EXTRATO DA Byrsonima sericea NA INIBIÇÃO DA CORROSÃO DO AÇO-CARBONO EM HCl 1M
LECOM – Laboratório de Eletroquímica e Corrosão Microbiana Coordenação de Química CCT – Centro de Ciência e Tecnologia UECE – Universidade Estadual do Ceará
Rafaella da Silva Gomes; Laudelyna Rayanne Freitas de Oliveira, Francisco Felipe Sousa Gomes; Marcos Mauro Filho Alencar, José Amilcar Mendes de Araujo e Rui Carlos Barros da Silva.
INTRODUÇÃO
Dentre os métodos de controle e prevenção da corrosão estão o uso dos inibidores de corrosão. Sendo que inibidores de corrosão são substâncias químicas ou misturas que adicionadas ao meio onde está exposto o metal conseguem diminuir ou até deter a velocidade de corrosão ou dissolução do metal (COUTINHO, 1992).
Os inibidores de corrosão têm vantagens de ter fácil aplicação e de não precisar da interrupção do processo. Alguns fatores tais como: o custo do inibidor, o qual não pode ser alto em relação ao metal que deve ser protegido; a quantidade e a toxidez do inibidor em relação a seres vivos e ao meio ambiente, devem ser levados em consideração na hora de escolher o inibidor de corrosão (SATRI, 2001). Em vista disso, tem-se atualmente a busca por inibidores de corrosão que sejam baratos e não tóxicos, como por exemplos, os inibidores naturais, isto é, aqueles oriundos de plantas, representando meios de desenvolvimento sustentável e de inovação.
Dados obtidos no NAPRALERT (Natural Products Alert Database) indicaram que as espécies deste gênero (Byrsonima) são comumente empregadas pela medicina tradicional como antiasmáticas antitérmicas e no tratamento de infecções de pele (BOSCOLO et al., 2007). Isto se deve ao fato que as plantas da família Malpighiaceae são ricas em substâncias antioxidantes como os tanitos (GOTTLIEB e BORIN, 2001).
É uma das plantas comumente consumida no nordeste brasileiro, sendo amplamente encontrada nos vários estados que compreendem o bioma Caatinga. Em vista de incrementar a investigações sobre os recursos deste bioma, têm-se estudos acerca do uso de extratos de plantas como inibidores de corrosão (MABBERLEY, 1993). As soluções ácidas são, muitas vezes, utilizadas no processo de decapagem de estruturas metálicas, que normalmente é acompanhado pela dissolução do metal.
Um método útil para proteger metais e ligas empregadas em diversos setores e em ambientes agressivos, contra a corrosão está à adição de espécies na solução em contato com a superfície, a fim de inibir a reação de corrosão. Uma série de compostos orgânicos é conhecida por serem aplicáveis como inibidores de corrosão do aço em meios ácidos. Esses compostos normalmente contêm nitrogênio, oxigênio ou enxofre em um sistema conjugado no qual suas moléculas através de adsorção aderem-se à superfície metálica, formando uma barreira ao ataque corrosivo. Sendo assim, o uso de inibidores de corrosão tem ampla aplicação na decapagem ácida. Embora muitos desses compostos tenham alta eficiência de inibição, muitos são indesejáveis devido à sua toxicidade ao meio ambiente e seu alto custo.
Este trabalho teve como proposta investigar a eficiência de inibição da corrosão do aço-carbono em solução de HCl 1M na presença do extrato da fruta da planta Bysonima sericea, vulgarmente conhecida como murici. Para este efeito, recorreram-se ao ensaio de imersão com perda de massa, à polarização potenciodinâmica de varredura linear e à técnica de microscopia eletrônica de varredura.
MATERIAS E MÉTODOS
Preparação da amostra de aço-carbono
A amostra de aço-carbono na forma de disco de aproximadamente 1cm2 de área geométrica exposta foi submetida ao polimento mecânico em lixas de granulométrica 180, 220, 360 e 1200, consecutivamente. Depois lavadas com água destilada e, então, imersas em banho ultrassônico a fim de eliminar sujidades durante 5 min. Seguidamente, foram secadas cuidadosamente, tendo-se uma das faces isoladas com material inerte. Este procedimento foi adotado para a realização do ensaio de imersão com perda de massa.
