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Eco-Friendly Corrosion Inhibitor Derived from Acacia nilotica Fruit Extract for Mild Steel Protection in Acidic Media

Este estudio demuestra que el extracto de fruto de Acacia nilotica actúa como un inhibidor de corrosión de tipo mixto, eficaz y ecológico para el acero dulce en HCl 1 M, alcanzando una eficiencia máxima del 94,47% a 20 ppm mediante la formación de una capa protectora adsorbida, según lo confirmado por análisis electroquímicos y de caracterización de superficie.

Autores originales: Gulshan Kumar Thakur, Monika Das, Bhawana Jain, Prachi P Nimje, Akhil Saxena

Publicado 2026-08-27

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CC BY 4.0

Autores originales: Gulshan Kumar Thakur, Monika Das, Bhawana Jain, Prachi P Nimje, Akhil Saxena

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo

El metal es la columna vertebral de la industria moderna, sosteniendo puentes, transportando petróleo a través de tuberías y dando forma a los contenedores que almacenan nuestros productos químicos. Sin embargo, esta resistencia está bajo un ataque constante. Cuando el acero dulce, un tipo de hierro común y económico, se encuentra con entornos ácidos, comienza a desgastarse desde adentro hacia afuera. Este proceso, conocido como corrosión, es una reacción química lenta pero implacable que debilita las estructuras, crea riesgos de seguridad y cuesta a la economía mundial miles de millones en reparaciones y reemplazos. Durante décadas, los científicos han intentado detener este deterioro recubriendo el metal con productos químicos sintéticos que bloquean el ácido. No obstante, muchos de estos inhibidores tradicionales son tóxicos, costosos o difíciles de desechar de forma segura, lo que crea un nuevo problema ambiental mientras se intenta resolver uno antiguo.

La búsqueda de una solución mejor se ha vuelto hacia la naturaleza misma. Las plantas están llenas de compuestos químicos complejos que han evolucionado para protegerlas de las plagas y los elementos. Los investigadores han descubierto que los extractos de ciertas plantas pueden adherirse a las superficies metálicas, formando un escudo delgado e invisible que impide que el ácido toque el acero. Este enfoque, a menudo llamado "inhibición de la corrosión verde", promete proteger nuestra infraestructura sin envenenar el planeta. Se basa en la idea de que las moléculas naturales dentro de una planta pueden actuar como una barrera, de la misma manera que un impermeable mantiene el agua fuera de una chaqueta, pero a una escala microscópica donde las moléculas se unen directamente al metal.

En un estudio reciente, un equipo de investigadores investigó si el fruto del árbol Acacia nilotica, una planta común en la India también conocida como árbol de babul o de la goma arábiga, podría servir como tal escudo. Se centraron en el acero dulce sumergido en una solución de ácido clorhídrico fuerte, un entorno hostil que imita las condiciones encontradas en los procesos de limpieza industrial y la extracción de petróleo. El objetivo era simple: ver si un extracto acuoso simple del fruto podía evitar que el acero se oxidara y comprender exactamente cómo funcionaba.

Los investigadores comenzaron preparando pequeñas tiras limpias de acero dulce y pesándolas con extrema precisión. Colocaron estas tiras en el ácido, algunas con el extracto de la fruta añadido y otras sin él, y las dejaron durante seis horas. Al pesar las tiras nuevamente después, pudieron medir exactamente cuánto metal se había perdido por la corrosión. Los resultados fueron sorprendentes. En el ácido solo, el acero perdió una cantidad significativa de peso, lo que indicaba un daño rápido. Sin embargo, cuando el extracto de la fruta estaba presente, la pérdida de peso disminuyó drásticamente. Cuanto más extracto añadían, mejor era la protección, hasta un punto específico. A una concentración de 20 partes por millón, el extracto evitó casi el 95% de la corrosión que habría ocurrido de otro modo. Incluso cuando se aumentó la temperatura para simular condiciones industriales más calurosas, el extracto continuó funcionando, aunque su efectividad disminuyó ligeramente a medida que el calor aumentaba, lo que sugiere que la capa protectora se mantiene en su lugar mediante fuerzas físicas que pueden aflojarse con el calor.

