Эффективность ингибирования просроченного циталопрама против повреждения углеродистой стали в растворе соляной кислоты

Почему старая таблетка важна для новых проблем с металлом

Мосты, трубопроводы и заводское оборудование по всему миру ежедневно незаметно разрушаются коррозией, что обходится промышленности в миллиарды долларов и представляет угрозу безопасности. Чтобы замедлить этот процесс, инженеры часто добавляют в агрессивные промывочные кислоты специальные вещества — ингибиторы. В этом исследовании рассматривается неожиданный и экологичный вариант: использование просроченного антидепрессанта циталопрама для защиты углеродистой стали от воздействия соляной кислоты. Превращение медикаментозных отходов в защитное покрытие для металла может снизить расходы, уменьшить химические отходы и дать вторую жизнь препаратам, которые в противном случае выбросили бы.

Как кислота разъедает сталь

Углеродистая сталь — универсальный материал в нефтегазовой отрасли, строительстве и многих промышленных системах: она прочна и доступна. Но при контакте с сильными минеральными кислотами, такими как соляная кислота — используемой для удаления ржавчины и накипи или для очистки и активации металлических поверхностей — сталь быстро корродирует. Проще говоря, кислота вырывает атомы металла с поверхности и переводит их в растворимые ионы, а водород выделяется в виде газа. Со временем этот процесс истончает и ослабляет сталь. Чтобы оборудование служило дольше и оставалось безопасным, в состав кислотных растворов вводят добавки, формирующие временный барьер между сталью и агрессивной средой.

Вторая работа для просроченного лекарства

Исследователи проверяли просроченный циталопрам, широко применяемый антидепрессант, в качестве защитной добавки для углеродистой стали в растворе соляной кислоты. Вместо утилизации как фармацевтического отхода препарат растворяли в кислоте в низких концентрациях и измеряли его влияние на повреждение металла. Были использованы несколько взаимодополняющих методов: взвешивание образцов стали до и после длительного выдерживания, регистрация объема выделившегося водорода в ходе реакции и электрические методы для оценки легкости протекания коррозионных токов. По всем тестам добавление небольших количеств циталопрама резко снижало скорость коррозии — более чем на 90% при наибольшей испытанной концентрации и комнатной температуре.

Как формируется невидимый щит

Молекулы циталопрама имеют несколько участков, способных взаимодействовать с металлической поверхностью и ионами в растворе. В кислотной среде части молекулы становятся положительно заряженными и притягиваются к отрицательно заряженной поверхности стали, обогащённой хлорид-анионами из кислоты. Одновременно другие участки молекулы могут делиться электронами непосредственно с атомами железа. В сумме эти эффекты способствуют осаждению молекул лекарства на металл и формированию тонкой, практически однородной пленки. Измерения команды показали классические признаки такой пленки: снижение коррозионных токов, повышение сопротивления переносу заряда на границе металл–раствор и уменьшение эффективности «ёмкостного» поведения поверхности по мере вытеснения воды органическим слоем.

Что показывают температура и микроскопы

Чтобы оценить прочность этого щита, исследования повторяли при повышенных температурах. По мере нагрева раствора защитный эффект несколько ослабевал, что говорит о частичном десорбции молекул циталопрама с поверхности стали и обнажении новой области металла для атаки кислоты. Расчёты энергий и изменений свободной энергии подтвердили, что связывание достаточно прочное, но во многом физического характера — скорее липкое притяжение, чем прочная химическая связь. Снимки в электронном микроскопе визуально подтвердили эти выводы: необработанная в кислоте сталь имела грубую, сильно повреждённую поверхность, тогда как сталь, выдержанная в кислоте с циталопрамом, оставалась более гладкой, с меньшим количеством ям и большим объёмом целого металла. Элементный анализ даже обнаружил азот от препарата на защищённой стали — прямое свидетельство наличия барьерного слоя.

От лаборатории к реальному применению

В целом исследование показывает, что просроченный циталопрам может служить эффективным, недорогим и относительно экологичным ингибитором коррозии углеродистой стали в соляной кислоте. Образуя плотно упакованную молекулярную плёнку на металлической поверхности, препарат замедляет как потерю железа, так и выделение водорода, даже при очень малых дозах. Хотя защита несколько снижается при повышенных температурах, эффективность сопоставима со многими другими восстановленными лекарствами, уже предложенными для аналогичных задач. Для непрофессионального читателя главное: медикаменты после срока годности не обязательно должны отправляться на свалку — их можно переосмыслить как умные покрытия, помогающие дольше сохранять важную стальную инфраструктуру, сокращая отходы и потребность в новых синтетических химикатах.

Цитирование: Saleh, M.G.A., Felaly, R.N., Hawsawi, H. et al. Inhibition efficacy of expired citalopram drug towards the damage of C-steel in hydrochloric acid solution. Sci Rep 16, 11619 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40754-6

Ключевые слова: ингибирование коррозии, углеродистая сталь, просроченные препараты, соляная кислота, циталопрам