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En eau douce, une corrosion accélérée des aciers au carbone et inoxydables est fréquemment observée. Une étude de 22 mois en bassin d'eau douce a été menée sur neuf nuances d'acier. Une corrosion accélérée a été observée sur les aciers au carbone et au chrome, ainsi que sur la fonte, tandis qu'aucune corrosion visible n'a été constatée sur l'acier inoxydable, même après 22 mois. L'analyse de la communauté microbienne a révélé que, lors de la corrosion générale, les bactéries oxydant le Fe(II) étaient plus abondantes au début du processus, les bactéries réductrices du Fe(III) au stade de développement de la corrosion, et les bactéries sulfato-réductrices au stade final. À l'inverse, les bactéries du genre Beggiatocaea étaient particulièrement nombreuses dans l'acier à 9 % de chrome soumis à une corrosion localisée. La composition de ces communautés microbiennes différait également de celle observée dans l'eau et les sédiments de fond. Ainsi, à mesure que la corrosion progresse, la communauté microbienne subit des modifications importantes, et le métabolisme énergétique microbien dépendant du fer crée un environnement propice à l'enrichissement d'autres micro-organismes.
Les métaux peuvent se détériorer et se corroder sous l'effet de divers facteurs environnementaux physico-chimiques tels que le pH, la température et la concentration ionique. Les milieux acides, les températures élevées et les concentrations élevées de chlorures affectent particulièrement la corrosion des métaux^1,2,3. Les micro-organismes présents dans les environnements naturels et construits influencent souvent l'usure et la corrosion des métaux, un phénomène appelé corrosion microbienne (CMI)^4,5,6,7,8. La CMI est fréquemment observée dans des environnements tels que les canalisations et les réservoirs de stockage intérieurs, les fissures métalliques et les sols, où elle apparaît soudainement et se développe rapidement. Par conséquent, la surveillance et la détection précoce de la CMI sont très difficiles ; l'analyse de la CMI est donc généralement effectuée après la corrosion. De nombreuses études de cas de CMI ont été rapportées, dans lesquelles des bactéries sulfato-réductrices (BSR) ont été fréquemment retrouvées dans les produits de corrosion^{9,10,11,12,13}. Cependant, le rôle des BSR dans l'initiation de la corrosion reste incertain, car leur détection repose sur une analyse post-corrosion.
Récemment, outre les bactéries oxydant l'iode²¹, divers micro-organismes dégradant le fer ont été décrits, tels que les SRB dégradant le fer¹⁴, les méthanogènes¹⁵,¹⁶,¹⁷, les bactéries nitratréductrices¹⁸, les bactéries oxydant le fer¹⁹ et les acétogènes²⁰. En conditions anaérobies ou microaérobies de laboratoire, la plupart d'entre eux corrodent le fer zérovalent et l'acier au carbone. De plus, leurs mécanismes de corrosion suggèrent que les méthanogènes et les SRB corrosifs du fer favorisent la corrosion en captant des électrons du fer zérovalent grâce à des hydrogénases extracellulaires et des cytochromes multihèmes, respectivement²²,²³. La corrosion microbiologique (CMI) se divise en deux types : (i) la CMI chimique (CMIc), qui est une corrosion indirecte par des espèces produites par les micro-organismes, et (ii) la CMI électrique (CMIe), qui est une corrosion directe par déplétion électronique du métal²⁴. La CMIe facilitée par le transfert d'électrons extracellulaire (TEE) présente un grand intérêt car les micro-organismes possédant des propriétés de TEE provoquent une corrosion plus rapide que les micro-organismes dépourvus de TEE. Alors que la réponse limitante de la corrosion microbiologique induite par la corrosion (CMIC) en conditions anaérobies est la production d'H₂ par réduction des protons (H⁺), la corrosion microbiologique induite par la corrosion (EMIC) se déroule via le métabolisme de transfert d'électrons extracellulaire (EET), indépendant de la production d'H₂. Le mécanisme de l'EET chez divers micro-organismes est lié à la performance de la biosynthèse de carburant cellulaire microbien et à l'électrobiosynthèse²⁵,²⁶,²⁷,²⁸,²⁹. Les conditions de culture de ces micro-organismes corrosifs différant de celles du milieu naturel, il est difficile de déterminer si les processus de corrosion microbiologique observés reflètent la corrosion réelle. Par conséquent, l'observation du mécanisme de corrosion microbiologique induite par ces micro-organismes corrosifs dans le milieu naturel s'avère complexe.
Le développement des technologies de séquençage de l'ADN a facilité l'étude détaillée des communautés microbiennes dans les environnements naturels et artificiels. Par exemple, le profilage microbien basé sur la séquence du gène ARNr 16S, grâce aux séquenceurs de nouvelle génération, a été utilisé en écologie microbienne^30,31,32. De nombreuses études sur les communautés microbiennes (MIC) ont été publiées, décrivant en détail les communautés microbiennes des sols et des milieux marins^{13,33,34,35,36}. Outre les bactéries sulfato-réductrices (SRB), un enrichissement en bactéries oxydant le fer (FeOB) et nitrifiantes a également été observé dans des échantillons de corrosion, notamment des FeOB telles que Gallionella spp. et Dechloromonas spp., ainsi que des bactéries nitrifiantes telles que Nitrospira spp., dans les aciers au carbone et au cuivre présents dans les sols³³. De même, en milieu marin, une colonisation rapide de bactéries ferro-oxydantes appartenant aux classes des Zétaprotéobactéries et des Bétaprotéobactéries a été observée pendant plusieurs semaines sur l'acier au carbone³⁶. Ces données indiquent la contribution de ces micro-organismes à la corrosion. Cependant, dans de nombreuses études, la durée et les groupes expérimentaux sont limités, et la dynamique des communautés microbiennes au cours de la corrosion reste mal connue.
Dans cette étude, nous avons examiné la corrosion microbiologique (CMI) de l'acier au carbone, de l'acier au chrome, de l'acier inoxydable et de la fonte par immersion dans un milieu d'eau douce aérobie ayant déjà connu des épisodes de CMI. Des échantillons ont été prélevés après 1, 3, 6, 14 et 22 mois, et le taux de corrosion de chaque métal et composant microbien a été analysé. Nos résultats permettent de mieux comprendre la dynamique à long terme des communautés microbiennes au cours de la corrosion.
Comme indiqué dans le tableau 1, neuf métaux ont été utilisés dans cette étude. Dix échantillons de chaque matériau ont été immergés dans un bassin d'eau douce. La qualité de l'eau de procédé est la suivante : 30 ppm de Cl⁻, 20 mS m⁻¹, 20 ppm de Ca²⁺, 20 ppm de SiO₂, une turbidité de 1 ppm et un pH de 7,4. La concentration en oxygène dissous (OD) au bas de l'échelle d'échantillonnage était d'environ 8,2 ppm et la température de l'eau variait de 9 à 23 °C selon la saison.
