La corrosione microbica, o biocorrosione (MIC, Microbiological Induced Corrosion), rappresenta un fenomeno complesso in cui microorganismi eterogenei interagiscono con materiali metallici, modificandone la superficie e accelerandone il degrado. L’azione combinata di batteri, funghi, alghe e diatomee determina alterazioni chimiche locali che influenzano profondamente i processi elettrochimici alla base della corrosione.

Microrganismi e loro ruoli nella biocorrosione

Il gruppo più rilevante di microrganismi coinvolti nella MIC è costituito dai batteri ferruginosi. Tra questi, i batteri solfatoriduttori del genere *Desulfovibrio*, *Desulfonema*, *Desulfotomaculum* e *Desulfosarcina* assumono un ruolo predominante grazie alla loro capacità di ridurre i solfati a solfuri per ottenere energia metabolica. Essendo anaerobici, prosperano in ambienti privi di ossigeno ma ricchi di solfati anche in basse concentrazioni. Questi batteri sono particolarmente dannosi poiché possono ridurre il ferro ferrico a ferro ferroso, destabilizzando la matrice metallica e facilitando le reazioni corrosive[1].

In parallelo operano i batteri solfossidanti, come *Thiobacillus thiooxidans* e *Thiobacillus ferrooxidans*, capaci di ossidare ferro, zolfo e solfuri in solfati. Ad esempio, il *Thiobacillus thiooxidans*, ossidando zolfo e solfuri o altri composti solforati, produce acido solforico che accelera la decomposizione del metallo tramite attacco chimico diretto[1]. I ferrobatteri precipitanti quali *Gallionella ferruginea*, *Siderocapsa* e *Sphaerotilus* completano il quadro biologico ossidando ferro e manganese con conseguente deposizione di prodotti solidi sulla superficie corrotta.

Anche funghi specifici come *Cladosporium resinae* possono causare corrosione dell’alluminio abbassando localmente il pH fino a valori tali da depassivare lo strato protettivo naturale del metallo[1].

Ambiente microbico: biofilm e microambienti

L’interfaccia tra metallo e ambiente acquoso o terreno è rapidamente colonizzata da biofilm costituiti da comunità microbiche tenute insieme da sostanze, spesso gelatinose, prodotte dagli stessi microorganismi. Il biofilm agisce da barriera fisica ma soprattutto crea microambienti chimicamente distinti dalla fase acquosa circostante. La stratificazione interna del biofilm presenta condizioni aerobiche nella zona esterna mentre quella interna è anaerobica, favorendo così lo sviluppo dei batteri solfatoriduttori responsabili della MIC[1].

Il pH all’interno del biofilm può variare, oscillando tra 0 e 11, mentre la temperatura tollerata dai microrganismi va da 0 °C fino a 80 °C; inoltre essi resistono a pressioni elevate fino a 103 MPa[1]. Queste condizioni estreme evidenziano l’adattabilità dei microorganismi implicati nella corrosione microbica anche in ambienti industriali severamente stressati.

Meccanismi specifici di attacco nelle strutture sommerse

Le superfici metalliche immerse in acqua subiscono una colonizzazione che evolve attraverso aggregazione progressiva delle microcolonie formando pellicole biologiche sempre più organizzate (biofilm). Nei sistemi idrici potabili le basse concentrazioni di nutrienti inducono i microorganismi a insediarsi sulle pareti delle tubazioni dove trovano condizioni favorevoli per sopravvivere e moltiplicarsi[1].

La presenza di batteri filamentosi come *Sphaerotilus* o peduncolati come *Gallionella* in acque non perfettamente pure può portare alla formazione di ammassi mucillaginosi con rischio significativo di occlusione meccanica delle tubature. Il biofilm inoltre supporta la proliferazione di organismi più complessi (isopodi, anfipodi, insetti, olicheti, irudinei, molluschi, nematodi, ecc.), accentuando fenomeni noti come macrofouling che contribuiscono a modifiche fisiche oltreché chimiche della superficie metallica[1].

