1

FAKULTET KEMIJSKOG INŽENJERSTVA I TEHNOLOGIJE

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

EMA STUPNIŠEK-LISAC i HELENA OTMAČIĆ ĆURKOVIĆ

KOROZIJA I OKOLIŠ

Zagreb, 2015.

2

KOROZIJA I OKOLIŠ

OKOLIŠ

Okoliš je sve što je izvan nekog organizma. Okoliš ljudskog bića uključuje i takve

parametre kao što su temperatura, izvori hrane i drugi ljudi. Okoliš biljke može

sačinjavati tlo, sunčeva svjetlost i životinje koje će pojesti biljku. Neživi parametri

okoliša, kao temperatura i sunčeva svjetlost čine abiotički okoliš. Žive ili nedavno

žive tvari kao što su morska trava ili hrana čine biotički okoliš. Obadva, abiotički i

biotički okoliš sudjeluju u stvaranju ukupnog okoliša živih i neživih bića i tvari.

Abiotički okoliš uključuje čimbenike kao što su tlo, voda, atmosfera i

radijacija. Abiotički okoliš je sačinjen od mnogih tvari i sila koje utječu jedna na

drugu i utječu na zajednicu živih bića u okruženju. Na primjer, tok rijeke,

temperatura, bistrina i kemijski sastav utječu na to koja vrsta bilja i životinja tu živi i

kako živi.

Važnu grupu abiotičkih čimbenika čini ono što zovemo vrijeme. Na žive i

nežive tvari utječe kiša, snijeg, visoka ili niska temperatura, isparavanje vode,

vlažnost, vjetar i mnogi drugi vremenski uvjeti. Mnoge biljke i životinje umiru svake

godine zbog vremenskih uvjeta. Ljudska bića grade kuće i oblače odjeću da bi se

zaštitili od oštre klime. Oni proučavaju vrijeme u cilju saznanja kako ga kontrolirati.

Drugi abiotički faktori uključuju količinu životnog prostora i neke hranjive tvari

dostupne organizmu. Svi organizmi trebaju određenu količinu prostora za život i

komunikaciju sa zajednicom. Oni također trebaju nežive hranjive supstance (kao na

primjer fosfor za održanje tjelesne aktivnosti kao što su cirkulacija i probava).

Biotički okoliš uključuje hranu, biljke i životinje i njihove međusobne

interakcije s abiotičkim okolišem. Održanje i blagostanje ljudskih bića ovisi o hrani,

kao što je voće, povrće i meso. Ono također ovisi o vezama s drugim živim bićima.

Na primjer, u probavnom traktu postoje neke bakterije koje pomažu ljudima da

provare određenu hranu.

3

Društvena i kulturološka okolina su važan dio ljudskog biotičkog okoliša.

Visoko razvijeni nervni sustav omogućio je pamćenje, razum i komunikaciju. Ljudska

bića uče jedni druge što su naučila. Prelaskom na spoznaju ljudi su razvili religiju,

umjetnost, glazbu, literaturu, tehnologiju i znanost. Kulturna baština i biološko

nasljeđe ljudskih bića omogućili su im napredovanje ispred bilo koje životinje u

kontroli njihovog okoliša.

Ekologija je znanost o odnosima između organizama i njihovog okoliša.

Inženjerstvo okoliša se bavi nastojanjem da zaštiti i kontrolira zagađenje zraka,

vode, tla i buke. Inženjeri okoliša su razvili uređaje za mjerenje nivoa zagađenja i

provođenje eksperimenata za određivanje djelovanja raznih vrsta zagađenja. Oni

projektiraju uređaje za kontrolu zagađenja zraka i sisteme za pročišćavanje voda.

Oni također razvijaju tehnike za zaštitu zemlje od zagađenja.

Inženjeri okoliša su specijalisti za uklanjanje opasnog otpada iz tvornica,

rudnika, nuklearnih elektrana i drugih izvora. Oni rade na uklanjanju nesigurnih

odlagališta otpada stvorenih u prošlosti i ispituju nova odlagališta i tehnike

recikliranja. Inženjeri okoliša su također uključeni u razvoj čistijih i pouzdanijih

oblika energije i u traženje putova za bolje korištenje sadašnjih i budućih prirodnih

bogatstava. Inženjeri okoliša surađuju s inženjerima agronomije i rudarstva u razvoju

tehnika proizvodnje koje čine najmanje štete zemlji. Oni pomažu građevinarima u

projektiranju vodovoda, odlagališta otpada i sistemima provjetravanja i sa inženjerima

kemije u otklanjanju otpada.

ZAGAĐENJE OKOLIŠA

Zagađenje okoliša je naziv koji se odnosi na sve načine kojima ljudi zagađuju svoju

okolinu. Ljudi onečišćuju zrak plinovima i dimom, truju rijeke kemikalijama i drugim

tvarima, oštećuju tlo sa prevelikim količinama gnojiva i pesticida. Ljudi, također

zagađuju svoju okolinu na razne druge načine. Na primjer, oni uništavaju prirodnu

ljepotu bacajući otpatke i smeće na zemlju i u vodu. Oni rukuju strojevima i

motorima koji ispunjavaju zrak uznemirujućom bukom. Gotovo svatko uzrokuje

zagađenje okoline na neki način.

4

Zagađivanje okoliša je jedan od najozbiljnijih problema čovječanstva danas.

Ono uzrokuje globalno zatopljenje, razaranje ozonskog sloja i druge potencijalno

katastrofalne procese. Zrak, voda i tlo – svi oštećeni zagađenjem – su neophodni za

preživljavanje svih živih bića.

Jako zagađen zrak mora prouzrokovati bolesti pa čak i smrt. Zagađene vode

ubijaju ribe i drugi život u moru. Zagađenost tla smanjuje količinu zemlje korisne za

uzgoj hrane. Zagađenost okoliša također donosi ružnoću našem prirodno lijepom

svijetu.

Svatko želi smanjiti zagađenost. Ali problem zagađenja je to kompliciraniji što

je ozbiljniji. Ono je komplicirano jer je većina zagađenja uzrokovano stvarima koje

koriste ljudima. Na primjer, ispušni plinovi iz auta uzrokuju visok postotak od svih

zagađenja zraka. Ali auti omogućuju transport milijuna ljudi. Tvornice ispuštaju

mnogo materijala koji zagađuju zrak i vodu ali tvornice osiguravaju zaposlenje

ljudima i proizvode dobra koja ljudi žele. Previše gnojiva i pesticida može oštetiti tlo,

ali gnojivo i pesticidi su važna pomoć u povećanju prinosa.

Prema tome, kraj ili veliko smanjenje zagađenja, ljudi će imati odmah kada

prestanu upotrebljavati mnoge stvari koje im koriste. Naravno, većina ljudi to ne želi

učiniti. Ali zagađenje može biti postupno smanjeno na više načina. Znanstvenici i

inženjeri mogu raditi na tome da nađu putove smanjenja zagađenja koje uzrokuju, na

primjer, automobili i tvornice. Vlada može predložiti i nametnuti zakone koji

zahtijevaju od firmi i pojedinaca da zaustave ili smanje neke zagađivačke aktivnosti.

I, možda najvažnije, pojedinci ili grupe ljudi mogu raditi na tome da uvjere svoje

predstavnike u vladi i također da uvjere poslovne ljude da pokrenu akciju za

smanjenje zagađenja.

Ljudi su oduvijek zagađivali svoju okolinu. Ali tijekom velikog dijela

povijesti, zagađenje nije bilo glavni problem. Većina ljudi je živjela u nenapućenim

ruralnim predjelima, i otpadne tvari koje su proizvodili bile su široko raspršene. Ljudi

nisu imali strojeve i motorne vozila koji uzrokuju zagađenje.

5

Razvoj gusto naseljenih industrijskih gradova u 1700-tim i 1800-tim učinio je

zagađenost glavnim problemom. Ljudi i tvornice u tim gradovima bacali su ogromne

količine otpada na malu površinu okoliša. Za vrijeme 1900-tih urbana područja

nastavljaju rasti i automobili i drugi novi izumi čine zagađenje nepokolebljivo sve

gorim.

Sredinom 1900-tih zagađenje je zahvatilo vode svih glavnih jezera i rijeka u

SAD i u drugim industrijskim zemljama. Gusta magla s vidljivosti ispod nekoliko

metara postala je uobičajena. Od kasnih 1960-tih, milijuni ljudi su alarmirani od

opasnosti od zagađenja. Veliki broj ljudi sada radi na smanjenju zagađenja i čišćenju

okoliša.

Postoji nekoliko vrsta zagađenja okoliša. One uključuju zagađenje zraka,

zagađenje voda, zagađenje tla, i zagađenje uzrokovano krutim otpadom, bukom i

radijacijom.

Svaki dio okoliša je usko povezan s drugim. Zbog uske povezanosti, vrsta

zagađenja koja uglavnom šteti jednom dijelu okoliša može također djelovati i na

druge. Na primjer, zagađenje zraka onečišćuje zrak. Ali kiša ispire zagađivala iz zraka

i taloži ih na zemlji ili u vodama. Vjetar, s druge strane, raspršuje zagađivala sa

zemlje u zrak.

Zagađenje zraka mijenja čisti zrak bez mirisa u magličast i smrdljiv zrak

koji šteti zdravlju, ubija bilje i oštećuje imovinu. Ljudi mogu uzrokovati zagađenje

zraka i izvana i iznutra. Vanjsko zagađenje je rezultat puštanja stotinu milijuna tona

plinova i čestica u atmosferu svake godine. Jedan od najopćenitijih oblika vanjskog

zagađenja zraka je smog. Unutrašnje zagađenje zraka je rezultat većine istih

supstanci koje se nalaze vani. Ali unutrašnji zagađivači mogu predstavljati ozbiljan

problem jer su skloni razviti se u malom prostoru iz kojeg ne mogu izaći. Dim

cigarete je uobičajeni unutrašnji zagađivač zraka.

Većina zagađenja zraka je posljedica procesa izgaranja. Izgaranje benzina za

pogon motornih vozila i izgaranje ugljena za grijanje zgrada su primjeri takovih

procesa. Svaki put kada je gorivo zapaljeno, u procesu izgaranja, neka vrsta

zagađivača se oslobađa u zrak. Zagađivači se kreću od male količine bezbojnog

otrovnog plina do debelog oblaka crnog dima.

6

Vremenski uvjeti mogu pomoći smanjenju količine zagađivača u vanjskom

zraku. Vjetar raspršuje zagađivače, a kiša i snijeg ispiru ih u tlo. Ali u većini područja

zagađivači se puštaju u zrak brže nego što ih vremenski uvjeti mogu ukloniti. U gusto

naseljenim gradovima, na primjer, tisuće motornih vozila, tvornica i dimnjaka mogu

svaki dan dodati tone zagađivača u mali ograničen prostor atmosfere.

Katkad vremenski uvjeti uzrokuju pojačanje zagađenja iznad nekog područja

umjesto da ga uklone. Jedan od takvih uvjeta – nazvan temperaturna inverzija –

nastaje kada se sloj toplog zraka smjesti iznad sloja hladnog zraka koji se nalazi blizu

zemlje. Topli zrak pritišće hladni zrak i sprječava zagađivače da se uzdižu i rasprše.

Ozbiljan problem zagađivanja nastaje kad se temperaturna inverzija javlja iznad

grada koji pušta tone zagađivača u zrak.

Ozbiljna posljedica zagađenja zraka je njegov štetan utjecaj na ljudsko

zdravlje. Plinovi i čestice iritiraju ljudske oči i pluća. Čestice se mogu smjestiti u

pluća i pogoršati respiratorne bolesti kao što su bronhitis i emfizem pluća. Ispitivanja

su pokazala da čestice mogu uzrokovati i takve bolesti kao što je rak i emfizem pluća.

U gradovima diljem svijeta, dugi periodi teškog zagađenja zraka uzrokovali su bolesti

i dramatično povećali smrtnost.

Zagađivači zraka mogu također oštetiti zemljinu gornju atmosferu. Na visini

od oko 20 – 50 km iznad zemlje nalazi se sloj ozona pomiješan s drugim plinovima iz

atmosfere. Taj ozonski sloj pomaže zaštiti životinja i bilja od štetnih sunčevih

ultraljubičastih zraka, specijalno -UV zraka. Ispitivanja su pokazala da su kemijski

zagađivači, poznati kao klorofluorougljikovodici oštetili taj sloj.

Klorofluorougljikovodici (freoni) su nađeni u rashladnim tekućinama i široko se

upotrebljavaju u industrijskim procesima i u nekim sprejevima. Smanjenje ozonskog

sloja je već nastupilo iznad Antarktika. Ukoliko ne prestane ova vrsta zagađenja,

znanstvenici pretkazuju daljnje oštećenje ozonskog sloja koje će omogućiti veće

količine štetnog sunčevog zračenja na zemljinoj površini. Visoka razina takve

radijacije povezana je s pojavom raka kože i drugih zdravstvenih problema ljudi, s

rakom i genetskom mutacijom kod životinja i biljaka.

7

Zagađenje zraka također škodi biljkama. Otrovni plinovi u zraku mogu

smanjiti rast i eventualno ubiti, gotovo sve vrste bilja. Šume i voćnjaci u Sjevernoj

Americi, Europi i dijelu Azije oštećeni su kiselim kišama.

Većina materijala puno brže propada u zagađenom zraku nego na čistom

zraku. Zagađeni zrak šteti čak i tako čvrstim i jakim materijalima kao što je beton i

čelik.

Zagađenje zraka može također djelovati na klimu. Plinovi i čestice mogu

uzrokovati promjene prosječnoj temperaturi nekog područja. Čestice raspršuju

sunčeve zrake i smanjuju količinu sunčeve svjetlosti na zemlji. Takva interferencija

sa sunčevom svjetlosti može izazvati pad prosječne temperature nekog područja. Neki

plinovi, uključujući ugljični dioksid, dopuštaju sunčevoj svjetlosti da dođe do zemlje

ali sprječavaju sunčevu toplinu da se izdigne izvan atmosfere i struji natrag u svemir.

Posljedica toga je zagrijavanje zemljine površine koje se naziva efekt

staklenika. Izgaranje goriva i drugih zagađivača povećava količinu plinova koji

stvaraju toplinski pokrov u atmosferi. Dalji ovakav razvoj može intenzivirati efekt

staklenika, uzrokujući porast prosječne temperature.