Comme illustré sur la figure 1, après un mois d'immersion dans les environnements de fonte ASTM A283, ASTM A109 (condition 4/5), ASTM A179 et ASTM A395, des produits de corrosion bruns, caractéristiques d'une corrosion généralisée, ont été observés à la surface de l'acier au carbone. La perte de masse de ces échantillons a augmenté avec le temps (tableau supplémentaire 1) et le taux de corrosion était de 0,13 à 0,16 mm par an (figure 2). De même, une corrosion généralisée a été observée dans les aciers à faible teneur en chrome (1 % et 2,25 %), avec un taux de corrosion d'environ 0,13 mm/an (figures 1 et 2). En revanche, l'acier à 9 % de chrome présente une corrosion localisée au niveau des interstices formés par les joints. Le taux de corrosion de cet échantillon est d'environ 0,02 mm/an, ce qui est nettement inférieur à celui de l'acier présentant une corrosion généralisée. En revanche, les aciers inoxydables de type 304 et 316 ne présentent aucune corrosion visible, avec des taux de corrosion estimés à <0,001 mm y−1. En revanche, les aciers inoxydables de type 304 et 316 ne présentent aucune corrosion visible, avec des taux d’accélération estimés à <0,001 mm y−1. Les types de produits 304 et 316 ne permettent pas de voir la corrosion, car il s'agit d'une corrosion <0,001 мм/год. En revanche, les aciers inoxydables de type 304 et 316 ne présentent aucune corrosion visible, avec un taux de corrosion estimé à <0,001 mm/an.Les valeurs 304 et 316 sont inférieures à 0,001 mm y−1.Les valeurs 304 et 316 sont inférieures à 0,001 mm y−1. En ce qui concerne les types de corrosion 304 et -316, il n'y a pas de corrosion <0,001 mm/année. En revanche, les aciers inoxydables de type 304 et -316 n'ont montré aucune corrosion visible avec un taux de corrosion de conception <0,001 mm/an.
Les images macroscopiques de chaque échantillon (hauteur 50 mm × largeur 20 mm) avant et après décalaminage sont présentées. 1 mètre, 1 mois ; 3 mètres, 3 mois ; 6 mètres, 6 mois ; 14 mètres, 14 mois ; 22 mètres, 22 mois ; S : ASTM A283 ; SP : ASTM A109, état 4/5 ; FC : ASTM A395 ; B : ASTM A179 ; 1C : acier à 1 % de Cr ; 3C : acier à 2,25 % de Cr ; 9C : acier à 9 % de Cr ; S6 : acier inoxydable 316 ; S8 : acier inoxydable de type 304.
Le taux de corrosion a été calculé à partir de la perte de masse et du temps d'immersion. S : ASTM A283 ; SP : ASTM A109 (acier trempé 4/5) ; FC : ASTM A395 ; B : ASTM A179 ; 1C : acier à 1 % de Cr ; 3C : acier à 2,25 % de Cr ; 9C : acier à 9 % de Cr ; S6 : acier inoxydable de type 316 ; S8 : acier inoxydable de type 304.
La figure 1 montre également que les produits de corrosion de l'acier au carbone, de l'acier à faible teneur en chrome et de la fonte continuent de se développer après 3 mois d'immersion. Le taux de corrosion global diminue progressivement pour atteindre 0,07 à 0,08 mm/an après 22 mois (figure 2). De plus, le taux de corrosion de l'acier à 2,25 % de chrome était légèrement inférieur à celui des autres échantillons corrodés, ce qui indique que le chrome peut inhiber la corrosion. Outre la corrosion généralisée, une corrosion localisée, conforme à la norme ASTM A179, a été observée après 22 mois, avec une profondeur de corrosion d'environ 700 µm (figure 3). Le taux de corrosion localisée, calculé à partir de la profondeur de corrosion et de la durée d'immersion, est de 0,38 mm/an, soit environ 5 fois plus rapide que la corrosion généralisée. Le taux de corrosion de l'alliage ASTM A395 peut être sous-estimé, car les produits de corrosion n'éliminent pas complètement la calamine après 14 ou 22 mois d'immersion dans l'eau. Cependant, la différence devrait être minime. Par ailleurs, de nombreuses piqûres ont été observées dans l'acier à faible teneur en chrome corrodé.
Image complète (échelle : 10 mm) et corrosion localisée (échelle : 500 µm) de l’acier ASTM A179 et de l’acier à 9 % de chrome à profondeur maximale, observées au microscope laser 3D. Les cercles rouges sur l’image complète indiquent la corrosion localisée mesurée. La figure 1 présente une vue complète de l’acier à 9 % de chrome, vue de son envers.
Comme le montre la figure 2, pour l'acier à 9 % de chrome, aucune corrosion n'a été observée entre 3 et 14 mois, et le taux de corrosion était pratiquement nul. Cependant, une corrosion localisée est apparue après 22 mois (figure 3), avec un taux de corrosion de 0,04 mm/an calculé à partir de la perte de masse. La profondeur maximale de corrosion localisée est de 1260 µm et le taux de corrosion localisé, estimé à partir de la profondeur de corrosion et de la durée d'immersion (22 mois), est de 0,68 mm/an. Le point précis d'amorçage de la corrosion étant inconnu, le taux de corrosion pourrait être plus élevé.
En revanche, aucune corrosion visible n'a été observée sur l'acier inoxydable, même après 22 mois d'immersion. Bien que quelques particules brunes aient été observées en surface avant le détartrage (Fig. 1), elles étaient faiblement adhérentes et ne provenaient pas de la corrosion. Le métal réapparaissant à la surface de l'acier inoxydable après l'élimination du tartre, le taux de corrosion est pratiquement nul.
Le séquençage d'amplicons a été réalisé afin de comprendre les différences et la dynamique des communautés microbiennes au fil du temps dans les produits de corrosion et les biofilms présents sur les surfaces métalliques, dans l'eau et les sédiments. Un total de 4 160 012 séquences ont été obtenues, avec un nombre de lectures variant de 31 328 à 124 183.