L’innesco della corrosione elettrochimica avviene perché le zone ricoperte da biofilm presentano differenze locali nel potenziale elettrico creando aree anodiche e catodiche che accelerano la degradazione metallica anche se l’ambiente generale non favorisce spontaneamente la corrosione. I batteri ferroprecipitanti traggono energia ossidando ferro ferroso in ferro ferrico; questa trasformazione produce depositi solidificati che si impregnano nei filamenti cellulari mentre contemporaneamente si concentra cloruro sul metallo aumentando l’aggressività locale[1].

Ulteriormente, batteri eterotrofi come *Escherichia coli* liberano acidi organici che intensificano l’attacco chimico, mentre altri come lo *Pseudomonas*, agendo come ferro riducenti, aumentano la reattività superficiale producendo ferro ferroso da ferro ferrico. I batteri metanogeni coesistono spesso con i solfato riduttori stabilendo simbiosi metaboliche: i solfato riduttori producono idrogeno, anidride carbonica e acetato (per fermentazione), consumati poi dai metanogeni per generare metano e/o metano e anidride carbonica, rendendo possibile il processo delle reazioni[1].

Corrosione microbiologica nelle strutture interrate

Le strutture metalliche interrate presentano un rischio significativo dovuto alla presenza massiccia dei batteri solfato riduttori (gruppo *Desulfovibrio*), anaerobi facoltativi capaci di sopportare debolissime tracce d’ossigeno ma proliferanti solo in condizioni anaerobiche (o debolmente aerate) in cui sono disciolti sali solforici[1]. Circa metà degli attacchi corrosivi su tubazioni e serbatoi sotterranei sono attribuiti a queste specie.

I terreni argillosi (bassa resistività) neutri o acidi con elevato contenuto salino creano un ambiente ideale per la crescita dei solfato riduttori poiché, pur risultando in condizioni che renderebbero trascurabili i processi di corrosione elettrochimica, favoriscono l'attività metabolica batterica. L’odore caratteristico di uova marce che si percepisce quando il manufatto viene privato del terreno è dovuto al rilascio di idrogeno solforato prodotto dalla loro attività metabolica[1].

Questi microrganismi provocano un tipo di corrosione localizzata molto aggressiva soprattutto perché inducono la depolarizzazione catodica. I batteri solfato riduttori riducono i solfati in H2S, S2-, CO2 e FeS, ossidano gli acidi organici e producono acetato[1].

Considerazioni operative

La gestione della biocorrosione richiede una comprensione dettagliata delle comunità microbiche presenti e dei loro meccanismi metabolici specifici. Le strategie preventive includono controllo delle condizioni ambientali (pH, ossigeno) e l’uso mirato di biocidi compatibili con i sistemi industrializzati.

L’approccio diagnostico deve considerare il monitoraggio continuo del biofilm mediante tecnologie avanzate capaci di distinguere le specie batteriche dominanti così da intervenire tempestivamente contro quelle maggiormente dannose quali i solfato riduttori anaerobi.

L’integrazione dei dati microbiologici con parametri elettrochimici permette inoltre una gestione predittiva più efficace rispetto ai soli controlli chimici tradizionali.

In sintesi la biocorrosione è un fenomeno multifattoriale influenzato dalla composizione microbiologica complessa del biofilm e dalle condizioni ambientali locali. La sua mitigazione richiede competenze interdisciplinari tra microbiologia applicata, ingegneria dei materiali ed elettrochimica industriale[1].

Che cos'è la corrosione microbica?

La corrosione microbica è il degrado dei materiali, in particolare dei metalli, causato dall'attività di microorganismi come batteri e funghi.

Quali tipi di microorganismi sono responsabili della corrosione microbica?

I principali microorganismi coinvolti nella corrosione microbica sono i batteri solforici, i batteri ferroso e svariati funghi che producono acidi e altri composti corrosivi.

Come possiamo prevenire la corrosione microbica?

Per prevenire la corrosione microbica, è importante mantenere un ambiente igienico, utilizzare materiali resistenti alla corrosione e adottare trattamenti chimici o fisici come la passivazione.