Većina plinova i čestica koje ljudi ispuštaju u zrak dolaze od procesa

izgaranja. Dimnjaci u tvornicama, kućama i poslovnim zgradama; motori u autima,

avionima, i drugim motornim vozilima; i spaljivanje otpada glavni su izvori zagađenja

izgaranjem. Zagađivači iz tih izvora imaju široku raznolikost efekata, kao što je to

prikazano na slici.

8

Zagađenje vode smanjuje količinu čiste, svježe vode raspoložive za takve

potrebe kao što su piće i pranje, i za aktivnosti kao što su plivanje i ribolov.

Zagađivači koji štetno djeluju na vodu dolaze uglavnom iz industrije, poljoprivrednih

dobara i iz sustava kanalizacije.

Industrije bacaju u vode ogromne količine otpada svake godine. Taj otpad

uključuje kemikalije, otpad biljnog i životinjskog porijekla i stotine drugih tvari. Neki

od tih otpada mogu biti opasni ( štetni za ljudsko zdravlje). Industrija raspolaže s

mnogo opasnog otpada na mnogim mjestima na zemlji. Ali, neispravno upravljana

takva mjesta mogu propuštati otpad u podzemne zalihe vode koju ljudi koriste. Otpad

sa poljoprivrednih dobara sadrži životinjski otpad, gnojivo i pesticide. Većina od tih

tvari otječu na poljoprivredna polja i u obližnje vode. Kanalizacijski sustav odvodi

otpad iz kuća, ureda i industrije u vodu. Gotovo svi gradovi imaju uređaje za obradu

Sumporov dioksid i dušikovi oksidi zajedno s vodenom parom stvaraju sulfatnu i nitratnu kiselinu. Ove kiseline padaj s kišom ili snijegom, ubijajući ribe, nanoseći štetu biljkama i imovini.

Dušikovi oksidi u zajednici s ugljikovodicima i sunčevom svjetlosti stvaraju smog. Smog iritira ljudske oči, oštećuje njihova pluća i uzrokuje glavobolje. On također šteti biljkama.

Sumporov dioksid škodi respiratornom sustavu ljudi i životinja

Ugljikovodici štete biljkama Čestice štete respiratornom sustavu ljudi, smanjuju vidljivost i djeluju na klimu

Dušikovi oksidi škode respiratornom sistemu ljudi i oštećuju biljke

Ugljikov monoksid uzrokuju glavobolje i vrtoglavice kod ljudi

* Sumporni dioksid * Dušikovi oksidi

* Ugljikovodici * Dušikovi oksidi * Ugljikov monoksid

* Čestice

Tvornice kuće i poslovne zgrade

Motorna vozilaSpaljivanje otpada

9

otpada iz kanalizacije. Ali usprkos tome, većina obrađene kanalizacije sadrži tvari

koje onečišćuju vodu.

Prirodnim ciklusom se apsorbiraju male količine prirodnog otpada u vodi. Za

vrijeme tog ciklusa, otpad se pretvara u korisne ili barem neškodljive tvari. Aerobne

bakterije koriste kisik za smanjenje prirodnog otpada kao što je uginula riba ili biljka i

raščlanjuje ih u spojeve kao što su nitrati, fosfati i ugljični dioksid. Ovi spojevi, zvani

nutrienti (hranjive tvari) koriste kao hrana algama i zelenom bilju u vodi. Alge služe

kao hrana mikroskopskim organizmima zvanim zooplanktoni. Male ribe, kao klen,

jedu zooplanktone. Male ribe će biti pojedene od većih riba koje će eventualno

uginuti i koje će bakterije razgraditi. Ciklus tada ponovno počinje.

Isti prirodni ciklus djeluje u otpadnoj vodi koju ljudi pročišćavaju. Bakterije

razgrađuju kemikalije i druge otpade i pretvaraju ih u hranjive tvari, ili još u

supstance koje ne štete ni ribama ni morskom bilju. Ali ako je previše otpadnih tvari

iscurilo u vodu, cijeli ciklus sa razgradnjom će početi, a voda postaje sve prljavija i

prljavija. Bakterija koja radi na razgradnji otpada troši previše kisika u procesu

razgradnje. I kao rezultat, sve je manje kisika na raspolaganju životinjama i bilju u

vodi. Životinje i biljke tada ugibaju dodajući time još više otpada u vodi. Na kraju,

ukupni sadržaj kisika u vodi je potrošen.

10

Neobrađeno gnojivo sadrži velike količine Obrađeno gnojivo sadrži nitrate i fosfate. otpada biljnog i životinjskog porijekla. Otpad Ove tvari uzrokuju brzi rast algi. Alge se troši dio kisika iz vode. Ukoliko se potroši razmnožavaju brzo ali također i umiru brzo. previše kisika organizmi u vodi ne mogu Nakon što uginu one se raspadaju i pri tom preživjeti. troše kisik.

Istjecanje s poljoprivrednog Zagrijana voda ubija Industrijski otpadi uključuju zemljišta uključuje životinjski životinje i bilje koje su kemikalije, otpad biljnog i otpad koji povećava rast algi; naučene živjeti u hladnijoj životinjskog porijekla, i stotine i pesticide, koji ubijaju vodi. Većina zagrijane drugih tvari. Oni uništavaju životinje i biljke vode dolazi iz industrije koja vodu poremećujući prirodni koristi vodu za hlađenje ciklus

Industrijski otpad

Zagrijana voda Istjecanje s

poljoprivrednog zemljišta

Neobrađeno gnijivo Obrađeno gnojivo

11

Hranjive tvari u vodi uzrokuju sličan proces – nazvan obogaćenje hranjivim

tvarima ili eutrofikacija. Hranjive tvari koje ljudi dodaju u vodu, kao što su nitrati iz

poljoprivrednih gnojiva i fosfati iz deterdženata u otpadnim vodama, u velikoj mjeri

povećavaju rast algi u vodi. Što više alge rastu time i veća količina također i ugiba.

Mrtve alge postaju otpad i kako se razgrađuju one troše kisik iz vode.

Dodatak zagrijane vode u vodotoke također šteti prirodnom ciklusu. Zagrijana

voda može ubiti životinje i biljke koje su naučene živjeti pri nižim temperaturama.

To također smanjuje količinu kisika koju voda može sadržavati. Dodatak zagrijane

vode naziva se termalno zagađenje. Većina zagrijanih voda dolazi iz industrije i iz

termoenergetskih postrojenja koji koriste vodu za hlađenje.

Drugi važan zagađivač vode je nafta, koja ulazi u oceane prvenstveno iz

tankera koji prevoze naftu i iz kopnenih naftnih bušotina. Takva izlijevanja uništavaju

plaže i ubijaju ptice i život u moru.

Zagađenje tla oštećuje tanki sloj plodnog tla koji prekriva većinu zemljine

površine i bitan je za uzgoj hrane. Prirodni procesi su trebali tisuće godina da stvore

tlo koje će održavati ljetinu. Ali, nepažljivim postupanjem, ljudi mogu razoriti tlo u

nekoliko godina.

U prirodi, ciklusi slični onima koji održavaju vodu čistom, djeluju tako da drže

tlo plodnim. Biljni i životinjski otpad, uključujući mrtve organizme, nakupljaju se u

tlu. Bakterije i gljivice razgrađuju te otpade, prevodeći ih u nitrate, fosfate i druge

hranjive tvari. Hranjive tvari pomažu rast biljkama i kada biljka ugine tada ciklus

počinje ispočetka.

Ljudi koriste gnojiva i pesticide da bi dobili veći i bolji urod. Gnojivom se

dodaju tlu posebne hranjive tvari koje povećavaju količinu uroda koji se može dobiti

na nekoj površini zemlje. Ali korištenje velikih količina gnojiva može smanjiti

sposobnost bakterija da razgrađuju otpad i proizvode hranjive tvari prirodnim putem.

Pesticidi uništavaju korov i insekte koji oštećuju ljetinu. Ali pesticidi mogu

isto tako uništiti i korisne insekte, gliste i bakterije, i druge korisne organizme u tlu.

12

Kruti otpad je vjerojatno najvidljiviji oblik zagađenja. Ljudi bacaju bilijune

tona krutog materijala svake godine. Većina tog otpada završava razbacan uz ceste ili

pliva po jezerima i rijekama ili je sakupljen na ružnim smetlištima. Primjeri krutog

otpada uključuju odbačene automobile, gume, frižidere i štednjake; konzerve i drugu

ambalažu; metalni otpad, papir i plastiku. Ovi kruti zagađivači su uobičajeni u gusto

naseljenim predjelima i u blizini gradova. Troska (šljaka) i drugi otpad od procesa u

rudnicima zagađuju mnogo zemlje izvan gradova.

Kruti otpad predstavlja ozbiljan problem jer većina metoda koje se koriste da

ga se ukloni ima za posljedicu neku vrstu štete za okoliš. Kada se otpad stavi na

otvorena smetlišta, ona narušavaju atraktivnost okolnog prostora. Smetlišta isto tako

omogućuju smještaj životinjama prenosnicima raznih bolesti, kao što su žohari i

štakori. Neki kruti otpad se može uništiti spaljivanjem. Ali spaljivanje proizvodi dim

koji uzrokuje zagađenje zraka. Kada se otpad baca u vodu, on doprinosi raznim

vrstama zagađenja voda.

13

Kruti otpad uključuje rudarski, industrijski i poljoprivredni otpad uz dodatak

otpada od kućanstva. Većina krutog otpada se spaljuje na velikim, otvorenim

prostorima. Ali u mnogim slučajevima, posebno blizu velikih gradova, zemlja

prikladna za deponije smeća je već potrošena. U međuvremenu, proizvodnja krutog

otpada se ubrzano povećava. I još k tomu, sve se više i više proizvodi otpad koji se

teško uklanja. Konzerve od željeza i kositra koje korodiraju i mogu se apsorbirati u tlu

zamijenjene su aluminijskim konzervama koje mogu u originalnom obliku trajati

godinama. Papirna i kartonska ambalaža koja se raspada i koja se može lako spaliti

zamjenjuje se plastikom koja se ne raspada i koja pri spaljivanju oslobađa štetne

plinove.

Druge vrste zagađenja. Neke tvari koje zagađuju okoliš ne mogu biti

klasificirane kao zagađivači zraka, vode ili tla, ili kao kruti otpad. One prolaze i

djeluju na razne dijelove okoliša. To zagađenje uključuje buku, radijaciju, kisele kiše,

pesticide i metale kao što su živa i olovo.

Buka je neugodan zagađivač u urbanim sredinama. Ljudi u i oko gradova su

izloženi većinu vremena teškoj buci. Buka dolazi iz aviona, autobusa, automobila,

motocikla, vlakova, traktora, građevinskih radova i industrije. Buka uzrokuje

tjeskobu u ljudskim bićima. U ekstremnim slučajevima, jaka buka može oštetiti sluh

pa čak i uzrokovati gluhoću. Osim toga, neke studije su povezale dugu izloženost

teškoj buci sa razvojem visokog krvnog pritiska i čira na želucu.

Radijacija je nevidljivi zagađivač koji može biti visoko opasan. Nuklearna

radijacija dolazi od radioaktivnih tvari, uključujući otpad od testiranja nuklearnog

oružja i od nuklearnih centrala. Male količine elektromagnetskog zračenja proizvode

se u različitim elektronskim uređajima, uključujući računala, lasere mikrovalne

pećnice, televizore i uređaje s X-zrakama. Znanstvenici nisu točno odredili kakvo

djelovanje imaju male količine zračenja na ljude. Ali izlaganje velikim količinama

zračenja može izazvati rak i štetne promjene na reproduktivnim stanicama.

Međunarodnim sporazumom zabranjena je većina ispitivanja nuklearnog oružja u

atmosferi. Ovakva odredba je pomogla da se eliminiraju glavni izvori zračenja. Ipak,

14

količina radioaktivnog otpada je u stalnom porastu. Znanstvenici istražuju načine

sigurnog i stalnog skladištenja ovog otpada.

Kisele kiše su postale sve veći ozbiljan problem. Ovaj zagađivač nastaje

spajanjem vlage u zraku s dušikovim oksidima i sumpornim dioksidom koji dolaze iz

motornih vozila, tvornica i toplana koje spaljuju ugljen ili naftu. Reakcija između

vlage i ovih kemijskih spojeva daje nitratnu i sulfatnu kiselinu koja pada na zemlju sa

kišom ili snijegom. Kiseline zagađuju jezera i rijeke što ima za posljedicu ugibanje

riba i zagađenje pitke vode. One također mogu štetiti ljetini i smanjiti plodnost tla.

Ovaj oblik zagađenja može također oštetiti i zgrade i skulpture. Osim toga, kisele kiše

mogu putovati na velike udaljenosti.

Pesticidi više škode nego prirodni ciklusi u vodi i tlu. Većina pesticida nikad

ne dođe do insekata ili drugih štetočina koje bi trebalo ubiti. Umjesto toga, fine

čestice pesticida putuju kroz zrak i vodu, koji put na velikim udaljenostima. Ljudi i

životinje koji dođu u direktan kontakt s pesticidom unose ga u svoja tijela, i tvar se

sakuplja u tkivima i organima. Ljudi i životinje također unose pesticide indirektno

kada jedu organizme koji sadrže te tvari. Na primjer, velika riba može uzeti velike

količine pesticida jedući manje ribe koje imaju te tvari u svom tijelu. Ljudsko biće

može tada jedući veliku ribu steći visoku koncentraciju pesticida u organizmu. Kada

tvari putuju od jednog organizma u drugi na ovaj način, tvari putuju kroz ekološki

sustav koji se naziva prehrambeni lanac.

Kao i sa zračenjem, znanstvenici još ne znaju stvarno djelovanje malih

količina pesticida. Ipak, oni znaju da neki pesticidi, uključujući DDT, su bili

odgovorni za smrt mnogih ptica, riba i drugih životinja.

Tisuće tona žive, olova i drugih teških metala bacaju se svake godine u vodu

i zrak u obliku tekućina i plinova. Većina od ovih materijala dolaze iz procesa

sagorijevanja u industrijama i iz motornih vozila. Teški metali, kao i pesticidi, su

postojani i mogu se proširiti na velike udaljenosti. Oni se također sakupljaju u tkivima

i organima i mogu prolaziti kroz prehrambeni lanac. Mnogi teški metali su vrlo

otrovni. U velikim količinama oni štete ljudskom nervnom sustavu.

15

Kako živa dolazi do ljudi ?

Živa dolazi iz mnogih izvora i stiže do ljudi različitim putovima. Ona putuje direktno

kroz zrak i vodu i sakuplja se u tkivima i organima životinja i biljaka koje ljudi jedu.

