Biologia de los microorganismos (1169)

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M I C R O B I O L O G Í A D E L A M B I E N T E A N T R O P I Z A D O 717
U
N
ID
A
D
 4
No obstante, este modelo ha sido cuestionado porque la forma-
ción de H
2
 de la superficie del hierro a pH neutro es un cuello 
de botella intrínseco, controlado por la disponibilidad limitada 
de los protones que se requieren para las reacciones que gene-
ran H
2
. 
Desde entonces, estudios electroquímicos detallados han 
puesto de manifiesto que algunas bacterias sulfato-reductoras, 
tales como Desulfopila corrodens, tienen la capacidad de tomar 
los electrones directamente del metal (Fe0, Figura 21.22b). En 
este modelo, los reductores de sulfato adheridos a la superficie 
del metal se encargan de la captura directa (catódica) de electro-
nes del metal, a través de una capa conductora sulfurosa resul-
tado de la corrosión (Figura 21.22b). Una capacidad similar para 
captar electrones directamente del Fe0 ha sido observada en un 
metanógeno similar a Methanobacterium, que produce metano 
(CH
4
) en lugar de sulfuro al crecer sobre hierro metálico. El 
modelo de captura directa de electrones también sugiere que 
asociadas a la superficie celular hay proteínas de óxido-reduc-
ción activas, u otras estructuras conductoras, que transfieren 
electrones desde la capa de corrosión hasta la célula. Este es uno 
más del número creciente de ejemplos del uso microbiano de 
estructuras celulares conductoras para oxidar o reducir acep-
tores o donadores de electrones insolubles, respectivamente 
( Secciones 14.14 y 20.5).
MINIRREVISIÓN
 ¿Cómo impide la adición de nitrato el agriado sulfuroso del 
crudo de petróleo?
 ¿Por qué se piensa que la corrosión microbiana acelerada 
del hierro metálico requiere la interacción directa entre los 
reductores de sulfato y la superficie del metal?
21.11 Biodeterioro de la piedra 
y el hormigón
Al igual que los microorganismos contribuyen a la formación 
del suelo mediante la disolución de superficies minerales com-
binando actividades f ísicas y metabólicas ( Sección 19.6), 
los materiales de construcción compuestos de piedra natural u 
( Sección 14.9). Los crudos que contienen más de un 0,5 % 
en peso de azufre se denominan «crudos agrios» y pueden ser 
corrosivos de forma natural porque el H
2
S está presente. En 
los campos petrolíferos próximos al océano, tales como los de 
Oriente Medio y Alaska, se inyecta agua marina para mante-
ner la presión del reservorio y forzar a que el petróleo fluya por 
el pozo de extracción. Dado que el agua del mar contiene sul-
fato 30 mM aproximadamente, una consecuencia indeseable de 
dicha inyección es el agriado adicional por la estimulación del 
crecimiento de microorganismos sulfato-reductores. 
Una estrategia aplicada actualmente por la industria petro-
lífera para el control del agriado, consiste en la inclusión de 
nitrato (NO
3
–) en el agua de inyección, lo que favorece el creci-
miento de microorganismos reductores de nitrato. Debido a que 
la respiración de nitrato es energéticamente más favorable que 
la respiración de sulfato ( Secciones 13.17 y 19.2), los reduc-
tores de nitrato superan a los reductores de sulfato en la com-
petición por los donadores orgánicos de electrones disponibles 
en el petróleo. El nitrato también favorece el crecimiento de los 
microorganismos oxidantes de sulfuro y reductores de nitrato 
( Secciones 13.8 y 14.11), lo que revierte el agriado por eli-
minación del sulfuro.
Mecanismos de la corrosión de metales
Los mecanismos por los que los reductores de sulfato contribu-
yen directamente a la corrosión son más controvertidos, como 
actualmente muestran dos modelos antagonistas principales. 
Uno de los modelos se basa en la «teoría de la despolarización 
catódica», según la cual el consumo de hidrógeno por el reduc-
tor de sulfato acelera la corrosión electroquímica por picaduras 
de la superficie del hierro (Figura 21.22a). Este modelo se basa en 
la capacidad de muchos reductores de sulfato de usar el hidró-
geno (H
2
) como donador de electrones, acelerando la produc-
ción de H
2
; esta reacción es energéticamente favorable pero 
cinéticamente lenta, y se origina en la oxidación química del 
hierro (Fe + 2 H– S Fe2+ + H
2
), con la estequiometría gene-
ral siguiente, cuya variación de la energía libre (ΔG0′) es muy 
favorable:
4 Fe0 + SO
4
2– + 3 HCO
3
– + 5 H+ S FeS + 3 FeCO
3
 + 4 H
2
O
 (ΔG0′ = – 925 kJ)
Figura 21.22 Corrosión del hierro por bacterias sulfato-reductoras. Dos modelos del mecanismo de acción de las bacterias sulfato-reductoras en la
corrosión de los metales. (a) Oxidación acelerada del hierro metálico por consumo del H
2
 producido abióticamente por reducción de los protones en la superficie 
del metal. (b) Captura directa de los electrones del metal utilizando estructuras conductoras de electrones de la pared celular externa que conectan con un sistema 
de transporte de electrones que atraviesa el periplasma. (c) Parte superior de la imagen: fotografía de una superficie de hierro sometida a corrosión sulfurosa. 
Parte inferior: corte lateral de la superficie metálica de la fotografía, mostrando las áreas de la superficie del metal donde ha habido corrosión y picaduras. 
Picadura
por corrosión
Bacteria sulfato-reductora Bacteria
sulfato-reductora
Picadura
y productos
de la corrosión
Complejo de
transferencia
de electrones y de
reducción del sulfato
en el periplasma
Región
anódica
Región
catódica
(a) (b) (c)
S
h
a
w
n
a
 J
o
h
n
s
to
n
 a
n
d
 G
e
rr
it
 V
o
o
rd
o
u
w8 H2O 8 OH
– + 8 H+
4 H2 + SO4
2–
SO4
2–
3 FeCO3
3 HCO3
–
FeS
HS–
HS–
8 e–
8 e–4 Fe0 4 Fe0
4 Fe2+
4 Fe2+
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