Cumin Seed Extract as an Eco-Friendly Corrosion Inhibitor for the Conservation of Copper-Based Artifacts: An Experimental Study

على مر قرون، كُتبت قصة الحضارة الإنسانية بالمعادن. كانت النحاس وسبائكه، مثل النحاس الأصفر (البرونز)، من بين أولى المواد التي شكلها أسلافنا لصنع الأدوات والأواني والفنون. وغالبًا ما تظل هذه القطع مدفونة في الأرض لآلاف السنين، محمية بطبقة طبيعية مستقرة تسمى "البتينا" (الزنجار)، والتي تتكون عندما يتفاعل المعدن بلطف مع محيطه. ومع ذلك، عندما يتم استخراج هذه القطع الأثرية أو تخزينها في بيئات غنية بالملح والرطوبة، يمكن لهذا التوازن الواقي أن يختل. يبدأ المعدن في تآكل نفسه، وهي عملية تُعرف بالتآكل (الصدأ)، مما قد يدمر التفاصيل الدقيقة التي تجعل القطعة ذات قيمة تاريخية. بالنسبة للمرممين، يكمن التحدي في إيقاف هذا التحلل دون استخدام مواد كيميائية قاسية قد تضر بالأثر أو تضر بالبيئة. وقد اتجه البحث نحو الطبيعة نفسها، بحثًا عن حلول نباتية يمكنها طلاء أسطح المعادن وحمايتها من العوامل الجوية، مما يوفر طريقة لطيفة ومستدامة للحفاظ على التاريخ.

في دراسة حديثة، وضع الباحثون هدفًا لاختبار ما إذا كان مستخلص بذور الكمون يمكن أن يعمل كدرع من هذا النوع. فالكمون توابل شائعة تُستخدم على نطاق واسع في الطهي والطب التقليدي، لكن بذوره غنية أيضًا بالمركبات العضوية التي تتفاعل مع أسطح المعادن. قام الفريق، الذي عمل على عينات من النحاس والنحاس الأصفر الحديث وكذلك قطعة أثرية حقيقية، بالتحقق من مدى قدرة سائل مصنوع من هذه البذور على منع التآكل في بيئة مالحة. وقد قاموا بتحضير المستخلص عن طريق نقع بذور الكمون الخضراء في الكحول، ثم تصفية الخليط، وبعد ذلك تسخينه بعناية لتركيز المكونات النشطة. نتج عن ذلك محلول يحتوي على جزيئات نشطة بيولوجيًا، وبشكل أساسي مركب يُعرف باسم "كمون ألدهيد"، والذي اشتبه الباحثون في قدرته على الالتصاق بالمعدن وتشكيل حاجز واقٍ.

ولمعرفة ما إذا كان هذا الخليط الطبيعي فعالًا، قام العلماء بغمر عينات معدنية في محلول من الماء المالح، لمحاكاة الظروف القاسية التي غالبًا ما تهدد القطع الأثرية المدفونة. واختبروا الماء مع وبدون كميات مختلفة من مستخلص الكمون. وباستخدام قياسات كهربائية دقيقة، راقبوا كيفية تفاعل المعدن مع الملح. فبدون المستخلص، تآكل المعدن بسرعة، حيث تدفقت التيارات الكهربائية بحرية بينما كان الملح يأكل السطح. ولكن عند إضافة مستخلص الكمون، تغير المشهد بشكل كبير؛ إذ تباطأ النشاط الكهربائي بشكل ملحوظ، مما يشير إلى أن المعدن لم يعد يتفاعل بعدوانية مع الملح. وكلما زادت كمية المستخلص المضافة، زادت الحماية. وعند تركيز ثلاثة بالمائة، أوقف المستخلص التآكل تمامًا تقريبًا في عينات النحاس الأصفر، وأكثر من ثلاثة وتسعين بالمائة من التآكل في عينات النحاس الأحمر.

كما فحص الباحثون سطح المعدن بدقة لفهم كيفية عمل هذه الحماية. ووجدوا أن جزيئات مستخلص الكمون لم تكن تطفو في الماء فحسب، بل التصقت بالفعل بالمعدن، مكونة طبقة رقيقة غير مرئية. عملت هذه الطبقة كدرع مادي، يحجب الملح والماء عن الوصول إلى المعدن الموجود تحتها. وأظهرت الدراسة أن هذه الطبقة كانت فعالة بشكل خاص في إبطاء التفاعلات الكيميائية التي تسبب ذوبان المعدن. عمل المستخلص كمثبط "من النوع المختلط"، مما يعني أنه أبطأ كلاً من أجزاء عملية التآكل حيث يُفقد المعدن، والأجزاء التي يتفاعل فيها الأكسجين والماء مع السطح. هذا العمل المزدوج جعل الحماية قوية وموثوقة.

وبعيدًا عن الاختبارات المختبرية، طبق الفريق نتائجهم على قطعة تاريخية حقيقية: مبخرة نحاسية قديمة تعود إلى عصر محمد علي باشا. أظهرت هذه القطعة الأثرية، المخزنة في متحف، علامات تحلل نشط، حيث كانت هناك نواتج تآكل خضراء وبنية تسببت في تنقر سطحها. قام المرممون أولاً بتنظيف القطعة ميكانيكيًا وكيميائيًا لإزالة الأوساخ السائبة والتآكل غير المستقر. ثم طبقوا محلول مستخلص الكمون بتركيز ثلاثة بالمائة على السطح بأكمله. التصق المستخلص بالمعدن، مكونًا نفس الطبقة الواقية التي لوحظت في الاختبارات المختبرية. ولضمان استقرار المعالجة وتحسين مظهر القطعة، انتهوا بطلاء القطعة براتنج اصطناعي شفاف. وكانت النتيجة قطعة أثرية محفوظة ومستقرة كيميائيًا ضد التحلل المستقبلي.

والأهم من ذلك، أكدت الدراسة أن هذه المعالجة الطبيعية لم تغير مظهر المعدن. فباستخدام أدوات حساسة لقياس الألوان، تحقق الباحثون من أن مستخلص الكمون لم يغير سطوع أو لون النحاس أو النحاس الأصفر. احتفظت القطعة بطابعها البصري الأصلي، وهو أمر ضروري لأي عمل ترميم. وتشير النتائج إلى أن مستخلص بذور الكمون هو بديل قابل للتطبيق وصديق للبيئة لمثبطات التآكل التقليدية التي غالبًا ما تكون سامة. فهو يقدم وسيلة لحماية القطع الأثرية القائمة على النحاس باستخدام مادة غير مكلفة، وسهلة التحضير، وآمنة على البيئة. ومن خلال تحويل توابل مطبخ شائعة إلى أداة للحفظ، تسلط هذه الدراسة الضوء على مسار واعد للمحافظة على الإرث المعدني للتاريخ البشري آمنًا للأجيال القادمة.