Study of microbially influenced corrosion of a structure in brackish water : The case of th Larivot Bridge

Abstract

Le pont du Larivot, situé à l’embouchure de la rivière Cayenne et de l’océan Atlantique, est une artère routière indispensable au département amazonien de GuyaneFrançaise. Construit en acier au carbone, il a été fermé en 2009 pour cause de rupture d’une pile par corrosion. La corrosion influencée par les micro-organismes (CIM) estun processus naturel largement étudié dans des milieux tempérés soumis aux marées. L’objectif du travail réalisé ici est d’identifier ses marqueurs dans le cas d’un ouvraged’art en milieu amazonien.Des expériences sur site ont été réalisées sur 30 jours, avec un suivi des phénomènes de corrosion par analyses chimiques, électrochimiques, de surface, et biologiques surdifférents niveaux de marée. Elles montrent que le niveau basse mer (correspondant au niveau du fleuve lorsque la mer est au plus bas) présente les vitesses de corrosionles plus importantes (environ 0, 8 mm.an−1). Ces vitesses, une résistance à la corrosion faible, des micro-organismes fortement présents avec une forte concentration enéléments nutritifs (et particulièrement les nitrates) sont les marqueurs d’un phénomène d’ALWC (accelarated low water corrosion). Des essais effectués en conditions stérilesont confirmés la présence de CIM dans le milieu étudié.Une attention particulière a été portée sur le niveau basse mer avec une étude dynamique de la corrosion sur 50 jours. Ainsi, il a été montré que les phénomènes de surfacesont constants (dépôts de même épaisseur, diffusions de Warbrug identiques), mais avec des vitesses déterminées par courbes de polarisation augmentant linéairement (d’équation vcorr = 0, 004t + 0, 091). La présence dès 10 jours d’oxydes et d’hydroxydes de fer et, dès 30 jours, d’oxydes de manganèse et de sulfure de fer a également été mise en évidence.L’étude du bioflim corrosif montre une modification de la composition bactérienne au cours du temps avec un changement des β- vers les α-protéobactéries. Contrairement aux attentes, les procaryotes sulfato-réducteurs PSR (principalement des δ-protéobacteries) sont pratiquement absents du consortium corrosif. En revanche, des sulfato-oxydateurs sont prépondérants, et particulièrement Rheineimera aquamaris, dont le potentiel corrosif a été prouvé pour la première fois en culture pure.Ainsi, la présence de bactéries aérobies (les sulfato-oxydatrices), l’absence de bactéries anaérobies (PSR) et l’augmentation constante des vitesses montrent qu’après 50 jours le processus de corrosion se situe encore dans une des deux premières phases du modèle de Melcher. Pour compléter cette première étude dans un estuaire amazonien, des expériences à plus long terme doivent donc être réalisées en portant une attention sur la zone de marnage.The Larivot Bridge, located at the mouth of the Cayenne River and the Atlantic Ocean, is a vital road artery of the Amazonian department of French Guiana. Built incarbon steel, it was closed in 2009 for breach of a pile due to corrosion. Corrosion influenced by microorganisms (MIC) is a natural process widely studied in temperatetidal environments. The objective of the work here is to identify markers in the case of a structure in the Amazonian environment.Experiments were carried out in situ for 30 days, with a follow-up of corrosion by chemical, electrochemical and biological analyses at the low water level. They showthat the low water level (corresponding to the level of the river when the tide is at its lowest) display the faster corrosion (about 0.8 mm.an-1). These rate, the low corrosionresistance, the high microorganisms presence with a high concentration of nutrients (especially the nitrate) are markers of a phenomenon of ALWC (accelarated low watercorrosion). Tests performed under sterile conditions have confirmed the presence of MIC in the medium studied.Particular attention was paid to the low water level with a dynamic study of corrosion on 50 days. Thus, it has been shown that surface phenomena are constant (samethickness of deposit, Warbrug diffusions identical), but with rates determined by polarization curves increasing linearly (equation of vcorr = 0.004t + 0.091). The presence at10 days of iron oxides and hydroxides and from 30 days, oxides of manganese and iron sulfide was also highlighted.The study of the corrosive bioflim shows a change in the bacterial composition over time with a change of β- to α-protéobactéries. Contrary to expectation, the sulfatereducingprokaryotes SRP (mostly δ-protéobacteries) are practically absent in the corrosive consortium. Instead, sulfate-oxidiser are paramount, especially Rheineimera Aquamaris,the corrosive potential has been proven for the first time in pure culture.Thus, the presence of aerobic bacteria (sulfate-oxydatrices), the lack of anaerobic bacteria (SRP) and the constant increase in speeds show that after 50 days the corrosionprocess is still located in one of the first two phases Melcher model. To complete this first study in the Amazon estuary, in the longer term experiments must be performedpaying attention to the tidal zone