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Principios de corrosión biogénica… O cómo las bacterias minúsculas pueden destruir las alcantarillas

La Corrosión Biogénica, o Corrosión inducida por microorganismos (MIC), ocurre cuando cepas bacterianas específicas "colonizan" las superficies de los alcantarillados y producen ácido sulfúrico que "come" los materiales tales como concreto, acero y hierro fundido. Si bien estas bacterias son microscópicas, pueden provocar daños significativos con el paso del tiempo.

De hecho, la Corrosión Biogénica está impulsada por la actividad biológica de varias cepas bacterianas "acidófilas", es decir, bacterias que necesitan un ambiente ácido para desarrollarse. Una minúscula biopelícula de Thiobacillus Thiooxidans (hace unas décadas también llamada Thiobacillus Concretivorus, por su capacidad de "comer" concreto) puede producir ácido sulfúrico suficiente como para corroer hasta 25 mm de concreto en un año, ante la presencia de las peores condiciones. A fin de elegir la solución adecuada a este problema, es fundamental comprender el mecanismo de la corrosión biogénica.

Corrosión biogénica: un proceso de cuatro pasos que involucra dos variedades de bacterias

La Corrosión biogénica involucra un complejo ecosistema que se alimenta de los nutrientes que se encuentran en las aguas servidas sépticas. La "productividad" de este ecosistema depende de las condiciones ambientales (temperatura ambiente, humedad relativa, tiempo de retención en el alcantarillado, etc.); cuanto más favorables son las condiciones, mayor es la producción de ácido sulfúrico. La vida de este ecosistema puede resumirse en el proceso de cuatro pasos que se presenta a continuación.

PASO 1: Producción de gas H2S

En general, las aguas servidas no son corrosivas por naturaleza. No obstante, bajo condiciones reductoras propiciadas por bacterias anaeróbicas, el material orgánico en descomposición de las aguas servidas produce sulfuro de hidrógeno gaseoso (H2S). En este primer paso, el gas H2S permanece disuelto en el efluente y se acumula en el flujo laminar del alcantarillado.

H2S: necesita alimento y tiempo

La producción de gas H2S por parte de las bacterias anaeróbicas en el alcantarillado depende de varios parámetros: disponibilidad de materia orgánica, tiempo suficiente para digerirla y temperatura favorable para el crecimiento de las bacterias. La temperatura del alcantarillado es solo uno de los factores que contribuyen a maximizar la eficiencia de las bacterias para transformar la materia orgánica. La corrosión biogénica puede ser un problema hasta para ciudades de climas fríos, ya que la temperatura de los alcantarillados depende considerablemente del uso doméstico y comercial cotidiano (agua caliente proveniente de duchas, cocinas, lavavajillas, equipos de climatización, etc.). Las redes de zonas con grandes variaciones estacionales de la población (lugares de recreación soleados) pueden verse afectadas por tiempos de retención mucho más prolongados durante la temporada baja debido al caudal mucho menor de las alcantarillas. El terreno plano también dificulta contar con una buena inclinación, eficiente y necesaria, y un caudal rápido y continuo, lo que da más tiempo a las bacterias para producir este gas H2S perjudicial.

Release of H2S gas in the areas above the flow line

PASO 2: Liberación de gas H2S en las áreas ubicadas por sobre la línea de flujo

Finalmente el gas H2S disuelto se separará de las aguas servidas recolectadas, ya sea porque la concentración disuelta en el efluente aumenta demasiado o por condiciones de caudal turbulento en cañerías, pozos de inspección, estaciones de bombeo y en la planta de tratamiento. El gas H2S es más pesado que el aire; tiende a acumularse por sobre la línea de flujo en el alcantarillado. El gas H2S a veces puede oler como a "huevos podridos", lo que genera el "olor a cloaca" que muchas veces se siente cerca de las ventilaciones del alcantarillado. Asimismo, el gas H2S es mortal a un nivel de tan solo 15 ppm. Esto explica por qué el acceso al espacio confinado de una alcantarilla exige medidas de seguridad muy específicas.

Feeding acidophilic bacteria

PASO 3: El gas H2S alimenta a las bacterias acidófilas

Cuando el gas H2S entra en contacto con las superficies húmedas del alcantarillado por sobre la línea de flujo, parte del gas H2S puede combinarse con oxígeno disuelto (O2) para formar directamente ácido sulfúrico (H2SO4). Pero en general, la mayor parte del gas H2S se descompone en azufre elemental S. Este constituye una fuente de energía para la familia de bacterias Thiobacillus; estas oxidan el azufre elemental y generan H2SO4 como residuo metabólico. Este ácido sulfúrico reduce el pH de la biopelícula y corroe el concreto. De aquí viene la expresión "Corrosión inducida por microorganismos" (MIC).

Thiobacillus Thiooxidans become predominant

PASO 4: Las Thiobacillus Thiooxidans se vuelven predominantes

Como su nombre lo indica, las "bacterias acidófilas" se desarrollan activamente en condiciones ácidas. Existen muchas cepas distintas de "bacterias acidófilas" y, como se muestra en el gráfico, cada cepa tiene su propio rango de pH para lograr una actividad metabólica óptima. Con el tiempo, a medida que disminuye el pH de las superficies una cepa reemplazará a la anterior, ya que se crea un ambiente adverso que ya no es propicio para la vida de esa cepa en particular. Con un pH de 5 ó 6, las Thiobacillus Thiooxidans comenzarán a reproducirse y multiplicarse hasta que el nivel de pH llegue a alrededor de 1, es decir que intentará producir ácido sulfúrico suficiente como para mantener su ambiente en este punto óptimo. Ni el concreto de cemento Portland, el acero ni el hierro fundido pueden sobrevivir mucho tiempo en estas condiciones. Un microbiólogo experto mencionaría que existen otros organismos vivos generadores de ácido, como los hongos, en las alcantarillas; no obstante, los conocimientos actuales indican que la cepa Thiobacillus Thiooxidans es la más común que provoca corrosión biogénica severa.

Each strain has its own pH range for optimal metabolic activity