Les indices de Shannon des échantillons d'eau prélevés aux prises d'eau et dans les bassins variaient de 5,47 à 7,45 (Fig. 4a). L'eau de rivière recyclée étant utilisée à des fins industrielles, la communauté microbienne peut varier selon les saisons. En revanche, l'indice de Shannon des échantillons de sédiments de fond était d'environ 9, soit une valeur nettement supérieure à celle des échantillons d'eau. De même, les échantillons d'eau présentaient des indices Chao1 calculés et un nombre d'unités taxonomiques opérationnelles (OTU) observés inférieurs à ceux des échantillons de sédiments (Fig. 4b, c). Ces différences sont statistiquement significatives (test de Tukey-Kramer ; valeurs p < 0,01, Fig. 4d), indiquant que les communautés microbiennes dans les échantillons de sédiments sont plus complexes que celles dans les échantillons d'eau. Ces différences sont statistiquement significatives (test de Tukey-Kramer ; valeurs p < 0,01, Fig. 4d), indiquant que les communautés microbiennes dans les échantillons de sédiments sont plus complexes que celles dans les échantillons d'eau. Il s'agit de paramètres statistiques (critère Тьюки-Крамера; значения p <0,01, ris. 4d), qui sont sélectionnés pour les micro-ondes présentes dans образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды. Ces différences sont statistiquement significatives (test de Tukey-Kramer ; valeurs p < 0,01, Fig. 4d), indiquant que les communautés microbiennes dans les échantillons de sédiments sont plus complexes que dans les échantillons d'eau.这些差异具有统计学意义（Tukey-Kramer 检验；p 值< 0.01，图4d），表明沉积物样本中的微生物群落比水样中的微生物群落更复杂。这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0.01 ， 图 4d） 表明 沉积物样本 中 的 微生物中 中 的 群落更。 。 。 。 。 。 。 。 Ce paramètre correspond à des valeurs statistiques (critères de couleur-cramer; p-znaчение <0,01, ris. 4d), ce qui permet de prédire la microbiométrie. сообщества в образцах донных отложений были более сложными, чем в образцах воды. Ces différences étaient statistiquement significatives (test de Tukey-Kramer ; valeur p < 0,01, Fig. 4d), suggérant que les communautés microbiennes dans les échantillons de sédiments étaient plus complexes que dans les échantillons d'eau.Étant donné que l'eau du bassin de débordement se renouvelle constamment et que les sédiments se déposent au fond du bassin sans perturbation mécanique, cette différence de diversité microbienne devrait refléter l'écosystème du bassin.
a) Indice de Shannon, b) Unité taxonomique opérationnelle observée (OTU), et c) indice d'absorption Chao1 (n=6) et bassin (n=5). Eau, sédiments (n=3), aciers au chrome ASTM A283 (S : n=5), ASTM A109 Trempe n° 4/5 (SP : n=5), ASTM A179 (B : n=5), ASTM A395 (FC : n=5), aciers au chrome à 1 % (1C : n=5), 2,25 % (3C : n=5) et 9 % (9C : n=5), ainsi que les aciers inoxydables de type 316 (S6 : n=5) et 304 (S8 : n=5) sont représentés sous forme de diagrammes en boîte et à moustaches. d) Valeurs p des indices de Shannon et Chao1 obtenues par ANOVA et tests de comparaisons multiples de Tukey-Kramer. Les fonds rouges représentent les paires dont la valeur p est inférieure à 0,05. Les fonds rouges représentent les paires avec des valeurs p < 0,05. Les téléphones les plus populaires sont ceux avec p <0,05. Les fonds rouges représentent les paires avec des valeurs p < 0,05.红色背景代表p 值< 0.05 的对。红色背景代表p 值< 0.05 的对。 Les téléphones les plus puissants sont dotés d'une valeur <0,05. Les fonds rouges représentent les paires avec des valeurs p < 0,05.La ligne au milieu de la boîte, le haut et le bas de la boîte, ainsi que les moustaches représentent respectivement la médiane, les 25e et 75e percentiles, et les valeurs minimale et maximale.
Les indices de Shannon pour l’acier au carbone, l’acier à faible teneur en chrome et la fonte étaient similaires à ceux des échantillons d’eau (Fig. 4a). En revanche, les indices de Shannon des échantillons d'acier inoxydable sont significativement plus élevés que ceux des aciers corrodés (valeurs p < 0,05, Fig. 4d) et similaires à ceux des sédiments. En revanche, les indices de Shannon des échantillons d'acier inoxydable sont significativement plus élevés que ceux des aciers corrodés (valeurs p < 0,05, Fig. 4d) et similaires à ceux des sédiments. En ce qui concerne les indices, les valeurs de l'acier inoxydable sont celles de votre état corrodé (p <0,05, ris. 4d), et ANALOGIQUE INDEXAM отложений. En revanche, les indices de Shannon des échantillons d'acier inoxydable sont significativement plus élevés que ceux des aciers corrodés (valeurs p < 0,05, Fig. 4d) et sont similaires aux indices de dépôt.相比之下，不锈钢样品的香农指数明显高于腐蚀钢的香农指数（p 值< 0,05 ， 4d） ， 与沉积物相似。相比之下，不锈钢样品的香农指数明显高于腐蚀钢的香农指数（p 值< 0,05，图4d），与沉积物〸 Par exemple, l'indice Shennona s'applique aux aciers inoxydables (p <0,05, ris. 4d), comme et toi отложений. En revanche, l’indice de Shannon des échantillons d’acier inoxydable était significativement plus élevé que celui de l’acier corrodé (valeur p < 0,05, Fig. 4d), tout comme le dépôt.En revanche, l'indice de Shannon pour les aciers à 9 % de Cr variait de 6,95 à 9,65. Ces valeurs étaient beaucoup plus élevées dans les échantillons non corrodés à 1 et 3 mois que dans les échantillons corrodés à 6, 14 et 22 mois (Fig. 4a). De plus, les indices Chao1 et les OTU observés des aciers à 9 % de Cr sont supérieurs à ceux des échantillons corrodés et d'eau et inférieurs à ceux des échantillons non corrodés et de sédiments (Fig. 4b, c), et les différences sont statistiquement significatives (valeurs p < 0,01, Fig. 4d). De plus, les indices Chao1 et les OTU observés des aciers à 9 % de Cr sont supérieurs à ceux des échantillons corrodés et d'eau et inférieurs à ceux des échantillons non corrodés et de sédiments (Fig. 4b, c), et les différences sont statistiquement significatives (valeurs p < 0,01, Fig. 4d).De plus, les valeurs de Chao1 et d'OTU observées des aciers contenant 9 % de Cr sont supérieures à celles des échantillons corrodés et aqueux et inférieures à celles des échantillons non corrodés et sédimentaires (Fig. 4b, c), et les différences sont statistiquement significatives.(p-значения <0,01, рис. 4d). (valeurs p < 0,01, Fig. 4d).此外，9% Cr 钢的Chao1 指数和观察到的OTU差异具有统计学意义（p 值< 0,01 ， ou 4d）。低于 腐蚀 样品 和 沉积物（图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0.01 图 图 图 图 图 图 图 图 ， ， ， ， ， ， ， ， ， 4d). Par ailleurs, l'indice Chao1 et l'OTU sont stables avec une teneur en carbone de 9 % Cr, ce qui vous permet d'obtenir des corroders et des eaux usées, et ce n'est pas le cas. vous некорродированных и осадочных образцов (ris. 4b, c), а разница была статистически значимой (p- значение < 0,01, ris. 4г). De plus, l'indice Chao1 et l'OTU observé de l'acier à 9 % de Cr étaient supérieurs à ceux des échantillons corrodés et aqueux et inférieurs à ceux des échantillons non corrodés et sédimentaires (Fig. 4b,c), et la différence était statistiquement significative (valeur p < 0,01, Fig. 4d).Ces résultats indiquent que la diversité microbienne dans les produits de corrosion est inférieure à celle des biofilms sur les métaux non corrodés.
