Rôle enzymatique d'un biofilm sur la corrosion d'aciers inoxydables immergés en eau de mer naturelle PDF Download
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Author: Valérie L'Hostis
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Languages : fr
Pages : 247
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Author: Valérie L'Hostis
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Languages : fr
Pages : 247
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Author: Cyril Marconnet
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Languages : fr
Pages : 325
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Book Description
Si l'augmentation du potentiel de corrosion libre des aciers inoxydables est avérée en eau de mer naturelle, l'aspect systématique de ce phénomène n'a pas encore été démontré en eau de rivière naturelle. Cette évolution du comportement électrochimique est due à la colonisation de la surface par des microorganismes induisant des modifications des processus cathodiques. Deux mécanismes enzymatiques différents sont proposés dans la littérature, l'un développé en eau de mer et fondé sur la production enzymatique de peroxyde d'hydrogène et d'acidité au sein du biofilm, et l'autre développéen eau de rivière et basé sur la déposition d'oxydes de manganèse à la surface du matériau. L'objectif de ce travail a été de confirmer le caractère systématique de l'augmentation du potentiel de corrosion libre et de mettre en évidence le (ou les) mécanisme(s) à l'origine de cette évolution, ainsi que de déterminer l'influence de l'adhésion du biofilm. Pour cela, des mesures électrochimiques, ainsi que des observations et des analyses de surface, ont été réalisées à la fois in situ au cours d'expériences dans la Seine à l'aide d'un dispositif original d'immersion, et en laboratoire lors d'expériences d'adhésion sur acier inoxydable à l'aide de souches microbiennes sauvages provenant de prélèvements de flore sessile dans la Seine.Les résultats expérimentaux prouvent que les deux mécanismes évoqués dans la littérature peuvent avoir lieu dans un même cours d'eau et mener à des évolutions du comportement électrochimique comparables. Le modèle de production de peroxyde d'hydrogène par la glucose-oxydase, générant un milieu oxydant et acide, a été adapté au cas de l'eau de rivière artificielle. Il permet de reproduire les variations du potentiel de corrosion libre et des réactions cathodiques mais peut différer de l'eau de rivière naturelle du point de vue de la composition chimique et de la structure électronique du film passif. Enfin, l'étude des phénomènes de bioadhésion a montré la difficulté d'obtenir en laboratoire un biofilm électrochimiquement actif.
Author: NATHALIE.. LE BOZEC
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Languages : fr
Pages : 191
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LE DEVELOPPEMENT D'UN BIOFILM SUR DES ACIERS INOXYDABLES IMMERGES EN EAU DE MER NATURELLE A DES CONSEQUENCES PLUS OU MOINS IMPORTANTES SUR LA RESISTANCE A LA CORROSION DE CES MATERIAUX. L'OBJECTIF DE CETTE ETUDE EST D'APPORTER DES PRECISIONS SUR LES MECANISMES REGISSANT LA CORROSION, EN PARTICULIER LA REACTION DE REDUCTION DE L'OXYGENE DISSOUS. LA REACTION ETANT INTIMEMENT LIEE A L'ETAT DE LA SURFACE, LA CONNAISSANCE DES CARACTERISTIQUES DES FILMS D'OXYDES (COMPOSITION, STRUCTURE, EPAISSEUR) RECOUVRANT LES ALLIAGES EST UNE INFORMATION INDISPENSABLE A LA COMPREHENSION DES MECANISMES ET DE LA CINETIQUE DE REDUCTION DE L'OXYGENE. LA PREMIERE ETAPE DU TRAVAIL EST LA CORRELATION DU PROCESSUS DE REDUCTION DE L'OXYGENE AVEC LES PROPRIETES DU FILM D'OXYDES SELON LE TRAITEMENT DE LA SURFACE DE L'ACIER