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Biocorrosão marinha: Interface entre abioincrustação, processos eletroquímicos e ciência

dos materiais

Biocorrosão marinha: Interface entre abioincrustação, processos eletroquímicos e ciência

dos materiaisLuciana Vicente Resende de MessanoInstituto de Estudos Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM)Departamento de Oceanografia – Laboratório de ProcessosIncrustantes e Ecologia BênticaE-mail: [email protected]

Lucio SathlerUniversidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)Programa de Engenharia Metalúrgica e de Materiais – COPPE –Laboratório de CorrosãoE-mail: [email protected]

Leila Yone ReznikUniversidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)Programa de Engenharia Metalúrgica e de Materiais – COPPE –Laboratório de CorrosãoE-mail: [email protected]

Ricardo CoutinhoInstituto de Estudos Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM)Departamento de Oceanografia – Laboratório de ProcessosIncrustantes e Ecologia BênticaE-mail: [email protected]

Resumo

Os materiais metálicos, quando expostos ao ambiente marinho,são susceptíveis à fixação de organismos incrustantes sobre assuperfícies imersas, o que influencia no processo corrosivo. Oscasos de biocorrosão no meio marinho são pouco estudados,principalmente em relação à participação dos macrorganismos.O presente trabalho fornece uma breve revisão acerca do tema eapresenta os resultados de dois estudos cujo objetivo foi verificaros efeitos da incrustação dos macrorganismos e, em especial, debalanídeos (crustáceos conhecidos como cracas) em aço-carbonoe aços inoxidáveis utilizados em sistemas marinhos, inclusive naindústria naval. Os experimentos foram realizados em campo,onde os corpos-de-prova ficaram submersos em balsas na Ilha deCabo Frio (Arraial do Cabo). Foram acompanhados o potenciala circuito aberto dos metais concomitante com o percentual decobertura de organismos, com o intuito de associar dadosecológicos aos dados do processo corrosivo. Com estasinformações bem consolidadas, será possível aprimorar aestimativa da vida útil dos materiais e dos equipamentos expostosem água do mar, bem como planejar melhor os custos associadosà remediação dos problemas devido à bioincrustação e àbiocorrosão.

Palavras-chave

Biocorrosão. Ambiente marinho. Bioincrustação. Aço carbono.Aços inoxidáveis. Experimentos em campo.

1. INTRODUÇÃO

Os estudos de Biocorrosão Marinha objetivamdefinir como a bioincrustação influencia nacorrosão de superfícies metálicas expostas noambiente marinho. Os organismos modificam ascondições eletroquímicas das superfíciesmetálicas tanto por fatores fisiológicos (como aexcreção de metabólitos) e morfológicos (formasdiferentes de fixação) quanto ecológicos (sucessãoda comunidade e variações espaço-temporais).

Na literatura atual podem ser encontrados estudosque detalham as interações entre a bioincrustaçãoe a corrosão, porém a maioria objetiva o estudodo biofilme, a fase microscópica e inicial dabioincrustação, sendo escassos os estudos sobre

Marine biocorrosion: Interaction of biofouling,electrochemical processes and materials science

Abstract

Metallic materials are susceptible to biofouling attachment inmarine environment, what influences the corrosion process.Cases of bio-corrosion in the marine environment are poorlystudied, especially in relation to macro-organismsparticipation. This paper contains a short review about thistopic and describes the results of two experiments. The mainpoint of these studies was to investigate the effect ofmacrofouling, especially of balanids (crustaceans known asbarnacles), on carbon and stainless steels used in marinesystems, as well as in shipbuilding industry. Field experimentswere assembled, in which the coupons remained submersedin rafts situated at Cabo Frio Island (Arraial do Cabo). Wemeasured metals open circuit potential concomitant toorganisms percent cover, with the purpose of associateecological to corrosion data. The complete understanding ofthis process allows materials and equipments lifetimeimprovement as well as a better estimation of the costs due tobio-fouling and bio-corrosion.

Keywords

Bio-corrosion. Seawater. Bio-fouling. Carbon steel. Stainlesssteel. Field experiments.

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REVISTA PESQUISA NAVAL, BRASÍLIA, N. 21, P. 32-43

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desempenho, podendo sofrer danos irreparáveis.Os problemas com corrosão são freqüentes eocorrem nas mais variadas atividades como, porexemplo, nas indústrias petrolíferas,petroquímicas, naval e no transporte marítimo.

