Pierangela Cristiani* Corrosione dei materiali metallici in ambienti naturali Milano, 8 Luglio 2009 PRESENTAZIONE POWER POINT * ERSE SpA Negli ambienti acquatici naturali, le superfici immerse vengono immediatamente colonizzate da comunità di alghe e batteri e su di esse, nell’arco di pochi giorni, si sviluppa un complesso micro-ecosistema micillaginoso: il biofilm. All’interno del biofilm possono costituirsi forti disomogeneità chimiche e biologiche, dovute anche all’accumularsi di limo, prodotti di corrosione, depositi inorganici e, nel caso dei circuiti di raffreddamento marini, organismi biologici incrostanti (biofouling), che lo rendono molto compatto e consistente, favorendo la formazione di regioni aerobiche ed anaerobiche in spazi attigui. Grazie soprattutto alla disomogeneità dell’ambiente in cui vivono, i microrganismi del biofilm, i batteri in particolare, sono in grado di indurre direttamente o indirettamente fenomeni molto aggressivi per i materiali, secondo meccanismi in parte non ancora conosciuti con certezza. In questi casi si parla di “corrosione microbiologica” (comunemente abbreviata in MIC, dall’inglese Microbial Influenced Corrosion). L’interazione diretta si manifesta quando i microrganismi catalizzano i processi elettrochimici, anodici o catodici che determinano la velocità di dissoluzione del metallo. L’interazione indiretta si ha, invece, nei casi in cui i microrganismi modificano le condizioni ambientali, in particolare il pH e la concentrazione delle specie anioniche (sofuri, cloruri…), aumentando l’aggressività della soluzione, oppure agendo da schermo e creando condizioni di aerazione differenziale. L’attacco e il degrado degli strati protettivi dei metalli sono da considerarsi anch’essi un’azione indiretta. I batteri responsabili di MIC sono molto diffusi sia in condizioni di aerobiosi, sia di anaerobiosi, in quanto alcuni di essi necessitano di ossigeno per respirare, mentre altri possono vivere solo in “anaerobiosi” (termine che definisce l’assenza di ossigeno), utilizzando per il loro metabolismo l’energia fornita dalle reazioni di riduzione di composti inorganici come i solfati al posto dell’ossigeno. È questo il caso dei batteri “solfatoriduttori”, responsabili dei più importanti e gravi casi di corrosione che si verificano nei terreni, nei sedimenti e sulle superfici ricoperte da depositi di spessore consistente. In questi casi, senza l’intervento dei batteri, la cinetica del processo catodico (e di conseguenza di quello corrosivo globale) risulterebbe fortemente sfavorita. I componenti dei circuiti di raffreddamento industriali, gli scambiatori di calore in particolare, soffrono di gravi problemi di corrosione microbiologica, tali da rendere necessario il trattamento delle acque con agenti biocidi per garantire il funzionamento degli impianti. Un dosaggio di basse concentrazioni di cloro nell’acqua è sufficiente a garantire un buon effetto biocida, ma un attento controllo del trattamento di clorazione è comunque raccomandabile in ogni circostanza. Gli strumenti di monitoraggio oggi disponibili sul mercato, basati su sonde elettrochimiche di misura della crescita del biofilm e su sonde elettrochimiche per la determinazione della velocità di corrosione consentono, infatti, la prevenzione del rischio di corrosione microbiologica ottimizzando il trattamento alle esigenze specifiche di ogni singolo impianto. Un attento monitoraggio consente, inoltre, di contenere l’impatto ambientale dei trattamenti ad un livello trascurabile in termini di sottoprodotti tossici che possono potenzialmente formarsi nel caso di sovradosaggi. Fig. 1: Grafico della risposta della sonda elettrochimica BIOX per il monitoraggio del biofilm e dei trattamenti di clorazione. Fig. 2: Campione di tubo di condensatore in lega di rame (CuNi70/30) soggetto ad attacchi di corrosione microbiologica dopo un mese di esposizione in acqua di mare ricca di fango.