La figure 5a présente une analyse en coordonnées principales (ACP) basée sur la distance non pondérée UniFrac pour tous les échantillons, révélant trois groupes principaux. Les communautés microbiennes des échantillons d'eau diffèrent significativement des autres communautés. Les communautés microbiennes des sédiments incluent également des communautés associées à l'acier inoxydable, tandis que ces dernières sont largement répandues dans les échantillons corrodés. En revanche, la carte des échantillons d'acier à 9 % de chrome est divisée en groupes non corrodés et corrodés. Par conséquent, les communautés microbiennes présentes sur les surfaces métalliques et dans les produits de corrosion diffèrent significativement de celles présentes dans l'eau.
Analyse en coordonnées principales (ACP) basée sur les distances UniFrac non pondérées pour tous les échantillons (a), l'eau (b) et les métaux (c). Chaque groupe est mis en évidence par un cercle. Les trajectoires sont représentées par des lignes reliant les périodes d'échantillonnage successives. 1 mètre, 1 mois ; 3 mètres, 3 mois ; 6 mètres, 6 mois ; 14 mètres, 14 mois ; 22 mètres, 22 mois ; S : ASTM A283 ; SP : ASTM A109, condition 4/5 ; FC : ASTM A395 ; B : ASTM A179 ; 1C : acier à 1 % Cr ; 3C : acier à 2,25 % Cr ; 9C : acier à 9 % Cr ; S6 : acier inoxydable 316 ; S8 : acier inoxydable 304.
Une fois classés par ordre chronologique, les graphiques PCoA des échantillons d'eau présentaient une disposition circulaire (Fig. 5b). Cette transition cyclique pourrait refléter des variations saisonnières.
De plus, seuls deux groupes (corrodé et non corrodé) ont été observés sur les graphiques PCoA des échantillons métalliques, où (à l'exception de l'acier à 9 % de chrome) un changement de la communauté microbienne a également été observé entre 1 et 22 mois (Fig. 5c). Par ailleurs, les transitions étant plus importantes dans les échantillons corrodés que dans les échantillons non corrodés, une corrélation a été établie entre les changements des communautés microbiennes et la progression de la corrosion. Dans les échantillons d'acier à 9 % de Cr, deux types de communautés microbiennes ont été mis en évidence : des points à 1 et 6 mois, situés près de l'acier inoxydable, et d'autres (3, 14 et 22 mois), situés à proximité de l'acier corrodé. Les coupons prélevés à 1 mois et ceux utilisés pour l'extraction d'ADN à 6 mois n'étaient pas corrodés, tandis que ceux prélevés à 3, 14 et 22 mois l'étaient (Figure supplémentaire 1). Ainsi, les communautés microbiennes des échantillons corrodés différaient de celles de l'eau, des sédiments et des échantillons non corrodés, et évoluaient avec la progression de la corrosion.
Les principaux types de communautés microbiennes observés dans les échantillons d'eau étaient les Proteobacteria (30,1–73,5 %), les Bacteroidetes (6,3–48,6 %), les Planctomycetota (0,4–19,6 %) et les Actinobacteria (0–17,7 %). Leur abondance relative variait d'un échantillon à l'autre (Fig. 6). Par exemple, l'abondance relative des Bacteroidetes était plus élevée dans l'eau de l'étang que dans l'eau prélevée. Cette différence peut être influencée par le temps de séjour de l'eau dans le bassin de débordement. Ces types microbiens ont également été observés dans les échantillons de sédiments de fond, mais leur abondance relative différait significativement de celle observée dans les échantillons d'eau. De plus, la proportion relative d'Acidobacteriota (8,7–13,0 %), de Chloroflexi (8,1–10,2 %), de Nitrospirota (4,2–4,4 %) et de Desulfobacterota (1,5–4,4 %) était plus élevée dans l'eau que dans les échantillons d'eau. Étant donné que presque toutes les espèces de Desulfobacterota sont SRB37, l'environnement dans le sédiment doit être anaérobie. Bien que les Desulfobacterota puissent influencer la corrosion, le risque devrait être extrêmement faible car leur abondance relative dans l'eau de la piscine est <0,04%. Bien que les Desulfobacterota puissent influencer la corrosion, le risque devrait être extrêmement faible car leur abondance relative dans l'eau de la piscine est <0,04%. Desulfobacterota, qui s'attaque au corrosif, risque de tomber dans un environnement très humide, sous l'effet d'une contamination externe de l'eau de base. составляет <0,04%. Bien que les Desulfobacterota puissent avoir un effet sur la corrosion, le risque devrait être extrêmement faible car leur abondance relative dans l'eau des piscines est <0,04%.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池水中的相对丰度<0,04%。 <0,04%. Ce type de Desulfobacillus peut être lié à la corrosion, ce qui risque de se produire dans le ciel marin, en particulier dans l'eau de base. составляет <0,04%. Bien que le type Desulfobacillus puisse influencer la corrosion, le risque devrait être extrêmement faible car son abondance relative dans l'eau de piscine est <0,04%.
RW et Air représentent respectivement les échantillons d'eau prélevés à la prise d'eau et dans le bassin. Les échantillons de sédiments Sediment-C, -E et -W ont été prélevés au centre du fond du bassin, ainsi que sur ses côtés est et ouest. Durée d'étude : 1 mètre, 1 mois ; 3 mètres, 3 mois ; 6 mètres, 6 mois ; 14 mètres, 14 mois ; 22 mètres, 22 mois. S : ASTM A283 ; SP : ASTM A109, condition 4/5 ; FC : ASTM A395 ; B : ASTM A179 ; 1C : acier à 1 % de Cr ; 3C : acier à 2,25 % de Cr ; 9C : acier à 9 % de Cr ; S6 : acier inoxydable 316 ; S8 : acier inoxydable de type 304.
Au niveau du genre, une proportion légèrement plus élevée (6 à 19 %) de bactéries non classées appartenant à la famille des Trichomonadaceae, ainsi que des genres Neosphingosine, Pseudomonas et Flavobacterium, a été observée en toutes saisons. Leurs proportions en tant que composants mineurs varient (Fig. 1, 7a et b). Dans les affluents, l'abondance relative de Flavobacterium, Pseudovibrio et Rhodoferrobacter était plus élevée uniquement en hiver. De même, une plus grande concentration de Pseudovibrio et de Flavobacterium a été observée dans les eaux hivernales du bassin. Ainsi, les communautés microbiennes des échantillons d'eau variaient selon la saison, mais n'ont pas subi de changements drastiques au cours de la période d'étude.
a Eau d'admission, b Eau de piscine, c ASTM A283, d ASTM A109 température n° 4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1 % Cr, h 2,25 % Cr et i 9 % Cr acier, j Type-316 et acier inoxydable K-304.
