Análisis comparativo de los inhibidores ecológicos vs. los tradicionales en el control de la corrosión

Introducción

Uno de los métodos más utilizados en el control de la corrosión es el uso de inhibidores químicos, sin embargo, debidos a su toxicidad química, se están desarrollando otras alternativas más sostenibles como la síntesis de inhibidores ecológicos. Actualmente, se están llevando a cabo estudios para comparar la efectividad de los inhibidores ecológicos vs. los tradicionales, en la lucha contra la corrosión, siendo importantes para soluciones sostenibles.

Estas investigaciones permitirán identificar los sistemas de inhibidores más efectivos y respetuosos con el medio ambiente para combatir la corrosión en diversas aplicaciones industriales. La corrosión de metales afecta la durabilidad y fiabilidad de infraestructuras y equipos industriales, siendo los inhibidores químicos una solución práctica, pero con implicaciones ambientales debido a su toxicidad. El desarrollo y evaluación de inhibidores ecológicos es fundamental para abordar este problema.

Los inhibidores químicos, son tóxicos y difícilmente degradables, contribuyendo a la contaminación ambiental y a la acumulación de residuos tóxicos. La alternativa a este producto es el uso de inhibidores ecológicos, diseñados para mitigar la corrosión sin sacrificar el medio ambiente. Se ha comprobado que estos inhibidores, derivados de fuentes naturales, no solo reducen el impacto ambiental, sino que también disminuye la velocidad de corrosión de los metales^1,2, contribuyendo a preservar la vida útil de los activos industriales. La transición hacia soluciones más verdes, requiere garantizar que estos nuevos inhibidores puedan ofrecer un rendimiento comparable al de sus contrapartes tradicionales, así como su viabilidad económica a escala industrial.

Este artículo se realiza un análisis comparativo de los inhibidores ecológicos vs. los inhibidores tradicionales en términos de eficacia en la prevención de la corrosión, impacto ambiental y sostenibilidad, así como costos asociados.

¿Qué son los inhibidores de corrosión?

Los inhibidores de corrosión es el método convencional de control de la corrosión, consisten en sustancias químicas que se añaden a un medio para prevenir o disminuir la velocidad de corrosión en los metales es el método de control. Estos compuestos actúan formando una capa pasiva protectora sobre la superficie del material, lo cual reduce significativamente el contacto directo entre el metal y los agentes corrosivos, como el oxígeno, el agua, los ácidos, o las bases.

La efectividad de un inhibidor de corrosión depende de varios factores, como la composición del medio, la naturaleza del metal, la concentración del inhibidor y las condiciones operativas (temperatura y presión, entre otros).

Los inhibidores de corrosión tradicionales se pueden clasificar en varios tipos según su mecanismo de acción:

• Inhibidores anódicos: Estos inhibidores actúan formando una capa protectora sobre la superficie del ánodo, lo que reduce la reacción de oxidación. Suelen contener iones como cromatos, nitratos, y fosfatos.
• Inhibidores catódicos: Funcionan reduciendo la reacción en el cátodo mediante la precipitación de compuestos insolubles en la superficie catódica, como carbonatos y sulfatos.
• Inhibidores mixtos: Estos inhibidores protegen tanto el ánodo como el cátodo. Contienen moléculas con grupos funcionales que pueden adsorberse sobre las superficies metálicas, formando una barrera física.
• Inhibidores de volátiles: Suelen ser amoníaco o aminas, que se evaporan y se condensan sobre la superficie metálica para formar una capa protectora.

Mecanismos de acción en los inhibidores de corrosión tradicionales

• Adsorción: Los inhibidores pueden adsorberse física o químicamente sobre la superficie metálica, formando una película protectora que impide la corrosión.
• Pasivación: Algunos inhibidores promueven la formación de una capa pasiva sobre el metal, la cual es menos reactiva y resistente a la corrosión.
• Formación de precipitados: Los inhibidores catódicos típicamente reducen la actividad en el cátodo al formar precipitados insolubles que protegen la superficie metálica.

Ventajas y desventajas de los inhibidores tradicionales

Entre las ventajas mas resaltantes se pueden mencionar las siguientes:

• Protección eficiente: Pueden ofrecer una protección efectiva contra la corrosión cuando se seleccionan y aplican correctamente.
• Versatilidad: Existe una amplia gama de inhibidores disponibles para diferentes tipos de medios corrosivos y metales.
• Costo-efectividad: Su uso puede ser más económico en comparación con otros métodos de protección contra la corrosión.

A continuacion se presentan algunas desventajas:

• Efectividad limitada: Su eficacia puede disminuir con el tiempo o en presencia de ciertas condiciones, como altas temperaturas o cambios en la composición del medio.
• Selección específica: La selección del inhibidor correcto requiere un conocimiento detallado del sistema y las condiciones de operación.
• Impacto ambiental: Algunos inhibidores, especialmente los inorgánicos como los cromatos, son tóxicos y pueden tener impactos negativos en el medio ambiente.

