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Óxido y antióxido: la importancia de la corrosión en nuestra vida
La corrosión es una ciencia que bebe de la química, la física y la ciencia de materiales y su importancia radica en que es crítica para el buen funcionamiento de casi todo el mundo material que nos rodea
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El 24 de abril se celebra el Día de la Concienciación sobre la Corrosión. Suena raro, ¿verdad? Eso de la corrosión hace volar nuestra imaginación hacia ideas como la de corrupción, que no deja de ser una alegoría del proceso de deterioro que sufren los materiales metálicos. Todas las personas la reconocemos en nuestros paseos, más aún si nos encontramos cerca del mar o de entornos industriales. Pero ¿somos conscientes de su importancia?
“Como las arrugas de la piel denotan el inexorable paso del tiempo en las personas, la corrosión es un fenómeno natural y espontáneo que ocurre en la mayoría de los materiales, por su reacción con el medio agresivo que los rodea”, María Ángeles Arenas.
Eso es precisamente la corrosión: el resultado de la interacción entre el medio ambiente y el material metálico, que conduce a su degradación y pérdida de propiedades y que limitan su vida útil. Pensemos por un momento en todos los materiales metálicos que nos acompañan a diario desde el mismo momento en que nos levantamos hasta el momento de acostarse: utensilios de cocina, transporte, ordenadores, mobiliario urbano. A eso, sumemos las infraestructuras (edificios y puentes construidos en hormigón con refuerzo de acero), materiales de la industria química y farmacéutica, la petroquímica.
Todo esto es una cantidad ingente de toneladas de metal expuestas a un medio ambiente con diferentes contenidos en gases (CO₂, SO₂, NOx), aniones como los cloruros y una elevada humedad relativa. Esto hace que, según las estimaciones de la actual Asociación para la Protección y el Rendimiento de los Materiales en 2016, el coste total de la corrosión a nivel mundial ascendió a 2,5 billones de US$, lo que equivale al 3,4 % del Producto Interior Bruto de los países desarrollados. En los países en vías de desarrollo, esta cifra puede llegar hasta casi el 5 %.
De acuerdo con estos estudios el gasto originado por la corrosión en EE. UU. en un año es similar al conjunto de los 52 desastres naturales (huracanes, tornados, tormentas tropicales, inundaciones, sequías y heladas) ocurridos en los 22 últimos años.
En España no hay disponibles datos directos. Desde universidades y centros de investigación se han hecho varios intentos de cuantificar estos costes mediante encuestas a sectores industriales sin el éxito deseado. Si extrapolamos los datos anteriores a España, con un PIB en 2020 de 1.121.948 M€, nos encontramos con que la corrosión nos cuesta en torno a 40.000 M€ al año. Esto es algo menos que el equivalente a lo que España ha presupuestado para 2021 en las prestaciones por desempleo más lo destinado al pago de la deuda pública.
Por tanto, la corrosión sí es un problema.
¿Por qué se produce la corrosión?
Casi todos los materiales metálicos con aplicaciones tecnológicas se encuentran en la naturaleza formando agregados cristalinos compuestos de óxidos (también los hay en forma de sulfuros, carbonatos). ¿Cómo se obtienen los materiales metálicos? Al mineral extraído de la mina se le somete a unas operaciones que terminan con su fusión y procesado posterior para obtener la pieza.
Este proceso hace que el elemento metálico adquiera una mayor energía interna, llevándole lejos de su estado de equilibrio natural. Durante su vida útil la pieza se va a encontrar sometida a un medioambiente que hace que tienda a estados termodinámicos más estables. Como resultado, se vuelve a convertir en el óxido inicial del que fue extraído. Por eso decimos: “Óxido fue y en óxido se convirtió”.
Consecuencias
Este proceso natural tiene múltiples consecuencias. No solo económicas, sino también medioambientales y humanas. La pérdida de las propiedades mecánicas y estructurales de una pieza por efecto de la corrosión puede llevar aparejadas grandes tragedias: oleoductos que estallan, aviones que caen o fábricas que explotan son ejemplos de lo que la corrosión puede acarrear. Si las pérdidas económicas son apreciables, el valor de la vida humana no tiene precio.