Preparação dos eletrodos
Foram utilizados um eletrodo de aço carbono (eletrodo de trabalho) com uma área exposta de 1cm2. A superficie do eletrodo de trabalho foi polida, usando lixas d’água de granulométrica: 180, 220, 360 e 1200, consecutivamente. Uma placa fina de platina soldada a uma haste de cobre embutida em resina epoxi num tubo de vidro constituia o eletrodo auxiliar. O eletrodo de referência era o Ag/AgCl, KCl 3M.
Preparação do extrato do murici
As folhas do murici foram coletadas no Campus do Itaperi, da Universidade Estadual do Ceará (UECE), armazenada, depois imersa em álcool etílico 70% durante 7 dias. Após este período, a mistura foi filtrada. O líquido sobrenadante foi submetido à extração por vaporização do solvente, obtendo-se o extrato etanólico concentrado.
Preparação da solução de trabalho
Foi medida certa massa do extrato e adicionaram-se 30 mL de solução de HCl 1M (previamente preparada conforme procedimento padrão) a esta, sob vigorosa agitação e aquecimento a 60o C e posterior tratamento em banho ultrassônico durante 30 minutos.
Ensaio de imersão com perda de massa
O ensaio de imersão foi realizado a temperatura ambiente de 27°C. Uma das faces da amostra do metal foi isolada por material adesivo inerte, expondo a outra face ao ataque ácido. Findado o tempo de imersão pré-estabelecido (0,5; 1; 4; 10; 15 e 24 h), a amostra foi secada e, imediatamente, submetida à medida de sua massa, assim possibilitando estimar a perda de massa sofrida em função do tempo de imersão. Portanto, foi calculado também o valor da taxa de corrosão das amostras nas soluções ácidas e, consequentemente, foi determinada a eficiência de inibição de corrosão, usando a seguinte expressão:
onde EI é a eficiência inibitória, em percentagem; PS e PC são as taxas de corrosão do aço zincado em solução na ausência e na presença de aditivos, respectivamente, expressas em mg. cm-2.h-1.
Ensaio por espectrofotometria de absorção atômica
Após os ensaios de imersão, foram retiradas alíquotas de 5 mL das soluções residuais. A partir desta técnica foi realizada a determinação de teor de íons Fe total em solução, usando o espectrômetro da Varian, modelo SPECTRAA 55, disponível no Laboratório de Química Analítica
e Química ambiental (LAQAM), da UECE. Com os valores obtidos (ppm), pode-se calcular a massa de íons Fe em solução após o experimento de imersão através da relação:
mFe = CFe x V (2)
onde mFe é a massa referente aos íons de Fe em solução, CFe é a concentração total de íons Fe em solução em mg.L-1 e V é o volume da amostra utilizada no ensaio (10mL).
Ensaios eletroquímicos
As correntes de corrosão foram obtidas a partir das curvas de polarização que, por sua vez, foram construídas sob velocidade de varredura de potencial de 1 mV.s-1, tendo o potencial inicial de -1,0 V e o final igual a +1,0 V, a temperatura ambiente (~25 oC), utilizando o potenciostato MQGP-01, da MICROQUIMICA. Todos os experimentos foram repetidos, ao menos, três vezes a fim de se verificar a sua reprodutibilidade.
Outra forma de se determinar a eficiência inibitória (EI) é usando a seguinte equação.
EI = (i°corr - icorr)/ i°corr (3)
onde i°corr representa à corrente de corrosão na ausência do inibidor e icorr a corrente de corrosão com inibidor.
Avaliação da superfície do aço
Após o ensaio de imersão de 24h, as amostras foram devidamente acondicionadas e encaminhadas para a caracterização superficial. Para este fim, foi utilizado o microscópio eletrônico de varredura, PHILIPS, modelo XL-30, disponível no Laboratório de Caracterização de Materiais (LACAM), da UFC.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir da analise dos resultados da perda de massa do aço-carbono em solução ácida na presença e na ausência do extrato etanólico Bysonima sericea. Foram determinados os valores da taxa de corrosão: 0,00957 e 0,00606 mg.cm2.h-1, para na ausência e na presença do extrato, respectivamente. A partir destes valores encontrados, são calculadas as eficiências de inibição de acordo com a equação (1).
