فرآیند تولید مواد اولئوکمیکال (ترکیبات بر پایه روغن های طبیعی)
مقدمه:
اولئوکمیکال* ها ، مواد شیمیایی هستند که از چربی‌ها و روغن‌های طبیعی به دست می‌آیند که عمدتاً از منابع گیاهی و حیوانی استخراج می‌شوند. این مواد شیمیایی پایدار و چندمنظوره به عنوان مواد اولیه در صنایع و محصولات مختلف از جمله محصولات مراقبت شخصی، مواد شوینده و پاک کننده، محصولات غذایی، روان‌کننده‌ها و صنایع مختلف استفاده می‌شوند. فرآیند تولید مواد اولئوکمیکال(ترکیبات بر پایه روغن های طبیعی) شامل چندین مرحله اساسی است که مواد خام را به محصولات شیمیایی با ارزش تبدیل می‌کنند.
- تامین مواد اولیه:
در تولید مواد اولئوکمیکال، مواد اولیه با کیفیت بالا اهمیت ویژه ای دارد. منبع اصلی برای تولید مواد اولئوکمیکال، تری گلیسیرید هایی هستند که در روغن های گیاهی و چربی های حیوانی یافت می شوند. روغن های مورد استفاده که به طور متداول برای تولید مواد اولئوکمیکال استفاده می شوند، شامل روغن پالم، روغن سویا، روغن نارگیل و روغن کلزا هستند. چربی های حیوانی مانند پیه و چربی خوک نیز استفاده می شوند. انتخاب ماده اولیه به عواملی مانند دسترسی، هزینه و خواص مطلوب محصول نهایی بستگی دارد.
- هیدرولیز (تجزیه چربی ها):
اولین مرحله اصلی در تولید مواداولئوکمیکال، هیدرولیز است که به عنوان تجزیه چربی ها نیز شناخته می شود. این فرآیند شامل شکستن تری گلیسیرید ها به اسیدهای چرب و گلیسرول است. هیدرولیز معمولاً در یک راکتور با فشار بالا انجام می شود، جایی که تری گلیسیرید ها در معرض آب در دمای بالا (حدود ۲۵۰ درجه سانتی گراد) قرار می گیرند. واکنش شیمیایی هیدرولیز به صورت زیر نشان داده می‌شود:
C3H5(OOCR)3+3H2O→C3H5(OH)3+3RCOOH
در این واکنش C3H5(OOCR)3 نشان دهنده یک تری گلیسیرید، H2O نشان دهنده آب و C3H5(OH)3 گلیسیرین یا گلیسرول می باشد. RCOOH نیز اسیدهای چرب حاصل هستند. هیدرولیز یک مرحله حیاتی و بسیار مهم است زیرا اسیدهای چرب و گلیسرول تولید می کند که اجزای سازنده اساسی برای محصولات مختلف اولئوکمیکال هستند.
- تقطیر:
پس از هیدرولیز، مخلوط اسیدهای چرب و گلیسرول (گلیسیرین) از طریق تقطیر جهت جداسازی و خالص سازی اجزا پردازش می شوند. برای جداسازی اسیدهای چرب بر اساس نقطه جوش آن ها، از تقطیر جز به جز استفاده می شود. این مرحله برای به دست آوردن اسیدهای چرب با خلوص بالا که برای کاربردهای صنعتی خاص ضروری هستند، بسیار حیاتی است.
- ترانس استریفیکاسیون:
در فرآیند ترانس استریفیکاسیون، چربی ها با الکل ها (معمولاً متانول) واکنش می دهند تا استر های اسید چرب و گلیسرول تولید شود. این فرآیند به ویژه در تولید بیودیزل اهمیت دارد، جایی که استر های متیل اسید چرب (FAMEs) محصول مطلوب هستند. ترانس استریفیکاسیون به کاهش ویسکوزیته روغن ها کمک می کند و آن ها را مناسب برای استفاده به عنوان بیودیزل می‌سازد.
- هیدروژناسیون:
هیدروژناسیون فرآیندی است که در آن هیدروژن به اسیدهای چرب غیر اشباع یا استر ها اضافه می شود تا به ترکیبات اشباع تبدیل شوند. این مرحله باعث افزایش پایداری و عمر مفید محصولات می شود. هیدروژناسیون معمولاً در حضور یک کاتالیزور فلزی و در دماها و فشارهای بالا انجام می شود. فرآیند هیدروژناسیون برای بهبود خواص عملکردی اولئوکمیکال ها ضروری است.
