مقاله ای از حمید رقمی/ اولین واحد پایلوت آزمایشی جهان برای تولید آنیلین زیست پایه

بسپار/ایران پلیمر در 15 فوریه 2024 اولین واحد « پایلوت» (آزمایشی) جهان برای تولید آنیلین با مواد تجدید پذیر راه اندازی شد و روشی جدید – در بیو تکنولوژی – برای تولید مواد اولیه زیست پایه (بدون مواد فسیلی) در مسیر صنعتی شدن قرار گرفت.
شرکت کووِسترو ( Covestro)درحال تکمیل یک پروژه منحصر به فرد است که بتواند ترکیب شیمیایی بسیار مهم و پر کاربرد، یعنی آنیلین را برای اولین و بطور کامل بر پایه مواد گیاهی « زیست توده » (Biomass ) راه اندازی کرده و مواد اولیه فسیلی را ( حد اقل) در تولید این محصول از گردونه خارج کند.
برای جامه عمل پوشاندن به این پروژه، شرکت فعال در زمینه تولید مواد پلیمری در محل(اصلی)شرکت در شهر لِورکوزِن (Leverkusen)(آلمان) یک تجهیزات « پایلوت» راه اندازی کرد. برای شروع کار قرار است در این پایلوت، مقادیر قابل توجه آنیلین تولید گردد. شرکت مذکور در نظر دارد تا ازاین طریق راه را برای تکمیل پروسه ای عملی سازد که هدف از انجام آن، گشودن راه برای تولید صنعتی و انبوه آنیلین با مواد اولیه تجدید پذیر، می باشد. لازم به اشاره است که آنیلین از جمله در تولید متیلن دی فنیل (دی) ایزوسیانات (Methylene diphenyl diisocyanate MDI ) به عنوان ماده اولیه بسیار مهم بوده و نقش اساسی در تولید « فوم عایق کننده » ( Insulating foam ) دارد، موادی که از آن در صنایع ساختمان سازی برای صرفه جویی در انرژی و از این طریق کاهش ” رد پای کربنی (CO2 )” استفاده می شود. به گفته مدیران کووسترو (Covestro) “ما قادر خواهیم بود تا از این طریق سهم خود را در کاهش « رد پای کربنی» انجام دهیم “.
مختصری از مکانیسم فرایند
این روش جدید نمونه ای ست برای بیوتکنولوژی صنعتی که به آن اصطلاحاً ” بیو تکنولوژی سفید ” و یا بعضاً “بیوتکنولوژی در تولید مواد مصنوعی ( پلیمرها)” نیز گفته می شود.
در این روش یک میکرو ارگانیسمِ طراحی شده یا” سفارشی”(A tailor-made microorganism )، یک « قند صنعتی» بدست آمده از طریق « تخمیر» از گیاه را به یک ماده “حد واسط” (شیمیایی) تبدیل می کند.
این فرایند که در شرایط ملایم (متوسط) و بدین ترتیب سازگار تر با محیط زیست رخ می دهد، اولین گام ( کلیدی) از مکانیسم اصلی بوده و نتیجه آن ایجاد یک ترکیب ” حد واسط” است. اکنون این ترکیب ( حد واسط) بدست آمده در گام بعدی و به کمک یک کاتالیز شیمیایی، آنیلین (مورد نظر) را با بک کربن 100% دارای منشأ گیاهی سنتز کرده و در دسترس قرار خواهد داد.
بررسی یک ” اکسیدو- ردوکتاز”
محققان یک آنزیم اکسیدو- ردوکتاز متصل به ممبران (غشاء سلولی ) را که تا کنون شناسایی نشده بود از باکتری تخمیر کننده ( Syntrophus aciditrophicus) شناسایی و مورد بررسی قرار دادند. این « اکسیدو ردوکتاز » به اضافه یک کینون مدیفاید شده ، بازیگران اصلی در این “فرایند میکروبی” (Microbial process ) هستند.
نتایج این تحقیقات “حفره” موجود در شناخت (کامل) فرایند تبدیل زیست توده یا بیو ماس(Biomass) ) به متان را نیز پر می کند.
توضیح نگارنده وبلاگ
بیشتر از آنچه که عنوان شد، اطلاعاتی زیادی از ماجرا به بیرون درز نکرده است، که البته خیلی هم طبیعی به نظر می رسد.
مراسم افتتاح (کارخانه) پایلوت
در مراسمی که به مناسبت رونمایی و رسا نه ای کردن این پروژه برگزار گردید، معاون نخست وزیر استان نوردراین- وستفالن (Nordrhein-Westfalens ) مونا نوباور و پروفسور والتر لایتنر مدیر عامل واحد تبدیل انرژی شیمیایی از موسسه ماکس پلانک در مولهایم به همراه مدیر ارشد فناوری شرکت Covestro دکتر تورستن درایر Thorsten Dreier حضور داشتند و در مورد اهمیت استفاده از مواد اولیه زیستی برای « شیمی پایدار» در آینده صحبت کردند.
