Titre : Dynamics of bacterial consortia and Sulphate-Reducing Microorganisms associated to ALWC products in marine port structures
Année : 2010
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : European port authorities are commonly concerned by Accelerated Low Water Corrosion (ALWC) occurring in low water zone of
steel port structures. High corrosion rates induced can shorten drastically service life of the structure or lead to failure. Solutions to
mitigate this corrosion are available but still remains costly. The goal of the MICSIPE project (Microbiologically Induced Corrosion of
Steel structures In Port Environment) is to develop risk assessment methods to predict and assess ALWC for industrial end users,
combining microbiological, chemical and corrosion sciences approaches.
Chemical process of corrosion has been already well documented. ALWC is microbiologically induced; but mechanisms and
bacteria involved have not been entirely determined until now. In this context, we studied the abundance, activity and diversity of bacteria
and particularly Sulphate-Reducing Microorganisms (SRM) in both suspected accelerated (ALWC) and normal (NLWC) low water
corrosion products from a European port.
ISME 13 – Microbes - Stewards of a changing planet – 22-27 August 2010 - Seattle, WA, USA
Titre : Aluminium accumulation in mussel Mytilus edulis: laboratory investigation
Année : 2009
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Non disponible
SETAC Europe 19th Annual Meeting, 31 May – 4 June 2009, Götegorg, Sweden
Titre : Experimental evidence of the evolution of the oxide barrier layer during corrosion of low alloyed steels
Année : 2008
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : In the framework of the study of corrosion of nuclear waste packages in geological disposal conditions, a general corrosion modelling has been suggested to predict their long term behaviour. This corrosion model (Diffusion Poisson Coupled Model) associated to the code CALIPSO is able to describe the iron release in Fe(II) and Fe(III) cations at the external interface, as well as the iron and electrons fluxes across the system. Introduction of the oxygen flux will be the next step in the modelling because it is responsible for the formation of the oxide barrier layer.
In order to bring entrance data for this model, a non destructive method has been developed to estimate the thickness of the oxide layer. This method is based on the EDS analysis. Combining ex situ gravimetry measures and the measured oxide layer thicknesses gives an estimation of the Fe released in solution function of immersion time. The first results obtained on a pre-oxidised Armco Fe sample (thus covered by an oxide layer of a definite thickness) in a deaerated Tris buffered solution are presented.
These preliminary observations show that both outer and inner interfaces move towards the metal bulk with immersion time (see figure), which confirms the growth/dissolution mechanisms at the inner and outer interfaces described in the PDM. Moreover, the corrosion rate decreases to reach a quasi-stationary state. This is materialised by a nearly constant thickness of the oxide film for long times.
Eurocorr
Titre : Etude des communautés bactériennes associées au complexe dépôt de corrosion / biofilm en eau de mer
Année : 2007
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : L’acier au carbone, principal matériau utilisé dans la construction des ouvrages maritimes engendre, au cours des processus de corrosion en environnement marin, la formation d’un dépôt composé de produits minéraux, organiques et de micro-organismes, conduisant à le qualifier de « complexe dépôt de corrosion / biofilm ».
Ces travaux présentent une étude exploratoire des communautés bactériennes, à partir d’une expérimentation réalisée sur trois sites portuaires français. Des portiques d’essai ont été installés dans différentes zones d’immersion en Manche (Le Havre), en Atlantique (Nantes-St-Nazaire) et en Méditerranée (Marseille). Des méthodes métallographiques, physico-chimiques, microbiologiques et de biologie moléculaire ont été réalisées à partir des biofilms formés sur ces échantillons d’acier, après 6 et 12 mois d’expérimentation.
Un dénombrement de la flore totale a été réalisé par épifluorescence (environ 8.108 bactéries.g-1 de dépôt humide). L’analyse de la fraction cultivable a été effectuée sur milieu non sélectif Marine Agar (environ 4.106 UFC.g-1), représentant en moyenne seulement 0,5 % de la biomasse totale.
