Prevenire la corrosione dei ferri chirurgici

di Cleto Simoncelli, Giovanni Scavino.

La corrosione dei metalli

Esistono due tipi di corrosione nei metalli: a secco e a umido. La prima è un processo di tipo chimico ed è una reazione di ossidoriduzione diretta tra metallo e atmosfera gassosa, con il metallo che si ossida e cede i suoi elettroni al gas 'ossidante' che si riduce a spese degli elettroni acquisiti.
In genere, è un processo lento e si evidenzia solo a temperature elevate: negli acciai inossidabili la corrosione a secco si manifesta a temperature superiori a 600-700^oC.

La maggior parte dei fenomeni corrosivi rientra nella categoria dei processi di corrosione a umido, che seguono invece meccanismi di tipo elettrochimico. La corrosione a umido richiede, sulla superficie del metallo, la presenza di una soluzione che funzioni da elettrolita e che permetta la formazione di micropile locali, e cioè la formazione di aree anodiche (poli negativi) in cui il metallo si possa ossidare, cedendo i suoi elettroni che migreranno nelle aree catodiche (poli positivi) adiacenti, dove verranno consumati da sostanze ossidanti funzionanti da depolarizzanti catodici.
Se questa 'reazione' degli elettroni viene rallentata o bloccata per qualsiasi motivo il processo corrosivo del metallo rallenta o si blocca completamente. I depolarizzanti catodici, e cioè gli ossidanti, responsabili della stragrande maggioranza dei processi corrosivi sono l'ossigeno o gli ioni H+ presenti nella soluzione corrosiva. Le due reazioni catodiche conseguenti, che consumano gli elettroni liberati nelle aree anodiche locali alimentando il processo corrosivo, sono le seguenti:

O2(gas) + 2 H2O + 4 e-= 4 OH2
H+ + 2 e-= H2 (gas)

A pH 3 le due reazioni sono praticamente equivalenti, a pH inferiori prevale la reazione dell'idrogeno, a pH neutri agisce praticamente solo l'ossigeno. Altre sostanze ossidanti presenti in soluzione possono funzionare da depolarizzanti catodici, ma la maggior parte dei processi corrosivi è riconducibile a questi due processi fondamentali. Molti altri ioni presenti nella soluzione corrosiva possono intervenire nel processo corrosivo interagendo con gli ioni metallici liberati dal processo anodico e determinando la formazione di prodotti di corrosione più o meno protettivi, che possono modificare la cinetica e la morfologia del processo corrosivo, che potrà manifestarsi secondo le diverse forme possibili di corrosione: uniforme, puntiforme (pitting), interstiziale (crevice corrosion) e tensocorrosione (stress corrosion).
In particolare, i cloruri, di qualunque natura, presenti nell'ambiente corrosivo possono concorrere al decorso delle diverse forme di corrosione localizzata che si possono manifestare sull'acciaio inossidabile dei ferri chirurgici.
Ciò detto va sottolineato come i cloruri non possano consumare elettroni in un processo catodico e quindi la loro azione corrosiva è comunque sempre subordinata alla presenza in soluzione dell'ossigeno, che costituisce il vero carburante del processo corrosivo.

Un altro parametro che influisce sulla cinetica e quindi sull'entità dei processi di corrosione ad umido è la temperatura: in prima approssimazione la cinetica di una reazione chimica di primo grado raddoppia per ogni incremento di 10^oC di temperatura.
Durante la sterilizzazione a vapore l'influenza della temperatura è fondamentale: mentre a temperatura ambiente la condensa del vapore è poco corrosiva nei confronti dello strumentario chirurgico, alle temperature raggiunte dal vapore durante i processi di sterilizzazione (120 – 130^oC) la cinetica dei processi corrosivi aumenta notevolmente e giustifica l'entità dei fenomeni che si possono riscontrare in questo tipo di operazione. Anche nei processi di lavaggio e disinfezione termica dei ferri la temperatura gioca un ruolo importante sulla cinetica dei processi di corrosione, legati però molto più direttamente alla composizione chimica dei prodotti utilizzati in queste operazioni.