ما هي البتروكيميائية؟
هي مواد كيميائية منتجة من غاز طبيعي، سائل الغاز الطبيعي، أو المنتجات المصفاة من البترول السائل المقطر أو المجزئ. مرحلة البتروكيميائية الأولى تضم أثلثين، البروبيلين، البوتيلين، البنزين، التوليوولون، والإيكسيلين لتكون نقطة البداية لعدد من المواد البتروكيميائية الثانوية التي بالمقابل تحوّل إلى منتجات المواد البتروكيميائية المختلفة كالبلاستيك المذيب، والألياف الصناعية، وسلع أساسية أخرى.
ارتقاء صناعة المواد البتروكيميائية:
بعض المنتجات المشار إليها بالمواد البتروكيميائية كانت مصنعة سابقاً من الفحم النباتي وقطران الفحم المقطر من صناعات الأسيتيلين أو تخمير الكحول. صناعة الكيمياء العضوية، التي تقوم على أساسها علم البتروكيميائية، كانت بالأصل من اختصاص الألمان والإنجليز وشركات أوروبية أخرى. إلاّ أن النماء في تحسين الصناعة في الولايات المتحدة، ما هو إلاّ بسبب توافر البترول ومصادر الغاز الطبيعية بالإضافة إلى التقدم في الحرارة المتطورة وعمليات تجزيئ الغاز بالحفز، الموفر للشروط التي تقوم عليها صناعة البتروكيميائية الحالية. مع أن السبب الرئيسي لتصفية الصناعة كان دائماً لاستخدامه كوقود للمحركات والتدفئة، وعمليات تحويل الغاز، التي طوّرت في العشرينيات والثلاثينيات من القرن الماضي، قسمت أيضاُ إلى منتجات ثانوية على هيئة هيدروكربونات نشطة جداً، التي اكتشف سريعاُ أنها مواد خام أقل كلفة من الفحم أو الكحول لتصنيع مواد كيميائية عضوية عديدة. الحرب العالمية الثانية سارعت في ارتقاء الصناعة البتروكيميائية في الولايات المتحدة بسبب، أولاُ: زيادة الطلب المفاجئ على البنزين عالي الأكتوتينية للملاحة الجوية أدى إلى انطلاق في تصفية الطاقة مع الزيادة الملازمة في صناعة الهيدروكربونات النشطة. ثانياُ: الحاجة إلى المطاط الصناعي تطلّب تقدم كبير في التكنولوجيا لتصنيع البنزين، والإستيرين، والبوتيلين، والبيوتادين. كانت الحرب مسؤولة أيضاُ عن إنتاج صناعات بتروكيميائية أخرى كالنيلون في مظلات الهبوط والبولي إيثيلين لتغطية الأسلاك الإلكترونية في جهاز الرادار. في نهاية الحرب، المستهلك المكبوت أبقى المصنع يعمل، ومبيعات المواد البتروكيميائية حظيت بأكثر من 10% في المعدل السنوي على مدار أكثر من عقدين.
شهدت الستينيات من القرن الماضي زيادة في الصناعة الأوروبية، التي حددت قيادة الولايات الأمريكية في هذا المجال، كما أن الصناعة في اليابان بدأت في التطور. في السبعينيات، بدأت الدول الغنية بالنفط كالسعودية، وإيران، وكندا، والجزائر، والنرويج في بناء المصانع البتروكيميائية الخاصة بها. في بداية الثمنينات، اتسعت تجارة البتروكيميائية. الآن، دول قلة لا تحتوي على الصناعات البتروكيميائية.
