Analyse de la composition isotopique du soufre pour la détermination de l'origine bactérienne ou inorganique des sulfures de fer formés lors de la corrosion anoxique du fer
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La résistance des structures métalliques à la corrosion à très long terme en milieu anoxique est un sujet d’étude important dans un double contexte. D’une part, en France, il est prévu de stocker les déchets radioactifs HA et MA-VL à 500m de profondeur au sein d’une couche d’argilite naturelle. Un système multi-barrières notamment composé de structures en acier non ou faiblement allié (chemisage et colis) doit permettre le confinement des rayonnements ionisants sur des durées pluriséculaires. D’autre part, les processus de corrosion anoxique sont étudiés dans le cadre de la conservation de mobiliers archéologiques ferreux « in situ », c’est-à-dire dans leur milieu d’enfouissement actuel tel que cela se pratique dans certaines conditions de conservation (tourbières ou sites lacustres).

 Or, la présence de micro-organismes dans le système de corrosion d’objets ferreux enfouis en conditions anoxiques est susceptible d’entraîner des modifications dans les processus de corrosion qui les dégradent. L’un des axes de recherche mené au laboratoire s’intéresse plus particulièrement aux bactéries sulphato-réductrices (BSR). Ces organismes sont capables de réduire les sulfates du milieu en sulfures ce qui peut entraîner la précipitation de sulfures de fer et donc la modification des processus de corrosion. Afin d’appréhender les processus de corrosion ayant lieu, il est donc impératif de pouvoir détecter l’intervention potentielle de bactéries dans les mécanismes de corrosion sur le très long terme. C’est pourquoi une méthode de détermination de l’origine bactérienne des sulfures de fer contenus dans les couches de produits de corrosion formés sur des objets archéologiques corrodés sur plusieurs centaines d’années en milieu anoxique est développée dans le cadre de cette étude à l’aide de mesures isotopiques.

 

En effet, que ce soit en présence de bactéries ou en milieu sulfuré, les systèmes de corrosion anoxiques conduisent à la précipitation de phases de sulfures de fer de quelques dizaines de micromètres (Figure 1) de type greigite, mackinawite et/ou pyrite dans une matrice de carbonates de fer. Selon la littérature, l’étude de la composition isotopique du soufre au sein de ces sulfures de fer permettrait de préciser leur origine. En effet les BSR produiraient des sulfures déplétés en isotopes lourds du soufre (33S, 34S et 36S) par rapport aux sulfates initiaux. Néanmoins, la plupart des études réalisées à ce sujet traitent de systèmes aqueux. L’approche adoptée dans notre laboratoire consiste donc à tester, sur des systèmes solides, de laboratoire et archéologique,  l’intérêt et la faisabilité de l’étude de la composition isotopique du soufre, en ToF-SIMS (Figure 2) et en nanoSIMS, pour la détermination de l’origine biotique ou abiotique des sulfures de fer.  

Contact : Sophie Grousset (IRAMIS/NIMBE/LAPA).

 

Maj : 03/04/2016 (2601)

 

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