قام فريق بحثي في وزارة الطاقة الأمريكية بتطوير غشاء مقاوم للحرارة العالية قادر على إنتاج الإيثيلين من تيار الإيثان عن طريق إزالة الهيدروجين النقي، حيث يوفر الهيدروجين المزال الطاقة لعملية الإنتاج
قام فريق بحثي في وزارة الطاقة الأمريكية بتطوير غشاء مقاوم لدرجات الحرارة العالية قادر على إنتاج الإيثيلين من تيار الإيثان عن طريق إزالة الهيدروجين النقي.
يقول الباحث الرئيسي: "هذه طريقة نظيفة وموفرة للطاقة لإنتاج مادة كيميائية، كان إنتاجها في الماضي يتطلب طرقًا باهظة الثمن ومهدرة، كما كانت تنبعث منها كميات كبيرة من الشوائب". يستخدم الإيثيلين على نطاق واسع في جميع جوانب الصناعة: يستخدمه المزارعون والبستانيون كهرمون نباتي لتسريع عملية الإزهار والنضج، خاصة في الموز؛
لقد استخدم الأطباء والجراحون الإيثيلين منذ فترة طويلة كمخدر، في حين توجد البوليمرات القائمة على الإيثيلين في كل منتج تقريبًا بدءًا من أكياس التسوق وحتى الأنابيب. وبما أن الغشاء الجديد يسمح بالمرور الانتقائي للهيدروجين فقط، فإن تيار الإيثان لا يتلامس مع الأكسجين والنيتروجين في الغلاف الجوي، وبالتالي يمنع تلوث غازات الدفيئة - أكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد - الغازات التي يتم الحصول عليها بالطرق الحالية خلق الإيثيلين مثل الانحلال الحراري (التحلل المحترق) حيث يتعرض الإيثان لتيارات حرارية عالية. يتم إنتاج أكثر من 60 مليون طن من البولي إيثيلين في العالم سنويًا، مما يتسبب في انبعاث ملايين اللترات من الغازات الدفيئة.
على عكس الانحلال الحراري، الذي يتطلب استهلاكًا ثابتًا للحرارة الخارجية، فإن "غشاء نقل الهيدروجين" (HTM) ينتج الطاقة اللازمة لدفع التفاعل الكيميائي. وباستخدام الهواء الجوي القادم من جانب واحد من الغشاء، يتفاعل الهيدروجين الذي مر عبره بالفعل مع الأكسجين لتوليد الطاقة اللازمة لهذه العملية. يقول الباحث: "باستخدام هذا الغشاء، نسمح للتفاعل بتغذية نفسه". "يتم إنتاج الطاقة بالضبط حيث تكون هناك حاجة إليها."
يؤدي الغشاء الجديد خدعة كيميائية أخرى: من خلال إزالة الهيدروجين بشكل مستمر من التيار، فإنه يغير نسبة المادة المتفاعلة إلى المنتج، وبالتالي يسمح للتفاعل بتكوين المزيد والمزيد من الإيثيلين، والذي من الناحية النظرية كان من الممكن أن يصل إلى التوازن الكيميائي بالطرق الحالية. يقول الباحث: "نحن في الواقع نخدع أو نربك العتبة الديناميكية الحرارية النظرية".
"يفكر الغشاء في نفسه: مرحبًا، لم أصل إلى التوازن بعد، فلنواصل التفاعل بشكل أكبر." التعاون مع الصناعة التي ستنتج الغشاء تجاريًا. وبما أن الغشاء يقلل من عدد الخطوات اللازمة لإنتاج الإيثيلين، فإن التكنولوجيا يمكن أن تمكن من تصنيعه بطريقة أرخص، كما يدعي الباحث. ومن المقرر أن يتم عرض نتائج البحث في مؤتمر التقنيات النظيفة 2008 الذي سيعقد في بوسطن في شهر يونيو.
תגובה אחת
يا له من جمال!
أحب مثل هذه الدراسات التي تبسط العمليات الطويلة والمكلفة، وتحسن الصناعة.
تقوم الشركات التجارية بتخفيض تكاليف الإنتاج، وهذا يجعل المديرين يريدون أن يكونوا أكثر كفاءة (لتوفير التكاليف) ويتم استثمار المزيد من الموارد مرة أخرى في البحث والتطوير.