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Realização Organização Bionibidores de Corrosão: Uma revisão Júlio Cesar de Oliveira Dantas, [email protected] Andréa Varela de Albuquerque Dupke 1 , [email protected] Sérgio Rodrigues Barra 2 , [email protected] 1 Aluna de Iniciação Científica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte 2 Professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte Resumo: No setor industrial, os custos (diretos e indiretos) relacionados à corrosão são significativos e chegam a representar um montante de 4% do produto interno bruto (custo direto) em países industrializados. Além de custos diretos de prevenção e correção, como para manutenção e substituição de componentes (correção) e controle de corrosão (prevenção), há custos indiretos, que podem envolver, por exemplo, as paralisações nas plantas industriais. No entanto, apesar de ser um processo natural e inevitável, a corrosão pode ser controlada dentro de faixas aceitas industrialmente. Dentre as diferentes formas de controle aplicadas pelo setor industrial, há o uso de inibidores de corrosão, que minimiza os efeitos do fenômeno eletroquímico, possibilita o incremento da vida útil de peças, conjuntos e/ou equipamentos e, assim, contribuindo para a redução de custos e para a melhoria da integridade estrutural do ativo. Apesar das vantagens ligadas ao seu uso, alguns são caracterizados como tóxicos tanto para os humanos, quanto para o meio ambiente. Com o intuito de solucionar o problema da toxicidade, surgiram os bioinibidores de corrosão. Empregados com a mesma função dos inibidores comuns, os bioinibidores não são nocivos ao meio ambiente, ou seja, são ambientalmente amigáveis e consideravelmente menos tóxicos aos humanos, além disso têm, muitas vezes, um menor custo associado. Devido à diversidade e ao seu baixo custo, pesquisas têm investigado com mais afinco o uso de extratos aquosos de plantas em concentrações controladas como bioinibidores de corrosão em diversos materiais metálicos e meios associados. O presente trabalho tem como objetivo revisar os tipos de inibidores, especialmente os bioinibidores, apresentar os mecanismos básicos de controle, bem como suas vantagens e desvantagens e mapear as potenciais áreas de aplicação. Palavras-chave: Bioinibidores de Corrosão, Corrosão, Controle de Corrosão, Custos de Corrosão, Integridade Estrutural 1. INTRODUÇÃO O processo de degradação de peças metálicas, devido à ação da corrosão, é uma preocupação constante para as áreas das engenharias que procuram continuamente desenvolver novos métodos de proteção e/ou aperfeiçoar as ligas de modo a obter soluções aplicáveis no controle da corrosão (CHIAVERINI, 1988). Entre as diferentes frentes de atuação, o estudo dos custos associados à corrosão (diretos e indiretos) caracterizam-se como ponto estratégico, uma vez que podem representar até 4% do produto interno bruto de países industrializados (GENTIL, 1996), no Brasil representa um custo de US$ 82 bilhões e nos Estados Unidos pode chegar na faixa dos US$ 770 bilhões, levando em consideração seus PIBs em 2017. Por exemplo, o custo global de corrosão em 2013 foi estimado em US$ 2,5 trilhões (KOCH, VARNEY, et al., 2016). No mesmo trabalho, os autores ainda estimam que, com o uso de práticas de controles de corrosão, poderia haver uma economia entre 15 e 35% do valor anteriormente citado, alcançando cifras entre US$ 375 e 875 bilhões anuais. Mais além, segundo JAMBO e FOFANO (2008), estima-se que 30% da produção dos aços carbonos tem como finalidade a reposição ou reparação de sistemas danificados pela corrosão. Sendo assim, os estudos relacionados aos controles de corrosão estão aumentando constantemente. Um desses controles que está com uso comum na indústria é o obtido pelos inibidores de corrosão que, presentes no meio corrosivo, na concentração adequada, reduzem ou eliminam a corrosão a partir da interação química com o metal, como a adsorção na superfície (ALLAM, ASHOUR, et al., 2004). Como pode ser observado no Figura 1, as formas de atuação e os mecanismos dos inibidores são vastas. A forma mais comum é a interface aço-material, que podem ser líquidos ou vapores. Suas aplicações dependem de alguns fatores, como por exemplo o pH do meio. Quando o pH for quase neutro, por exemplo, é indicado utilizar o inibidor anódico que funciona provocando a deposição de produtos de corrosão

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  • Realização Organização

    Bionibidores de Corrosão: Uma revisão

    Júlio Cesar de Oliveira Dantas, [email protected] Andréa Varela de Albuquerque Dupke1, [email protected] Sérgio Rodrigues Barra2, [email protected] 1 Aluna de Iniciação Científica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte 2 Professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte

