26/3 Nuovi Prodotti - Intercettare la corrosione

La protezione a lungo termine dei metalli dalla corrosione degli agenti atmosferici è un problema che affligge molti campi, tra cui quello dei beni culturali. È spesso difficile, infatti, preservare un oggetto dopo il restauro e prevenire gli attacchi dei gas presenti nell'atmosfera. La tecnologia Intercept™, sviluppata e brevettata da Lucent Technologies & Bell Labs, è una possibile risposta a questo problema.
La corrosione dei metalli ferrosi e non ferrosi nei beni culturali è principalmente dovuta all'atmosfera. Essi cominciano a corrodersi non appena esposti all'ambiente, perciò il primo passo per la conservazione dei metalli consiste nel creare una barriera con l'atmosfera circostante. I gas atmosferici sono estremamente reattivi, in modo direttamente proporzionale all'aumento della temperatura. Tutto in natura tende ad essere chimicamente stabile, e i gas non fanno eccezione. La bassa resistenza elettrica di una superficie metallica pulita fornisce un sito preferenziale per la corrosione da parte dei gas. Gas e metalli puri, in natura, sono instabili e si uniscono per creare composti che favoriscano la stabilità chimica (equilibrio chimico): questi composti non sono altro che i minerali, da cui gli stessi metalli vengono successivamente estratti.
I gas corrosivi comunemente presenti nell'atmosfera sono:
- Solfuro di idrogeno (H₂S) prodotto dalle cartiere, raffinerie di petrolio, l'industria pesante e dalla vegetazione in decomposizione.
- Solfuro di carbonile (COS) prodotto dalla combustione di combustibili fossili (come la combustione del carbone, benzina, olio, ecc), fuochi di legno e superfici oceaniche.
- Anidride solforosa (SO₂), acido cloridrico (HCl) e ozono (O₃), sottoprodotti principalmente formati dalla combustione di combustibili fossili.

Tutti questi gas possono reagire con i metalli creando ossidi, cloruri e solfuri, che deturpano l'aspetto delle opere e, in alcuni casi, scatenano corrosioni cicliche pericolose per l'integrità dell'opera stessa (es. cancro del bronzo).
L'acqua è un altro fattore di corrosione piuttosto importante, agendo come un vettore ideale per questi gas corrosivi e ioni reattivi. Gli ioni si dissolvono facilmente in acqua e vengono poi trasportati da umidità e vapore. L'acqua funziona anche da acceleratore, aumentando la velocità di reazione di questi gas e ioni con le superfici metalliche (elettrolita).
La corrosione galvanica è il terzo tipo di corrosione piuttosto comune, in particolare per i metalli ferrosi. Essa è causata dalla giunzione di due metalli diversi a causa dell'energia elettrica che si crea tra un metallo ed un altro (differenza di potenziale). Anche differenze nel metallo stesso (variazione di composizione, differenze a bordo grano, coppie galvaniche prodotte nel processo di fabbricazione, etc.) possono portare ad una differenza di potenziale che scatena ossidazioni selettive; una volta scatenate, queste corrosioni procedono fino alla totale distruzione del metallo a più basso potenziale.
Il film polimerico Intercept™ è in grado di proteggere i metalli da tutti questi tipi di corrosione, formando una barriera tra il metallo e gli agenti che possono essere causa
di degrado. Il funzionamento di Intercept™ è molto semplice e si basa sull'accoppiamento di un film polimerico con ioni di rame (Cu+), adsorbiti nelle catene polimeriche, il quale offre una superficie di corrosione preferenziale per i gas provenienti dall'atmosfera o con siti a diverso potenziale, fungendo da anodo sacrificale.
La protezione avviene sia dall'interno, nei confronti degli agenti corrosivi “racchiusi” assieme all'opera nello stoccaggio, che nei confronti degli agenti corrosivi provenienti dall'esterno. In particolare, le prove di laboratorio hanno dimostrato che il solfuro di idrogeno (H2S) in una concentrazione di 7 ppm impiega circa 10 anni per penetrare 12 dei  75 micron del film Intercept™, mentre il Cloro (Cl) in concentrazione di 1 ppm impiega l'equivalente di 35 anni per penetrare 50 micron di spessore del film Intercept™ film, rispetto a 7 giorni necessari a penetrare un normale film di polietilene di pari spessore.
Corrosion Intercept™ offre una protezione unica ed efficace per rame, argento, ottone, bronzo, materiali ferrosi e non ferrosi. È stato inoltre utilizzato con successo per proteggere CD, stampe fotografiche, pellicole, tessuti, dipinti, libri e altre opere d’arte su carta. Questo materiale inerte non emette alcun gas nocivo, rimane inalterato da umidità e temperatura ed è dotato di un indicatore di saturazione: quando il colore del rame vira al nero, è il momento di cambiare l’Intercept™. La protezione dalla corrosione è di circa 10 anni per uno spessore di Intercept™ di 25,4 ?m da tutti i fattori di corrosione sopra elencati, ma anche da alcuni funghi e batteri che possono attaccare la superficie metallica.
In commercio esistono altri metodi di protezione dagli agenti corrosivi come i VCI, i setacci molecolari e i carboni attivi, che presentano, tuttavia degli svantaggi.
-        I VCI (Volatile Corrosion Inhibitor ovvero inibitore di corrosione volatile) sono composti che vengono aggiunti a vari materiali da imballaggio (polietilene, carta, schiume, ecc.) per ridurre la velocità di corrosione dell' oggetto metallico da preservare. Evaporano raggiungendo la superficie del metallo, dove condensano sotto forma di cristalli microscopici che proteggono la superficie reattiva del metallo. Sono composti spesso estremamente tossici e lasciano residui sul metallo.
-        I setacci molecolari sono alluminosilicati cristallini a struttura aperta e con aperture e canali di dimensione molecolare. Essi sono in grado di catturare selettivamente alcuni composti, come ad esempio i gas, funzionando come un filtro sia per i gas che per l'umidità. Non sono tossici ma non c'è modo di sapere quando il materiale è saturo e necessita la sostituzione. Un setaccio saturo può rilasciare sulla superficie dell'opera i gas assorbiti (che non vengono neutralizzati!)
-        I carboni attivi funzionano come i setacci molecolari, ma la struttura dei canali ha dimensioni molto maggiori. Sono economici, ma non proteggono dal vapor acqueo e vanno perciò accoppiati con il gel di silice. Esattamente come per i setacci molecolari, non c'è modo di sapere quando raggiungono la saturazione, con gli stessi svantaggi per le superfici metalliche.