INOXYDABLE (POLISSAGE MECANIQUE, TRAITEMENT ELECTROCHIMIQUE DE PASSIVATION ET DE REDUCTION, TRAITEMENT CHIMIQUE PAR UN MELANGE D'ACIDES ET PAR LE PEROXYDE D'HYDROGENE), ET AINSI D'EVALUER LES RISQUES VIS A VIS DE LA CORROSION. LA SECONDE ETAPE EST DE SUIVRE L'EVOLUTION DES PROCESSUS DE REDUCTION DE L'OXYGENE ET DES OXYDES DE SURFACE AVEC LE VIEILLISSEMENT DES ALLIAGES DANS L'EAU DE MER NATURELLE ET ARTIFICIELLE. L'EFFET DU BIOFILM SE MANIFESTE NOTAMMENT PAR UNE PRODUCTION DE PEROXYDE D'HYDROGENE SUFFISANTE POUR INDUIRE LES MODIFICATIONS DES COUCHES D'OXYDES ET EN CONSEQUENCE, L'EVOLUTION DES PROCESSUS DE REDUCTION DE L'OXYGENE ET L'AUGMENTATION DU POTENTIEL D'ABANDON. DES TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUES (VOLTAMMETRIE A L'ELECTRODE A DISQUE TOURNANTE, COULOMETRIE) ALLIEES A UNE METHODE D'ANALYSE DE SURFACE PAR SPECTROSCOPIE DES PHOTOELECTRONS XPS SONT EMPLOYEES. LA CARACTERISATION DU BIOFILM NECESSITE L'UTILISATION DE TECHNIQUES MICROSCOPIQUES (MICROSCOPIE ELECTRONIQUE A BALAYAGE, MICROSCOPIE A EPIFLUORESCENCE) ET MICROBIOLOGIQUES (CULTURES). LA DETECTION IN-SITU DU PEROXYDE D'HYDROGENE AU SEIN D'UN BIOFILM A IMPOSE LE DEVELOPPEMENT DE MICRO-ELECTRODES ET L'EMPLOI D'UNE METHODE ENZYMATIQUE PERMETTANT DE VALIDER LES RESULTATS.
Author: Isabelle Dupont (auteur d'une thèse de sciences appliquées).)
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Languages : fr
Pages : 132
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LE POTENTIEL DE CORROSION LIBRE D'UN ACIER INOXYDABLE IMMERGE DANS L'EAU DE MER AUGMENTE. CETTE AUGMENTATION DEPEND DE NOMBREUX PARAMETRES DONT LA TEMPERATURE, LA PRESENCE D'OXYGENE MOLECULAIRE ET DE MICRO-ORGANISMES. NOTRE OBJECTIF A ETE D'EXPLICITER LE ROLE DES BACTERIES MARINES ET DE LEUR ACTIVITE SUR L'AUGMENTATION DE CE POTENTIEL. NOUS AVONS DETERMINE PAR LE SUIVI DE POTENTIEL LE DEVENIR DE COUPONS EN ACIER INOXYDABLE DANS L'EAU DE MER NATURELLE A DIFFERENTES TEMPERATURES. NOUS AVONS MONTRE QUE LE POTENTIEL AUGMENTE A 20C MAIS PAS A 40C. LES BACTERIES MARINES PRESENTES DANS L'EAU DE MER ET FIXEES SUR LES COUPONS A 20C ET 40C ONT ETE DENOMBREES PAR MICROSCOPIE A EPIFLUORESCENCE. LES QUANTITES DE BACTERIES FIXEES A CES DEUX TEMPERATURES SONT SIMILAIRES. UN ECHANTILLONNAGE DE BACTERIES A ETE PRELEVE SUR DES COUPONS ET DANS L'EAU DE MER A 20C ET 40C. LEUR CARACTERISATION PHENOTYPIQUE A PERMIS DE LES CLASSER PAR TAXONOMIE NUMERIQUE EN DIFFERENTS PHENONS ET DE DISTINGUER PAR LEUR SPECTRE METABOLIQUE LES BACTERIES FIXEES A 20C ET 40C. LA PRESENCE D'UN BIOFILM IMPORTANT A 40C EN L'ABSENCE D'EVOLUTION DU POTENTIEL MONTRE QUE LA FIXATION DES BACTERIES SUR L'ACIER INOXYDABLE, SI ELLE EST NECESSAIRE, N'EST PAS UNE CONDITION SUFFISANTE POUR L'APPARITION DE CE PHENOMENE. L'ADDITION EN EAU DE MER STERILE D'UNE ENZYME MICROBIENNE, LA GLUCOSE OXYDASE, CATALYSANT LA REDUCTION DE L'OXYGENE EN PRESENCE DE GLUCOSE PERMET L'AUGMENTATION DE POTENTIEL. LA PRODUCTION DE PEROXYDE D'HYDROGENE ET L'ABAISSEMENT DU PH DU MILIEU PARAISSENT RESPONSABLES DE CE PHENOMENE. L'ENSEMBLE DE CES RESULTATS NOUS CONDUIT A PROPOSER UN MECANISME EXPLICITANT L'AUGMENTATION DU POTENTIEL DE L'ACIER INOXYDABLE EN EAU DE MER NATURELLE
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Languages : fr
Pages : 215