    Resumo: No setor industrial, os custos (diretos e indiretos) relacionados à corrosão são significativos e chegam a representar um montante de 4% do produto interno bruto (custo direto) em países industrializados. Além de custos diretos de prevenção e correção, como para manutenção e substituição de componentes (correção) e controle de corrosão (prevenção), há custos indiretos, que podem envolver, por exemplo, as paralisações nas plantas industriais. No entanto, apesar de ser um processo natural e inevitável, a corrosão pode ser controlada dentro de faixas aceitas industrialmente. Dentre as diferentes formas de controle aplicadas pelo setor industrial, há o uso de inibidores de corrosão, que minimiza os efeitos do fenômeno eletroquímico, possibilita o incremento da vida útil de peças, conjuntos e/ou equipamentos e, assim, contribuindo para a redução de custos e para a melhoria da integridade estrutural do ativo. Apesar das vantagens ligadas ao seu uso, alguns são caracterizados como tóxicos tanto para os humanos, quanto para o meio ambiente. Com o intuito de solucionar o problema da toxicidade, surgiram os bioinibidores de corrosão. Empregados com a mesma função dos inibidores comuns, os bioinibidores não são nocivos ao meio ambiente, ou seja, são ambientalmente amigáveis e consideravelmente menos tóxicos aos humanos, além disso têm, muitas vezes, um menor custo associado. Devido à diversidade e ao seu baixo custo, pesquisas têm investigado com mais afinco o uso de extratos aquosos de plantas em concentrações controladas como bioinibidores de corrosão em diversos materiais metálicos e meios associados. O presente trabalho tem como objetivo revisar os tipos de inibidores, especialmente os bioinibidores, apresentar os mecanismos básicos de controle, bem como suas vantagens e desvantagens e mapear as potenciais áreas de aplicação.

    Palavras-chave: Bioinibidores de Corrosão, Corrosão, Controle de Corrosão, Custos de Corrosão, Integridade Estrutural

    1. INTRODUÇÃO O processo de degradação de peças metálicas, devido à ação da corrosão, é uma preocupação constante

    para as áreas das engenharias que procuram continuamente desenvolver novos métodos de proteção e/ou aperfeiçoar as ligas de modo a obter soluções aplicáveis no controle da corrosão (CHIAVERINI, 1988). Entre as diferentes frentes de atuação, o estudo dos custos associados à corrosão (diretos e indiretos) caracterizam-se como ponto estratégico, uma vez que podem representar até 4% do produto interno bruto de países industrializados (GENTIL, 1996), no Brasil representa um custo de US$ 82 bilhões e nos Estados Unidos pode chegar na faixa dos US$ 770 bilhões, levando em consideração seus PIB’s em 2017. Por exemplo, o custo global de corrosão em 2013 foi estimado em US$ 2,5 trilhões (KOCH, VARNEY, et al., 2016). No mesmo trabalho, os autores ainda estimam que, com o uso de práticas de controles de corrosão, poderia haver uma economia entre 15 e 35% do valor anteriormente citado, alcançando cifras entre US$ 375 e 875 bilhões anuais. Mais além, segundo JAMBO e FOFANO (2008), estima-se que 30% da produção dos aços carbonos tem como finalidade a reposição ou reparação de sistemas danificados pela corrosão. Sendo assim, os estudos relacionados aos controles de corrosão estão aumentando constantemente. Um desses controles que está com uso comum na indústria é o obtido pelos inibidores de corrosão que, presentes no meio corrosivo, na concentração adequada, reduzem ou eliminam a corrosão a partir da interação química com o metal, como a adsorção na superfície (ALLAM, ASHOUR, et al., 2004). Como pode ser observado no Figura 1, as formas de atuação e os mecanismos dos inibidores são vastas. A forma mais comum é a interface aço-material, que podem ser líquidos ou vapores. Suas aplicações dependem de alguns fatores, como por exemplo o pH do meio. Quando o pH for quase neutro, por exemplo, é indicado utilizar o inibidor anódico que funciona provocando a deposição de produtos de corrosão

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    sobre as superfícies anódicas do aço, gerando uma camada de passivação e impedindo uma corrosão mais séria (SCHULTZ, 2004). O autor ainda complementa que os inibidores catódicos atuam nas áreas catódicas que alimentam a corrosão, diminuindo a velocidade da reação de redução ou até mesmo precipitando-se sobre essa área de alimentação e impedido que ocorram essas reações. Já os inibidores mistos, que representam quase 80% das aplicações, são divididos em três, químicos, físicos, impondo uma adsorção superficial e formadores de filmes ou barreiras na superfície do metal através da adsorção. Os bioinibidores são caracterizados como formadores de filmes.

    Figura 1. Tipos de inibidores como controle de corrosão para os aços. Elaborado pelos autores.

    Os inibidores têm uma variada possibilidade de uso como, por exemplo, em sistemas de refrigeração, tubos

    de condensadores, salmoura de refrigeração e tubulações de água potável. (TELLES, 2003; SETHURAMAN e RAJA, 2005). Sendo assim, como pode ser visto na Tabela (1), os estudos a respeito dos mecanismos de corrosão e dos inibidores têm aumentado significativamente nas últimas décadas, já os estudos acerca de bioinibidores têm triplicado seu valor a cada dez anos a partir da década de 80. O crescente número de publicações indica claramente o interesse em explorar os novos inibidores para uma variedade de aplicações, a fim de controlar o processo de corrosão de metais garantindo a integridade estrutural e a segurança a valores acessíveis. Embora os números de investigações sobre inibidores de corrosão têm continuamente aumentado, apenas 11,8% da literatura publicada na última década (2001-2010) diz respeito aos inibidores verdes (bioinibidores).

    Tabela 1. Número de publicações nas últimas décadas. Fonte: Portal de Periódicos CAPES.

