بسپار/ایران پلیمر انقلاب در(پدیده)تخمیر(صنعتی)
موضوعی تحت عنوان (تیتر) فوق در تاریخ 07.02.2024 توسط سایت www.chemie.de رسانه ای گردید.
حال و قبل از پرداختن به موضوع (مذکور)، بد نیست به سال 2015 برگردیم. در آن سال و در تاریخ 03.07.2015 نیز همان سایت مطلب ( آنروز جدیدی ) تحت عنوان « سوخت، الکل ها، استن( اَسِتُن! ) و مواد شیمیایی از گازهای خروجی کارخانه فولاد» را رسانه ای کرده بود. ( Kraftstoff, Alkohole, Aceton und Chemikalien aus Stahlwerksabgasen )
اکنون ( ابتدا) چکیده ای از مطلب منتشر شده در سال 2015 را با هم مرور می کنیم
سوخت؛ الکل ها و استن، محصولاتی از گازهای خروجی کارخانجات فولاد
گازهای خروجی کارخانجات فولاد معمولاً حاوی مقادیر قابل توجه ای کربن مونوکسید است که بخش کمی از آن جهت تولید برق و حرارت دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. محققان انستیتو فرانهوفر(Fraunhofer) یک روش جدید برای استفاده از این ترکیبِ کربن( ذغال) ابداع کردند. این روش درابعاد آزمایشگاهی به سرانجام رسید و سنتز سوخت و مواد شیمیایی ویژه ای در عمل پیاده شد. انستیتو فرانهوفر موفق گردیده بود در یک دستگاه « تخمیر» از گاز های خروجی از تاسیسات فولاد، ایزوپروپیل الکل و استن تولید کند.
زیرنویس تصویر به فارسی:
فرانهوفرFraunhofer در دستگاه های تخمیر خود، الکل و استن را با استفاده از گاز های خروجی از کارخانجات فولاد، تولیدکرد.این محصولات می تواند برای تولید سوخت و مواد شیمیایی ویژه نیز مورد استفاده قرار گیرد.( IME © )
( Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME )
( Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME )
در ارتباط با این موضوع خوب است بدانیم که میزان گازهای خروجی در کارخانجات فولاد بسیار بالا ست. به عنوان نمونه می توان اشاره کرد که (فقط) درکارخانجات فولاد دویسبورگ (Duisburg )آلمان، همه ساله میلیون ها تن گاز کربن دی اکسید ” رهسپار” طبیعت می شود.
محققان فعال روی این پروژه، با تخمیر گازهای مورد اشاره به کمک باکتری های ( ژنتیکی) تغییر داده شده، به استن و الکل دسترسی پیدا کردند. آن ها متعاقباً این محصولات بدست آمده را با کاتالیزاتورهایی (ویژه) به محصولات حد واسط و سپس به سوختی مشابه “نفت سفید” و محصولات شیمیایی دیگر تبدیل نمودند.
گروه های تحقیقاتی فعال روی این پروژه، محققانی از انستیتو فرانهوفر (Fraunhofer IME ) در آخن (آلمان)، انستیتو فرانهوفر برای محیط زیست، ایمنی و تکنولوژی انرژی (UMSICHT )در اُبِرهازن و انستیتو فرانهوفر برای تکنولوژی شیمی(ICT )در فینتزتال (Pfinztal ) بوده و در بخش هایی از پروژه با همکاری صنعت، از روش های علمی به ثبت رسیده و دارای پَتنت، موفق به دستیابی به محصولات نامبرده ( در ابعاد آزمایشگاهی) گردیدند.
به گفته اشتفان یِنه واین (Stefan Jennewein )از انستیتو فرانهوفر و هماهنگ کننده «پروژه» ” تنها میزان کربن که بصورت کربن دی اکسید از کارخانجات فولادسازی دویسبورگ( Duisburg) به هوا می رود، برای (کل) میزان مصرف سوخت یک ایرلاین بزرگ کفایت می کند. البته ما تا رسیدن به این شرایط باید گام های بیشتری برداریم. اما اینکه این ایده عملی می باشد و به لحاظ اقتصادی نیر جذاب است، در کارهای آزمایشگاهی به اثبات رسیده است. همچنین این امکان وجود دارد که مخلوط گازهای معروف به ” گاز سنتز” متصاعد شونده از پسماندهای خانگی و صنعتی به عنوان مواد اولیه برای فرایند فوق استفاده شود.” بیو شیمیست های آی ام ای(IME ) از گاز سنتز- مخلوطی از کربن مونوکسید، کربن دی اکسید و هیدروژن- به عنوان منبعی از کربن برای” تخمیر”استفاده می کنند و گروه هایی از باکتریها از زیر شاخه های ” کلوستریدوم ” (Clostridium )، «گاز سنتز» را یا به الکل هایی با طول زنجیر کوتاه مانند بوتانل و هگزانول و یا به استن تبدیل می کنند. محققان همزمان دستگاه تخمیر گاز سنتز را تکمیل کرده و برای انجام تست هایی در حوزه فولاد و صنایع شیمیایی قابل استفاده کردند. شیمی دان های گروه آکسل کرافت (Axel Kraft ) در انستیتو فرانهوفر برای محیط زیست، ایمنی و تکنولوژی انرژی (UMSICHT ) سپس ملکول های (حاوی آّب) تخمیر را در یک فرایند کاتالیزوری پیوسته با اتصال به یکدیگر، به یک محصول میانی متشکل از الکل ها و کتون های با طول زنجیر بلند تر تبدیل کردند. این محصولات حد واسط بدست آمده با استانداردهای سوخت( دیزل)کشتی ها مطابقت داشته و قادرند با هیدروژنه کردن، مشابه آنجه که در روغن ها و چربی ها انجام می شود، به عنوان سوخت دیزل برای اتومبیل ها و ” نفت” برای هواپیما ها نیز مورد استفاده قرار گیرند.