Les protéobactéries constituaient la majorité des échantillons, mais leur abondance relative dans les échantillons corrodés diminuait avec la progression de la corrosion (Fig. 6). Dans les échantillons ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 et contenant respectivement 1 % et 2,25 % de chrome, l'abondance relative des protéobactéries est passée de 89,1 %, 85,9 %, 89,6 %, 79,5 %, 84,8 %, 83,8 % à 43,3 %, 52,2 %, 50,0 %, 41,9 %, 33,8 % et 31,3 %. En revanche, l’abondance relative des Desulfobacterota augmente progressivement de <0,1 % à 12,5–45,9 % avec la progression de la corrosion. En revanche, l’abondance relative des Desulfobacterota augmente progressivement de <0,1 % à 12,5–45,9 % avec la progression de la corrosion. En ce qui concerne la lutte contre la bactérie Desulfobacterota, elle est généralement <0,1% à 12,5–45,9% par rapport à la corrosion. En revanche, l’abondance relative des Desulfobacterota augmente progressivement de <0,1 % à 12,5–45,9 % à mesure que la corrosion progresse.相反，随着腐蚀的进展，脱硫杆菌的相对丰度从<0,1% 逐渐增加到12,5-45,9%。相反，随着腐蚀的进展，脱硫杆菌的相对丰度从<0,1% En ce qui concerne l'utilisation courante de Desulfobacillus, la concentration est <0,1% entre 12,5 et 45,9% pour une plus grande quantité de corrosion. En revanche, l’abondance relative de Desulfobacillus a progressivement augmenté de <0,1 % à 12,5–45,9 % à mesure que la corrosion progressait.Ainsi, à mesure que la corrosion progressait, Proteobactereira a été remplacée par Desulfobacterota.
En revanche, les biofilms présents sur l'acier inoxydable non corrodé contenaient des proportions similaires de différentes bactéries : Proteobacteria (29,4–34,1 %), Planctomycetota (11,7–18,8 %), Nitrospirota (2,9–20,9 %), Acidobacteriota (8,6–18,8 %), Bacteroidota (3,1–9,2 %) et Chloroflexi (2,1–8,8 %). La proportion de Nitrospirota dans les échantillons d'acier inoxydable augmentait progressivement (Fig. 6). Ces proportions sont comparables à celles observées dans les échantillons de sédiments, ce qui correspond au graphique PCoA présenté sur la figure 5a.
Dans les échantillons d'acier contenant 9 % de Cr, deux types de communautés microbiennes ont été observés : les communautés microbiennes à 1 et 6 mois étaient similaires à celles des échantillons de sédiments de fond, tandis que la proportion de protéobactéries dans les échantillons de corrosion à 3, 14 et 22 mois augmentait significativement. De plus, ces deux communautés microbiennes dans les échantillons d'acier à 9 % de Cr correspondaient à des groupes distincts sur le graphique PCoA présenté dans la figure 5c.
Au niveau du genre, plus de 2000 OTU contenant des bactéries et des archées non assignées ont été observées. Au niveau du genre, plus de 2000 OTU contenant des bactéries et des archées non assignées ont été observées.Au niveau du genre, plus de 2000 OTU contenant des bactéries et des archées non identifiées ont été observés.Au niveau du genre, plus de 2 000 OTU contenant des bactéries et des archées non spécifiées ont été observées. Parmi elles, nous nous sommes concentrés sur 10 OTU présentant une population élevée dans chaque échantillon. Ces OTU représentent respectivement 58,7 à 70,9 %, 48,7 à 63,3 %, 50,2 à 70,7 %, 50,8 à 71,5 %, 47,2 à 62,7 %, 38,4 à 64,7 %, 12,8 à 49,7 %, 17,5 à 46,8 % et 21,8 à 45,1 % dans les aciers ASTM A179, ASTM A109 Temp. n° 4/5, ASTM A179 et ASTM A395, ainsi que dans les aciers contenant 1 %, 2,25 % et 9 % de chrome et les aciers inoxydables de type 316 et 304.
Une teneur relativement élevée en monolithes déchlorés présentant des propriétés oxydantes pour le Fe(II) a été observée dans des échantillons corrodés tels que les aciers ASTM A179, ASTM A109 Temp. n° 4/5, ASTM A179, ASTM A395 et les aciers contenant 1 % et 2,25 % de chrome, au début de la corrosion (1 et 3 mois, Fig. 7c-h). La proportion de Dechloromonas a diminué au fil du temps, ce qui correspond à la diminution des Proteobacteria (Fig. 6). De plus, les proportions de Dechloromonas dans les biofilms sur les échantillons non corrodés sont <1%. De plus, les proportions de Dechloromonas dans les biofilms sur les échantillons non corrodés sont <1%. Par ailleurs, Dechloromonas dans les bioplastes des néocorroders présente un taux <1%. De plus, la proportion de Dechloromonas dans les biofilms sur les spécimens non corrodés est <1%.此外，未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例<1%。此外，未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例 < 1% En outre, Dechloromonas dans les bioplastines non corrosives était <1%. De plus, la proportion de Dechloromonas dans le biofilm des spécimens non corrodés était <1%.Par conséquent, parmi les produits de corrosion, Dechloromonas est significativement enrichi dès les premiers stades de la corrosion.
En revanche, dans les aciers ASTM A179, ASTM A109 trempé n° 4/5, ASTM A179, ASTM A395 et les aciers contenant 1 % et 2,25 % de chrome, la proportion de bactéries sulfato-réductrices (BSR) du genre Desulfovibrio a finalement augmenté après 14 et 22 mois (Fig. 7c–h). Le desulfofibrion était très peu abondant, voire indétectable, aux premiers stades de la corrosion, dans les échantillons d'eau (Fig. 7a, b) et dans les biofilms non corrodés (Fig. 7j, j). Ceci suggère fortement que Desulfovibrio privilégie l'environnement des produits de corrosion formés, même s'il n'influence pas la corrosion aux premiers stades.
Des bactéries réductrices de Fe(III) (RRB), telles que Geobacter et Geothrix, ont été trouvées dans les produits de corrosion aux stades intermédiaires (6 et 14 mois), mais leur proportion est plus élevée aux stades tardifs (22 mois) (Fig. 7c, eh). Le genre Sideroxydans, possédant des propriétés d'oxydation du Fe(II), a présenté un comportement similaire (Fig. 7f). Ainsi, la proportion de FeOB, IRB et SRB était plus élevée uniquement dans les échantillons corrodés. Ceci suggère fortement que les modifications de ces communautés microbiennes sont associées à la progression de la corrosion.
