają w zbiornikach magazynowych i rurociągach przesyłowych mieszanek oleju napędowego z dodatkiem biokomponentu (w Polsce: 7%). Najlepsze występują na granicy faz paliwo- -woda, gdzie mikroorganizmy mają zapewnione źródło pożywienia i wody, co jest jednym z podstawowych warunków ich rozwoju. Tworzenie się osadów mikrobiologicznych prowadzi do powstawania szlamów, powodujących pogorszenie jakości paliwa i korozję, która zachodzi pod powstałą biomasą. Badania wykazały, że biodiesel, samodzielnie jako substytut i jako dodatek do tradycyjnych paliw, przyspiesza korozję stali węglowej stosowanej w rurociągach, zbiornikach magazynowych i innej infrastrukturze paliwowej. Wzrasta zatem zapotrzebowanie na badania nad sposobami zabezpieczania powierzchni stalowych w tych warunkach. Omówione zostaną zjawiska powodujące korozję zbiorników oraz kierunki badań związane z ochroną przed korozją infrastruktury paliwowej.

Słowa kluczowe

EN

microbiologically influenced corrosion; MIC; fuel storage tank; biofilm; microorganisms

PL

korozja wzbudzona przez mikroorganizmy; MIC; zbiorniki magazynowe paliw; biofilm; mikroorganizmy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 3
• Strony: 60--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 52 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kuna Michał

• Orlen S. A, Warszawa, Poland

• https://orcid.org/0009-0005-3120-8503

autor

Miszczyk Andrzej

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of Electrochemistry, Corrosion and Materials Engineering, Gdańsk, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4634-2511