1040 souches ont été isolées au cours de ces travaux. Après amplification PCR de l’ADNr 16S et discrimination des produits PCR par la technique RFLP, 102 souches ont été séquencées, démontrant une importante diversité avec plus de 39 espèces bactériennes différentes (dominance de gamma-proteobacteria et de Bacilli).
La structure de ces communautés bactériennes a également été étudiée via des analyses d’empreinte moléculaire (CE-SSCP) qui ont permit de mettre en évidence l’effet sélectif des dépôts de corrosion sur le développement bactérien (nombre de ribotypes dans les dépôts inférieur à l’eau de mer environnante). La structure des communautés varie d’un site d’essai à un autre mais reste relativement constante entre 6 et 12 mois d’essai.
Une importante activité sulfurogène a été mise en évidence dans ces échantillons par PCR directe et Nested-PCR. D’une part, la détection moléculaire des six sous-groupes de bactéries sulfato-réductrices (BSR) a révélé une dominance des genres Desulfobulbus et Desulfovibrio. D’autre part, l’utilisation d’amorces spécifiques de la sulfite-réductase dissimilatrice (dsrAB) a confirmé la présence de BSR.
Ces travaux mettent en évidence une diversité bactérienne très importante au sein d’un environnement minéral inexploré et confirme le rôle prépondérant de la flore sulfurogène dans ce type d’habitat.
Société Française de Microbiologie, 30 mai – 1 juin 2007, Nantes
Titre : Étude électrochimique de couches de corrosion d'objets archéologiques formées en corrosion atmosphérique
Année : 2007
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : La dégradation des matériaux à base de fer en corrosion atmosphérique est un
phénomène bien connue qui peut avoir des conséquences importantes, particulièrement dans
le cas du stockage/entreposage de déchets radioactifs. La prédiction à long terme de la
corrosion atmosphérique sous abri d’aciers entrant dans la constitution des fûts ou systèmes
destinés à l’entreposage et au stockage de déchets fait appel à un modèle mécaniste basé sur
des hypothèses qui doivent être validées par des données expérimentales [1,2]. Ainsi une des
hypothèses fortes du modèle proposé par le CEA qui suppose la réduction de constituants de
la couche de corrosion lors de l’une des étapes du cycle de corrosion atmosphérique est à
valider. Au cours de cette étape dite période humide (formation d’un film électrolytique à la
surface du matériau) les constituants de la couche de corrosion sont susceptibles de jouer le
rôle d’accepteur d’électron.
Les fers anciens ou objets archéologiques constituent des sources de données
intéressantes pour alimenter les modèles prédictifs de corrosion car ils ont été au contact d’un
environnement agressif pendant plusieurs centaines d’année. Afin de valider l’une des
hypothèses du modèle, une étude électrochimique sur des poudres de rouille issues d’objets
archéologiques (0-800 ans) a été réalisée. Un mélange homogène poudre – graphite compacté
sur grille de platine collectrice de courant constitue une électrode composite parfaitement
adaptée à une étude électrochimique. La réponse électrochimique sous imposition de courant
de ces électrodes est obtenue en milieu NaCl à pH neutre et à température ambiante. A partir
de ces réponses, deux paramètres, Et/2, valeur du potentiel obtenue à demi-réaction de
réduction et Qt, quantité d’électricité mise en jeu au cours du processus de réduction peuvent
être déterminés. La diminution de ces deux paramètres en fonction de l’âge de l’échantillon de
fers anciens est observée et montre une diminution de la réactivité des produits constituants la
couche de rouille en fonction de l’âge.
Dans une seconde partie sera présenté le comportement électrochimique de produits
synthétiques ferriques les plus couramment rencontré dans une couche de rouille (goethite,
lepidocrocite, magnetite, maghemite, ferrihydrite), ainsi que la réponse électrochimique de
mélange de ces composés.
