Nachhaltige Korrosionshemmung von Baustahl in Salzsäure durch wiederverwendetes abgelaufenes Clarithromycin als Umkehrung des Bergbaus

Aus Abfallmedikamenten Schutz für Metall machen

Alte Stahlrohre, Tanks und Maschinen sind die unauffälligen Arbeitstiere der modernen Industrie, doch sie lösen sich leise auf, wenn starke Säuren zum Reinigen oder Verarbeiten eingesetzt werden. Gleichzeitig entsorgen Apotheken und Haushalte jedes Jahr große Mengen abgelaufener Medikamente. Diese Studie bringt diese beiden Probleme zusammen und stellt eine einfache, weitreichend interessante Frage: Kann ein abgelaufenes Antibiotikum umfunktioniert werden, um Stahl vor Säureangriff zu schützen, wodurch sowohl industrielle Schäden als auch pharmazeutischer Abfall reduziert werden?

Warum Stahl in aggressiven Flüssigkeiten versagt

Baustahl ist billig und stark und daher allgegenwärtig in der Ölproduktion, im Bauwesen und in Chemieanlagen. Viele dieser Prozesse nutzen Salzsäure, um Rost zu entfernen, Oberflächen zu reinigen oder Mineralien aufzulösen. Dabei frisst die Säure jedoch auch den Stahl selbst an, indem sie Metallatome von der Oberfläche löst und Wasserstoffgas freisetzt. Die Autoren vergleichen diesen unerwünschten Metallverlust mit einer umgekehrten Form des Bergbaus: Statt bewusst Gestein aufzulösen, um Metalle zu gewinnen, werden wertvolle Stahlstrukturen versehentlich langsam aufgelöst.

Ein abgelaufenes Antibiotikum neu verwenden

Die Forschenden konzentrierten sich auf Clarithromycin, ein gängiges Antibiotikum, dessen Struktur mehrere Sauerstoff- und Stickstoffatome enthält, die an Metall anhaften können. Wichtig ist, dass sie Clarithromycin verwendeten, das kurz nach dem Verfallsdatum lag und als chemische Ressource statt als Abfall behandelt wurde. Stücke aus Baustahl wurden sorgfältig poliert und dann in Salzsäure gelegt, mit und ohne verschiedene geringe Mengen des abgelaufenen Medikaments. Indem sie verfolgten, wie viel Gewicht der Stahl verlor, wie viel Wasserstoffgas freigesetzt wurde und wie leicht elektrischer Strom an der Oberfläche floss, konnten sie feststellen, ob das Medikament die Schädigung verlangsamte.

Wie das Medikament einen Schutzfilm aufbaut

In allen Tests verringerte die Zugabe von Clarithromycin die Korrosionsrate deutlich. Bei der höchsten getesteten Dosis verlor der Stahl weniger als ein Zehntel der Masse ungeschützter Proben und zeigte einen ähnlichen Rückgang der Wasserstofffreisetzung. Elektrische Messungen zeigten, dass sowohl der Metallverlust als auch der Schritt der Wasserstoffbildung gehemmt wurden, was bedeutet, dass das Medikament auf beide Seiten der Korrosionsreaktion wirkt und nicht nur auf eine. Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten, dass ungeschützter Stahl in Säure rau und zerfurcht wird, während Stahl, der Säure plus dem abgelaufenen Medikament ausgesetzt war, deutlich glatter blieb — ein Hinweis auf einen dünnen, schützenden Film.

Was auf atomarer Skala passiert

Um den Film besser zu verstehen, analysierte das Team, wie gut das Medikament bei verschiedenen Temperaturen und Konzentrationen am Stahl haftet. Ihre Daten passten zu einem einfachen Bild, in dem eine einzelne Schicht Clarithromycinmoleküle die Metalloberfläche bedeckt, ähnlich wie Fliesen auf einem Boden. Berechnungen der Energieänderungen zeigten, dass sich diese Beschichtung von selbst bildet und durch eine Mischung aus physikalischer Anziehung und teilweiser chemischer Bindung zwischen dem Medikament und dem Stahl an Ort und Stelle gehalten wird. Mit steigender Temperatur lockert sich ein Teil der Schicht und einige Moleküle lösen sich, was erklärt, warum der Schutzeffekt bei höherer Temperatur leicht abnimmt.

Von ungenutzten Pillen zu sichererer Infrastruktur

Alltagsmäßig ausgedrückt zeigt diese Arbeit, dass ein Medikament, das für Patienten nicht mehr geeignet ist, in der Industrie noch nützliche Dienste leisten kann. Abgelaufenes Clarithromycin bildet einen selbstorganisierenden Schutzschild, der an Stahl in Säure haftet und dessen Abbau unter typischen Bedingungen um etwa 90 Prozent verlangsamt. Indem unerwünschte Medikamente als nützliche Chemikalien statt als Abfall behandelt werden, könnten Unternehmen wertvolle Ausrüstung schützen und gleichzeitig die Umweltbelastung durch entsorgte Pharmazeutika verringern — ein praktisches Beispiel für Recycling auf molekularer Ebene.

Zitation: Saleh, M.G., Al-Gorair, A.S., Hawsawi, H.M. et al. Sustainable corrosion inhibition of carbon steel in hydrochloric acid using repurposed expired clarithromycin as a reverse of mining. Sci Rep 16, 15339 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47188-0

Schlüsselwörter: Korrosionshemmung, Baustahl, Clarithromycin, pharmazeutische Abfälle, Salzsäure