Effetti delle piogge acide sui materiali

La pioggia acida attacca quotidianamente le strutture edili, dai ponti di acciaio ai monumenti antichi migliaia di anni, arrecando danni anche enormi al patrimonio culturale del paese. L’azione corrosiva si esercita su molti materiali diversi e i suoi effetti si possono facilmente individuare col passare degli anni.

Le precipitazioni acide svolgono sia un’azione di tipo corrosivo che un’azione prettamente meccanica di dilavamento del materiale reso friabile e solubile dagli acidi. Una notevole importanza viene assunta anche dal processo di condensazione del vapor d’aqua sulle varie superfici interessate dall’inquinamento: gli inquinanti presenti nell’aria si sciolgono nell’acqua e vengono a diretto contatto con i materiali. Inoltre, nel caso in cui un aumento della temperatura favorisca l’evaporazione di quest’acqua di condensa, i contaminanti dell’aria si ritrovano a contatto delle superfici ad una concentrazione molto più alta, causando così anche maggiori danni.


L'azione delle piogge acide risulta particolarmente evidente su questa statua realizzata in Westphalia (Ger); la foto a sinistra è stata scattata nel 1908, mentre la foto a destra è del 1968: sono trascorsi solo 60 anni!
Il principale bersaglio delle piogge acide risulta essere la pietra calcarea: l’acido solforico, presente nelle piogge acide, corrode il carbonato di calcio e lo trasforma in solfato di calcio, cioè in gesso (materiale solubile chiaramente meno resistente della pietra). Il tutto secondo la reazione chimica: H2SO4 + CaCO3 -> CaSO4 + H2O + CO2 La reazione è favorita da varie sostanze catalizzatrici come la polvere, il carbone, gli ossidi di vanadio o di ferro che sono spesso presenti nello smog. L’acido solforico è in grado di attaccare anche il cemento armato. Questa sostanza è costituita da un sale di una base forte (la calce) e di un acido debole (l’acido silicico). L’acido solforico tende a combinarsi con la parte basica del cemento armato, proprio perché è legata ad un acido debole. Avviene così una reazione di solfatazione che porta alla lenta degradazione del materiale. Il biossido di zolfo attacca anche i mattoni e le malte. Reagendo in particolare con l’alluminato tricalcico della malta di cemento, si forma solfoalluminato di calcio. Il processo determina un aumento di volume che provoca la dilatazione e la disgregazione della malta. Pure gli ioni dell’acido nitrico sono in grado di attaccare le murature in mattoni, dato che sono in grado di solubilizzare il calcio e precipitare come nitrati. Il conseguente aumento di volume provoca lo sgretolamento dei mattoni. Anche i metalli sono soggetti all’azione corrosiva dell’acido solforico e dell’acido nitrico. L’inquinamento da SO2 e CO2 (con la formazione dei rispettivi acidi) corrode il rame: si formano tipiche patine verdastre costituite da carbonati basici e solfati basici di rame. Questa corrosione risulta evidente anche sul bronzo, dato che è una lega di rame, stagno e zinco. In realtà i carbonati costituirebbero una patina protettiva, ma la presenza dell’acido solforico fa sì che gli ossidi ed i sali prodotti dalla corrosione del rame (carbonati, cloruri e solfati basici) vengano trasformati gradualmente in composti via via più solubili (come ad esempio il solfato pentaidrato). L’acido solforico è in grado anche di attaccare il ferro (e quindi l’acciaio). Se la concentrazione del biossido di zolfo permane alta nell’aria, la degrazione delle strutture in ferro risulta continua. Questo avviene secondo due reazioni fondamentali: Fe + H2SO4 + O2 -> FeSO4 + H2O FeSO4 + O2 + H2O -> FeO(OH) + H2SO4