طريقة صديقة للبيئة لتصنيع الهيدروكسيلامين.. تعتمد على الهواء والماء
تاريخ النشر: 10th, June 2024 GMT
اقترح فريق علمي من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين، نموذجا جديدا لإنتاج "الهيدروكسيلامين" بطريقة مستدامة، تعتمد على الهواء المحيط والماء، ونشروا تفاصيل الطريقة في دورية "نيتشر سيستنابيلتي".
و"الهيدروكسيلامين" وسيط كيميائي مهم، ويُستخدم على نطاق واسع في المجالات الكيميائية الدقيقة للطب والمبيدات الحشرية والمنسوجات والعديد من المجالات الأخرى، ويُنتج بثلاث طرق تقليدية، أشهرها المعروفة باسم "راشيكج"، بالإضافة إلى طريقتي اختزال أكسيد النيتريك، واختزال حمض النيتريك.
ولكل طريقة من الطرق الثلاث عيوبها البيئية، وهو ما دفع فريق البحث بقيادة البروفيسور تسنغ جي والبروفيسور جينغ تشيغانغ، إلى العمل على تطوير طريقة جديدة مستدامة ببصمة كربونية منخفضة.
كيفية إنتاجه بالطرق التقليديةوسميت عملية "راشيكج" التقليدية لإنتاج "الهيدروكسيلامين"، على اسم الكيميائي الألماني فريدريش راشيج، وهي طريقة كلاسيكية تتضمن تفاعل الأمونيا مع "هيبوكلوريت الصوديوم" لتكوين "الكلورامين"، والذي يُختزل بعد ذلك بواسطة "ثنائي كبريتيت الصوديوم" لإنتاج "هيدروكسيلامين".
ورغم فعالية هذه الطريقة، فإنها معروفة بخسارة كبيرة للنيتروجين وتوليد منتجات ثانوية ضارة بالبيئة، مما يجعلها أقل استدامة في التصنيع الكيميائي الحديث.
أما الطريقة الثانية فتعتمد على اختزال "أكسيد النيتريك" مع الهيدروجين في وجود محفز لإنتاج "الهيدروكسيلامين"، وتُنفذ هذه الطريقة عادة تحت ظروف الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية لتحقيق تحويل فعال، وتولِّد هذه العملية انبعاثات كربونية كبيرة وتتطلب مدخلات كبيرة من الطاقة، مما يثير المخاوف بشأن تأثيرها البيئي واستدامتها.
وتعتمد طريقة اختزال "حمض النيتريك" على استخدام محفز معدني مثل "البلاتين" أو "البلاديوم"، وغالبا ما يتضمن خطوة وسيطة حيث يُختزل "أكاسيد النيتروجين" إلى "حمض النيتريك"، قبل مزيد من الاختزال إلى "هيدروكسيلامين".
وعلى غرار الطرق التقليدية الأخرى، ترتبط هذه الطريقة بارتفاع انبعاثات الكربون واستهلاك الطاقة، مما يمثل تحديات من حيث الاستدامة البيئية والكفاءة.
تجاوز الباحثون مشاكل الطرق التقليدية عبر طريقة خضراء ومستدامة تستخدم الهواء والماء فقط كمواد خام من خلال تطوير عملية جديدة، وفصّل الباحثون خطواتها في بيان نشرته جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين على النحو التالي:
أولا: تثبيت نيتروجين البلازمايقوم الباحثون بإدخال الهواء إلى جهاز تفريغ البلازما، حيث يوجد في الداخل سلسلة من الأطراف المتوازية التي تنشئ العديد من الصواعق الصغيرة التي تعمل على كسر الروابط القوية في جزيئات النيتروجين الموجودة في الهواء.
وتعمل هذه العملية على تحويل النيتروجين من الهواء إلى حمض النيتريك، حيث يتدفق الهواء عبر الآلة ويُحوِّل جزيئات النيتروجين إلى حمض النيتريك الذي يُمتص في محلول مائي، ويصبح هذا المحلول حمضيا عندما يتشكل حمض النيتريك.
ثانيا: جمع حمض النيتريكيحسّن الباحثون تدفق الهواء عبر الجهاز لإنتاج محلول بأعلى تركيز ممكن من حمض النيتريك يصل إلى 20.3 ملّي مول لكل لتر. وبعد عدة دورات مدة كل منها 30 دقيقة (إجمالي 20 دورة) يحصلون على محلول حمض النيتريك المستقر، ويُعد محلول حمض النيتريك هو العنصر الرئيسي الأول اللازم للخطوة التالية.
