Ipa ti awọn olutaja ninu ile-iṣẹ kemikali
Ilé iṣẹ́ kẹ́míkà òde òní kò ṣeé yà sọ́tọ̀ kúrò nínú wíwà àwọn ohun èlò ìpara. Ó fẹ́rẹ̀ẹ́ jẹ́ pé gbogbo àwọn ohun èlò kẹ́míkà pàtàkì—láti epo àti ajílẹ̀ sí àwọn ohun èlò ìpara àti àwọn ohun èlò ìpara olóró títí dé àwọn ohun èlò ìfọmọ́—ni a ń ṣe nípasẹ̀ àwọn ìhùwàsí kẹ́míkà tí ó nílò àwọn ipò pàtó láti tẹ̀síwájú ní kíákíá àti ní ọ̀nà tí ó dára. Ibí ni àwọn ohun èlò ìpara ń kó ipa pàtàkì: mímú kí ìwọ̀n ìhùwàsí yára sí i, mímú àṣàyàn sí àwọn ọjà tí a fẹ́ pọ̀ sí i, dín agbára lílo kù, àti dín ìdọ̀tí kù. Láìsí àwọn ohun èlò ìpara olóró, ọ̀pọ̀ iṣẹ́ ilé iṣẹ́ yóò lọ́ra jù, wọ́n á gbowó jù, tàbí kí wọ́n mú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun èlò tí a kò fẹ́ jáde.
Lílóye àwọn Catalysts àti Bí Wọ́n Ṣe Ń Ṣiṣẹ́
Amúṣẹ́dá ni ohun kan tó máa ń mú kí ìyípadà ìṣiṣẹ́ kẹ́míkà pọ̀ sí i láìsí pé a máa jẹ ẹ́ títí láé nínú ìṣiṣẹ́ náà. Ní èrò, amúṣẹ́dá kan máa ń ṣiṣẹ́ nípa pípèsè ipa ọ̀nà ìṣiṣẹ́ mìíràn pẹ̀lú agbára ìṣiṣẹ́ tó kéré ju ipa ọ̀nà tí a kò tíì ṣe lọ. Nítorí náà, àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́ púpọ̀ sí i lè dé ipò ìyípadà ní ìwọ̀n otútù àti ìfúnpá kan náà, èyí tó máa ń yọrí sí ìyípadà kíákíá.
Bí àwọn ohun èlò ìfàmọ́ra kò bá tilẹ̀ dínkù, ìṣiṣẹ́ wọn lè dínkù nígbà tí àkókò bá ń lọ nítorí àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ bí ìdọ̀tí, ìpalára ìfàmọ́ra, sínẹ́rín (pípọ̀ àwọn èròjà ní iwọ̀n otútù gíga), tàbí dídínà àwọn ibi tí ó ń ṣiṣẹ́ nípasẹ̀ coke. Nítorí náà, ilé iṣẹ́ kìí ṣe nípa lílo ohun èlò ìfàmọ́ra nìkan ni, ṣùgbọ́n pẹ̀lú àtúnṣe ohun èlò ìfàmọ́ra àti ìṣàkóso ìyípo ìgbésí ayé.
Awọn Iru Awọn Amuṣiṣẹ ni Ile-iṣẹ
Ni gbogbogbo, a le pin awọn ayase ile-iṣẹ si awọn ẹgbẹ nla mẹta:
1. Àmúlò oníṣọ̀kan
Àwọn ohun tí ń mú kí àwọn ohun tí ń mú kí àwọn ohun tí ń mú kí nǹkan dà bí omi wà ní ìpele kan náà pẹ̀lú àwọn ohun tí ń mú kí nǹkan dà bí omi. Àǹfààní rẹ̀ ni pé yíyà àwọn ohun tí ń mú kí nǹkan dà bí omi kúrò nínú ara máa ń ṣòro jù, ó sì máa ń náwó jù.
2. Àwọn ohun èlò ìfàmọ́ra tó yàtọ̀ síra
Agbára ìfàsí náà wà ní ìpele tí ó yàtọ̀ sí àwọn ajẹ́sára, tí ó sábà máa ń jẹ́ ajẹ́sára líle pẹ̀lú àwọn ajẹ́sára gáàsì tàbí omi. Èyí ni irú tí a ń lò jùlọ ní ilé iṣẹ́ nítorí pé ó rọrùn láti yà sọ́tọ̀, ó yẹ fún àwọn ajẹ́sára ìṣàn tí ń lọ lọ́wọ́, ó sì tún le koko sí àwọn ipò ìṣiṣẹ́ tí ó le koko.