    Elaborada pelo autor.

    Número de Publicações Décadas Corrosão Inibidores Bioinibidores Evolução

    1971-1980 21.347 1091 125 - 1981-1990 54.317 1904 138 10,4% 1991-2000 129.655 3940 367 165,9% 2001-2010 213.049 8820 1.042 183,9% 2011-2018 321.520 15290 3.342 220,7%

    Como dito anteriormente, apesar das suas vantagens de controle de corrosão e valores acessíveis, alguns

    inibidores de corrosão apresentam componentes químicos de elevada toxicidade que impactam negativamente sobre o meio ambiente e a saúde dos operários, como por exemplo, no descarte (após o uso) em plataformas petrolíferas offshore (SASTRI, 2011). Em muitos inibidores, apesar de eficientes, a toxicidade levou os órgãos ambientais a solicitar algumas proibições de uso, consequentemente aumentando a procura de outros compostos orgânicos que possam ser utilizados como inibidores de corrosão (ALBUQUERQUE e NEVES, 2014; FELIPE, SILVA, et al., 2012; SELVI, RAJENDRAN, et al., 2009; TORRES, AMADO, et al., 2011; FU, LI, et al., 2010). A partir disso, o uso de inibidores ecologicamente corretos tem se tornado cada vez atraente e é uma alternativa sustentável quando comparado aos aditivos tóxicos ao meio ambiente, que são comumente utilizados (ANJOS, 2012; ISMAIL, 2007). Esses inibidores são advindos de produtos naturais e conhecidos como inibidores verdes, são biodegradáveis e não possuem metais pesados e nem outros componentes tóxicos (RANI e BASU, 2012). Atualmente, é possível encontrar alguns estudos acerca desses inibidores verdes advindos diferentes matérias primas como café, gengibre, alho, mamão própolis, hortelã e a casca de algumas frutas como laranja, manga e caju (ROCHA, GOMES, et al., 2012). Assim, o presente artigo objetiva fazer uma revisão sobre o assunto

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    “bioinibidores”, uma vez que muitos autores têm apresentado estudos com resultados relevantes como: ROCHA, GOMES, et al. (2012); SÁ (2010); ALANEME, OLUSEGEN e ADELOWO (2016) dentre outros. Adicionalmente, o artigo possui como finalidade reunir informações relacionadas aos bioinibidores de forma sucinta, demonstrando alguns resultados de estudos já concluídos, também serão apresentados alguns estudos de caso e possíveis aplicações industriais com o intuito de validar a utilidade e importância dos bioinibidores para a indústria atualmente.

    2. BIOINIBIDORES

    Como dito anteriormente, os inibidores são substâncias ou uma combinação de substâncias que, quando

    adicionadas em uma concentração específica, tratam a superfície do metal exposto a um ambiente corrosivo e minimizam a corrosão associada ao respectivo meio (KESAVAN, 2012). Por sua vez, os bioinibidores ou inibidores verdes referem-se às substâncias que possuem biocompatibilidade com a natureza e podem ser definidos em orgânicos e inorgânicos. Os orgânicos são os flavonoides, alcaloides e outros produtos naturais que podem ser extraídos de plantas. Pesquisa relataram experimentos bem-sucedidos com inibidores verdes orgânicos no controle do processo de corrosão de metais em meios ácidos e alcalinos (ACHARYA, CHOUHAN, et al., 2013). Mais além, o mecanismo que rege o bionibidor de corrosão é a adsorção. Segundo ASADI, RAMEZANZADEH, et al. (2018), acredita-se que em valores ácidos de pH, os elétrons são doados para a superfície do metal e se adsorvem à superfície formando um filme que isola o substrato do meio degradante como, por exemplo, heteroátomos de oxigênio e carbonos de ligações duplas. Os autores ainda mostram a estrutura molecular de algumas substâncias advindas de extratos vegetais na Figura 2, demonstrando os átomos que vão ocasionar a adsorção. Como pode ser observado na figura, todas as estruturas possuem átomos de hidrogênio e carbono desbalanceados dos anéis, que serão responsáveis pela adsorção à superfície do material e, consequentemente, a formação do filme que minimiza os efeitos da corrosão.

    Figura 2. Estruturas químicas de forma neutra de compostos de cariofileno, germacreno, citral, luteolina, ácido clorogênico e ácido rosmarínico que são extratos naturais de plantas e flores. (ASADI,

    RAMEZANZADEH, et al., 2018).

    No mesmo caminho, NASERI, HAJISAFARI, et al. (2018) estudaram a eficiência do clopidogrel, um fármaco usado para o tratamento de trombose arterial, quanto a sua inibição em meio aquoso. Os autores ainda afirmam que bioinibidor se sobrepõe às moléculas de água e se adsorvem à superfície metálica, caracterizando suas características de inibição. Observa-se na Figura 3 o funcionamento do mecanismo de adsorção na superfície do metal em meio aquoso, isolando, através da formação de uma película aderente e impermeável, o substrato do meio degradante que provoca a corrosão.

