Αναστολή διάβρωσης από εκχυλίσματα αιθέριων ελαίων:μια βιώσιμη μέθοδος ελέγχου της αποικοδόμησης του ανθρακούχου χάλυβα
Ο σίδηρος διαδραμάτισε κυρίαρχο ρόλο στην ανάπτυξη του σύγχρονου πολιτισμού από την ανακάλυψή του πριν από τέσσερις χιλιετίες. Η ανθρώπινη κοινωνία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από κράματα σιδήρου, χωρίς τα οποία η εκβιομηχάνιση δεν θα ήταν όπως είναι σήμερα.
Το πιο κοινό κράμα σιδήρου που υπάρχει, που αντιπροσωπεύει το 80% της παραγωγής του, είναι οι ανθρακοχάλυβες. Οι χάλυβες έχουν επιθυμητές μηχανικές και φυσικές ιδιότητες σε συνδυασμό με το σχετικά χαμηλό κόστος, διαθεσιμότητα και ανακυκλωσιμότητα. Το διαρκώς διευρυνόμενο βιομηχανικό συγκρότημα παγκοσμίως απαιτεί την αυξανόμενη χρήση ανθρακούχου χάλυβα σε υποδομές, μεταφορές, κατασκευή κ.λπ. , παραγωγή μεταλλεύματος και οξίνιση πετρελαιοπηγών. Αυτά τα περιβάλλοντα προκαλούν εκτεταμένες ζημιές από διάβρωση και φθορά των χάλυβων.
Η διάβρωση είναι μια τεράστια ανησυχία στις περισσότερες βιομηχανικές εγκαταστάσεις και εργοστάσια παραγωγής λόγω του υψηλού κόστους που σχετίζεται με τη συντήρηση, τις ζημιές, την αντικατάσταση μεταλλικών μερών και κατασκευών και τον έλεγχο της διάβρωσης. Διατίθενται αποτελεσματικές μέθοδοι ελέγχου της διάβρωσης, όπως προστατευτικές επιστρώσεις και επενδύσεις, καθοδική προστασία, ανοδική προστασία, επιλογή υλικών κ.λπ., αλλά καμία από αυτές δεν είναι τόσο οικονομική όσο η χρήση αναστολέων διάβρωσης για την παράταση της διάρκειας ζωής βιομηχανικών εξαρτημάτων, κατασκευών και εξαρτήματα κατασκευασμένα από ανθρακούχο χάλυβα για εφαρμογή σε υδατικά περιβάλλοντα.
Οι αναστολείς είναι χημικές ενώσεις οργανικής και ανόργανης προέλευσης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, συνδυάζει και τις δύο προελεύσεις. Οι οργανικές ενώσεις αναστολέα λειτουργούν ως επί το πλείστον σχηματίζοντας ένα προστατευτικό φιλμ ενός ή πολλαπλών μοριακών στρωμάτων σε ανθρακούχους χάλυβες που καταστέλλουν τη μεταφορά, τη διάχυση και την ηλεκτρολυτική μεταφορά διαβρωτικών ανιόντων που είναι υπεύθυνα για ηλεκτροχημικές αντιδράσεις οξειδοαναγωγής και επιφανειακή αποικοδόμηση του χάλυβα. Οι περισσότεροι διαθέσιμοι αναστολείς διάβρωσης είναι μη βιώσιμοι λόγω της τοξικότητάς τους, του κόστους και των αυστηρών κανονισμών που διέπουν τη χρήση τους.
Η έρευνα για τις πράσινες οργανικές χημικές ενώσεις έχει δώσει πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα για να ικανοποιήσει την ατελείωτη δίψα για οικονομικά αποδοτικές βιώσιμες εναλλακτικές λύσεις. Αυτό είναι ιδιαίτερα εμφανές στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου, όπου ένα τεράστιο μέρος της περιουσίας τους πηγαίνει σε αναστολείς για να μετριάσουν το πρόβλημα της διάβρωσης και να δικαιολογήσουν την εκτεταμένη χρήση ανθρακούχων χάλυβων.
