ก้นบุหรี่ (cigarette butt) มีสมบัติเป็นสารยับยั้งการกัดกร่อน (inhibitor)

รูปที่ 1 ก้นบุหรี่มีสารนิโคติน 9 ชนิด เมื่อละลายในน้ำและมีความเข้มข้นที่เหมาะสมสามารถทำให้ปลาตายได้

บางครั้งเราอาจคิดว่า ของบางอย่างอาจเลวไปเสียหมด จนมองไม่เห็นคุณค่า ยกตัวอย่าง เช่น บุหรี่ หลายคนมองว่าเป็นสิ่งไม่ดีกับสุขภาพ ถูกต้องครับ เพราะว่าจากบทความทางวิชาการ (ตามภาพประกอบด้านล่างสุด) ได้กล่าวว่า "Cigarette butts, one of the most ubiquitous forms of garbage in the world, have been found to be toxic to saltwater and freshwater fish. Novotny indicates that the toxic chemical substances in one cigarette butt can kill half of the fish in 1 L of water every 96 h."

แต่ใช่ว่ามันจะไม่มีสิ่งดีเลย เพราะว่านักวิจัยชาวจีนได้ศึกษาและทดลองโดยสกัดเอาสารจากก้นบุหรี่ (รูปที่ 1) ด้วยเทคนิค LC และทดสอบพฤติกรรมต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าด้วยเทคนิคทางเคมีไฟฟ้าดังที่กล่าวว่า "In this study, the cigarette butts are applied as corrosion inhibitor for N80 steel at 90 °C in hydrochloric acid. The chemical compositions of the cigarette butt water extracts are detected by LC (liquid chromatography)/MS (mass spectrometry) and an IR (infrared) reaction analysis system. Weight loss and electrochemical techniques (such as potentiodynamic polarization and impedance measurements) are used to the evaluate corrosion inhibitive effect of cigarette butt water extracts on N80 steel at 90 °C in a hydrochloric acid solution."

ซึ่งเทคนิคที่ใช้ศึกษาพฤติกรรมความต้านทานการกัดกร่อน โดยการหาค่าอัตราการกัดกร่อน เราเรียกว่า เทคนิคเคมีไฟฟ้า (Electrochemical Technique) แบบ Potentiodynamic ตามมาตรฐานการทดสอบของ ASTM G5 โดยป้อนกระแสไฟฟ้าให้แก่ชิ้นงานทดสอบเพื่อเร่งให้เกิดการกัดกร่อนแบบทั่วผิวหน้า (Uniform Corrosion) และบันทึกการเปลี่ยนแปลงค่าศักย์ไฟฟ้า หน่วยเป็นโวลต์ (Volt) และค่ากระแสไฟฟ้า หน่วยเป็นแอมแปร์ (A) ในระหว่างการทดสอบ สำหรับสร้างเส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างค่าศักย์ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า เพื่อใช้หาค่ากระแสการกัดกร่อน (Corrosion Current) หรือ Icorr โดยอัตราการกัดกร่อนของชิ้นงานทดสอบสามารถคำนวณหาได้จากกฏฟาราเดย์ (Faraday’s Law) ดังนี้

อัตราการกัดกร่อน = K * a * Icorr/nDA

โดย a = มวลอะตอมของโลหะ
Icorr = ค่ากระแสการกัดกร่อน (ไมโครแอมแปร์)
n = จำนวนอิเล็กตรอนของโลหะที่สูญเสียในปฏิกิริยาการกัดกร่อน
D = ความหนาแน่นของโลหะ (กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร)
A = พื้นที่ผิวทั้งหมดของโลหะ (ตารางเซนติเมตร)
K = ค่าคงที่ (= 0.129 สำหรับอัตราการกัดกร่อนเป็น mpy)
(= 0.00327 สำหรับอัตราการกัดกร่อนเป็น mm/yr)
(= 3.27 สำหรับอัตราการกัดกร่อนเป็น mils/yr)

รูปที่ 2 Potentiostat (ระบบวัดการกัดกร่อน)

ตัวอย่างเครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบแสดงในรูปที่ 2 โดยในเซลล์ทดสอบการกัดกร่อนนั้น โลหะชิ้นงานทดสอบถูกนำมาต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้าเป็นขั้วทำงาน (Working Electrode) และใช้ Ag/AgCl (Silver/Silver Chloride) เป็นขั้วอ้างอิง (Reference Electrode) โดยมีขั้วที่สามเป็นขั้วป้อนพลังงาน (Counter Electrode) ทำจากแพลทินัม จุ่มอยู่ในสารละลายอิเลคโตรไลต์ (Electrolyte) ดังแสดงภาพจำลองในรูปที่ 3

รูปที่ 3 แผนภาพแสดงการเชื่อมต่อของอิเล็คโทรดกับระบบวัดการกัดกร่อน

ก่อนเริ่มทำการทดสอบ ค่าพารามิเตอร์ประกอบด้วย จำนวนอิเล็กตรอน พื้นที่ผิว ความหนาแน่น และมวลอะตอมของเหล็กกล้า ถูกป้อนเข้าสู่โปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อใช้เป็นข้อมูลสำหรับการคำนวณหาอัตราการกัดกร่อน ต่อจากนั้นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ป้อนกระแสไฟฟ้าไปยังชิ้นงานทดสอบเพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงค่าศักย์ไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ

หลังจากระยะเวลาการทดสอบประมาณ 3 ชั่วโมง 30 นาที โปรแกรมคอมพิวเตอร์สามารถแสดงเส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างค่ากระแสและศักย์ไฟฟ้า จากนั้นนำข้อมูลที่ได้ไปวิเคราะห์ผลหาค่าอัตราการกัดกร่อนของชิ้นงานทดสอบในหน่วยของ mils per year (mpy) ตามลำดับต่อไป ซึ่งผลทดลองดังกล่าวได้เส้นโค้งโพลาไรเซชันดังรูปที่ 4

รูปที่ 4 เส้นโค้งโพลาไรเซชัน

โดยสรุป จากการศึกษาแล้วพบว่าการสกัดสารจากก้นบุหรี่สามารถยับยั้งการกัดกร่อนให้กับเหล็กกล้าคาร์บอนเกรด N80 ดังนี้ "Results show that the inhibition efficiencies arrive at 94.6% and 91.7% in 10% and 15% (wt %) HCl solution, respectively, by adding 5% (wt %) inhibitor. In 20% HCl solution, they show a maximum inhibition efficiency of 88.4% by adding 10% inhibitor."

ผมไม่ได้มาแนะนำให้สูบบุหรี่นะครับ เพียงแต่มานำเสนออีกมุมหนึ่ง คือ การทดสอบหาอัตราการกัดกร่อนด้วย potentiostat ซึ่งประเทศที่มีประชากรมากที่สุดในโลก และแน่นอนล่ะ ก็ต้องมีปริมาณคนสูบบุหรี่สูงตามไปด้วย เขาคงไม่อยากให้ทิ้งลงแม่น้ำลำคลอง เพราะถ้ามีความเข้มข้นอาจทำให้ปลาตายดังที่กล่าวมาแล้ว จึงพยายามสกัดเพื่อนำมาใช้ประโยชน์จนพบว่าสามารถหน่วงการกัดกร่อนของเหล็กกล้าได้
ซึ่งรายละเอียดท่านสามารถหาดาวน์โหลดและอ่านได้ตามชื่อด้านล่าง