استفسارات:
info@deiso.co.jp.
هاتف: 03-5403-6479 (اليابانية)
الهاتف: +1-361-298-0005 (الإنجليزية)
فاكس: 0488-72-6373
ساعات العمل:

من الإثنين إلى الجمعة ، من الساعة 9:00 حتى الساعة 17:30 بتوقيت اليابان
باستثناء الأعياد الوطنية اليابانية.
خلف

التخليق الكيميائي من ثاني أكسيد الكربون (CO2)

جدول المحتويات

خلفية

تتراوح كميات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي الطبيعي ، وهو غاز عديم اللون ، من 0 إلى 5%. يتكون من ثلاث ذرات: جزيء خطي بدون عزم صاف ثنائي القطب يتكون من ذرتين من الأكسجين مرتبطة بذرة كربون واحدة. تمت صياغته بهذه الوسائل: (1) الكائنات الهوائية مثل البشر والحيوانات تنتجها بشكل أساسي أثناء التنفس. ومع ذلك ، يمكن أيضًا توليدها أثناء الاحتراق أو التحلل الميكروبي للنفايات العضوية (2) ، عن طريق حرق الوقود الأحفوري ، بما في ذلك الفحم والنفط والبنزين والغاز الطبيعي الذي ينتج الجزء الأكبر من الانبعاثات البشرية ، و (3) اعتمادًا على المقصود منتج (منتجات) ، يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون مباشرة عن طريق تحويله إلى مواد كيميائية من خلال طرق تحفيزية مختلفة إلى جانب استخدامه في العمليات الصناعية مثل تصنيع الأسمنت أو الصودا.

 

طرق استخدام ثاني أكسيد الكربون

من الممكن تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مركبات كيميائية قيمة باستخدام تقنيات مختلفة. التحويل الحراري الذي يتضمن درجات حرارة عالية ؛ التحويل الميكروبي باستخدام سلالات البكتيريا المهندسة ؛ الاختزال الكهروكيميائي المباشر باستخدام مصادر الطاقة المتجددة ؛ التخفيض الضوئي باستخدام ضوء الشمس ؛ التحويلات الأنزيمية بوساطة الميتوكوندريا باستخدام الإنزيمات المستخرجة من الخلايا الحية ؛ الكيمياء العضوية الاصطناعية باستخدام الكواشف الفلزية العضوية مع المعادن الأساسية مثل محفزات النحاس أو الحديد ؛ والتفاعلات المدعومة بالإنزيم باستخدام المحفزات الحيوية هي عدد قليل من هذه. كل تقنية لها فوائد فريدة وفقًا لفئات المنتج المقصودة ، ومعدل الإنتاج ، واستهلاك الطاقة ، وما إلى ذلك.

 

 

يؤدي تطبيق الكهرباء مباشرة على جزيئات ثاني أكسيد الكربون إلى أن تصبح أيونات فورمات ، والتي قد تتفاعل مع جزيئات أخرى لتوليد مركبات قيمة مثل الميثانول والإيثانول. تُعرف هذه العملية بالتحويل الكهروكيميائي المباشر. يزيل هذا النهج أي انبعاثات غازات دفيئة مرتبطة باستخدامه عن طريق استخدام مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية بدلاً من الوقود الأحفوري التقليدي ، مما يجعله خيارًا جذابًا ، نظرًا للمخاوف الحالية المتعلقة بتغير المناخ العالمي. وهذه الطريقة ميسورة التكلفة أكثر من الطرق الأخرى المتاحة الآن بسبب معدلات استخدامها القريبة من 100% والحاجة المنخفضة للمواد الحفازة. ومع ذلك ، لا يزال يتعين حل بعض المشكلات قبل اعتبار الخيار قابلاً للتطبيق تجاريًا بسبب سرعات التفاعل البطيئة عند مقارنتها بتقنيات التحفيز الضوئي ومشاكل قابلية التوسع المحدودة المتعلقة بمتطلبات حجم المفاعل لتحقيق مستويات الإنتاج على نطاق واسع كما هو مطلوب وفقًا لمعايير الصناعة اليوم.

