Всеобъемлющее исследование просроченного дексометорфана HBr как ингибитора коррозии углеродистой стали с использованием гравиметрических, электрохимических и теоретических вычислительных методов

Превращая старое лекарство в новую защиту

Большинство из нас воспринимает просроченные лекарства как опасный мусор, предназначенный для утилизации. Это исследование меняет такой подход, задавая вопрос: может ли устаревший ингредиент сиропа от кашля защитить сталь, лежащую в основе НПЗ, трубопроводов и химических заводов, от губительной кислотной коррозии? Тестируя просроченный гидробромид декстрометорфана (знакомый противокашлевый препарат) в роли щита для углеродистой стали в агрессивной соляной кислоте, авторы изучают неожиданный путь снижения промышленных затрат и объема отходов одновременно.

Почему стали нужен телохранитель

Углеродистая сталь — рабочая лошадка промышленности, но в кислых средах она быстро корродирует, истончая трубы, ослабляя резервуары и вызывая дорогостоящие остановки. Соляная кислота, широко используемая для очистки и травления стали, особенно агрессивна. Обычно такие растворы дозируют ингибиторами коррозии, многие из которых токсичны или получены из специализированных химикатов. Параллельно ежегодно выбрасываются тонны просроченных фармацевтических препаратов, хотя многие из них всё ещё содержат большую часть активного вещества. Авторы предположили, что некоторые из этих сложных, углеродсодержащих молекул могут адсорбироваться на поверхности стали и образовывать защитную пленку, превращая проблему утилизации в полезный ресурс.

Препарат от кашля встречает агрессивную кислоту

Команда сосредоточилась на просроченном гидробромиде декстрометорфана (EDM‑HBr), распространённой составляющей безрецептурных средств от кашля. Сначала они подтвердили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, что в просроченном препарате сохранилось около 92% исходного активного вещества, то есть он в значительной степени химически цел. Затем EDM‑HBr растворили в стандартном 1‑молярном растворе соляной кислоты и погрузили отполированные образцы углеродистой стали. Измеряя потерю массы стали за несколько часов и отслеживая электрические сигналы, связанные с коррозией, исследователи смогли количественно оценить ущерб от кислоты при наличии и отсутствии препарата.

Насколько хорошо просроченный препарат защищает сталь

Результаты оказались впечатляющими. В чистой кислоте сталь быстро растворялась. При добавлении EDM‑HBr скорость коррозии резко снижалась с увеличением дозы. При наивысшей испытанной концентрации (600 миллиграмм на литр) сталь теряла примерно в двадцать раз меньше массы, что соответствует примерно 95% защиты по гравиметрическим тестам и более 97% по электрохимическим измерениям. Эффект сохранялся в течение нескольких дней: защита достигала пика примерно через 12 часов, затем медленно уменьшалась, но оставалась выше 90% через 72 часа. Испытания при повышенных температурах показали некоторое снижение эффективности, поскольку тепло ускоряет коррозию и частично разрушает защитный слой, однако ингибитор хорошо проявил себя во всем исследованном диапазоне.

Взгляд на невидимую пленку на стали

Чтобы понять, что происходит на поверхности стали, исследователи проанализировали зависимость защиты от температуры и концентрации и провели квантово‑химические расчеты для молекулы EDM‑HBr. Образцы данных соответствовали так называемой фрейндлиховой изотерме адсорбции, что означает, что молекулы распределяются неравномерно по несколько пятнистой поверхности, а не образуют идеально равномерное покрытие. Оценки энергии и энтропии указывали на то, что при комнатной температуре препарат преимущественно удерживается на стали физическим притяжением — своего рода слабой молекулярной «липучкой» — тогда как при повышенных температурах в игру вступают настоящие химические связи через атомы азота и кислорода. Компьютерные расчеты показали, что EDM‑HBr обладает электронными свойствами, благоприятными для совместного распределения электронов с атомами железа, что помогает сформировать плотный, смешанный физико‑химический барьер, препятствующий доступу кислоты и ионов хлорида к голому металлу.

От лекарственных отходов к экологичному промышленному помощнику

Для неспециалиста вывод прост: ингредиент просроченного сиропа от кашля может выступать исключительно эффективным средством против ржавчины для стали в кислотной среде, соперничая или превосходя другие препараты на основе лекарств. Поскольку препарат преимущественно сохраняет свою структуру после истечения срока годности, а продукты его распада и ионы брома могут даже усилить его адгезию к стали, он представляет собой перспективный способ повторного использования фармацевтических отходов. Хотя реальное применение потребует дополнительных проверок в условиях потока, при более агрессивных кислотах и полного экологического анализа безопасности, работа указывает на будущее, где утилизируемые лекарства помогают защищать важную инфраструктуру, а не заполняют свалки и инсинераторы.

Цитирование: 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

Ключевые слова: ингибитор коррозии, просроченные лекарства, углеродистая сталь, соляная кислота, зеленая химия