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Projet FISC : Fractionnement Isotopique du Soufre pour la Corrosion
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Durée du projet d’un an - Mission Interdisciplinarité du CNRS

Le projet FISC dont le LAPA est  le coordinateur s’inscrit dans l’axe biocorrosion du laboratoire. Son objectif est de mieux cerner les mécanismes de biocorrosion du fer. Personnes du LAPA impliquées : Florence Mercier, Delphine Neff, Eddy Foy, Jean-Paul Gallien, Enrique Vega, Mickaël Bouhier, Philippe Dillmann

Partenaires :

  • LAPA/NIMBE UMR 3685 CEA-CNRS
  • LaSIE/Université de la Rochelle
  • IPREM/Université de Pau et des Pays de l’Adour
  • Institut Michel Eugène Chevreul/Université de Lille

Les sulfures de fer, produits de corrosion du fer en milieu désaéré, ont une influence sur la vitesse de corrosion du fer : elles peuvent l’augmenter par corrosion galvanique ou bien la diminuer en passivant le métal. Ces produits de corrosion peuvent être formés par voie inorganique ou avec la contribution des bactéries sulfato-réductrices (BSR) qui réduisent en sulfures les ions sulfates du milieu.      Pour cerner le rôle des bactéries dans la corrosion et élucider les mécanismes de biocorrosion du fer, il faut déterminer l’origine de ces sulfures de fer qui se sont formés localement dans les couches de produits de corrosion.

L’objectif du projet FISC est de déterminer par spectroscopie et imagerie ToF-SIMS, le rapport isotopique du soufre 32S/34S au sein des sulfures de fer présents dans les couches de corrosion du fer afin de déterminer leur origine inorganique ou bactérienne. En effet, en réduisant les sulfates en sulfures, les BSR laissent les sulfates résiduels appauvris en 32S et enrichis en 34S.

Les phases soufrées présentes dans les couches de produits de corrosion issus du fer issu de sols anoxiques ou du milieu marin sont très localisées et sous forme de liserés de  quelques dizaines de micromètres pouvant être mélangés à d’autres produits de corrosion tels que des carbonates et des oxydes de fer (figure 1). Ainsi, pour déterminer le rapport isotopique du soufre dans ces phases soufrées imbriquées avec d’autres produits de corrosion, le ToF-SIMS, méthode de spectrométrie de masse de résolution spatiale submicrométrique est parfaitement adaptée.

Le premier volet du projet consiste en l’analyse par ToF-SIMS de systèmes simples constitués d’une diversité de phases soufrées (sulfures de fer, rouilles vertes sulfatées) que l’on trouve généralement dans les couches de corrosion du fer issu de sols anoxiques ou du milieu marin. Ces phases sont obtenues à la suite d’expériences de corrosion en conditions contrôlées, en l’absence ou en présence de souche BSR, et dans des conditions représentatives de la corrosion dans les sols ou en milieu marin. Cette première partie du projet vise à déterminer si le rapport isotopique varie : (i) selon la nature de la phase soufrée et (ii) selon que les phases soufrées ont une origine inorganique ou bactérienne. La deuxième partie du projet sera consacrée à l’étude de systèmes réels consistant en des échantillons corrodés en milieux naturels, dans les sols et en milieu marin. La distribution des sulfures de fer au sein des couches de produits de corrosion ainsi que leur nature cristalline seront identifiées par des techniques de caractérisation complémentaires, de l’échelle macroscopique à nanométrique (microscopie optique, MEB-EDS, µRaman, DRX, Conductive-AFM). Le fractionnement isotopique local du soufre sera mesuré au sein des différentes phases soufrées présentes dans les couches de produits de corrosion grâce au ToF-SIMS afin de déterminer l’origine inorganique/bactérienne des phases fer-soufre présentes.

Les résultats acquis dans ce projet doivent permettre de mieux comprendre les mécanismes de corrosion du fer dans différents environnements (sols anoxiques, milieu marin) et de cerner le rôle des bactéries dans la corrosion.

 

Maj : 16/07/2018 (2874)

 

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