A indústria naval é particularmente interessadanas questões relativas à corrosão pois utilizadiversas ligas metálicas em seus navios, seussubmarinos e em outras estruturas eequipamentos como aço carbono, açosinoxidáveis, ligas de níquel, de cobre, de titânio ede alumínio (Agarwal, 2007).

Corrosão é definida como a deterioração de ummaterial, em geral metálico, por ação química e/ou eletroquímica do ambiente em que se encontra.Consiste em uma reação de oxidação que se dána interface metal/meio, em que o metal cedeelétrons, perdendo massa, em presença de umeletrólito. Logo, a corrosão é um modo dedestruição do metal, em que a progressiva perdade elétrons pode levar, em alguns casos, a umaconsiderável perda em espessura do material. Emtermos de classificação, o processo corrosivo podeser ativo, do tipo uniforme (com perdas em todaa extensão da superfície e com perda generalizadade espessura) ou passivo, do tipo localizado(ataque de natureza perfurante, em pontos ouáreas preferenciais) dependendo docomportamento eletroquímico do metal no meioem questão (Gentil, 1996). No caso do ambientemarinho, um meio oxidante, os aços-carbono eas ligas de cobre sofrem corrosão do tipouniforme, enquanto aços inoxidáveis, titânio ealumínio, por serem ligas passivas, pois formamfilmes de óxido protetores sobre a superfície,sofrem corrosão do tipo localizada. A corrosãolocalizada ocorre geralmente sob condições emque o acesso ao eletrólito é restringido devido àgeometria do material ou à existência de depósitose em regiões onde o filme de passivação é maisheterogêneo. Entre as manifestações do fenômenode corrosão localizada estão a corrosão sobdepósito, corrosão em fresta ou por crévice ecorrosão por pite (Pourbaix, 1974).

a relação entre a “macroincrustação” e a corrosão(Neville e Hodgkiess, 1998), assim como estudosrealizados em campo, principalmente em regiõestropicais (Acuña et al. 2006). A escassez detrabalhos na área provavelmente se deve àsdificuldades de interação entre as principais áreasde conhecimento envolvidas no estudo – ecologiade incrustantes, processos eletroquímicos eciência de materiais – não só em relação àintegração do conhecimento, mas também àdificuldade de adaptação dos procedimentosmetodológicos e capacitação para odesenvolvimento dos estudos.

O conhecimento sobre o desenvolvimento decomunidades incrustantes em superfíciesmetálicas e o seu efeito na corrosão é fundamentalprincipalmente em nível macroscópico, área, esta,ainda pouco estudada.

Com as informações obtidas em nossos estudose apresentadas neste artigo, será possívelaprimorar a estimativa da vida útil dos materiaise dos equipamentos expostos em água do mar eplanejar melhor os custos associados à remediaçãodos problemas causados pela bioincrustação.

Com este intuito, o presente artigo visa forneceruma breve revisão acerca do tema, focando osconceitos principais para o entendimento daquestão e a sua importância, além de apresentar,como estudos de caso, os resultados de doisestudos experimentais desenvolvidos noLaboratório de Processos Incrustantes e EcologiaBêntica do Instituto de Estudos do Mar AlmirantePaulo Moreira (IEAPM) em Arraial do Cabo.Esses estudos foram elaborados a fim decontribuir para o preenchimento das lacunasexistentes na literatura em nível mundial e sãopioneiros no Brasil.

2. O PROCESSO DE CORROSÃO NOAMBIENTE MARINHO

Os materiais metálicos, quando utilizados noambiente marinho, estão sujeitos a condiçõesextremas que diminuem sua durabilidade e o seu

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Como já mencionado, o processo de corrosãoenvolve reações de natureza eletroquímica (naqual tomam parte espécies químicas e cargaselétricas livres) (Pourbaix, 1987). Em água do mar(meio oxidante), a reação catódica de redução ésempre a do oxigênio (O2 + 2H2O + 4 e- ® 4OH-) e a taxa de corrosão é controlada por essareação, ou seja, depende da redução do oxigênioadsorvido na superfície metálica (LaQue, 1975).

