I ricercatori dell’ETH di Zurigo hanno sviluppato una straordinaria soluzione contro la corrosione.
di Lisa Borreani
La corrosione è un processo naturale che converte i metalli raffinati in ossidi chimicamente più stabili, colpisce tutti i tipi di costruzioni, dai ponti ai grattacieli, dalle navi alle automobili.
Sommando gli investimenti di tutti i paesi del mondo, si arriva a circa il 3,5% del prodotto interno lordo globale annuo destinato alla protezione dalla corrosione, che ammonta a circa 4.000 miliardi di dollari: un mercato enorme e un problema gigantesco da risolvere, che rende costosa la lotta contro la corrosione.
I ricercatori dell’ETH di Zurigo guidati da Markus Niederberger e Walter Caseri hanno individuato una soluzione; negli ultimi anni hanno sviluppato una plastica che potrebbe migliorare notevolmente e semplificare la protezione dalla corrosione.
Poli (fenilene metilene) è il nome del materiale miracoloso, PPM in breve.
Questo nuovo materiale anticorrosione ha molteplici vantaggi e applicazioni. Quando viene miscelato come vernice e riscaldato, il PPM può essere spruzzato su una superficie e diventa solido. Dopo la solidificazione, lo speciale polimero sigilla infatti da solo eventuali danni al rivestimento superficiale (per esempio fori e crepe), senza necessità di ulteriori interventi esterni.
Alla fine del ciclo di vita di un prodotto, il polimero può essere completamente rimosso e riciclato con una minima perdita di materiale; il polimero riciclato può quindi essere applicato su un’altra superficie senza perdere le sue speciali proprietà e funzioni.
La Storia del PPM
È stato un puro caso a dare il via a questo sviluppo. Circa dieci anni fa, i ricercatori del laboratorio di Niederberger stavano lavorando alla produzione di nanoparticelle in uno speciale solvente organico. In certe condizioni il solvente diventava solido: polimerizzava. “È stato involontario e indesiderato”, ricorda Niederberger. “All’inizio non sapevamo nemmeno cosa farne.”
Poi hanno scoperto che il polimero che avevano creato per caso – noto come PPM – oltre alla sua elevata stabilità termica aveva un’altra proprietà interessante: era fluorescente, anche se le conoscenze convenzionali suggerivano che non avrebbe dovuto essere affatto fluorescente. Così i ricercatori hanno perfezionato in modo specifico il materiale. In primo luogo, uno studente di dottorato ha migliorato la sintesi del polimero. Successivamente, al il dottorando Marco D’Elia, suo successore, è stato affidato il compito di trovare un’applicazione utile per il PPM.
“E ha fatto questo lavoro con grande successo”, dice con il sorriso Walter Caseri, che ha supervisionato D’Elia. Anche i suoi contatti con gli esperti di corrosione dell’Università degli Studi di Milano si sono rivelati proficui, afferma Caseri.
Le proprietà anti-corrosione del PPM
I test di laboratorio hanno rivelato che un rivestimento a base di PPM protegge bene i metalli, in particolare l’alluminio, dalla corrosione. Anche se questo rivestimento protettivo può essere applicato in strati fino a dieci volte più sottili rispetto agli agenti protettivi convenzionali, come quelli a base di resine epossidiche, è durevole.
Ultimo ma non meno importante, il polimero sigilla da solo eventuali danni al rivestimento. “I meccanismi di autoriparazione sono molto richiesti, ma sono molto difficili da ottenere e le buone soluzioni sono ancora rare”, afferma Caseri. Per ottenere l’autoriparazione di solito sono necessari additivi chimici, che migrano nel polimero nel tempo e vengono rilasciati nell’ambiente. Non così con PPM: “Questo materiale non richiede alcun additivo”, dice Caseri.
E la sostenibilità?
Gli studi sulla sostenibilità della protezione dalla corrosione a base di PPM mostrano anche che il polimero offre prestazioni migliori rispetto ai materiali di protezione dalla corrosione a base epossidica sia per quanto riguarda l’impatto ambientale che per la salute umana.
“Ci sono davvero solo due soluzioni per lo smaltimento della resina epossidica, l’incenerimento o la discarica”, ha detto D’Elia. “Il nostro prodotto consente una terza soluzione, il riciclaggio”.
La protezione dalla corrosione PPM non è completamente innocua per l’ambiente. “I sintetici hanno sempre un impatto”, ha spiegato D’Elia. “Ma se scegli l’approccio giusto, puoi limitare notevolmente tale impatto”.
Gli studi sulla sostenibilità della protezione dalla corrosione a base di PPM mostrano anche che il polimero offre prestazioni migliori rispetto ai materiali di protezione dalla corrosione a base epossidica sia per quanto riguarda l’impatto ambientale che per la salute umana. “Esistono in realtà solo due soluzioni di smaltimento per le resine epossidiche: incenerimento o discarica”, afferma D’Elia. “Il nostro prodotto consente una terza soluzione: il riciclaggio”.
Il PPM è anche più sostenibile dei precedenti materiali di protezione dalla corrosione perché può essere completamente rimosso e riciclato alla fine della vita del prodotto. Mentre parte del materiale polimerico viene perso nel processo, il tasso di riciclaggio è molto alto, pari al 95%. Nei loro test, i ricercatori sono stati in grado di riutilizzare il materiale cinque volte.
Prospettive future
I ricercatori hanno richiesto un brevetto per la loro invenzione. Attualmente sono anche alla ricerca di un partner industriale per sviluppare ulteriormente il prodotto e per produrlo e distribuirlo su larga scala. Date le dimensioni del mercato globale, D’Elia vede un enorme potenziale per PPM. “La nostra tecnologia è piuttosto avanzata, ma prima di poterla vendere come prodotto, dobbiamo ancora apportare alcuni miglioramenti”, afferma.
Caseri, a sua volta, è orgoglioso di quanto realizzato. La sintesi chimica, la caratterizzazione della struttura molecolare del PPM e lo studio delle proprietà del materiale che non ci si aspettava per questo tipo di polimero – come la fluorescenza – mostrano “tutta la versatilità della scienza dei materiali”.
Inoltre, anche la produzione, un altro pilastro del suo dipartimento, ha avuto la possibilità di brillare, afferma. “E ora abbiamo un’ottima applicazione. Con questo progetto abbiamo coperto tutti questi elementi fondamentali della scienza dei materiali”.
Ciò dimostra anche quanto sia importante la cooperazione internazionale. In questo progetto, i ricercatori dell’ETH hanno lavorato con università partner di altri paesi tra cui Spagna, Austria e Italia, oltre che del Regno Unito.
