 |
Ученые Пермского Политеха создали защиту от биокоррозии с эффективностью до 95%
Ученые ПНИПУ разработали инновационный метод подавления коррозии стали, который комплексно решает проблему микробиологического разрушения с эффективностью до 95%.
Коррозия стали — процесс разрушения железа и его сплавов, запускаемый агрессивными компонентами окружающей среды: влагой, кислородом, химическими реагентами и даже микробами. Внешне она чаще всего проявляется в виде рыхлой ржавчины (слоя оксидов и гидроксидов железа), которая не только является следствием разрушения, но и активно его ускоряет, впитывая влагу и способствуя дальнейшему распространению процесса.
Если с обычным атмосферным повреждением в той или иной мере справляются классические методы — лакокрасочные покрытия, ингибиторы (специальные химические вещества) и прочие барьерные технологии, — то существенно более опасным и скрытым противником является биокоррозия. Это процесс, при котором материал разрушается под воздействием микроорганизмов: бактерий, грибов и водорослей.
Особенно активно этот процесс протекает в водной среде, где влага выступает не только как проводник, но и как идеальная среда для размножения микроорганизмов. Например, такую коррозию можно наблюдать на корпусах кораблей, элементах шлюзов и опорах мостов. В этом случае разрушение провоцируется и поддерживается деятельностью железобактерий и других микроорганизмов, которые формируют на поверхности металла свои плотные биопленки. В процессе метаболизма они выделяют агрессивные соединения, например, кислоты, и буквально «поедают» металл изнутри. Такое воздействие обходит традиционную защиту, что приводит к стремительным и необратимым дефектам особенно подводных конструкций, трубопроводов и резервуаров.
Ученые Пермского Политеха разработали инновационный метод ингибирования коррозии стали, который комплексно решает проблему микробиологического разрушения.
Одним из ключевых и распространенных агентов биокоррозии являются железобактерии. Для их изучения исследователи провели сезонный отбор проб воды из рек в ноябре, феврале и сентябре, используя специальную питательную среду, которая стимулировала рост этой группы микроорганизмов, чтобы получить достаточное количество бактерий для экспериментов и анализ сезонных особенностей их воздействия на металлические поверхности.
— Мы добавили в образцы выделенных штаммов цветовой индикатор. При микроскопировании это позволило нам установить одинаковое строение клеточных стенок данных микроорганизмов и идентифицировать их как один вид, — рассказала Татьяна Соколова, доцент кафедры «Химия и биология».
Железобактерии показали высокую эффективность в разрушении металла, преобразовав в ржавчину более половины всего железа в растворе — от 60% до 77%. Наибольшую активность проявила сентябрьская культура (образец №3), что объясняется сезонными особенностями: в теплый период метаболизм железобактерий активизируется благодаря благоприятным температурным условиям. Теплая среда стимулирует их жизнедеятельность и усиливает коррозионное воздействие.
Для проверки влияния микробов на разрушение стали в реальной среде исследователи поместили образцы металла в чистую дистиллированную воду, куда добавили отобранные железобактерии в виде жидкой суспензии (по 10 мл на каждую пробу). Для сравнения часть образцов металла находилась в такой же воде, но без микроорганизмов. Все емкости оставили открытыми при обычных условиях на 28 дней, чтобы обеспечить естественный доступ воздуха.
Эксперименты показали, что выделенные штаммы железобактерий ускоряют коррозию стали почти в 2 раза. Это происходит потому, что бактерии в процессе своей жизнедеятельности активно перерабатывают железо: поглощают растворенные ионы металла, окисляют их кислородом и преобразуют в ржавчину. При этом они выделяют кислоту, которая дополнительно разъедает металлическую поверхность. Таким образом, микробы не только непосредственно потребляют железо, но и создают агрессивную кислую среду, что приводит к более резкому ускорению коррозионных процессов. В связи с этим, ученые впервые применили ингибитор на основе двух компонентов против биокоррозии.