 

الحد من التحفيز الضوئي: باستخدام الطاقة الضوئية والعوامل الحفازة مثل البلورات النانوية لأكسيد التيتانيوم المغطاة بأكاسيد معدنية انتقالية مختلفة ، مثل الفضة ، والكوبالت ، وأكسيد الزنك ، وما إلى ذلك ، يؤدي الاختزال الضوئي إلى تحويل جزيئات ثاني أكسيد الكربون إلى أيونات فورمات ، إذا تم تطبيقها على جهد كاثودي ، أو جذور الهيدروكسيل ، إذا تم تطبيقه بجهد انوديك. يحتوي كلا المنتجين على مجموعة واسعة من الاستخدامات في مختلف الصناعات ، بدءًا من المذيبات وحتى هذه الطريقة لا تحتاج إلا إلى مصدر ضوء بدلاً من التسخين الحراري التقليدي ، فهي خيار جذاب لأداء التوليفات الكيميائية الضوئية في الإعدادات التي لن تكون مناسبة بخلاف ذلك ، مثل إنتاج الدُفعات الصغيرة أو المختبرات حيث تكون المساحة والموارد محدودة ، على التوالي. توفر هذه الطريقة أيضًا مرونة لا مثيل لها.

 

 

تُعرف هندسة سلالات بكتيرية معينة لامتصاص الغازات المذابة مباشرةً من البيئة ، مثل الهواء ، وتحويلها إلى مستقلبات قيمة ، مثل الأحماض الدهنية ، باسم "التحويل الميكروبي". مع عدم وجود ركائز خارجية إضافية ، تتفوق هذه الطريقة على الطرق الأخرى المدرجة هنا من حيث التكاليف لأنه لا يلزم شراء مواد متفاعلة إضافية ؛ بدلاً من ذلك ، يمكن زراعة الثقافات المتخصصة على ممتلكات الفرد بشكل غير مكلف واستخدامها في السياق بشكل فعال. وبفضل التحسينات في تقنيات المعالجة الجينية ، حتى التفاعلات المعقدة متعددة الخطوات يمكنها الآن إنتاج مركبات مستهدفة بالمستويات المرغوبة بسرعة وبدقة ، مما يضمن تشغيل عمليات مراقبة الجودة دون انقطاع في المستقبل المنظور للمشاريع اللاحقة. يستخدم الباحثون بشكل متزايد تقنيات التلاعب الجيني لابتكار عقاقير وعلاجات جديدة. لمواكبة المنافسة والحفاظ على ميزة تنافسية في اختراقات التطور العلمي ، يحتاج السوق العالمي سريع النمو لقطاع الرعاية الصحية إلى كمية متزايدة من الأبحاث.

 

 

التحويل الحراري: التحفيز الحراري هو تطبيق الحرارة على خليط يحتوي على كل من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون لإنتاج هيدروكربونات سائلة مماثلة للكسور البترولية ولكنها أكثر نقاءً في الجودة من النفط الخام القياسي الذي يتم الحصول عليه من مواقع استخراج الوقود الأحفوري اليوم. إتاحة الوصول إلى المنتجات النهائية القيمة التي يصعب على قطاع التكرير الحصول عليها في مكان آخر. ويتم تمكين تصنيع البوليمر من خلال الكيمياء الحرارية - البوليولات ، والبلاستيك ، والمطاط ، والرغوة ، والمواد اللاصقة ، ومانعات التسرب ، والغراء ، والطلاء. المنسوجات والألياف والمواد المركبة لها استخدامات مختلفة في صناعات مختلفة ، بما في ذلك مستحضرات التجميل والتعبئة والتغليف وتجهيز الأغذية وهندسة السيارات وتشييد المباني والزراعة والطيران. هذا هو السبب في أنهم يكتسبون شعبية بسرعة وهم رواد صناعة التكنولوجيا على نطاق عالمي. تستلزم التحويلات الأنزيمية التي تتم بوساطة الميتوكوندريا استخراج الإنزيمات من الخلايا الحية ، وتحديداً الميتوكوندريا ، ونقلها إلى وسط آخر حيث تقوم بتحويل الوسائط التفاعلية ، مما يؤدي في النهاية إلى تشكيل مسار محدد مسبقًا للمنتج النهائي ناتج عن توليد مستقلبات وسيطة قيمة متعددة المركبات المتعايشة. حمض اللاكتيك ، الأسيتوين ، الجلسرين ، والكحول الخليك السكسينيك السكسينيك الماليك الطرطريك ، الجلوتارالدهيد ، 2-هيدروكسي بنزوات ، وحمض الفينوكسي أسيتيك ، و 2-ميثيل فينوكسي إيثانول ، هي مجرد مركبات قليلة يمكن استخلاصها بدقة ونقاء أفضل بأسعار مخفضة. قيمة.