Figura 1 - Variação da perda de massa (massa do aço-carbono) com o tempo de imersão.
Foi observado que, na ausência do extrato na solução, o perfil é acentuado ao se comparar com o perfil denotado quando na presença do extrato. Ambos os perfis denotam que o processo corrosivo na superfície do aço-carbono ocorre; porém, é minimizado na presença do extrato. Portanto, indicando que o extrato tem baixo efeito inibidor, encontrando-se o valor de
36,6% de eficiência inibitória do processo corrosivo na superfície do aço carbono em solução de HCl.
Figura 2 - Teor de íons Fe em solução em função do tempo de imersão.
A partir do teor de íons ferro total na solução de imersão do aço carbono em função do tempo, pode-se calcular a taxa de corrosão: 10,9 e 7,8 mg.cm2.h-1, ausência e presença do extrato, respectivamente. A partir destes valores encontrados, foram calculadas as eficiências de inibição de acordo com a equação (1).
Encontrou-se o valor de 28,24% de eficiência inibitória do processo corrosivo indicando uma concordância entre a quantidade de íons ferro na solução e perda de massa do aço, obtido anteriormente.
As curvas de polarização estão ilustradas na Figura 3. Os valores dos parâmetros eletroquímicos também são dados na presença do extrato. Os valores de potencial de corrosão (Ecorr) na presença e ausência do extrato também são dados na Tabela 1.
Figura 3– Curva de polarização do aço carbono na presença e ausência do extrato, em HCl 1M a temperatura ambiente.
Tabela 1 – Parâmetros extraídos das curvas de polarização.
Solução E corr / V icorr / mA EI / %
HCl 1M -0,465 -7,91. 10-5 -
HCl + extrato -0,447 -4,706.10-5 40,5
Na Tabela estão expostos os valores do potencial de corrosão (Ecorr) e da corrente de corrosão (icorr). A corrente de corrosão teve uma diminuição pouco significativa comparada na ausência do extrato.
Nota-se que ambos os valores foram ligeiramente alterados na presença do inibidor, tendo um valor de eficiência de 40,5%; este sendo maior que os encontrados nos ensaios de imersão.
Figura 5 - Imagens da superfície do aço depois de imersão de 24h em solução na ausência de extrato.
Na Figura 6, são mostradas as micrografias da superfície do aço após imersão em solução na
ausência do extrato. A micrografia mostrou que a superfície do aço foi modificada na ausência
de inibidor. Observou bastante formação de produto de corrosão, que se assemelham a óxido
de ferro, esse produto cobriu toda a superfície do aço que esteve em contato com o meio.
Figura 6 - Imagens da superfície do aço depois de imersão de 24h em solução na
presença de extrato.
As imagens observadas mostraram as características morfológicas da superfície do
aço na presença de inibidor em meio HCl 1M. Em relação as da ausência do extrato, pode-se
observar uma pequena preservação da superficie do aço. E também a formação de crostas
na superficie do aço, sendo que essas crosta tem se diferenciam visualmente em comparação
as observadas na ausência do inibidor, onde estas podem ser produtos da reação do aço com
a solução acrecida de extrato como pode ser resultados da reação do extrato no sistema.
CONCLUSÃO
Concluiu-se que o extrato do murici não é um bom inibidor de corrosão do aço-carbono
em HCl 1M, pois sua eficiência de inibição (36,6%) é menor que aquela considerada para um
bom inibidor (70%). É encontrado que a eficiência de inibição em termos de íons Fe em
soluça é igual 28,4%. E, a partir dos ensaios eletroquímicos, obteve-se eficiência inibitória
igual a 40,5%. Estes valores estão em concordância, haja vista os fenômenos químicos e
eletroquímicos ocorrendo na superfície do aço. As imagens micrográficas revelaram que
houve a corrosão do aço tanto na ausência como na presença do extrato com a formação de
produtos de corrosão sobre a superfície.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://metalica.com.br/o-que-e-aco-carbono. Acesso em 16 fev. 2012, às 11h.
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