Živa je opasan zagađivač jer, u velikim dozama, ona može oštetiti ljudski nervni

sustav.

UZROCI ZAGAĐENJA

Novi pronalasci i procesi su kontinuirano razvijali unapređenje našeg načina

života. Ovi razvoji su nazvani tehnološka unapređenja. Tehnološka unapređenja nam

pomažu, ali mnoga od njih donose također štetu okolišu. Osim toga, tu su i ekonomski

i društveni uzroci zagađenja.

Tehnološki uzroci. Mnogi problemi zagađenja okoliša su rezultat brzog

napredovanja u tehnologiji koje se desilo od kraja II svjetskog rata (1945).

Tehnološka unapređenja u poljoprivredi, industriji i prometu su uvelike unaprijedili

način našeg života. Ali većina unapređenja je učinjena bez uzimanja u obzir na

djelovanje koje će ona imati na okoliš.

Motorna vozila su primjer vrlo korisnog tehnološkog razvoja koji šteti

okolišu. Godinama, automobili su postajali sve snažniji i snažniji. Mnogi automobili

zrak

voda Industrijsko sagorijevanje ugljena. Rudnici i talionice

Sagorijevanje otpada

Poljoprivredno prskanje

Prirodno trošenje tla i stijena

Tlo

Ljudi

Tretirano sjeme biljaka

Stoka

Komercijalna i lovna riba

Lovne ptice i divljač

16

koji se danas izrađuju su 2-3 puta snažniji od većine automobila sagrađenih 1940-tih

godina. Zbog toga, novi automobili proizvode mnogo više zagađujućih ispušnih

plinova od onih starijih. S ciljem da učine motore što snažnijim, proizvođači

automobila povećavaju omjere kompresije. A to znači, oni povećavaju tlak i kao

rezultat raste i temperatura kod koje se u cilindru motora odvija izgaranje. Viša

temperatura kod izgaranja uzrokuje kemijske reakcije koje daju velike količine

dušikovih oksida u ispušnim plinovima. Osim toga visoko tlačni motori zahtijevaju

posebne vrste benzina koje izgaraju ujednačeno i time sprječavaju “lupajuću” buku.

Mehanizam nazvan katalitički pretvornici sada uklanjaju dio zagađujučih tvari koje

proizvode motori automobila. Dakle, postepeno eliminiranje tetraetil olova iz benzina

pomoglo je u stvaranju automobila koji manje zagađuju. Ipak, još uvijek ima puno

zagađenja iz automobila koje treba eliminirati.

Gnojenje biljaka je primjer tehnološkog razvoja koji je namijenjen zaštiti

okoliša, ali koji ipak mogu uzrokovati zagađenje. Većina tretiranih biljaka sprečava

opasni organski otpad (otpad životinjskog i biljnog porijekla) da poremeti prirodni

ciklus u vodi. Obrada biljaka upotrebljava bakterije i kisik za raspad organskog

otpada i prevođenje u anorganske hranjive tvari. Ali kada hranjive tvari uđu u vodu,

oni poremete prirodan ciklus povećanim rastom algi.

Neki produkti napredne tehnologije doprinose zagađenju na više načina. Na

primjer, plastične mase su neugodan kruti otpad jer se ne raspadaju i ne mogu se

apsorbirati u tlu. Plastika isto tako indirektno uzrokuje zagađenje kad se proizvodi.

Velike količine električne energije treba uložiti da bi se proizvela plastika. Kao

rezultat te potrebe za električnom energijom, proizvodnja plastičnih masa pokreće

zahtjeve za gradnju novih električnih centrala. Električne centrale na ugljen su glavni

izvori zagađenja zraka.

Ekonomski uzroci. Mnogi problemi zagađivanja su nastali jer su metode

sprječavanja zagađenja skupe. Mnoge otpadne tvari se mogu ponovno upotrijebiti na

neki način. Međutim, takove prakse su rijetko bile provođene djelomično i zbog

visokih troškova uključenih u ponovnu obradu otpadnih produkata.

17

Upotreba intenzivnog uzgoja stoke je primjer kako ekonomične poljoprivredne

metode mogu izazvati zagađenje. Kada stoka pase na velikim površinama zemlje,

njihovi otpadni produkti postaju dio prirodnog ciklusa koji gnoji tlo. Ali većina

poljoprivrednog zemljišta je postala predragocjena da bi bila korištena za pašu stoke.

Poljoprivrednici mogu zaraditi više novaca korištenjem zemljišta za uzgoj žitarica i

držanjem stoke u štalama. Zagađenje dolazi od tih metoda jer životinje u štalama

odlažu velike količine otpada na malim područjima. Tlo u štalama ne može

apsorbirati sav otpad, i tekućina koju tlo ne može upiti otječe i zagađuje okolne vode.

Poljoprivrednici dakle moraju koristiti kemijska gnojiva na poljoprivrednim

zemljištima da bi nadomjestili prirodno gnojivo koje stoka proizvodi. Većina od tih

gnojiva otječe sa zemljišta i zagađuje vodu.

U industriji, sumpor je primjer zagađivača koji je dozvoljen iz ekonomskih

razloga. Sumpor izlazi u obliku sumpornog dioksida pri izgaranju ugljena. Širom

svijeta, u 1988. g. oslobođeno je na taj način dovoljno sumpornog dioksida da se

proizvede 100 milijuna tona sulfatne kiseline. Danas se u industriji drugim metodama

proizvodi gotovo 70 milijuna tona sulfatne kiseline – jedne od najšire upotrebljavanih

industrijskih kemikalija. Većina sumpora u industrijskom dimu mogla bi se hvatati i

upotrijebiti za proizvodnju sulfatne kiseline. Ali praktična i jeftina metoda hvatanja

sumpora nije još poznata. Dok se ta metoda ne razvije, kopanje novih nalazišta

sumpora za industriju dobivanja sulfatne kiseline biti će lakše i jeftinije.

Društveni uzroci. Naša želja za udobnošću je drugi izvor zagađenja. Mnogi

sintetički materijali koji zagađuju okoliš razvijeni su da ljudima uštede vrijeme, rad,

ili novac. Uz napor, neka od zagađenja od tih materijala bi mogla biti eliminirana. Ali,

upravo kako je sprečavanje zagađenja često smatrano preskupim ono je često

smatrano i neprikladnim.

Upotreba materijala za jednokratno pakiranje je primjer kako zahtjevi za

udobnošću uzrokuju zagađenje okoliša. Oblici ambalaže kao što su konzerve od

aluminija i čelika kao i staklene boce mogu biti sačuvane i ponovno upotrijebljene.

Konzerve se mogu rastaliti i ponovno upotrijebiti. Boce se mogu ponovno puniti ili

se mogu upotrijebiti ponovno kao sirovina. Ali većina ljudi radije ih baca u kontejnere

18

nego da ih spremi i vrati za ponovnu upotrebu. Na taj način, metal i staklo, koji se

teško uništavaju, nagomilavaju se na smetlištima i porazbacani uz ceste i u prirodi.

KONTROLA ZAGAĐENJA

Neka jezera i rijeke mogu biti već tako jako zagađeni da nisu u stanju ponovo steći

svoje zdravlje iako se zagađenje zaustavi. Neka tla su tako jako erodirana da više ne

daju ljetinu. Ali u većini područja, djelotvorni programi za sprječavanje zagađenja

mogu u velikoj mjeri poboljšati stanje okoliša.

Nekoliko različitih pristupa može biti upotrijebljeno u kontroli zagađenja.

Otpadni produkti mogu biti sačuvani i ponovno upotrijebljeni. Novi tehnološki razvoji

mogu pomoći u zaštiti od zagađenja od onih starijih tehnologija. Mogu se uvesti

ograničenja upotrebe materijala koji zagađuju. Međutim, ovi pristupi mogu dovesti

do manje udobnosti i viših troškova.

Recikliranje. Prerada otpadnih produkata za ponovnu upotrebu naziva se

recikliranje. Mnoge vrste otpada mogu biti reciklirane. Neke, uključujući konzerve i

novinski papir, mogu se koristiti ponovno i opet ponovno za istu svrhu. Konzerve se

mogu rastaliti i upotrijebiti za pravljenje novih konzervi. Stare novine se mogu

pretvoriti u kašastu masu i načiniti novi papir. Drugi materijali, kao staklene boce i

automobilske gume mogu biti ponovno upotrijebljene u druge svrhe. Smrvljeno staklo

može poslužiti kao sastavni dio materijala za gradnju cesta. Stare gume mogu biti

rastaljene u posebnim procesima u kojima one daju vrijedne kemikalije kao što su

ulje i plin.

Razvoj novih tehnologija čini puno za kontrolu zagađenja uzrokovanih

starim tehnologijama. Na primjer, neki tipovi uređaja su razvijeni da bi spriječili

izlazak čestica sa industrijskim dimnim plinovima. Ovi uređaju uključuju filtre koji

zadržavaju čestice koje bi inače bile puštene u zrak sa otpadnim plinovima. Drugi

uređaji koriste procese kojima statički elektricitet zadržava čestice i ne dozvoljava im

odlazak u zrak. Neki drugi uređaji ispiru čestice raspršivanjem kemikalija.

19

Različite su metode razrađene za smanjenje zagađenja koja dolaze iz

motornih vozila. U tu svrhu dodaju se novi aditivi koji zamjenjuju tetraetilolovo u

benzinu, i filtri ili katalitički konverteri za uklanjanje zagađivača iz ispušnih plinova i

za postizanje kompletnijeg procesa izgaranja.

Vrlo važan razvoj u poljoprivredi predstavlja korištenje biološke kontrole

umjesto pesticida. Biološka kontrola uključuje upotrebu različitih vrsta insekata i

bakterija u kontroli štetočina. Drugi novi razvoji su unaprijedili djelotvornost obrada

voda i pronašli nove putove za razlaganje krutog otpada.

Ograničenja u upotrebi materijala koji zagađuju mogu biti vrlo djelotvorna u

kontroli zagađenja. Ali ograničenja mogu također prouzrokovati teškoće i zahtijevati

promjene u načinu života.

Upotreba nekih štetnih materijala je bila zaustavljena ili smanjena bez

nastajanja većih problema. Na primjer, neke vlade su zabranile upotrebu opasnog

pesticida DDT za sve osim bitnih svrha. Poljoprivrednici su pronašli druge manje

štetne pesticide za zamjenu za DDT.

Naftne kompanije sada proizvode benzin koji nema dodanog olova, jer je

olovo glavni zagađivač u ispušnim plinovima automobila.

I proizvođači automobila su projektirali nove motore i modificirali postojeće

motore tako da olovni benzin nije bitan za dobar rad motora.

Druga ograničenja mogu izazvati više problema. Na primjer, neki gradovi su

zabranili vožnju privatnih automobila u prometnim gradskim centrima. To bi značilo

da se moraju više razviti gradska prometna sredstva i da ljudi moraju odustati od

upotrebe privatnih automobila u gradskim centrima.

Neslužbene organizacije. Grupe građana širom svijeta stvaraju organizacije

za borbu protiv zagađenja. Većina takvih organizacija je zainteresirana za lokalne

probleme. Ali mnoge od njih također rade na regionalnim, nacionalnim i

internacionalnim problemima.

20

Neslužbene grupe su zaslužne za mnoge akcije koje su poduzele vlade i

industrije za kontrolu zagađenja. Oni ukazuju javnosti na probleme zagađenja i čine

pritisak na vladu i vodstvo u industriji da riješe problem. Internacionalne grupe kao

što je Greenpeace i Friends of Earth, su nosioci takvih kampanja.

POVIJEST

Ljudi su oduvijek uzrokovali zagađenje okoliša. Od prahistorijskih vremena oni su

bacali otpad u vodu i uzrokovali dim spaljivanjem goriva. Ali rani narodi nisu živjeli

nagomilani zajedno i nisu imali strojeve koji zagađuju. Prema tome, zagađenje je bilo

lagano i rašireno po širokom području.

Problemi zagađenja su nastali kada je veliki broj ljudi počeo živjeti zajedno u

gradovima. Kako su gradovi rasli, zagađenost je rasla s njima. Ali problemi okoliša su

rijetko postajali ekstremno veliki i rašireni sve do 1700-te i ranih 1800-tih, za vrijeme

Industrijske revolucije. Industrijska revolucija je počela u Engleskoj i proširila se na

druge zemlje Europe i u sjevernu Ameriku. Karakterizirana je razvojem tvornica i

gradova koji su bili prenapučeni tvorničkim radnicima.

Ugljen je korišten kao gorivo u većini tvornica i za grijanje domova u

gradovima. Kao rezultat, zrak iznad takvih industrijskih gradova kao London, bio je

pun dima i čađe. Osim toga slabe sanitetske mogućnosti dopuštale su da neprerađeno

blato iz kanalizacije uđe u vodovod u nekim gradovima. Zagađena voda izazivala je

bolesti.

U Sjedinjenim američkim državama, problemi zagađenja zraka u industrijskim

gradovima postali su posebno ozbiljni u 1900-tim. Do 1930. dim i čađa iz čeličana,

energetskih postrojenja, željeznica i toplana punili su zrak iznad mnogih gradova.

Od 1950-te zagađenje zraka od sagorijevanja ugljena bilo je znatno smanjeno

u mnogim dijelovima svijeta. Gotovo sve željeznice i mnoge industrije i toplane sada

koriste čistija goriva kao što su ulje i prirodni plin. Osim toga, mnoge industrije koje

21

još koriste ugljen poduzele su korake u kontroli zagađenja iz njihovih dimnjaka

ugrađivanjem filtra. Epidemije bolesti kliconoša u gradskom vodovodu nisu također

više glavni problem u većini dijelova svijeta. Gradovi danas obrađuju svoju vodu i

održavaju je slobodnom od klica što je više moguće.

Unatoč ovim poboljšanjima, zagađenje okoliša je postalo sve više ozbiljno i

rašireno. Tehnološki napredak je pomogao uzrocima ovog rasta. Uz to, stanovništvo

u gradovima je poraslo. Više ljudi znači i više otpada svake vrste.

Zanimanje javnosti za zagađenje okoliša je poraslo. Dramatične tragedije

okoliša ukazale su na ozbiljnost problema. To uključuje izlijevanje ulja koje je

uništilo plaže, ubilo divljač i vodeni tokovi koji su gotovo mrtvi zbog zagađenja

krutim otpadom.

