Экстракты листьев «сладкой молитвы» как ингибиторы коррозии низкоуглеродистой стали в кислой среде: влияние свойств экстрагентов

Почему ржавеющий металл и листья тропического леса относятся к одной истории

Когда автомобили, трубопроводы или резервуары находятся в агрессивных кислотах, металл постепенно растворяется — невидимая проблема, стоящая миру триллионы долларов каждый год. В этом исследовании рассматривается неожиданный союзник против ржавчины: листья растения «сладкая молитва», распространенного травянистого вида тропических лесов. Превратив эти листья в простые жидкие экстракты, авторы показывают, как повседневные растения могут помочь защитить сталь в агрессивных промышленных средах, избегая при этом некоторых опасностей традиционных химических средств.

Растения как мягкие телохранители для металла

Промышленность часто полагается на мощные синтетические химикаты, чтобы предотвратить коррозию стали в кислотных растворах, таких как соляная кислота. Эти добавки могут быть эффективны, но часто токсичны, дороги или затрудняют безопасную утилизацию. Альтернативы на растительной основе, богатые натуральными соединениями, предлагают более экологичный путь. Растение «сладкая молитва», встречающееся в Западной Африке, уже известно тем, что содержит смесь биологически активных молекул. Исследователи поставили цель проверить, способны ли экстракты из его листьев адсорбироваться на поверхности низкоуглеродистой стали и действовать как щит, замедляя действие кислоты при одновременной возобновляемости и большей экологичности.

Две простые жидкости, два очень разных экстракта

Чтобы извлечь полезные соединения из листьев, команда использовала два распространенных растворителя: этанол, хорошо смешивающийся с водой и притягивающий полярные соединения, и n-гексан, маслянистый растворитель, предпочитающий неполярные вещества. В результате получили два экстракта, обозначенные как TDLEE (на основе этанола) и TDLHE (на основе гексана). Этанольный экстракт дал большее количество вещества в целом, что говорит о том, что большинство активных ингредиентов листа предпочитают более полярную среду. Оба экстракта затем вводили в концентрированный раствор соляной кислоты — ту самую среду, которая агрессивно разъедает низкоуглеродистую сталь — чтобы оценить их способность замедлять коррозию.

Наблюдая, как сталь борется с кислотой

С помощью комбинации методов ученые отслеживали скорость растворения стали и изменения на поверхности. Они измеряли электрические сигналы при коррозии, взвешивали образцы до и после выдержки и изучали поверхности в электронном микроскопе. По мере увеличения концентрации любого из экстрактов сталь корродировала медленнее, а эффективность защиты росла — особенно у этанольного экстракта. При комнатной температуре относительно высокая доза этанольного TDLEE сокращала коррозию примерно на три четверти, тогда как гексановый TDLHE обеспечивал примерно половину такого эффекта при схожих условиях. Изображения показали, что обработанные поверхности стали более гладкими и менее покрытыми ямками, что указывает на образование тонкой защитной пленки из молекул растительного происхождения.

Температура, время и поведение защитной пленки

В реальности оборудование часто работает при повышенных температурах, поэтому команда изучила, как температура и время выдержки влияют на защиту. В течение нескольких дней оба экстракта продолжали накапливаться на стали, и ингибирование улучшалось с течением времени, особенно для этанольного экстракта. Но при повышении температуры экстракты вели себя по-разному. Для этанольного TDLEE защита ослабевала при более высоких температурах, что указывает на то, что часть защитных молекул отщепляется от поверхности металла. В отличие от него, гексановый TDLHE становился слегка более эффективным по мере нагрева раствора, что свидетельствует о более температурной стабильности образуемой пленки. Расчеты энергетических и энтропийных параметров реакции поддерживали идею о том, что оба экстракта спонтанно адсорбируются на стали, но с разной прочностью и чувствительностью к температуре.

Что это значит для более экологичной защиты повседневной стали

Авторы делают вывод, что листья «сладкой молитвы» действительно могут служить устойчивым источником ингибиторов коррозии для низкоуглеродистой стали в концентрированной кислоте: этанольный экстракт обеспечивает наилучшую общую защиту, а гексановый показывает лучшую стабильность при повышенных температурах. Для неспециалиста главный вывод в том, что простые растительные экстракты способны формировать микроскопические покрытия на металле и замедлять ржавление без полного перехода на агрессивные синтетические химикаты. Хотя требуется дополнительная работа по выделению наиболее эффективных ингредиентов и адаптации их для крупномасштабного применения, это исследование показывает, как обычное тропическое растение может помочь более чисто и безопасно защищать критически важную инфраструктуру.

Цитирование: Adebayo, M.A., Aigbogun, J.A., Oluwafemi, K.A. et al. Extracts of sweet prayer leaf as corrosion inhibitors of mild steel in acidic medium: effects of extractants’ properties. Sci Rep 16, 8939 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40232-z

Ключевые слова: зеленые ингибиторы коррозии, низкоуглеродистая сталь, растительные экстракты, кислые среды, лист «сладкой молитвы»