Influence de l'adhésion et de l'activité enzymatique du biofilm sur le comportement électrochimique des aciers inoxydables immergés en eaux de rivière

While it is true that the Open Circuit Potential (OCP) of stainless steels increases in natural seawater, the systematic aspect of this phenomenon has not yet been demonstrated in natural freshwater. This evolution of the electrochemical behaviour is due to the colonization of the surface by microorganisms leading to modifications of the cathodic processes. Two different enzymatic mechanisms are offered in literature : one developed in seawater and based on the enzymatic production of hydrogen peroxide and acidity within the biofilm, and the other one developed in river water and based on the deposition of manganese oxides at the surface of the material. The aim of this work was to confirm the systematic character of the increase of the OCP and to highlight the mechanism(s) responsible for this evolution, as well as to determine the influence of the adhesion of the biofilm. To achieve this, electrochemical measurements and analysis/observations of the surface were realized, both in situ, during experiments in the Seine river using an original technique of immersion, and in laboratory during adhesion experiments of wild microbial strains, coming from samples of sessile of the natural freshwater, on stainless steels. The results of the experiments show that the two mechanisms mentioned in the literature can happen in the same water and can lead to parallel evolutions of the electrochemical behaviour. The model of production of hydrogene peroxide by glucose oxidase, creating an oxidizing and acid environment, has been adapted to the case of artificial freshwater. It enables to recreate the variations of the OCP and of the cathodic reactions but can differ from natural freshwater as to the chemical composition and electronic structure of the passive film. Finally,the study of the bioadhesive phenomenons has shown how difficult it is to obtain an electrochemically- active biofilm in laboratory.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 développé en 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

Stainless steel ennoblement in freshwater: From exposure tests to mechanisms

International audienceThis work confirms the systematic character of the open circuit potential (OCP) ennoblement for stainless steels immersed in natural freshwater, and highlights the mechanism(s) responsible for this evolution. To achieve these results, electrochemical measurements and analysis/observations of the surface were realized in situ during exposure tests in the river Seine on two exposition sites using an original immersion device. Electrochemical results show that on both immersion sites a new oxidizing compound is produced close to the surface and that its reduction, occurring at potentials higher than the initial OCP value, leads systematically to the ennoblement phenomenon. Surface analysis, electrochemical and chemical tests show that the oxidizing compound is not the same on both sites: on one site hydrogen peroxide is produced within the biofilm, while on the second one oxidized manganese is deposited on the surface. Thus the two mechanisms mentioned in the literature can occur on stainless steels immersed in the same water and lead to similar evolutions of the electrochemical behaviour. These two mechanisms are not specific of a type of water and seem to be complementary rather than opposed. They are both based on enzymatic processes

Corrosion des aciers inoxydables induite par les micro-organismes mangano-oxydants

International audienceOne of the most studied processes leading to cases of Microbiologically Influenced Corrosion (MIC) of stainless steels immersed in natural waters deals with micro-organisms able to precipitate manganese oxides/hydroxides on the surface of the material. The aim of this paper is to present a state-of-the-art on the different mechanisms, found in the literature, likely to explain the biooxidation of Mn (II) and the influence of biodeposited manganese oxides on the electrochemical behaviour of stainless steels. The role of the enzymatic activity of these micro-organisms is emphasized.En corrosion aérobie, un des mécanismes les plus fréquemment cités pour expliquer certains cas de corrosion microbienne en eaux naturelles est lié à la présence de micro-organismes capables de précipiter des oxydes/hydroxydes de manganèse sur la surface des métaux et alliages présents dans leur environnement. L'objectif de cet article est de présenter les différents mécanismes, cités dans la littérature, qui sont à l'origine de la corrosion microbienne induite par les micro-organismes mangano-oxydants. Les mécanismes décrits sont de nature électrochimique ; en effet, ces micro-organismes peuvent, par leur métabolisme, exercer une influence sur le comportement électrochimique et par conséquent sur la résistance à la corrosion des aciers inoxydables. L'influence de l'activité enzymatique de ces micro-organismes est développée