ثالثا: الإنتاج النهائييُخفف محلول حمض النيتريك ويخلط مع إلكتروليتات محددة، ويَستخدم الباحثون بعد ذلك محفزا رقيقا من معدن البزموت لتحويل حمض النيتريك إلى هيدروكسيلامين. ومن خلال تمرير تيار كهربائي عبر هذا الخليط لمدة 5 ساعات، تمكن الباحثون من إنتاج "هيدروكسيلامين" بتركيز أقصى يبلغ 77.7 ملي مول لكل لتر.
ووفق ما سبق من خطوات، فإن الطريقة الجديدة لإنتاج "الهيدروكسيلامين" تحقق العديد من المزايا البيئية والاقتصادية التي يشير إليها أستاذ الهندسة الكيميائية بجامعة الزقازيق المصرية خالد صديق في حديث هاتفي مع الجزيرة نت.
والمزايا البيئية كما أشار إليها صديق هي:
انخفاض انبعاثات الكربون: تنطوي الطرق التقليدية مثل طرق اختزال أكسيد النيتريك وحمض النيتريك، على انبعاثات كربونية عالية بسبب استخدام الوقود الأحفوري والعمليات كثيفة الاستهلاك للطاقة، ويَستخدم المسار البديل الكهرباء والهواء والمياه، مما يقلل بشكل كبير من انبعاثات الكربون. تقليل فقدان النيتروجين: تؤدي عملية راشيكج المعروفة بفقدها الكبير للنيتروجين، إلى التلوث البيئي، وتَستخدم الطريقة الجديدة النيتروجين من الهواء المحيط بكفاءة، مما يقلل من النفايات والأثر البيئي. استخدام الهواء المحيط والماء: من خلال استخدام الموارد المتاحة والمتجددة مثل الهواء والماء، تتجنب الطريقة الجديدة استخراج المواد الخام ومعالجتها، مما يقلل من البصمة البيئية الإجمالية. ظروف أكثر اعتدالا: تعمل عملية التوليف الجديدة في ظل ظروف معتدلة (درجة الحرارة والضغط المحيطين)، وهو ما يتناقض مع متطلبات الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية للطرق التقليدية، وهذا يقلل من استهلاك الطاقة والآثار البيئية المرتبطة بها. لا توجد منتجات ثانوية ضارة: لا تنتج هذه العملية منتجات ثانوية ضارة، على عكس الطرق التقليدية التي يمكن أن تولّد مواد ضارة بالبيئة مثل أكاسيد النيتروجين والمركبات المكلورة.أما عن مزايا التكلفة التي يشير إليها صديق فهي:
استهلاك أقل للطاقة: فالتشغيل في ظل ظروف معتدلة واستخدام الكهرباء يقلل من متطلبات الطاقة، مما يترجَم إلى توفير في كلفة إنفاق الطاقة. القضاء على المواد الخام باهظة الثمن: غالبًا ما تتطلب الطرق التقليدية مواد خام وكواشف باهظة الثمن (مثل الأمونيا وهيبوكلوريت الصوديوم والهيدروجين)، بينما تستخدم الطريقة الجديدة الهواء والماء المحيطين، وهما رخيصان ووفيران، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف المواد الخام. عملية ومعدات مبسطة: يؤدي استخدام جهاز تفريغ البلازما ونظام التحفيز الكهربائي إلى تبسيط عملية الإنتاج، وقد يؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل والصيانة مقارنة بالطرق التقليدية الأكثر تعقيدا التي تتضمن مفاعلات عالية الضغط ومحفزات متطورة. قابلية التوسع والاستقرار: أظهرت العملية الجديدة استقرارا على مدار دورات متعددة، مما يشير إلى أنه يمكن توسيع نطاقها بكفاءة دون حدوث تدهور كبير في الأداء، مما قد يؤدي إلى خفض تكاليف التشغيل على المدى الطويل.ويظل تحقيق هذه المزايا مرهونا بإجابة الباحثين على مجموعة من التساؤلات التي تتعلق بتحديات الإنتاج على نطاق صناعي، ومنها ما يتعلق بالتحديات الهندسية الأساسية في توسيع نطاق النظام الجديد للإنتاج الصناعي، والحلول التي يمكن تطويرها لمواجهة هذه التحديات، لا سيما فيما يتعلق بتصميم المعدات.
