Quitosana verde e sustentável

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 13209 (2022) Citar este artigo

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Uma correção do autor para este artigo foi publicada em 06 de outubro de 2022

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A aplicação de revestimentos anticorrosivos verdes e sustentáveis ​​está se tornando de crescente interesse para a proteção de materiais metálicos em ambientes agressivos. Aqui, um nanopó cristalino estável de quitosana/goma arábica (CGAC) foi sintetizado com sucesso e caracterizado por vários métodos. O nanopó CGAC com diferentes doses (25, 50, 100 e 200 ppm) foi usado para revestir amostras de aço macio e examinou sua capacidade anticorrosiva em solução de NaCl a 3,5% em peso usando medições gravimétricas, eletroquímicas e técnicas de caracterização de superfície. Todos os métodos produziram resultados consistentes, revelando que os revestimentos nanocompósitos podem conferir boas propriedades anticorrosivas ao substrato de aço. A eficiência de proteção obtida foi aprimorada com o aumento da dose de CGAC na camada superficial aplicada atingindo 96,6% para o revestimento de 200 ppm. As morfologias de superfície SEM e AFM de amostras revestidas e não revestidas após a inundação na solução salina mostraram que o revestimento CGAC pode bloquear os locais corrosivos ativos na superfície do aço e impedir que os íons Cl agressivos ataquem o substrato metálico. O ângulo de contato da gota de água deu mais suporte à medida que aumentou de 50,7° para a superfície não revestida original para 101,2° para a revestida. A pesquisa atual demonstra um revestimento nanocompósito natural e confiável promissor para proteger estruturas de aço macio no ambiente marinho.

Revestimentos verdes e eficientes estão entre as principais abordagens para proteger a aparência, resistência, desempenho e funcionalidade da maioria das estruturas metálicas do ataque do meio ambiente. Portanto, o desenvolvimento de revestimentos anticorrosivos funcionais e inteligentes avançados em muitas aplicações tecnológicas é atualmente um dos principais focos da academia científica. Quitosana (Ch) é um copolímero linear compreendendo β-(1,4)-2-amido-2-desoxi-D-glucano (glucosamina) e β-(1,4)-2-acetamido-2-desoxi-D- glucana (N-acetilglicosamina) que pode ser sintetizada a partir da quitina via desacetilação alcalina parcial. A quitina é o segundo polissacarídeo mais prevalente na natureza, depois da celulose, e é amplamente distribuída ao redor do mundo, geralmente extraída das conchas de crustáceos e do exoesqueleto de muitos artrópodes. Os polissacarídeos são a maior categoria de biopolímeros, derivados principalmente de plantas, animais, fungos e bactérias1,2. As características dos biopolímeros polissacarídicos são compatíveis com as exigências mundiais, principalmente em relação ao meio ambiente3,4,5. Devido à sua origem natural, esses polímeros naturais são biodegradáveis, atóxicos, altamente reativos com múltiplos sítios de adsorção e uma ampla gama de especificações6,7. Quando a quitosana é dissolvida em uma solução diluída de ácido acético, os grupos amina são protonados e as cargas positivas resultantes conferem à macromolécula características semelhantes a polieletrólitos. Biocompatibilidade, atividade antibacteriana, biodegradabilidade e excelente capacidade de formação de filme são apenas algumas de suas características físico-químicas distintas que atraíram a atenção de muitos pesquisadores. Essas intrigantes propriedades físico-químicas, entre outras, despertaram o interesse científico e industrial em vários campos, incluindo biotecnologia, farmacêutica, biomedicina, embalagem, tratamento de águas residuais, cosméticos e ciência de alimentos8,9,10,11,12. Devido às suas propriedades únicas, incluindo alta capacidade de formação de filme, aderência superior a superfícies metálicas e versatilidade associada à facilidade de funcionalização química, a quitosana e seus compósitos podem ser uma opção viável para aplicações como barreira de revestimento protetor contra corrosão de metais substratos como para ligas à base de cobre e à base de alumínio13,14. Além disso, Gebhardt et al.15 caracterizaram o comportamento de revestimentos eletroforéticos de quitosana em aço inoxidável sob condições fisiológicas. Enquanto isso, John et al.16 usaram a abordagem de revestimento por imersão sol-gel para estudar a inibição da corrosão de aço doce por revestimentos de nanocompósitos de quitosana/TiO2 em soluções ácidas. Da mesma forma, a quitosana e alguns de seus derivados podem ser utilizados como inibidores de corrosão de aço carbono17 e aço inoxidável18 em NaCl a 3,5%. No entanto, os componentes individuais sozinhos não são suficientemente eficazes contra meios corrosivos (ácido, alcalino ou neutro) e podem ter muitas desvantagens no uso em larga escala, onde a solubilidade, bem como a estabilidade, seriam de interesse primordial19,20,21 . Consequentemente, o uso de compósitos de polissacarídeos é mais requerido na indústria para obter resultados promissores22,23,24,25.