U kasnim 1970-tim stotine stanovnika Seversa u Italiji je bilo ugroženo

ispuštanjem otrovnog plina dioksina nakon eksplozije u lokalnoj kemijskoj tvornici.

Kemijski otpad koji je iscurio iz nekadašnjeg mjesta odlaganja u Niagara Falls, New

York, ugrozio je živote mnogih obitelji. Ribe i druge životinje u raznim dijelovima

SAD bile su otrovane polikloriranim bifenolom (PCB), kemikalijom koju su neki

industrijski pogoni ispustili u otpadne vode.

U 1984. g. istjecanje otrovnog plina iz američke tvornice pesticida u Bhopalu

u Indiji ubijeno je preko 2000 ljudi. Plin je također ugrozio oko 200.000 ljudi.

U 1986. g. pojavila se eksplozija i vatra u nuklearnoj centrali Černobilu kod

Kijeva u Ukrajini. Nesreća je oslobodila velike količine radioaktivnog zračenja u

atmosferu. Preko trideset ljudi je umrlo kao posljedica nesreće a 200 ljudi je ozbiljno

ozlijeđeno. Također 1986. g. tisuće riba i jegulja u rijeci Rajni je ubijeno otrovnim

kemikalijama. Izlijevanja kemikalija u rijeku je posljedica požara u skladištu

kemikalija blizu Bazela u Švicarskoj.

1988. g. epidemija virusa opustošila je populaciju tuljana u sjevernom

Atlantiku, naročito oko obala Britanije i sjeverne Europe. Neke populacije tuljana su

smanjene na desetinu od svog prijašnjeg broja. Mnogi znanstvenici su vjerovali da

je epidemija povezana s povišenim nivoom zagađenja u Sjevernom moru, jednom od

najzagađenijih mora na svijetu. Pregled riba Sjevernog mora pokazao je da trećina

riba boluje od erozije kože, rana, raka i drugih bolesti.

22

U ožujku 1989. g. tanker Exxon Valdez je izlio oko 42 milijuna litara sirove

nafte u vode blizu Aljaske. To je bio najgori izljev nafte u američkoj povijesti i

ekološka katastrofa koja je prekrila 4 800 km2 voda nekad najčišćih na svijetu. Šest

mjeseci kasnije, znanstvenici su zabilježili smrt oko 10 000 morskih vidri i preko 30

000 morskih ptica.

Najveće izlijevanje nafte u svijetu desilo se za vrijeme Zaljevskog rata 1991.

g. kada je Irak izlio u Perzijski zaljev oko 950 milijuna litara nafte i zapalio tisuće

naftnih bušotina ozbiljno zagadivši zrak iznad Kuvajta.

ZAŠTITA OKOLIŠA U HRVATSKOJ

Zaštita okoliša kao dio upravne nadležnosti tijela državne uprave u Hrvatskoj provodi

se u pojedinim ministarstvima, državnim upravnim organizacijama te u županijama.

Na temelju Zakona o zaštiti okoliša Vlada Republike Hrvatske donijela je Plan

intervencija u zaštiti okoliša (1. 1. 2000.). Tim planom pravne i fizičke osobe koje

proizvode, skladište, prerađuju ili prevoze opasne tvari bile su dužne izraditi

operativne planove intervencija u zaštiti okoliša.

Osnovni cilj i zadatak Plana intervencija je sprječavanje gubitaka života ili

oštećenja zdravlja ili imovine kao i očuvanje okoliša na cijelom području Republike

Hrvatske. Planom se određuju vrste rizika i opasnosti, postupak i mjere za

ublažavanje i uklanjanje neposrednih posljedica štetnih za okoliš.

Potrebno je provesti monitoring opasnih djelatnosti koji proizlaze iz opasnih

tvari za okoliš. Cilj studije utjecaja na okoliš je najveće moguće smanjenje rizika kao i

kvalitetna sanacija iznenadnog i nekontroliranog istjecanja opasnih tvari u okoliš.

U slučaju nemogućnosti sprječavanja oslobađanja opasnih plinova ili para,

treba ih se odvesti iz radnog okoliša, na neki način da ne onečišćuju životni okoliš.

Zakonom o zaštiti zraka kao dijela zaštite okoliša, određeno je evidentiranje i

23

praćenje emisije i izvora emisije i određene su mjere za sprječavanje i smanjivanje

onečišćenja zraka. Ministarstvo zaštite okoliša i prostornog uređenja uveo je katastar

emisija u okoliš čija je svrha dobivanje informacija o onečišćivačima, veličini i stanju

emisija na određenom području i kontrole uspješnosti poduzetih mjera zaštite okoliša.

Isto tako provodi se i monitoring kvalitete voda: rijeka i priobalnog područja

mora u okviru Hrvatskih voda. Glavni cilj monitoringa je prikupljanje podataka o

kvaliteti voda na brojnim lokacijama. Ti podaci su korisni za donošenje odluka i

postupaka u zaštiti voda.

Zaštita okoliša zahtijeva multidisciplinaran pristup. U djelokrugu svoga rada

dobro obrazovan kemičar, biolog, liječnik, sociolog, kao i svaka druga struka, može

dati svoj doprinos unapređenju zaštite okoliša. Uz stručnost bitna je i razina svijesti

te je odgoj za okoliš također značajan koliko i obrazovanje.

24

KOROZIJA I OKOLIŠ

Okoliš je, dakle, sve što nas okružuje uključujući i žive i nežive čimbenike. Osjetljiv

je na sve promjene. Svako narušavanje prirodne ravnoteže ima štetne posljedice.

Ljudi zagađuju svoju okolinu i ljudi snose posljedice tog zagađenja, bilo direktno

udisnjem zagađenog zraka i konzumiranjem nekvalitetne vode ili indirektno preko

hranidbenog lanca kada zagađenja u zraku, vodi i tlu prelaze u biljke, zatim u

životinje i konačno do čovjeka koji to konzumira.

Postoje razni izvori štetnog utjecaja na okoliš. Cilj ovog kolegija je analiza

utjecaja korozije i zaštite na okoliš.

Korozija je nenamjerno razaranje materijala uzrokovano fizikalnim, fizikalno-

kemijskim, kemijskim i biološkim agensima. To je spontan proces koji se ne može

spriječiti, može se jedino samo uporiti.

Korozija je proces koji ima značajan utjecaj na čovjeka, privredu i okoliš. U studiji

koja je u vremenu od 1999. do 2001. provedena u SAD-u utvrđeno je da godišnji

troškovi zbog korozije iznose oko 275 milijarde dolara što je oko 3.1% njihovog

brutto nacionalnog dohotka [1]. Ovi troškovi uključuju procjenjenu štetu zbog

korozije kao i troškove zaštite konstrukcijskih materijala. Na slici 1. prikazani su

troškovi korozije u pojedinom industrijskom sektoru. Kao što se vidi korozija u

manjoj ili većoj mjeri utječe na gotovo sve grane privrede.

25

Slika 1. Direktni troškovi korozije za pojedine privredne sektore u SAD-u [1]

Proces korozije čini skup kemijskih i elektrokemijskih promjena tijekom kojih metal

prelazi iz elementarnog stanja u spojeve u kojima se najčešće nalazi u prirodi.

Prema tome to je ireverzibilan proces, suprotan proizvodnji metala iz ruda. Metali

egzotermno reagiraju s okolinom i prelaze u stabilnije spojeve (okside i dr.) iz kojih

su dobiveni. Prirodna težnja metala je da reagiraju s drugim tvarima i odgovarajućim

oslobađanjem energije prelaze u stanja niže energije. Smanjivanje slobodne energije

je pokretačka sila procesa korozije (Slika2).

*Nije odredeno

Izgradnja i održavanje mostovaPlinovodi i naftovodi Luke Zbrinjavanje opasnog otpada Aerodromi* Željeznica* Gradski plinovodi Vodovod i kanalizacija Proizvodnja el. energije Telekomunikacije* Motorna vozila Brodovi Zrakoplovi Vlakovi Transport opasnih tvari Pridobivanje nafte i z. plina Rudarstvo Prerada nafte Kemijska i petrokem.industrija Proizvodna celuloze i papira Poljoprivreda Prehrambena industrija Elektronička industrija* Kućanstva Obrana Skladištenje nuklearnog

26

Slika 2. Prikaz energetskih promjena pri koroziji i dobivanju metala

Korozijski procesi reakcije metala s okolišem mogu se odvijati na dva osnovna

načina: mehanizmom kemijske odnosno elektrokemijske korozije.

Kemijska korozija metala je posljedica kemijske reakcije metala i okoliša, a odvija se

u mediju u kojem nije prisutan elektrolit. Primjeri takve korozije su korozija u

neelektrolitima i korozija u suhim plinovima. Ovaj tip korozije može se primjerice

sresti kod metala koji su izloženi djelovanju vrućih plinova. Znatno češće se korozija

odvija prema elektrokemijskom mehanizmu. Osnovni uvjet za odvijanje procesa

elektrokemijske korozije je prisutnost elektrolita. U večini slučajeva elektrolit je voda

koja sadrži otopljeni kisik, soli, kiseline ili baze.

U elektrokemijskim korozijskim reakcijama sudjeluju najmanje dvije elektrokemijske

parcijalne reakcije. Anodna reakcija oksidacije ima za posljedicu otapanje metala, dok

katodna reakcija ovisi o mediju i najčešće redukcija otopljenog kisika ili vodika.

anodni proces: zM M ze

katodni proces: u kiselom mediju a) bez kisika: 22 2H e H

b) s kisikom: 2 24 4 2H O e H O

u neutralnom mediju:

27

katodna reakcija se odvija uz redukciju kisika: OHeOHO 442 22

druge moguće katodne reakcije:

Mez+ + ze- → M (Depozicija metala)

SO42 − + 8H+ + 8e- → S2− + 4H2O (Bakterijska redukcija sulfata)

Korozija i okoliš u kojem do nje dolazi su međusobno povezani i mijenjaju jedno

drugo. Mehanizam procesa korozije ovisi o mnogim parametrima okoliša pa tako i o

njegovom zagađenju. S druge strane produkti korozije utječu na okoliš kao i svi naši

postupci u sprečavanju korozije. Zagađenje prirode koje karakterizira našu civilizaciju

i kojeg smo sve više svjesni reflektira se i na području korozije. S jedne strane događa

se da objekti koji su godinama odoljevali koroziji ubrzano propadaju zbog

onečišćenosti atmosfere i voda, a s druge strane jača svijest da mnogi postupci u

zaštiti metala od korozije imaju negativan učinak na okoliš. U ovome priručniku

obrađen je odnos korozije i okoliša sa tri aspekta:

prikazan je mogući štetan utjecaj različitih postupaka u zaštiti materijala od

korozije na okoliš kao i dio napora da se ta štetnost smanji

dani su primjeri kako nedostatak odgovarajuće zaštite od korozije može ugroziti

čovjeka i okoliš

pokazano je kako zagađenje zraka povećava brzinu korozije različitih materijala,

posebice kako korozija ubrzano uništava povijesne građevine.

Kako je primjena metala vrlo raširena i posljedice korozije metala su raširene

i vrlo raznolike. Posebno je ozbiljan problem transporta i skladištenja opasnih tvari

čije istjecanje iz korozijom oštećenih spremnika može imati dalekosežne posljedice

na ljude i okoliš.

Kao primjer mogu poslužiti najnoviji događaji vezani uz koroziju metala:

1. Podzemna eksplozija plina u Puli. Uslijed korozije došlo do oštećenja na

plinskom cjevovodu i kroz taj otvor plin je istjecao u kanal u kojem se

osim plinovoda nalaze i druge instalacije i popunjavao slobodne prostore

u kanalima i sve zračne pore ispod zemlje dokle je mogao dospjeti s

obzirom na otežanu difuziju.

28

U Puli se ne koristi uobičajeni plin metan, koji je dvaput lakši od zraka nego

se koristi smjesa propana i butana koja je 1,7 puta teža od zraka pa je korišteni

plin opasniji od metana jer mnogo duže zadržava u podzemnim prostorima

nego što bi se zadržavao metan. Isto tako i granica eksplozivnosti ove smjese

je mnogo niža pa je lakše postizanje eksplozivne koncentracije sa zrakom.

Budući da plin ima minimalnu energiju paljenja bila je dovoljna bilo kakva

intervencija na instalacijama (brušenje, rezanje, lotanje ili zavarivanje) da

izazove eksploziju. Sreća je da nije eksplodirao veći volumen plina jer bi

posljedice mogle biti višestruko veće.

2. Cijevi u naftnim postrojenjima i naftovodima često pucaju uslijed korozije.

Posljedice su izlijevanje nafte u tlo i obližnje rijeke kao što je to nedavno

bio slučaj kod Popovače gdje se izlilo oko 600 litara nafte. Mjesec dana

prije, kod Ivanić Grada izlilo se preko 500 litara sirove nafte. Najteži

slučaj desio se u isto vrijeme kod Šumečana gdje je utvrđeno istjecanje

7000 litara nafte. Pored velike materijalne štete, još su teže ekološke

posljedice na tlu i zagađenim rijekama.

Budući da se radi o sirovoj nafti u kojoj ima vode procesi korozije su vrlo

intenzivni.

3. Treći slučaj ugrožavanja života ljudi i nanošenja materijalne štete desio se

nadavno u Splitu gdje su uslijed korozije armaturnog željeza pala sa

zgrade dva balkona. Radi se o intezivnoj atmosferskoj koroziji u predjelu

uz more gdje zrak sadrži kloride koji difundiraju kroz beton i izazivaju

ubrzanu koroziju armature koja nosi konstrukciju.

Ovo su samo neki najnoviji primjeri posljedica korozije metala koji se

svakodnevno dešavaju u svijetu i ugrožavaju ljude i okoliš. I sam metal koji korodira

zagađuje tlo i vode produktima korozije. Zbog toga kao i zbog materijalnih šteta

potrebno je zaštititi metal od korozije i produljiti vijek njegovog trajanja.

