يتكلف الصدأ مئات المليارات من الدولارات سنويًا، فكيف يتعامل الناس معه؟

لا يؤدي الصدأ إلى فقدان الأسطح المعدنية لمعانها فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى إضعاف الهياكل بصمت، مما يتسبب في أضرار جسيمة من الدراجات في الفناء إلى الجسور التي يبلغ عمرها عقودًا من الزمن.

هل سبق لك أن تركت دراجة معدنية في الخارج تحت المطر لبضعة أيام، وبعد فترة وجيزة، أصبح سطحها اللامع بنيًا محمرًا، متقشرًا وخشنًا؟ هذا هو الصدأ، العدو الخفي للمعدن - صورة: AI

يمكن أن يظهر الصدأ في كل مكان حولنا. على الدراجات الهوائية أو السيارات، تؤدي الأمطار والرياح المستمرة إلى تآكل هيكلها وهيكلها. غالبًا ما تتآكل أنابيب المياه القديمة من الداخل، مما يؤدي إلى تدفق الماء بلون بني محمر. حتى في المطبخ، يمكن للمياه الراكدة حول الحوض أو الصنبور أن تترك بقعًا برتقالية صفراء يصعب إزالتها.

وعلى نطاق أوسع، يهاجم الصدأ السفن والجسور الفولاذية ويمكن أن يسبب تسربات، مما يؤدي إلى حوادث خطيرة وخسائر اقتصادية فادحة.

كيف يتكون الصدأ ؟

الصدأ ناتج عن تفاعل كيميائي يُسمى الأكسدة. عندما يلامس سطح الحديد أو الفولاذ الماء (أو الرطوبة) والأكسجين في الهواء، تبدأ ذرات الحديد بفقد الإلكترونات، أي "فقدان الطاقة"، بينما "يستحوذ" الأكسجين على تلك الإلكترونات. يُنتج اتحاد الحديد والأكسجين والماء أكسيد الحديد (Fe₂O₃)، وهو اللون البني المحمر المألوف.

تتميز طبقة الصدأ هذه ببنية مسامية، ويمكن تقشيرها بسهولة، مما يسمح للماء والأكسجين بمواصلة التغلغل في أعماقها، مما يؤدي إلى استمرار عملية التآكل. وهذا هو السبب أيضًا في أن بقعة صدأ صغيرة على هيكل السيارة أو درابزينها قد تنتشر بسرعة إذا لم تُعالج بسرعة.

بالإضافة إلى ذلك، فإن البيئات المالحة، مثل المناطق الساحلية أو المناطق التي يستخدم فيها ملح الطرق لإذابة الجليد، سوف تتسبب في حدوث تفاعل الأكسدة بشكل أسرع عدة مرات، لأن الملح يزيد من موصلية الماء، مما يساعد الإلكترونات على التحرك بشكل أسرع أثناء عملية التآكل.

تكلف مئات المليارات من الدولارات سنويا

لا يُعد الصدأ مشكلة جمالية أو تقنية فحسب، بل يُشكل أيضًا عبئًا اقتصاديًا هائلًا. تُقدر تكلفة إصلاح وصيانة واستبدال المعدات والمركبات والهياكل المتآكلة عالميًا بمئات المليارات من الدولارات سنويًا.

في صناعة النقل، يتسبب الصدأ في إتلاف هيكل السيارة وإطارات الدراجات ومسارات القطارات، مما يتسبب في ظروف غير آمنة وتقصير عمر السيارة.

في القطاع الصناعي، يمكن أن تتسرب أنابيب أو خزانات النفط والمياه المتآكلة، مما يتسبب في تعطل الإنتاج والأضرار البيئية.

بالنسبة للبنية التحتية للطرق والجسور والهياكل البحرية، فإن التآكل الفولاذي الذي لا يتم معالجته على الفور يمكن أن يؤدي إلى الانهيار أو الفشل أو الإصلاح المكلف.

وفقًا للعديد من الدراسات، فإن مجرد تطبيق تدابير جيدة لمكافحة الصدأ يمكن أن يوفر ما بين 15% إلى 35% من تكاليف الصيانة والاستبدال السنوية، مع تقليل مخاطر الحوادث الخطيرة.

طرق فعالة لمنع الصدأ

بفضل فهم الآلية الكيميائية للصدأ، وجد الناس حلولاً عديدة لمنع أو إبطاء عملية التآكل. من بين هذه الحلول الشائعة:

طلاء السطح: يعمل الطلاء كطبقة واقية للمعادن. تمنع طبقة الطلاء الأكسجين والرطوبة من التلامس المباشر مع سطح الحديد والصلب، وهما عاملان أساسيان لتكوين الصدأ. لذلك، بدءًا من إطارات الأبواب الحديدية والأسوار وهياكل السفن وعوارض الجسور، لا يُسهم الطلاء الدوري في إطالة عمرها فحسب، بل يُحافظ أيضًا على مظهرها الجديد اللامع.

حافظ على جفاف الأدوات: الرطوبة عامل رئيسي في الصدأ. لذلك، يجب تخزين الأدوات المعدنية في مكان جاف وجيد التهوية، أو باستخدام مزيل الرطوبة. أما بالنسبة للآلات الخارجية، فإن تغطيتها من المطر والرياح تساعد أيضًا في تقليل خطر التآكل.

الجلفنة: تُكوّن تقنية الجلفنة طبقة معدنية "مُضحية" على السطح الخارجي للحديد. يتأكسد الزنك أولًا، مُشكّلًا طبقة متينة من أكسيد الزنك تمنع وصول الأكسجين والماء إلى الحديد تحته. تُستخدم هذه الطريقة عادةً في أعمدة الكهرباء، وهياكل الإنشاءات الفولاذية، والأسوار الخارجية.

استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ: الفولاذ المقاوم للصدأ هو سبيكة من الحديد مع الكروم وبعض المعادن الأخرى. عند تعرضه للهواء، يُكوّن الكروم طبقة رقيقة جدًا من أكسيد الكروم، أرق بمئات آلاف المرات من خصلة شعر، لكنها متينة وشفافة للغاية. تتميز هذه الطبقة بقدرتها على "الشفاء الذاتي": ففي حال خدشها، يتفاعل الكروم بسرعة مع الأكسجين لتجديد الطبقة الواقية. وبفضل ذلك، يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في صناعة السكاكين والأحواض والمعدات الطبية .

باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ، يستطيع العلماء مشاهدة ذرات المعادن الفردية وهي تفقد إلكتروناتها وتتأكسد. على سبيل المثال، عند تعرض الألومنيوم للأكسجين أو بخار الماء، يُشكل فورًا طبقة متينة من أكسيد الألومنيوم تمنع استمرار التفاعل، على عكس الحديد الذي يحتوي على طبقة مسامية من الصدأ تسمح باستمرار التآكل.

إن البحث المتعمق في هذه العملية قد يساعد في صنع مواد أقوى، من الجسور والخلايا الشمسية إلى الطائرات الأكثر أمانًا.

مينه هاي

المصدر: https://tuoitre.vn/gi-set-gay-ton-hang-tram-ti-usd-moi-nam-con-nguoi-doi-pho-the-nao-20250812163539127.htm