No campo da produção química, existe um termo que mantém os engenheiros-chefes acordados à noite: corrosão. Ácidos fortes, álcalis fortes, altas temperaturas, altas pressões e fluxo de partículas abrasivas-esses "monstros químicos" corroem implacavelmente as paredes internas dos reatores, juntas de tubulações e superfícies de vedação de válvulas. Um vazamento repentino-relacionado à corrosão pode resultar em perdas menores, como interrupções de produção e custos de reparos no valor de milhões, ou consequências graves, como incêndios, explosões ou liberação de gases tóxicos. Para combater a corrosão, os engenheiros desenvolveram soluções que incluem revestimentos de vidro, revestimentos plásticos e até mesmo ligas caras de titânio. No entanto, mesmo o titânio revela-se vulnerável quando exposto a certos ácidos mistos altamente corrosivos. Isso mudou com a introdução do zircônio. Na indústria química, o zircônio tem um-apelido merecido: "o metal indestrutível". O segredo está na sua barreira protetora. O próprio zircônio não é inerte; é tão reativo quanto o alumínio. No entanto, sua capacidade de permanecer resistente à corrosão em ambientes agressivos decorre inteiramente de sua capacidade inerente de auto-passivação instantânea.
Quando uma superfície fresca de zircônio é exposta ao ar ou a um meio oxidativo, mesmo que por apenas um segundo, ela reage rapidamente com o oxigênio para formar uma camada densa, robusta e isolante de filme de dióxido de zircônio. Este revestimento de óxido é excepcionalmente durável; ele adere firmemente à superfície metálica subjacente como uma armadura de cerâmica e não descasca como a ferrugem.
Ao mesmo tempo, é quase perfeito: este filme tem um volume maior que o metal oxidado e pode bloquear completamente todos os poros microscópicos na superfície do substrato de zircônio, cortando efetivamente qualquer caminho para agentes corrosivos (como íons cloreto e íons hidrogênio) penetrarem no interior. Ele também possui recursos-de autocura; mesmo se estiver arranhado ou parcialmente danificado, o zircônio fresco exposto forma imediatamente uma nova camada protetora no ar ou na água, não deixando oportunidade para soluções corrosivas explorarem a brecha.
No ácido clorídrico concentrado em temperaturas acima de 200 graus, a grande maioria dos metais de engenharia-incluindo aço inoxidável e ligas à base de níquel--se dissolvem rapidamente como o açúcar se dissolve em água quente, exibindo fragilização por hidrogênio ou até mesmo perfuração. Até mesmo o titânio, muitas vezes chamado de "metal marinho", sofre corrosão severa em fendas em soluções contendo flúor ou ácido sulfúrico diluído em alta temperatura. O zircónio, no entanto, destaca-se: sob condições atmosféricas normais e em pontos de ebulição ou abaixo, a sua taxa de corrosão em ácido clorídrico permanece insignificante (abaixo de 0,025 mm/ano). Demonstra estabilidade excepcional em ácido sulfúrico quando as concentrações estão abaixo de 70% e as temperaturas permanecem abaixo do ponto de ebulição. Contra álcalis fortes, especialmente em soluções de hidróxido de sódio de alta-concentração em temperaturas elevadas, enquanto muitos metais desenvolvem trincas por corrosão sob tensão, o zircônio exibe resistência a álcalis superior em comparação com ligas à base de-níquel. Esta excelente versatilidade torna o zircônio a solução definitiva para o manuseio de ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácidos orgânicos e vários meios mistos altamente corrosivos.
Claro, o zircônio não é barato. Um vaso de reação feito inteiramente de zircônio pode custar dezenas de vezes mais do que um feito de aço inoxidável comum. Então, por que as fábricas-de produtos químicos que se preocupam com os custos ainda optam por isso? A resposta está no custo total do-ciclo de vida. Durante a produção de ácidos orgânicos, como ácido acético, ácido acrílico e ácido fórmico, a dissolução de vestígios de íons metálicos pode envenenar diretamente os catalisadores, causando descoloração do produto. Sem o zircônio, o equipamento exigiria paradas a cada poucos meses para substituição, resultando em perdas de tempo de produção e custos de catalisador várias vezes maiores do que aqueles associados ao próprio equipamento. Em contraste, os equipamentos que utilizam materiais de zircônio têm uma vida útil projetada de 20 a 30 anos e praticamente não requerem manutenção.
Outra aplicação clássica são os trocadores de calor. Na produção de ureia ou no refino de ácido fosfórico por processo- úmido, a eficiência da transferência de calor diminui acentuadamente quando ocorre incrustação ou corrosão nas paredes do tubo de resfriamento. A alta condutividade térmica do zircônio, combinada com sua excepcional resistência à corrosão, garante alta eficiência sustentada em trocadores de calor e reduz significativamente o consumo de energia.