Desta forma, devido à distribuição de cargaselétricas na interface, existe uma diferença depotencial entre o metal (chamado de eletrodo) ea solução, cuja medição absoluta é inviável, poisseria necessária a imersão de outro terminalmetálico, o que daria origem a outro eletrodo. Oprocedimento, então, é medir a diferença depotencial relativa a um eletrodo de referência. Umeletrodo de referência pode ser definido como umeletrodo no qual se verifica o estado de equilíbriode uma determinada reação eletroquímicareversível, o que permite a comparação comoutros eletrodos. Alguns exemplos de eletrodossão os de hidrogênio, o de prata/cloreto de pratae do calomelano saturado (Wolynec, 2003).

Como o ambiente marinho contém diferentes íonsem solução, as reações envolvidas no processode corrosão não entram em equilíbrio e a oxidaçãonão cessa. O potencial medido em relação aoeletrodo de referência nessas condições chama-se potencial de corrosão ou potencial a circuitoaberto, a medida de corrosão mais simples de serobtida. Por meio da medição do potencial decorrosão, é possível caracterizar o estadoeletroquímico do material, ou seja, se o metalencontra-se sob corrosão ativa, sob domínio depassivação ou imune ao processo corrosivo.Embora seja um método que possibilite adetecção de alterações sensíveis na cinética dacorrosão, não leva em consideração as variáveisenvolvidas no processo de forma independente.A utilização conjunta de técnicas demonitoramento, como o cálculo da perda demassa nos corpos-de-prova, ou ainda outrosmétodos eletroquímicos (como ensaios de

polarização e técnicas de impedância), é quepermite uma avaliação quantitativa maiscompleta do processo corrosivo (Gentil, 1996).

3. O DESENVOLVIMENTO DABIOINCRUSTAÇÃO

A água do mar é um meio corrosivo complexo eo principal fator que contribui para estacomplexidade é a salinidade, que aumenta muitoa condutividade da água, tornando o meio umeletrólito (um líquido condutor) bastante forte.No entanto, a ação corrosiva da água do mar nãose restringe à presença de sais. Outros fatores sãoigualmente importantes como o pH, o oxigêniodissolvido, a temperatura e o desenvolvimentode depósitos biológicos na superfície dosmateriais – a bioincrustação (Shifler, 2005).

Bioincrustação é o termo utilizado paradiferenciar os organismos marinhos bentônicos,que se desenvolvem sobre substratos artificiais,dos que se desenvolvem em substratosconsolidados naturais e é empregado paradelimitar situações em que o crescimento dosorganismos incrustantes é considerado prejudicial(WHOI, 1952).

O desenvolvimento da bioincrustação é um dosmais comuns e importantes problemas que atecnologia marinha enfrenta. Sem a devidaproteção, qualquer material sólido imerso noambiente marinho está sujeito a uma série deeventos físicos, químicos e biológicos, queresultam na formação de uma camada complexade organismos incrustantes (Abarzua eJakubowski, 1995).

O processo consiste na colonização de umasuperfície livre por espécies pioneiras –microorganismos – que formam um filme sobre asuperfície. Por sua vez, o biofilme fornece umafonte de nutrientes e torna o substrato favorávelà colonização de “macroorganismos” (Wahl,1989). A comunidade macroincrustante é umacomplexa camada de organismos composta demacroalgas, esponjas, cnidários, bivalves,

LUCIANA VICENTE RESENDE DE MESSANO, LUCIO SATHLER, LEILA YONE REZNIK, RICARDO COUTINHO


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poliquetos tubícolas, cirripédios, briozoários etunicados (WHOI, 1952).

4. BIOCORROSÃO MARINHA

A denominação Biocorrosão é empregada paraexpressar a participação de organismos nosfenômenos de corrosão. No ambiente marinho,os casos de biocorrosão, ao contrário dos demaiscasos, apresentam a particularidade de ter aparticipação não só de microrganismos, comotambém de macrorganismos, ambos componentesda bioincrustação.

A influência da bioincrustação nos processoscorrosivos se dá por meio de mudanças nascondições eletroquímicas entre a interface metal/solução. Com a presença da bioincrustação seestabelece um grande depósito descontínuo sobrea superfície. Desta forma, as áreas sob osorganismos funcionam como áreas anódicasdevido ao menor teor de oxigênio. Encontra-se,então, uma condição de corrosão, que propicia aocorrência de células de aeração diferencial e/oude ataques perfurantes localizados (Pourbaix,1974).

