أخبار ar.wedoany.com، تمكنت شركة Exactmer، المنبثقة عن كلية لندن الإمبراطورية (Imperial College London)، من تطوير غشاء على نطاق تجريبي قادر على فصل مكونات النفط الخام دون استخدام الحرارة، وهو إنجاز من شأنه أن يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة في عمليات التكرير.

في ورقة بحثية نُشرت اليوم في مجلة "ساينس" (Science)، وصف فريق بحثي يضم علماء من بريطانيا والصين والمملكة العربية السعودية وسنغافورة غشاءً بعرض متر واحد تم تصنيعه باستخدام تقنية اللف على اللف (roll-to-roll). ويرى أندرو ليفينغستون، الرئيس التنفيذي لشركة Exactmer والباحث الرئيسي، أن هذه الدراسة تُظهر أن تقنية التجزئة بالأغشية أصبحت الآن "جاهزة" للتطبيقات التجارية.

يمثل التقطير الحراري التقليدي حوالي 1% من استهلاك الطاقة العالمي. وظلت تقنية الأغشية تُعتبر بديلاً منخفض استهلاك الطاقة، حيث تشير التقديرات إلى أنها قد توفر ما يصل إلى 90% من الطاقة. ومع ذلك، كانت المفاضلة بين سرعة الفصل والانتقائية تشكل عقبة رئيسية أمام التسويق التجاري. ويؤكد الباحثون أنهم تمكنوا من تجاوز هذه العقبة، حيث أن غشاءهم يتمتع بنفاذية أعلى بحوالي 10 مرات من أحدث الأغشية المتطورة حالياً، مع الحفاظ على نفس المستوى العالي من الانتقائية.

ينبع هذا التقدم من بنية بوليمرية جديدة، حيث تظل مساماتها المجهرية مستقرة عند ملامستها للهيدروكربونات. ومن خلال إدخال روابط متصالبة (cross-linking) أثناء عملية التصنيع، تمكن الفريق من منع ظاهرة الانتفاخ التي تؤدي عادةً إلى تدهور أداء الغشاء. ويوضح تشيوي جيانغ، مدير تطوير الأغشية في Exactmer: "هذا يحافظ على المسامات المجهرية اللازمة لتحقيق الفصل الجزيئي، مع السماح في الوقت نفسه بتدفق سريع للهيدروكربونات."

أشاد خبراء مستقلون بهذا العمل. ووصفه رايان ليفلي، أستاذ الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية في معهد جورجيا للتكنولوجيا (Georgia Institute of Technology)، بأنه "إنجاز استثنائي". وأضاف أنه على الرغم من أن تقنية الروابط المتصالبة كانت مطروحة سابقاً، إلا أن الباحثين تمكنوا من إيجاد "نقطة التوازن المثلى لأداء الغشاء".

في اختبارات أجريت على النفط الخام العربي فائق الخفة، استخلص غشاء الفريق ما يقرب من 100% من الهيدروكربونات الثقيلة التي يزيد عدد ذرات الكربون فيها عن 15، وأزال أكثر من 90% من المركبات المحتوية على الكبريت. ويشير الباحثون إلى أن هذا يمكن أن يقلل من الحاجة إلى إزالة الكبريت بشكل منفصل في المراحل اللاحقة، مما يبسط عملية التكرير. عند معالجة النفط الخام الحقيقي، حافظ الغشاء على أداء مستقر لمدة 30 يوماً من التشغيل المتواصل، على الرغم من أن معدلات التدفق كانت أقل مقارنة بالمخاليط الاصطناعية. علاوة على ذلك، تم دمجه في وحدات لولبية قياسية (spiral-wound modules) تُستخدم على نطاق واسع في الصناعة، مما يُظهر إمكاناته للتطبيق التجاري.

وقال ليفلي إن النجاح في الانتقال من عينة معملية إلى وحدة غشاء كاملة الحجم هو أمر مشجع بشكل خاص. وأضاف: "إن القدرة على الانتقال من اختبارات بحجم طابع بريدي إلى وحدات غشاء كاملة الحجم في مثل هذا الوقت القصير تشير إلى مستقبل واعد للتكرير القائم على الأغشية." ويستكشف الفريق حالياً بدائل صديقة للبيئة للكلوروفورم (المذيب المستخدم في تصنيع الغشاء). كما تخطط Exactmer لتطوير تقنيات مماثلة لفصل المواد في صناعة الأدوية.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com