منابع :
Deutschlandfunk (Deutschlandradio)
https://www.deutschlandradio.de
chemie.de – Das Chemie Fachportal vom Labor bis zum Prozess
Neues Verfahren für Rohstoff ohne Erdöl auf dem Weg zur Industriereife
https://www.chemie.de/
https://www.bionity.com/de/
Pilotanlage für biobasiertes Anilin eröffnet
GT – Gesellschaft für Toxikologie

آنیلین؛ ترکیبی بسیار مهم با تولید سالانه میلیون(ها) تن

کشف آنیلین
اتو اونفردوربن (Otto Unverdorben) 20 ساله بود که برای اولین بار موفق گردید مقادیر اندکی آنیلین سنتز کند.
با این کشف می توان از وی – به نقل از منبع اصلی- به عنوان یک پیشگام برای صنایع مدرن مواد مصنوعی (پلیمرها) و رنگ، نام برد.
اتو اونفردوربن ( Otto Unverdorben) شیمی‌دان آلمانی : ۱۳ اکتبر ۱۸۰۶ – ۲۸ نوامبر ۱۸۷۳
بر روی سنگ مزار او در آرامستان شهر کوچک دامه (Dahme ) در منطقه براندن بورگ (Brandenburg) و همچنین بر دیوار «مدرسه جامع» (شهر)- چیزی شبیه « راهنمایی» در ایران- که برای بزرگ داشت اُتو اونفردوربن، به نام او نام گذاری شده، جملاتی به شرح زیر نوشته شده است :
„Otto Unverdorben – Erfinder des Anilins im Jahre 1826.“
1- ” ا ُتو اونفردوربن – “مخترع” آنیلین درسال 1828″
2- ” آنیلین؛ ماده اصلی رنگ ها را اُتو اونفردوربن یک شهروند شهر ما «دامه» (Dahme ) در سال 1826 اختراع ” کرد.
توضیح نگارنده مطلب اصلی Irene Meichsner از« رادیو آلمان» در خصوص استفاده از واژه ” اختراع” برای یک ترکیب شیمیایی( کشف شده ) !
… ” یک ترکیب شیمیایی مانند آنیلین را نمی توان ” اختراع “کرد، بلکه باید بجای آن از واژه ” کشف” یا حد اکثر ” پیدا کردن” استفاده کرد.
زندگی و کار
اتو اونفردوربن در 13 اکتبر 1806 به عنوان یکی از سه پسر یک خانواده تاجرمتمول به دنیا آمد. پدر وی نسبتا زود فوت کرد.اُتو در شهر درسدن(آلمان) دبیرستان را تمام کرد و سپس به تحصیل شیمی در دانشگاه های لایپزیک، هاله، اِرفورت و بالاخره برلین پرداخت. او در دوران دبیرستان در خانه پدری یک آزمایشگاه شیمی بپا کرد و با هر آنچه از مواد شیمیایی که قادر به تهیه آن( عمدتا از داروخانه ها) بود، به آزمایشات متعدد می پرداخت . از آزمایشات ” محبوب ” او می توان بخصوص به تقطیر خشک” (dry distillation ) (در فارسی احتمالاً ” تکلیس”) مواد و ترکیبات، نام برد .
اتو نظرش این بود که”مواد شیمیایی آلی در« تقطیر خشک» افزون بر اسیدها و روغن ها، مواد شیمیایی تا کنون ناشناخته ای نیز می دهند که گروههایی از ترکیبات آلی از جمله آن ها هستند”.
اونفردوربن در نوشته ای که از یکی از مهم ترین آزمایشات خود پرده برداری می کند، اینگونه آورده است :
” آزمایش ماده رنگزای گیاهی(معروف)ایندیگو است که از حرارت دادن خشک( آن)مقدار کمی از یک روغن بی رنگ بدست می آید. این روغن در مجاورت هوا به زردی می گراید، با اسیدها ترکیب شده و نمک هایی با قابلیت کریستا لیزاسیون حاصل میگردد و به همین دلیل (من) آنرا « کریستالین » می نامم “، اونفردوربن البته در آن موقع اطلاع نداشت که چه اهمیت بالایی ترکیب کشف شده توسط او دارد.