Bibliografia

• [1] A.K. Lahiri. 2017. Applied Metallurgy and Corrosion Control: A Handbook for the Petrochemical Industry. Singapore: Springer.
• [2] B. Kermani, D. Harrop. 2019. Corrosion and Materials in Hydrocarbon Production: A Compendium of Operational and Engineering Aspects. Hoboken, New Jersey: John Wiley and Sons.
• [3] A.K. Singh. 2020. Microbially Induced Corrosion and Its Mitigation. Singapore: Springer.
• [4] L.N. Komariah, T.K. Dewi, C. Ramayanti. 2019. “Study on Corrosion Behavior of Storage Tanks Filled with Biodiesel and the Blends.” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 543: 012033. DOI: 10.1088/1757- 899X/543/1/012033.
• [5] B. Cwalina. 2023. „Korozja Mikrobiologiczna: pytania – odpowiedzi – pytania…”. XXIX Ogólnopolska Konferencja Naukowo-Techniczna „Antykorozja”: Systemy – Materiały – Powłoki. Ustroń-Jaszowiec, 10–12 maja 2023.
• [6] A.J. Ragauskas (ed.). 2014. Materials for Biofuels. Singapore: World Scientific Publishing.
• [7] G. Sørensen, D.V. Pedersen, A.K. Nørgaard, K.B. Sørensen, S.D. Nygaard. 2011. “Microbial Growth Studies in Biodiesel Blends.” Bioresource Technology 102(8): 5259–5264. DOI: 10.1016/j.biortech.2011.02.017.
• [8] B.W. Stamps, C.L. Bojanowski, C.A. Drake, H.S. Nunn, P.F. Lloyd, J.G. Floyd, K.A. Emmerich, A.R. Neal, W.J. Crookes-Goodson, B.S. Stevenson. 2020. “In Situ Linkage of Fungal and Bacterial Proliferation to Microbiologically Influenced Corrosion in B20 Biodiesel Storage Tanks.” Frontiers in Microbiology 11: 167. DOI: 10.3389/fmicb.2020.00167.
• [9] A. Islam, P. Ravindra. 2017. Biodiesel Production with Green Technologies. Cham, Switzerland: Springer.
• [10] B. R. Moser. 2009. “Biodiesel Production, Properties, and Feedstocks.” In Vitro Cellular and Developmental Biology – Plant 45: 229–266. DOI: 10.1007/ s11627-009-9204-z.
• [11] S. S. Gill, A. Tsolakis, J. M. Herreros, A. P. E. York. 2012. “Diesel Emissions Improvements through the Use of Biodiesel or Oxygenated Blending Components.” Fuel 95: 578–586. DOI: 10.1016/j.fuel.2011.11.047.
• [12] Air Force Infrastructure Energy Plan. 2010. https://www.dm.af.mil/Portals/99/ Docs/Infrastructure.pdf?ver=2016-02-22-172103-900 (access: 2.10.2023).
• [13] B. J. Little, D. J. Blackwood, J. Hinks, F. M. Lauro, E. Marsili, A. Okamoto, S. A. Rice, S. A. Wade, H. C. Flemming. 2020. “Microbially Influenced Corrosion – Any Progress?” Corrosion Science 170: 108641. DOI: 10.1016/j. corsci.2020.108641.
• [14] R. Krakowski. 2016. „Zanieczyszczenie mikrobiologiczne olejów napędowych i smarowych oraz możliwości jego ograniczania”. Autobusy: Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe 17(12): 286–291.
• [15] D. Kwiatkowska. 2004. „Skażenie mikrobiologiczne ropy naftowej i jej produktów”. Ochrona przed Korozją 47(2): 31–36.
• [16] R. Jia, T. Unsal, D. Xu, Y. Lekbach, T. Gu. 2019. “Microbiologically Influenced Corrosion and Current Mitigation Strategies: A State of the Art Review.” International Biodeterioration and Biodegradation 137: 42–58. DOI: 10.1016/j. ibiod.2018.11.007.
• [17] M.E. Taga, B.L. Bassler. 2003. “Chemical Communication among Bacteria.” Proceedings of the National Academy of Sciences 100: 14549–14554. DOI: 10.1073/pnas.1934514100.
• [18] A. Camilli, B.L. Bassler. 2006. “Bacterial Small-Molecule Signaling Pathways.” Science 311(5764): 1113–1116. DOI: 10.1126/science.1121357.
• [19] S. Das, N.A. Kungwani (eds.). 2023. Understanding Microbial Biofilms: Fundamentals to Applications. London: Academic Press.
• [20] I. B. Beech, J. Sunner. 2004. “Biocorrosion: Towards Understanding Interactions between Biofilms and Metals.” Current Opinion in Biotechnology 15(3): 181–186. DOI: 10.1016/j.copbio.2004.05.001.
• [21] J. Lasocki, E. Karwowska. 2010. „Wpływ mikroorganizmów bytujących w środowisku oleju napędowego i biodiesla na układ paliwowy pojazdów napędzanych silnikami o zapłonie samoczynnym”. Archiwum Motoryzacji 3: 167–183.
• [22] H.K. Speidel, R.L. Lightner, I. Ahmed. 2018. “Biodegradability of New Engineered Fuels Compared to Conventional Petroleum Fuels and Alternative Fuels in Current Use.” Applied Biochemistry and Biotechnology 84–86: 879– 897. DOI: 10.1007/978-1-4612-1392-5_69.
• [23] P.B.L. Fregolente, L.V. Fregolente, M. M. R. Wolf, M.R.W. Maciel. 2012. “Water Content in Biodiesel, Diesel, and Biodiesel–Diesel Blends.” Journal of Chemical and Engineering Data 57(6): 1817–1821. DOI: 10.1021/je300279c.
• [24] R.C. Prince, C. Haitmanek, C.C. Lee. 2008. “The Primary Aerobic Biodegradation of Biodiesel B20.” Chemosphere 71(8): 1446–1451. DOI: 10.1016/j. chemosphere.2007.12.010.
• [25] F.J. Passman. 2013. “Microbial Contamination and Its Control in Fuels and Fuel Systems since 1980 – A Review.” International Biodeterioration and Biodegradation 81: 88–104. DOI: 10.1016/j.ibiod.2012.08.002.
• [26] D.F. Aktas, J.S. Lee, B.J. Little, R.I. Ray, I.A. Davidova, C. N. Lyles, J. M. Suflita. 2010. “Anaerobic Metabolism of Biodiesel and Its Impact on Metal Corrosion.” Energy and Fuels 24(5): 2924–2928. DOI: 10.1021/ef100084j.
• [27] J.S. Lee, R.I. Ray, B.J. Little. 2010. “An Assessment of Alternative Diesel Fuels: Microbiological Contamination and Corrosion under Storage Conditions.” Biofouling 26(6): 623–635. DOI: 10.1080/08927014.2010.504984.