ويقول صديق إنه يتعين على الباحثين أيضا التحديد الدقيق للفوائد الاقتصادية المحتملة لهذه الطريقة في السياق الصناعي، وحجم الإنتاج اللازم لتحقيق القدرة التنافسية من حيث الكلفة، وتنفيذ الابتكارات أو التعديلات التي يمكن أن تزيد من خفض التكاليف وتحسين الجدوى الاقتصادية.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: حريات الطریقة الجدیدة الطرق التقلیدیة الهواء والماء هذه الطریقة مما یقلل یقلل من
إقرأ أيضاً:
“نيران صديقة”.. قصة جيب أميركي صغير يدفع ثمن حرب ترامب التجارية مع كندا
#سواليف
لم يكن يدُر في خلد #سكان #مدينة_بوينت_روبرتس الأميركية -التي تقع على الحدود بين #الولايات_المتحدة و #كندا-، أنهم سيدفعون #ثمن #الحرب_التجارية التي شنها الرئيس دونالد #ترامب بعد عودته إلى #البيت_الأبيض بأيام، الأمر الذي يمكن وصفه بـ”النيران الصديقة”.
ويعتمد سكان هذه المدينة الأميركية -التي تبلغ مساحتها نحو 12.65 كيلومترا مربعا ويصل عدد سكانها إلى 1275 تقريبا-، على السياح والزوار القادمين من الجارة الشمالية بسبب قرب المسافة بين كندا والولايات المتحدة، إذ تعد هذه المنطقة جيبا جغرافيا فريدا ونادرا كونها تقع في الركن الشمالي الغربي من ولاية واشنطن، ويعود أصله إلى ترسيم الحدود الذي تم بين الولايات المتحدة وكندا عام 1846.
وتحيط المياه ببوينت روبرتس، من 3 جهات لكن الجهة الوحيدة التي تربطها باليابسة هي صوب كندا ولذلك يُضطر سكانها عبور الحدود إلى كندا والدخول في العمق نحو 40.2 كيلومترا قبل الدخول إلى الولايات المتحدة.
مقالات ذات صلة أم لطفلين تسرق نصف مليون جنيه.. وتنفقها على مشاهير “تيك توك”! 2025/06/09ونتيجة لوضعها الجغرافي الفريد واعتمادها على جارتها الشمالية (كندا)، أصبحت بوينت روبرتس من أكبر الخاسرين في الحرب التجارية الدائرة بين كندا والولايات المتحدة.
كندا.. شريان الحياة الاقتصادي للمدينة
ويعتمد اقتصاد هذه المدينة أساسا على الزوار والمقيمين الكنديين الذين يُشكلون نحو 90% من سوق المدينة، حتى باتت العملة الكندية هي الأكثر استخداما في المدينة بديلا من الدولار الأميركي أو لا تقل أهمية عنه على الأقل.
وتعتبر الصناعة الرائدة الحالية في البلدة هي البيع بالتجزئة، وتساهم السياحة بالنصيب الأكبر من هذه الصناعة نظرا لوجود عدد كبير من العقارات المخصصة لقضاء العطلات التي يمتلكها كنديون.
ويقيم العديد من أصحاب العقارات الكنديين في منطقة فانكوفر الكبرى وينظر سكان بوينت روبرتس إلى سكان مقاطعة بريتيش كولومبيا الكندية كـ”إخوة” بحسب تقرير لصحيفة “ذا غارديان” البريطانية، وليس مجرد جيران كون عدد كبير منهم يحمل الجنسيتين الأميركية والكندية.
ووصلت الحرب التجارية بين كندا والولايات المتحدة إلى مستوى غير مسبوق في العصر الحديث وذلك بسبب التهديدات المتكررة من الرئيس ترامب بفرض تعريفات جمركية كبيرة على مجموعة واسعة من السلع التي تعبر الحدود، هذا الوضع كان “مدمرا للغاية” لأعمال بوينت روبرتس.
جاء هذا التأثير بعد سنوات قليلة من محاولات التعافي التجاري من تأثير إغلاق حدود “كوفيد-19” الذي استمر 20 شهرا، وأدى إلى فقدان نصف الأعمال في البلدة.
شكاوى أصحاب الأعمال
يقول أصحاب الأعمال لصحيفة “كاسكاديا ديلي نيوز” المحلية في ولاية واشنطن، إنهم يشعرون بصدمة كبيرة بسبب الحرب التجارية التي تسببت في انخفاض عدد الزوار القادمين إلى المدينة إلى نحو 25% بعدما كانت تصل نسبة الإشغال إلى 90% خاصة في فصل الصيف.