Dans l'acier à 9 % de Cr corrodé après 3, 14 et 22 mois, une proportion plus élevée de membres de la famille des Beggiatoacea (8,5–19,6 %), capables de présenter des propriétés d'oxydation du soufre, a été observée, ainsi que des sidéroxidans (8,4–13,7 %) (Fig. 1). 7i) De plus, Thiomonas, une bactérie oxydant le soufre (SOB), a été trouvée en plus grand nombre (3,4 % et 8,8 %) à 3 et 14 mois. En revanche, des bactéries nitratréductrices Nitrospira (12,9 %) ont été observées dans les échantillons non corrodés de 6 mois. Une proportion accrue de Nitrospira a également été observée dans les biofilms sur acier inoxydable après immersion (Fig. 7j,k). Ainsi, les communautés microbiennes des aciers à 9 % de Cr non corrodés de 1 et 6 mois étaient similaires à celles des biofilms sur acier inoxydable. De plus, les communautés microbiennes de l'acier à 9 % de Cr corrodé à 3, 14 et 22 mois différaient des produits de corrosion des aciers au carbone et à faible teneur en chrome et de la fonte.
La corrosion se développe généralement plus lentement en eau douce qu'en eau de mer, car la concentration en ions chlorure influe sur la corrosion du métal. Cependant, certains aciers inoxydables peuvent se corroder en eau douce^38,39. De plus, la corrosion microbiologique (MIC) a été initialement suspectée, car des matériaux corrodés avaient été observés dans le bassin d'eau douce utilisé pour cette étude. Lors d'études d'immersion à long terme, différentes formes de corrosion, trois types de communautés microbiennes et une modification de ces communautés dans les produits de corrosion ont été observés.
Le milieu d'eau douce utilisé dans cette étude est un réservoir fermé contenant de l'eau technique prélevée dans une rivière dont la composition chimique est relativement stable et dont la température varie de 9 à 23 °C selon les saisons. Par conséquent, les fluctuations saisonnières des communautés microbiennes dans les échantillons d'eau peuvent être liées aux variations de température. De plus, la communauté microbienne de l'eau du bassin était légèrement différente de celle de l'eau d'alimentation (Fig. 5b). L'eau du bassin est constamment renouvelée par débordement. De ce fait, la concentration en oxygène dissous (OD) est restée aux alentours de 8,2 ppm, même à des profondeurs intermédiaires entre la surface et le fond du bassin. À l'inverse, le milieu des sédiments devrait être anaérobie, puisqu'ils se déposent et restent au fond du réservoir ; la flore microbienne qui s'y trouve (par exemple, les bactéries racinaires) devrait donc également différer de celle de l'eau (Fig. 6). Les coupons placés dans le bassin étant plus éloignés des sédiments, ils n'ont été exposés à l'eau douce que lors des études d'immersion, en conditions aérobies.
La corrosion généralisée affecte l'acier au carbone, l'acier à faible teneur en chrome et la fonte en milieu d'eau douce (Figure 1) car ces matériaux ne sont pas résistants à la corrosion. Cependant, la vitesse de corrosion (0,13 mm an⁻¹) en conditions abiotiques d'eau douce était supérieure à celle observée dans des études précédentes⁴⁰ (0,04 mm an⁻¹) et comparable à celle mesurée (0,02–0,76 mm an⁻¹) en présence de micro-organismes¹. Cette accélération de la corrosion est caractéristique de la corrosion microbiologique (MIC).
De plus, après 22 mois d'immersion, une corrosion localisée a été observée sur plusieurs métaux sous les produits de corrosion (Fig. 3). En particulier, la vitesse de corrosion localisée observée selon la norme ASTM A179 est environ cinq fois supérieure à celle de la corrosion généralisée. Cette forme inhabituelle de corrosion et cette accélération de la corrosion ont également été observées sur le même objet. Ainsi, l'immersion réalisée dans cette étude reflète la corrosion en conditions réelles.
Parmi les métaux étudiés, l'acier à 9 % de Cr a présenté la corrosion la plus sévère, avec une profondeur de corrosion > 1,2 mm, probablement de type MIC en raison de la corrosion accélérée et de la forme anormale de corrosion. Parmi les métaux étudiés, l'acier à 9 % de Cr a présenté la corrosion la plus sévère, avec une profondeur de corrosion > 1,2 mm, probablement de type MIC en raison de la corrosion accélérée et de la forme anormale de corrosion. Les métaux métalliques à base de 9% Cr contiennent un silicium corrosif de 1,2 mm, ce qui est vrai, МИК en raison de la corrosion naturelle et des formes anormales de corrosion. Parmi les métaux examinés, l'acier à 9 % de Cr a montré la corrosion la plus sévère avec une profondeur de corrosion > 1,2 mm, ce qui est probablement dû à une corrosion microbiologique accélérée et à une forme anormale de corrosion.在所研究的金属中，9% Cr 钢的腐蚀最为严重，腐蚀深度>1.2 mm，由于加速腐蚀和异常腐蚀形式，很可能是MIC。在所研究的金属中，9% Cr Les métaux russes ont une teneur en acier corrodée de 9% Cr, avec des métaux corrodés > 1,2 mm, avec une teneur en nickel de 9% Cr, avec des métaux corrodés > 1,2 mm, avec une teneur en nickel de 9% Cr, avec des métaux corrodés > 1,2 mm, avec une teneur en carbone de 9% Cr, avec des métaux corrosifs > 1,2 mm, avec une teneur en carbone de 9% Cr, avec des métaux corrosifs > 1,2 mm, avec une teneur en nickel de 9% Cr, avec des métaux corrosifs > 1,2 mm, avec une teneur en nickel de 9% Cr, avec des métaux corrosifs > 1,2 mm, avec une teneur en nickel de 9% Cr, avec des métaux corrodés > 1,2 mm. je forme anormale de corrosion. Parmi les métaux étudiés, l'acier à 9 % de Cr s'est corrodé le plus sévèrement, avec une profondeur de corrosion > 1,2 mm, probablement une corrosion microbiologique due à des formes de corrosion accélérées et anormales.Étant donné que l'acier à 9 % de Cr est utilisé dans des applications à haute température, son comportement à la corrosion a été étudié précédemment43,44 mais aucune corrosion microbiologique n'a été signalée auparavant pour ce métal. Comme de nombreux micro-organismes, à l'exception des hyperthermophiles, sont inactifs dans un environnement à haute température (>100 °C), la MIC dans l'acier à 9 % de Cr peut être ignorée dans de tels cas. Comme de nombreux micro-organismes, à l'exception des hyperthermophiles, sont inactifs dans un environnement à haute température (>100 °C), la MIC dans l'acier à 9 % de Cr peut être ignorée dans de tels cas. Pour la plupart des micro-organismes, pour l'utilisation des hyperthermofils, les substances actives dans la température ambiante (> 100 °C) sont à 9 % Cr в таких Les sacs ne peuvent pas être retirés. Étant donné que de nombreux micro-organismes, à l'exception des hyperthermophiles, sont inactifs dans un environnement à haute température (>100°C), la MIC dans l'acier à 9 % de Cr peut être ignorée dans de tels cas.Température ambiante (>100 °C) 9% Cr 钢中的MIC。 9 % Cr (>100 °C) De nombreux micro-organismes tels que les hyperthermofils ne sont pas actifs dans les températures ambiantes (> 100 °C), les micro-organismes sont en acier à 9 % Cr à Il est impossible de s'en débarrasser. Étant donné que de nombreux micro-organismes, à l'exception des hyperthermophiles, ne présentent pas d'activité dans des environnements à haute température (>100 °C), la MIC dans l'acier à 9 % de Cr peut être ignorée dans ce cas.Cependant, lorsque l'acier à 9 % de Cr est utilisé dans un environnement à température moyenne, diverses mesures doivent être prises pour réduire la corrosion microbiologique.