    Luteolina

    Cariofileno Germacreno

    Citral Ácido Rosmarínico

    Ácido Clorogênico

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    Figura 3. Adsorção De Inibidores Para Metais Carregados Positivamente e Negativamente. Elaborada pelos autores

    Resultados recentes sobre o modo de ação dos inibidores orgânicos sobre superfícies ferrosas mostram que

    a proteção é proporcionada pela adsorção do composto na superfície do metal. A adsorção é influenciada pelos locais de superfície onde as transferências de cargas se processam, os tipos de íons que pertencem ao eletrólito e a estrutura química do inibidor (AKROUT, BOUSSELMI, et al., 2005).

    Dessa forma, é possível inferir que os bioinibidores estão contidos nos tipos mistos de inibidores (adsorção) visto que são formadores de filmes como foi visto no Fluxograma 1. Vários elementos inorgânicos (minerais) são essenciais para o crescimento dos seres vivos. Elementos minerais em grande variedade estão presentes em quantidades mínimas em quase todos os gêneros alimentícios. No entanto, as maiores concentrações de muitos metais causam toxicidade às formas de vidas. Como exemplo, os cromatos estão entre as substâncias mais comuns usadas como inibidores ou incorporados em pré-tratamentos anticorrosivos de ligas de alumínio. Contudo, estes compostos são tóxicos e seu uso produz impactos ambientais graves (BETHENCOURT, BOTANA, et al., 1998). Devido ao perigo ambiental e alta toxicidade, o uso de cromatos foi proibido nas indústrias e, neste caso, os sais de lantanídeos e extratos vegetais são usados como alternativa aos cromatos. Foi observado em pesquisas que os sais de lantanídeos exibem excelente propriedade anticorrosiva devido a fácil adsorção ao substrato e, por não ser tóxico pode ser aplicado no setor industrial (BERNAL, BOTANA, et al., 1995; MISHRA e BALASUBRAMANIAM, 2007; SCHEM, SCHMIDT, et al., 2009; ARENAS, CONDE e DAMBORENEA, 2002). Sendo assim, o estudo de inibidores ecológicos e de baixo custo, como bioinibidores, é de interesse do ponto de vista ambiental e econômico e está atraindo um nível significativo de atenção (BENDAHOU, BENABDELLAH e HAMMOUTI, 2006; OGUZIE, 2006).

    3. APLICAÇÕES INDUSTRIAIS

    Pela relação entre custo, peso e propriedades mecânicas, os aços carbonos são amplamente utilizados em indústrias petrolíferas, petroquímicas, aplicações marítimas, mineração e equipamentos de processamento de metais (LOZANOMAZARIO, OLIVARES-XOMETL, et al., 2014; PARTHIPAN, NARENKUMAR, et al., 2017). É evidente que todas essas aplicações sofrem, em diferentes níveis, com os processos corrosivos, seja por corrosão localizada ou generalizada em uniões por soldagem, tubovias e outras estruturas metálicas expostas em meios aquosos degradantes e que maximizem a possibilidade de corrosão (BARRA, 2017: BARRA, REZENDE e OLIVEIRA, 2009). Na indústria de petróleo e gás, os aços API 5L XYYY são amplamente utilizados em tubulações de gás, água e petróleo em aplicações onshore e offshore. A corrosão nos campos de petróleo ocorre em diversos estágios, desde os poços até a superfícies e instalações de processamento onshore e offshore. Todas essas possibilidades geram consideráveis perdas econômicas para uma planta industrial (GAPSARI, SOENOKO, et al., 2016).

    Para se calcular a eficiência da inibição dos bioinibidores, existem duas maneiras: perda de massa e por meio da polarização potenciodinâmica. O primeiro caso pode ser calculado a partir das Equação (1) e Equação (2).

    𝐶𝑅 =

    𝑊𝐿

    𝐴𝑆∗𝑡 (1)

    Onde CR é a taxa de corrosão (g/mm².s), WL a perda de massa (g), AS a área da superfície (mm²) e t o tempo

    de exposição ao meio em horas.

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    𝐼𝐸𝑊𝐿(𝑖) = 100% (

    𝐶𝑅(0)−𝐶𝑅(𝐼)

    𝐶𝑅(0)) (2)

    Onde IEWL é a eficiência do inibidor baseada na perda de massa (%), CR(0) a taxa de corrosão sem o inibidor

    e CR(i) a taxa de corrosão com a presença do inibidor em uma concentração i. Já para analisar a eficiência através da polarização eletroquímica, a Eq. (3) deve ser utilizada. 𝐼𝐸𝑝𝑜𝑙𝑎(%) =

    𝐼𝑐𝑜𝑟−𝐼𝑐𝑜𝑟(𝑖)

    𝐼𝑐𝑜𝑟𝑥100% (3)

    Onde 𝐼𝑐𝑜𝑟 e 𝐼𝑐𝑜𝑟(𝑖) são as densidades de corrente de corrosão (A/m²), obtidas a partir das curvas de polarização

    na ausência e presença do inibidor respectivamente. Como exemplo da aplicação das Eq. 1 e 2 GAPSARI, SOENOKO, et al. (2016), utilizaram como bioinibidor

    o extrato de cera alba (substância retirada das glândulas ceríferas das abelhas) em concentrações de 0, 100, 200, 300, 400 e 500 ppm como forma de minimizar a corrosão do aço API 5L X65 imerso em solução de HCl a 0.5 M.