Τα εκχυλίσματα αιθέριων ελαίων έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικοί αναστολείς της διάβρωσης του ανθρακούχου χάλυβα. Πρόκειται για συμπυκνωμένα υδρόφοβα υγρά που περιέχουν πτητικά συστατικά αρώματος από φυτά. Έχει προσδιοριστεί πειραματικά ότι αποτελούνται από συστατικά των οποίων οι οργανομεταλλικές αλληλεπιδράσεις οδηγούν σε βελτιωμένη προστασία των μεταλλικών επιφανειών. Έχουν επίσης το πλεονέκτημα της ετοιμότητας, της μη τοξικότητας και είναι οικονομικά. Ωστόσο, η απόδοσή τους από μια ολοκληρωμένη μελέτη της βιβλιογραφίας τείνει να εξαρτάται από τη συγκέντρωση, κάτι που αποτελεί τεράστια οπισθοδρόμηση στον έλεγχο της διάβρωσης. Σε πολλές περιπτώσεις, η χαμηλότερη συγκέντρωση αναστολέα επιταχύνει τη διάβρωση πιο γρήγορα από το διαβρωτικό διάλυμα ελέγχου. Οι εφαρμογές που απαιτούν συνεπή παρακολούθηση των συγκεντρώσεων των αναστολέων, όπως τα περιβάλλοντα διεργασιών, διατρέχουν ιδιαίτερο κίνδυνο, καθώς η ανασταλτική ένωση καθυστερεί μόνο την έναρξη της αποικοδόμησης μετάλλων.
Η ανάγκη για περαιτέρω έρευνα για την ανάπτυξη πράσινων ενώσεων με αποτελεσματική απόδοση ακόμη και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις απαιτεί τη μελέτη των συνεργιστικών ιδιοτήτων δύο διαφορετικών αναμεμιγμένων αιθέριων ελαίων που διαφέρουν σημαντικά στις κύριες συνθέσεις. Η επιλογή ενός rosmarinus officinalis και θρυψίνη Το σύμπλεγμα για την αξιολόγηση της απόδοσης των συνδυασμένων ιδιοτήτων αναστολής της διάβρωσης είχε προηγουμένως επικεντρωθεί στην ατομική τους απόδοση, ειδικά σε υψηλές συγκεντρώσεις. Η αναστολή τους σε χάλυβα μεσαίου άνθρακα σε αραιό θειικό και υδροχλωρικό οξύ με χρήση συμβατικών ηλεκτροχημικών τεχνικών ήταν εξαιρετική.
Το οπτικό μικροσκόπιο αξιολόγησε τις μορφολογικές αλλαγές του χάλυβα που διαφέρει ελαφρώς από το μη δοκιμασμένο δείγμα και διαφέρει σημαντικά από τον διαβρωμένο χάλυβα στο υδατικό περιβάλλον με τον αναστολέα. Η φασματοσκοπία ATF-FTIR εξέθεσε τις κύριες λειτουργικές ομάδες:νιτρίλιο, καρβοξυλικά οξέα, πρωτοταγείς αμίνες, αρωματικές ουσίες, νιτροενώσεις, αρωματικές αμίνες, αλκοόλες, αλειφατικές αμίνες και δευτεροταγείς αμίνες λειτουργικές ομάδες που είναι υπεύθυνες για την αναστολή της διάβρωσης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μοριακή κάλυψη και η προσρόφηση με χημειορόφηση των λειτουργικών ομάδων μέσα στα εκχυλίσματα κατέπνιξαν τις διαδικασίες αντίδρασης διάβρωσης που ευθύνονται για την αποικοδόμηση μετάλλων. Μελέτες έδειξαν επίσης ότι τα εκχυλίσματα είναι σημαντικά πιο αποτελεσματικά στο υδροχλωρικό οξύ σε σύγκριση με το θειικό οξύ.
