Sustainable Anti-Corrosion Additives Derived From Recycled Plastic Waste

المعادن موجودة في كل مكان، من الأنابيب التي تنقل المياه إلى العوارض التي تسند الجسور، ومع ذلك، لها عدو صامت ومستمر: الصدأ. هذه العملية، المعروفة باسم التآكل، تحدث عندما يتفاعل المعدن مع محيطه، مما يحول الفولاذ القوي ببطء إلى غبار هش ومتفتت. إنها مشكلة عالمية تكلف الصناعات مليارات الدولارات سنويًا في عمليات الإصلاح والاستبدال. ولمكافحة ذلك، اعتمد المهندسون لفترة طويلة على الطلاءات الواقية، تمامًا مثل طلاء المنزل لإبعاد المطر عنه. غالبًا ما تحتوي الدهانات التقليدية على مواد كيميائية ثقيلة تعمل بشكل جيد ولكنها قد تكون ضارة بالبيئة. وفي الوقت نفسه، يغرق العالم في النفايات البلاستيكية، وخاصة الأكياس الصغيرة (الساشيهات) المستعملة والمتروكة، والتي تُستخدم لكل شيء من الشامبو إلى زيت الطهي. هذه الأكياس البلاستيكية متينة ومقاومة للتحلل، مما يجعلها خطرًا تلوثيًا، ولكن هذه المتانة نفسها تشير إلى أنها قد تكون مفيدة لشيء آخر. يسأل الباحثون الآن ما إذا كان يمكن حل هاتين المشكلتين — تآكل المعادن وتراكم البلاستيك — معًا عن طريق تحويل النفايات إلى درع واقٍ.

قرر فريق من العلماء في نيجيريا اختبار هذه الفكرة عبر تحويل الأكياس البلاستيكية المهملة إلى طبقة واقية للفولاذ منخفض الكربون. لم يقوموا بتغيير الخصائص الكيميائية للبلاستيك أو ابتكار مركبات جديدة معقدة؛ بل أخذوا النفايات، ونظفوها، ثم قطعوها إلى قطع صغيرة، وصهروها لتصبح سائلًا. تم تطبيق هذا البلاستيك المنصهر مباشرة على عينات الفولاذ، مما خلق حاجزًا بين المعدن والماء أو الحمض الذي قد يواجهه. ولرؤية ما إذا كان هذا النهج البسيط قد نجح، قارن الباحثون بين طبقة البلاستيك وحدها وبين طلاء "أكسيد الأحمر" القياسي، وهو أساس (برايمر) صناعي شائع، كما اختبروا مجموعات تجمع بين الاثنين. وضعوا هذه القطع الفولاذية المطلية في ثلاثة سوائل عدوانية مختلفة: حمض قوي، ومحلول مائي ملحي، ومحلول كلوريد المغنيسيوم، تاركين إياها مغمورة لمدة تصل إلى ثلاثة أيام لمعرفة مدى تدهور المعدن.

أظهرت النتائج أن النفايات البلاستيكية كانت أكثر من مجرد مادة مالئة؛ فقد عملت كدرع قوي. فعندما تُرِك الفولاذ دون حماية، فقد كمية كبيرة من وزنه نتيجة ذوبان المعدن في السوائل. ومع ذلك، فإن العينات المطلية بالبلاستيك المنصهر من الأكياس فقدت كتلة ضئيلة جدًا. غير أن الاستراتيجية الأكثر فعالية لم تكن باستخدام البلاستيك وحده، بل بطبقاته مع طلاء أكسيد الأحمر التقليدي. فعندما طبق الباحثون البلاستيك المنصهر أولاً ثم غطوه بالطلاء، أو العكس، أصبح الحماية شبه مثالية. ففي المحلول الحمضي، أوقف هذا النهج المشترك معظم التآكل، محققًا كفاءة تثبيط تقارب 99.8 بالمائة. وفي محلول كلوريد المغنيسيوم، كان أداء الطبقة المزدوجة أفضل، حيث وصل إلى 100 بالمائة، مما يعني أن المعدن الموجود تحتها ظل غير ملموس تمامًا من قبل السائل المسبب للتآكل. وحتى في الماء المالح، قللت الطبقات المزدوجة التآكل بنسبة تقارب 99 بالمائة.

وجد الباحثون أن البلاستيك يعمل عن طريق تشكيل حاجز محكم وطارد للماء يمنع السوائل المسببة للتآكل من الوصول إلى سطح الفولاذ. وعند استخدامه بمفرده، كان البلاستيك جيدًا جدًا، ولكن عند اقترانه بطلاء أكسيد الأحمر، بدا أن المادتين تعملان معًا لخلق دفاع أقوى. يشير هذا التآزر إلى أن البلاستيك ملأ الفجوات والمسام الدقيقة في الطلاء، بينما وفر الطلاء قاعدة مستقرة، مما خلق درعًا متماسكًا يصعب على المواد الكيميائية العدوانية اختراقه. وقد قاس الباحثون وزن الفولاذ قبل وبعد التجربة لحساب الكمية الدقيقة للمعدن الذي فُقد، مما أكد أن الطلاءات المزدوجة حافظت على سلامة الفولاذ بشكل أفضل بكثير مما فعلت أي من المادتين بمفردهما.

يوضح هذا العمل أن مادة تُعتبر عادةً منتجًا مهملًا يمكن تحويلها إلى أداة عالية الأداء لحماية البنية التحتية. فمن خلال صهر الأكياس المهملة واستخدامها جنبًا إلى جنب مع الدهانات القياسية، استطاع العلماء ابتكار طبقة ليست فعالة في وقف الصدأ فحسب، بل تساعد أيضًا في إدارة التلوث البلاستيكي. وتشير النتائج إلى مسار عملي حيث تصبح متانة البلاستيك، التي تمثل مشكلة بيئية غالبًا، ميزة هندسية. وتؤكد الدراسة أن البلاستيك المعاد تدويره يمكن دمجه في استراتيجيات الحماية من التآكل، مما يوفر طريقة فعالة من حيث التكلفة ومستدامة لإطالة عمر الهياكل المعدنية في البيئات القاسية دون الاعتماد كليًا على المواد الكيميائية السامة.