    A partir de experimentos de perda de massa, os autores construiram o gráfico da Figura 4. O referido gráfico mostra que com o aumento da concentração do inibidor há o aumento da eficiência do sistema, chegando próximo dos 90% para o melhor caso ensaiado. Mais além, nota-se que após 21 dias de ensaio, a eficiência já apresenta uma queda com relação ao tempo de 14 dias. Neste caso, possivelmente uma longa imersão diminui a eficiência devido a dessorção das moléculas inibidoras da superfície do metal (VICTORIA e PRASAD, 2015).

    Figura 4. Efeito da Concentração do Inibidor na Eficiência de Inibição em 0,5 M HCl. (GAPSARI, SOENOKO, et al., 2016).

    Na mesma direção, o estudo de ZHOU (2015) usou o extrato da folha de hortelã (EML) (planta amplamente

    distribuída na América, Europa e Ásia) (SCHERER, LEMOS, et al., 2013)) como bioinibidor para um aço carbono em solução de H2SO4 a 0,5Mol/L.

    Como primeiro resultado, o autor concluiu que a eficiência se altera de acordo com a temperatura do ensaio. O ensaio foi realizado com 320mg/L do extrato de hortelã em uma faixa de temperatura que variou entre 20°C e 50°C. Neste caso, a elevação da temperatura induziu um incremento na eficiência do bioinibidor e chega ao seu valor máximo na temperatura de 50°C limitado à faixa de temperaturas escolhida nos ensaios como pode ser observado no gráfico da Figura 5. O mesmo comportamento foi observado por RAFIQUEE, KHAN, et al. (2008) os quais estudaram alguns oleoquímicos como bioinibidores de corrosão. Esse comportamento indica que a adsorção ocorre na superfície do aço carbono e é estimulada pela elevação da temperatura devido ao aumento do grau de agitação das moléculas (BENTISS, TRAISNEL, et al., 2002). Além disso, como pode se observar, no gráfico, como a eficiência já está acima dos 90%, a partir de 40°C a eficiência de inibição tende a se estabilizar.

    Efi

    ciên

    cia

    de

    Inib

    ição

    (%

    )

    Concentração de Inibidor (ppm)

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    Figura 5. Influência da temperatura na eficiência de inibição (ZHOU, 2015).

    No mesmo artigo, também foi estudado o efeito do aumento de concentração do inibidor. Como já foi visto que a 50°C a eficiência de inibição foi máxima, todos os ensaios foram feitos nessa mesma temperatura. Como resposta, os autores constataram que com o aumento da concentração há, também, o aumento da eficiência, como pode ser visto na Figura 6. RAFIQUEE, KHAN, et al, (2008) confirmam a tese de que a 50°C a eficiência é maior. Para (CANO, PINILLA, et al., 2003), a temperatura do meio é um parâmetro importante da eficiência de inibição (IE) a qual, nesse caso, melhora a eficiência de inibição e para conseguir uma boa proteção contra corrosão em soluções ácidas, é necessário melhorar a eficiência energética ou descobrir novos inibidores. As conclusões dos autores são semelhantes quanto ao aumento da temperatura, visto que, com esse incremento, há, também, o decréscimo do efeito das bactérias, pois muitas vão morrendo com o aumento da temperatura.

    Figura 6. Influência da concentração de MLE (extract of mint leaf) na eficiência de inibição (ZHOU, 2015).

    Na Figura 5 os resultados mostram que a eficiência aumenta a medida que a concentração de extrato é

    elevada até 40mg/L e estabilizou a tendência de crescimento entre 160 e 320mg/L que indica uma saturação da adsorção. Adicionalmente, a eficiência máxima atingiu 94,01% ao se utilizar uma concentração de extrato de 320mg/L. Na Tabela 2 é possível observar a minimização da corrente de corrosão simultaneamente ao aumento da concentração do inibidor, ou seja, aumentando a eficiência de inibição exemplificando o uso da Equação 3. A partir da tabela, pode-se concluir que o bioinibidor age de forma a diminuir a corrente de corrosão e ao diminuir essa corrente, aumenta-se a eficiência de inibição.

    Efi

    ciên

    cia

    de

    Inib

    ição

    (%

    )

    Temperatura (ºC)

    Concentração de EML (mg/L)

    Efi

    ciên

    cia

    de

    Inib

    ição

    (%

    )

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    Tabela 2. Eficiência da Inibição determinada a partir da polarização (GAPSARI, SOENOKO, et al., 2016).

    Conc. do Inibidor (ppm)

    Icorr (A/cm²)

    IE (%)