3. Oníṣègùn ara (enzyme)
Àwọn ẹ́ńsáímù ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun tí ó ń mú kí àwọn ènìyàn ní èròjà àdánidá tí ó wọ́pọ̀, tí a sábà máa ń lò nínú àwọn ilé iṣẹ́ oúnjẹ, àwọn oníṣègùn, àti àwọn onímọ̀-ẹ̀rọ nípa ìmọ̀-ẹ̀rọ. Ìdúróṣinṣin pẹ̀lú ìwọ̀n otútù, pH, àti àwọn ohun tí ó ń yọ́ jẹ́ ìpèníjà, bó tilẹ̀ jẹ́ pé ọ̀pọ̀ ọ̀nà ìdènà ẹ́ńsáímù ni a ti ṣe láti mú kí ó pẹ́ tó àti láti tún lò ó.
Ipa ti awọn olutọsọna ninu ṣiṣe ilana ati eto-ọrọ aje
Ọ̀kan lára àwọn ìdí pàtàkì tí àwọn ohun èlò ìfàmọ́ra fi ṣe pàtàkì ni ipa wọn lórí iṣẹ́ ṣíṣe. Nípa dídín agbára ìṣiṣẹ́ kù, àwọn ìlànà lè máa lọ ní ìwọ̀n otútù àti ìfúnpá tí ó lọ sílẹ̀. Èyí túmọ̀ sí:
– Ifipamọ́ agbara: a le dinku iye owo awọn ohun elo (ooru, ina, itutu).
– Agbára ìṣelọ́pọ́ tó pọ̀ sí i: àwọn ìṣelọ́pọ́ tó yára máa ń jẹ́ kí ìwọ̀n ìṣelọ́pọ́ tó pọ̀ sí i ní àkókò kan náà.
– Iye owo ohun elo ti o dinku: sisẹ labẹ awọn ipo ti o fẹẹrẹ le dinku iwulo fun awọn ohun elo pataki ti o gbowolori ati dinku eewu ti ibajẹ/wahala giga.
– Àṣàyàn tó ga jù: àwọn ọjà tí a fi sílẹ̀ dínkù, nítorí náà, owó ìtúnṣe ni a dínkù, àwọn èrè sì ń pọ̀ sí i.
Àṣàyàn ṣe pàtàkì nítorí pé àwọn àbájáde tí a yọ jáde kìí ṣe pé wọ́n dín ìdàgbàsókè wọn kù nìkan ni, wọ́n tún lè fa ìdọ̀tí tó léwu. Nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ iṣẹ́, a ṣe àwọn ohun tí ń mú kí àwọn ènìyàn gbádùn ara wọn kìí ṣe láti “yára” wọn nìkan ni, ṣùgbọ́n láti “darí” àwọn ìṣesí sí àwọn ọjà pàtó kan.
Àwọn àpẹẹrẹ Àwọn Ìlànà Ilé-iṣẹ́ Pàtàkì Tí Ó Gbẹ́kẹ̀lé Àwọn Olùrànlọ́wọ́
1. Ṣíṣepọ̀ Amonia (Ìlànà Haber-Bosch)
Iṣẹ́dá Amonia (NH₃) ni o jẹ́ ipilẹ̀ iṣẹ́ ajile. Ìṣẹ̀dá láàrín nitrogen (N₂) àti hydrogen (H₂) jẹ́ ohun tí ó lọ́ra gidigidi nítorí pé ìsopọ̀ mẹ́ta N₂ dúró ṣinṣin gan-an. Àwọn ohun èlò ìpèsè tí ó dá lórí irin (Fe) pẹ̀lú àwọn olùgbékalẹ̀ pàtó ń jẹ́ kí ìṣẹ̀dá náà yára lọ ní ìwọ̀n otútù àti ìfúnpá ilé iṣẹ́. Àbájáde náà jinlẹ̀: láìsí ìlànà ìpèsè oníná yìí, ìṣẹ̀dá ajile nitrogen ńlá kò ní ṣeé ṣe, ètò oúnjẹ ayé òde òní yóò sì jẹ́ aláìlera jù.
