I rivestimenti ad alta tecnologia combattono la corrosione sulle strutture ad alte prestazioni
La corrosione, ovvero la degradazione chimica o elettrochimica del metallo, può causare cedimenti strutturali, perdite finanziarie, rischi per la salute e inquinamento ambientale. I pericoli presentati dalla corrosione sono particolarmente rilevanti per le infrastrutture sottoposte a forti sollecitazioni, come gli aerei e le piattaforme petrolifere offshore. Il progetto COAT4LIFE(si apre in una nuova finestra), finanziato dal programma di azioni Maria Sklodowsa-Curie (MSCA)(si apre in una nuova finestra), si è prefisso di sviluppare rivestimenti multifunzionali sicuri per l’ambiente al fine di combattere la corrosione dei metalli di uso comune e delle loro leghe. COAT4LIFE si basa sul lavoro del progetto SMARCOAT, finanziato da MSCA e completato nel 2018. COAT4LIFE ha offerto a giovani ricercatori e al personale aziendale l’opportunità di lavorare in ambienti diversi con persone diverse, spesso in Paesi differenti, dando vita a un’impollinazione incrociata di idee in un campo fondamentale per il futuro dell’economia europea a basse emissioni di carbonio.
Soluzioni ecologiche e protezione dalla corrosione
Niente dura per sempre. Nemmeno i metalli fanno eccezione, pur essendo tra i materiali più durevoli al mondo. Per prolungarne la durata, gli operatori del settore stanno cercando rivestimenti protettivi per le superfici metalliche. Come spiega il coordinatore del progetto, João Tedim: «La protezione attiva dalla corrosione ha un ruolo fondamentale quando i rivestimenti iniziano a cedere a causa degli effetti combinati di temperatura, umidità, presenza di specie aggressive, danni meccanici ed esposizione ai raggi UV, tutte condizioni riscontrabili durante la vita utile delle strutture metalliche.» L’aumento della durabilità delle strutture metalliche sosterrà l’economia circolare e l’attenzione del progetto verso l’ecosostenibilità garantirà che le soluzioni abbiano un impatto ambientale minimo. COAT4LIFE ha concentrato l’attenzione su due tipi di sistemi di rivestimento: una copertura biodegradabile temporanea utilizzata per il trasporto e nuovi polimeri pensati per rivestimenti a lungo termine. Oltre a valutare le prestazioni, ha condotto studi sull’ecotossicità e un’analisi del ciclo di vita degli elementi di rivestimento proposti. Gli obiettivi in termini di ecosostenibilità sono stati raggiunti. «Con COAT4LIFE abbiamo sviluppato polimeri ecocompatibili usati come leganti nelle formulazioni dei rivestimenti. Sono stati combinati con diversi nanoadditivi per ottenere rivestimenti multifunzionali, in grado di proteggere e rilevare l’insorgenza della corrosione nei substrati metallici, riducendo allo stesso tempo l’impatto ambientale», afferma Tedim.
Nanoadditivi per rivestimenti multifunzionali
L’approccio multifunzionale del progetto si articola in due rami distinti. Alcuni nanosensori(si apre in una nuova finestra) intelligenti consentono di rilevare precocemente la corrosione. Questi additivi sono sensibili agli stimoli e cambiano colore in presenza dei fattori precoci che scatenano la corrosione. Il rilevamento precoce della corrosione consente alle parti interessate di intervenire rapidamente in caso di deterioramento dei beni. Inoltre, l’apprendimento automatico si è rivelato uno strumento prezioso per identificare inibitori della corrosione promettenti per rivestimenti intelligenti. Questo filone di ricerca si è tradotto in numerose pubblicazioni(si apre in una nuova finestra) e in alcune presentazioni in occasione di convegni. I rivestimenti intelligenti si basano su additivi incapsulati/immobilizzati con un meccanismo di rilascio. «Quando l’effetto barriera del rivestimento convenzionale non fornisce più una protezione completa, i nanoadditivi iniziano a rilasciare inibitori di corrosione. Queste piccole specie chimiche si diffondono nei metalli esposti, inibendo così i processi di corrosione», spiega Tedim. Il progetto ha sviluppato diversi nanomateriali, di cui ha valutato l’impatto ambientale e le prestazioni. Sebbene raggiungere la compatibilità tra nanoadditivi e formulazioni di rivestimento fosse spesso complesso, due formulazioni, una per le leghe di alluminio e un’altra per l’acciaio, sono state convalidate tramite sperimentazioni standard e sul campo. Queste soluzioni hanno dimostrato prestazioni superiori ai prodotti esistenti e hanno soddisfatto gli elevati standard ambientali del progetto. I contributi di COAT4LIFE ai rivestimenti anticorrosivi rappresentano un passo importante per migliorare la sicurezza, la circolarità e le prestazioni delle strutture metalliche nei settori a rendimento elevato. Inoltre, la condivisione delle conoscenze tramite il progetto è promettente per ulteriori sviluppi futuri.
