يتم إنتاج المطاط الصناعي والبلاستيك – المستخدم في تصنيع الإطارات والألعاب والعديد من المنتجات الأخرى – من البيوتادين، وهو جزيء مصنوع تقليديا من البترول أو الغاز الطبيعي.

وقد اخترع الفريق العلمي من جامعة ديلاوير وجامعة مينيسوتا وجامعة ماساتشوستس عملية لصنع البيوتادين من مصادر متجددة مثل الأشجار والأعشاب والذرة.

وسيتم نشر النتائج، على شبكة الإنترنت الآن، في الجمعية الكيميائية الأمريكية، وهي مجلة رائدة في الكيمياء الخضراء والهندسة. وينتمي كل مؤلفي الدراسة إلى مركز (CCEI) ومقره جامعة ديلاوير.
(CCEI) هو مركز أبحاث الطاقة بتمويل من وزارة الطاقة الأمريكية.

البوتادين هو العنصر الكيميائي الرئيسي في مجموعة واسعة من المواد الموجودة في جميع أنحاء المجتمع. يدخل هذا الجزيء رباعي الكربون تفاعل كيميائي لتشكيل سلاسل طويلة تسمى البوليمرات، و يدخل في تشكيل الستايرين والبوتادين المطاط ايضا والذي يستخدم لجعل إطارات السيارات عالية المقاومة وغيرها من المواد الاخرى،
ايضا في عالم البلاستيك، فأن البوتادين هو العنصر الكيميائي الرئيسي في الأكريلونيتريل بيوتادين الستايرين وهو البلاستيك الصلب التي يمكن أن يصمم في أشكال صلبة. يستخدم (ABS) البلاستيك الصلب لصنع ادوات تحكم ألعاب الفيديو، وقطع غيار السيارات والسلع الرياضية والأجهزة الطبية ولعبة التركيب البلاستيكية، و غيرها من المنتجات.

ولكن الحصول على البوتادين يسبب مشكلة اقتصادية وبيئية حيث انتاجه يتطلب تكرير الهيدروكربونات الطبيعية مثل النفط والغاز لإنتاجه.

طريقة التصنيع الجديدة

اما الطريقة الكيميائية الجديدة المكونة من ثلاث خطوات تبدأ بسكريات مشتقة من الكتلة الحيوية. فبأستخدام التكنولوجيا المتقدمة في (CCEI) ، يمكن للفريق تحويل هذه السكريات إلى مركب شبه حلقي يسمى فارفورال. ثم يتم بعد ذلك يتم معالجة هذه المادة لتكون مركب حلقة آخر يسمى رباعي هيدرو الفوران  (THF)، في الخطوة الثالثة المبتكرة يستخدم عامل مساعد  جديد يسمى “الفوسفور المدعم من الزيوليت والسيليكا”[phosphorus all-silica zeolite] (الذي تم تطويره داخل المركز) لكسر حلقات رباعي هيدرو الفوران إلى بيوتادين مع كفاءة أكثر من 95 في المئة.

                               تفاعل الامتصاص والتكوين
       Image credits P. J. Dauenhauer et al., (2017), ACS

وقد اطلق الفريق على هذا التفاعل الانتقائي الجديد “ديهيدرا-ديكليزاتيون”الامتصاص-والتكسير لتمثيل قدرته على إزالة المياه وكسر المركبات الحلقية في آن واحد.

“نحن اكتشفنا أن العوامل المساعدة القائمة على الفوسفور بدعم من السيليكا والزيوليت تظهر انتقائية عالية لتصنيع المواد الكيميائية مثل بوتادين”، ويقول البروفيسور وي فان من جامعة ماساتشوستس “عند مقارنة قدرتها على السيطرة على بعض استخدامات الكيمياء الصناعية مع المواد المساعدة الأخرى، فأن المواد الفوسفورية تُظهر دورا فريدا من نوعه وتكمل بشكل جيد عمل العوامل المساعدة التي تم تطويرها في (CCEI).”

اختراع المطاط المطاطي هو جزء من المهمة الأكبر للجنة. وقد ركز المركز في عام 2009 على التكنولوجيا التحويلية التحفيزية لإنتاج المواد الكيميائية المتجددة والوقود الحيوي من مصادر الكتلة الحيوية الطبيعية.

يقول البروفيسور بول دوينهاور من جامعة مينيسوتا، وهو المدير المشارك لمركز الدراسات العليا في مجال البيئة والمؤلف المشارك في هذه الدراسة: “إن هذه التكنولوجيا الحديثة توسع بشكل كبير قائمة الجزيئات التي يمكننا أن نصنعها من (لكنوسليولوز)” تلك المادة الطبيعية الموجودة في النباتات.

المصادر: 1 2

Facebook Comments

‎إضافة تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

You may also like

تقنية جديدة لحماية رواد الفضاء من خطر الاشعاع

يعتبر التعرض للإشعاع في الفضاء من اشد المعرقلات