از درج جزئیات بیشتر این موارد (فعلاً) صرفنظر می گردد.
توسعه پایدار و انقلاب در تخمیر صنعتی
تولید مواد با ارزشی مانند اَسِتُن و ایزوپروپانل از پسماند ها
میزان تولید و مصرف ایزوپروپانل و اَسِتون در بازارجهانی در حال حاضر در مجموع حدود 10 میلیارد دلار است .
این دو ماده شیمیایی در فهرست حلال های مهم و پرمصرف در صنعت نیز جای دارند. حلا ل ایزوپروپانل با توجه به آنچه که به توکسیکو لوژی مربوط می شود، درگروه کم خطر تا بی خطر قرار داشته و به عنوان یک ماده مصرفی در صنایع دارویی نیز بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال ولی چون تولید (متداول) این حلال ها عمدتاً بر پایه مواد فسیلی می باشد، با توجه به قوانین و ضوابط مرتبط با محیط زیست، هر روزه با دیده نسبتاً منفی به آن ها نگاه می شود.
تیمی از محققان از دانشگاه صنعتی دِلفت (TU Delft) در هلند گام های بسیار مهمی برای خالص سازی ایزوپروپانل و استن حاصل از تخمیر (Fermentation ) گاز های خروجی در کارخانجات فولاد را با موفقیت به انجام رساند. این فرایند همچنین به عنوان نمونه ای از « تخمیر صنعتی » مبتنی بر «توسعه پایدار » مورد توجه قرار گرفت.
این مطلب که در ژورنال (Journal of Chemical Technology and Biotechnology )منتشر گردید ، روش جدید و نوآورانه ای را معرفی می کند که « کارایی و صرفه اقتصادی » (Efficiency and profitability) آن، امکان تولید در ابعاد صنعتی را نوید می دهد .
مشخصات حلال های استن (اَسِتُن) و ایزوپروپانل :
ادامه مطلب
فرایند تولیدِ امیدوار کننده و مبتنی بر« توسعه پایدار»، بر امکان و عملی بودن استفاده مجدد از گاز سنتز – مخلوطی از کربن مونوکسید، کربن دی اکسید و هیدروژن- با بهره گیری از باکتری های صنعتی، بسیار نوید بخش به نظر می رسد.
شرکت بیو تکنولوژی آمریکایی لا نزا تِک (LanzaTech) که ارتباط (ارگانیک) چندانی با دانشگاه صنعتی هلندی دِلفت ندارد، با استفاده از گاز سنتز( مورد اشاره)، روی پروژه ای مشابه با« متد تخمیر» جهت تولید صنعتی ایزو پروپانل و استن، در تلاش است. حال و نظر به اینکه محصول روش فوق در محیطی ” پر آب”، بسیار رقیق است، به گفته آنتون آ کیس(Anton A.Kiss) استاد مهندسی شیمی و بیوتکنولوژی (Professor of Chemical Engineering and Biotechnology ) در دانشگاه دِلفت و گزارشگر هماهنگ کننده تحقیقات مرتبط با پروژه “در حال حاضر چالش عمده به میزان آبی مربوط می شود که می بایست از هر 1 کیلو گرم محصول مورد نظر- بدون هزینه های زیاد به لحاظ انرژی- تخلیه و خارج گردد” وی در ادامه می افزاید که ” ما این مهم را ما با تحقیقات گسترده و دستیابی به شرایط مطلوب (optimum ) از طریق بازیافت « انرژی مصرفی فرایند» پیگیری می کنیم. برای این کار ما روی دو گزینه برای حصول به ایزوپروپانل و استن ( نسبتاً خالص) تمرکز کرده ایم، « تقطیر در خلاء و تقطیر مستمر» (Vacuum distillation and Continuous distillation )، با این تفاوت که در روش دوم «خنک کنندگی» نسبتاً پر هزینه، آنگونه که در روش اول الزامی ست، مورد نیاز نمی باشد”
در ارتباط با موضوع فوق در آینده بیشتر خواهم نوشت (حمید رقمی نگارنده وبلاگ)
منبع اصلی :
chemie.de – Das Chemie Fachportal vom Labor bis zum Prozess
وبلاگ علوم و تکنولوژی رنگ