    0 9,23x10-6 -

    100 4,33x10-6 52,43

    200 3,67x10-6 60,25

    300 1,02x10-6 88,95

    400 9,83x10-7 89,35 500 4,68x10-7 94,50

    Considerando as curvas de polarização apresentadas na Figura 6, observa-se que a densidade de corrente diminuiu com o aumento da concentração do inibidor, diminuindo, assim, a perda de massa gerada. Após a extrapolação de Tafel em cada uma das curvas de polarização (ramos anódicos e catódicos), foi obtida uma eficiência máxima de 94,50% com a concentração de 500 ppm do inibidor. Pelo método da perda de massa, obteve-se uma eficiência de 84,28% para 500 ppm em uma imersão que durou 14 dias. Neste caso, estudo de ZHOU (2015) confirma que, a partir de ensaios potenciodinâmicos, a eficiência aumenta quando se aumenta a concentração do bioinibidor de corrosão. A partir dos dados da Tabela 3, pode-se verificar que a densidade de corrente de corrosão (Icorr) diminui com o aumento da concentração de EML, o que indica a melhora no desempenho da inibição. Na tabela, é mostrada que a eficiência de inibição de EML atinge 77,01% a 320mg/L.O valor da eficiência de inibição é consistente com os resultados mostrados na Figura 3, haja visto que os ensaios de polarização foram feitos em temperatura constante de 20°C, ou seja, possuindo uma eficiência menor em comparação ao ensaio a 50°C, já seria esperado um valor para eficiência menor que o máximo.

    Figura 7. Curvas de polarização para o aço API 5L X65, em ácido clorídrico a 0,5 M, e várias concentrações de inibidores (GAPSARI, SOENOKO, et al., 2016).

    Tabela 3. Parâmetros de corrosão eletroquímica e eficiência de inibição com EML (ZHOU, 2015).

    EML (mg/L)

    Icorr (μA/cm²)

    IE (%)

    0 1165,0 - 160 462,0 60,36 320 267,6 77,01

    Como conclusão, o extrato de folhas de hortelã (EML) é um inibidor ecológico e eficiente para o controle do processo de corrosão de aço carbono em solução de 0,5 mol/L de H2SO4. Ao mesmo tempo, a eficiência de inibição da EML aumenta com o aumento da concentração e temperatura. Segundo o estudo de PARTHIPAN, NARENKUMAR, et al. (2017), que também estudaram bioinibidor em aço API em meios salinos, é possível sustentar a conclusão de ZHOU (2015), haja visto o aumento da eficiência de inibição ao elevar a concentração.

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    Validando isso, no estudo de ASADI, RAMEZANZADEH, et al. (2018) em solução de HCl a 1,0 M, o resultado foi semelhante.

    Na Fig. 7, pode-se observar a diferença das amostras com a elevação da concentração, bem como a imagem aumentada de sua superfície. Pode-se notar a diferença principal entre a amostra sem inibidor e com 800 ppm de inibidor. Primeiramente a coloração, onde a que foi exposta ao meio com inibidor não apresenta deposição de produtos advindos de corrosão, bem como a imagem aumentada que se mostra mais íntegra e limpa em comparação com a amostra que não foi ensaiada na presença de inibidor.

    Figura 7. imagens das amostras de aço após 12 horas de imersão nas soluções 1M de HCl sem (branco) e com 200 ppm, 400 ppm, 600 ppm e 800 ppm de extrato de erva-cidreira. (ASADI,

    RAMEZANZADEH, et al., 2018)

    4. CONCLUSÃO

    A partir desse resumo, pode-se afirmar que os bioinibidores têm sido continuamente um interesse em particular dos pesquisadores, os números de publicações têm aumentado consideravelmente, triplicando década após década a partir dos anos de 1980. Pôde-se observar as eficiências de alguns tipos de bioinibidores em diferentes meios, concentrações e temperaturas. Além disso, foi possível concluir que eles são viáveis porque, como visto, são ambientalmente amigáveis e possuem um custo associado menor para o controle da corrosão que, em larga escala, poderia diminuir o impacto no PIB.

    Também foi permitido concluir que com o aumento da concentração dos bionibidores em suas aplicações e com o aumento da temperatura em que os bionibidores são utilizados, aumenta-se, também, a eficiências de inibição. Em todas as aplicações industriais abordadas, os resultados foram significativos para demonstrar a alta capacidade de uso dos bioinibidores nas mais variadas condições.

    Ainda se pode inferir que os bioinibidores são um potencial produto para as indústrias que tem que conviver com os problemas de corrosão e aprovar orçamentos de manutenção corretiva devido a esses fenômenos degradantes. Ainda foi possível analisar que os extratos naturais possuem uma ampla variedade que ainda podem ser estudados, o que quer dizer que o campo para pesquisa na área de bioinibidores de corrosão ainda é vasto. Dessa forma, conclui-se que os bioinibidores de corrosão estão sendo de suma importância tanto para a área acadêmica (pesquisa) como para a área industrial (aplicação).

    Mais além, o objetivo do resumo foi atingido, visto que pôde se fazer uma síntese desde os inibidores comuns, passando pelos bioinibidores: tipos, mecanismos de proteção, custos e viabilidade, tornando possível, a partir da leitura deste resumo, ter uma visão clara e concisa do que são e da importância dos bioinibidores para a indústria, mostrando pesquisas, gráficos e figuras de diferentes autores que validam e dão credibilidade aos resultados aqui apresentados.