Los inhibidores de corrosión tradicionales ofrecen una solución práctica para el manejo de la corrosión en diversas aplicaciones industriales. Sin embargo, su selección y uso deben considerar los posibles impactos ambientales y la salud y seguridad ocupacional.

Inhibidores ecológicos en el control de la corrosión

Los inhibidores de corrosión ecológicos, también conocidos como inhibidores verdes, representan una clase de compuestos que buscan minimizar los efectos negativos asociados con los inhibidores de corrosión tradicionales, especialmente en términos de toxicidad y daño ambiental. Estos inhibidores son derivados de fuentes naturales y son biodegradables, lo que los hace más seguros para el medio ambiente y la salud humana.

¿Cómo se derivan los inhibidores de corrosión ecológicos?

Los inhibidores ecológicos se derivan principalmente de plantas, frutas, hojas, y extractos naturales. Estos materiales contienen compuestos orgánicos, como taninos, alcaloides, flavonoides, y aceites esenciales, que actúan como inhibidores de corrosión. La selección de estos compuestos se basa en su disponibilidad, biodegradabilidad, y eficacia como agentes anticorrosivos. El proceso de extracción de estos compuestos suele involucrar métodos como la maceración, infusión, o destilación, seguidos de una purificación para obtener el inhibidor deseado.

Industria del petróleo y gas: En el sector del petróleo y gas, los inhibidores de corrosión basados en taninos, alcaloides y flavonoides pueden añadirse a los fluidos para prevenir la corrosión de los equipos y tuberías. Estos inhibidores son especialmente valiosos en entornos ácidos.

Mecanismos de acción de los inhibidores de corrosión ecológicos

Los mecanismos de acción de los inhibidores ecológicos son similares a los de sus contrapartes tradicionales, pero con la ventaja de ser menos tóxicos y más seguros para el ambiente. Los principales mecanismos incluyen:

• Adsorción: Los compuestos orgánicos presentes en los inhibidores ecológicos se adsorben en la superficie del metal, formando una barrera que reduce la reacción electroquímica de la corrosión.
• Formación de película: Algunos compuestos pueden reaccionar con iones metálicos para formar una película protectora sobre la superficie del metal, lo que disminuye la tasa de corrosión.
• Pasivación: Los inhibidores pueden facilitar la formación de una capa pasiva en el metal, aumentando su resistencia a la corrosión en ambientes específicos.

Ventajas y desventajas de los inhibidores de corrosión ecológicos

Entre las ventjas mas resaltantes de estos inhibidores se presentan las siguientes:

• Bajo impacto ambiental: Al ser derivados de fuentes naturales, son más amigables con el medio ambiente en comparación con los inhibidores sintéticos.
• Seguridad: Son generalmente menos tóxicos y más seguros para el manejo por humanos, reduciendo los riesgos para la salud y la seguridad en el lugar de trabajo.
• Biodegradabilidad: Su capacidad para descomponerse naturalmente minimiza la acumulación de productos químicos tóxicos en el ambiente.
• Disponibilidad de recursos: Muchos inhibidores ecológicos se derivan de recursos renovables y ampliamente disponibles.

A continuación las desventajas más relevantes:

• Variabilidad en la eficacia: La eficacia de los inhibidores ecológicos puede variar significativamente dependiendo de la fuente natural de la que se derivan, así como del ambiente específico en el que se utilizan.
• Estabilidad: Algunos inhibidores ecológicos pueden ser menos estables en condiciones extremas de temperatura o pH, limitando su aplicabilidad en ciertos entornos industriales.
• Costo de extracción: El proceso de extracción y purificación de compuestos activos de fuentes naturales puede ser costoso y técnicamente desafiante.

Los inhibidores de corrosión ecológicos representan una alternativa prometedora a los inhibidores tradicionales, ofreciendo una solución más sostenible y segura para la protección contra la corrosión. Sin embargo, su implementación a gran escala aún enfrenta desafíos relacionados con la estandarización, costos de producción y la necesidad de investigaciones adicionales para optimizar su eficacia y aplicación en diferentes industrias.

Análisis comparativo de los inhibidores ecológicos vs. tradicionales

En términos de su eficacia en la prevención de la corrosión en distintos metales y condiciones ambientales, y sostenibilidad, es esencial desglosar la comparación en varios aspectos clave:

Eficacia en la prevención de la corrosión

• Inhibidores ecológicos: han mostrado eficacia en la prevención de la corrosión en diversos estudios. Sin embargo, su eficacia puede variar significativamente dependiendo del tipo de metal, el ambiente (pH, temperatura, presencia de oxígeno, etc.), y la concentración del inhibidor. Algunos inhibidores naturales, como los extractos de hojas, frutas, y otros compuestos orgánicos, han demostrado ser eficaces para metales como el acero, el cobre y sus aleaciones en condiciones específicas.
• Inhibidores tradicionales: Los inhibidores tradicionales, como los fosfatos, silicatos, y cromatos, han sido ampliamente utilizados y estudiados, demostrando una alta eficacia en la prevención de la corrosión en una amplia gama de condiciones ambientales y para diversos metales. Sin embargo, su uso está siendo cada vez más restringido debido a preocupaciones ambientales y de salud.