• [28] A. Sałek. 2010. „Biokorozja w przemysłowych systemach wodnych. Cz. 2. Biokorozja tlenowa i beztlenowa”. Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny 54(1): 15–16.
• [29] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 listopada 2005 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać bazy i stacje paliw płynnych, rurociągi przesyłowe dalekosiężne służące do transportu ropy naftowej i produktów naftowych i ich usytuowanie (Dz.U. 2005 nr 243, poz. 2063).
• [30] PN-EN 100025-1:2007: Wyroby walcowane na gorąco ze stali konstrukcyjnych – Część 1: Ogólne warunki techniczne dostawy.
• [31] PN-EN ISO 3183:2020-03: Przemysł naftowy i gazowniczy – Rury stalowe do rurociągowych systemów transportowych.
• [32] D. Enning, J. Garrelfs. 2014. “Corrosion of Iron by Sulfate-Reducing Bacteria: New Views of an Old Problem.” Applied and Environmental Microbiology 80(4): 1226–1236. DOI: 10.1128/AEM.02848-13.
• [33] R.B. Miller II, A. Sadek, A.L. Crouch, J.G. Floyd, C.A. Drake, B.S. Stevenson, W. Crookes-Goodson, C.N. Monty, J.M. Senko. 2020. “Novel Mechanism of Microbially Induced Carbon Steel Corrosion at an Aqueous/Non-Aqueous Interface.” Industrial and Engineering Chemistry Research 59(35): 15784– 15790. DOI: 10.1021/acs.iecr.0c02497.
• [34] Rozporządzenie Komisji (UE) 2019/831 z dnia 22 maja 2019 r. zmieniające załączniki II, III i V do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1223/2009 dotyczącego produktów kosmetycznych
• [35] Ustawa z dnia 25 sierpnia 2006 r. o biokomponentach i biopaliwach ciekłych (Dz.U.2022.403, art. 23b oraz art. 24).
• [36] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/2001 z dnia 11 grudnia 2018 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych.
• [37] Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/ PL/TXT/PDF/?uri=CELEX:32018L2001&from=ES (access: 2.10.2023).
• [38] Raport z badań LB/19/2017 wykonanych przez ORLEN Laboratorium, zleconych przez ORLEN SA, z dnia 10.11.2017 r.
• [39] L. N. Komariah, F. Hadiah, F. Aprianjaya, F. Nevriadi. 2018. “Biodiesel Effects on Fuel Filter; Assessment of Clogging Characteristics.” IOP Conference Series 1095: 012017. DOI: 10.1088/1742-6596/1095/1/012017.
• [40] PN-EN 590:2022-08: Paliwa do pojazdów samochodowych – Oleje napędowe – Wymagania i metody badań.
• [41] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 9 października 2015 r. w sprawie wymagań jakościowych dla paliw ciekłych (Dz.U. 2015 poz. 1680).
• [42] PN-EN 14214+A2:2019-05: Ciekłe przetwory naftowe – Estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME) do użytku w silnikach samochodowych o zapłonie samoczynnym (Diesla) i zastosowań grzewczych – Wymagania i metody badań.
• [43] Energy Institute. 2008. Guidelines for the Investigation of the Microbial Content of Petroleum Fuels and for the Implementation of Avoidance and Remedial Strategies. London: Energy Institute. [44] R. Guo, W. Li, X. Wang, Y. Lv, M. Chen, Z. Chen, Z. Liu, G. C. Han. 2023. “Antimicrobial Corrosion Study of the Epoxy Coating with the Graphene Oxide Supported Schiff Base Quaternary Ammonium Salt Additives.” Materials Today Communications 35: 105517. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2023.105517.
• [45] M.S. Selim, N.A. Fatthallah, S. A. Higazy, X. Chen, Z. Hao. 2023. “Novel Blade- -Like Structure of Reduced Graphene Oxide/α-Mn2O3 Nanocomposite As an Antimicrobial Active Agent Against Aerobic and Anaerobic Bacteria.” Materials Chemistry and Physics 298: 127436. DOI: 10.1016/j.matchemphys. 2023.127436.
• [46] M.A. Polinarski, A.C. Neves, A. Fiorini, F.R. Rosado, E.A. da Silva, H.J. Alves. 2022. “Ultraviolet Radiation As an Antimicrobial Treatment in Brazilian Diesel Oil: Effect of Biodiesel, Sulfur, and Water Contents.” Fuel 308: 122076. DOI: 10.1016/j.fuel.2021.122076.
• [47] M. Jönsson, K. Welch, S. Hamp, M. Strømme. 2006. “Bacteria Counting with Impedance Spectroscopy in a Micro Probe Station.” Journal of Physical Chemistry B 110(20): 10165–101169. DOI: 10.1021/jp060148q.
• [48] L. Yang. 2008. “Electrical Impedance Spectroscopy for Detection of Bacterial Cells in Suspension Using Interdigitated Microelectrodes.” Talanta 74(5): 1621–1629. DOI: 10.1016/j.talanta.2007.10.018.
• [49] S. Kim, G. Yu, T. Kim, K. Shin, J. Yoon. 2012. “Rapid Bacterial Detection with an Interdigitated Array Electrode by Electrochemical Impedance Spectroscopy.” Electrochimica Acta 82: 126–131. DOI: 10.1016/j.electacta.2012.05.131.
• [50] A. I. Furst, M. B. Francis. 2019. “Impedance-Based Detection of Bacteria.” Chemical Reviews 119(1): 700–726. DOI: 10.1021/acs.chemrev.8b00381.
• [51] D.C. Spencer, T.F. Paton, K.T. Mulroney, T.J.J. Inglis, J.M. Sutton, H. Morgan. 2020. “A Fast Impedance-Based Antimicrobial Susceptibility Test.” Nature Communications 11: 5328. DOI: 10.1038/s41467-020-18902-x.
• [52] M. Taleb-Berrouane, F. Khan, K. Hawboldt, R. Eckert, T. L. Skovhus. 2018. “Model for Microbiologically Influenced Corrosion Potential Assessment for the Oil and Gas Industry.” Corrosion Engineering, Science and Technology 53(5): 378–392. DOI: 10.1080/1478422X.2018.1483221.