Para entender qué estaba sucediendo en la superficie del metal, el equipo observó el acero a través de potentes microscopios. El acero que había sido dejado en el ácido sin protección era una zona de desastre; su superficie estaba picada, rugosa y cubierta de cráteres profundos donde el ácido había desgastado el material. En contraste, el acero tratado con el extracto de la fruta permaneció liso e intacto. Las imágenes del microscopio mostraron que el extracto había formado una película uniforme y protectora sobre el metal, bloqueando eficazmente el ácido para que no llegara al acero subyacente. Un análisis posterior de la composición de la superficie confirmó esto. El acero no tratado mostraba altos niveles de oxígeno, una señal de que se habían formado óxidos y óxido. El acero tratado, sin embargo, mostró una fuerte caída en el oxígeno y un aumento significativo de carbono y nitrógeno. Esta huella química demostró que las moléculas del extracto de la planta se habían adherido con éxito a la superficie del metal, creando una barrera que mantuvo a raya los elementos corrosivos.

El equipo también utilizó pruebas eléctricas para observar cómo se comportaba el metal en el ácido. La corrosión es un proceso eléctrico, y al medir el flujo de electricidad, los investigadores pudieron ver cómo el inhibidor cambiaba la reacción. Encontraron que el extracto de la fruta hacía mucho más difícil que la corriente eléctrica fluyera a través de la superficie del metal, que es exactamente lo que se busca cuando se intenta detener la corrosión. Los datos mostraron que el extracto ralentizó tanto la parte de la reacción donde el metal se disuelve como la parte donde se produce el gas hidrógeno, poniendo efectivamente un freno a todo el proceso de deterioro. La resistencia eléctrica de la superficie del metal aumentó significativamente, confirmando que la capa protectora era robusta y efectiva.

El estudio concluye que el fruto del árbol Acacia nilotica es una forma altamente efectiva y ecológica de proteger el acero dulce de la corrosión ácida. El extracto funciona recubriendo el metal con una capa de moléculas naturales que se adhieren a la superficie y bloquean el ácido. Este método ofrece una alternativa prometedora a los inhibidores químicos tóxicos, proporcionando una fuerte protección con una huella ambiental mínima. Aunque la efectividad disminuye ligeramente a temperaturas muy altas, el extracto sigue siendo una herramienta poderosa para la gestión de la corrosión en entornos agresivos, ofreciendo un camino sostenible para las industrias que dependen de la durabilidad del acero.

Resumen Técnico: Inhibidor de Corrosión Ecológico Derivado del Extracto de Fruto de Acacia nilotica

Planteamiento del Problema
El acero dulce es un material crítico en las industrias de la ingeniería, la construcción y la petroquímica debido a su bajo costo y propiedades mecánicas. Sin embargo, su aplicación se ve severamente limitada por la rápida corrosión en entornos ácidos agresivos, como los que se encuentran en el decapado ácido y el procesamiento químico. Los inhibidores de corrosión tradicionales suelen presentar riesgos ambientales y para la salud. En consecuencia, existe la necesidad de alternativas efectas, económicas y respetuosas con el medio ambiente. Este estudio aborda el desafío de proteger el acero dulce en ácido clorhídrico (HCl) 1 M utilizando un inhibidor de corrosión "verde" derivado del extracto de fruto de Acacia nilotica (ANFE).

Metodología
La investigación empleó un enfoque multifacético para evaluar el potencial de inhibición de la corrosión del extracto de fruto de Acacia nilotica (ANFE):

