Grattacieli, ponti, navi, aerei, automobili: tutto ciò che l’uomo costruisce prima o poi si deteriora. Le devastazioni del tempo sono note come corrosione, niente è al sicuro da tale processo, costosa anche la lotta per evitarla. Tutti i Paesi investono circa il 3,5% del prodotto interno lordo globale annuo nella protezione dalla corrosione, equivale a circa 4.000 miliardi di dollari: un mercato enorme, un problema gigantesco.
I ricercatori dell’ETH di Zurigo guidati da Markus Niederberger e Walter Caseri del Laboratorio per i materiali multifunzionali, nella ricerca pubblicata nella rivista Polymers hanno presentato una nuova soluzione, elaborata negli ultimi anni dopo aver sviluppato un plastificante che potrebbe notevolmente migliorare e semplificare la protezione dalla corrosione, il nome del miracoloso materiale è Poli(fenilene metilene) o PPM in breve. È un polimero multifunzionale caratterizzato da idrofobicità, elevata stabilità termica, fluorescenza e processabilità termoplastica.
Il nuovo materiale anticorrosione prende più piccioni con una fava, il PPM quando è miscelato come vernice e riscaldato, diventa solido dopo essere spruzzato su una superficie. Il polimero in mancanza di fluorescenza nello strato protettivo, mette in risalto fori e fessure, inoltre, ripara eventuali danni senza ulteriori interventi esterni.
Il polimero alla fine del ciclo di vita del prodotto, 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.
Il caso ha dato una mano
È stato il puro caso a generare lo sviluppo di questo prodotto. I ricercatori del laboratorio di Markus Niederberger circa dieci anni fa stavano lavorando alla produzione di nanoparticelle in uno speciale solvente organico. Il solvente in determinate condizioni, diventava solido: polimerizzava (è il processo in cui avviene la trasformazione di molecole semplici, o monomeri, in una molecola complessa di grandi dimensioni, detta macromolecola o polimero, avente proprietà chimiche e fisiche molto diverse dalle molecole iniziali).
Markus Niederberger ricorda: «È stato un fenomeno involontario e indesiderato, all’inizio non sapevamo nemmeno noi cosa farne».
I ricercatori in seguito hanno scoperto che il polimero creato per caso – noto come PPM – oltre all’elevata stabilità termica, aveva un’altra interessante proprietà: era fluorescente, anche se le conoscenze convenzionali suggerivano che non avrebbe dovuto esserlo.
I ricercatori hanno quindi perfezionato il materiale in modo specifico, in primo luogo, uno studente di dottorato ha migliorato la sintesi del polimero, poi il suo successore, il dottorando Marco D’Elia, è stato incaricato di trovare un’applicazione utile per il PPM.
Walter Caseri del Laboratorio per i materiali multifunzionali, ha supervisionato Marco D’Elia, ha detto:
«Ha fatto questo lavoro a pieni voti, anche i suoi contatti con gli esperti di corrosione dell’Università degli Studi di Milano si sono rivelati fondamentali».
Facile da usare e versatile
I test di laboratorio hanno rivelato che un rivestimento a base di Poli(fenilene metilene) o PPM, protegge bene i metalli dalla corrosione, soprattutto l’alluminio. Rispetto agli agenti protettivi convenzionali, come quelli a base di resine epossidiche, questo rivestimento protettivo PPM è durevole, anche se può essere applicato in strati fino a dieci volte più sottili. Infine, ma non meno importante, il polimero sigilla da solo qualsiasi danno al rivestimento.
Walter Caseri ha affermato:
«I meccanismi di autoriparazione sono molto richiesti, ma sono molto difficili da ottenere e le soluzioni valide sono ancora rare, per ottenere l’autoriparazione di solito sono necessari additivi chimici, che col tempo migrano nel polimero e vengono rilasciati nell’ambiente. Non è così per il PPM, questo materiale non richiede alcun additivo».
Il PPM è anche più sostenibile dei precedenti materiali anticorrosione, può essere completamente rimosso e riciclato alla fine della vita del prodotto, anche se nel processo si perde un po’ di materiale polimerico, il tasso di riciclaggio è molto alto, pari al 95%. I ricercatori nei loro test, sono riusciti a riutilizzare il materiale cinque volte.
Gli studi sulla sostenibilità della protezione anticorrosione a base di PPM hanno dimostrato che il polimero, rispetto ai materiali anticorrosione a base epossidica, ha prestazioni migliori sia per quanto riguarda l’impatto ambientale, sia la salute umana.
Marco D’Elia ha affermato:
«Per le resine epossidiche esistono solo due soluzioni di smaltimento, l’incenerimento o la discarica. Il nostro prodotto consente una terza soluzione, il riciclaggio».
Il progetto mostra la versatilità della scienza dei materiali
La protezione anticorrosione PPM non è completamente innocua per l’ambiente. Marco D’Elia ha detto:
«I prodotti sintetici hanno sempre un impatto, ma se si sceglie il metodo giusto, in larga misura si può limitare».
I ricercatori hanno richiesto un brevetto per la loro invenzione, inoltre sono alla ricerca di un partner industriale per sviluppare ulteriormente il prodotto e per produrlo e distribuirlo su larga scala.
Marco D’Elia considerato le dimensioni del mercato globale, vede un enorme potenziale per il PPM, ha affermato:
«La nostra tecnologia è piuttosto avanzata, ma prima di poterla vendere come prodotto, dobbiamo ancora apportare alcuni miglioramenti».
Walter Caseri a sua volta è orgoglioso dei risultati raggiunti:
«La sintesi chimica, la caratterizzazione della struttura molecolare del PPM e lo studio di 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 nostro dipartimento, ha avuto la possibilità di brillare. È una grande applicazione, con questo progetto abbiamo coperto tutti gli elementi fondamentali della scienza dei materiali».
Lo sviluppo di questo Poli(fenilene metilene) PPM anticorrosione, dimostra quanto sia importante la cooperazione internazionale. I ricercatori in questo progetto hanno lavorato con università partner in Spagna, Austria e Italia, oltre che nel Regno Unito.