 

ومع ذلك ، على عكس طريقة الكيمياء الكهربائية المباشرة ، تحويلات الميتوكوندريا لها حركيات أبطأ ، مما يعني أن الدورة تستغرق وقتًا أطول حتى تكتمل قبل الوصول إلى نقطة النهاية. قد يقلل هذا من سعة الإنتاجية الفعلية. في ظروف معينة ، تكون أوقات الاستجابة الأسرع ضرورية. تأكد من تسليم المنتج النهائي في التاريخ المتوقع ووفقًا للجدول الزمني الموعود للعملاء والعملاء. قبل بدء المشروع ، يعد هذا عاملاً حاسمًا لتجنب أي خيبات أمل قد تسبب تأخيرات قد تكلف المؤسسة أموالًا أو تسبب ضررًا طويل المدى لسمعتها ووعيها بالعلامة التجارية وحصتها في السوق.

 

الكيمياء التركيبية العضوية: يُعرف إنشاء الكواشف المعدنية العضوية المكونة من معادن انتقالية ، وروابط ، وهياكل داعمة لإنتاج انتقائية فراغية مواتية باسم الكيمياء العضوية التركيبية أو "المواد المعدنية العضوية". بالمقارنة مع معلمات موضوع الدورة التدريبية الأخرى ، يجب مراعاة كل حالة على حدة لتحديد أفضل الظروف المثلى التي تعمل في السياق بشكل مناسب ، مما يضمن أقصى قدر من الكفاءة. تسمح الانتقائية الكيميائية الكيميائية أثناء التحولات بتشكيلات مجموعة وظيفية انتقائية في مواقع محددة من الجزيئات ليتم إنجازها بسهولة في فترة قصيرة. تقليل النفايات في العمالة والمواد والموارد مع إعطاء أولوية عالية لمعدات أفراد السلامة. تذكر ، في كل مرحلة من مراحل تنفيذ المشروع ، بما في ذلك تسليم العملاء بأكثر الطرق نجاحًا الممكنة ، على الرغم من العقبات التي تواجهها والظروف غير المتوقعة.

 

أمثلة على التركيب الكيميائي من ثاني أكسيد الكربون (CO2)

