Kas įveiks korozijos smaką

Šio „Mokslo Lietuvos“ numerio išleidimą remia Chemijos institutas

2007 m. gruodžio mėn. akredituota Chemijos instituto Korozijos bandymų laboratorija, o š. m. vasario 5 d. Institutas gavo šį faktą patvirtinantį pažymėjimą. Nuo šiol pagal LST EN ISO/IEC 17025:2006 standartą laboratorija galės atlikti metalų ir jų lydinių, anodinių ir katodinių metalo dangų, konversinių dangų, anodinių oksidinių dangų ir organinių dangų metalinių medžiagų korozijos bandymus. Jų rezultatai bus pripažįstami.

Ta proga Chemijos institute buvo surengtas susitikimas su Nacionalinio akreditacijos biuro direktore Irena Mikelioniene, dirbančia akreditacijos srityje nuo pat šios veiklos pradžios Lietuvoje (1990 m.). Chemijos instituto direktorius, Medžiagotyros ir korozijos tyrimų skyriaus vadovas prof. habil. dr. Eimutis Juzeliūnas supažindino su metalų ir jų lydinių korozijos problemomis pasaulyje ir korozijos tyrimais, atliekamais Chemijos institute.

Dėl ko degraduoja metalai

Maždaug tuo pačiu metu Vilniaus universiteto Senato salėje vyko spaudos konferencija – žurnalistams buvo pagarsinti 2007 m. Lietuvos mokslo premijų laureatų vardai. Fizinių mokslų sekcijoje Chemijos instituto mokslininkų Eimučio Juzeliūno ir Rimanto Ramanausko darbas Elektrocheminė medžiagotyra: nuo nanostruktūrų iki ekologijos įvertintas Lietuvos mokslo premija. Džiugi žinia, tik gaila, kad Chemijos institutą pasiekė kiek vėliau, tad naujieji laureatai kolegų sveikinimus priėmė jau tik kitą dieną.

Grįžkime prie to, nuo ko ir pradėjome savo pasakojimą – Korozijos bandymų laboratorijos akreditacijos pristatymo. Chemijos institute tai pirmoji akredituota laboratorija, tad reikšmingas įvykis. Ir ligi šiol Korozijos bandymų laboratorijoje buvo atliekami įvairių metalų, jų lydinių, oksidinių dangų ir organinių dangų tyrimai, kurių rezultatais mažai kas abejojo. Tačiau net ir visiškai pasitikintys mūsų mokslininkų ir tyrėjų kvalifikacijomis kitų šalių užsakovai siekia turėti aukštą darbuotojų kvalifikaciją ir laboratorijų akreditaciją patvirtinančius įrodymus. Užtikrinčiau jaučiasi ir patys šių laboratorijų darbuotojai. Nebereikės tarpininkų, kurie savo autoritetu ir galimybėmis Lietuvos mokslininkų ir gamybininkų darbams ligi šiol padėdavo nutiesti kelius į itin griežtų reikalavimų besilaikančių šalių rinką.

Suprantama, tikraisiais varduvininkais vasario 5 d. jautėsi Korozijos bandymų laboratorijos darbuotojai, kuriems vadovauja dr. Algirdas Narkevičius. Su metalų korozijos susidarymo mechanizmu susirinkusiuosius supažindino Instituto direktorius E. Juzeliūnas. Jis savo pasakojimą labiau orientavo į renginio svečius negu į Instituto darbuotojus. Pravartu prisiminti, juolab, kad vienaip ar kitaip visi susiduriame su šiuo reiškiniu. Neretai patiriame ir žalingus metalų korozijos padarinius.

Korozijos reiškinį pranešėjas apibūdino kaip metalų degradavimą sąveikaujant su agresyvia aplinka. To degradavimo padarinys – prarandamos metalų ir jų lydinių fizikinės, cheminės, funkcinės, technologinės ir kitos savybės. Ką reiškia ši degradacija ekonomikos mastais? JAV padarytoje studijoje pateikti skaičiai: JAV 1998 m. metalų korozijos padaryta žala sudarė 276 mlrd. dolerių – 3,2 proc. šalies BVP. Tai tiesioginė žala. Jeigu skaičiuotume netiesioginę žalą visuomenei, tai bendras nuostolių mastas sudaro kone dukart tiek – apie 6 proc.