JE
Titre : Comportement des rouilles vertes carbonatées et sulfatées
Année : 2007
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Les rouilles vertes (RV) sont des composés hydroxydes doubles lamellaires de formule
générale [FeII
(1-x)FeIII
x(OH)2]x+.[x/nAn-.mH2O]x- (avec An- : CO3
2-, SO4
2-, Cl-…). Elles
interviennent dans les processus de corrosion des aciers [1], le cycle biogéochimique du fer
[2] et peuvent être utilisés comme composés actifs dans certains procédés de dépollution [3].
Le caractère ferreux-ferrique qu’elles présentent, leur confère potentiellement le double rôle
de donneur et d’accepteur d’électrons et les positionne, par conséquent, au centre des
processus d’oxydoréduction impliquant l’élément fer.
La littérature comporte quelques études du comportement en oxydation des rouilles vertes ;
ces études concernent principalement des suspensions mises en aération, et les résultats
reportés indiquent la possibilité d’obtenir différents composés ferriques finaux selon les
conditions expérimentales, ce qui semble suggérer l’intervention de différents mécanismes.
En revanche, aucune étude sur le comportement en réduction n’était reportée,
vraisemblablement du fait de la difficulté à imposer des conditions de réduction à ces
suspensions.
Nous utilisons au laboratoire, des films minces de composés purs, synthétisés par voie
électrochimique ou chimique, sur divers substrats [4, 5]. Des électrodes ainsi constituées sont
particulièrement bien adaptées pour l’étude des processus rédox ; en effet, une perturbation
oxydante ou réductrice peut facilement être appliquée au composé par imposition d’un
potentiel ou courant appropriés. De même, cette approche permet de coupler in-situ les
mesures électrochimiques avec d’autres techniques d’analyse comme la microbalance à quartz
et le microRaman.
La présente communication reporte des résultats obtenus au cours d’études de l’oxydation et
de la réduction de films minces de rouilles vertes carbonatée et sulfatée [6]. Les mesures
gravimétriques in-situ ont été exploitées pour préciser la nature des transformations rédox (à
l’état solide ou via la solution). Ces résultats ont été complétés par des analyses ex-situ par
MEB, FTIR en mode réflection-absorption et DRX.
A partir de nos travaux et des données déjà existantes dans la littérature, nous avons pu établir
le schéma général des voies de transformation redox des rouilles vertes carbonatée et sulfatée.
JE
Titre : Applications de la spectroscopie infrarouge a transformée de Fourier (IRTF) pour la caractérisaton de bactéries sulfurogènes présentes dans les biofilms marins
Année : 2006
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Non disponible
Journées thématiques Biofilms 2006 BRGM Orléans, 14-15 Juin 2006
Titre : Coupled electrochemical and gravimetric study of iron corrosion products
Année : 2006
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Understanding the transformation pathways that occur during the growth and
evolution of a corrosion layer on steel is a hard challenge since it is difficult to clearly identify
the contributions of each corrosion product and the influence of the iron substrate. Thin films
of iron products deposited on inert conducting substrate are very appropriate for performing
electrochemical measurements. Indeed, both oxidation and reduction behavior can be studied
by imposing anodic or cathodic perturbations to the iron corrosion product. Moreover, the
coupling of in-situ characterization methods is easily carried out.
Procedures were developed to synthesize commonly-occurring iron corrosion products
as thin films [1-3]. Once synthesized, the thin film was electrochemically studied through
voltametry or chronopotentiometry. Quartz crystal microbalance was used in order to get insitu
mass measurements during both the synthesis and the oxidation/reduction studies.
Gravimetric measurements give information on dissolved and non-dissolved reduced
quantities, providing details on transformation and allowing the establishment of reduction or
oxidation classification. Concerning green rusts (mixed Fe(II)-Fe(III) hydroxides occurring as
intermediates between iron and ferric oxyhydroxides), we could point out the possibility for
solid-state oxidation or solid-state reduction [1], giving to these compounds a redox flexibility
that may play a key role in the evolution of some corrosion layers. A reduction mechanism
was proposed for the ferric oxihydroxide model, Lepidocrocite g-FeOOH [4]. Several ferric
corrosion products (Ferrihydrite, Maghemite, …) were also studied. Complementary
information was obtained from usual techniques (FTIR, SEM, XRD, …).