29

ZAGAĐENJA OKOLIŠA I UGROŽAVANJE LJUDSKIH ŽIVOTA UZROKOVANO KOROZIJOM

Naftovodi

Puknuća cjevovoda za naftu i zemni plin predstavljaju veliku opasnost za

okoliš. Istjecanja iz njih mogu zagaditi izvore pitke vode, nasade, izazvati pomore

riba, eksplozije i požare. Prema podacima američkog Environment Defense Fund-a u

1998. godini je iz cjevovoda na području SAD-a iscurilo oko 28 milijuna litara nafte i

raznih drugih po okoliš opasnih tvari, a godišnji troškovi za sanaciju takvih istjecanja

iznose oko 39 milijuna dolara [14]. Jedan od čestih uzroka ovih istjecanja je korozija

(prema američkoj Environmental Protection Agency u oko 20% slučajeva [15]). Do

vanjske korozije cjevovoda dolazi zbog korozivnosti okolnog tla dok do unutarnje

korozije dolazi zbog korozivnosti medija koji se transportira. Da bi se spriječilo

pucanje cjevovoda uslijed korozije nužno je provoditi mjere zaštite kao što su katodna

zaštita, premazivanje cjevovoda organskim prevlakama, dodatak inhibitora u

korozivni medij. Mnogi vlasnici cjevovoda da bi što više zaradili dozvoljavaju rad

korodiralih cjevovoda zbog čega prije ili kasnije dolazi do izlijevanja. Kod složenih

sustava kao što su naftovodi (ili općenito razni cjevovodi) nesreće i katastrofe su

uglavnom uzrokovane nizom faktora. U slučaju korozije cjevovoda taj dodatni faktor

je nedostatak kontrole cjevovoda zbog čega problem postaje primjetan tek kad

izazove velika izljevanja i eksplozije. Primjer takvog neodgovornog ponašanja je

velika američka tvtka Koch Industries Inc. koja u svojoj povijesti ima velik broj

izlijevanja iz cjevovoda kao i drugih kršenja ekoloških propisa [16]. Tako je

primjerice u mjestu Lively 1996. došlo do eksplozije pri kojoj je poginulo dvoje ljudi.

Iako su predstavnici tvrtke tvrdili da je do eksplozije došlo neočekivano pronađene su

583 mjesta na cjevovodu s izraženom korozijom i to samo u jednom okrugu, pa su

stručnjaci ovaj cjevovod okarakterizirali kao “švicarski sir”. U mjestu Corpus Christi

1984. eksplodirao je podzemni cjevovod iste kompanije pri čemu je došlo do

istjecanja 342 000 litara sirove nafte. Eksploziju je uzrokovao udar munje pri čemu je

došlo do zatvaranja ventila što je pak uzrokovalo porast tlaka i na dijelu cjevovoda

oslabljenog korozijom došlo je do pucanja. Dvije godine prije nesreće radnici su

upozorili tvrtku da bi trebalo zamijeniti dio cjevovoda koji je izgrađen još 40-tih

godina, osim toga predložili su da se posebnim uređajima za detekciju korozije

pregleda unutrašnjost 30 km dugog cjevovoda.

30

Zračni prijevoz

Korozijska oštećenja na zrakoplovima pojavljuju se uslijed atmosferske

korozije, posebice kada su zračne luke smještene u blizini mora. Oblici korozije na

avionima mogu biti različiti od lokalne korozije do koje dolazi kad voda zaostane na

nekoj površini do galvanske korozije koja se javlja na mjestu kontakta različitih

metala. Tako je na vojnim avionima F-16 otkrivena korozija kositrenih konektora koji

su utaknuti u pozlaćenu utičnicu. Ova vrsta korozije, iako jedva vidljiva golim okom,

smatra se uzrokom padova najmanje pet F-16 aviona (materijalan šteta je 1 000 000 $)

[17].

U travnju 1988. godine devetnaest godina starom Boeing-u 737 otkinuo se

gornji dio trupa aviona tokom leta. Pilot je ipak uspio spustiti avion na zemlju, ali je u

nesreći poginula jedna stjuardesa. Kao uzrok ovog raspadanja aviona utvrđen je

korozijski zamor i lokalna korozija posebice na dijelovima preklapanja metalnih ploča

gdje je došlo do nakupljanja voluminoznih korozijskih produkata zbog čega su se

ploče razdvajale.

Slika 2. Oštećeni Boeing 737 nakon slijetanja [17]

Tankeri

U 12 mjesecu 1999. malteški tanker Erika potonuo je na oko 70 km od

francuske obale pri čemu je došlo do izljevanja 10 000 tona nafte koja je zagadila 400

km obale [18-19]. Ovo izlijevanje uzrokovalo je ekološku (veliki pomora ptica, riba i

drugih organizama) kao i ekonomsku katastrofu (taj kraj je ovisio o ribarstvu i

turizmu). Kao uzrok ove katastrofe smatra se korozija. Prvi problemi s korozijom

31

javili su se još pet godina prije ove nesreće. Brod je tada djelomice popravljen ali

očito ne dovoljno jer je već 1997. inspekcija američke obalne straže naredila

popravak sustava za inertni plin, važnog dijela sigurnosnog sustava broda, na kojem

su bila zamjetna korozijska oštećenja. Korozijska oštećenja bila su zamjetna i na

sustavu za zaštitu od požara kao i na još nekim dijelovima broda. Nekoliko tjedana

prije nesreće kapetan broda prijavio je talijanskoj inspekciji da brod ima probleme s

korozijom, no brod je svejedno dobio odobrenje za plovidbu pod uvjetom da do kraja

siječnja 2000. bude popravljen. No do popravka nije došlo jer je brod u međuvremenu

potonuo.

Korozija u ljudskom tijelu

U modernoj medicini i stomatologiji česta je primjena različitih metalnih,

polimernih ili keramičkih materijala u obliku nadomjestaka za pojedine dijelove tijela.

Danas gotovo svatko ima neki implantat u svome tijelu, od zubne plombe do umjetnih

kukova ili srčanih stentova. Slika 5 daje prikaz najčešćih metalnih implantata za

ljudsko tijelo.

32

Slika 5. Primjena metalnih implantata u ljudskom tijelu

Među najvažnijim svojstvima implantata je biokompatibilnost materijala, odnosno

toksičnost za okolno tkivo i cijeli organizam. Korozija ovih metalnih materijala

važan je faktor koji utječe na njihovu biokompatibilnost. Zbog toga se implantati

izrađuju od materijala koje karakterizira velika korozijska otprnost kao što su

nerđajući čelik, kobalt-krom legure te titan i njegove legure .

Tablica 2. Najvažniji metalni materijali za izradu implantata

Materijal Glavno područje primjene

316L nehrđajući čelik Pločice za ortopedske lomove, zubni

umetci, umjetni kukovi, stentovi

Kobalt-krom legure Zubni umetci, srčani zalisci, umjetni

33

kukovi

Titan, nitinol (50% Ti, 50%Ni), titanove

legure (Ti-6Al-4V, Ti-55Al2.5, Ti-6Al-7

Nb211

Rekonstrukcije lica, zubni umetci,

umjetni kukovi

Ljudsko tijelo je s korozijskog stajališta slani elektrolit s otopljenim kisikom na

temperaturi 37°C i pH vrijednosti 7.4 koja u slučaju upala može biti i 5. Osim toga

izvanstanične tekučine kojima je izložen implant sadrže i druge organske tvari

koje mogu na njega korozivno djelovati.

Korozijom nerđajućeg čelika 316L u ljudskom tijelu dolazi do otpuštanja Fe, Cr i

Ni iona koji su poznati kao alergeni i karcinogeni. Ovaj materijal je sklon lokalnoj

koroziji i u 90% slučajeva ona je uzrok propadanja implanta. Do nje dolazi zbog

pucanja pasivirajućeg oksidnog filma. Prisutnost proteina u serumu i staničnim

tekučinama povećava vjerojatnost pojave jamičaste korozije. Da bi se poboljšala

korozijska svojstva nerđajučeg čelika 316L provodi se dodatno prevlačenje s

hidroksiapatitom Ca10 (PO4)6(OH)2. Ova prevlaka povečava korozijsku otpornost

čelika i time sprečava otpuštanje metalnih iona. Osim toga, hidroksiapatit je

porozan poput ljuske kosti i omogučuje da tkivo i krvne žile urastaju u njega. Na

ovaj način poboljšava se biokompatibilnost i bioaktivnost implanta.

Kobalt-krom legure se koriste u ortopediji zbog svoje tvrdoće, čvrstoće te

otpornosti na koroziju i trošenje. I kod ove legure prisutnost proteina može

izazvati njeno otapanje uslijed stvaranja kompleksa s kromom pri ćemu dolazi do

povećanju koncentracije iona kroma u organizmu. Ova vrsta legura također

pokazuje sklonost lokalnoj koroziji.

Titan i njegove legure kakrakterizira izrazita korozijska otpornost zbog nastajanja

stabilnog pasivnog filma ali imaju slabu otpornost prema trošenju. Najpoznatija

titanova legura je nitinol koja se sastoji od nikla i titana. Nitinol se često koristi u

ortodonciji, a u novije vrijeme i za izradu srčanih stentova.

Tablica 3. Prednosti i mane pojedinih metalnih materijala

34

Nerđajući čelik Kobalt-krom legure Titanove legure

+ Cijena

Dostupnost

Otpornost prema trošenju

Korozijska otpornost

Čvrstoća

Korozijska otpornost

Elastični modul

Čvrstoća

Specifična gustoća

Biokompatibilnost

- Visok modul elastičnosti

Biokompatibilnost

(otpuštanje alergena i

kancerogena: Cr, Ni, Fe)

Lokalna korozija (90%

lomova implantata)

Visok modul elastičnosti

Biokompatibilnost

(kancerogeni krom)

Slaba otpornost prema

trošenju

Najnovija istraživanja ukazuju na mogućnost primjene razgradivih implanata.

U tu svrhu koriste se magnezijeve legure koje, za razliku od drugih materijala koji se

koriste u medicinske svrhe, karakterizira slaba korozijska otpornost. Magnezij je

biokompatibilan, važan za brojne metaboličke procese (četvrti kation po

zastupljenosti u ljudskom organizmu), sudjeluju u važnim biološkim procesima u

organizmu i zbog toga njegovo otpuštanje u organizam ne djeluje negativno na

ljudsko zdravlje. Osim toga modul elastičnosti i gustoća magnezijevih legura slični su

onima od ljudske kosti. Zbog toga se intezivno istražuju mogućnosti primjene

magnezijevih legura za implante koji ne trebaju trajno ostati u organizmu kao što su

vijci za kosti ili kardiološki stentovi.

35

UTJECAJ ZAGAĐENJA OKOLIŠA NA KOROZIJU GRAĐEVNIH

MATERIJALA

Sve zagađenija atmosfera utječe na pojačanu koroziju konstrukcijskih

materijala što je posebice primjetno kod kulturnih i povjesnih spomenika. Zbog toga

je Ekonomska komisija Ujedinjenih naroda za Europu (UNECE) pokrenula projekt o

utjecaju zagađenja zraka na materijale. Svrha ovog projekta bila je kvantitativno

utvrđivanje utjecaja sumpornih i dušičnih spojeva (koji uzrokuju kisele kiše) u sprezi

sa klimatskim parametrima na atmosfersku koroziju značajnih konstrukcijskih

materijala [20,21]. Različiti materijali kao što su metali, razne vrste kamena, prevlake,

stakleni i polimerni materijali izlagani su u periodu od 1987-1995. na 39 lokacija u 12

europskih zemalja SAD i Kanadi. Bilježeni su klimatski parametri (temperatura,

vlažnost, broj sati kad je materijal izložen vlazi odnosno suncu), koncentracija

zagađenja u zraku (SO2, NO2, O3) kao i količina i sastav kiše. Kao rezultat dobivene

su tzv. funkcije odziva koje govore o utjecaju koncentracije pojedinih zagađivača i

klimatskih parametara na koroziju materijala. Ove funkcije su dane kao zbroj brzine

korozije zbog “suhe” atmosferske korozije (utjecaj raznih plinova iz atmosfere) i

“mokre” korozije uzrokovane kiselim kišama.

Slika 3. Brzina korozije cinka u ovisnosti o koncentraciji SO2 i relativnoj vlažnosti

(Rh) [20]

Brz

ina

koro

zije

Zn

u pr

voj

godi

ni/

m

36

Ova istraživanja omogućuju određivanje područja povećane korozije kao i proračun

troškova atmosferske korozije.

Kao posljedica primjene protokola za smanjenja zagađenja (za SO2 i NOX), u periodu

kad je trajalo istraživanje, primjetan je trend smanjenja zagađivala u zraku što je

utjecalo i na smanjenu korozivnost atmosfere kao što je prikazano na slici 4.

Proračunato je da se kao posljedica primjene 2. protokola o smanjenju emisije

sumpora, samo zbog smanjenja korozijskih oštećenja u Europi godišnje uštedi oko 9

milijardi dolara.

Slika 4. Trendovi stupnja zagađenja i brzine korozije za čelik i cink u periodu 1987-

1995.[20]

Dok je u Europi i sjevernoj Americi sve jača svijest o nužnosti smanjenja zagađenja u

okolišu, u zemljama Latinske Amerike, Afrike i Azije koje je zahvatio trend naglog

industrijskog razvitka, ekološka svijest nije još dovoljno razvijena pa ta područja

postaju mjesta najjačih zagađenja. Budući da se većina tih zemalja nalazi u području

sa vlažnom i toplom klimom šteta koju uzrokuju SO2 i druga onečišćenja još je veća

nego u zemljama sa hladnijom klimom. Primjerice istraživanja u gradovim

jugozapadne Kine, u kojima se kao glavni izvor energije koristi ugljen sa velikim

sadržajem sumpora, pokazala su da je brzina korozije znatno veća nego igdje u Europi

[21]. Zbog toga je posebno važno razviti ekološku svijest u zemljama u razvoju kako

bi se sačuvao okoliš i brojne povjesne znamenitosti.

37

“Poželjna korozija”

Iako je korozija u većini slučajeva nepoželjna postoje oblici korozije koji su

prihvatljivi pa čak i poželjni. To je u slučajevim kad produkti korozije kompaktno

prekrivaju metalnu površinu i na taj način štite materijal od daljnje korozije osim toga

činjenica da produkti korozije najčešće imaju boju različitu od osnovnog metala,

koristi se u umjetnosti i arhitekturi. Jedan od vrlo dobrih primjera je atmosferska

korozija bakrenih krovova zbog koje oni s vremenom dobiju patinu privlačne zelene

boje. Drugi primjer je takozvani “weathering steel”[22] vrsta čelika koji u uvjetima

atmosferske korozije (kad nije stalno u dodiru sa vlagom) stvara gustu i kompaktnu

oksidnu barijeru daljnjoj koroziji. On se zbog toga može koristiti, često i bez dodatne

zaštite, u građevinarstvu. Umjetnici pak činjenicu da svojstva, a time i boja

korozijskih produkata ovisi o izloženosti vlazi, suncu i sl. koriste za skulpture pa se

boja čeličnih ploha razlikuje ovisno o njihovom položaju u prostoru. Primjer ovakve

skulpture je Picassova “Glava žene” koja se nalazi u Chicagu.