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La résistance remarquable à la corrosion des aciers inoxydables résulte de la formation d'une mince couche d'oxydes (quelques nanomètres). En milieux aqueux non stériles, les aciers inoxydables peuvent présenter un comportement instable résultant des interactions entre des "espèces biologiques" et le film passif. En effet, les microorganismes peuvent être fortement impliqués dans les processus de biodégradation, communément appelés biocorrosion. Ils s'organisent en biofilm et, de par leurs activités métaboliques, peuvent initier ou accélérer la corrosion. D'un point de vue électrochimique, le comportement des aciers inoxydables dans les eaux naturelles se traduit par une augmentation du potentiel de corrosion libre (Ecorr) lié à la formation d'un biofilm. L'aspect systématique de cette augmentation a été largement abordé pour les milieux marins et a été confirmé récemment pour les eaux fluviales. Une avancée considérable dans la compréhension des phénomènes de biocorrosion a été réalisée grâce à la mise en évidence du rôle des espèces extracellulaires excrétées dans le biofilm et notamment les enzymes. Plusieurs réactions enzymatiques dans les biofilms consistent à utiliser l'oxygène comme accepteur d'électrons tout en générant des espèces réactives telles que le peroxyde d'hydrogène (H2O2). L'objectif de ce travail est de comprendre les mécanismes impliqués dans le comportement électrochimique d'un acier inoxydable selon une approche enzymatique en milieu simulant les eaux douces. Pour ce faire, la glucose oxydase est choisie comme une enzyme modèle permettant de mimer l'activité aérobie d'un biofilm. Des mesures électrochimiques in situ ainsi que des analyses de la surface ont permis de comprendre le rôle et la nature des processus interfaciaux. La caractérisation de la surface a été réalisée grâce à une nouvelle exploitation quantitative des analyses XPS et de l'AFM. Les résultats montrent une évolution marquée de la surface de l'acier en terme de (I) morphologie (organisation de la surface), (II) de composition chimique (film passif, phase organique adsorbée) et (III) de réactions chimiques (oxydation, dissolution, effet de l'enzyme). Enfin, un modèle enzymatique plus élaboré est proposé: il prend en considération les conditions physicochimiques spécifiques à l'interface acier inoxydable / biofilm, en particulier la génération enzymatique d'espèces oxydantes en conditions de diffusion limitées.
Author: Djamel Aouali
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Languages : fr
Pages : 150
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Dans la nature, les matériaux sont toujours en contacts avec le milieu environnant. Le but de cette thèse est de voir l'incidence que peuvent avoir les eaux naturelles sur le comportement électrochimique, acoustique et mécanique d'aciers inoxydables austénitiques. Le milieu utilisé pour cette étude est l'eau de l'Oise. Dans un premier temps, un portique a été mis au point pour faire une immersion d'éprouvettes dans l'Oise tout en assurant un suivi électrochimique du potentiel libre de corrosion. La durée de l'immersion est longue, permettant ainsi la formation d'un biofilm. Les observations microscopiques ont permis de voir que les microorganismes présents dans le biofilm sont principalement des diatomées. Les résultats obtenus confirment l'augmentation du potentiel libre de corrosion et l'apparition d'un nouvel oxydant : le peroxyde d'hydrogène H2O2. Dans un second temps, nous avons mis au point et utilisé une technique permettant de simuler une corrosion sous contrainte par le biais d'une machine de traction lente, avec un suivi simultané de l'émission acoustique et du potentiel libre de corrosion. Les résultats montrent une absence d'une sensibilité à la corrosion sous contrainte des aciers inoxydables austénitiques liée au biofilm dans les conditions de nos essais. Toutefois on a pu constater des évolutions inverses du potentiel liées à la présence ou non d'un biofilm, attribuées au comportement de ce biofilm durant la déformation.