Manoma, kad iš viso per žmonijos gyvavimo istoriją išgauto metalų kiekio šiuo metu liko tik 30 proc., o 70 proc. „surijo“ korozijos „smakas“. Išvada peršasi savaime: neskirdamos šiai problemai pakankamai dėmesio visos valstybės patiria milžiniškus nuostolius. Pasak E. Juzeliūno, daugelis aviakatastrofų, tiltų griūčių ir net pasaulį sudrebinusi daugkartinio naudojimo kosminio laivo Shuttle katastrofa – tai tipiškos metalų korozijos sukeltos nelaimės. Ypač daug dėmesio reikalauja elektros tinklų ir šilumos linijų, naftotiekių, dujotiekių, vandentiekio vamzdynų, geležinkelių, tiltų priežiūra ir visa kita, kur naudojamas metalas. Būtinos korozijos prevencijos programos daugybėje gyvenimo sričių – ekonomikoje, aplinkosaugoje, gyvenamųjų namų statyboje ir eksploatacijoje – vardyti būtų galima labai ilgai. Juk net mūsų geriamojo vandens kokybė didžia dalimi priklauso nuo vandentiekių vamzdynų kokybės, vadinasi, taip pat nuo korozijos padarinių. Žinoma, priklauso ir nuo to, kaip vanduo išvalomas, kokybiškai pateikiamas vartotojams.

Pasitelkus atitinkamas technines ir organizacines priemones apie ketvirtadalio nuostolių dėl korozijos pavyktų išvengti, – teigia E. Juzeliūnas. Visiškai išvengti nepavyks, nes tai gamtos reiškinys. Tačiau net ir ketvirtis nuostolių, kurių galima išvengti, sudaro milžiniškas sumas.

Mikroorganizmai „ryja“ metalą

Lietuvoje korozijos problemas nagrinėja Chemijos instituto mokslininkai. Iš sudaryto žemėlapio matyti, kad Lietuvoje pajūrio zonoje korozinis agresyvumas metalams kelis kartus didesnis negu nuo jūros nutolusiuose rajonuose. Iš tų pačių konstrukcinių medžiagų pastatytas statinys Vilniuje korozijai bus dvigubai atsparesnis negu Klaipėdoje ir kitose pajūrio vietovėse. Šios išvados gautos atlikus natūrinius bandymus vietose – Preiloje ir Vilniuje – bei apibendrinus duomenis. Pastaraisiais metais ten buvo dirbama su mikroorganizmais, nes metalų korozija tiesiogiai arba netiesiogiai siejasi ir su mikroorganizmų veikla. Prie šių Lietuvos valstybinio mokslo ir studijų fondo remtų tyrinėjimų apsistosime išsamiau.

Ant keturių metalų (aliuminio, vario, geležies ir cinko) plokštelių paviršių buvo tiriama mikromicetų ir kitų mikroorganizmų įtaka korozijos procesams. Mikromicetai – tai labai įvairi, aktyvi, gyvybinga, įvairiomis galiomis pasižyminti mikroorganizmų grupė, aktyviai sintetinanti ir į aplinką išskirianti cheminės prigimties toksiškus metabolitus, t. y. medžiagų apykaitos produktus. Antai vien iš Neringos miesto oro buvo išskirti 352 rūšių mikromicetai. Šie mikroorganizmai ant tiriamų mėginių pateko natūraliu būdu iš aplinkos. Dalis žuvo, bet kai kurie prisitaikė, pradėjo funkcionuoti ir išskirti metabolitus. Pastarieji ir veikė tiriamų metalų paviršiaus korozijos procesus. Tas poveikis priklausė ir nuo aplinkos sąlygų – cheminių teršalų kiekio ant metalo paviršiaus, drėgmės, metalinio paviršiaus vilgumo ir kitų ypatybių. Įsitikinta, kad metalų paviršius ardė ne tik drėgname metalų paviršiuje susidarantys cheminiai junginiai – chloridai, sieros, azoto junginiai, bet ir mikroorganizmų, ypač mikromicetų, gyvybinės veiklos produktai.

Minėtų keturių metalų plokštelės buvo tiriamos trijose zonose – kaimo, miesto ir pajūrio. Kaimo zonoje tyrimai buvo atliekami Rūgšteliškių kaime (Utenos r.), Lietuvos žemės ūkio universiteto stebėsenos stotyje ir Kulionių kaime (Molėtų r.). Miesto zonoje eksperimentuota Chemijos instituto centrinio pastato kieme A. Goštauto gatvėje, Vilniaus centre. Pajūrio zonoje – Preilos gyvenvietėje (Neringos mieste) Fizikos instituto eksperimentinėje stotyje ant Baltijos jūros kranto. Darbe siekta išsiaiškinti, kokie mikroorganizmai vyrauja, sugeba prisitaikyti ir gyvuoti ant skirtingų metalų įvairiomis ekologinėmis ir klimato sąlygomis, kaip nuo prisitaikiusių mikroorganizmų kiekio priklauso skirtingų metalų korozijos intensyvumas.