38

ZAŠTITA OD KOROZIJE I OKOLIŠ

Korozija je spontani proces prelaska metala iz elementarnog stanja u spojeve u

kojima se najčešće nalazi u prirodi. Ljudi ovaj ekonomski nepovoljan proces nastoje

usporiti na različite načine. Pravovremena i kvalitetna zaštita od korozije omogućuje

dulje korištenje materijala i raznih konstrukcija. Istraživanja su pokazala da se

četvrtina šteta od korozije može spriječiti primjenom suvremenih tehnologija zaštite.

Metal se može zaštititi od procesa korozije različitim metodama. Najčešći načini

zaštite metala od korozije su prikazani na slici 5.

Slika 5. Metode zaštite od korozije

Svaki od tih postupaka zaštite je potencijalni zagađivač okoliša. U ne tako davnoj

prošlosti metode zaštite od korozije promatrane su samo s aspekta njihove

djelotvornosti dok je ekološka prihvatljivost bila zanemarivana pa su korištene mnoge

supstance otrovne za ljude, kao i za biljni i životinjski svijet. Danas su za mnoge

postupke zaštite od korozije doneseni zakoni koji zabranjuju upotrebu toksičnih tvari

te reguliraju emisije otpadnih tvari iz tih procesa. Osim toga različite strukovne i

ekološke organizacije nude savjete kako u raznim industrijama i obrtima smanjiti

39

emisiju tvari štetnih za ljude i okoliš [2]. Često su ovi savjeti u skladu s načelim čistije

proizvodnje, što znaći da ekološki povoljniji način rada ne donosi nužno gubitke

onom koji ga primjenjuje, već štoviše, zbog racionalnijeg pristupa iskorištenju

sirovina i energije može donijeti značajne uštede.

Zaštita od korozije ima za cilj čuvanje uporabne vrijednosti predmeta,

dekorativnog izgleda kao i očuvanje vrijednosti sirovine iz koje se predmeti izrađuju.

Korozijskom zaštitom ujedno se štiti i okoliš od produkata korozije kao i od

prevelikog otpada sirovina i tvari.

S druge strane, metode zaštite od korozije uporabom toksičnih i kancerogenih

materijala mogu voditi opterećenju okoliša. Međusobni utjecaj zaštite od korozije i

okoliša može se shvatiti kao promjenjivo djelovanje. Treba procijeniti kolika je

prednost zaštite metala u odnosu na eventualne štete nanešene okolišu.

Elektrokemijske metode (anodna i katodna zaštita) spadaju među metode zaštite od

korozije koje nanose najmanje štete okolišu. Katodna zaštita je jedan od

najpoznatijih i najčešće upotrebljavanih načina zaštite metala od korozije. Temelji se

na usporavanju korozije katodnom polarizacijom metala tj. pomakom

elektrokemijskog potencijala metala u negativnom smjeru. Katodnom zaštitom se

uklanja razlika potencijala između anodnih i katodnih mjesta na površini metala koji

korodira. Razlika potencijala stvara se između anode (uvedene u sustav) koja štiti i

metala koji se zaštićuje, jer je potencijal anode negativniji od potencijala štićenog

objekta. Na taj način metalni objekt postaje katoda u nastalom korozijskom članku i

zaštićen je od korozije, jer se na njegovoj površini više ne odvija reakcija oksidacije i

otapanja nego reakcija redukcije.

Katodna zaštita se provodi na dva načina: djelovanjem vanjskog izvora

istosmjerne struje gdje se konstrukcija spaja na negativan pol izvora istosmjerne struje

ili spajanjem s elektronegativnijim metalom - anodnim protektorom (žrtvovanom

anodom). Kod druge metode, da bi se zaštitio određeni metal, potrebno je imati drugi

neplemenitiji metal (žrtvovanu anodu) koji će korodirati umjesto metala koji želimo

zaštiti. Takve žrtvovane anode, koje su najčešće od cinka, magnezija ili aluminija,

korodiraju i njihovi produkti korozije zagađuju okolno tlo ili vodu. Onečišćenje može

biti vrlo opasno ako se koriste anode od aluminijevih legura koje uz cink sadrže i

40

nešto žive, kadmija ili indija [9]. Ova vrsta zaštite koristi se kod brodova,

podmornica, cjevovoda, podzemnih spremnika i slično. Ipak, može se smatrati da

puno manja šteta po okoliš nastaje otapanjem cinkovih ili magnezijevih anoda, nego u

slučaju kad se ovaj vrlo djelotvoran način zaštite ne bi primjenjivao jer bi došlo do po

okoliš puno opasnija izljevanja opasnih tvari iz korodiralih spremnika ili cjevovoda.

Kod katodne zaštite s vanjskim izvorom struje polarizacija konstrukcije se ne

ostvaruje korozijom anode kao u galvanskoj zaštiti pa je poželjno je da anode budu

otporne na koroziju i da su inertne na prolaz anodne struje, uz dugi vijek trajanja.

Postoje dvije vrste inertnih anoda: anode od plemenitog metala, kao npr. platine, i

anode koje se anodno pasiviraju i na njihovoj površini se stvara vodljivi oksidni film.

Pored ovih materijala, u specijalnim slučajevima se koriste i materijali koji se anodno

otapaju kao što je otpadno željezo. Uporabom topljivih anoda kod katodne zaštite s

vanjskim izvorom struje mogu nastati velike količine produkata otapanja anoda koje

predstavljaju opterećenje za okoliš. To se najčešće dešava kod primjene anoda od

starog željeza gdje se pri zaštiti podzemnog cjevovoda u deset godina otopi više od

jedne tone starog željeza.

Ako se primjenjuje katodna zaštita s vanjskim izvorom struje, a ne vodi se računa o

obližnjim uronjenim ili ukopanim konstrukcijama može doći do njihove ubrzane

lokalne korozije uslijed istosmjernih lutajućih struja.

Anodna zaštita metala postiže se na način da se korozijski potencijal metala

pomakne u područje pasivnog stanja. Pasivnost metala je stanje u koje neki

neplemeniti metali (npr. krom, nikal, željezo, aluminij) mogu prijeći privremeno, pri

čemu postaju kemijski otporni poput plemenitih metala. Za razliku od aktivnog stanja,

pasivno stanje karakteriziraju pozitivniji potencijali, bliski potencijalima plemenitih

metala. Pasivnost se postiže anodnom polarizacijom metala na dva načina. Jedan

način je djelovanjem vanjskog izvora istosmjerne struje, odnosno spajanjem s

pozitivnom polom istosmjerne struje a drugi je katodnim protektorom, odnosno

spajanjem s elektropozitivnijim metalom. Za čelik se kao katodni protektori mogu

koristiti plemeniti metali (platina, paladij, srebro, bakar) ili grafit.

41

Inhibitori korozije metala su tvari koje se dodaju u agresivni medij kako bi

smanjile brzinu korozije nekog metala. U ne tako davnoj prošlosti korišteni su vrlo

djelotvorni inhibitori korozije (kao što su šestovalentni krom, arsenovi oksidi, nitriti)

za koje je u međuvremenu pokazano da su toksični, zbog čega su izbačeni iz upotrebe.

Inhibitori korozije djelotvorno štite metal od korozije, međutim, veliki nedostatak

brojnih djelotvornih inhibitora je njihova toksičnost. Iako su inhibitori djelotvorni već

u malim količinama, njihova široka primjena u industrijskim procesima nameće

potrebu zamjene toksičnih inhibitora novim, ekološko povoljnijim inhibitorima

korozije metala.

Kromati su poznati kao vrlo djelotvorni inhibitori korozije velikog broja

metala pa se nazivaju još i “univerzalnim” inhibitorima. Međutim, kromati su prvi

među inhibitorima korozije čija je primjena zabranjena zbog kronične i akutne

toksičnosti. Oni su kancerogeni, krom (VI) je tisuću puta otrovniji od krom (III). Isto

tako, primjena natrijevog nitrita, također vrlo djelotvornog inhibitora je zabranjena

zbog toksičnosti.

Među organskim inhibitorima kancerogeni su klorirani ugljikovodici.

Policiklički ugljikovodici su otrovni a među njima naročito benzopiren.

Zbog toga se danas intezivno traga za novim inhibitorima velike

djelotvornosti, koji bi bili ekološki prihvatljivi. Ekološka prihvatljivost znači da nisu

toksični za ljude, kao i za organizme s kojima će biti u doticaju te da su biorazgradivi.

Danas se više ne mogu koristiti inhibitori koji nisu ekološki prihvatljivi bez obzira na

njihovu djelotvornost. Zbog toga se sve više istražuju inhibitorska svojstva raznih

tvari dobivenih iz prirode, kao što su ekstrakti bilja i sl.

U procesima kiselinskog dekapiranja u otopinama jakih kiselina nekad su se

koristili vrlo toksični inhibitori kao što su arsenovi oksidi i propagilni alkohol [10].

Prvi pokušaji traženja netoksičnih inhibitora korozije išli su u smjeru različitih biljnih

ekstrakta. Tako je pronađeno da ekstrakti lista aloe kao i ekstrakti kore naranče i

manga dobro zaštićuju čelik u klorovodičnoj kiselini [10]. Neki od tih novih

inhibitora nemaju ništa lošija inhibitorska svojstva od ranije upotrebljavanih toksičnih

inhibitora. Među prirodnim spojevima koji imaju dobra inhibitorska svojstva u

kiselinama spadaju cinamaldehidi, nezasićene masne kiseline, piroli i dr .

42

Poznati su radovi u kojima je ispitivana inhibitorska djelotvornost ekstrakta

ružmarina na koroziju aluminija i njegovih legura u morskoj vodi [11]. Ispitivani su

također ekstrakti začina (paprike, papra, češnjaka, ružmarina) kao inhibitori korozije

aluminija u otopinama NaCl, gdje su pokazali dobru djelotvornost i to posebno

ekstrakti paprike i ružmarina [12].

U procesu pridobivanja nafte i zemnog plina zajedno s naftom i plinom crpe se

i otopine raznih soli i plinovi kao što su sumporovodik i ugljični dioksid, koji

uzrokuju snažnu koroziju pumpi i cjevovoda [10]. Zbog toga se u ove korozivne

fluide dodaju inhibitori korozije među kojima su najčešći inhibitori na osnovi

alifatskih imidazolina, amina i kvaternih amonijevih soli. Kako se nafta i zemni plin

najčešće crpe iz bušotina pod morem, neki od ovih spojeva nisu prihvatljivi jer su

toksični za morske organizme. Primjerice imidazolini su to djelotvorniji što imaju

dulji alifatski lanac, no istodobno time raste i njihova toksičnost. Pokušaji da se

dobiju manje toksični spojevi idu u smjeru modificiranja molekule već poznatih

inhibitora kako bi se smanjila toksičnost, a zadržala njihova djelotvornost.

U cjevovodima toplinsko-rashladnih sustava, zbog prisutnosti CO2 i različitih

anorganskih soli, nastaju naslage kamenca i hrđe. Ove naslage smanjuju protočnost

cjevovoda te predstavljaju otpor prijenosu topline kroz stjenke cijevi. Zbog toga se u

ove vode dodaju inhibitori korozije koji usporavaju nastajanje kamenca i koroziju

metala. Zanimljivo je da su prvi inhibitori korozije u toplinsko-rashladnim uređajima

bili ekstrakti bilja koji su kasnije zamijenjeni djelotvornijim ali i toksičnim

hidrazinom.

Pregled inhibitora korozije koji su nekad korišteni kao i glavni parametri

njihova izbora dani su u tablici 1.

Tablica 1. Razvoj inhibitora korozije za vodene otopine [10]

Vremenski period Traženo svojstvo Vrsta inhibitora

Prije 1960 djelotvornost kromati, fosfati, nitrati, borati,

silikati, inhibitori sa cinkom

43

1960-1980 ekonomičnost polifosfati, glukonati, molibdati,

karboksilati

od 1980 ekološka prihvatljivost tanini, prirodni polimeri, vitamini

Kao što se iz tablice vidi danas je naglasak na primjeni spojeva dobivenih iz

prirodnih izvora. Osim prirodnih polimera, dobra inhibitorska svojstva pokazali su i

sintetski polimeri, ali njihov nedostatak je što nisu biorazgradivi pa se dugo

zadržavaju u okolišu.

Rashladni sustavi automobilskih motora također zahtijevaju prisutnost inhibitora

korozije. Donedavno su inhibitorske formulacije sadržavale nitrite, amine i silikate

dok se danas počinju koristiti ekološki prihvatljiviji inhibitori kao što su spojevi na

bazi karboksilnih kiselina.

Da bi neka tvar postala prihvatljiv inhibitor korozije, ona mora zadovoljiti

osnovne uvjete: mora biti djelotvorna u inhibiranju korozije, raspoloživa i

ekonomična te neškodljiva za ljude i okoliš. Zbog toga se osim djelotvornosti i

ekonomičnosti moraju ispitati i ekološka svojstva spoja

Većina komercijalnih inhibitora je toksična. Proizvođač sredstava za zaštitu

od korozije obvezan je obavijestiti korisnika o njihovoj štetnosti. U uputama za rad s

inhibitorima naznačene su opasnosti za zdravlje ljudi koje mogu nastati pri

pripremanju i rukovanju.

U zaštiti okoliša vrijedi princip odgovornosti proizvođača. Tko proizvodi

otrovnu otpadnu vodu, mora obaviti obradu. To je sadržano u zakonima o

gospodarenju i otpadu. Važan dio zakona o okolišu su granične vrijednosti, koje

utječu na procjenu odgovarajuče situacije u ovisnosti o visini opterećenja. Obradom

otpadnih voda postižu se granične vrijednosti koje nije dozvoljeno prekoračiti.

No, bez obzira na granične vrijednosti, s otpadnim industrijskim vodama u

vodotoke odlaze velike količine toksičnih tvari i zato je potrebno zamijeniti toksične

inhibitore novim, netoksičnim inhibitorima korozije.

44

Ispitivanja toksičnosti inhibitora provode se raznim metodama od kojih su

najviše zastupljene metode inhibicije mikrobiološkg rasta u aerobnim i anaerobnim

uvjetima kao i određivanje letalne doze.

