جامعة أديلايد الأسترالية تطوّر طريقة كهروكيميائية لتحويل اليوريا إلى هيدرازين

أخبار ar.wedoany.com، طوّر باحثون في جامعة أديلايد الأسترالية طريقة كهروكيميائية لتحويل اليوريا إلى هيدرازين، وهو مادة كيميائية صناعية تُستخدم في مجالات مثل المستحضرات الصيدلانية ودفع الصواريخ. وتمثل هذه الدراسة نهجًا جديدًا لإنتاج الهيدرازين بتأثير بيئي منخفض، مع إيجاد استخدام عملي للنفايات الغنية باليوريا.

استخدم فريق البحث، المنتمي إلى كلية الهندسة الكيميائية بالجامعة، الكهرباء وكلوريد الصوديوم لدفع عملية التحويل. وتناسب هذه الطريقة مصادر متعددة لليوريا، بما في ذلك اليوريا النقية والمياه العادمة الغنية باليوريا والبول البشري.

يُعد الهيدرازين مادة كيميائية صناعية مهمة، ويجري حاليًا استكشاف استخدامه في تطبيقات الطاقة مثل خلايا الوقود والمهام الفضائية طويلة الأمد. غير أن طرق التصنيع التقليدية تعتمد على الأمونيا أو مشتقات اليوريا عبر عمليات قائمة منذ عقود، وتتطلب هذه العمليات استخدام مواد كيميائية خطرة واستهلاكًا كبيرًا للطاقة، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الإنتاج وزيادة العبء البيئي.

وفقًا للدكتور بينغتانغ وانغ، المؤلف الأول للورقة البحثية، فإن طرق التصنيع الحالية مستخدمة منذ عقود، ويُعد تطوير بديل جديد معتدل الظروف خطوة أساسية نحو دفع إنتاج الهيدرازين في اتجاه أكثر استدامة واقتصادية. صمّم الباحثون عملية كهروكيميائية تستخدم الكهرباء لإحداث التحول الكيميائي في ظروف معتدلة نسبيًا، واختاروا اليوريا مادةً ابتدائيةً لانتشارها الواسع في مصادر مثل البول البشري. يعمل كلوريد الصوديوم على توليد أنواع كلور مُمتزّة على سطح القطب الكهربائي، تتفاعل مع اليوريا لتكوين N-كلورويوريا، التي تتحول بعد ذلك إلى هيدرازين عبر عملية تحلل مائي، بينما توفر الكهرباء الطاقة اللازمة للتحول.

أظهرت نتائج الاختبارات أن هذه التقنية قادرة على تحقيق إنتاجية عالية من الهيدرازين. تحقق الباحثون من الأداء باستخدام مواد أولية مختلفة من اليوريا، مما يؤكد قدرة العملية على معالجة مواد تتجاوز اليوريا المختبرية النقية. وإذا تمكنت هذه الطريقة من العمل بكفاءة على نطاق واسع، فإن استخدام المياه العادمة والبول كمواد أولية سيكون ذا قيمة خاصة، إذ قد يجمع بين معالجة النفايات وإنتاج المواد الكيميائية.

غير أن الباحثين أشاروا أيضًا إلى أن النظام الحالي ما زال يواجه قيودًا تقنية واقتصادية، بما في ذلك تراكم الأملاح والطاقة اللازمة لفصل منتج الهيدرازين بعد التفاعل. ستركز الأعمال اللاحقة على خفض التكاليف، وتبسيط فصل المنتج، وتحسين التشغيل المستمر، وتطوير تصميمات أكثر عملية للمفاعلات. ويرى الباحثون أن هذه التطورات قد تمهد الطريق لإنشاء مسار مستدام لإنتاج الهيدرازين مدفوعًا بالكهرباء المتجددة.

نُشرت هذه الدراسة في مجلة Nature Synthesis.