5. CORROSÃO INFLUENCIADA PORMICRORGANISMOS

A corrosão influenciada por microorganismos ébem estudada. No ambiente marinho é aquela queé mediada pelo biofilme, o estágio pioneiro nasucessão da comunidade incrustante (Dexter eGao, 1988; Brankevich et al., 1990; Mansfeld eLittle, 1991; Mansfeld et al., 1994; Eashwar etal., 1995; Zhang e Dexter, 1995; Kolari et al.,1998; Scotto e Lai, 1998; Mattila et al., 1997,2000). Embora não modifiquem a naturezaeletroquímica do processo, os microorganismosparticipam de forma ativa produzindo substânciascorrosivas, originadas de seu crescimento oumetabolismo, inclusive a catalização de enzimas(Beech e Sunner, 2004). Desta forma,transformam um meio inerte em um meioagressivo, ou consomem oxigênio em zonas

localizadas, originando as pilhas de aeraçãodiferencial e corrosão sob depósito (Videla, 2002).Em muitos casos, os produtos originados pelometabolismo bacteriano são agressivos, comoácidos orgânicos, sulfetos, ácido sulfúrico e gássulfídrico, o que causa a deterioração de estruturasde ferro, de aço e de outros metais. Osmicroorganismos geralmente associados àcorrosão são as bactérias que utilizam o enxofreou seus compostos em seu metabolismo, asbactérias sulfato-redutoras (Videla, 2003).

Biofilmes marinhos são tipicamente compostosde bactérias aeróbicas, anaeróbicas e microalgas.As bactérias aeróbicas colonizam a superfície epodem efetivamente excluir o oxigênio nainterface metal/biofilme, quando então asbactérias anaeróbicas, incluindo as que sãosulfato-redutoras, se tornam ativas. As microalgas,incluindo as diatomáceas, produzem oxigênio pelafotossíntese, que é consumido na ausência de luz.A composição do biofilme e suas atividadesmetabólicas podem determinar a químicainterfacial e, conseqüentemente, a eletroquímicana superfície (Mansfeld et al.,1992).

6. INFLUÊNCIA DOS MACRORGA-NISMOS NO PROCESSO CORROSIVO

A literatura sobre a comunidade“macroincrustante” e seu efeito no processocorrosivo não é extensa, entretanto alguns estudostêm sido realizados. A maioria dos estudosobjetivou a obtenção de dados sobre o processocorrosivo e não a sua associação com dadosecológicos. Os trabalhos, em sua maioria, utilizamcorpos-de-prova muito pequenos, com poucadistância e sem replicação, o que comprometebastante a análise da comunidade em termosquali-quantitativos. A obtenção de dadosecológicos neste tipo de estudo é fundamentalpara avaliar as condições reais a que os materiaisexpostos estão sujeitos ao serem utilizados noambiente marinho. LaQue (1982) ressalta quedurante muito tempo as interações entre fatoresbiológicos e eletroquímicos não receberam

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atenção suficiente, mostrando sempre umatendência de estudar os processos de formaindependente e que só mais recentemente foiconsiderado o impacto da bioincrustação nacorrosão (Dexter e Gao, 1988).

A primeira descrição mais detalhada daincrustação em nível macroscópico e seu efeitona corrosão foi feita por Clapp (1948), na qual oautor ressalta que a distribuição em manchas dacomunidade representa um depósito descontínuoe não homogêneo sobre as superfícies metálicas,favorecendo a formação de células de aeraçãodiferencial sob os organismos.