Ejemplo de esto último fue la tragedia de la explosión en 1984 de la fábrica de pesticidas de Union Carbide India Limited en Bhopal (India). Los problemas de corrosión originados en los depósitos de metil-isocianato causaron una deflagración que costó la vida a 2259 personas y expuso a los gases tóxicos a una población cercana al medio millón. El número de accidentes con pérdidas de vidas humanas cuyo origen es la corrosión es interminable.
Lo mismo ocurre con las repercusiones que la corrosión tiene sobre el medioambiente. Lamentablemente, son mucho más frecuentes de lo que nos imaginamos. ¿Se acuerdan del hundimiento del Prestige, aquel barco que, en noviembre de 2002, vertió más de 60.000 toneladas de fuel frente a las costas gallegas? En el juicio quedó demostrada la existencia de graves problemas de corrosión en los tanques de lastre. Y, así, un rosario de pequeños y grandes accidentes debido a este fenómeno, sobre todo en la industria petroquímica.
Además, la corrosión supone un problema para la sostenibilidad de los recursos minerales de que disponemos. Nuestro desarrollo tecnológico necesita, cada vez más, de unos recursos que son escasos y limitados. La Unión Europea ha hecho público el listado de los treinta materiales críticos para la economía europea por ser la base de bienes y aplicaciones utilizados tanto en nuestra vida cotidiana como en el desarrollo de tecnologías modernas.
Casi todos son metales: titanio, cobalto, vanadio, wolframio y magnesio son solo algunos ejemplos de lo que se necesita para fabricar implantes médicos, vehículos eléctricos y aviones. Todos tienen un denominador común: se corroen.
Si a esto sumamos el coste en CO₂ que lleva aparejada la corrosión, las cifras son mareantes. Por ejemplo, un coche convencional tiene, de acuerdo con la World Steel Association, una media de 900 kilogramos de acero repartidos principalmente en su carrocería, el bloque motriz y suspensión. Pues bien, cada tonelada de acero producida emite una media de 1,85 toneladas de CO₂.
Dado que el 85 % del acero que se produce es susceptible de corroerse de manera natural, no es de extrañar que el 8 % de las emisiones totales de este gas provengan de dicha industria. Esta, en los últimos años, está haciendo un gran esfuerzo por buscar alternativas con una menor huella ambiental.
¿Cómo luchar contra la corrosión?
Afortunadamente la ciencia de la corrosión ha avanzado de manera espectacular con el paso del tiempo y ha ido desarrollando estrategias preventivas para ralentizar el proceso hasta niveles perfectamente asumibles. Del humilde acero (base todavía de nuestro desarrollo) se pasó a los aceros inoxidables (compuestos principalmente por hierro, cromo y níquel, que son capaces de generar una delgada capa protectora sobre su superficie que los aísla del medio) y a las superaleaciones (materiales que en su composición pueden contener hasta diez elementos), cuyas propiedades de resistencia mecánica y a la corrosión son excepcionales.
En las últimas décadas también se han producido grandes avances en el desarrollo de nuevas aleaciones no férreas (aleaciones de titanio, de cobalto, de zinc, de aluminio y de cobre) que suministran protección extra frente a la corrosión y que aportan otras ventajas como menor densidad o biocompatibilidad. Pero, recordemos, tampoco están exentas de su deterioro.
Por último, no hay que olvidar las medidas estrella de la lucha contra la corrosión: los recubrimientos y las técnicas de modificación superficial de los materiales metálicos. Pinturas (el método más extendido y no siempre bien aplicado), los recubrimientos metálicos o cerámicos, los inhibidores de corrosión, la protección catódica. Un campo, en definitiva, en continua evolución y desarrollo.
Además de desarrollar nuevos materiales y métodos hay que formar nuevos profesionales que tengan los conocimientos necesarios para minimizar los daños por corrosión. La World Corrosion Organization pedía, en 2021, que tanto los gobiernos como la industrias empezaran a prestar más atención a este fenómeno tan caro, en costes directos e indirectos, que la sociedad no debe permitirse. Solo utilizando las tecnologías hoy disponibles podrían ahorrarse entre un 15 % y un 35 % de los costes anuales que genera la corrosión. Ahora es el momento.
Este texto se reproduce de The Conversation bajo licencia Creative Commons.
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