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Jul 13, 2023

Inhibition efficace de la corrosion de l'acier T95 dans une solution de HCl à 15 % en poids par un mélange d'aspartame, d'iodure de potassium et de dodécylsulfate de sodium

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 13085 (2023) Citer cet article 223 Accès 2 Détails d'Altmetric Metrics L'objectif de développement durable 12 prône la production et la consommation d'énergie verte

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13085 (2023) Citer cet article

223 Accès

2 Altmétrique

Détails des métriques

L’objectif de développement durable 12 préconise la production et la consommation de produits verts et durables. La pression s’accentue donc sur les industries pétrolières et gazières pour qu’elles changent de paradigme. Ce travail explore le potentiel de la formulation à base d’aspartame (un dérivé de l’acide aspartique et de la phénylalanine) en tant qu’inhibiteur vert. L'effet inhibiteur de l'aspartame seul et en association avec l'iodure de potassium (KI) ou le dodécylsulfate de sodium (SDS) ou les deux sur l'acier T95 dans une solution de HCl à 15 % en poids à 60-90 °C est étudié par perte de poids, électrochimique et analyse de surface. techniques. Les résultats montrent une corrosion sévère des métaux, en particulier à 90 °C, avec un taux de corrosion (v) de 186,37 mm/an. L'aspartame inhibe la corrosion et son efficacité d'inhibition (η) augmente avec l'augmentation de la température. À 6,80 mM, η de 86 % est obtenu à 90 °C. L'ajout de SDS à l'aspartame produit un effet antagoniste. Un mélange KI-aspartame produit un effet antagoniste à 60 °C et 70 °C mais un effet synergique à 80 °C et 90 °C. Il existe une forte synergie lorsque l'aspartame (6,80 mM), le KI (1 mM) et le SDS (1 mM) sont mélangés, en particulier à des températures plus élevées. Le mélange réduit v de 186,37 à 14,35 mm/an, protégeant la surface métallique de 92 % à 90 °C. Le mélange peut être considéré comme un inhibiteur de corrosion acidifiant.

Alors que les campagnes en faveur d’une fabrication et d’une utilisation de produits chimiques écologiques et durables s’intensifient, les industries pétrolières et gazières sont confrontées à une pression de transition croissante en raison de la particularité du secteur. Chaque étape opérationnelle du secteur présente un terrain difficile pour atteindre le nouveau « monde vert ». Par exemple, les compositions actuelles d'inhibiteurs chimiques de corrosion sont à base d'amines primaires, de sels d'amines quaternaires, d'imidazolines, de tensioactifs, d'intensificateurs, etc.1,2. L'emballage est conçu pour présenter des propriétés filmogènes et de persistance3 semblables à celles d'un tensioactif dans des conditions de débit élevé et d'excellentes performances d'inhibition dans diverses conditions de terrain. La formulation à base organique a constitué une étape importante et a été très appréciée car elle était considérée comme le remplacement parfait de l'arsénite de sodium et du ferrocyanure de sodium2, peu performants, bien que limités pour une application à haute température4,5, ce que de nombreux travaux de recherche6 ont tenté de résoudre. Cependant, les inquiétudes concernant leur contribution dangereuse à l'environnement7 liée à la toxicité marine (propriété toxique inhérente à la plupart des composés à base d'azote8) et à la non-biodégradation rendent leur utilisation moins acceptable dans des environnements offshore hautement réglementés9. Les scientifiques spécialisés dans les inhibiteurs de corrosion sont désormais confrontés au dilemme de produire des inhibiteurs de corrosion hautement efficaces et persistants dans des conditions d'écoulement, mais biodégradables et acceptables pour l'environnement.

L'aspartame (Fig. 1a), (N-(l-α-Aspartyl)-l-phénylalanine) est un dérivé de l'acide aspartique et de la phénylalanine approuvé par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour une utilisation comme édulcorant artificiel par la industries alimentaires et pharmaceutiques10. Il est rentable, a une DL50 (orale) de 10 000 mg/kg11 et contient les hétéroatomes O et N dans sa molécule comme centres d'adsorption possibles (Fig. 1a). Outre les propriétés susmentionnées, l’intérêt de l’aspartame dans cette étude vient également de son point de fusion élevé, entre 246 et 247 °C. Le point de fusion d’une molécule est un paramètre important à prendre en compte lors de la conception d’applications à haute température telles que l’acidification des puits de pétrole. Lors d'un travail de recherche antérieur12, il a été découvert que l'aspartame est un inhibiteur de corrosion acidifiant très prometteur. Son efficacité d’inhibition augmente avec une augmentation de la température atteignant 86 % à 90 °C. Ce travail est une extension du précédent et vise à identifier des composés qui pourraient agir comme intensificateurs pour renforcer la propriété d'inhibition de la corrosion de l'aspartame pour l'acier T95 en milieu acide fort (15 % en poids de HCl) à haute température (60 à 90 °C). ). Des techniques de modulation électrochimique de fréquence (EFM) et de perte de poids (WL) sont utilisées pour revalider les résultats précédents12. L'effet de l'ajout d'iodure de potassium ou de dodécylsulfate de sodium (SDS, Fig. 1b) ou des deux sur les performances d'inhibition de l'aspartame est étudié à l'aide du WL, de la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS), de la polarisation potentiodynamique (PDP) et du microscope électronique à balayage ( SEM) et profilomètre optique (OP).