Efird (1976) e Chandler (1979) utilizaram trêsmateriais metálicos diferentes em termos decomportamento corrosivo no meio marinho (ativo,passivante e tóxico (que libera íons Cu2+)) paraobservar as diferenças no desenvolvimento dacomunidade incrustante nos corpos-de-prova.Nesses trabalhos, os incrustantes foramrelacionados por grandes grupos e registrados porpresença ou por ausência durante os estudos.Terry e Edyvean (1986) formularam diferentessituações em que micro e macroalgas poderiaminfluir no processo corrosivo. Eashwar et al.(1990) e Kirk e Pikull (1990), realizaram testescom três materiais de comportamentos diferentes,porém complementaram estimando a perda emmassa nos painéis e o número de pites nos açosde comportamento passivo. Eashwar et al. (1995)registraram a presença de espécies de incrustantese verificaram as diferenças em corpos-de-provacom e sem proteção catódica. Luo e Lee (2001)descrevem a presença de organismos incrustantese estimaram a corrosão em painéis de aço carbonopor medições eletroquímicas em corpos-de-provade 2 x 2 cm. Palraj e Venkatachari (2006)estudaram o processo corrosivo de aço carbonona presença de incrustantes utilizando a perdaem massa, ensaios de polarização e análises deraios-X .

Outras pesquisas se dedicaram ao estudo doefeito da macroincrustação em aços inoxidáveis.Griffin et al. (1989) registraram a presença de

incrustantes em aços inoxidáveis entre outrosmateriais, estimando as taxas de corrosãouniforme e localizada e a profundidade dos pitesencontrados nos corpos-de-prova. Neville eHodgkiess (1998, 2000) compararam várias ligasde inoxidáveis na presença de incrustantes emcorpos-de-prova de 1 cm² e utilizaram técnicasde polarização anódica para verificar as variaçõesdo potencial de ruptura e o início de corrosãolocalizada. Neville e Hodgkiess (2000)complementam o trabalho descrevendo os efeitosda fixação de cracas e mexilhões e o provávelefeito da presença de bactérias redutoras desulfato associadas aos organismos. Chiang e Wu(2001) descreveram qualitativamente acomunidade incrustante e estimaram a coberturae a biomassa total dos organismos em painéis de20 x 20 cm feitos de aço carbono e aço inoxidávelsem replicação, dispostos em diferentesprofundidades. Os autores mediram as taxas decorrosão uniforme e fotografaram os pites quandoestes foram encontrados.

Koryakova et al. (2001, 2002) descreveramqualitativamente os incrustantes em corpos-de-prova de 8 x 4 cm de aço inoxidável alta liga,expostos no ambiente por 120 dias. Os autoresestimaram a perda em massa dos corpos-de-provae fizeram a observação dos ataques localizados.Palraj e Venkatachari (2008) estudaram abioincrustação em corpos-de-prova de titânio porum ano e comprovaram que os organismos nãocausaram corrosão localizada, nem alteraram osparâmetros eletroquímicos do metal.

Todos os trabalhos, aqui citados, reforçaram queo principal agente macroincrustante causador decorrosão localizada são os crustáceos vulgarmen-te conhecidos como cracas. As cracas da famíliados balanídeos são componentes dominantes nasincrustações biológicas (Anil et al., 1995), inclusi-ve em cascos de navios (Gollasch, 2002) e são im-portantes estruturadores das comunidades bentô-nicas de substrato consolidado (Underwood, 2000).

O papel dos balanídeos no processo corrosivo deestruturas metálicas submersas é descrito desde



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os anos 50. Clapp (1948) cita que as células deaeração diferencial criadas sob as carapaças decracas aceleram o processo de corrosão. Maisrecentemente, outros trabalhos discutiram ainfluência destes organismos na corrosão(Rowlands, 1976; Griffin et al., 1989; Kaplin etal., 1998; Neville e Hodgkiess, 2000; Chiang eWu, 2001), inclusive em relação à questão de queo ataque corrosivo seria mais intenso sob cracasmortas (LaQue, 1982; Eashwar et al., 1992;Koryakova, et al., 1995, 1999).

7. ASPECTOS ECOLÓGICOS DACOMUNIDADE MACROINCRUSTANTEE A SUA RELAÇÃO COM OS PROCESSOSCORROSIVOS

No decorrer do desenvolvimento da comunidade,com o passar do tempo, ocorre uma mudançaprincipalmente em termos de composiçãoespecífica e dominância, a partir do momento emque um recurso se torna disponível. Este processoé denominado sucessão ecológica (Valiela, 1984).É uma seqüência temporal ordenada desubstituição de algumas espécies por outras, queé controlada por processos biológicos (Wahl,1989).