Author: Joseline Ntienoue
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Languages : fr
Pages : 157
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Les aciers inoxydables à haute teneur en molybdène présentent une excellente résistance à la corrosion et ont été récemment utilisés dans des applications marines. L'acier inoxydable de type 254 SMO contient du molybdène (6% Mo) et des quantités plus élevées en éléments d'alliages que les aciers inoxydables plus classiques tels que 304, 316 et 316L. Alors que Anees Uddin Malik et al. montrent que l’acier 254 SMO est moins sensible à la corrosion par piqûre en eau de mer du golfe persique, Abdulsalam et al. démontrent que bien que cet acier présente une bonne résistance à la corrosion, il reste encore sensible à une corrosion caverneuse (surtout en milieu à 16% en masse d’ion chlorure ou à plus de 30°C).La première partie de ce travail traite du comportement électrochimique de l’acier inoxydable 254 SMO immergé dans l’eau de mer naturelle en laboratoire. Ainsi deux sites de la Guyane ont été choisis pour effectuer des prélèvements d’eau. Des analyses physicochimiques de ces eaux sont réalisées et montrent que l’eau du site du Port Larivot contient une quantité en ions chlorures plus importante que celle de l’eau du site du Mahury. Une colonisation par des bactéries et crustacés (balanes) a été mise en évidence, à l’aide du microscope électronique à balayage environnemental. Les mesures électrochimiques, notamment la voltammétrie cyclique a montré l’existence d’une zone de passivation et l’augmentation du courant de passivation par un facteur de 10 en présence d’un biofilm pour l’acier inoxydable immergé en eau du Mahury durant 22 jours. La deuxième partie propose une étude approfondie du comportement de l’interface complexe métal/couche passive/biofilm. Trois différents coupons d’aciers inoxydables (brut, poli et grenaillé) ont été déposés sur site (in-situ) dans un premier temps. Dans une seconde étape, nous avons réalisé des expérimentations mixtes (incubation in-situ et croissance en laboratoire). L’évolution du potentiel d’abandon de ces aciers est très proche pour l’acier brut et l’acier poli. En revanche, celui de l’acier grenaillé, de par la présence des grains d’alumine à sa surface, affiche un comportement différent. Une étude comparative des deux expérimentations montre des différences concernant les paramètres électriques de l’interface complexe métal/couche passive/biofilm.
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Languages : fr
Pages : 191
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Author: Gill G. Geesey
Publisher: CRC Press
ISBN: 9780873719285
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 320
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Biofouling and Biocorrosion in Industrial Water Systems presents the state-of-the-science on biofilm processes that relate to fouling corrosion of surfaces used in industrial systems. The book explores engineering and scientific approaches to the characterization and control of biofilm processes, and it introduces new developments in the analysis and understanding of microbial processes. Several chapters have been devoted to examining the new concept of biological and chemical heterogeneity in microbial biofilms and how this has altered the way biofilm behavior is modeled.
Author: Elodie Courtehoux
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Languages : fr
Pages : 220
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Ce travail a pour objet l'étude des processus de corrosion localisée des aciers inoxydables au contact d'eaux douces naturelles (corrosion par piqûres et corrosion intergranulaire). L'influence de différents facteurs a été plus particulièrement analysée : sensibilisation de l'acier, composition chimique du milieu (en ions chlorures, sulfates et nitrates), simulation du facteur biologique (par addition d'une enzyme, la glucose oxydase, et de son substrat). Deux méthodes expérimentales, la polarisation galvanostatique et la voltamétrie, ont été utilisées pour quantifier les phénomènes électrochimiques à l'aide de paramètres caractéristiques tels que les potentiels de corrosion libre et de déstabilisation du film passif. Les résultats obtenus dans ces milieux aqueux peu chargés en ions ont été comparés à ceux de la littérature relatifs à l'eau de mer.La sensibilisation thermique est responsable d'une amplification de la réponse des aciers, aussi bien à l'action agressive des ions chlorures qu'à celle inhibitrice des ions sulfates ou nitrates. L'effet des ions sulfates est apparu progressif avec leur teneur, tandis qu'un effet de seuil brutal se manifeste pour les ions nitrates. A court terme, l'addition bénéfique d'enzyme aux divers milieux étudiés reproduisant l'action du biofilm est, elle aussi, dépendante de la résistance des matériaux. L'influence individuelle puis simultanée de ces espèces chimiques et biochimiques permet de mieux appréhender leurs divers modes d'action et d'adsorption plus ou moins compétitive. Le modèle enzymatique développé en eau de mer afin d'interpréter la biocorrosion des aciers inoxydables reste applicable dans nos milieux moins chargés en ions.
