พี่ ๆ มันมีแบคทีเรียกินคน แล้วมันมีแบคทีเรียกินเหล็กบ้างไหมอ่ะ ?

น้องเจ้าหนูจัมมัยที่ทำงานคนเดิม กระโดดมาดักผมระหว่างทางเดินไปโรงอาหารตอนพักเที่ยง
พร้อมกับคำถามชวนปวดหัวรอบที่ร้อยแปด

มีดิ แต่พี่ไปกินข้าวก่อนได้ไหม ?

ม่ายเอา พี่เล่าให้หนูฟังหน่อย

ไม่งั้นหนูจะชักดิ้นชักงอร้องไห้อยู่ตรงนี้ เดี๋ยวพี่อายเขานะ

งั้นเดินไปเล่าไปแล้วกันนะ จะได้ไม่เสียเวลา

โอเค Let’s go

แบคทีเรียกินเนื้อเหล็ก ในทางโลหะวิทยา

เราเรียกว่า Microbiological Induce Corrosion หรือเรียกย่อ ๆ ว่า MIC

แปลเป็นไทยได้ง่าย ๆ ว่า การกัดกร่อนที่ถูกเหนี่ยวนำจากสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก
ซึ่งตัวที่สำคัญของ MIC คือแบคทีเรียนี้แหละ !!

แล้วแบคทีเรียมันกินเนื้อเหล็ก ได้จริง ๆ หรือพี่ ?

เสียงน้องถามสวนมาระหว่างผมอธิบาย

จะบอกยังไงดีล่ะ  เรียกว่าแบคทีเรียมันสร้างสารเคมีที่มีฤทธิกัดกร่อนเหล็กได้จะถูกกว่า



ยังไงเหรอคะ ?

คืองี้ แบคทีเรียที่ทำให้เหล็กกัดกร่อนหรือเกิด Corrosion จะมีอยู่
2 ตัว หลัก ๆ 

ประเภทแรกจะเป็นแบคทีเรียพวกไม่จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนในชีวิต (Anaerobic bacteria)

อย่างพวก SRB หรือ ชื่อเต็ม ๆ ที่เรียกว่า Sulphate Reducing Bacteria



ก็ตามชื่อที่เรียกนั้นแหละ แบคทีเรียตัวนี้มันสามารถรีดิวซ์ซัลเฟตซึ่งเป็นสามารถประกอบที่ไม่ค่อยมีฤทธิ์กัดกร่อน
ให้กลายเป็นสารประกอบซัลไฟด์ อย่างกรด ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (Hydrogen Sulfide; H₂S) ได้

ทีนี้แหละ บริเวณที่ไอ้แบคทีเรียตัวนี้มันเกาะอยู่ มันก็เลยถูกกัดกร่อนได้ง่ายกว่าตำแหน่งอื่น ๆ 
จากกรดที่แบคทีเรียมันผลิตออกมา

แล้วอีกตัวละพี่ ?

อีกตัวก็เป็นแบคทีเรียประเภทที่จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนในชีวิต(Aerobic bacteria) อย่าง
manganese-oxidizing bacteria (MnOB) หรือ iron-oxidizing bacteria (IOB)

MnOB กับ IOB พวกนี้มันสามารถออกซิไดซ์ทำให้ Mn⁺² Fe⁺² ที่อยู่ในสภาพสารละลายให้กลายเป็น Mn⁺⁴ Fe⁺³ ที่มีสภาพเป็นของแข็งได้

การที่พวกนี้มันเกาะที่ผิวเหล็กทำให้คล้ายกับการกัดกร่อนภายใต้ตะกรัน (Corrosion Under Deposited)
หรือการกัดกร่อนใต้ซอก (Crevice Corrosion) 

บริเวณที่แบคทีเรียมาเกาะมันจะเป็นจุดอับอากาศและทำให้ปริมาณออกซิเจนนี้ต่ำกว่าบริเวณใกล้เคียง
และเกิดปฏิกิริยาไฮโดรสิส ทำให้บริเวณนี้มีสภาพเป็นกรด เหล็กเลยถูกกัดกร่อน

แล้วไอ้ 2 ตัวนี้มันต่างกันยังไงล่ะคะ ?