Impacto ambiental y sostenibilidad

• Inhibidores ecológicos: Los inhibidores ecológicos suelen tener una huella ambiental más baja a lo largo de su ciclo de vida, desde la obtención de materias primas hasta su desecho, principalmente debido a su biodegradabilidad y menor toxicidad.
• Inhibidores tradicionales: Los inhibidores tradicionales pueden tener un mayor impacto ambiental a lo largo de su ciclo de vida, especialmente si contienen metales pesados o sustancias tóxicas que pueden acumularse en el medio ambiente.

Toxicidad

• Inhibidores ecológicos: Generalmente, poseen menor toxicidad para los organismos vivos y son más seguros para el manejo humano, lo cual es una ventaja significativa en términos de seguridad y salud ocupacional.
• Inhibidores tradicionales: La toxicidad es una preocupación mayor, especialmente con inhibidores que contienen cromatos y otros metales pesados, los cuales son altamente tóxicos y carcinogénicos.

 Costos de producción y adquisición

• Inhibidores ecológicos: La producción de inhibidores ecológicos puede implicar costos iniciales más altos debido a la investigación y desarrollo necesarios para identificar y extraer compuestos eficaces de fuentes naturales. Además, el proceso de extracción y purificación de estos compuestos puede ser más costoso en comparación con la síntesis de inhibidores químicos tradicionales. Sin embargo, estos costos pueden disminuir a medida que las tecnologías y procesos mejoren y se escale la producción.
• Inhibidores tradicionales: Los inhibidores tradicionales, al estar basados en procesos químicos sintéticos establecidos, pueden tener costos de producción más bajos y ser más económicos en términos de producción a gran escala. Sin embargo, el aumento de la regulación y la necesidad de tratamiento y disposición seguros de los subproductos químicos pueden aumentar los costos indirectos.

Costos regulatorios y de cumplimiento

• Inhibidores ecológicos: Los menores costos de cumplimiento regulatorio debido a la reducción en la toxicidad y el impacto ambiental pueden hacer que los inhibidores ecológicos sean más atractivos desde una perspectiva de costos a largo plazo. La preferencia por productos más “verdes” también puede ofrecer ventajas de mercado y subvenciones o incentivos gubernamentales.
• Inhibidores tradicionales: Los costos de cumplimiento y manejo seguro, incluida la disposición de desechos tóxicos, pueden ser significativos. Además, el riesgo de multas por daños ambientales o violaciones regulatorias puede representar un costo indirecto importante.

Imagen de marca y preferencia del consumidor

La tendencia creciente hacia la sostenibilidad puede hacer que los inhibidores ecológicos sean más deseables para los consumidores y las empresas que buscan mejorar su imagen de marca, lo cual podría justificar un precio premium.

Conclusiones

La comparación entre inhibidores ecológicos y tradicionales en la corrosión revela un panorama complejo donde la elección depende de factores como la eficacia, el impacto ambiental, la sostenibilidad y los costos. Los inhibidores ecológicos, derivados de fuentes naturales, ofrecen una alternativa prometedora debido a su biodegradabilidad y menor toxicidad. Aunque los tradicionales son eficaces y económicos, plantean preocupaciones ambientales y de salud por su contenido de sustancias tóxicas y dificultad para degradarse.

La transición hacia inhibidores más ecológicos y sostenibles no solo es deseable, sino necesaria para alinear las prácticas industriales con los objetivos de sostenibilidad y protección ambiental. Sin embargo, para que esta transición sea viable a gran escala, se requiere de investigaciones adicionales para optimizar la eficacia de los inhibidores ecológicos, reducir los costos asociados y superar los retos técnicos inherentes a su producción y aplicación.

La elección entre inhibidores ecológicos y tradicionales deberá equilibrar la eficacia en la prevención de la corrosión, el impacto ambiental, las consideraciones de seguridad y los aspectos económicos, reflejando un compromiso consciente hacia prácticas industriales más sostenibles y responsables.

Referencias

1. Armaignac E, Hing Cortón R; “Estudio de inhibidores ecológicos y naturales”; Tecnología Química, vol. XXVI, núm. 3, septiembre-diciembre, 2006, pp. 48-58.
2. Zariyen Agraje, Ismael Barahona, Joseph Quíroz, Héctor Pino, Cecilio Hernández, Casilda Saavedra; “Análisis comparativo de inhibidores verdes vs inhibidores tradicionales en la corrosión de los metales”; ResearchGate, or questions or,Vol. 5- N.° 2 · Diciembre · 2019.