Preparación del Material: Los especímenes de acero dulce fueron pulidos, desengrasados con acetona y secados. El ANFE se preparó mediante la maceración de 20 g de polvo de fruto en 100 mL de agua doblemente destilada durante la noche.
Mediciones de Pérdida de Peso (Gravimétricas): Los especímenes se sumergieron en HCl 1 M con concentraciones variables de ANFE (10–40 ppm) a temperaturas que oscilaron entre 298 K y 328 K durante seis horas. Las tasas de corrosión y las eficiencias de inhibición se calcularon basándose en la pérdida de masa.
Técnicas Electroquímicas:
- Polarización Potenciodinámica (PDP): Se realizó utilizando un sistema de tres electrodos (electrodo de trabajo: acero dulce; referencia: calomelio; contraelectrodo: platino) para determinar la densidad de corriente de corrosión ( $I_{corr}$ ), el potencial de corrosión ( $E_{corr}$ ) y las pendientes de Tafel.
- Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS): Se llevó a cabo para analizar la resistencia a la transferencia de carga ( $R_{ct}$ ) y la capacitancia de la doble capa ( $C_{dl}$ ) en un rango de frecuencia de 100 kHz a 0.1 Hz.
Caracterización de Superficie:
- Microscopía Electrónica de Barrido (SEM): Se utilizó para visualizar la morfología de la superficie y la presencia de picaduras de corrosión o capas protectoras.
- Espectroscopía de Energía Dispersiva de Rayos X (EDS): Se empleó para analizar la composición elemental de la superficie del acero, específicamente buscando cambios en el contenido de oxígeno, cloruro y carbono. El texto señala un espectro tomado a 200 ppm, mientras que la tabla de datos cuantitativos (Tabla 2) presenta resultados para muestras preparadas a 80 ppm.

Resultos Clave

Eficiencia de Inhibición: El extracto de ANFE demostró una inhibición de la corrosión significativa. La máxima eficiencia se logró en una concentración óptima de 20 ppm.
- Pérdida de Peso: A 298 K y 20 ppm, la eficiencia de inhibición alcanzó el 94.58%. La eficiencia disminuyó ligeramente al aumentar la temperatura (a 328 K), lo que sugiere que el mecanismo de adsorción es predominantemente físico, aunque el inhibidor mantuvo su eficacia incluso a temperaturas más altas.
- Análisis PDP: El inhibidor actuó como un inhibidor de tipo mixto, afectando tanto la disolución anódica del metal como la evolución catódica de hidrógeno, con un carácter predominantemente catódico. La densidad de corriente de corrosión ( $I_{corr}$ ) disminuyó de $1.74 \times 10^{-3}$ A/cm² (blanco) a $9.80 \times 10^{-5}$ A/cm² a 20 ppm.
- Análisis EIS: La resistencia a la transferencia de carga ( $R_{ct}$ ) aumentó significativamente con la concentración del inhibidor, alcanzando 138.41 Ω a 20 ppm. Esto correspondió a una eficiencia de inhibición máxima de 94.47%, confirmando la formación de una capa protectora que impide la transferencia de carga.
Mecanismo de Adsorción: La adsorción de las moléculas de ANFE sobre la superficie del acero dulce siguió la isoterma de adsorción de Langmuir. La presencia de heteroátomos (N, O, P) y sistemas de electrones $\pi$ en los fitoconstituyentes facilitó un fuerte enlace con la superficie metálica.
Morfología y Composición de la Superficie:
- SEM: Las superficies de acero sin inhibir exhibieron una rugosidad severa, picaduras profundas y productos de corrosión. En contraste, las superficies tratadas con ANFE (particularmente a 40 ppm) se observaron lisas e intactas, indicando una película protectora robusta.
- EDS: La superficie inhibida mostró una marcada reducción en el contenido de oxígeno y cloruro en comparación con la muestra blanca. Por el contrario, hubo un aumento significativo en el contenido de carbono (del 0.20% al 5.52%), confirmando la adsorción de la película orgánica del inhibidor. Notablemente, el nitrógeno no fue detectado en la muestra blanca, y su presencia en la muestra inhibida fue mínima (0.04%).

Significancia y Reivindicaciones
Los autores afirman que el extracto de fruto de Acacia nilotica es un inhibidor de corrosión altamente efectivo, ecológico y sostenible para el acero dulce en medios ácidos. El estudio destaca que la eficacia del inhibidor proviene de la adsorción de fitoconstituyentes que contienen heteroátomos, los cuales forman una barrera protectora coherente contra los elementos corrosivos.

El artículo sostiene que el ANFE ofrece una alternativa viable a los inhibidores sintéticos, proporcionando más del 90% de eficiencia de inhibición a temperatura ambiente y concentraciones óptimas. Los resultados de la pérdida de peso, el análisis electroquímico y las técnicas de superficie se reportan en fuerte concordancia, validando la capacidad del inhibidor para reducir las tasas de corrosión y proteger la integridad del metal. Los autores concluyen que el ANFE posee un inmenso potencial para aplicaciones industriales en la gestión de la corrosión, ofreciendo tanto ventajas financieras como de sostenibilidad.

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