EMCR
Titre : Approches méthodologiques pour la caractérisation des populations dominantes de biofilms marins naturels, sur acier au carbone
Année : 2005
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Non disponible
7ème forum de biodétérioration des matériaux, Ouistreham, 26-27 mai 2005
Titre : microbial diversity of marine biofilms from carbon steel in port environment: optimization of research approach in Accelerated Low Water Corrosion (ALWC) context
Année : 2005
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : The degradation of carbon steel structures, especially in the case of Accelerated Low Water Corrosion (ALWC) in port environment, can be induced by the presence of microorganisms, or the products of their metabolic activities including enzymes, exopolymers substances, organic and inorganic acids. Bacteria most frequently studied in Microbiologically Induced Corrosion (MIC) are mainly the Sulphate-Reducing Bacteria (SRB). To study bacterial consortia in MIC, a research program is purposed for in situ experimentation in three French ports. Carbon steel samples have been placed in several different configuration sites. New molecular technologies have been developed and used to investigate the composition of microbial communities. However, successful application of molecular techniques relies on effective recovery of nucleic acids from environmental samples. The objective of this study is to develop a rapid method to remove biofilm from marine samples and further a robust, simple and effective total DNA extraction protocol. We applied the molecular approach of PCR-amplified 16S rDNA fragments separated by Denaturing Gel Electrophoresis (DGGE) to analyze the microbial community. The comparison of DGGE patterns from different samples gives us information about similarities and differences in their community structures. This approach can be used to compare bacterial diversity from different sampling sites. This molecular approach is combined to classic microbiological methods (cultivable strains).
13th International Biodeterioration and Biodegradation Symposium, Madrid (Spain), 4-9 septembre 2005
Titre : Etude du rapport FeII/FeIII dans les rouilles vertes carbonatée et sulfatée synthétisées par voie électrochimique
Année : 2005
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Non disponible
JE
Titre : Inhibition of microbiologically influenced corrosion by cathodic protection in marine environment
Année : 2004
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Non disponible
Eurocorr 2004, Nice
Titre : Microbially influenced corrosion : studies on Enterobacteria isolated from seawater environment and influence of toxic metals on bacterial biofilm and biocorrosion
Année : 2004
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Non disponible
Eurocorr 2004, Nice
Titre : Synthèse électrochimique de film mince de rouille verte carbonatée
Année : 2004
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Non disponible
GFECI
Titre : Electrochemical reduction of ferric corrosion products and evaluation of galvanic coupling with iron
Année : 2004
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Non disponible
Eurocorr
Titre : Transformations rédox et phénomènes de passivation d’hydroxydes doubles lamellaires de type rouilles vertes
Année : 2003
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Non disponible
GFECI
Titre : Behavior of thin layers of green rusts electrochemically deposited on iron and inert substrates
Année : 2003
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : The corrosion of iron is a well-know problem in
many domains like environment, nuclear, … Even if anticorrosion
solutions exist, it is practically impossible to
avoid the formation of oxidation products, especially in
the case of long-time contact of iron with corrosive
media.
The formation and structure of corrosion layers
are often very complex because a variety of corrosion
products can be formed, depending essentially on the
species present in the medium (soil, water, …).
Understanding the transformation pathways that occur
during the growth and evolution of a corrosion layer is a
hard challenge since it is difficult to clearly identify the
contributions of each corrosion product and the influence
of the iron substrate. Moreover, intermediate compounds
like green rusts [1] or amorphous ferric phases, are
particularly reactive and could induce local modifications
that can result from redox or adsorption reactions with
species present in the corrosive media .
That is why the studies on the behavior of an
oxidation product formed alone dependently and
independently of iron or another compound are very
interesting for many applications. In this case, it is
possible to get a better understanding of the
transformation or the stability of the compound and the
relationships with its local environment (oxidant or
reductive media), with the presence of inhibiting species
like silicate or phosphate ions, … Moreover the
interactivity of the product can be studied when it is in
contact with very redox-active species like chromate,
actinides, ….[2].