2. Ilana Kan si fun Sulfuric Acid
Súlúsíkì ásídì jẹ́ ọ̀kan lára àwọn kẹ́míkà ilé iṣẹ́ tí a ń ṣe jùlọ. Nínú ìlànà ìbáṣepọ̀, a máa ń fi ìparasíkì vanadium (V) oxide (V₂O₅) ṣe ìparasíkì SO₂. Ìhùwàsí yìí nílò ìyípadà gíga àti ìṣàkóso ooru tí ó péye, nítorí pé ó jẹ́ exothermic. Pẹ̀lú ìparasíkì tí ó tọ́, ilé iṣẹ́ lè ṣe àṣeyọrí iṣẹ́-ṣíṣe ńlá ní iṣẹ́ gíga.
3. Ìfọ́ àti Àtúnṣe nínú Ilé Iṣẹ́ Epo Pẹpẹ
Ilé iṣẹ́ epo rọ̀bì gbára lé àwọn ohun èlò ìpara láti yí àwọn ìpín epo rọ̀bì pàtákì padà sí epo rọ̀bì, díẹ́sẹ́lì, àti epo rọ̀bì. Àpẹẹrẹ pàtàkì kan ni fluid catalytic cracking (FCC), èyí tí ó ń lo zeolite catalysts láti fọ́ àwọn hydrocarbons rọ̀bì sí àwọn molecules kéékèèké, tí ó níye lórí. Catalytic reforming tún ń mú kí ìwọ̀n octane pọ̀ sí i, ó sì ń mú àwọn aromatics àti hydrogen jáde. Àwọn catalysts ń pinnu dídára ọjà, wọ́n ń fi agbára pamọ́, wọ́n sì ń dín ìṣẹ̀dá koke kù.
4. Ṣíṣe Pọ́límà (Ṣílásítì)
Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn pásítíkì ni a ń ṣe nípasẹ̀ polymerization, tí ó nílò àwọn catalysts pàtàkì. Àwọn catalysts Ziegler–Natta àti metallocene gba ààyè fún ìṣàkóso tó dára lórí ìṣètò polima, bí ìpínkiri ìwọ̀n molikula àti ìwọ̀n ẹ̀ka. Nítorí náà, ilé iṣẹ́ lè ṣe àtúnṣe àwọn ànímọ́ ohun èlò (agbára, ìrọ̀rùn, ìdènà ooru) láti bá àìní ìlò mu, láti inú àpótí sí àwọn èròjà ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́.
5. Ìṣẹ̀dá Mẹ́tánọ́lù àti Hídrójìn
Methanol jẹ́ epo míràn àti ohun èlò ìtọ́jú kẹ́míkà fún formaldehyde, acetic acid, àti ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ọjà míràn. Ìṣẹ̀dá rẹ̀ sábà máa ń lo ohun èlò ìtọ́jú bàbà tí ó dá lórí Cu/ZnO/Al₂O₃. Síbẹ̀síbẹ̀, ìṣẹ̀dá hydrogen ńlá sábà máa ń ní àtúnṣe steam àti àwọn ìyípadà omi-gaasi pẹ̀lú onírúurú catalyst. Hydrogen ti di ohun pàtàkì báyìí nínú ìdàgbàsókè agbára mímọ́ àti àwọn ìlànà ìtúnṣe epo.
Àwọn Olùrànlọ́wọ́ àti Àyíká: Sí Ilé-iṣẹ́ Kémíkà Aláwọ̀ Ewé
Ipa ti awọn ohun elo amúṣẹ́dá kìí ṣe ti eto-ọrọ aje nikan, ṣugbọn ti ayika pẹlu. Awọn ilana kemistri alawọ ewe tẹnumọ idinku egbin, idinku lilo agbara, ati lilo awọn ohun elo aise ti o ni aabo. Awọn ohun elo amúṣẹ́dá ran lọwọ lati ṣaṣeyọri eyi nipasẹ:
– Ìhùwàsí náà jẹ́ àṣàyàn díẹ̀ kí a lè dín àwọn ohun tí a fi ń bàjẹ́ kù.
– Àwọn ipò ìṣiṣẹ́ díẹ̀díẹ̀ tí ó dín ìtújáde CO₂ láti inú lílo agbára kù.
– Rírọ́pò àwọn ohun èlò ìfàmọ́ra tó léwu pẹ̀lú àwọn ipa ọ̀nà ìfàmọ́ra tó ní ààbò.
– Lilo awọn ohun elo aise ti a tunse, fun apẹẹrẹ catalysis lati yi biomass pada si awọn kemikali pẹpẹ (ethanol, HMF, lactic acid).
