تحقيق شامل لمضاد التآكل مندوكسميثورفان HBr منتهية الصلاحية للصلب الكربوني باستخدام طرق الجاذبية والكهروكيميائية والحسابية النظرية

تحويل الدواء القديم إلى حماية جديدة

معظمنا يعتبر الأدوية منتهية الصلاحية نفايات خطرة يجب التخلص منها بأمان. تقلب هذه الدراسة تلك الفكرة بسؤال مباشر: هل يمكن لمكوّن شراب السعال منتهي الصلاحية أن يحمي الفولاذ الذي يدعم المصافي وخطوط الأنابيب والمصانع الكيماوية من التآكل الحمضي المدمّر؟ من خلال اختبار دكسترو ميثورفان هيدروبرومايد (مُسكّن السعال المعروف) منتهي الصلاحية كدرع للصلب الكربوني في حمض الهيدروكلوريك القاسي، يستكشف الباحثون وسيلة مفاجئة لخفض تكاليف الصناعة وتقليل النفايات في الوقت ذاته.

لماذا يحتاج الفولاذ إلى حارس

الصلب الكربوني هو المعدن العامل في الصناعة، ولكنه يتآكل بسرعة في البيئات الحمضية، ما يَرقُق الأنابيب ويُضعف الخزانات ويجبر على توقيفات مكلفة. حمض الهيدروكلوريك، المستخدم على نطاق واسع لتنظيف و«تخليل» الفولاذ، عنيف بشكل خاص. عادةً ما تضيف الشركات مثبطات تآكل إلى هذه المحاليل، وكثير منها سام أو مصنوع من مواد كيماوية متخصصة. في الوقت نفسه، تُتلف أطنان من الأدوية منتهية الصلاحية سنويًا، رغم أن العديد منها لا يزال يحتوي على معظم المادة الفعالة. أدرك المؤلفون أن بعض هذه الجزيئات المعقدة الغنية بالكربون قد تلتصق بسطوح الفولاذ وتكوّن طبقة واقية، محوّلين مشكلة التخلص إلى مورد مفيد.

دواء السعال يواجه الحمض القاسي

ركّز الفريق على دكستروميثورفان هيدروبرومايد منتهي الصلاحية (EDM‑HBr)، وهو مكوّن شائع في أدوية السعال دون وصفة. أولًا، أكدوا بواسطة الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء أن الدواء المنتهي لا يزال يحتوي على نحو 92% من المادة الفعالة الأصلية، ما يعني أنه سليم كيميائيًا إلى حد كبير. ثم ذابوا EDM‑HBr في محلول حمض هيدروكلوريك قياسي بتركيز 1 مولار وغمروا عينات من الصلب الكربوني المصقول. بقياس مقدار فقدان الوزن للصلب على مدار عدة ساعات ومراقبة الإشارات الكهربائية المرتبطة بالتآكل، تمكنوا من تحديد كمية الضرر التي سبّبها الحمض بدقة، مع وجود الدواء وبدونه.

مدى فاعلية الدواء المنتهي في حماية الفولاذ

كانت النتائج لافتة. في المحلول الحمضي البسيط، كان الصلب يذوب بسرعة. عند إضافة EDM‑HBr انخفض معدل التآكل بشكل حاد مع زيادة الجرعة. عند أعلى تركيز مجرّب (600 ملليغرام لكل لتر)، فقد الصلب نحو عشرين مرة أقل من الكتلة، ما يقابل حماية تقارب 95% في اختبارات فقدان الوزن وأكثر من 97% في القياسات الكهروكيميائية. استمر التأثير لعدة أيام: بلغت الحماية ذروتها حوالى 12 ساعة ثم تراجعت ببطء لكنها بقيت فوق 90% بعد 72 ساعة. أظهرت الاختبارات عند درجات حرارة أعلى أن الكفاءة تنخفض بعض الشيء مع تشجيع الحرارة للتآكل السريع وفك بعض الطبقة الواقية، لكن المثبط ظل يؤدّي أداءً جيدًا عبر نطاق الدرجات المدروسة.

تقصٍّ في الطبقة غير المرئية على الفولاذ

لفهم ما يجري على سطح الفولاذ، حلل الباحثون كيف تغيّرت الحماية مع التغير في الحرارة والتركيز واستخدموا حسابات كيمياء كمومية على جزيء EDM‑HBr. طابقت الأنماط سلوك الامتزاز المعروف باسم فروندليش، والذي يعني ببساطة أن الجزيئات تتوزع بشكل غير متساوٍ على سطح مرقّع بدلاً من تكوين غطاء منتظم تمامًا. أشارت قياسات الطاقة والإنتروبيا إلى أن الدواء عند درجة حرارة الغرفة يلتصق بالصلب في الغالب عبر جذب فيزيائي—مثل «لزوجة» جزيئية ضعيفة—بينما عند درجات أعلى تدخل بعض الروابط الكيميائية الحقيقية عبر ذرات النيتروجين والأكسجين. أظهرت الحسابات الحاسوبية أن EDM‑HBr يمتلك خواصًا إلكترونية تجعله جيدًا جدًا في مشاركة الإلكترونات مع ذرات الحديد، مما يساعده على تكوين حاجز مختلط من النوع الفيزيائي والكيميائي يحجب الحمض وأيونات الكلوريد عن المعدن العاري.

من دواء نفاية إلى مساعد صناعي مستدام

بالنسبة لغير المختصّين، الخلاصة بسيطة: مكوّن شراب سعال منتهي الصلاحية يمكن أن يعمل كمثبط قوي جدًا للصدأ على الفولاذ في الوسط الحمضي، منافسًا أو متفوقًا على مثبطات قائمة على أدوية أخرى. وبما أن الدواء يظل سليمًا إلى حد كبير بعد انتهاء الصلاحية وقد تُعزّز نواتجه التفككية وأيونات البروميد تماسكَه مع الفولاذ، فهو يقدم وسيلة واعدة لإعادة توظيف النفايات الصيدلانية. بينما يتطلب التطبيق الواقعي مزيدًا من الاختبارات تحت ظروف الجريان والأحماض الأشد وتقييمات كاملة للسلامة البيئية، تشير هذه الدراسة إلى مستقبل يمكن فيه للأدوية الملقاة أن تحمي البُنى التحتية الحيوية بدلًا من أن تملأ المدافن والمحارق.

الاستشهاد: Khafagy, ES., Lila, A.S.A., Ashmawy, A.M. et al. A comprehensive investigation of expired dextromethorphan HBr drug as a carbon steel corrosion inhibitor using gravimetric, electrochemical, and theoretical computational approaches. Sci Rep 16, 3047 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36977-2

الكلمات المفتاحية: مثبط التآكل, أدوية منتهية الصلاحية, الصلب الكربوني, حمض الهيدروكلوريك, الكيمياء الخضراء