Biocorrosion des métaux et stockage des déchets nucléaires
Une équipe de scientifiques, dont certains du Laboratoire archéomatériaux et prévision de l’altération (LAPA) de l’unité Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie (NIMBE – Université Paris-Saclay, CEA, CNRS), développe une approche inédite pour déterminer l’origine de la corrosion de matériaux métalliques ferreux et identifier la contribution des micro-organismes.
Les phénomènes de corrosion des alliages métalliques dans les sols ou dans l’eau provoquent la dégradation des installations industrielles. Les phases de corrosion qui concernent les espaces de stockage de déchets nucléaires impliquent un dimensionnement spécifique de cette partie de l’installation. Dans l’environnement, ces installations sont au contact de nombreux micro-organismes contribuant à la corrosion des métaux. Par exemple les bactéries sulfato-réductrices transforment les sulfates du milieu ambiant en sulfures et influencent les phénomènes de corrosion.
Les chercheurs du Laboratoire archéomatériaux et prévision de l’altération (LAPA) de l’unité Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie (NIMBE - Université Paris-Saclay, CEA, CNRS), en collaboration avec le Muséum national d’histoire naturelle de Paris, l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN), l’Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs (Andra) et l’Université de Pau, ont récemment étudié la corrosion du fer induite par ces bactéries.
Au cours des expériences réalisées, ils ont analysé les produits de corrosion formés dans un milieu de composition proche de celle des sols, en absence (condition abiotique) ou en présence de bactéries (condition biotique), et ce à des temps différents. Afin de se placer au plus près des conditions environnementales, les chercheurs ont également réalisé une expérience comportant une phase biotique suivie d’une phase abiotique.
Grâce à une technique très précise de spectrométrie de masse à imagerie chimique, le nanoSIMS, ils ont quantifié les isotopes 34 et 32 du soufre - 34S et 32S – contenus dans les sulfures précipités au sein des produits de corrosion du fer. De façon générale, les bactéries sulfato-réductrices métabolisent préférentiellement le 32S et la proportion de cet isotope est bien supérieure à celle de 34S lors d’une production biotique de sulfures. Les résultats obtenus par les chercheurs lors de la corrosion du fer en présence de bactéries sulfato-réductrices concordent avec cet état de fait.
L’équipe propose ainsi une méthodologie de détection fine de la corrosion du fer et de son origine biologique ou géologique, adaptée aux sulfures de fer localisés au sein des produits de corrosion à une échelle micrométrique. Cette technique trouvera des applications dans la prévention des risques de corrosion des matériaux métalliques, notamment dans les sites de stockage de déchets nucléaires.
Référence :
Grousset S., et al. "Biocorrosion detection by sulphur isotopic fractionation measurements." Corrosion Science (2019): 108386.