Onderzoekers van de Technische Universiteit Delft verwerken algenskeletten in coatings om corrosie te voorkomen. Misschien kan hun vinding ooit de plaats innemen van chroom-6.

Als het ligt aan de Europese Unie en haar REACH-wetgeving verbannen we chroom-6 zo snel mogelijk uit alle chemische processen. Daarom zoeken veel wetenschappers naar alternatieven, maar het blijkt nog niet zo makkelijk om corrosie te voorkomen zonder chroom-6. Zeker in vliegtuigen, die extreme omstandigheden moeten doorstaan. Daarom gooit Santiago Garcia, universitair hoofddocent zelfhelende polymeren aan de faculteit luchtvaart- en ruimtevaarttechniek aan de Technische Universiteit Delft, het over een andere boeg: hij stopt microdeeltjes van algenskeletten in zijn coatings.

In alle vormen en maten

De huidige alternatieven voor chroom-6 werken vaak met inhibitoren: zouten die met het metaaloppervlak van de kras reageren en daar een beschermend laagje vormen. ‘We kunnen sommige inhibitoren niet meteen in de coating verwerken, omdat ze dan reageren met het polymeer en de eigenschappen aantasten’, zegt Garcia. ‘Daarom moet je ze isoleren.’ Dit kan met diatomeeën, kiezelwieren met een extern skelet van siliciumdioxide. Die skeletten hebben veel verschillende vormen en maten, maar ze zijn vrijwel allemaal hol. ‘En daarom kun je ze vullen met een inhibitor’, vertelt Garcia. ‘Die komt dan pas vrij als de coating beschadigd raakt.’

Om het idee te testen, gebruikten Garcia en zijn collega’s het mijnbouwproduct diatomeeënaarde, een anorganisch sediment opgebouwd uit veel verschillende soorten skeletten. ‘We selecteren met filters de vormen van maximaal 20 µm groot’, zegt Garcia. ‘Dat leidt tot een mooie verdeling in de coating zonder dat je de eigenschappen aantast.’ In die geschikte skeletten laat Garcia selectief de inhibitor neerslaan.

In het laboratorium lijken de skeletten hun werk goed te doen, alle krassen werden goed beschermd. Maar de industriële tests zijn een ander verhaal, aldus Garcia. ‘Alle alternatieven moeten dezelfde tests doorstaan als chroom-6. Dat blijkt vaak nog lastig, chroom-6 is niet voor niets honderd jaar lang gebruikt ondanks de gevaren.’ Toch komt de skelettencoating aardig in de buurt. ‘Zelfs bij krassen van 1 mm lang en 300 µm diep, de standaard voor chroom-6, beschermen ze goed.’

‘Chroom-6 is niet voor niets honderd jaar lang gebruikt’

Optimaliseren

Ondanks de goede resultaten blijft Garcia voorzichtig. ‘We zijn nog niet op het niveau van chroom-6, daarvoor moeten we nog van alles optimaliseren en aan alle strenge industriële eisen voldoen.’ De eerste stap is analyseren wat er nu eigenlijk precies gebeurt, om te kijken of de bescherming nog efficiënter kan. ‘We zien onze skeletten als een platform, een nieuwe manier om de inhibitors bij de beschadigingen te krijgen. Het principe werkt al, maar misschien werkt het nog wel beter als we bijvoor­beeld verschillende soorten inhibitors gaan combineren.’

Daarnaast weet Garcia nog niet of de microdeeltjes ook goed werken in een echte coating: ‘Voor onze coatings gebruiken we ongeveer zes stoffen, maar in een normale coating zitten er al snel een stuk of twintig. We moeten ervoor zorgen dat er geen rare reacties plaatsvinden tussen die stoffen en onze inhibitors.’ Het uiteindelijke doel is de coating testen in een echt vliegtuig. ‘Dat kan in een klein paneel, zolang we maar zien hoe het in de praktijk functioneert en kunnen bewijzen dat het echt werkt. Ik verwacht dat dit met voldoende financiering en de juiste partners binnen vijf jaar zeker moet lukken.’