petrochemical industry
الصناعات البتروكيميائية:
المرحلة الأولى من البتروكيميائية مصنعة إما كجزء من البترول في عمليات التنقية، المستخدم كمنتجات ثانوية، أو في المصانع المختصة لإنتاج هذه المواد. بالتالي، بعض الإثيلين وكميات حقيقية من الغاز البروبيلين والبوتيلين-مواد هيدروكربونية(جزئ يحتوي ذرة كربون وهيدروجين فقط) وتربطها رابطة ثنائية-ما زالت منتجات عمليات تجزئة البترول لإتمام إنتاج بنزين عالي الأوكتينينية. تجديد النفط: عملية تصفية للبترول التي تحدث عند ضغط وحرارة عاليتان فينتج كميات كبيرة من مركب أروماتي(مزيج من البنزين، والتوليوون، وإكسيلين) التي يمكن استعمالها لزيادة العدد الأوكتيني للبترول أو في عمليات تقودنا إلى نتائج عديدة. أهم العمليات في صناعة المواد البتروكيميائية الأولية هي تقليل قوة الدفع، حيث أن مشتقات البترول الخام كالإثين، والبروبين، ومشتقات نفط ذات درجات غليان عالية يتم تجزيئها إلى الإيثيلين، والبربيلين، والبوتيلين، والبيتادين، ومركب أروماتي. هذه العملية تحدث ما بين درجات الحرارة 760 إلى 870 درجة مئوية(1400إلى 1600 درجة فهرنهايت) وفي نفس الضغط الجوي تقريباً. وما يتم إنتاجه من الأمونيا والميثانول-بواسطة تجديد قوة الدفع من الهيدروكربونات-يمكن استخدامهما في عمليات إنتاج مواد بتروكيميائية أخرى. المواد البتروكيميائية المنتجة من هذه العمليات يتم تحويلها فيما بعد-بواسطة كيمياء معتمدة- إلى مواد وسيطة وفي النهاية إلى منتجات. من بين الأمثلة المشهورة الإيثيلين المؤكسد داخل أكسيد الإيثيلين الذي يحوّل إلى غليكول الإيثيلين لإنتاج سائل مقاوم للتجمد وأليف البوليستر؛ تحويل كلورة الإيثيلين إلى ثاني كلوريد الإيثيلين الذي يتم تقسيمه إلى كلوريد الفينيل الذي يبلمر إلى راتنج حراري؛ تنتج من قلويات البنزين مع البروبيلين كيومين الذي يؤكسد ويجزئ لإنتاج الفينول والأسيتون؛ يحوّل مبلمر الإيثيلين إلى البولي إيثيلين بطرق عديدة، لإنتاج بوليمرات عديدة بخواص مختلفة؛ تحوّل الهدرجة في البنزين إلى هكسين، الذي بالتالي يؤكسد إلى حمض الأديبيك؛ بادرة لإنتاج ألياف النيلون بمقدار 6و6 والبلاستيك الهندسي؛ " نماء التفاعل"(اخترعت على يد العالم كارل زيجلر) الذي بواسطته يتم ضم عدة جزيئات من الإيثيلين التي تؤكسد لتشكل كحول خطي، شبيه للكحول الطبيعي المستخرج من زيت جوز الهند أو الشحم الحيواني والذي يستعمل لصنع مساحيق التنظيف؛ مبلمر البيوتادين والإستيرين ليشكل مطاط صناعي، مادة مهمة لصنع عجلات السيارات والشاحنات؛ تفاعل الإيثيلين وحمض الخليك لإنتاج مونامر أسيتات الفينيل.
petrol companies
استعمالات المواد البتروكيميائية:
الإيثيلين هو أكثر المواد استعمالاً في مجال صناعة المواد البتروكيميائية. المنتجات الثانوية الناتجة من عملية الانشطار تستعمل لإنتاج غليكول الإيثيل، الذي يستعمل كمادة مقاومة للتجمد وأساس لصنع الإستيرين، مادة أساسية لصنع المطاط الصناعي؛ البولي إيثيلين، بلاستيك شفاف له استعمالات عديدة: قماش؛ دهان اللثي(لبن الشجر)؛ واستعمالات أخرى. أما البروبيلين و البوتيلين فهما مهمان في صناعة كحول الإيزوبروبيل، بعض المنظفات، والمطاط الصناعي. أما عائلة الإيسيتيلين فتوفر مواد لمجال صناعة المواد البتروكيميائية. يتم الحصول على الإيسيتيلين ومشتقاته من الميثان-المصدر الرئيسي للغاز الطبيعي-الذي يتم بواسطته إنتاج ألياف الأسيتات، وأسيتات الفينيل، وكلوريد الفينيل، فيتم بواسطتهم صناعة الصمغ والبلاستيك. مجموعة أروماتي من مشتقات البترول كالبنزين والتوليووين مهمة أيضاً للمنتجات النهائية.