اونفردوربن تغییر شغل می دهد
اونفردوربن در سال های بعد از این کشف با شغل (“حرفه” صحیح است ) با عنوان شیمی دان، خداحافظی کرد و به کار ( صنعت) و تجارت مواد دخانی ” کشیدنی” – سیگار و مشابه- پرداخت و (مغازه )سیگار فروشی که از پدر بجا مانده بود ، دوباره سرِ پا کرده و به شغل جدید احتمام ورزید که گویا سود و درآمد خوبی هم برایش می سازد!
اتیمولوزی واژه « آنیلین »
در باره ریشه واژه « آنیلین» بعدها هربرت تیَش مان (Herbert Teichmann) یک شیمی دان ساکن برلین، توضیح می دهد که آنیلین یک وازه «پرتقالی» است- منظور کشور پرتقال است و نه (رنگِ)میوه پرتقال- که یک شیمی دان ساکن سن پترزبورگ(روسیه آنروزها )- و نه روسیه ولادیمیر پوتین!- بنام کارل یولیوس فریتزشه (Carl Julius Fritzsche ) پیشنهاد داده است. نامبرده در سال 1840 از تقطیر( خشک ) ایندیگو با باز پتاس( KOH )،« آنیلین» بدست آورده و اعلام می دارد که
” واژه آنیلین ریشه در اصطلاح لاتین برای گیاه ایندیگو (Indigofera Anil ) دارد”.
فریدریش فردیناند رونگه
سه نفر شیمیدان دیگر نیز همزمان با اونفردوربن- بدون اطلاع از یکدیگر و با روش های متفاوت دیگر- به آنیلین دست پیدا کرده بودند، از میان این سه نفر، فریدریش فردیناند رونگه (Friedlieb Ferdinand Runge ) اولین نفری بود که در شهر آورانییِن بُرگ (Oranienburg شهری نه چندان دور از « دامه» – شهر محل سکونت اونفردوربن)- در سال 1834 در کار با ذغال سنگ و بخصوص قطران آن، به یک مایع ” شفاف متمایل به آبی رنگ » دست یافت و آن را ” روغن آبی ” نام گذاری کرد. در ارتباط با Ferdinand Runge لازم به اشاره است که از وی نیز به عنوان کاشف آنیلین، نام برده می شود.
روش های تولید صنعتی

در آنچه که به روش های تولید صنعتی آنیلین مربوط می شود، قابل اشاره است که آنیلین با روش های متعدد تولید می شود که مهم ترین آن ها از جمله نوع (بیشتر) تاریخی و روش مدرن (تر) آن در تصویر زیر قابل مشاهده است.

میزان تولید و مصرف آنیلین
در حال حاضر سالیانه حدود شش میلیون تن آنیلین در جهان تولید و مصرف می شود. برای سال های آتی پیش بینی ها حاکی از آن است که تولید ( و مصرف) آنیلین در سالهای 2024 تا 2029 رشدی در حدود 5 درصد سالیانه را به خود اختصاص دهد. شرکت کووِسترو با تولید بیش از یک میلیون تن در سال از بزرگترین های این صنعت خواهد بود
کاربرد های آنیلین
آنیلین یک ترکیب شیمیایی حد واسط بسیار مهم در صنایع شیمیایی است. کاربرد آنیلین از تولید مواد رنگزا و پیگمنت های آلی گرفته تا تولید صنعتی کائوچو، از محصولات دارویی گرفته تا مواد مصنوعی ( پلیمرها) و…می باشد. از میان مواد رنگزا و پیگمنت های آلی می توان به مشکی آنیلین، زرد آنیلین، پیگمنت های آلیِ آزو مانند فوکسین ( یا فو شین) Fuchsin و زرد هانزا ( Hansa Yellow ) نام برد. آنیلین همچنین ماده اولیه برای تولید سولفانیک اسید (Sulfanilic acid) دی فنیل آمین (Diphenylamine )، هیدرو کینون (Hydrochinon) و بسیاری از ترکیبات پر مصرف و کلیدی شیمیایی آلی است .
یکی از مهم ترین موارد مصرف آنیلین، تولید متیل دی‌فنیل دی‌ایزوسیانات (Methylene diphenyl diisocyanate (MDI) است, ام دی آی (MDI ) یکی از اجزاء مهم فوم های پلی اورتانی (Foam component) است که مصارف انبوهی درصنایع اتومبیل، صنایع ساختمان ( برای ایزولاسیون)، صنایع بسته بندی، صنایع رنگ و پوشش، چسب و مواد درزگیر و … دارد.
آنچه به صنایع دارویی مربوط میشود، جا دارد اشاره شود که از واکنش آنیلین با استیک اسید آنهیدرید، ماده کریستالی سفید رنگ« آسِت آنیلید» بدست می آید که تا چندی پیش به عنوان داروی ضد درد و تب مصرف می گردید ولی به دلایل توکسیکولوژیکی کنار گذاشته شد ه و بجای آن از پاراست آمول (Paracetamol) یا همان اسِت آمینوفنِ (خودمان!) که مشتقی از اسِت آنیلید است، استفاده می شود.
