Corrosión por bacterias reductoras de sulfato

La corrosión por bacterias reductoras de sulfato se descubrió por primera vez en los Países Bajos en 1934. Estas bacterias, abreviadas como BRS, viven en ambientes acuáticos, en las profundidades del subsuelo y en los mares, donde el oxígeno disuelto es mínimo. Para obtener energía y sobrevivir bajo su caparazón, estos organismos secretan enzimas especiales que descomponen compuestos de azufre, como los sulfatos, y utilizan el oxígeno.

¿Qué son las bacterias reductoras de sulfato?

Las bacterias reductoras de sulfato son un grupo de bacterias anaerobias obligadas que no requieren oxígeno para vivir y obtienen la energía necesaria para su crecimiento mediante la oxidación de materia orgánica y la reducción de sulfato. En lugar de oxígeno, consumen sustancias como sulfato, azufre y otros compuestos de azufre oxidados como aceptores finales de electrones, reduciéndolos a sulfuro.

¿Cuál es la estructura de las bacterias reductoras de sulfato?

Las bacterias reductoras de sulfato tienen forma curva, elíptica, esférica o filamentosa, miden de 1 a 5 micras de largo y de 0,5 a 2 micras de ancho, y a menudo presentan una corona y son móviles. El oxígeno es perjudicial para las bacterias y, aunque no las mata, las inactiva. Las bacterias reductoras de sulfato más importantes son las bacterias disulfovibrio de la familia Clastidium.

La reducción de sulfato se produce según la siguiente reacción:

S²⁻+ 4H₂O→SO₄²⁻+ 8H₂O

Si hay acero presente en el lugar de la reacción, el ion sulfuro (S²⁻) formado reacciona con el hierro y constituye el producto de corrosión FeS.

FeS + 2H+ → Fe2++H2S

Características de la corrosión por bacterias reductoras de sulfato

El sulfuro de hierro (FeS) es de color negro y se puede detectar añadiéndole unas gotas de ácido clorhídrico. Si desprende olor a huevos podridos, es característico de la corrosión por bacterias reductoras de sulfato.

FeCl2 + H2S → FeS + 2HCl

Su proceso de acción consiste en la reducción del sulfato inorgánico y su conversión en sulfuro. Estas bacterias prefieren un pH neutro para su crecimiento, pero se ha observado que su actividad óptima se produce entre pH 5 y 5,9.

¿Cuáles son las condiciones de vida de las bacterias reductoras de sulfato?

Generalmente, se ha observado que estas bacterias viven a temperaturas de -5 a 104 °C. La temperatura óptima para su crecimiento es de 20 a 40 °C. Los sedimentos y lodos de agua dulce, salada y marina, el suelo, las aguas residuales, las aguas subterráneas, el estiércol animal, los manantiales sulfurosos, los pozos de petróleo y gas, el tracto digestivo humano y animal, las zonas cercanas a manantiales termales y las profundidades marinas son los lugares donde crecen estas bacterias.

Microorganismos anaeróbicos

Estos organismos que no utilizan el oxígeno del aire se denominan microorganismos anaeróbicos. Si bien se ha demostrado que estas bacterias anaeróbicas no son capaces de causar enfermedades, en las operaciones de extracción de agua subterránea profunda, penetran en las redes de transmisión y en los sistemas de calefacción y refrigeración, se adhieren a la superficie de las paredes internas y, en su lucha por la supervivencia, pueden causar una corrosión severa del hierro en los sistemas de agua. De esta manera, aceleran la reducción de los compuestos de sulfato y la liberación de azufre, y posteriormente la conversión de este en sulfuro de hidrógeno, una sustancia ácida. Las bacterias reductoras de sulfato (BRS) actúan como catalizadores en la reacción de reducción.

Reacción de reducción de sulfato

Para que se produzca la reacción de reducción, deben estar presentes simultáneamente los siguientes cuatro factores:

1. Bacterias reductoras de sulfato (BRS)
2. Compuestos de sulfato
3. Fuente de energía externa en forma de electrones libres
4. Temperatura del agua inferior a 65 °C

Métodos para detectar BRS

Se utilizan tres métodos para detectar BRS en un sistema acuático: inspección de sedimentos, determinación del pH y análisis biológico. Los tres métodos se explican a continuación:

Inspección de sedimentos:

Dado que el sulfuro de hidrógeno es un subproducto de los procesos metabólicos de los microorganismos, si se inspeccionan detenidamente los sedimentos de las superficies internas y se inhala un olor desagradable similar al de huevos podridos, es casi seguro que hay BRS presentes en el ambiente.

Determinación del pH:

Como se explicó, el sulfuro de hidrógeno es un subproducto del metabolismo de los microorganismos. En un sistema acuático, la descomposición del sulfuro de hidrógeno produce iones H+ y el ambiente se acidifica. Esta acción puede reducir el pH del ambiente a aproximadamente 5. La disminución del pH en ambientes acuáticos puede ser una de las razones de la presencia de bacterias reductoras de sulfato. Para mantener el pH alrededor de 7, se deben añadir sustancias que aumenten el pH, como bicarbonato de sodio o una solución reguladora de pH.

Análisis biológico:

Para determinar la presencia de bacterias reductoras de sulfato (BRS) en el ambiente mediante el método de muestreo, los resultados se analizan de dos maneras:

1. Transferencia de la muestra al laboratorio
2. Adición de la muestra a un kit de prueba especial in situ

El procedimiento para ambos métodos requiere añadir una muestra de agua o sedimento a un dispositivo que contiene nutrientes para bacterias.

El crecimiento bacteriano y su temperatura se mantienen constantes. Si hay bacterias presentes en la muestra, el medio de cultivo está listo para la proliferación bacteriana y la continuación de sus actividades vitales.

El método de laboratorio es costoso y requiere que la muestra se recoja en un frasco esterilizado y se transporte al laboratorio en un plazo de 24 horas. El método de campo suele ser más económico y no requiere una formación ni experiencia extensas. El kit de laboratorio de campo consta de una jeringa y un vial (un pequeño frasco de vidrio, como un frasco de medicamentos) que contiene líquido de cultivo bacteriano. La muestra de agua o sedimento se inyecta en el vial y, si se desea un análisis cuantitativo, la temperatura se mantiene entre 32 y 37 grados.

La temperatura se controla a 100 °C y, si se desea un análisis cualitativo, la muestra se almacena a temperatura ambiente. Si hay bacterias reductoras de sulfato (BRS) presentes en la muestra, la concentración de iones sulfato disminuye y se convierte en iones sulfuro, y se produce una capa negra de sulfuro de hierro en las paredes del vial en un plazo de 28 días desde el inicio del análisis.

Reducción de bacterias reductoras de sulfato (BRS)

Para controlar y reducir la cantidad de bacterias reductoras de sulfato (BRS) en un sistema de agua, se recomiendan las siguientes medidas:

1. Mantener la temperatura del agua por encima de 65 °C.
2. Eliminar el aire disuelto de los sistemas de calefacción y refrigeración para reducir la corrosión de metales ferrosos e inyectar inhibidores de corrosión por oxígeno.
3. Vaciar los tanques y serpentines de refrigeración del sistema al inicio de la temporada de frío.
4. Recircular periódicamente el agua estancada por todo el sistema de agua caliente y fría, especialmente cuando el sistema esté fuera de servicio.
5. Realizar un lavado químico de las tuberías del sistema de agua si contienen depósitos de corrosión significativos.