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    5. REFERÊNCIAS ACHARYA, M. et al. Green Inhibitors for Prevention of Metal and Alloys Corrosion: An Overview. Chemistry and Materials Research, 3, n. 6, 2013. AKROUT, H. et al. Adsorption mechanism of non-toxic organic inhibitors on steel in solutions at pH 8 determined by electrochemical quartz crystal microbalance measurements. Materials and Corrosion, v. 56, n. 3, p. 185-191, 2005. ALANEME, K. K.; OLUSEGEN, S. J.; ADELOWO, O. T. Corrosion inhibition and adsorption mechanism adsorption mechanism studies of Hunteria umbellata seed husk extracts on mild steel immersed in acidic solutions. Alexandria Engineering Journal, 2016. 643-681. ALBUQUERQUE, A. C.; NEVES, C. A. E. B. Biocorrosão – Da integridade do biofilme à integridade do material. Corrosão e Protecção de Materiais, 33, 2014. ALLAM, N. K. et al. Effects of benzotriazole on the corrosion of Cu10Ni alloy in sulfide-polluted salt water. Corrosion Science, 24 Novembro 2004. 2280-2292. ANJOS, G. C. D. Utilização de Matérias Primas Vegetais Para Aplicabilidade Como Inibidores de Corrosão, Natal, Outubro 2012. ARENAS, M. A.; CONDE, A.; DAMBORENEA, J. J. D. Cerium: a suitable green corrosion inhibitor for tinplate. Corrosion Science, v. 44, n. 3, p. 511-520, Março 2002. ASADI, N. et al. Utilizing Lemon Balm extract as an effective green corrosion inhibitor for mild steel in 1M HCl solution: A detailed experimental, moleculardynamics, Monte Carlo and quantum mechanics study. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, p. 1-21, Agosto 2018. BARRA, S. R. Soldagem e ENDs: Fundamentos, normalização e tecnologias como bases para a correta identificação e o acompanhamento das descontinuidades estruturais. Revista Abendi, v. 11, p. 13-22, 2017. BARRA, S. R.; REZENDE, R. F.; OLIVEIRA, T. P. Mecanismo de corrosão em juntas soldadas de tubovias de alumínio empregadas no transpore de ácido nítrico (HNO3). Congresso Corte & Conformação de metais, São Paulo, 2009. BENDAHOU, M.; BENABDELLAH, M.; HAMMOUTI, B. A study of rosemary oil as a green corrosion inhibitor for steel in 2 M H3PO4. Pigment & Resin Technology, v. 35, n. 2, p. 95-100, 2006. BENTISS, F. et al. 2,5-Bis( n-methoxyphenyl)-1,3,4-oxadiazoles used as corrosion inhibitors in acidic media: correlation between inhibition efficiency and chemical structure. Corrosion Science, 44, n. 10, 2002. 2271-2289. BERNAL, S. et al. Lanthanide salts as alternative corrosion inhibitor. Journal of Alloys and Compounds, 225, n. 1, 1995. 638-641. BETHENCOURT, M. et al. Lanthanide compounds as environmentally-friendly corrosion inhibitors of aluminium alloys: A review. Corrosion Science, 40, n. 11, 1 Novembro 1998. 1803-1819. CANO, E. et al. Copper corrosion inhibition by fast green, fuchsinacid and basic compounds in citric acid solution. Materials and Corrosion, v. 54, p. 222-228, 2003. CHIAVERINI, V. Aços e Ferros Fundidos. [S.l.]: ABM, 1988. FELIPE, M. B. M. et al. Effectiveness of croton cajucara benth of corrosion inhibition of carbon steel in saline medium. Material and Corrosion , 2012. FU, J.-J. et al. l-Tryptophan as green corrosion inhibitor for low carbon steel in hydrochloric acid solution. Journal of Materials Science, v. 45, n. 4, p. 979-986, Fevereiro 2010. GAPSARI, F. et al. GREEN INHIBITOR FOR API 5L X65 STEEL IN HCL 0.5 M. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 11, n. 15, Agosto 2016. 9524-9527. GENTIL, V. Corrosão. Rio de Janeiro: LTC, 1996. ISMAIL, K. M. Evaluation of cysteine as environmentally friendly corrosion. Electrochimica Acta, v. 52, n. 28, p. 7811-7819, Novembro 2007. JAMBO, H. C. M.; FOFANO, S. Corrosão: Fundamentos, Monitoração e Controle. [S.l.]: Ciência Moderna , 2008. KESAVAN,. Green Inhibitors for Corrosion of Metals: A Review. Chemical Science Review and Letters, 1, 2012. KOCH, G. et al. International Measures of Prenvention, Application and economics of Corrosion Technologies Study. Nace International. Houston, p. 216. 2016. LOZANOMAZARIO, E. et al. Corrosion behaviour of API 5L X52 steel in HCl and H2SO4 media in the presence of 1,3-dibencilimidazolio acetate and 1,3-dibencilimidazolio dodecanoate ionic liquids as inhibitors. Materials Chemistry and Physics, 147, 2014. 191-197. MISHRA, A. K.; BALASUBRAMANIAM, R. Corrosion inhibition of aluminium by rare earth chlorides. Materials Chemistry and Physics, 103, n. 2, 2007. 385-393. NASERI, E. et al. Inhibitive effect of Clopidogrel as a green corrosion inhibitor for mild steel; statistical modeling and quantum Monte Carlo simulation studies. Journal of Molecular Liquids, n. 269, p. 193-202, Agosto 2018. OGUZIE, E. E. Adsorption and corrosion inhibitive properties of Azadirachta indica in acid solutions. Pigment & Resin Technology, v. 35, n. 6, p. 334-340, 2006. PARTHIPAN, P. et al. Neem extract as a green inhibitor for microbiologically influenced corrosion of carbon steel API 5LX in a hypersaline environments. Journal of Molecular Liquids, n. 240, p. 121-127, Maio 2017.