وتركت هذه التغييرات المفاجئة في العلاقات التجارية والقواعد الجمركية أصحاب الأعمال في حالة من عدم اليقين، إذ يشعر السكان بأنهم “عالقون في المنتصف” في هذا الموقف، بينما يصف بعضهم الوضع بأنه “غبي تماما” و”غير منتج وغير ضروري” -حسبما نقل موقع “غلوبال نيوز” الكندي-.
ويعاني سوبر ماركت “إنترناشيونال ماركيتبليس” -الوحيد في البلدة- بشدة بسبب التعريفات الجمركية التي فرضتها الولايات المتحدة السبب الذي دفع صاحبها إلى رفع الأسعار على الزبائن من أجل تعويض الخسائر الناجمة عن هذه الإجراءات إلا أنه هذه الحيلة باءت بالفشل بسبب رفض المتعاملين معها هذه الزيادة.
محاولات إنقاذ ما يمكن إنقاذه
تقول “ذا غارديان” إن المحاولات من أجل إنقاذ بوينت روبرتس من الخسائر التي منيت بها بسبب التعريفات الجمركية تتوالى، إذ أقدم بعض العملاء الكنديين الذين يزورون المدينة بشكل متكرر على زيارة خفيةً خوفا من الغضب الشعبي.
كما قام بعض الأميركيين من أهالي بوينت روبرتس بتعليق ملصقات تحمل عبارة “بوينت روبرتس تدعم كندا” بهدف إظهار الدعم للكنديين وتشجيعهم على عبور الحدود للمساعدة في تعزيز الاقتصاد المحلي.
كما عرضت بعض المحال، مثل “سالتواتر كافيه”، دعمها كندا من خلال اللافتات والزينة، بما في ذلك لوحة مكتوب عليها “سكان بوينت روبرتس يدعمون كندا” -بحسب “أسوشيتد برس”-.
ولم تتوقف الجهود المبذولة لتغير الوضع على الجوانب الشعبية بل وصلت للرسمية إذ كتب رئيس الغرفة التجارية السابق برايان كالدر إلى رئيس حكومة مقاطعة بريتيش كولومبيا الكندية ديفيد إيبي، مناشدا إعفاء بوينت روبرتس من الإجراءات الكندية “الانتقامية” بالنظر إلى ظروفها الجغرافية الفريدة.
وعلى الجانب الآخر يتواصل مسؤولو مقاطعة واتكوم بوفد ولاية واشنطن في العاصمة الأميركية لمعالجة هذا الوضع.
قصة الحرب التجارية بين كندا وأميركا
بعد أقل من شهر من وصول الرئيس الأميركي دونالد ترامب إلى البيت الأبيض أعلن بدء حربه التجارية على العديد من الدول، أبرزهم الصين وكندا والمكسيك.
وفي الأول من فبراير/شباط من العام الجاري عندما وقّع ترامب أوامر فرض رسوم جمركية شبه شاملة على البضائع القادمة من كندا والمكسيك إلى الولايات المتحدة. ودعت الأوامر إلى فرض رسوم بنسبة 25% على جميع الواردات من المكسيك وجميع الواردات من كندا باستثناء النفط والطاقة، التي ستُفرض عليها رسوم بنسبة 10%.
وردا على ذلك، قال رئيس الوزراء الكندي حينها جاستن ترودو، إن كندا سترد بفرض رسوم بنسبة 25% على بضائع أميركية بقيمة 30 مليار دولار كندي (20.6 مليار دولار أميركي)، والتي ستتوسع إلى 155 مليار دولار كندي (106 مليارات دولار أميركي) بعد ثلاثة أسابيع.
ودخلت الرسوم الأميركية حيز التنفيذ في 4 مارس/آذار 2025؛ وبدأت الرسوم الانتقامية الكندية في نفس الوقت، بينما قالت المكسيك إنها ستنتظر الرد.
وفي 6 مارس/آذار الماضي، أجّل ترامب الرسوم على البضائع المتوافقة مع اتفاقية الولايات المتحدة -المكسيك- كندا التي تشكل نحو 50% من الواردات من المكسيك و38% من الواردات من كندا.
القيادة تهنئ ملك المملكة الأردنية الهاشمية بذكرى يوم الجلوس