Publicerad

20 september 2010

Musslan kan bli framtidens rostskydd

Kanske kan vi slippa kromatbehandlade stålkonstruktioner i framtiden. Nu kan den vanliga blåmusslan skapa ett miljövänligt korrosionsskydd. Det visar spjutspetsforskning från ett Mistrafinansierat forskningsprojekt med forskare från KTH vid institutionen för kemi.

Musslans förmåga att fästa på olika material kan innehålla framtidens miljövänliga korrosionsskydd. Korrosion av metaller, till exempel rost, är dyrt för samhället. Bara i USA beräknas notan hamna på 350 miljarder dollar årligen, i runda tal 3000 miljarder svenska kronor.

Korrosionsprocessen finns överallt och är en naturlig process. Den kan inte stoppas men hastigheten kan minskas. Traditionellt sett används så kallade korrosionsinhibitorer för att bromsa hastigheten och därmed minska angreppen. De är effektiva, men många är både hälso- och miljöfarliga. Kromatprocessen är ett exempel.

KTH-forskare hittade alternativ
Nu har KTH-forskarna Jinshan Pan, Per Claesson, Andra D?dinait?, Fan Zhang och Olga Krivosheeva i samarbete med företaget Biopolymer Products AB i Göteborg hittat ett miljövänligt alternativ till den hälso- och miljöfarliga kromatprocessen.

Alternativet fann man i den vanliga blåmusslan. Den har förmågan att binda till i princip alla material genom att tillverka så kallade byssustrådar som den fäster på underlaget i vattnet. Musslans unika lim, det vill säga byssustråden, kan till och med binda till ytor med så låg ytenergi som vax och teflon. Limmet som består av proteiner har dessutom en ovanlig förmåga att tränga undan vatten från en yta samt att binda till ytan och härda under vatten.

Dessutom har det så kallade musseladhesiva proteinet (MAP) förmågan att bilda filmer som skyddar materialet mot korrosion.

— Vi har en patentskyddad framställningsmetod för Mussel Adhesivt Protein (MAP) som är en av de viktigaste komponenterna i limfilmen, säger Björn Strandwitz, vd för Biopolymer Products AB.

Avancerad teknik
Forskarlaget vid KTH har använt avancerade ytkänsliga tekniker för att utvärdera hur snabbt molekylerna fäster vid ytan (adsorptionskinetik), hur den skyddande filmen bildas och hur mycket korrosionshastigheten minskar (korrosionsinhibering) med hjälp av musslans protein.

Forskarna har också tittat på hur dessa egenskaper påverkas av omgivningen, till exempel vattnets salthalt och pH-värde. Resultaten visar att MAP adsorberar snabbt och bildar stabila filmer som markant minskar korrosionshastigheten inom ett stort pH-intervall.

— In-situ AFM-mikroskopi och elektrokemiska mätningar på kolstål i salthaltigt vatten visar att MAP adsorberar på kolstål över ett brett pH-intervall, och att det bildas en heltäckande film som växer i tjocklek med tiden, säger professor Jinshan Pan, vid KTH.

Det betyder att musslans protein MAP med goda resultat kan skydda kolstål från att rosta.

— Kolstål är ett av de vanligaste materialen i till exempel stålbyggnadskonstruktioner och det finns skäl att tro att MAP skulle fungera utmärkt i en maritim kustnära miljö, till exempel på broar, säger Björn Strandwitz.

Effekten ökar med tiden
Dessutom ökar den korrosionsskyddande effekten med tiden, vilket tycks bero på att MAP och korrosionsprodukter bildar en kompositfilm. Som bäst har denna spontant bildade film lett till en sänkning av korrosionshastigheten med hela 99 procent.

De mest effektiva korrosionsskydden i dag är aktiva, man skulle kunna kalla dem självreparerande eller självläkande. Uppstår en skada i den skyddande filmen kan den reparera sig själv. Så fungerar exempelvis kromatprocessen. Blåmusslans MAP har samma effekt och kan användas i både passiva och aktiva korrosionsskyddande filmer.

Biopolymer Products har tagit patent på upptäckterna.

Fakta

Biopolymer Products AB har en patentskyddad framställningsmetod för Mussel Adhesivt Protein (MAP) som är en av de viktigaste komponenterna i den delen av byssustråden som kallas för plack. 



I vetenskaplig litteratur kallas MAP från blåmussla för MEFP-1 efter blåmusslans latinska namn, Mytilus edulis, följt av foot protein 1 som indikerar att MEFP-1 är det första limproteinet som isolerats från blåmusslan.

Limproteinen från olika marina musslor är nära besläktade.

Professor Herbert J. Waite har sedan 80-talet arbetat med att isolera och karakterisera de olika komponenterna från musslors byssustrådar och lim från andra marina organismer.

Biopolymer Products of Sweden AB grundades 1999 och bolaget har sedan dess utvecklat produkter baserade på MAP.

Ett av forskningsprojekten har fått finansieringsstöd från Mistras idéstöd. Forskningsprojektet genomförs i samarbete med avdelningarna för Korrosionslära och Ytkemi vid KTH och Industriforskning och utveckling, Swerea IVF.