مشاكل في الصناعة
مشكلتان رئيسيتان ظهرتا عند ازدهار الصناعة البتروكيميائية وهي إخراج المصانع وسميتها. على الرغم من أن الصناعة على مر السنين عملت على التقليل من هذه المشكلة، إلا أنها ستبقى مواضيع مهمة مستقبلاً.
تطلق المصانع غازات وسوائل ومواد صلبة وترميها في المناطق المحيطة بها كجزء من عملياتها. قد تطلق الأفران وسخانات البخار الكربون والكبريت المؤكسد بالإضافة إلى مواد أخرى ناتجة عن الحرق. معالجة المياه المستخدمة في التبريد المباشر وأدوات التنظيف تضم عادة مخلفات عضوية. لابد من التصرف في عدد من المخلفات الصلبة. هذه الأنهر من المخلفات يمكن أن تكون مسؤولة عن عدد من أنماط التلوث البيئي، تلوث الأنهر والبحيرات، مواد مضافة سامة في الأراضي، يمكن أن تتسبب في ترشيح المواد الكيميائية السامة إلى التربة.
مجموعة أخرى من المشاكل ظهرت مع بدء استعمال المستهلك للمنظفات غير قابلة للانقسام بفعل البكتيريا ورميها في المجاري وصهاريج صرف النفايات، مما أدى إلى ملايين الأطنان من مخلفات البلاستيك، كما أن استعمال البخاخات المحتوية على الكلروفلوروكربون يدمر طبقة الأوزون.
في آخر دراسة تبين أنه هناك دائماً مقايضة بين ثمن تخفيف أو تحديد المشاكل الناتجة عن هذه المشاكل وحاجة المجتمع لهذه المنتجات المصنعة من المواد البتروكيميائية.
استعمالات المواد البتروكيميائية عديدة. الاحتياجات الأساسية تدخل في معظم مجالات الاستهلاك، ومنها:
الزراعة والأطعمة:
أهم المواد المستعملة هي الأمونيا، حيث أن الغاز الطبيعي أكثر المواد الخام أفضلية والذي يتم تصنيعه الآن في كل أرجاء العالم. تستعمل الأمونيا لصناعة سماد النيتروجين وصناعات أخرى تضم كيميائيات حماية المحاصيل، وبروتين وحيد الخلية، وغشاء البولي إيثيلين لاستعمالات زراعية، وأطعمة ومواد مضافة لها.
الإسكان:
كلوريد البولي فينيل، والبولي إستيرين والبولي يوريثاين(نوع من اللدائن) المعزول، مواد مانعة للتسرب والانزلاق، صمغ الفينيل والأكريليت، قماش الأثاث، والسجاد، والدهان وورق الجدران من المنتجات المهمة في هذا لمجال.
الملابس:
من عشرين ليف صناعي، هناك فقط ثلاثة-أسيتات، حرير، أندريد الخليك- لا يستخرج من المواد البتروكيميائية.
المواصلات:
هذه المنتجات تضم سيارات البوليستر وهياكل الشاحنات، وممص الصدمات الستيرنك للسيارات، والمطاط الصناعي للعجلات، ودواسات العجلات، وأغطية المقاعد الفينيل، الميثاكريليت في الإشارات الضوئية ولافتات الطرق. كثير من أنماط السيارات تستعمل مئات الأرطال من البلاستيك، حيث أنه يعد قوي لكن أخف من الحديد.
الأدوية:
عدد كبير من الأدوية تنتج من المواد البتروكيميائية، من عقاقير لتقليل التأثيرات الحيوية، وعلاجات تقضي على الاحتقان، وعقاقير لتخفيض ارتفاع ضغط الدم، ومسكنات كالأسبيرين والفيناسيتين.