O conceito de sucessão foi desenvolvidoinicialmente para ecossistemas terrestres e existediscussão quanto à aplicação destes conceitos aosecossistemas marinhos. No entanto, paracomunidades incrustantes, existe de fato umaseqüência recorrente de ocorrência de espéciesquando os organismos colonizam um espaçodisponível (Valiela, 1984). Esta constância é maisclara quando a comunidade é descrita em termosde grupos morfo-funcionais. A abordagem dosorganismos em grupos funcionais leva em contaa morfologia, o plano corporal, a organizaçãofuncional e a forma de crescimento, além dadominância ao longo do tempo, definindo assima forma de utilização do espaço disponível pelosorganismos (Jackson, 1977; Sutherland, 1978;Steneck e Dethier, 1994).

A abordagem em tipos morfo-funcionais ougrupos que incluam o aspecto da fixação dosorganismos e sua relação com o substrato (Field,1982) é, talvez, o aspecto ecológico maisimportante para o estudo da biocorrosão. Asformas diferenciadas de fixação dos organismospodem representar maior ou menor influência noprocesso corrosivo, principalmente na formaçãode ataques localizados. Estudos do processocorrosivo realizados concomitantemente com operíodo inicial de sucessão integram os efeitosda alternância de formas diferentes de fixaçãodominantes na comunidade em função do tempo.Esta perspectiva aparentemente ainda não foidescrita na literatura e pode mostrar aspectosinteressantes em relação aos efeitos da presençados macroincrustantes no processo corrosivo.

Reconhecendo a importância de consolidar estaárea de conhecimento, principalmente em relaçãoaos efeitos dos macroorganismos dabioincrustação, foram elaborados experimentosque serviram de base (Costa, 1998; Leite, 1999)para os que serão detalhados a seguir, nos quaisalgumas barreiras metodológicas já foramtranspostas.

8. ESTUDOS DE CASO

Buscando associar dados ecológicos dacomunidade macroincrustante ao processo everificar a resposta das medidas de corrosãotradicionais, foram elaborados e desenvolvidosdois experimentos em que os materiais metálicosficaram expostos a diferentes situações em relaçãoaos incrustantes. Os experimentos foramdesenvolvidos no campo de provas do IEAPMna Ilha de Cabo Frio (Arraial do Cabo, RJ), ondeos corpos de provas foram colocados emestruturas de apoio em balsas fundeadas a 40metros da praia.

Foram aplicados diferentes tratamentos queconsistiram em três grupos de corpos-de-provacom 8 réplicas cada: um grupo denominado detratamento “Controle”, em que os corpos-de-

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prova foram isolados dos macroorganismos portelas, um outro grupo que recebeu um tratamentoseletivo “Balanídeos”, em que outros organismosforam excluídos para que houvesse dominânciade cracas da família dos balanídeos e um terceirogrupo, chamado tratamento “Comunidade”, emque os corpos-de-prova ficaram expostos aoambiente sem manipulação para crescimento detoda a comunidade. Os tratamentos objetivaramcomparar se a corrosão foi mais intensa naausência ou na presença dos incrustantes.

Em ambos os experimentos foram feitas medidasdo potencial de corrosão a circuito aberto (emrelação a um eletrodo de prata/cloreto de prata),concomitante com registros da cobertura dosincrustantes, ao longo de seis meses no primeiroexperimento e de nove meses no segundo. Estafoi a única estimativa do processo corrosivopossível de ser aplicada em experimentos decampo, já que os outros tipos de medição sãofeitos apenas para uso em laboratório. Após otérmino dos experimentos, os corpos-de-provaforam limpos e os organismos retirados. Foramfeitas, então, a observações visuais dos ataqueslocalizados e posteriormente observações comauxílio de microscópio de varredura.

8.1. Aço carbono

No primeiro experimento foi estudado o aço-carbono API 5L-X65, utilizando corpos-de-provade 150x200x2mm. A composição do açoencontra-se na tabela 1. Neste caso, além damedida do potencial de corrosão e da observaçãodos ataques localizados, foi estimada a taxa decorrosão uniforme por meio da perda em massaantes e após do experimento.

TABELA 1Composição nominal do aço carbono API 5L X65 *.