Diverses communautés microbiennes et leurs changements ont été observés dans les dépôts de matériaux non corrodés et dans les produits de corrosion dans les biofilms par rapport à l'eau, en plus d'une corrosion accélérée (Fig. 5-7), suggérant fortement que cette corrosion est un microphone. Ramirez et al.13 rapportent une transition en 3 étapes (FeOB => SRB/IRB => SOB) dans un écosystème microbien marin sur 6 mois, dans laquelle le sulfure d'hydrogène produit par les SRB enrichis secondaires peut finalement contribuer à l'enrichissement des SOB. Ramirez et al.13 rapportent une transition en 3 étapes (FeOB => SRB/IRB => SOB) dans un écosystème microbien marin sur 6 mois, lorsque le sulfure d'hydrogène produit par les SRB enrichis secondaires peut finalement contribuer à l'enrichissement des SOB. Ramirez et al.13 étudient le traitement précoce (FeOB => SRB/IRB => SOB) dans l'écosystème microbien marocain en technologie 6 mois, avec le sérologie, образующийся при Il est possible que SRB s'occupe de l'ouverture automatique de SOB. Ramirez et al.13 signalent une transition en trois étapes (FeOB => SRB/IRB => SOB) dans l'écosystème microbien marin sur une période de 6 mois, où le sulfure d'hydrogène généré par l'enrichissement secondaire des SRB peut finalement contribuer à l'enrichissement des SOB. Ramirez 等人13 报告了一个超过6 个月的海洋微生物生态系统中的三步转变(FeOB => SRB/IRB => SOB), 其中二次富集SRB 产生的硫化氢可能最终有助于SOB 的富集。Ramirez du 13 au 13 juin au 6 juillet au 6 juin其中 次 富集 srb 产生硫化氢 可能 最终 有助于 sanglot 的富集。 Ramirez et al.13 ont étudié le processus de transition (FeOB => SRB/IRB => SOB) dans l'écosystème microbien marocain en 6 mois, en technologie сероводород, En cas de résultat de la mise en service automatique de SRB, il est possible de s'assurer en conséquence de la mise en service de SOB. Ramirez et al.13 ont signalé une transition en trois étapes (FeOB => SRB/IRB => SOB) dans l'écosystème microbien marin sur une période de 6 mois, dans laquelle le sulfure d'hydrogène produit par l'enrichissement secondaire des SRB peut éventuellement contribuer à l'enrichissement des SOB.McBeth et Emerson36 ont signalé un enrichissement primaire en FeOB. De même, un enrichissement en FeOB au cours de la phase de corrosion précoce est observé dans cette étude, mais les changements microbiens avec la progression de la corrosion observés dans les aciers au carbone et à 1 % et 2,25 % de Cr et la fonte sur 22 mois sont FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 et 8). De même, un enrichissement en FeOB au cours de la phase de corrosion précoce est observé dans cette étude, mais les changements microbiens avec la progression de la corrosion observés dans les aciers au carbone et à 1 % et 2,25 % de Cr et la fonte sur 22 mois sont FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 et 8). Donc, dans cette décision, l'organisation du FeOB dans les stades de football est autorisée, mais la micro-analyse est simple. Corrosions, disponibles dans les usines et 1% et 2,25% Cr et en cours de technologie 22 mois, avant que FeOB => IRB => SRB (rés. 7 et 8). De même, dans cette étude, un enrichissement en FeOB est observé à un stade précoce de la corrosion, mais les changements microbiens à mesure que la corrosion progresse, observés dans les aciers au carbone et à 1 % et 2,25 % de Cr et la fonte sur 22 mois, sont FeOB => IRB => SRB (figures 7 et 8).同样，在本研究中观察到早期腐蚀阶段FeOB 的富集，但在碳和1% et 2,25% Cr par rapport à 22 FeOB => IRB => SRB (图7 et 8)。同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 1% 和 2.25% Cr 钢 超过 22个 的 铸铁 中 到 的 微生物 腐蚀 的 进展 而 变化 FEOB => IRB => SRB（图7和8）。 L'application analogique, dans ce contexte, prévoit l'observation du FeOB dans les stades de football, selon l'étude microbiologique, Disponible dans les usines à 1% et 2,25% de Cr et en technologie 22 mois, par FeOB => IRB => SRB (ris. 7 et 8). De même, un enrichissement en FeOB dans les premiers stades de la corrosion a été observé dans cette étude, mais les changements microbiologiques observés dans les aciers au carbone et à 1 % et 2,25 % de Cr et la fonte sur 22 mois étaient FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 et 8).Les bactéries sulfato-réductrices (BSR) peuvent facilement s'accumuler dans les milieux marins en raison des fortes concentrations en ions sulfate, mais leur enrichissement dans les milieux d'eau douce est retardé par les faibles concentrations en ions sulfate. L'enrichissement en BSR dans l'eau de mer a été fréquemment rapporté^10,12,45.
a) Carbone et azote organiques via le métabolisme énergétique dépendant du Fe(II) : oxyde de fer (cellules rouges [Dechloromonas sp.] et vertes [Sideroxydans sp.]) et bactéries réductrices de Fe(III) (cellules grises [Geothrix sp. et Geobacter sp.]) au début de la corrosion. Ensuite, des bactéries sulfato-réductrices anaérobies (SRP) et des micro-organismes hétérotrophes enrichissent le stade mature de la corrosion en consommant la matière organique accumulée. b) Évolution des communautés microbiennes sur les métaux résistants à la corrosion. Les cellules violettes, bleues, jaunes et blanches représentent respectivement des bactéries des familles des Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea et autres.