Síwájú sí i, àwọn ohun èlò ìdènà ìbàjẹ́ tún ṣe pàtàkì nínú ìṣàkóso ìbàjẹ́. Àpẹẹrẹ tí a mọ̀ jùlọ ni ohun èlò ìdènà ìyípadà catalytic ti ọkọ̀ ayọ́kẹ́lẹ́, èyí tí ó yí CO, NOx, àti hydrocarbons tí kò jó padà sí CO₂, N₂, àti H₂O. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé kì í ṣe ìlànà "ilé iṣẹ́ kẹ́míkà" àgbáyé, ìmọ̀ ẹ̀rọ yìí fi bí àwọn ohun èlò ìdènà ìtújáde ṣe lè jẹ́ ohun èlò ìdarí ìtújáde tó gbéṣẹ́ gidigidi hàn.
Awọn Ipenija ati Awọn Atunṣe Tuntun ninu Imọ-ẹrọ Catalyst
Láìka àwọn àǹfààní pàtàkì wọn sí, ìdàgbàsókè catalyst dojúkọ ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìpèníjà. Àwọn catalyst gbọ́dọ̀ ní ìṣiṣẹ́ gíga, yíyàn gíga, ìdúróṣinṣin ìgbà pípẹ́, àti iye owó tó yẹ. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn catalyst tó dára jùlọ gbẹ́kẹ̀lé àwọn irin iyebíye tó gbowólórí àti tí kò ní ààlà (Pt, Pd, Rh), nítorí náà ìwádìí dojúkọ:
– Àwọn ohun èlò ìfàmọ́ra tí kò ní ọlá tí ó rọ̀pọ̀lọpọ̀ (Ni, Fe, Co).
– Apẹrẹ awọn ohun elo ti o ni iho bi awọn zeolites, MOFs (awọn ilana irin-organic), ati awọn ohun elo nano lati mu agbegbe oju ilẹ pọ si.
– Ìyípadà electrochemical àti photochemical fún ìyípadà CO₂ sí àwọn kẹ́míkà tó wúlò tàbí ìṣẹ̀dá hydrogen nípasẹ̀ pípín omi.
– Àwòṣe ìṣirò àti AI láti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ohun èlò ìfàmọ́ra ní kíákíá àti ní pàtó, tí ó ń dín àwọn àdánwò ìwádìí àti àṣìṣe tí ó gbowólórí kù.
Ni afikun, ile-iṣẹ naa tun n dojukọ atunṣe catalyst ati atunlo awọn irin iyebiye lati awọn catalyst ti a ti lo. Eyi ṣe pataki fun idinku awọn idiyele, idaduro ipese, ati idinku awọn ipa ayika.
Ipari
Àwọn olùrànlọ́wọ́ ni ó wà ní ọkàn iṣẹ́ kẹ́míkà: wọ́n máa ń mú kí ìṣesí yára, wọ́n máa ń mú kí yíyàn pọ̀ sí i, wọ́n máa ń dín agbára lílò kù, wọ́n sì máa ń ran lọ́wọ́ láti dín ìdọ̀tí àti ìtújáde kù. Láti iṣẹ́ àgbẹ̀ nípasẹ̀ Haber-Bosch, iṣẹ́dá sulfuric acid, àti ìtúnṣe epo rọ̀bì, sí ìṣẹ̀dá polymer àti epo míràn, àwọn olùrànlọ́wọ́ máa ń mú kí àwọn iṣẹ́ tí kò ṣeé ṣe tẹ́lẹ̀ ṣeé ṣe ní ti ọrọ̀ ajé àti ní ti ìmọ̀ ẹ̀rọ. Ní ìtẹ̀síwájú, àìní fún àwọn iṣẹ́ tí ó túbọ̀ ń gbòòrò sí i àti èyí tí ó lè pẹ́ títí yóò mú kí ìṣẹ̀dá olùrànlọ́wọ́ túbọ̀ ṣe pàtàkì, pàápàá jùlọ nínú ìyípadà biomass, lílo CO₂, àti ìdàgbàsókè agbára mímọ́. Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, ìlọsíwájú ọjọ́ iwájú ilé iṣẹ́ kẹ́míkà sinmi lórí bí ènìyàn ṣe ń ṣe àgbékalẹ̀ àti lo àwọn olùrànlọ́wọ́ lọ́nà tí ó dára tó.