* Aço acalmado com silício e alumínio

Foram registrados durante o estudo, 28 táxons,17 de macroalgas e 11 da macrofauna, divididosem 7 grupos ou tipos morfo-funcionais. Notratamento “Comunidade”, os organismosdominantes foram as macroalgas filamentosas(23,73%), os balanídeos (17,51%), oshidrozoários (16,96%) e os briozoáriosincrustantes (9,85%). No tratamento“Balanídeos”, a cobertura das cracas variou entre39,38% a 62,50%.

O potencial de corrosão variou entre –665,75mV(Ag/AgCl) e –517,50 mV(Ag/AgCl), noentanto, não houve alterações no potencial quepudessem ser relacionadas ao desenvolvimentoda comunidade incrustante, nem à dominada porbalanídeos (Figura 1).

FIGURA 1Variação do potencial de corrosão dos três tratamentosnos seis meses de experimento no aço carbono API 5LX65.

A maior taxa de corrosão uniforme foi observadano tratamento controle, na ausência dosorganismos, o que sugere que a bioincrustaçãoprotegeu as superfícies dos corpos-de-prova daperda em massa (Tabela 2).

TABELA 2Taxa de corrosão uniforme do aço carbono nos trêstratamentos.



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Quanto à observação dos ataques localizados, omaior percentual foi registrado no tratamentocomunidade, o que indica que outroscomponentes da comunidade incrustante, quenão somente os balanídeos, como vêm sendodescrito na literatura, induziram a corrosãolocalizada. Não foram observados ataquesperfurantes no tratamento “Controle” (naausência dos macrorganismos). Essa foi aprincipal questão levantada dentro desseexperimento. Brito et al. (2007) contém maioresdetalhes sobre este estudo.

FIGURA 2Micrografia eletrônica de varredura dos ataqueslocalizados encontrados no aço carbono utilizados noexperimento. Fotos: Dra. Marlene Benchimol –Universidade Santa Úrsula /RJ.

Ataques perfurantes não são comuns de seremobservados em aço carbono, devido a fortecorrosão uniforme em água do mar a que estetipo de material está sujeito. Mesmo assim,ataques perfurantes associados aos organismospuderam ser observados e parecem ser o principalefeito da comunidade macroincrustante (Figura2). Este foi o ponto de partida para a elaboraçãodo segundo experimento, com aços inoxidáveis.

8.2. Aços inoxidáveis

Os aços inoxidáveis foram selecionados para osegundo experimento por serem ligas passivas,mais suscetíveis justamente à corrosão localizada,

o que possibilitou observar os efeitos dosmacroorganismos de maneira mais clara. Acomposição dos aços inoxidáveis se encontra naTabela 3. Os três aços inoxidáveis foramselecionados por sua ampla utilização nasindústrias que utilizam sistemas marinhos,inclusive a indústria naval.

TABELA 3Análise química dos aços AISI 316L (austenítico), AISI904L (super-austenítico) e Zeron 100 (super-duplex).

Foram testados aços inoxidáveis de baixa liga(AISI 316), de liga média (AISI 904L) e de altaliga (Zeron 100), que representam um aumentode resistência em água do mar. Por isso asindústrias vêm substituindo o aço inoxidável 316Lpor aços mais resistentes como ossuperausteníticos (AISI 904L) e os super duplex(Zeron 100), com o intuito de aumentar a vidaútil dos equipamentos e das estruturas em águado mar e a diminuir os custos com a sua reposição(Ames et al., 2001).

Durante o experimento, não foram observadasdiferenças na cobertura do macroincrustantesentre os três aços no tratamento “Comunidade”.Os grupos mais representativos em termos decobertura durante o os nove meses deexperimento foram: balanídeos (54,07% (AISI316); 52,49% (AISI 904L); 51,24% (Zeron 100));macroalgas (20,82% (AISI 316); 21,89% (AISI904L); 19,83% (Zeron 100)), hidrozoários(11,70% (AISI 316); 11,80% (AISI 904L);12,64% (Zeron 100)); briozoários incrustantes(2,12% (AISI 316); 3,55% (AISI 904L); 8,17%(Zeron 100)) e mexilhões P. perna (2,54% (AISI316); 3,71% (AISI 904L); 2,60% (Zeron 100)).No tratamento “Balanídeos”, os corpos-de-prova

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manipulados apresentaram percentual médio decobertura em todo o período de 77,48% no açoAISI 316, de 79,98% no aço AISI 904L e de81,04% no aço Zeron 100.

