מעצור קורוזיה בר-קיימא לפלדת פחמן בחומצה כלורית באמצעות קלריתרומיצין פג תוקף כמחזור הפוך של כרייה

להפוך תרופות פסולות להגנה על מתכות

צינורות, מכלים ומכונות ישנות מפלדה הם העבודה הסמויה של התעשייה המודרנית, אך הן נמסות בשקט כאשר משתמשים בחומצות חזקות לניקוי או לעיבוד. במקביל, בתי מרקחת ובתים משליכים כמויות גדולות של תרופות שפגו כל שנה. המחקר הזה מאחד שתי בעיות אלו ושואל שאלה פשוטה ובעלת עניין רחב: האם ניתן למזער אנטיביוטיקה פגומה כדי להגן על פלדה מפני התקפת חומצה, וכך לצמצם גם נזק תעשייתי וגם פסולת פרמצבטית?

מדוע פלדה נכשלת בנוזלים קשים

פלדת פחמן זולה וחזקה, ולכן נמצאת בשימוש נרחב בייצור נפט, בבנייה ובמתקנים כימיים. פעולות רבות אלה מסתמכות על חומצה כלורית להסרת חלודה, לניקוי משטחים או להמסת מינרלים. בעת ביצוע פעולות אלו החומצה גם פוגעת בפלדה עצמה, מסירה אטומי מתכת מהמשטח ומשחררת בועות גז מימן. החוקרים מציינים שאובדן המתכת הבלתי רצוי הזה דומה לצורה הפוכה של כרייה: במקום להמסה מכוונת של סלעים כדי להחזיר מתכות, מבני פלדה יקרים נמסים באיטיות בתאונה.

שימוש חדש באנטיביוטיקה שפג תוקפה

החוקרים התמקדו בקלריתרומיצין, אנטיביוטיקה שכיחה שמבנהה כולל מספר אטומי חמצן וחנקן שיכולים להיצמד למתכת. חשיבותית, השתמשו בקלריתרומיצין שפגם זה עתה תוקפו, וטופלה כמשאב כימי במקום כפסולת. חתיכות של פלדת פחמן נטחנו בקפידה ואז הושמו בחומצה כלורית, עם ובלי כמויות זעירות שונות של התרופה הפגומה. על ידי מעקב אחר כמות המשקל שהפלדה איבדה, כמות גז המימן ששוחררה, וכמה בקלות זרם חשמלי עבר על פני השטח שלה, הם יכלו לראות האם התרופה האטה את הנזק.

כיצד התרופה יוצרת שכבת מגן

בכל הבדיקות, הוספת קלריתרומיצין הקטינה באופן ניכר את קצב הקורוזיה. במינון הגבוה ביותר שנבחן, הפלדה איבדה פחות ממאה חלק מהמסתה של הדגימות הלא מוגנות והראתה ירידה דומה בשחרור המימן. מדידות חשמליות חשפו כי גם שלב איבוד המתכת וגם שלב היווצרות המימן הוּעֲכָּבוּ, כלומר התרופה משפיעה על שני שלבי תגובת הקורוזיה ולא רק על אחד מהם. תמונות ממיקרוסקופ אלקטרוני הראו כי פלדה חשופה לחומצה הופכת מחוספסת ומלאת חורים, בעוד פלדה בחשיפה לחומצה בתוספת התרופה הפגומה נשארת חלקה בהרבה, דבר שמעיד על נוכחות שכבה מגן דקה.

מה קורה בקנה מידה אטומי

כדי להבין את השכבה הזו טוב יותר, הצוות ניתח עד כמה התרופה נדבקת לפלדה בטמפרטורות ובריכוזים שונים. הנתונים שלהם התאימו לתמונה פשוטה שבה שכבה יחידה של מולקולות קלריתרומיצין משתרעת על פני המתכת, ממש כמו אריחים על רצפה. חישובים של שינויים באנרגיה הראו שהציפוי הזה נוצר ספונטנית ומוחזק על ידי שילוב של משיכה פיזית וקשר כימי חלקי בין התרופה והפלדה. ככל שהטמפרטורה עולה, חלק מהשכבה משוחרר וחלק מהמולקולות נוטשות, מה שמסביר מדוע האפקט המגן פוחת מעט בחום גבוה יותר.

מבליות לא מנוצלות לתשתיות בטוחות יותר

במונחים יומיומיים, העבודה הזו מראה שתרופה שלא ניתנת עוד לשימוש בחולים עדיין יכולה לבצע עבודה שימושית בתעשייה. קלריתרומיצין שפג תוקפו יוצר מגן המוֹרכב מעצמו שנצמד לפלדה בחומצה ומאט את שקיעתה בכ־90 אחוז בתנאים טיפוסיים. באמצעות טיפול בתרופות לא רצויות כחומרים שימושיים במקום כפסולת, חברות יוכלו להגן על ציוד יקר תוך הפחתת העומס הסביבתי של תרופות מושלכות, ומציעות דוגמה מעשית למחזור בקנה המידה המולקולרי.

ציטוט: 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

מילות מפתח: עיכוב קורוזיה, פלדת פחמן, קלריתרומיצין, פסולת תרופתית, חומצה כלורית