فناوری‌های مواد و ساخت؛
کاهش ردپای دی اکسید کربن در تولید اپوکسیدها
مهندسان شیمی روشی جایگزین برای ساخت اپوکسیدها که در بسیاری از محصولات، از جمله پلاستیک‌ها، داروها و منسوجات کاربرد دارند، اختراع کرده‌اند. این روش می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای حاصل از فناوری‌های فعلی را کاهش دهد.
مهندسان شیمی روشی جایگزین برای ساخت اپوکسیدها که در بسیاری از محصولات، از جمله پلاستیک‌ها، داروها و منسوجات کاربرد دارند، اختراع کرده‌اند. این روش می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای حاصل از فناوری‌های فعلی را کاهش دهد.
صنایع تولیدکننده محصولاتی مانند پلاستیک، آهن و فولاد، بزرگترین منابع مصرف انرژی در جهان هستند که بسیاری از واکنش‌های آن‌ها نیز به طور مستقیم دی اکسید کربن را به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌کند. برای کمک به کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای مرتبط، مهندسان شیمی در دانشگاه MIT روشی جایگزین برای سنتز اپوکسیدها طراحی کرده‌اند. این رویکرد جدید در دمای اتاق و فشار اتمسفر، از الکتریسیته برای انجام واکنش استفاده می‌کند و در عین حال دی اکسید کربن را حذف می‌نماید.
برخی اپوکسیدها از جمله مواد شیمیایی با ردپای کربن بالا به شمار می‌روند بگونه‌ای که تولید یک اپوکسی معمولی مثل اتیلن اکسید، پنجمین میزان انتشار دی اکسید کربن را در میان هر محصول شیمیایی به خود اختصاص می‌دهد. همچنین تولید آن‌ها به مراحل شیمیایی پرانرژی بسیاری، نیاز دارد. به عنوان مثال، واکنش مورد استفاده برای اتصال یک اتم اکسیژن به اتیلن، باید در دمایی حدود 300 درجه سانتیگراد و تحت فشار 20 بار بیشتر از فشار اتمسفر انجام شود که بیشتر انرژی مورد استفاده از سوخت‌های فسیلی بدست می‌آید. علاوه بر این، دی اکسید کربن به عنوان یک محصول جانبی تولید و وارد جو می‌شود. دیگر اپوکسیدها با استفاده از روش پیچیده‌تری که پراکسید خطرناک انفجاری و هیدروکسید کلسیم (تحریک کننده و باعث سوزش پوست) تولید می‌کند، ساخته می‌شوند.
گروهی از دانشگاه MIT از واکنش اکسیداسیون آب با استفاده از الکتریسیته برای تقسیم آب به اکسیژن، پروتون و الکترون استفاده می‌کند که در ادامه اتم اکسیژن را به یک ترکیب آلی (الفینی) متصل می‌نماید. برای استفاده از این روش، راکتوری دارای آند که آب را به اکسیژن، یون‌های هیدروژنی (پروتون‌ها) و الکترون تبدیل می‌کند، طراحی شد. در این راکتور، کاتالیزوی از نانوذرات اکسید منگنز واکنش ترکیب اکسیژن با یک الفین را برای تولید یک اپوکسی سرعت می‌بخشد. یون‌های هیدروژنی و الکترون‌ها به سمت کاتد جریان یافته تا به گاز هیدروژن تبدیل شوند. از نظر ترمودینامیکی، این واکنش تنها به حدود 1 ولت برق نیاز دارد و دی اکسید کربن تولید نمی‌کند.
منبع:
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190409153626.htm
صنایع تولیدکننده محصولاتی مانند پلاستیک، آهن و فولاد، بزرگترین منابع مصرف انرژی در جهان هستند که بسیاری از واکنش‌های آن‌ها نیز به طور مستقیم دی اکسید کربن را به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌کند. برای کمک به کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای مرتبط، مهندسان شیمی در دانشگاه MIT روشی جایگزین برای سنتز اپوکسیدها طراحی کرده‌اند. این رویکرد جدید در دمای اتاق و فشار اتمسفر، از الکتریسیته برای انجام واکنش استفاده می‌کند و در عین حال دی اکسید کربن را حذف می‌نماید.
برخی اپوکسیدها از جمله مواد شیمیایی با ردپای کربن بالا به شمار می‌روند بگونه‌ای که تولید یک اپوکسی معمولی مثل اتیلن اکسید، پنجمین میزان انتشار دی اکسید کربن را در میان هر محصول شیمیایی به خود اختصاص می‌دهد. همچنین تولید آن‌ها به مراحل شیمیایی پرانرژی بسیاری، نیاز دارد. به عنوان مثال، واکنش مورد استفاده برای اتصال یک اتم اکسیژن به اتیلن، باید در دمایی حدود 300 درجه سانتیگراد و تحت فشار 20 بار بیشتر از فشار اتمسفر انجام شود که بیشتر انرژی مورد استفاده از سوخت‌های فسیلی بدست می‌آید. علاوه بر این، دی اکسید کربن به عنوان یک محصول جانبی تولید و وارد جو می‌شود. دیگر اپوکسیدها با استفاده از روش پیچیده‌تری که پراکسید خطرناک انفجاری و هیدروکسید کلسیم (تحریک کننده و باعث سوزش پوست) تولید می‌کند، ساخته می‌شوند.
گروهی از دانشگاه MIT از واکنش اکسیداسیون آب با استفاده از الکتریسیته برای تقسیم آب به اکسیژن، پروتون و الکترون استفاده می‌کند که در ادامه اتم اکسیژن را به یک ترکیب آلی (الفینی) متصل می‌نماید. برای استفاده از این روش، راکتوری دارای آند که آب را به اکسیژن، یون‌های هیدروژنی (پروتون‌ها) و الکترون تبدیل می‌کند، طراحی شد. در این راکتور، کاتالیزوی از نانوذرات اکسید منگنز واکنش ترکیب اکسیژن با یک الفین را برای تولید یک اپوکسی سرعت می‌بخشد. یون‌های هیدروژنی و الکترون‌ها به سمت کاتد جریان یافته تا به گاز هیدروژن تبدیل شوند. از نظر ترمودینامیکی، این واکنش تنها به حدود 1 ولت برق نیاز دارد و دی اکسید کربن تولید نمی‌کند.
منبع:
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190409153626.htm
ارسال به دوستان