O potencial de corrosão a circuito aberto varioude modo diferente entre os tratamentos aocontrário do observado para o aço carbono,principalmente para os aços inoxidáveis maisresistentes. Como pode ser observado na Figura3, no tratamento “Controle” (na ausência dosmacroincustantes), os valores permaneceram emvalores de potencial altos e estáveis, indicando aintegridade do material. Já no tratamento“Comunidade”, os valores de potencial diminuemao longo do experimento, o que indicaria oestabelecimento de corrosão localizada. Porém,os valores de potencial em média, no final deestudo, estiveram em torno dos -100 mVAg/AgCl.Esses valores não são característicos de açosinoxidáveis em água do mar natural sob efeito decorrosão localizada, que costumam ser bem maisnegativos da ordem de -400 mVAg/AgCl (Dexter eGao, 1988; Mansfeld et al. 1992).

FIGURA 3Variação do potencial de corrosão dos três tratamentosnos nove meses de experimento nos aços inoxidáveisAISI 904L e Zeron 100.

A observação dos corpos-de-prova nomicroscópio de varredura, após os experimentos,mostrou que nenhum tipo de ataque localizadoocorreu na ausência dos macrorganismos(tratamento “Controle”), entretanto, foi registradaa ocorrência de ataques localizados associadosaos balanídeos nos outros dois tratamentos, comopode ser observado na Figura 4.

A contradição observada entre as medidas dopotencial de corrosão e a observação dos corpos-de-prova indica, como já sugerido em outrotrabalho (Nevillle e Hodgkiess, 1998), que acorrosão localizada causada por incrustantes podese não refletir na medição de parâmetroseletroquímicos, incluindo o potencial a circuitoaberto. Nesse caso a corrosão poderia não serdetectada pelos métodos eletroquímicos maiscomuns de monitoramento da corrosão,dificultando o controle do processo em instalaçõesindustriais.

FIGURA 4Micrografias mostrando detalhes dos pontos de corrosãoassociados à presença dos balanídeos no aço AISI 316(A); no aço 904L (B) e Zeron 100 (C).



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9. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os experimentos desenvolvidos permitiramobservar o comportamento dos materiais emdiferentes condições de exposição ao ambientemarinho e à bioincrustação. Alguns aspectosobservados foram bastante relevantes como oregistro de ataques localizados produzidos emcondições de campo, ou seja, durante a condiçãonormal de operação dos materiais, assim comoas variações do potencial de corrosão sobdiferentes condições de incrustação.

No entanto, muito ainda há por fazer paraaprofundar o tema. Várias ligas de materiaismetálicos utilizados nos sistemas marinhos aindanão foram estudadas em relação à bioincrustação,nem foram testadas em experimentos em campo.A escassez de experimentos em campo se refletetambém no estudo da corrosão microbiológicamarinha (Little, 2004)

Outra perspectiva para o estudo da biocorrosãoé a utilização de cultivos de incrustantes paraestudos em laboratório. Com o manejo adequadodos cultivos será possível avaliar a corrosãocausada por cada um dos principais incrustantesde forma isolada e verificar qual incrustanteinfluencia de modo mais acentuado no processo.Desta forma, também será possível aliar aosestudos em laboratório as principais técnicas deestimativa do processo corrosivo complementan-do as observações.

Os primeiros passos para o desenvolvimentodesta linha de pesquisa já foram dados.Acreditamos que, a partir do avanço das pesquisassobre a biocorrosão marinha, do seu estudoaprofundado e da total compreensão do seuprocesso, será possível prever e estimar, de modoadequado, a evolução do comportamento dosmateriais metálicos utilizados em água do mar.

10. AGRADECIMENTOS

À CAPES e ao CNPq, pelas bolsas de estudo epesquisa concedidas. Ao CNPq/FAPERJ/

PRONEX, pelo auxílio financeiro de parte doestudo. À equipe e aos técnicos do Laboratóriode Corrosão/UFRJ, por todo o apoio.Gostaríamos de agradecer também a todos queauxiliaram nos trabalhos de campo e, em especial,à Maria Soledad Lopez e a Carlos Gustavo W.Ferreira.

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