In this way, we studied the electrochemical
synthesis of thin layers of iron corrosion products on iron
and inert substrates (Au, Pt). Common corrosion products
(goethite, siderite, magnetite,…) could be formed
following this way of synthesis, as well as some
intermediate products such as green rusts (GR1 and GR2),
amorphous ferric phases, … In the case of green rusts and
as far as we know, it is the first time that the synthesis of
such thin layers has been reported on an inert substrate.
Studying the corrosion product as a thin layer on
a conducting substrate has many advantages compared to
a powder or a suspension : (i) the manipulation of samples
and their treatment (rinsing, drying) is generally easier,
(ii) electrochemical measurements can be directly
performed and coupled to in-situ techniques such as
electrochemical quartz microbalance (EQCM), micro-
Raman spectroscopy, (iii) ex-situ analyses (SEM, XPS,
IRRAS) are more easily operated even if the amount of
product is low.
This presentation will be particularly focussed on
the synthesis of thin layers of green rusts incorporating
anions such as carbonate or chloride (GRs1) or sulphate
(GR2) on iron, platinum or gold substrates, and on their
electrochemical behavior. These compounds belong to the
layered double hydroxides (LDH) group and have the
general formula FeII
(1-x)FeIII
x(OH)2].[x/nAn-,mH2O]. They
are intermediate products that may play an important role
during the building and evolution of corrosion layers. The
influence of parameters like concentration, pH
temperature or potential on the synthesis will be detailed,
as well as the characterization of the films by means of
usual techniques such as FTIR, XRD, SEM, EDS …
Figure 1 gives the SEM image of a carbonate green rust
layer, showing large well-crystallized particles. Figure 2
illustrates the kind of information that can be obtained
from a voltammetric study performed with a carbonate
green rust (GRc) layer in contact with a solution of
hydrogenocarbonate. The GRc-into-Fe(III)* solid-state
oxidation is revealed by the anodic peak ; two cathodic
peaks are observed on the reverse scan due to the
progressive transformation of Fe(III)* into Fe(III) [3].
Such electrochemical measurements give information on
the behavior of green rusts and on the transformation
pathways involving these species.
ECS
Titre : Influence de la protection cathodique, d’acier immergé en milieu marin, sur la vitesse de colonisation de la flore sulfurogène
Année : 2002
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Non disponible
5ème forum de biodétérioration des matériaux (CEFRACOR/CNRS), Dourdan, 23-24 mai 2002
Titre : Ballast water research in the french harbours : the bacteria and phytoplanctonic threats
Année : 2002
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Non disponible
11th International Conference on Aquatic Invasive Species. March 2002, Washington
Titre : Effet biocide du Mexel 432/0 sur les bactéries sulfato-réductrices marines naturelles fixées
Année : 2000
Auteur(s) : Daret J. Pineau S. Braisaz T.
Abstract : Cette étude fait suite à celle réalisée précédemment sur ce sujet. Les conclusions de cette dernière mettaient en évidence un bon pouvoir biocide et inhibiteur de la fixation des bactéries du Mexel 432/0. Mais cet effet ne durait pas dans le temps du fait d’un traitement unique. L’essai présenté a pour principal but le test d’un traitement appliqué périodiquement. L’étude est décomposée en deux étapes distinctes :
- influence du pouvoir biocide du Mexel 432/0 sur les bactéries sulfato-réductrices (BSR) déjà fixées sur le matériau. Cette étape a pour objectif de mimer l’effet biocide du Mexel 432/0 sur un circuit d’eau de mer naturelle déjà contaminé par cette flore,
- influence du Mexel 432/0 sur la fixation des BSR. Contrairement à l’étape précédente, l’étape 2 a pour objectif d’étudier la capacité du Mexel 432/0 à empêcher la colonisation d’un matériau “propre” par les BSR.
Forum CEFRACOR biodétérioration des matériaux, Toulouse