— Для борьбы с этим разрушительным воздействием мы испытали два средства для защиты стали от бактерий: нитрит натрия и буру (препарат, подавляющий рост бактерий и нейтрализующий кислоту). Первое вещество проявляло антикоррозионное действие уже при концентрации 0.05%, обеспечивая защиту на уровне 87-91%. В то время как бура работала при более высоких дозах — от 0.3% (с эффективностью до 88%). При их совместном использовании (0.1% буры и нитрита натрия в концентрации 0.05-1%) был достигнут максимальный защитный эффект — 94-95%, — объяснила Татьяна Соколова.
Это объясняется тем, что по отдельности использовать только нитрит натрия недостаточно, так как он образует защитный слой на поверхности металла, но не уничтожает бактерии, которые продолжают вырабатывать агрессивные кислоты и разрушать покрытие. Бура в чистом виде тоже не является идеальным решением, поскольку она только борется с микроорганизмами, а для защиты требует высоких концентраций (от 0,3%), что плохо сказывается на окружающей среде.
Поэтому комбинация низких доз обоих веществ создает необходимый эффект в борьбе с биокоррозией. Этот метод обеспечивает максимальную защиту при минимальной химической нагрузке, что делает его экологичнее и экономичнее использования каждого ингибитора в отдельности.
Данный подход важен для защиты критически важных объектов — трубопроводов, резервуаров и водных конструкций, где он одновременно формирует защитное покрытие и устраняет биологическую причину разрушения. Такое решение особенно незаменимо в условиях длительной эксплуатации при ограниченном техническом обслуживании, обеспечивая надежную защиту без необходимости постоянного вмешательства.
Контактное лицо: Фазлетдинова Эллина Руслановна (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 22:48, 24.09.2025
Количество просмотров: 27
Страна: Россия
| Ученые Пермского Политеха с помощью ультразвука удешевили очистку воздуха на 20%, ПНИПУ, 14:46, 30.09.2025, Россия |
35 |
| Ученые Пермского Политеха усовершенствовали технологию создания углеродного поглотителя, который одновременно улавливает из воздуха два этих токсичных газа. Они впервые применили ультразвук для его изготовления, что позволило повысить эффективность процесса получения и качество готового продукта. Его себестоимость при этом снизилась на 20%. |
|
| Ученые Пермского Политеха доказали биоразлагаемость эстеровых моторных масел, ПНИПУ, 23:19, 24.09.2025, Россия |
26 |
| Ученые Пермского Политеха провели эксперимент и выявили скорость разложения эстеровых масел в почве. Это позволило экспериментально доказать, что перспективные компоненты «зеленого» продукта — эфиры жирных кислот — разлагаются природными микроорганизмами всего за 23 дня. Это в 5-10 раз быстрее обычных моторных масел, которые загрязняют окружающую среду на десятилетия. |
|
| Ученые Пермского Политеха развеяли 7 мифов о дислексии, ПНИПУ, 22:51, 24.09.2025, Россия |
25 |
| По данным Международной ассоциации дислексии, около 17–23% населения Земли имеют симптомы этого нарушения. Ученые ПНИПУ объяснили, из-за чего оно возникает, как влияет на интеллект и почему не является заболеванием, как связано с СДВГ и почему не стоит специально упрощать программу обучения для таких детей. |
|
| Эксперт ПНИПУ рассказала, что делать при встрече с дикими животными в лесу, ПНИПУ, 20:52, 21.09.2025, Россия |
364 |
| Осенний сезон пробуждает у многих людей азарт тихой «охоты», но в лесу даже опытный собиратель сам рискует превратиться в «добычу». В сентябре особенно опасно столкнуться с дикими лосями. Ученая Пермского Политеха рассказала, как обезопасить себя и своих близких от непредвиденных встреч с обитателями дикой природы. |
|
| Ученые Пермского Политеха рассказали, какие масла полезны для питания, а какие опасны, ПНИПУ, 20:49, 21.09.2025, Россия |
373 |
| Готовка на подсолнечном масле и употребление изделий, содержащих пальмовое, приводят ко множеству проблем со здоровьем. Ученые ПНИПУ рассказали, как рафинируют масло, в чем польза оливкового для диабетиков, а кокосового – для больных Альцгеймером и зачем употреблять масло грецкого ореха на грудном вскармливании. |
|
|
|