  1. تخليق الميثانول: قد ينتج عن طريقة مونسانتو ، التي تتضمن تفاعل ثاني أكسيد الكربون مع غاز الهيدروجين في وجود محفز النحاس والزنك ، الميثانول من ثاني أكسيد الكربون. يمكن تحقيق إنتاج الميثانول من ثاني أكسيد الكربون بخلطه مع الهيدروجين فوق محفز مناسب عند درجات حرارة وضغوط عالية (على سبيل المثال ، 400-430 درجة مئوية و10-20 بار). مصطلح "الميثان" ينطبق أيضا على هذه العملية.
  2. إنتاج حمض الفورميك: باستخدام خلية كهروكيميائية ومحفز بالبلاديوم والنحاس ، يمكن إنتاج حمض الفورميك من ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين.
  3. التحويل إلى أملاح الأكسالات: من خلال العمليات الكيميائية التي تشمل البورون ومركبات الألومنيوم مثل البوراكس أو هيدرات الألومينا والأحماض الأخرى ، بما في ذلك حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك ، يمكن أيضًا تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أملاح أكسالات.
  4. يتم تصنيع البولي كربونات عن طريق الجمع بين الفوسجين والكحولات ثنائية الماء مثل الإيثيلين جلايكول في وجود محفزات مثل رابع كلوريد القصدير أو كلوريد الزنك. يؤدي هذا إلى تفاعلات البلمرة التي ينتج عنها بوليمرات تتكون أساسًا من جزيئات ثاني أكسيد الكربون مرتبطة بذرات الأكسجين (أي البولي كربونات).
  5. تخليق حمض الكربونيك: في محفز مثل حامض الكبريتيك أو حمض الفوسفوريك ، يتحد ثاني أكسيد الكربون والماء لتكوين حمض الكربونيك. قد ينتج عن ذلك مركبات مثل اليوريا والأشكال.
  6. تخليق ثنائي ميثيل الأثير: ثنائي ميثيل الأثير (DME) هو مركب مهم آخر يمكن إنتاجه من ثاني أكسيد الكربون باستخدام محفزات لتخليق الميثانول وعامل إعادة تشكيل ، مثل خليط من CO2 / H2O أو CO / H2 ، في درجات حرارة بين 350 و 400 درجة مئوية وضغوط تصل إلى 20 بار لتحويل الغاز التخليقي إلى DME.
  7. إنتاج البولي كربونات: نظرًا لقوتها ومتانتها وشفافيتها ومقاومتها للحرارة وخصائص العزل الكهربائي ، غالبًا ما يتم استخدام البولي كربونات في التطبيقات الصناعية. يتم تصنيعها بشكل شائع عن طريق تحويل ثنائي الفينول مع الفوسجين ، الذي يتم إنشاؤه عندما يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع غاز الكلور أو محلول حمض الهيدروكلوريك عند درجة حرارة عالية (200-300 درجة مئوية).
  8. تخليق كربونات ثنائي ميثيل (DMC) هو عملية تستخدم لإنتاج كربونات ثنائي ميثيل المركب الكيميائي. يتضمن تفاعل الميثانول مع الفوسجين أو ثاني أكسيد الكربون في وجود محفز أساسي مثل هيدروكسيد البوتاسيوم أو هيدروكسيد الصوديوم. ينتج التفاعل كربونات ثنائي ميثيل وكلوريد الهيدروجين ، والذي يتم إزالته بعد ذلك من الخليط عن طريق التقطير. يمكن استخدام كربونات ثنائي ميثيل كبديل لجليكول الإيثيلين في تركيبات السيارات والطائرات المضادة للتجمد ، بالإضافة إلى العديد من التطبيقات الأخرى بما في ذلك المذيبات والملدنات والمواد الدافعة والوقود.

 

 

كيف يمكن أن يساعد DEISO في التخليق الكيميائي من مشروع ثاني أكسيد الكربون؟

إذا استمتعت بهذا المنشور، انضم إلى النشرة الإخبارية المجانية للحصول على محتوى أكثر قيمة! اشترك الآن للحصول على مقالات إعلامية وتحديثات الخدمة والأدلة القابلة للتنزيل والمزيد. انقر هنا!

اكتشف تدريب DEISO: انغمس في التدريب المتطور المعتمد لـ DEISO في مجال الاستدامة، وتقييم دورة الحياة (LCA)، وبرامج وقواعد بيانات LCA، ومحاسبة غازات الدفيئة، وبصمة الكربون، وإعلان المنتج البيئي (EPD)، وما بعده. اكتشف محفظة التدريب الشاملة لدينا هنا.

arالعربية

برامج التدريب

مبيعات نهاية العام.

جميع برامجنا التدريبية معروضة للبيع الآن!

تصل إلى 50% قبالة