سپیده کامرانی- کارشناس ارشد فرآیند
تحریریه رسانه ایران کاتالیست
کاتالیست‌ها از عناصر کلیدی در صنایع شیمیایی محسوب می‌شوند که بدون آن‌ها بسیاری از واکنش‌های صنعتی یا بسیار کند پیش می‌روند یا نیاز به انرژی بسیار بالایی دارند. این مواد شیمیایی بدون آن‌که در فرآیند مصرف شوند، سرعت واکنش‌ها را افزایش می‌دهند و به بهبود کارایی و کاهش هزینه‌های تولید کمک می‌کنند. بسیاری از محصولات پرکاربرد مانند کودهای شیمیایی، پلاستیک‌ها، مواد شوینده و حتی داروها به کمک کاتالیست‌ها تولید می‌شوند. در ادامه، به بررسی برخی از مهم‌ترین فرآیندهای شیمیایی که کاتالیست‌ها در آن‌ها نقش کلیدی دارند، می‌پردازیم.
نیتریک اسید یکی از مهم‌ترین مواد پایه در صنایع شیمیایی است که در تولید کودهای کشاورزی، مواد منفجره و بسیاری از مواد صنعتی کاربرد دارد. برای تولید این اسید، آمونیاک در حضور کاتالیست‌های پلاتینیوم-رودیوم یا وانادیوم-فسفر اکسید می‌شود. این فرآیند در صنعت از اهمیت بالایی برخوردار است، چرا که تقریباً ۹۰ درصد از نیتریک اسید تولیدی در جهان از این روش به‌دست می‌آید.
مالئیک انیدرید ترکیبی مهم برای تولید رزین‌ها، پلاستیک‌ها و رنگ‌ها است. در این فرآیند، وانادیوم-فسفر به‌عنوان کاتالیست اصلی به کار می‌رود و باعث تبدیل نرمال بوتان به مالئیک انیدرید می‌شود. امروزه، بیش از ۵۰ درصد از مالئیک انیدرید تولیدی جهان از این روش حاصل می‌شود.
اتیلن اکساید یکی از مواد کلیدی در صنایع پتروشیمی است که برای تولید پلی‌اتیلن گلایکول و مواد شوینده به کار می‌رود. در این فرآیند، از نقره به‌عنوان کاتالیست اصلی استفاده می‌شود تا اتیلن به اتیلن اکساید تبدیل شود. این ماده به حدی در صنعت ضروری است که هر ساله بیش از ۲۰ میلیون تن از آن در سراسر جهان تولید می‌شود.
آکریلونیتریل ترکیبی است که در تولید الیاف مصنوعی، پلاستیک‌ها و مواد شیمیایی متنوعی نقش دارد. در این فرآیند، پروپیلن با استفاده از کاتالیست‌های بیسموت-مولیبدن به آکریلونیتریل تبدیل می‌شود. امروزه، این ماده در سطح جهانی به حدی پرکاربرد است که یکی از ۲۰ ماده شیمیایی اصلی مورد استفاده در صنایع شیمیایی محسوب می‌شود.
اتیلن دی کلراید ماده‌ای است که در تولید PVC (پلی‌وینیل کلراید) کاربرد دارد. این ترکیب از اکسیداسیون اتیلن با استفاده از کاتالیست‌هایی مانند کوپریک کلراید بر پایه آلومینیوم اکسید به‌دست می‌آید. جالب است بدانید که حدود ۸۰ درصد از کل PVC تولید شده در جهان مستقیماً از این فرآیند حاصل می‌شود.
در فرآیندهای شیمیایی مرتبط با سنتز آلی بنزن، از کاتالیست‌هایی مانند آلومینیوم کلراید و زئولیت استفاده می‌شود. این ترکیبات برای تولید موادی مانند اتیل بنزن، کیومن و آلکیلات‌ها به کار می‌روند. آلومینیوم کلراید یکی از رایج‌ترین کاتالیست‌هایی است که در بسیاری از فرآیندهای پتروشیمی برای بهبود کیفیت محصولات استفاده می‌شود.
در فرآیند هیدروژناسیون بنزن برای تولید سیکلوهگزان، از کاتالیست‌های نیکل و پلاتین استفاده می‌شود. همچنین، در تولید الکل‌های چرب از طریق هیدروژناسیون استرهای چرب، این کاتالیست‌ها به‌طور گسترده‌ای به کار می‌روند. این فرآیندها در تولید روغن‌های صنعتی، روان‌کننده‌ها و حتی روغن‌های خوراکی اهمیت بالایی دارند.
در صنایع شیمیایی، فرآیندهای تولید آمونیاک (Haber Process)، هیدروژن و متانول وابسته به کاتالیست‌هایی مانند نیکل اکسید و ترکیبات آلومینیوم/کروم هستند. این مواد در بسیاری از محصولات صنعتی و انرژی‌زا نقش دارند و تخمین زده می‌شود که ۹۵ درصد از متانول تولید شده در جهان از طریق این فرآیندها حاصل می‌شود.
نقش کاتالیست‌ها در صنایع شیمیایی فراتر از افزایش سرعت واکنش‌هاست. این ترکیبات نه تنها به کاهش مصرف انرژی و بهینه‌سازی هزینه‌های تولید کمک می‌کنند، بلکه نقش بسزایی در کاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی دارند. امروزه، در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، استفاده از کاتالیست‌ها به یک نیاز اساسی تبدیل شده است.
تحقیقات نشان می‌دهد که بیش از ۵۰ درصد از فرآیندهای شیمیایی صنعتی در سراسر جهان به‌طور مستقیم به کاتالیست‌ها وابسته هستند. این عدد نشان‌دهنده‌ی اهمیت بالای این مواد در صنایع پتروشیمی، داروسازی، تولید پلاستیک‌ها، شوینده‌ها و حتی تولید سوخت‌های پاک‌تر است.
کاتالیست‌ها بدون شک جزء لاینفک فرآیندهای شیمیایی مدرن هستند. از تولید سوخت‌های صنعتی و مواد شیمیایی پایه گرفته تا ساخت داروها و مواد پلاستیکی، این ترکیبات نقش کلیدی در افزایش بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و بهینه‌سازی مصرف انرژی ایفا می‌کنند.
با رشد فناوری و نیاز روزافزون به فرآیندهای پایدار و دوستدار محیط‌زیست، تحقیقات در زمینه کاتالیست‌های نوآورانه و بهینه‌تر همچنان ادامه دارد. توسعه‌ی کاتالیست‌هایی که بتوانند بازدهی بالاتر، مصرف انرژی کمتر و تولید آلاینده‌ی کمتری داشته باشند، آینده‌ی این صنعت را شکل خواهد داد.
بنابراین، سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه‌ی کاتالیست‌های جدید نه‌تنها می‌تواند کارایی صنایع شیمیایی را بهبود بخشد، بلکه به کاهش اثرات زیست‌محیطی فرآیندهای صنعتی نیز کمک خواهد کرد.
دیدگاهتان را بنویسید