MnOB จะพิเศษกว่า IOB ตรงพวกนี้มันสามารถสร้าง Oxidant ที่แรง
ดังนั้น Mn⁺⁴  (MnO₂) ที่มันสร้างขึ้นมาสามารถดึงอิเล็กตรอนจากเหล็กออกมาเพื่อสร้างให้ตัวเองกลายเป็น
MnO(OH) หรือ Mn⁺³ ได้อีกครั้งหนึ่ง

กลายเป็นลูปนรกที่ทำให้เเหล็กเกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรงและสามารถเกิดเป็นรูเข็มได้ง่าย

โห...... โหดจริงพี่

แล้วแบบนี้เราจะรู้ได้ยังไงอ๊ะ ? ว่าเหล็กเราโดนพี่แบคทีเรียกินเข้าให้แล้ว ?

ที่จริงก็ไม่ยากนะถ้าเป็นพวก SRB มันก็จะทิ้งพวก ซัลเฟอร์ ตกค้างไว้บนสนิม
ถ้าเป็น MnOB แมงกานีส ก็จะโดดพุ่งมาให้เห็น

พวกนี้เราสามารถตรวจได้ด้วยเทคนิค SEM-EDS





แล้วถ้าเป็น IOB ล่ะคะ พี่จะรู้ได้ไง

เอออันนี้ยากหน่อย เพราะมันจะเหมือนสนิมเหล็กธรรมดา สังเกตจากเมือก (Biofilm) ก็ได้ 
การกัดกร่อนมันจะอยู่ใต้เมือกของแบคทีเรียนั้นแหละ



อ้อเกือบลืมไปลองสังเกตดูจากภาคตัดขวางของชิ้นงานได้นะ
ถ้าตัดขวางเราจะเห็นอาณานิคม (Colony) ของแบคทีเรียมนขยายตัวชอนไชในเนื้อเหล็กเต็มไปหมด
ต่างกับพวกรูเข็มโดยทั่วไปที่มักจะกัดเนื้อเหล็กตามแนวดิ่ง

โหน่ากลัวอะ แล้วในงานวิเคราะห์ความเสียหายของพี่เจอพวกนี้บ่อยไหม ?

ก็เจอบ้างนะ มีเข้ามาเรื่อย ๆ ส่วนใหญ่ก็มาจากระบบท่อน้ำที่มีข้อบกพร่องภายใน 
อย่างที่มีการเชื่อมไม่สมบูรณ์ (Incomplete Penetration)
หรือในระบบที่มีน้ำขังค้างอยู่ในท่อของพวกนี้แบคทีเรียนี้มันชอบนักแล

แล้วเหล็กพวกไหนบ้างอะพี่ที่เสี่ยง ?

ก็เกิดได้หมดนะ เหล็ก สเตนเลส ไททาเนียมก็ยังมีโดนเลย
ขอให้มันมีที่อยู่ให้แบคทีเรียมันหลบมุม น้ำพัดไม่แรง หรือ น้ำนิ่ง
ถ้ามันสร้างเมือกได้ ซักพักก็เสร็จมัน

ว่าแต่พี่ไปกินข้าวได้ยัง ?

ใครห้ามพี่ไว้ละค่ะ ? หนูไม่ได้ห้ามพี่กินข้าวซักหน่อย แค่มีเรื่องมาถาม

คราวนี้ผมไม่ตอบโต้อะไรเหมือนเช่นเคย 
ได้แต่ก้มลงไปผูกเชือกรองเท้าผ้าใบให้แน่น เตรียมออกกำลังกายไล่เตะคนก่อนกินข้าว

#เหล็กไม่เอาถ่าน

Ref.

B.J. Little et al., International Biodeterioration & Biodegradation 154 (2020) 105062.
Abhilash Kumar Tripathi et al., Frontiers in Microbiology 12, October 2021.
Alireza Bahadori, Corrosion and Materials Selection: A Guide for the Chemical and Petroleum Industries, John Wiley & Sons, Ltd, 2014.