Qual è l'impatto della corrosione microbica nelle industrie?

La corrosione microbica può causare gravi danni strutturali e perdite economiche significative nelle industrie, in particolare nel settore petrolifero, delle costruzioni e della navigazione.

La corrosione microbica può essere monitorata?

Sì, la corrosione microbica può essere monitorata attraverso tecniche elettriche, analisi chimiche e ispezioni visive per valutare il degrado dei materiali.

Corrosione microbica: fenomeno di deterioramento dei materiali inorganici dovuto all'interazione con microorganismi.
Microorganismi: organismi microscopici che possono influenzare processi chimici e biologici, come batteri, funghi e alghe.
Batteri di corrosione: batteri specializzati che accelerano i processi di corrosione mediante meccanismi biochimici.
Acidi: composti chimici che possono ridurre il pH dell'ambiente, causando attacchi ai materiali metallici.
Biofilm: comunità di microorganismi aderenti a superfici, che possono proteggere i batteri e favorire la corrosione.
Ossidazione: processo chimico in cui un atomo o molecola perde elettroni, spesso legato alla corrosione dei metalli.
Riduzione: processo chimico in cui un atomo o molecola guadagna elettroni, parte integrante di reazioni redox.
Solfato riduttori: batteri che riducono i sulfati a sulfuri, spesso coinvolti nel deterioramento di materiali metallici.
Ruggine: prodotto della corrosione del ferro, formato principalmente da idrossido di ferro.
Reazione chimica: interazione tra sostanze chimiche che porta alla formazione di nuove sostanze.
Sistemi idrici: reti di tubazioni e impianti per la distribuzione dell'acqua, vulnerabili alla corrosione microbica.
Nanomateriali: materiali con dimensioni nanometriche con proprietà uniche, utilizzati per prevenire la corrosione.
Temperatura: fattore ambientale che può influenzare l'attività metabolica dei microorganismi e la corrosione.
Umidità: condizione ambientale che può facilitare la proliferazione batterica e influenzare i tassi di corrosione.
Infrastrutture: strutture materiali come ponti e tubi che richiedono protezione contro la corrosione.
Sostenibilità: principio di progettazione che mira a ridurre l'impatto ambientale, incluso quello della corrosione.

Chimica della corrosione microbica: Analizzando gli effetti dei microrganismi sulla degradazione dei materiali, si può esplorare come la corrosione microbica influisca sulle infrastrutture e sull'industria. Si potrebbero studiare specifici casi, come la corrosione delle tubazioni o delle strutture in acciaio, evidenziando i meccanismi biochimici coinvolti.

Meccanismi di corrosione microbica: Questa sezione potrebbe includere un'analisi dettagliata dei diversi processi che i microrganismi utilizzano per corrodere i materiali. Ad esempio, si potrebbero considerare il ruolo di batteri come Desulfovibrio, evidenziando le reazioni chimiche che portano alla degradazione dei metalli e alla formazione di biofilm.

Tecnologie per il controllo della corrosione: Si potrebbero esaminare le tecnologie innovative per prevenire o mitigare la corrosione causata da agenti microbici. Dalla progettazione di materiali più resistenti a metodi chimici e fisici, come l'uso di inibitori di corrosione, tali soluzioni sono fondamentali in vari settori industriali.

Impatto ambientale della corrosione microbica: Analizzare come la corrosione microbica non solo danneggia le strutture, ma ha anche ripercussioni significative sull'ambiente. L'erosione di metalli e materiali può portare a perdite di sostanze chimiche nocive nel suolo e nelle acque, influenzando gli ecosistemi.

Strategie di monitoraggio nella corrosione microbica: Questo argomento si focalizzerebbe sui metodi di monitoraggio e diagnosi utilizzati per identificare la corrosione microbica. Tecniche come la spettroscopia, metodi elettrochimici e analisi microbiche possono rivelare la presenza di biofilm corrosivi e aiutare nella gestione degli interventi.

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