طور مهندسون في جامعة Michigan نظام مفاعل كيميائي جديد يمكّن من إنتاج البروبيلين بكفاءة عالية من غاز الصفائح الصخرية، مما يوفر مساراً جديداً لتوريد المواد الخام الكيميائية. نُشرت نتائج هذا البحث في مجلة Science، ومن المتوقع أن يساهم في خفض تكاليف الإنتاج الكيميائي في عصر ما بعد النفط.
يُعد البروبيلين مادة كيميائية أساسية لتصنيع البلاستيك واللاصقات والألياف الصناعية والمنتجات الصناعية الأخرى، ويُنتج حالياً بشكل رئيسي كمنتج ثانوي من تكرير النفط الخام. مع تحول هيكل الطاقة نحو الغاز الطبيعي والطاقة المتجددة، يكتسب تطوير طرق جديدة لإنتاج البروبيلين أهمية كبيرة. يُعد البروبان المتوفر بكثرة في غاز الصفائح الصخرية بديلاً محتملاً عن النفط الخام.
يقول البروفيسور Suljo Linic، مؤلف المراسلات في جامعة Michigan قسم الهندسة الكيميائية: "تحويل البروبان اقتصادياً إلى بروبيلين أمر صعب للغاية. الطرق التقليدية تتطلب درجات حرارة عالية، مما يؤدي إلى تكوين رواسب كربونية صلبة كمنتجات ثانوية، تُتلف المحفز وتقلل من الكفاءة."
يعتمد المفاعل الجديد على أنابيب ألياف مجوفة (hollow fiber membranes) لفصل البروبيلين والهيدروجين الناتجين عن البروبان. خلال التفاعل، يخترق الهيدروجين المسام ويدخل إلى الغرفة الخارجية، حيث يتم مزجه مع كمية دقيقة من الأكسجين للاحتراق، مما يوفر الحرارة اللازمة للتفاعل. يتيح هذا التصميم تشغيل النظام تحت ضغط بروبان أعلى، مما يمنع تكوين المركبات الضارة.
قدر الفريق البحثي أن مصنعاً ينتج 500 ألف طن من البروبيلين سنوياً باستخدام هذه التقنية سيوفر ما يصل إلى 23.5 مليون دولار سنوياً مقارنة بالعمليات الحالية التي تستخدم غاز الصفائح الصخرية كمادة خام. كما يقلل احتراق الهيدروجين داخلياً من تكاليف التشغيل بشكل إضافي.
توفر هذه التقنية لصناعة الكيماويات حلاً مستداماً للمواد الخام، وتظهر إمكانية إنتاج المواد الكيميائية عالية القيمة مباشرة من الغاز الطبيعي. يعزز تطوير هذه التقنية كفاءة عمليات التصنيع الكيميائي وتحسين التكاليف.
