محققان دانشگاه تبریز با انجام یک پژوهش آزمایشگاهی تلاش کردند یک کاتالیست وارداتی را با یک نانوکاتالیست تولید داخل جایگزین نمایند. این کاتالیست یک ماده‌ی مهم کاربردی در صنایع پتروشیمی محسوب می‌شود.
تلاش محققان دانشگاه تبریز برای جایگزینی یک کاتالیست وارداتی در صنعت پتروشیمی
استفاده از واکنش‌های شیمیایی برای تولید یک ماده از ماده‌ی دیگر امری مرسوم در بسیار از صنایع از جمله صنعت پتروشیمی است. این واکنش‌ها اغلب با سرعت بسیار پایینی پیش می‌روند و برای اینکه یک واکنش به‌صورت کامل انجام شود و ماده‌ی موردنظر را تولید کند، لازم است ساعت‌ها منتظر ماند. از سوی دیگر فاکتور زمان یک فاکتور تأثیرگذار در سود و بازدهی یک صنعت محسوب می‌شود. به این منظور از یک ماده با نام کاتالیست استفاده می‌شود که وظیفه‌ی آن افزایش سرعت انجام واکنش است. امروزه در بخش‌های مختلف صنعت پتروشیمی از کاتالیست‌های عمدتاً وارداتی استفاده می‌شود. بنابراین تلاش برای جایگزینی این کاتالیست‌ها با کاتالیست‌ها ساخت داخل، نقش مهمی در مسیر افزایش بازدهی و بهره‌وری صنایع ایفا خواهد کرد.
دکتر معصومه خاتمیان ضمن اشاره به ماده‌ی استایرن به‌عنوان یک ماده‌ی اولیه پرکاربرد در تولید پلیمرهای مختلف، هدف از انجام این طرح را سنتز یک نانوکاتالیست پربازده به‌منظور تولید آسان‌تر و کم‌هزینه‌تر استایرن عنوان کرد.
وی از مواردی چون نیاز به انرژی و سرمایه‌گذاری بالا و بازدهی پایین تولید، به‌عنوان معایب استفاده از روش‌های مرسوم تولید استایرن یاد کرد و افزود: «در حال حاضر استایرن با واکنش کاتالیستی هیدروژن زدایی اتیل بنزن و یا با استفاده از فرایند پراکسیداسیون اکسید پروپن انجام می‌شود. هم‌اکنون در صنعت پتروشیمی از جمله پتروشیمی تبریز و پتروشیمی عسلویه از مورد اول به‌عنوان راهی برای تولید استایرن استفاده می‌شود. کاتالیست مورد استفاده در این فرایند اغلب وارداتی است. در این پژوهش سعی شده با توجه به منابع و نیاز داخلی و همچنین بهره‌گیری از فناوری نانو، نانوکاتالیستی سنتز شود که بتوان آن را به‌سوی تجاری‌سازی پیش برد، به‌نحوی‌که جایگزین کاتالیست‌های وارداتی در صنعت گردد.»
وی ادامه داد: «در طرح حاضر یک نانوکاتالیست با ساختار نانوکامپوزیتی سنتز شده است. در سنتز این نانوکاتالیست از غربال ملکولی کروموسیلیکات ZSM-5گونه و نانوذرات اکسید آهن استفاده شده است. سنتز این نانوکاتالیست به روش پراکنش فاز جامد صورت گرفته و پس از فرایند سنتز، ساختار نانوکاتالیست به کمک آزمون‌های شناسایی، مشخصه یابی و میکروسکوپی ارزیابی شده است. فعالیت این نانوکاتالیست در حضور گاز دی‌اکسید کربن صورت می‌گیرد که این موضوع سبب افزایش عمر آن می‌گردد.»
نتایج کمی به‌دست‌آمده از نحوه‌ی عملکرد این نانوکاتالیست در واکنش تولید استایرن بیانگر این مطلب است که میزان استایرن تولید شده در یک مدت‌زمان مشخص و در بهترین شرایط ۵۶٫۱۹ درصد و انتخاب‌گری این نانوکاتالیست ۹۶٫۰۵ درصد بوده است.
استایرن مایعی است بی‌رنگ با گرانروی بالا و نقطه‌جوش ۱۴۵ درجه‌ی سانتی‌گراد. در حال حاضر استایرن به‌عنوان یک ماده‌ی مهم و حیاتی در صنایع پتروشیمی شناخته‌شده و مصارف عمده و روزافزون آن، تولید پلی استایرن، رزین‌های آکریلونیتریل و لاستیک‌های مصنوعی است. بیش از ۹۵ درصد استایرن تولیدی دنیا به روش هیدروژن زدایی از اتیل بنزن به دست می‌آید.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر معصومه خاتمیان- عضو هیأت علمی دانشگاه تبریز- دکتر مریم ساکت اسکویی- دانش‌آموخته‌ی مقطع دکترا- و ابراهیم صادقی- دانش‌آموخته‌ی مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه تبریز- است. نتایج این کار در مجله‌ی The Journal of Physical Chemistry با ضریب تأثیر ۴٫۵۳۶ (جلد ۱۲۱، شماره‌ی ۱۲، سال ۲۰۱۷، صفحات ۶۶۵۰-۶۶۶۱) منتشر شده است.
