فرآیندهای کاتالیستی گروه پلاتینیوم (PGM)

کاتالیست‌های گروه پلاتینیوم (PGM): کاربردها و اهمیت در صنایع مختلف

بهاره خسروی – کارشناس ارشد مهندسی شیمی

تحریریه رسانه ایران کاتالیست

کاتالیست‌های پایه فلزی، به‌ویژه در صنایع نفت و گاز، نقش بسیار گسترده‌ای دارند. این کاتالیست‌ها به‌طور خاص در فرآیندهای کاهش آلاینده‌ها و بهینه‌سازی واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌شوند. در این بین، کاتالیست‌های پلاتینیوم (PGM) جزء گروه سنگین کاتالیست‌های پایه فلزی محسوب می‌شوند و به دلیل خواص ویژه‌ای که دارند، کاربردهای متعددی در صنایع خودروسازی، پالایش نفت و صنایع شیمیایی پیدا کرده‌اند.

دسته‌بندی کاتالیست‌ها: فلزات سبک و سنگین

کاتالیست‌های پایه فلزی به‌طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• گروه فلزی سبک: شامل فلزاتی مانند پالادیم (Pd)، رودیم (Rh) و روتنیم (Ru).
• گروه فلزی سنگین: شامل فلزاتی مانند پلاتینیم (Pt)، ایریدیم (Ir) و اوسمیوم (Os).

کاتالیست‌های پلاتینیوم (PGM) در گروه سنگین قرار دارند و به‌دلیل ویژگی‌های شیمیایی منحصر به فردشان، در صنایع مختلف به‌ویژه در کاهش آلاینده‌ها و فرآیندهای شیمیایی پیچیده، کاربرد گسترده‌ای دارند.

کاربردهای کاتالیست‌های پلاتینیوم (PGM)

۱. مبدل‌های کاتالیستی خودروها

یکی از کاربردهای اصلی کاتالیست‌های پلاتینیوم، استفاده در مبدل‌های کاتالیستی خودروها است. این مبدل‌ها به‌طور خاص برای کاهش آلاینده‌های ناشی از موتورهای احتراق داخلی طراحی شده‌اند. کاتالیست‌های پلاتینیوم به‌ویژه در مبدل‌های سه‌منظوره که در مسیر خروجی گازهای احتراق قرار دارند، عملکرد موثری دارند.

مبدل‌های سه‌منظوره از کاتالیست‌های گروه پلاتینیوم برای حذف سه نوع آلاینده اصلی استفاده می‌کنند:

• هیدروکربن‌های نسوخته (HC)
• کربن مونوکسید (CO)
• اکسیدهای نیتروژن (NOx)

این مبدل‌ها نقش اساسی در کاهش آلودگی‌های ناشی از خودروها ایفا می‌کنند و به همین دلیل، کاتالیست‌های پلاتینیوم در صنعت خودروسازی اهمیت ویژه‌ای دارند.

۲. صنایع شیمیایی و پالایشی

کاتالیست‌های پلاتینیوم علاوه بر کاربرد در خودروها، در صنایع شیمیایی و پالایشی نیز به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند. این کاتالیست‌ها در فرآیندهای شیمیایی مختلف مانند هیدروژناسیون و واکنش‌های کاتالیز شده به‌کار می‌روند و به افزایش بازده تولید و کاهش مصرف انرژی کمک می‌کنند.

سهم کاتالیست‌های پلاتینیوم در بازار جهانی

آمار نشان می‌دهد که ۸۹% از کاتالیست‌های پایه فلزی در صنعت نفت و گاز، به‌ویژه برای حذف آلاینده‌ها، مورد استفاده قرار می‌گیرند. از طرفی، ۹% از کاتالیست‌های پایه فلزی در صنایع شیمیایی و ۲% در صنایع پالایشی مصرف می‌شوند. این آمار نشان‌دهنده اهمیت بالای کاتالیست‌های پلاتینیوم در کاهش آلاینده‌ها و فرآیندهای صنعتی به‌ویژه در صنعت نفت و گاز است.

تولیدکنندگان بزرگ کاتالیست‌های پلاتینیوم

بخش عمده‌ای از بازار کاتالیست‌های خودرویی در اختیار چند شرکت بزرگ جهانی است که به تولید کاتالیست‌های مورد استفاده در مبدل‌های کاتالیستی می‌پردازند. از جمله این شرکت‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• BASF Interkat
• Cummins
• Cataler
• Umicore
• Tenneco
• Johnson Matthey

این شرکت‌ها سهم بزرگی از بازار جهانی کاتالیست‌های پلاتینیوم را در اختیار دارند و به‌طور مداوم در حال تحقیق و توسعه و معرفی محصولات جدید در این زمینه هستند.

مصرف جهانی کاتالیست‌های پلاتینیوم

کشورهای چین، هند، ژاپن و آلمان بیشترین مصرف کاتالیست‌های پلاتینیوم را دارند. این کشورها به‌دلیل پیشرفت‌های صنعتی و تقاضای بالا برای خودروهای با آلایندگی کمتر، مصرف کاتالیست‌های پلاتینیوم را به‌طور چشمگیری افزایش داده‌اند.

نتیجه‌گیری: اهمیت کاتالیست‌های پلاتینیوم در کاهش آلاینده‌ها

کاتالیست‌های پلاتینیوم (PGM) با خواص شیمیایی و فیزیکی ویژه‌ای که دارند، نقش حیاتی در کاهش آلاینده‌ها در صنایع مختلف به‌ویژه در صنعت خودروسازی و صنایع شیمیایی و پالایشی ایفا می‌کنند. این کاتالیست‌ها با استفاده در مبدل‌های کاتالیستی، نقش مهمی در کاهش آلودگی‌های ناشی از موتورهای احتراق داخلی و دیگر فرآیندهای صنعتی دارند.

آمار نشان می‌دهند که ۸۹% از کاتالیست‌های پایه فلزی در صنعت نفت و گاز به‌ویژه برای کاهش آلاینده‌ها استفاده می‌شوند. همچنین، شرکت‌های بزرگی مانند BASF، Cummins و Umicore در تولید این کاتالیست‌ها سهم عمده‌ای دارند و سهم بازار آن‌ها در این بخش از صنعت در حال افزایش است.

کاتالیست‌های پلاتینیوم با توجه به کاربردهای گسترده خود در صنعت خودروسازی و صنایع شیمیایی و پالایشی، همچنان در مرکز توجه تحقیقات علمی و صنعتی قرار دارند و به‌طور مستمر در حال نوآوری و بهبود عملکرد هستند.