- جداسازی و خالص سازی:
پس از واکنش های شیمیایی اولیه، محصولات حاصل اغلب نیاز به خالص سازی بیشتر دارند. جزءبندی شامل جداسازی اجزای مختلف بر اساس نقطه جوش یا حلالیت آن ها است. در این مرحله، از مطابقت اولئوکمیکال نهایی با استانداردهای خلوص مورد نیاز برای کاربردهای مختلف مطمئن می شوند.
مزایا و منافع زیست محیطی و اقتصادی:
تولید مواد اولئوکمیکال مزایای زیست محیطی و اقتصادی متعددی را به همراه دارد:
- منابع تجدیدپذیر: اولئوکمیکال ها از منابع تجدیدپذیر مانند روغن‌های گیاهی و چربی‌های حیوانی به دست می‌آیند. این امر وابستگی به منابع پتروشیمی محدود را کاهش می دهد.
- زیست تخریب پذیری: اولئوکمیکال ها قابل تجزیه زیستی هستند و به همین دلیل جایگزین های دوستدار محیط زیست برای محصولات پتروشیمی ها محسوب می‌شوند. این مواد به طور طبیعی تجزیه می‌شوند و تأثیرات زیست محیطی محصولات شیمیایی را کاهش می‌دهند.
- کاهش ردپای کربنی: تولید مواد اولوکمیکال در مقایسه با محصولات پتروشیمی ردپای کربنی کمتری دارد. استفاده از مواد خام تجدید پذیر و فرآیندهای کارآمد به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کمک می‌کند.
- صرفه اقتصادی: اولئوکمیکال ها، جایگزین های مقرون به صرفه‌ای برای محصولات پتروشیمی فراهم می‌کنند، به ویژه در مناطقی که منابع طبیعی روغن فراوان است. این امر رشد اقتصادی را ترویج داده و هزینه تولید محصولات شیمیایی را کاهش می‌دهد.
نتیجه:
تولید محصولات اولئوکمیکال یک فرآیند پیچیده است که چربی‌ها و روغن‌های طبیعی را به محصولات شیمیایی با ارزش تبدیل می‌کند. از طریق مراحل هیدرولیز، ترانس استریفیکاسیون، هیدروژناسیون و خالص‌سازی، مواد خام به مجموعه‌ای از اولئوکمیکال ها تبدیل می‌شوند که نقش‌های اساسی در صنایع مختلف ایفا می‌کنند. با رشد تقاضا برای منابع پایدار و تجدیدپذیر، اهمیت اولئوکمیکال ها در بازار جهانی همچنان رو به افزایش است. بازار محصولات اولئوکمیکال طی قرن گذشته به طور مداوم در حال گسترش بوده است و پیش‌بینی می‌شود که به دلیل رشد جمعیت و تغییر عادات مردم به استفاده از محصولات مبتنی بر منابع تجدیدپذیر و ترجیحاً زیست‌سازگار، این روند ادامه یابد. به عنوان مثال، اخیرا پلاستیک‌های زیست تجزیه‌پذیر و روان‌کننده‌های زیست تجزیه‌پذیر در اروپا و خارج از اتحادیه اروپا مورد استفاده قرار می گیرند. دستورالعمل اروپایی استفاده از کیسه‌های پلاستیکی زیست تخریب پذیر را الزامی کرده و قوانین استفاده از آن‌ها توسط اکثر فروشگاه‌ها را وضع کرده است. روان‌کننده های زیستی به طور مداوم در حال گسترش در بازار هستند. این روان کننده ها علاوه بر قیمت مناسب تر، عملکرد و کارایی بهتری نسبت به روان کننده های ساخته شده از منابع فسیلی در دماهای پایین تر دارند. علاوه بر این، به دلیل سازگاری زیستی با محیط ها و اکوسیستم دریایی، این مواد ارزشمند به تدریج در حال جایگزینی با روان‌کننده های نفتی معدنی در حمل و نقل دریایی می شوند.
* ترکیبات بر پایه روغن های طبیعی
منابع:
