Eine umfassende Untersuchung des abgelaufenen Wirkstoffs Dextromethorphan‑HBr als Korrosionsinhibitor für Stahlsorten mit hohem Kohlenstoffgehalt unter Verwendung gravimetrischer, elektrochmischer und theoretisch‑computationaler Ansätze

Alte Medizin als neuer Schutz

Die meisten von uns betrachten abgelaufene Medikamente als gefährlichen Abfall, der umgehend sicher entsorgt werden sollte. Diese Studie kehrt diese Vorstellung um und fragt: Kann ein veralteter Hustensaftwirkstoff den Stahl schützen, der Raffinerien, Pipelines und Chemieanlagen stützt, vor zerstörerischer Säurekorrosion? Durch Tests mit abgelaufenem Dextromethorphan‑Hydrobromid (der bekannte Hustenstiller) als Schutzschicht für Kohlenstoffstahl in starker Salzsäure untersuchen die Forschenden einen überraschenden Weg, um industrielle Kosten und Abfall gleichzeitig zu senken.

Warum Stahl einen Bodyguard braucht

Kohlenstoffstahl ist das Arbeitspferd der Industrie, korrodiert aber in sauren Umgebungen schnell, wodurch Rohre dünner werden, Tanks geschwächt und teure Stillstände erforderlich werden. Salzsäure, die häufig zum Reinigen und Beizen von Stahl eingesetzt wird, ist besonders aggressiv. Unternehmen dosieren solche Lösungen üblicherweise mit Korrosionsinhibitoren, von denen viele toxisch sind oder aus speziellen Chemikalien bestehen. Parallel dazu werden jährlich Tonnen abgelaufener Pharmazeutika entsorgt, obwohl viele noch einen Großteil ihres Wirkstoffs enthalten. Die Autorinnen und Autoren erkannten, dass einige dieser komplexen, kohlenstoffreichen Moleküle an Stahloberflächen haften und als Schutzfilm wirken könnten — und so ein Entsorgungsproblem in eine nützliche Ressource verwandeln.

Ein Hustenmittel trifft auf starke Säure

Das Team konzentrierte sich auf abgelaufenes Dextromethorphan‑Hydrobromid (EDM‑HBr), einen gängigen Wirkstoff aus freiverkäuflichen Hustenmitteln. Zunächst bestätigten sie mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, dass das abgelaufene Präparat noch etwa 92 % seines ursprünglichen Wirkstoffs enthielt, also chemisch weitgehend intakt war. Anschließend lösten sie EDM‑HBr in einer Standardlösung von 1 molarer Salzsäure und tauchten polierte Kohlenstoffstahlproben ein. Durch Messung des Gewichtsverlusts der Proben über mehrere Stunden und die Überwachung elektrischer Signale, die mit Korrosion einhergehen, konnten sie exakt quantifizieren, welchen Schaden die Säure anrichtete — mit und ohne den Wirkstoff.

Wie gut der abgelaufene Wirkstoff Stahl schützt

Die Ergebnisse waren eindrucksvoll. In reiner Säure löste sich der Stahl schnell auf. Mit Zugabe von EDM‑HBr sank die Korrosionsrate deutlich mit zunehmender Dosis. Bei der höchsten getesteten Konzentration (600 Milligramm pro Liter) verlor der Stahl etwa zwanzigmal weniger Masse, entsprechend rund 95 % Schutz in Gewichtsverlustmessungen und über 97 % Schutz in elektrochmischen Messungen. Der Effekt hielt über Tage an: Der Schutz erreichte sein Maximum nach etwa 12 Stunden und nahm dann langsam ab, blieb aber nach 72 Stunden noch über 90 %. Untersuchungen bei höheren Temperaturen zeigten, dass ein Teil der Effizienz verloren geht, da Wärme sowohl die Korrosion beschleunigt als auch ein teilweises Ablösen der Schutzschicht begünstigt, doch der Inhibitor zeigte über den untersuchten Bereich weiterhin sehr gute Leistungen.

Ein Blick auf den unsichtbaren Film auf dem Stahl

Um zu verstehen, was an der Stahloberfläche vor sich ging, analysierten die Forschenden, wie sich der Schutz mit Temperatur und Konzentration änderte, und führten quantenchemische Berechnungen am EDM‑HBr‑Molekül durch. Die Muster entsprachen einem sogenannten Freundlich‑Adsorptionsverhalten, was schlicht bedeutet, dass sich die Moleküle ungleichmäßig über eine etwas fleckige Oberfläche verteilen, statt einen perfekt gleichmäßigen Film zu bilden. Energie‑ und Entropiemessungen deuteten darauf hin, dass das Medikament bei Raumtemperatur überwiegend durch physikalische Anziehung — eine Art schwache molekulare „Klebrigkeit“ — am Stahl haftet, während bei höheren Temperaturen teilweise echte chemische Bindungen über Stickstoff‑ und Sauerstoffatome hinzukommen. Rechnerische Analysen zeigten, dass EDM‑HBr elektronische Eigenschaften besitzt, die es besonders geeignet machen, Elektronen mit Eisenatomen zu teilen, wodurch eine dichte, gemischt physikalisch‑chemische Barriere entsteht, die Säure‑ und Chloridionen vom nackten Metall fernhält.

Vom Medizinabfall zum grünen Industriehelfer

Für den Nichtfachmann ist die Erkenntnis einfach: Ein abgelaufener Wirkstoff aus Hustensaft kann als außerordentlich starker Roststopper für Stahl in Säure dienen und ist mit anderen medikamentenbasierten Inhibitoren vergleichbar oder übertrifft diese sogar. Da der Wirkstoff nach dem Ablaufdatum weitgehend intakt bleibt und seine Abbauprodukte sowie Bromidionen seine Haftung am Stahl möglicherweise sogar verstärken, bietet er eine vielversprechende Möglichkeit zur Umnutzung pharmazeutischer Abfälle. Eine reale Anwendung erfordert zwar noch Prüfungen unter strömenden Bedingungen, in stärkeren Säuren und vollständige Umwelt‑ und Sicherheitsbewertungen, doch diese Arbeit weist in Richtung einer Zukunft, in der verworfene Medikamente dazu beitragen, wichtige Infrastruktur zu schützen, anstatt Deponien und Verbrennungsanlagen zu füllen.

Zitation: 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

Schlüsselwörter: Korrosionsinhibitor, abgelaufene Medikamente, Kohlenstoffstahl, Salzsäure, grüne Chemie