المعادن السائلة تهز عمليات الهندسة الكيميائية القديمة
النتائج المنشورة في&نبسب;تكنولوجيا النانو الطبيعة&نبسب;تقدم اليوم ابتكارًا تشتد الحاجة إليه، والذي يبتعد عن المحفزات القديمة كثيفة الاستهلاك للطاقة والمصنوعة من مواد صلبة.
يقود البحث البروفيسور كوروش كالانتار زاده، رئيس كلية الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية بجامعة سيدني، والدكتور جونما تانغ، الذي يعمل بشكل مشترك في جامعة سيدني وجامعة نيو ساوث ويلز.
المحفز هو مادة تجعل التفاعلات الكيميائية تحدث بشكل أسرع وأسهل دون المشاركة في التفاعل.
تُستخدم المحفزات الصلبة، وهي عادةً معادن صلبة أو مركبات معدنية صلبة، بشكل شائع في الصناعة الكيميائية لصنع البلاستيك والأسمدة والوقود والمواد الخام.
ومع ذلك، فإن إنتاج المواد الكيميائية باستخدام العمليات الصلبة يستهلك الكثير من الطاقة، ويتطلب درجات حرارة تصل إلى ألف درجة مئوية.
تستخدم العملية الجديدة بدلاً من ذلك معادن سائلة، وفي هذه الحالة يتم إذابة القصدير والنيكل مما يمنحها قدرة فريدة على الحركة، مما يمكنها من الانتقال إلى سطح المعادن السائلة والتفاعل مع جزيئات المدخلات مثل زيت الكانولا.
وينتج عن ذلك دوران وتجزئة وإعادة تجميع جزيئات زيت الكانولا في سلاسل عضوية أصغر، بما في ذلك البروبيلين، وهو وقود عالي الطاقة ضروري للعديد من الصناعات.
"توفر طريقتنا إمكانية لا مثيل لها للصناعة الكيميائية لتقليل استهلاك الطاقة وتخضير التفاعلات الكيميائية،"قال البروفيسور كالانتار زاده.
"ومن المتوقع أن يساهم قطاع الكيماويات بأكثر من 20% من الانبعاثات بحلول عام 2050،"قال البروفيسور كالانتار زاده.
"لكن التصنيع الكيميائي أقل وضوحا بكثير من القطاعات الأخرى - ويعد التحول النموذجي أمرا حيويا."
كيف تعمل العملية
يتم ترتيب الذرات الموجودة في المعادن السائلة بشكل عشوائي أكثر وتتمتع بحرية حركة أكبر من المواد الصلبة.
وهذا يسمح لهم بالاتصال بسهولة بالتفاعلات الكيميائية والمشاركة فيها.
"ومن الناحية النظرية، يمكنها تحفيز المواد الكيميائية عند درجات حرارة أقل بكثير - مما يعني أنها تتطلب طاقة أقل بكثير."قال البروفيسور كالانتار زاده.
في بحثهم، قام الباحثون بإذابة النيكل والقصدير ذي درجة انصهار عالية في معدن سائل أساسه الغاليوم بنقطة انصهار تبلغ 30 درجة مئوية فقط.