Inhibidores de la corrosión con nanotecnología

Dentro de las líneas estratégicas de investigación del instituto, destaca la línea de investigación de materiales inteligentes, que desarrolla productos y nanomateriales capaces de responder ante un estímulo externo, contrarrestando los efectos perjudiciales que este cambio produce en el material. Parte de la investigación en ese campo se está llevando a cabo en colaboración con la empresa valenciana Cyes. Cyes es un grupo empresarial dedicado a la gestión integral de infraestructuras con más de 30 años de experiencia que opera en los campos de la construcción, el medio ambiente y los servicios, las concesiones y los recursos naturales. El trabajo se centra en el desarrollo de un nuevo sistema para la prevención “inteligente” de la corrosión originada por los aniones cloruro. El sistema se basa en la incorporación de agentes inhibidores de la corrosión en el interior de nanoestructuras, para que se produzca un proceso de liberación controlada de este agente inhibidor, en respuesta al aumento de la concentración de cloruros en el seno del hormigón.

Los costes asociados a los fenómenos de la corrosión suponen una parte importante del producto interior bruto (PIB) de todos los países desarrollados. Estudios llevados a cabo sobre el impacto económico de la corrosión muestran resultados alarmantes. Por ejemplo, de 1999 a 2001, Estados Unidos tuvo un total anual de costes originados por la corrosión de unos 276 mil millones de dólares, lo que supone el 3,1% del PIB. Debido a esto, es extremadamente importante desarrollar métodos preventivos que impidan la aparición de estos procesos.

Los inhibidores de la corrosión se han utilizado extensamente desde décadas, aunque su uso como aditivos para hormigón es más reciente. Un inhibidor ideal se define como “el compuesto químico, que añadido en cantidades adecuadas al hormigón, puede prevenir la corrosión del acero embebido y no tiene efectos adversos en las propiedades del hormigón”.

El planteamiento de Aidico ha sido “desarrollar una reserva inteligente de inhibidores de la corrosión en el hormigón armado”, que puedan ser liberados únicamente cuando exista peligro de iniciarse los procesos de oxidación de las armaduras (figura 1). El sistema actúa por tanto, como un sensor de iones cloruro y además responde de forma activa o inteligente a dicho estímulo con la liberación controlada de los agentes inhibidores de la corrosión. Además del propio efecto inhibidor, una respuesta paralela es la encapsulación o captura de los iones cloruro, que implicará la reducción efectiva de la concentración de iones cloruro solubles en el seno de la matriz del hormigón. El aditivo mantiene suficiente capacidad inhibidora para proporcionar una protección efectiva durante toda la vida útil del hormigón, y además libera el inhibidor a una velocidad y concentración suficiente para proteger la barra de refuerzo del hormigón. El aditivo tampoco altera las propiedades del hormigón.

Los procedimientos habituales para medir la corrosión en el hormigón armado consisten en la medida del potencial y la velocidad de corrosión. Las medidas del potencial de corrosión se realizaron con un potenciostato-galvanostato (figura 2). Las medidas electroquímicas han consistido en la medición del Potencial a Circuito Abierto (OCP) de acuerdo con la norma ASTM C 876 para la determinación del potencial de media celda, frente a un electrodo de calomelanos saturado (SCE).

Todas las probetas que contienen el inhibidor nanoestructurado presentan potenciales de corrosión con valores superiores (menos negativos) a - 100 mV, indicando de acuerdo con la norma ASTM C 876 que en este caso la probabilidad de producirse procesos de corrosión es inferior al 5%, mientras que las probetas ensayadas sin inhibidor de corrosión en estas mismas condiciones, presentan a partir de 50 días unos potenciales menores (más negativos) que - 400 mV, indicando una probabilidad de producirse procesos de corrosión superior al 90% (figura 3).

Actualmente se están llevando a cabo los ensayos en condiciones reales en las instalaciones de la empresa Cyes en el puerto marítimo de Sagunto, preparándose probetas de hormigón y dejándolas en agua de mar para evaluar su comportamiento en condiciones de reales de exposición (figura 4).

Aidico pertenece a la Red de Institutos Tecnológicos de la Comunitat Valenciana (Redit) y está impulsado por Conselleria de Economía, Industria y Comercio.