  • VI Encontro da Rede de cooperação em pesquisa, desenvolvimento e inovação em materiais e equipamentos para setor industrial brasileiro (Rede PDIMat) - Encontro de João Pessoa 2018 10

    RAFIQUEE, M. Z. A. et al. Investigation of some oleochemicals as green inhibitors on mild steel corrosion in sulfuric acid. Journal of Applied Electrochemistry, n. 30, p. 1409-1417, Julho 2008. RANI, B. E. A.; BASU, B. B. J. Green Inhibitors for Corrosion Protection of Metals and Alloys: An Overview. International Journal of Corrosion, Bangalore, 2012. ROCHA, J. C. D. et al. Grape Pomace Extracts as Green Corrosion Inhibitors for Carbon Steel in Hydrochloric Acid Solutions. International Journal of Electrochemical Science, Rio de Janeiro, 1 Dezembro 2012. 11941-11956. SÁ, C. F. Extratos de mate verde e carqueja como inibidores de corrosão do aço-carbono 1020 em meio de ácido clorídrico. Programa de Pós-Graduação em Química, Rio de Janeiro, 2010. SASTRI, V. S. Green corrosion inhibitors: Theory and Practice. Corrosion Engineering, Science and Technology, 2011. SCHEM, M. et al. CeO2-filled sol–gel coatings for corrosion protection of AA2024-T3 aluminium alloy. Corrosion Science, 51, n. 10, 2009. 2304-2315. SCHERER, R. et al. Antioxidant and antibacterial activities and composition of Brazilian spearmint (Mentha spicata L.). Industrial Crops and Products, 50, Outubro 2013. 408-413. SCHULTZ, M. Inibidores de corrosão. Recuperar, n. 58, Abril 2004. SELVI, J. A. et al. Corrosion inhibition by beet root extract. Portugaliae Electrochimica Acta, 27, n. 1, 2009. SETHURAMAN, M. G.; RAJA, P. B. Corrosion inhibition of mild steel by Datura metel in acidic medium. Pigment & Resin, v. 34, n. 6, p. 327-331, 2005. TELLES, P. C. S. Materiais Para Equipamentos De Processos. Rio de Janeiro: Interciência, 2003. TORRES, V. V. et al. Inhibitiory action of aqueous coffe ground extracts on the corrosion of carbon steel in HCL solution. Corrosion Science, 53, 2011. VICTORIA, S. N.; PRASAD, R. M. R. Psidiumguajava leaf extract as green corrosion inhibitor for mild steel in phosporic acid. International Journal Electrochemical Science, 10, 2015. 2220-2238. ZHOU,. Electrochemical And Weight Loss Studies Of Extract From Mint As Green Corrosion Inhibitor For Carbon Steel In H2SO4 Solution. International Conference on Materials Engineering and Information Technology Applications, 2015.

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  • m GRANIX DO N(XTÍ

    Universidade Federal do Rio Grande do Norte Departamento de Engenharia de Materiais

    Laboratórios de Soldagem e Inspeção (LS&I)

    Do(e): Prof. Sérgio Rodrigues Barra (LS&l/DEIVIat) Andréa Varela de Albuquerque Dupke (mestranda em Ciências e Engenharia de Materiais pela Universidade de Toulouse III - Paul Sabatier)

    Ao:

    Coordenador do Curso de Engenharia Mecânica / CT/UFRN

    Assunto:

    Declaração de apresentação de trabalho

    Sr. Coordenador, Declaramos, para os devidos fins, que o trabalho intitulado "BIONIBIDORES DE CORROSÃO: UMA REVISÃO". O referido trabalho (artigo) foi aceito para publicação (anais) e apresentação (póster) junto ao VI Encontro da Rede de Cooperação em Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação em Materiais e Equipamentos para o Setor Industrial Brasileiro (Rede PDIMat) o qual ocorrerá em João Pessoa (PB), de 09 a 11 de outubro de 2018. Por fim, informamos que o referido artigo será apresentado pelo discente Júlio César de Oliveira Dantas, matriculado no Curso de Engenharia Mecânica (Matrícula: 20180009672) e integrante do Laboratório de Soldagem & Inspeção - LS&I/UFRN, como bolsista de iniciação científica.

    Natal, 24 de agosto de 2018.

    Atenciosamente,

    Prof. Sérgio Rodrigues Ba Prof. Sérgio Rodrigues Barra, Dr. Eng. Chefe do Laboratório de Soldagem & Inspeção - LS&I/UFRN

    idrea Varela de Albugi Andrea Varela de Albuquerque Dupke Coautora do trabalho

    Departamento de Engenharia de Materiais (DEMat/UFRN) - Campus Universitário - Lagoa Nova - CEP: 59072-970 - Natal - RN

    BioinibidoresdeCorrosão_Dantas_2018Ata TCC

    Declarao_Apresentao001_-_JLIO_DANTASBioinibidoresdeCorrosão_Dantas_2018BioinibidoresdeCorrosão_Dantas_2018

    BioinibidoresdeCorrosão_Dantas_2018