Europska federacija za koroziju (European Federation of Corrosion) osnovala

je komisiju koja treba načiniti popis zabranjenih spojeva tj. spojeva koji se zbog

toksičnosti ne smiju primjenjivati kao inhibitori korozije metala.

Tehnike zaštite nanošenjem prevlaka su najčešći oblik zaštite

materijala od korozije. One obavezno uključuju pripremu površine za zaštitu.

Prije svakog nanošenja prevlake potrebno je dobro pripremiti površinu metala jer

o stanju površine jako ovisi kvaliteta buduće prevlake. S površine se raznim

metodama uklanjaju produkti korozije, kamenac, prljavštine, stare boje i

masnoće[4]:

Priprema površina za zaštitu uključuje uklanjanje produkata korozije ali i starih

organskih premaza i starih metalnih prevlaka. ( pjeskarenje).

Pjeskarenje - uzrokuje zagađenje zraka zbog velike količine nastale prašine koja

može sadržavati razne toksične sastojke (u slučaju kad se skidaju stari premazi

koji sadrže teške metale i policikličke aromatske ugljikovodike). Također nastaju

i velike količine krutog otpada koji se sastoji od abrazivnog sredstva i različitih

tvari iz starog premaza koje mogu biti toksične. To su postupci koji mogu dovesti

do mnogostrukog opterećenja okoliša zbog velikih količina otpadnog materijala

(pijeska) kao i smjese starog premaza, korozijskih produkata i korištenih

sredstava za pjeskarenje. Ekološka štetnost ovih otpada uzrokovana je starim

premazima jer oni sadrže teške metale i policikličke aromatske ugljikovodike.

Osim toga pri pjeskarenju nastaju velike količine prašine koju treba zbrinuti..

Visoko razvijanje prašine kod pjeskarenja može se smanjti vlažnim ili mokrim

postupkom kao i u novije vrijeme tzv. “tekućim laserom” uz vrlo visoke pritiske,

ali tada nastaju otpadne vode koje također treba sanirati. Da bi se smanjila

45

količina otpada koji nastaje pjeskarenjem dobro je koristiti abrazivno sredstvo

koje se može koristiti više puta kao što su čelični i plastični abrazivi.

Još se uvijek traže riješenja za unaprijeđenje postupka obrade površine

pjeskarenjem. Jedan od predloženih novih načina obrade površine je tzv.

“Sponge-Jet System” kod kojega je abraziv obložen vodotopljivom

poliuretanskom spužvom koja se procesu proizvodnje kemijski veže za abraziv.

Spužvom obložene čestice abraziva pod tlakom udaraju na površinu metala koji

se obrađuje. Boja, korozijski produkti i nečistoće uklonjeni sa površine, silinom

udara čestica obuhvaćeni su i drže se u spužvi. Prednost ove tehnike je u

smanjenju prašine do 94% i u mogućnosti ponovne upotrebe od oko 85 – 90%

čestica. Budući da se spužvom obložene čestice mogu 5–15 puta reciklirati,

količina otpada je znatno smanjena.

Jedan od najnovijih načina čišćenja površine koristi zrak pod tlakom, vodu i

natrijev bikarbonat. Dakle, netoksične, topljive i 100% biorazgradive tvari. Ledeni

projektili udaraju o površinu metala i pri sudaru se raspršuju uz oslobađanje ugljičnog

dioksida.

Ako se primjenjuje postupak pjeskarenja vodom tada nastaju otpadne vode sa

velikim sadržajem metala. Postoje različite vrste štetnih tvari koje se mogu

nalaziti u bojama [3]:

1. pigmenti koji sadrže olovni-minij (crveni olovni oksid) je posebno opasan

kad se nalazi u takvom obliku da se može udahnuti, što znaći kao prah ili

dim, npr. kod pjeskarenja premazom zaštićenih čeličnih površina. Drugi

olovni pigmenti, koji se mogu nalaziti u starim premazima i imaju slično

djelovanje, su olovni cijanamid, olovni silikokromat i olovno bjelilo.

2. pigmenti koji sadrže krom koristili su se prije u sredstvima za prianjanje i

u osnovnim premazima. Oni su opasni ako se udišu što je moguće prilikom

pjeskarenja i brušenja.

3. veziva na bazi polimera koji sadrže klor (klor-kaučuk, PVC ili PVC-

kopolimerizacijski produkti). Organski premazi na bazi klora su opasni

zbog jakog nagrizajućeg djelovanja izdvojenog klorovodika (maglica

solne kiseline). Potrebno je paziti da se ovakvi premazi ne skidaju

postupcima predobrade kod kojih se razvija veća količina topline.

4. veziva na bazi katrana koji je kancerogen.

5.

46

Nagrizanje u kiselinama i lužinama – ovim postupkom uklanjaju se korozijski

produkti i ostaci od mehaničke obrade. Izborom različitih sredstava za nagrizanje,

njihove koncentracije, odnosa miješanja i dodataka dobivaju se glatke mat ili

hrapave površine metala. Kao sredstva za nagrizanje koriste se klorovodična,

sumporna, dušična, fluorovodična, fosforna ili kromna kiselina kao i natrijeva

lužina. Otpadni produkti koji opterećuju okoliš su otpadne vode koje sadrže

ostatke sredstva za nagrizanje i metale. Ove vode obrađuju se postupkom

neutralizacije, gdje se kod određene pH vrijednosti metali talože u obliku teško

topljivih hidroksida ili sulfida. Metali se sedimentiraju u obliku mulja, taloga

hidroksida metala, koji se ugušćuje kroz filter prešu. Ugušćeni talozi odlažu se na

deponije[5].

Odmaščivanje – ovim postupkom uklanjaju se mineralna ulja i različite masnoće

u organskim otapalima kao što su: diklor metan, 1,1,1-trikloretan, trikloreten,

tetrakloreten. Zbog otrovnosti i uništavanja ozonskog sloja zabranjena je upotreba

nekih od tih otapala (1,1,1-trikloretana i metilenklorida). U ovom procesu nastali

otpadni produkti su onečišćena otapala i njihove pare. Ova otapala mogu se

regenerirati destilacijom. Osim organskim otapalima, odmašćivanje se može

provoditi i pomoću vrućih vodenih alkalnih otopina. Iz organskih otapala kao i

alkalnih otopina odvajaju se ulja postupcima ultrafiltracije, centrifugiranja,

taloženja i emulgiranja. Potom se ova ulja razgrađuju katalitičkim i termičkim

spaljivanjem[5].

U procesu odmašćivanja upotrebljavaju se organska otapala koja štetno utječu

na zdravlje ljudi prouzrokujući glavobolje a kod dugotrajnih izlaganja mogu

oštetiti kožu, jetru i bubrege. Otapala na osnovi cikličkih ugljikovodika i klorirani

ugljikovodici su kancerogeni.

Organske prevlake su najčešći oblik zaštite prevlakama. One se sastoje od

veziva, pigmenta i otapala. Okolišu može prijetiti opasnost od bilo koje

komponente organskog premaza.

Veziva na osnovi polimera koji sadrže klor (klor- kaučuk, PVC) i veziva na bazi

katrana su kancerogena.

47

Pigmenti koji sadrže olovo su opasni. Olovo ima kronično otrovno djelovanje na

crvena krvna zrnca (anemije) na bubrege i centralni nervni sustav. Olovni minij je

posebno opasan kad se nalazi u takvom obliku da se može udahnuti (prah kod

pjeskarenja zaštićenih površina). Slično djelovanje imaju i drugi olovni pigmenti.

Pigmenti koji sadrže krom opasni su također kod udisanja prilikom brušenja ili

pjeskarenja.

Cink može kod predoziranja uzrokovati groznicu i bolove u muskulaturi . U

ljudskom tijelu ima 2-3 g. cinka. Kod prekoračenja ove količine nastupaju

poteškoće i on djeluje kao svi teški metali.

Otapala. Osnovni problem kod rada s otapalima je oslobađanje organskih

otapala prilikom proizvodnje, primjene i sušenja. Emisije tih otapala u zrak mogu biti

opasne po zdravlje. 1962 na području Ruhra, 150 ljudi je umrlo od posljedica udisanja

tako nastalog smoga. Potrebno je kontrolirati količine otapala koje se emitiraju u zrak

i svesti ih na najmanju moguću mjeru. Zakonom su određene granične vrijednosti

otapala i štetnih tvari u izlaznim zračnim strujama iz postrojenja (napr. lakirnica).

Za smanjenje emisija otapala postoje različite mogućnosti kao što je uporaba premaza

koji sadrže manje otapala jer sadrže veliki udio čvrste tvari (praškasti lakovi) ili

vodohlapivi premazi (disperzijski premazi, premazi u obliku vodenih otopina).

Uporaba vode kao alternative organskim otapalima znatno doprinosi

smanjenju emisije otapala. Vodohlapivi premazi se već dulje vrijeme upotrebljavaju

kod anorganske zaštite građevina (disperzijski premazi za fasade) i kod lakiranja u

automobilskoj industriji. Ovi premazi se uglavnom ne upotrebljavaju kod čeličnih

konstrukcija jer je pri korozijskoj zaštiti nepoželjna prisutnost vode. Danas postoje

kvalitetni vodohlapivi temeljni premazi koji sadrže cinkov fosfat ili cink u prahu.

Vodohlapivi premazi ipak sadrže nešto organskih otapala i veziva pa se zbog toga

trebaju posebno zbrinjavati.

Zaštita metala metalnim prevlakama

48

U procesima zaštite metala metalnim prevlakama nastaju znatne količine

otpada, vrlo često i toksičnog zbog prisutnosti cijanida ili kromata. Tako je primjerice

samo u američkoj državi Michigan 1991.g. odloženo preko 88 tona otpada nastalog u

procesima elektroplatiranja [7]. U ovim procesima dolazi do isparavanja organskih

otapala koja se koriste za čišćenje metala, iz procesnih otopina sa kiselinama emitiraju

se velike količine opasnih plinova (HCl), nastaju velike količine istrošenih procesnih

otopina i otpadnih voda iz procesa ispiranja (sadrže metale, cijanide, kiseline, lužine i

organska otapala), te kruti otpad sličnog sadržaja Zbog toga se i na ovom polju nastoji

smanjiti nastajanje otpada kao i maksimalno iskorištavanje i obrada nastalog otpada.

Produkcija opasnog otpada smanjuje se [8]:

primjenom alternativnih tehnologija koje su manje štetne po okoliš, primjerice

pocinčavanje u otopinama sa malim sadržajem cijanida ili čak bez prisutnosti

cijanida (kloridne ili alkalne otopine) te pasivacija cinčanih prevlaka u otopinama

koje ne sadrže kromate

korištenjem deionizirane vode umjesto vodovodne kako bi volumen nastalog

mulja bio manji (zbog prisutnosti kalcijevih, magnezijevih i kloridnih iona koji se

nakupljaju u procesnoj otopini)

smanjenjem količine procesne otopine koja zaostaje na materijalu nakon vađenja

iz kade za platiranje. To se postiže sporim izvlačenjem predmeta iz otopine,

njegovim protresanjem i ispiranjem (na taj način se ujedno nadoknađuje voda koja

isparava) iznad procesne kade, povećanjem temperature procesne otopine kako bi

se smanjila njena viskoznost.

smanjenjem količine potrebne vode korištenjem protusmjernog višestupnjevitog

sustava za ispiranje

praćenjem parametara procesne otopine (pH-vrijednosti, vodljivost) kako bi se

ona mogla na vrijeme nadopuniti i tako povećati vrijeme njenog korištenja.

Regeneracija procesnih otopina vrši se [7]:

u isparivačima

reverznom osmozom

ionskom izmjenom

elektrodijalizom (pod utjecajem električnog polja ioni metala prolaze kroz ion-

selektivnu membranu)

elektrorafiniranjem metala

49

Prilikom regeneracije procesnih otopina može doći do nakupljanja nečistoća koje će

onda utjecati na kvalitetu samog procesa. Jedino se procesom elektrorafinacije

dobivaju metali bez zaostalih nečistoća, ali ovaj proces ima visoke energetske

troškove.

Obradom galvanskih otpadnih voda nastaju hidroksidi metala koji sadrže brojne

toksične tvari (metale i cijanide) koje bi mogle zagaditi vodotokove i podzemne vode

te zbog toga njihovo odlaganje na deponije nije prihvatljivo rješenje. Jedna od

mogućnosti je njihova ugradnja u cementne proizvode. Najprihvatljivije rješenje je

pojedinačna obrada voda i recikliranje metala. Ako je ova obrada preskupa mogu se

primijeniti metode razdvajanja i dobivanja metala iz galvanskog taloga:

- metoda kemijskog izluživanja s cementacijom ili elektrokemijsko razdvajanje

metala

- metalurški postupak razdvajanja gdje se provodi redukcija taline i dobiva metal

- mokri kemijski proces gdje se kemijski otapa talog, a zatim metal izdvaja

taloženjem, elektrolizom ili ekstrakcijom

- izdvajanje metala niskog tališta u vakuumu ili pri atmosferskom tlaku [5].

Usporenje ili sprečavanje korozije moguće je ostvariti i bez prevlačenja i to [9]:

- zamjenom konstrukcijskog materijala

- zamjenom medija

- promjenom koncentracije, odnosno udjela pojedinih sastojka u mediju, pri čemu

se najčešće uklanja korozivni sastojak ili dodaje inhibitor korozije

- promjenama fizikalnih veličina kao što su temperatura, relativna brzina gibanja

između materijala i medija, elektrodni potencijal materijala i mehanička

naprezanja u njemu.

Zamjena konstrukcijskog materijala povoljna je za okoliš dok zamjena medija manje

korozivnim to često nije. Tako se voda za prijenos topline zamijenjuje mineralnim

uljima ili smjesama organskih tekućina koje nisu uvijek ekološki prihvatljive.

Uklanjanjem korozivnih sastojaka moguće je suzbiti koroziju u plinovima i tekućim

medijima. Iz zraka i drugih plinova najčešće se uklanja vlaga, ova metoda ne

opterećuje okoliš jer se postupak vrši kondenzacijom ili sleđivanjem vlage pri

50

hlađenju ili stlačivanju, odnosno upijanjem vlage u higroskopne tvari koji su u

principu bezopasne (silikagel). Korozivnost vode i vodenih otopina smanjuje se

uklanjanjem otopljenog kisika ili iona (uglavnom H+). Kisik se uklanja fizikalnim ili

kemijskim postupkom. Fizikalni postupak se zasniva na desorpciji otopljenih plinova

iz tekućine grijanjem ili sniženjem tlaka. Ovaj postupak je ekološki povoljan ali

obično nije dovoljno djelotvoran pa se nadopunjuje kemijskom deaktivacijom

pomoću reducensa kao što su hidrazin (N2H4) i natrijev sulfit (Na2SO3). Hidrazin je

tehnološki bolji, ali je ekološki nepovoljan zbog visoke toksičnosti i eksplozivnosti

para. Korozivni ioni (Cl-) uklanjaju se ionskim izmjenjivačima, a vodikovi ioni

neutralizacijom s NaOH ili vapnom. Ove metode su ekološki prihvatljive.