Concernant les modifications de la communauté microbienne et l'enrichissement potentiel en bactéries sulfato-réductrices (BSR), les bactéries oxydant le fer (FeOB) jouent un rôle crucial au début de la corrosion, et Dechloromonas peut tirer son énergie de croissance de l'oxydation du Fe(II). Les micro-organismes peuvent survivre dans des milieux contenant des oligo-éléments, mais leur croissance n'y est pas exponentielle. Or, le bassin d'immersion utilisé dans cette étude est un bassin de trop-plein, avec un débit de 20 m³/h, qui fournit en continu des oligo-éléments contenant des ions inorganiques. Aux premiers stades de la corrosion, des ions ferreux sont libérés par l'acier au carbone et la fonte, et les FeOB (comme Dechloromonas) les utilisent comme source d'énergie. Les traces de carbone, de phosphate et d'azote nécessaires à la croissance cellulaire doivent être présentes dans l'eau de procédé sous forme de substances organiques et inorganiques. Par conséquent, dans ce milieu d'eau douce, les FeOB s'enrichissent initialement sur les surfaces métalliques telles que l'acier au carbone et la fonte. Par la suite, les bactéries sulfato-réductrices (BSR) peuvent croître et utiliser la matière organique et les oxydes de fer comme sources d'énergie et accepteurs d'électrons terminaux, respectivement. Dans les produits de corrosion matures, le métabolisme des FeOB et des IRB crée des conditions anaérobies enrichies en azote. Par conséquent, les SRB peuvent se développer rapidement et remplacer les FeOB et les IRB (Fig. 8a).
Récemment, Tang et al. ont rapporté la corrosion de l'acier inoxydable par Geobacter ferroreducens en milieu d'eau douce, due à un transfert direct d'électrons du fer aux microbes⁴⁶. Dans le contexte de la corrosion électrochimique induite par le fer (CEI), la contribution des micro-organismes possédant des propriétés de transfert d'électrons extracellulaire (TEE) est cruciale. Les bactéries sulfato-réductrices (BSR), les bactéries oxydant le fer (FeOB) et les bactéries oxydant l'influenza (IRB) sont les principales espèces microbiennes présentes dans les produits de corrosion de cette étude, et elles devraient présenter des caractéristiques de TEE. Par conséquent, ces micro-organismes électrochimiquement actifs peuvent contribuer à la corrosion par TEE, et la composition de leur communauté évolue sous l'influence de diverses espèces ioniques lors de la formation des produits de corrosion. À l'inverse, la communauté microbienne de l'acier à 9 % de chrome diffère de celle des autres aciers (Fig. 8b). Après 14 mois, outre l'enrichissement en FeOB, des espèces telles que Sideroxydans, SOB⁴⁷, Beggiatoacea et Thiomonas sont également présentes (Fig. 7i). Cette évolution est nettement différente de celle observée pour d'autres matériaux corrosifs, comme l'acier au carbone, et peut être influencée par les ions riches en chrome dissous lors de la corrosion. Il est à noter que Thiomonas possède non seulement des propriétés d'oxydation du soufre, mais aussi du Fe(II), un système de transfert d'électrons extracellulaire (EET) et une tolérance aux métaux lourds^48,49. Son enrichissement est possible grâce à l'activité oxydante du Fe(II) et/ou à la consommation directe d'électrons métalliques. Une étude antérieure a révélé une abondance relativement élevée de Beggiatoacea dans les biofilms sur cuivre, grâce à un système de surveillance discontinue des biofilms, suggérant une possible résistance de ces bactéries aux métaux toxiques tels que le cuivre et le chrome. Cependant, la source d'énergie nécessaire à la croissance des Beggiatoacea dans cet environnement demeure inconnue.
Cette étude décrit les modifications des communautés microbiennes lors de la corrosion en eau douce. Dans un même milieu, ces communautés varient selon le type de métal. De plus, nos résultats confirment l'importance des bactéries oxydant le fer (FeOB) aux premiers stades de la corrosion : leur métabolisme énergétique, dépendant du fer, favorise la formation d'un milieu riche en nutriments, propice au développement d'autres micro-organismes comme les bactéries sulfato-réductrices (SRB). Afin de réduire la corrosion microbiologique (MIC) en eau douce, il est nécessaire de limiter l'enrichissement en FeOB et en bactéries sulfato-réductrices (IRB).
Neuf métaux ont été utilisés dans cette étude et transformés en blocs de 50 × 20 × 1–5 mm (épaisseur : 5 mm pour l’acier ASTM 395 et les aciers à 1 %, 2,25 % et 9 % de chrome ; 3 mm pour les aciers ASTM A283 et ASTM A179 ; 1 mm pour l’acier ASTM A109, trempe 4/5, et aciers inoxydables de type 304 et 316), avec deux trous de 4 mm. Les aciers au chrome ont été polis au papier de verre et les autres métaux au papier de verre grain 600 avant immersion. Tous les échantillons ont été nettoyés par ultrasons dans de l’éthanol à 99,5 %, séchés et pesés. Dix échantillons de chaque métal ont été utilisés pour le calcul du taux de corrosion et l’analyse du microbiome. Chaque échantillon a été fixé en escalier à l’aide de tiges et d’entretoises en PTFE (φ 5 × 30 mm, voir figure supplémentaire 2).
Le bassin a un volume de 1100 mètres cubes et une profondeur d'environ 4 mètres. Le débit entrant était de 20 m³/h, le trop-plein était évacué et la qualité de l'eau est restée stable selon les saisons (Fig. S3). L'échelle de prélèvement est descendue sur un câble d'acier de 3 m suspendu au milieu du bassin. Deux jeux d'échelles ont été retirés du bassin après 1, 3, 6, 14 et 22 mois. Les échantillons prélevés sur une échelle ont servi à mesurer la perte de poids et à calculer les taux de corrosion, tandis que ceux prélevés sur l'autre échelle ont été utilisés pour l'analyse du microbiome. La concentration d'oxygène dissous dans le bassin d'immersion a été mesurée près de la surface, au fond et au milieu, à l'aide d'un capteur d'oxygène dissous (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, États-Unis).
Les produits de corrosion et les biofilms présents sur les échantillons ont été éliminés par grattage à l'aide d'un grattoir en plastique ou par essuyage avec un coton-tige, puis les échantillons ont été nettoyés dans de l'éthanol à 99,5 % par ultrasons. Ils ont ensuite été immergés dans la solution de Clark conformément à la norme ASTM G1-0351. Tous les échantillons ont été pesés après séchage. Le taux de corrosion (mm/an) de chaque échantillon a été calculé à l'aide de la formule suivante :
où K est une constante (8,76 × 104), T est le temps d'exposition (h), A est la surface totale (cm2), W est la perte de masse (g), D est la densité (g cm–3).
Après avoir pesé les échantillons, des images 3D de plusieurs échantillons ont été obtenues à l'aide d'un microscope laser de mesure 3D (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japon).