توکسیکولوژی آنیلین
لودویک رِن (Ludwig Rehn ) پزشک جراح فرانکفورتی به عنوان اولین نفر در یک کنگره از تشدید بیماری سرطان های مثانه در میان کارگران رنگ کار خبر داد. از آن پس ولی حدود 40 سال گذشت تا اینکه در سال 1937 بالاخره تغییرات در غشای مخاطی، سرطان های دستگاه ادراری ناشی از آمین های آزوماتیک به عنوان بیماری های شغلی در بین کارگران صنعت رنگ (مصنوعی) به رسمیت شناخته شد.
با مصرف آنیلین از زمان تولید انبوه آن به دفعات از “بیماری های مزمن” صحبت شده و برخی نیز به ثبت رسیده اند. این بیماری ها در سالهای اولیه با نام ” آنیلیسم” ( آلمانی „Anilinismus“ ) نام گذاری و معروف گردیدند.
آنیلین یک سم قوی برای خون و سیستم اعصاب است که ماده رنگ دهنده خون ، هموگلوبین را به مت همو گلوبیت اکسید می کند و از این طریق مانع انتقال اکسیژن به اعضاء بدن می شود . آنیلین می تواند از طریق تنفس بخارات آن (inhalaativ )؛ از مسیر دهان ( oral) و از طریق پوست (dermal ) جذب بدن شود. در موارد خفیف مسمومیت، لب ها، بینی، گوش ها و ناخن ها آبی( رنگ ) می شوند “سیانوز” و همچنین سرگیجه و بی قراری بروز می کند. در صورت مصرف خوراکی، استفراغ، درد شکم و اسهال رخ می دهد. آنیلین می تواند در موارد شدید مسمومیت به دلیل فلج تنفسی منجر به مرگ شود
در سال 1981 در اسپانیا مسمومیت عمومی افراد که به “سندرم روغن اسپانیایی” معروف شد، رخ داد. این مسمومیت همه گیر حدود 20 هزار نفر را درگیر کرد و 400 نفر نیز جان خود را از دست دادند. علت این ماجرا تخمیر روغن گلزا یا کانولا(Rapeseed oil)با آنیلین برای مصارف صنعتی بود. این محصول تخمیر شده سپس (بعضاً) تقطیر و توسط برخی از فروشندگان” خیابانی”به عنوان”روغن زیتون”عرضه می گردید. مکانیسم مسمومیت با آنیلین در این واقعه تا به امروز روشن نشده است .
آنیلین ( خود) مشکوک به سرطان زا (کاتگوری 1 ) و تغییرات ژنتیکی( موتاژنیک، جهش‏زا ) است و در ( کاتگوری 2) مشخص شده است ترکیباتی از آنیلین مانند 4- کلرو تولوییدین (4-Chloro-toluidin ) ؛ 4- آمینو فنیل (4-Aminobiphenyl) ؛ بنزیدین (Benzidin ) و 2- نفتول امین (2-Naphthylamin ) نیز به عنوان سرطان زا ( کاتگوری 1 ) مشخص شدند
شركت هاي آلماني براي توليد رنگزاهاي آنيليني
پس از توليد موفقيت آميز مووئين توسط هنری پرکین (William Henry Perkin ) بریتانیایی و یکی از شاگردان شيمي دان آلماني August Wilhelm Hoffmann ، يكي پس ازديگري شركتهاي شيميائي براي توليد مواد ” رنگ دهنده آنيليني” شامل پیگمنت های آلی و مواد رنگزا، تأسيس شدند
1863 شركت بايرBayer
1863 شركت Meister,Lucius&Co كه بعدها به هوخست ( Höchst ) تغير نام داد،
1865 شركت BASF (Badische Anilin und Soda Fabrik )
(ب آ اس اف : کارخانه تولید آنیلین و سودا ( سدیم کربنات ) بادن
شركت ديگري نیز با نام Agfa ، Actiengesellschaft für Anilin-Fabrikation ، شركت سهامي براي توليد آنيلين و شركت هاي كوچكتر دیگری نیز به این لیست اضافه می شود.
از اين ميان شركت BASF كماكان نام ” آنيلين” را باخود حمل ميكند .
آخرین خبر: شرکت کُوِسترو (Covestro) در اکتبر 2022 دست بکار ساخت یک کارخانه جدید در آنتورپن بلژیک با سرمایه گذاری 330 میلیون دلار برای تولید آنیلین کرده و از این طریق سهم خود از بازار مواد پلیمر ی افزایش خواهد داد.

وبلاگ علوم و تکنولوژی رنگ