Устойчивое торможение коррозии углеродистой стали в соляной кислоте с использованием просроченного кларитромицина как обратной добычи

Преобразование отходов медицины в защиту металла

Старые стальные трубы, баки и оборудование — незаметные труженики современной промышленности, но они постепенно растворяются, когда для очистки или обработки применяют сильные кислоты. Одновременно аптеки и домохозяйства ежегодно выбрасывают большие объемы просроченных лекарств. В этом исследовании эти две проблемы объединены вокруг простого, но значимого вопроса: можно ли перепрофилировать просроченный антибиотик для защиты стали от кислотного воздействия, сокращая как промышленные потери, так и фармацевтические отходы?

Почему сталь разрушается в агрессивных жидкостях

Углеродистая сталь дешева и прочна, поэтому её широко используют в нефтедобыче, строительстве и химической промышленности. Во многих из этих операций соляная кислота применяется для удаления ржавчины, очистки поверхностей или растворения минералов. При этом кислота также разъедает саму сталь, высвобождая атомы металла с поверхности и выделяя пузырьки водорода. Авторы отмечают, что эта нежелательная потеря металла похожа на обратную форму добычи: вместо преднамеренного растворения горных пород для извлечения металлов ценные стальные конструкции постепенно растворяются случайно.

Новое применение просроченного антибиотика

Исследователи сосредоточились на кларитромицине — распространённом антибиотике, структура которого содержит несколько атомов кислорода и азота, способных прочно связываться с металлом. Важно, что использовали кларитромицин, который только что просрочен, рассматривая его как химический ресурс, а не мусор. Образцы углеродистой стали тщательно шлифовали, затем погружали в соляную кислоту с разными малыми добавками просроченного препарата и без них. Отслеживая потерю массы стали, объём выделившегося водорода и электропроводность на её поверхности, они оценивали, замедляет ли препарат повреждение.

Как препарат создаёт защитную плёнку

Во всех экспериментах добавление кларитромицина резко снижало скорость коррозии. При наибольшей исследованной дозе сталь теряла менее одной десятой массы по сравнению с необработанными образцами, и наблюдалось схожее снижение выделения водорода. Электрические измерения показали, что как стадия потери металла, так и стадия образования водорода затруднены, что означает воздействие препарата на обе стороны коррозионной реакции, а не только на одну. Снимки, полученные электронным микроскопом, показали: голая сталь в кислоте становится шероховатой и изъянной, тогда как сталь в кислоте с добавлением просроченного препарата остаётся гораздо более гладкой, что указывает на наличие тонкого защитного слоя.

Что происходит на атомном уровне

Чтобы лучше понять этот слой, команда проанализировала, насколько прочно препарат прилипает к стали при разных температурах и концентрациях. Их данные соответствовали простой картине, в которой один слой молекул кларитромицина равномерно покрывает поверхность металла, подобно плиткам на полу. Расчёты энергетических изменений показали, что это покрытие образуется самопроизвольно и удерживается сочетанием физического притяжения и частичного химического связывания между препаратом и сталью. По мере повышения температуры часть слоя ослабевает и некоторые молекулы отщепляются, что объясняет небольшое снижение защитного эффекта при повышенном нагреве.

От непроданных таблеток к более безопасной инфраструктуре

Проще говоря, эта работа показывает, что медикамент, утративший пригодность для пациента, всё ещё может приносить пользу в промышленности. Просроченный кларитромицин образует самособирающийся щит, который прилипает к стали в кислоте и замедляет её разрушение примерно на 90 процентов в типичных условиях. Рассматривая нежелательные препараты как полезные химические вещества, а не как отходы, компании могли бы защищать ценное оборудование и одновременно снижать экологическую нагрузку от утилизируемых фармацевтических препаратов, что является практическим примером переработки на молекулярном уровне.

Цитирование: 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

Ключевые слова: ингибирование коррозии, углеродистая сталь, кларитромицин, фармацевтические отходы, соляная кислота