گوگردزدایی از گازوئیل و مازوت با محصول ایرانی/ رویای هوای پاک با نانوکاتالیست محقق می‌شود
به گزارش «نبض فناوری»، برش های مختلف نفتی از مخلوط پیچیدهای از هیدروکربن ها و ترکیبات مختلف گوگردی، اکسیژنی، نیتروژنی و فلزی تشکیل می‌شوند. این ناخالصی‌ها از نظر فرایندی و زیست محیطی مشکلات فراوانی ایجاد می‌کنند، فراوان‌ترین و مضرترین ناخالصی‌های موجود در مشتقات نفتی ترکیبات گوگرد دار به شمار می‌رود. گوگرد موجود در مشتقات نفتی، پس از احتراق، تبدیل به ترکیبات SOx و ذرات کوچک سولفاته می‌شود که برای سلامت عمومی فوق‌العاده خطرناک است. علاوه بر این گوگرد موجود در نفت، اغلب موجب مسموم شدن کاتالیست‌های پالایشگاهی و خوردگی موتورهای احتراق داخلی می‌شود. بنابراین تولید سوخت پاک عاری از گوگرد در دهه‌های اخیر به یک موضوع مهم زیست محیطی و فناوری تبدیل شده و آژانس‌های حمایت از محیط زیست و قوانین محیط زیستی در بسیاری از کشورها، تولید و استفاده از سوختهایی با مقدار ترکیبات گوگردی ناچیز را ضروری اعلام کرده‌اند.
در صنعت پالایش برای رفع این مشکل، از فرآیندی تحت عنوان «سولفورزدایی هیدروژنی» یا «هیدروتریتینگ» استفاده می‌شود. نفت کوره یا مازوت موجود در کشور حاوی ۳.۵ درصد ترکیبات گوگردی است، کاهش آن به مقدار ۰.۵ درصد برای سوخت‌رسانی صنایع نیروگاهی با روش‌های رایج امکان‌پذیر نیست. همچنین این ارقام فاصله بسیار زیادی با استانداردهای بین‌اللملی محیط زیستی دارد و نمی‌توان از سوخت مازوت در زمینه حمل و نقل دریایی (سوخت بانکرینگ) استفاده کرد. بنابراین به راه‌اندازی و به بهره‌برداری فرایندهای تکمیلی در صنعت پالایش نیاز است. گوگردزدایی از سوخت مایع با روش‌های مختلف انجام می‌شود که شامل گوگردزدایی هیدروژنی، گوگردزدایی اکسایشی، گوگردزدایی جذبی، گوگردزدایی زیستی، گوگردزدایی استخراجی و گوگردزدایی با آب فوق بحرانی می‌شود.
اکسیداسیون فتوکاتالیستی چیست؟
گوگردزدایی اکسایشی به دلیل اکسایش آسان ترکیبات مقاوم گوگردی، شرایط عملیاتی معتدل و عدم نیاز به هیدروژن یکی از کارامدترین و موثرترین روش‌های گوگردزدایی است. با این حال استفاده از انرژی‌های طبیعی مانند انرژی خورشیدی نه‌تنها هزینه‌های مصرفی را کاهش می‌دهد بلکه به دلیل وجود طیف‌های مختلفی از امواج الکترومغناطیس، راندمان کار را افزایش می‌دهد. در این روش که با نام اکسیداسیون فتوکاتالیستی شناخته می‌شود، سرعت حذف و تخریب آلاینده‌ها (حتی با ساختارهای پیچیده) بسیار بالاست، از سوی دیگر به دلیل عدم تولید آلاینده ثانویه یک فناوری سبز محسوب می‌شود. در روش اکسیداسیون فتوکاتالیستی، عمل اکسایش مواد آلی با استفاده از نور و حضور ذرات نیمه‌هادی به عنوان فتوکاتالیست انجام می‌شود.
از شناسایی نیاز بازار تا طراحی و تولید محصول
صنایع بسیاری در کشور به کاتالیست‌های گوگردزدایی نیاز دارند، عدم تولید این محصول در کشور باعث شده که نیاز بازار از طریق واردات تامین شود. در حال حاضر به دلیل نوسانات ارزی و تحریم‌ها دسترسی به محصولات خارجی دشوار است، بنابراین طراحی و ساخت نانوکاتالیست‌های حذف‌کننده گوگرد از گازوئیل و مازوت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بوده و یکی از نیازهای اصلی صنعت کشور به شمار می‌رود. این فناوری توانایی حذف درصد بالایی از ترکیبات گوگردی را از گازوئیل و مازوت دارد. با استفاده از این روش سوختی پاک با کمترین اثرات مخرب زیست محیطی و با ارزش افزوده بالا به دست می‌آید.
حال یک شرکت دانش‌بنیان ایرانی موفق به طراحی ساخت نانوکاتالیست گوگردزدا از گازوئیل و مازوت شده است. به گفته نادر راحمی، مدیرعامل این شرکت فعال در حوزه فناوری نانو؛ نانوذره طراحی شده، قابلیت حذف ترکیبات گوگردی از گازوئیل و مازوت را دارد. نیمه‌رساناهایی که به عنوان فتوکاتالیست مورد استفاده قرار می‌گیرند باید ویژگی‌های منحصربه‌فردی همچون غیر سمی بودن، پایداری، هزینه کم و ... داشته باشند. نانوفتوکاتالیست این شرکت با ماده اصلی دی‌اکسید سریم (فتوکاتالیست‌های حاوی CeO۲) طراحی شده که یکی از اکسیدهای فلزی ارزان قیمت است. این نانوفتوکاتالیست ساختار منظم، ویژگی‌های نوری منحصربه‌فرد و قابلیت ذخیره‌سازی بالای اکسیژن را دارد و به همین دلیل توجهات بسیاری را به خود جلب کرده است.
ویژگی‌های نانوکاتالیست ایرانی چیست؟
این محصول یک کاتالیست نانوساختار بوده که در سنتز، طراحی و پوشش‌دهی آن از روش‌های سنتز مواد نانو ساختار استفاده شده است. تولید کاتالیست در مقیاس نانو منجر به افزایش بازدهی و فعالیت آن می‌شود. نانومواد به ماده‌ای گفته می‌شود که حداقل یکی از ابعادش در مقیاس یک تا ۱۰۰ نانومتر قرار بگیرد. با کوچک شدن اندازه ذرات در مقیاس نانو، تغییراتی در خواص فیزیکی و شیمیایی آنها ایجاد می‌شود که مهم‌ترین آنها افزایش نسبت سطح به حجم است. نانوکاتالیست‌ها سطح بیشتری دارند و درنتیجه سطوح فعال آنها بالاتر است، این امر باعث افزایش فعالیت نانوکاتالیست با کاتالیست‌های معمولی شده و میزان واکنش‌پذیری مواد اولیه را نیز بیشتر می‌کند. این محصول در صنایع نفت و گاز، پالایشگاهی، حمل و نقل، نیروگاهی، کشتیرانی، بانکرینگ (عملیات سوخت‌رسانی به کشتی‌ها) و... کاربرد بسیاری دارد.
منبع/ آنا