U normama o zaštiti od korozije često se definiraju pojmovi vrijeme

korištenja i trajanje zaštite.

Vrijeme korištenja je vremenski interval u kojem čelična konstrukcija treba

ili je trebala služiti danoj svrsi.

Trajanje zaštite je vremenski period unutar kojeg sustav zaštite od korozije

ispunjava svoju ulogu, tako da je još uvijek najmanje 95% površine zadovoljavajuće

zaštićeno. Ako je vrijeme korištenja konstrukcije bitno dulje od vremena trajanja

zaštite neizbježne su mjere održavanja korozijske zaštite. Na primjer, kod čeličnog

mosta vrijeme korištenja je 80 godina a trajanje zaštite 20 –30 godina, što znači da se

zaštita od korozije (premazima) treba 2-3 puta obnoviti. Kod takvog kompletnog

obnavljanja, pjeskarenjem se skida stari zaštitni premaz i postavlja nova korozijska

zaštita.

Postupak skidanja starog premaza predstavlja veliko opterećenje za okoliš jer

nastaje prašina i velike količine otpada koji sadrži štetne tvari ( teški metali i

policiklički aromatski ugljikovodici) u starom premazu ( na pr. kod jednog većeg

mosta ukupan otpad zajedno s pijeskom iznosi i do 5000 tona). Zbog toga se danas

intenzivno traga za alternativnim postupkom koji bi zamjenio pjeskarenje ili

omogućio produljenje trajanja zaštite upotrebom kvalitetnijih sustava za zaštitu od

korozije na pr. na osnovi epoksidnih smola s praškastim cinkovim pigmentima, tako

da se ona rijeđe mora skidati i tako manje opterećivati okoliš.

Nekad je pri projektiranju korozijske zaštite bio važan uglavnom ekonomski

aspekt kao i kvaliteta zaštite. U međuvremenu je ekološki pristup postao značajan pa

51

se pri planiranju korozijske zaštite kao i pri razvoju metoda za zaštitu od korozije

mora se uzeti u obzir. Ovaj neizbježni proces provediv je kroz stroge zakone o

okolišu. Zakonodavac može ograničiti i kontrolirati utjecaj štetnih tvari u zraku, vodi i

tlu. Važan dio zakona o okolišu su granične vrijednosti (referentne vrijednosti, ispod

kojih nema opasnosti za ljude, biljke, životinje i ekosustav) koje utječu na procjenu

odgovarajuće situacije. Prekoračenje graničnih vrijednosti predstavlja neželjeno

odstupanje od prirode, pa su stoga neizbježno opterećenje.

Zaštita od korozije, ako se provodi prema najnovijim normama, nanosi okolišu mnogo

manju šetu nego kad se ona ne bi provodila jer omogućuje dulje korištenje materijala

kao i raznih konstrukcija što znaći da se stvara manje otpada i troši manje energije za

njegovu sanaciju kao i za gradnju novih objekata. Osim toga zaštita različitih

konstrukcijskih materijala od korozije, omogućuje sigurno skladištenje i transport

opasnih tvari, koje bi inaće vrlo lako istjecanjem iz korodiralih spremnika, reaktora ili

cjevovoda ugrozile čovjeka i njegov okoliš. Zato se može reći da je zaštita materijala

od korozije, ako se provodi u skladu s najnovijim ekološkim propisima, važan

doprinos zaštiti okoliša.

Kroz pooštrene mjere prema zagađivačima okoliša, kao i troškovima za

zagađenje okoliša i zbrinjavnje otpada proizaći će dodatni pritisak na proizvođače, da

smanje djelatnosti opasne za okoliš i da izbjegnu ili smanje otpad.

52

Štetni učinci pojedinih tvari koje se koriste u zaštiti materijala od korozije na

čovjeka i njegov okoliš [13]

Hlapljive organske tvari – najveća skupina organskih otapala su klorirani

derivati metana (metilenklorid), etana (1,1,1-trikloretan i 1,1,2-trikloretan) i etilena

(trikloretilen i perkloretilen), sva ova otapala štetna su za ljudsko zdravlje. Osim toga

1,1,1-trikloretan štetno djeluje na ozonski omotač. Uz većinu halogeniranih

ugljikovodika veže se štetnost kod udisanja i gutanja, a uz derivate etilena i moguća

opasnost od trajnih oštećenja zdravlja. U otapalima, razrjeđivačima i bojama nalaze se

alifatski ugljikovodici i laki naftni derivati koji sadrže benzen. Benzen je karcinogen i

zbog toga je u smjernicama EU ograničen njegov sadržaj na 1% u naftnim derivatima

odnosno na 0.1 % u proizvodima namijenjenim tržištu. Ksilen koji se koristi kao

otapalo za skidanje organskih prevlaka je štetan ako se udiše, u dodiru s kožom i ako

se proguta. Nadražuje kožu i sluznicu, a u slučaj udisanja može izazvati lakša ili teža

oštećenja pluća. Metanol je jedan od najštetnijih alkohola zbog svoje toksičnosti svim

putevima apsorpcije. Apsorbira se preko probavnog sustava, dišnih puteva i kože, a u

slučaju trovanja ostavlja teška trajna oštećenja.

Različiti spojevi teških metala predstavljaju opasnost za zdravlje ljudi i za

okoliš, kako pri obradi materijala tako i u slučaju korištenja metalnih predmeta

odnosno predmeta prevučenih njihovim legurama. Nikal je jedan od takvih opasnih

metala jer njegovi ioni spadaju u karcinogene prve skupine. Osim toga nikal izaziva

alergogenost i preosjetljivost u ljudi. Preosjetljivost se najčešće javlja zbog kontakta

kože ili sluznice s niklovim ionima oslobođenih korozijom iz metalnih predmeta

(nakit, novac, kuhinjsko posuđe).

Spojevi kroma uzrokoju trovanje u slučaju gutanja, udisanja ili dodira s kožom.

Izazivaju preosjetljivost u kontaktu s kožom, a dio njih ima nagrizajuće djelovanje na

kožu i sluznicu. Osim toga ovi spojevi su kancerogeni (posebice kromov trioksid i

cinkov kromat). Posebno su opasne kisele otopine zbog nagrizanja kože čime se

olakšava apsorpcija u izravnom kontaktu s krvnim kapilarama. Kromati nisu toksični

samo za čovjeka već i za cijeli okoliš pa su nužne posebne mjere zbrinjavanja otpada

koji sadrži kromate.

Spojevi kositra su uglavnom toksični za vodene organizme, a mogu ostavljati trajne

štetne posljedice za okoliš dok za čovjeka nisu uvijek toksični.

53

Olovo i njegovi anorganski ili organometalni spojevi obuhvaćeni su brojnim

zabranama ili ograničenjima zbog izrazito opasnih svojstava. Elementarno olovo

spada u štetne tvari s posebnim svojstvom reproduktivne otrovnosti. Spojevi olova su

otrovni, a imaju i svojstvo skladištenja u kostima i mišićima. Izazivaju brojne štetne

učinke u organizmu kao što su sprečavanje sinteze hemoglobina, skraćivanje

poluživota eritrocita ili središnje i periferne neurotoksičnosti.

Cijanidi su izrazito opasni zbog visoke otrovnosti bez obzira na put unosa u

organizam. Otrovanja cijanidima su vrlo dramatična, posebno kod unosa preko pluća i

probavnog sustava te je nužna brza reakcija u spašavanju života otrovane osobe uz

upotrebu odgovarajućeg protuotrova. Cijanidi su otrovni za sve organizme s

krvotokom. Zabranjeno je svako ispuštanje cijanida u okoliš bez obzira na njihov

oblik, a otpad se mora posebno rješavati.

Za uklanjanje kisika iz vode koristi se hidrazin koji spada u vrlo otrovne tvari.

Otrovan je ako se udiše, u dodiru s kožom i ako se proguta. Hidrazin izaziva opekline

kože i sluznice, a osim toga je i kancerogen. Toksičan je za vodene organizme kao i

za faunu.

Pri procjeni štetnosti neke tvari promatraju se njena svojstva [13]:

1. letalnost na propisanom modelu kod akutnog odnosno kroničnog izlaganja

kemikaliji različitim putevima apsorpcije (preko probavnog sustava, dišnih puteva

ili kože). Izražava se kao LD50 i uobičajeni je kriterij pri prvoj procjeni opasnosti

neke tvari.

2. prolazna i neprolazna oštećenja organa ili njihovih dijelova

3. posebni učinci kao što su alergogenost ili preosjetljivost

4. mutagenost i karcinogenost

5. različiti štetni učinci na reprodukciju: na reproduktivne organe (sterilnost), na plod

ili na potomstvo u prvom ili drugom koljenu (kancerogenost)

6. akutna letalnost za vodene organizme i trajne posljedice na vodeni okoliš

7. druge izravne štetne učinke na žive organizme (primjerice štetni učinci za

specifične vrste organizama kao što su biljke ili kukci, mogućnost promijene

vrste)

54

8. neizravne štetne učinke za žive organizme (oštećenje ozonskog omotača, pojava

štetnih tvari neizravnim djelovanjem)

LITERATURA

1. K.J.Naughton: Controling Corrosion in Proces Equipment, Mc.Graw-Hill Book Comp., New York, 1980.

2. E. Kalman: Routes to the Developments of Low Toxicity Corrosion Inhibitors in

Corrosion Inhibitors ed. The Institute of Materials, London, 1994.

4. NACE Group Committee: Corrosion Control in Petroleum Production, National Association of Corrosion Engineers, Houston, Texas, 1979.

5. The World Book Encyclopedia, E–Volume 6, World Book Inc., A Scott Fetzer Comp., London, 1994. 6. E.Stupnišek-Lisac: Korozija i zaštita konstrukcijskih materijala, FKIT, Zagreb,

2007.

7. http://www.corrosioncost.com, CC Technologies, USA, 2001

8. http://www.paintcenter.org/ctc/toc.cfm , The Paint and Coatings Resource

Center

9. Ch. Vogit et al., Vorlesungen uber Korrosion und Korossionschutz von

Werkstoffen, Institut fur Korrosionschutz, Dresden, 1996.

10. http://www.epa.gov/compliance/resources/publications/assistance/sectors/note

books/ship.html, US Environmental and Protection Agency, USA,1997.

11. D. Rajhenbah, Procesi površinske zaštite metala i njihov utjecaj na emisiju u

okoliš, 15. Savjetovanje o zaštiti materijala i industrijskom finišu, Zagreb,

2002., str. 17

12. N. Ukmar, Zaštita okoliša i inhibitori korozije, Seminar- Primjena inhibitora

korozije u zaštiti inženjerskih konstrukcija, Hrvatsko društvo za zaštitu

materijala, Zagreb, 2001.

13. http://es.epa.gov/techinfo/facts/michigan/michfs20.html, US Environmental

and Protection Agency, USA, 1995.

14. http://es.epa.gov/techinfo/facts/california/metal-fs.html, US Environmental

and Protection Agency, USA, 1995.

55

15. I. Esih, Korozija i okoliš, 15. Savjetovanje o zaštiti materijala i industrijskom

finišu, Zagreb, 2002., str.1

16. Wayne W. Frenier, Proc. 9th Europ. Symp. Corrosion Inhibitors (9 SEIC),

Univ. Ferrara, Ferrara, Italy, 2000 p.1-37

17. M. Kliškić, J. Radošević, S. Gudić, Proc. 9th European Symp. Corr. Inhib. (9

SEIC), Ann. Univ. Ferrara, N.S. Sez. V, Suppl. N. 11, 2000, 127

18. K. Berković, N. Ciković, Ž. Dikanović, Z. Lebensm. Unter. Forsch., 193

(1991) 449

19. F. Plavšić, Ekotoksikologija sredstava za zaštitu materijala, 15. Savjetovanje o

zaštiti materijala i industrijskom finišu, Zagreb, 2002., str. 8

20. http://www.environmentaldefense.org/pressrelease.cfm?ContentID=1453,

Environmental Defense, USA, 1999.

21. http://www.epa.gov/Region06/6en/xp/lppchap5.pdf, US Environmental and

Protection Agency,USA

22. http://www.corrosionsource.com/news/01FebNews.htm, Inter Corr

International, USA, 2001

23. http://www.corrosionsource.com/technicallibrary/corrdoctors/Modules/Aircraf

t/Frames.htm Inter Corr International, USA

24. http://www.preciousshipping.com/currnews/ll2000/lln7.htm, 2000.

25. http://www.preciousshipping.com/currnews/ll2000/lln1.htm, 2000.

26. http://www.corr-institute.se/ICP-Materials/pdf/ICP-brochure.pdf, Swedish

Corrosion Institute, Sweden, 2001

27. T.E. Graedel, C. Leygraf, Electrochem. Soc. Interface,10 (2001), 24-30

28. http://www.york.ac.uk/inst/sei/rapidic/impacts/corrFS.html, The University of

York, UK

29. W.P. Gallagher, Materials Performance, 40(2001), No. 7, 58-61

30. Barbara A. Shaw, Corrosion within the Human Body: Prospects and Problems

with Bioimplants, The Electrochemical Society Ineterface, 17 (2008) 29

31. Douglas C. Hansen, Metal Corrosion in the Human Body: The Ultimate Bio-

Corrosion Scenario, The Electrochemical Society Ineterface, 17 (2008) 31-34

32. Patrik Schmutz, Ngoc-Chang Quach-Vu and Isabel Gerber, The

Electrochemical Society Ineterface, 17 (2008) 35-40

33. Sachiko Hiromota, Corrosion of Metallic Biomaterials in Cell Culture

Environments, The Electrochemical Society Ineterface, 17 (2008) 41-44

56

34. Barbara A. Shaw, Elizabeth Sikora and Sanna Virtanen, Fix, Heal and

Diappear: A New Approach to Using Metals in the Human Body, The

Electrochemical Society Ineterface, 17 (2008) 45-49