Corrosie te lijf met algenskeletten

De Ingenieur Jaargang 121 – Januari 2019

De microscopisch kleine skeletten van kiezelwieren lijken geschikt om stoffen in op te slaan die corrosie remmen. Verwerkt in een coating kunnen de corrosieremmers een alternatief zijn voor het vaak gebruikte, maar kankerverwekkende chroom-6. Die stoffen komen dan langzaam vrij via de poriën en ­beschermen zo het metaal dat onder de coating zit.

Met dit idee gingen Garcia en zijn promovendus Paul Denissen MSc aan de slag. Die laatste toonde de haalbaarheid aan tijdens zijn afstuderen; er was dus voldoende potentie om ermee verder te gaan.

Voldoende potentie

De crux van Garcia’s idee is dat je de ­algenskeletten vult met corrosie­ remmende stoffen en in een coating

Zelf kweken

Uit recente proeven blijkt nu dat de ­alternatieve coating goed corrosie tegen kan gaan. Op proefstukken van een ­aluminiumlegering bracht Denissen krassen aan van 1 mm breed, waarna hij de samples onderdompelde in een zeer ­corroderende zoutoplossing. Tot zijn ­verrassing bleven de proefstukken dertig dagen lang beschermd tegen corrosie; langer dan bij alle andere chroom-6-­ vervangers. Een meevaller, omdat het systeem nog lang niet is geoptimaliseerd. Denissen gebruikt bijvoorbeeld nog steeds dezelfde algenskeletten. Aangezien er meer dan 100.000 verschillende vormen bestaan, lijkt het niet meer dan logisch dat daar opties tussen zitten die nog beter functioneren. Denissen en Garcia proberen de op algen

Flinke veranderingen

Het zal nog wel een paar jaar duren voordat de nieuwe coating op vlieg­ tuigen zit, schatten de onderzoekers in. Eerst moet duidelijk zijn hoe duurzaam zo’n coating is, of hij voldoende bescherming biedt, maar ook of hij bestand is ­tegen de flinke temperatuursveranderingen die een vliegtuig ondervindt.

Om corrosie van de materialen in onder meer vliegtuigen te voorkomen, zit op de gebruikte aluminiumlegering vaak een coating die chroom-6 bevat. Treden er na verloop van tijd scheurtjes op, dan komt het chroom-6 vrij. Dat vormt een beschermend laagje chroomoxide op de blootgelegde aluminiumlegering, waardoor de beschadiging zich niet verder kan voortzetten. Chroom-6 is dus een goede corrosie­ remmer, maar al een paar decennia is bekend dat de stof kankerverwekkend is. Dat is vooral een probleem bij het aanbrengen en verwijderen van de ­coatings. Wetenschappers zoeken daarom naar ­alternatieven voor chroom-6. Die zijn er wel, maar het nadeel is dat andere ­corrosieremmende stoffen, zoals die gebaseerd op cerium, vaak maar één keer kunnen oxideren. Chroom-6 kan zich blijven ­herverdelen om een oxidehuid op een beschadiging te vormen. Daarom gooien onderzoekers van de ­ TU Delft het over een andere boeg. ­Universitair hoofddocent dr.ir. Santiago Garcia van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek kwam op een conferentie in aanraking met diatomeeën, ook wel kiezelwieren genoemd, een ­algensoort die in grote aantallen in de natuur voorkomt. Deze eencellige organismen hebben als bescherming een hard (exo)skelet. ‘Zo’n algenskelet is ­micrometers groot en heeft talloze nano­poriën. Ik besefte ineens dat je zo’n s­ kelet kunt gebruiken om corrosie­ remmende stoffen in op te slaan.’

Gebaseerde coating nu verder te ver­beteren.

Daarbij zoeken ze eerst de ­beste vorm en afmetingen van de diatomeeën. Ook denken ze aan nanogates die de poriën afsluiten. Bij een verandering in de zuurgraad gaan die open en komt de corrosieremmer vrij. Een andere uitdaging is waar de skeletten vandaan moeten komen. ‘Op dit ­moment verkrijgen we ze van mijnbouwbedrijven; daar zijn ze een bij­ product’, vertelt Garcia. ‘Maar we ­kunnen nooit kiezen welke vormen we krijgen. Bovendien hebben we nog geen techniek om de verschillende vormen te scheiden. Daarom zijn we begonnen de diatomeeën zelf te kweken, zodat we volledige controle hebben over de vorm van de structuren.’

Microscoopopname van diatomeeën.

De diameter van het cilindervormige object in het midden is ongeveer 12 µm. In de skeletten van deze eencelligen zijn corrosieremmende stoffen op te slaan

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *