مواد اولیه شیمیایی چیست؟

مواد اولیه شیمیایی به هر نوع مواد اولیه ای گفته می شود که در تولید انبوه محصولات شیمیایی استفاده می شود. آنها معمولاً مواد فرآوری نشده ای هستند که اساس اولیه تولید شیمیایی هستند، مانند سوخت یا مواد شیمیایی پایه. اصطلاح “خوراک شیمیایی” همچنین می تواند به محصولات جانبی واسطه ای اشاره کند که به طور موقت برای استفاده بعدی ذخیره می شوند.

نوع خوراک شیمیایی تعیین کننده بازده انرژی و تولید یک کارخانه تولید مواد شیمیایی است. در بیشتر موارد، مواد اولیه به عنوان مواد تشکیل دهنده یا پیش سازهای محصولات نهایی جایگزین های عملی کمی دارند. به عنوان مثال، مواد اولیه مورد استفاده برای تولید پلاستیک، فرآورده های نفتی یا سوخت های فسیلی هستند.

هزینه یک ماده اولیه خاص نیز برای تولیدکنندگان مورد توجه است. یک خوراک جایگزین ممکن است به ازای هر واحد محصول از انرژی کارآمدتر باشد، اما ممکن است از نظر مالی یا اقتصادی مقرون به صرفه نباشد.

نکته های کلیدی

• مواد اولیه شیمیایی مواد اولیه ای هستند که در تولید استفاده می شوند
• آنها هم به عنوان سوخت و هم به عنوان پایه ای برای سایر مواد شیمیایی استفاده می شوند
• بازده تولید به نوع مواد اولیه شیمیایی بستگی دارد
• شما می توانید مواد اولیه را به دو دسته پتروشیمی و بیولوژیکی طبقه بندی کنید
• تفاوت های کلیدی بین زیست توده و مواد اولیه آلی وجود دارد
• گزینه های سازگار با محیط زیست در مورد مواد اولیه شیمیایی وجود دارد

مقدمه ای بر مواد اولیه شیمیایی

مواد اولیه شیمیایی به عنوان سوخت، مواد شیمیایی و همچنین به عنوان نقطه شروع شیمیایی، مانند پیش سازها برای تولید مواد شیمیایی استفاده می شود. آنها همچنین می توانند محصولات فرعی واسطه ای از فرآیندهای شیمیایی خاص باشند.

مواد اولیه شیمیایی می توانند طبیعی یا مصنوعی باشند، اما عمدتاً ارگانیک هستند. مواد اولیه آلی نیز ممکن است حاوی مواد شیمیایی معدنی باشند، چه به عنوان محصولات مطلوب و چه به عنوان محصولات زائد.

به عنوان مثال، خاکستر گیاهی حاوی پتاسیم، کلسیم، سدیم، سیلیکون، فسفر و کلر به عنوان محصولات جانبی تجزیه است.

انواع مواد اولیه شیمیایی

مواد اولیه شیمیایی معمولا به دو دسته پتروشیمی و بیولوژیکی طبقه بندی می شوند.

در زیر چند نمونه آورده شده است.

1.مواد اولیه پتروشیمی/سوخت های فسیلی

• نفتا
• گاز طبیعی
• زغال سنگ
• اتان

2.مواد اولیه بیولوژیکی

• نشاسته
• جلبک
• بقایای کشاورزی
• بیودیزل
• روغن سبزیجات

مواد اولیه حجیم زیستی در مقابل مواد اولیه آلی

در شیمی، اصطلاح “آلی” به سادگی به موادی اطلاق می شود که دارای اتم های کربن به عنوان ستون فقرات مولکولی هستند. این شامل تمام مواد مبتنی بر کربن یا مواد شیمیایی تولید شده توسط موجودات زنده است. بنابراین، مواد اولیه زیست توده تحت دسته مواد شیمیایی آلی قرار می گیرند.

تفاوت اصلی بین مواد اولیه زیست توده و مواد اولیه آلی پایداری است. زیست توده پایدار است زیرا قابل تجدید است، در حالی که مواد اولیه آلی به طور کلی به محصولات مبتنی بر نفت اشاره دارد. برخی از مواد اولیه آلی نیز مشتقات سوخت های فسیلی هستند و بنابراین غیر قابل تجدید هستند.

مواد اولیه زیست توده چیست؟

مواد زیست توده مواد آلی هستند که مستقیماً از گیاهان و حیوانات به دست می آیند. اینها می توانند مواد گیاهی مانند برگ، چوب و پوست میوه یا مواد زائد حیوانی باشند که می توانند به سوخت تبدیل شوند.

برخی از مواد اولیه زیست توده نیز به محصولات دیگر مانند کودهای آلی یا مواد معدنی مانند لیمو (هیدروکسید سدیم) تبدیل می شوند. به عنوان مثال، برگ های پوسیده یا فضولات حیوانی در طی فرآیند تجزیه به ترکیبات معدنی ساده تری مانند متان و سولفید هیدروژن تجزیه می شوند. آنها همچنین حاوی مواد معدنی مانند پتاسیم و فسفر هستند که می توان از آنها برای اهداف دیگر استفاده کرد.

مواد اولیه زیست توده به چهار دسته زیر طبقه بندی می شوند:

• زباله های صنعت، مانند کاغذ قدیمی
• محصولات سوخت زیستی که اتانول تولید می کنند، به عنوان مثال، نیشکر
• ضایعات کشاورزی مانند کود
• محصولات روغنی مانند نارگیل

زیست توده می تواند به طور مستقیم مورد استفاده قرار گیرد، مانند چوب، یا ممکن است برای استفاده به عنوان سوخت یا به عنوان مواد تشکیل دهنده در محصولات دیگر، فرآوری شود. گازی شدن و پیرولیز یا تجزیه حرارتی، دو فرآیند متداول برای تبدیل زیست توده به انرژی هستند.

خوراک ارگانیک چیست؟

رایج ترین مواد اولیه آلی مورد استفاده در صنایع سوخت های فسیلی و نفت خام هستند. آنها به عنوان آلی طبقه بندی می شوند زیرا حاوی کربن هستند. با این حال، همه ترکیبات حاوی کربن آلی نیستند. برخی به عنوان ترکیبات معدنی طبقه بندی می شوند. فقط آن دسته از ترکیباتی که دارای کربن های متصل به حداقل یک اتم هیدروژن هستند، مانند متان (CH4)، آلی در نظر گرفته می شوند.

چند نمونه از ترکیبات معدنی حاوی کربن عبارتند از:

• کاربید سیلیکون (SiC2)
• کربنات کلسیم (CaCO3)
• سیانید سدیم (NaCN)
• دی اکسید کربن (Co2)
• مونوکسید کربن (CO)

همه هیدروکربن ها ترکیبات آلی هستند. کربن‌های آنها یا در یک زنجیره مستقیم (آلکان، آلکن‌ها و آلکین‌ها) و یا در ساختار حلقوی (بنزن و سیکلوآلکن‌ها) به هم متصل هستند.

بسیاری از ترکیبات آلی دیگر از نظر فنی از هیدروکربن ها مشتق می شوند. این ترکیبات توسط جایگزین های گروه عاملی آنها تعریف می شوند و عبارتند از:

الکل: گروه عملکردی هیدروکسیل یا -OH است
تیول: گروه عاملی -SH است که آنالوگ گوگرد هیدروکسیل است
اتر: گروه عملکردی -O- است که اکسیژن بین دو گروه R قرار می گیرد
آلدهید: گروه عاملی یک کربونیل یا یک کربن با اکسیژن با پیوند دوگانه -C=O است.
کربوکسیلیک اسید: گروه عاملی یک کربونیل است که به یک گروه هیدروکسیل یا -COOH متصل است

استفاده از مواد اولیه تجدیدپذیر

استفاده از مواد اولیه تجدیدپذیر، به ویژه زیست توده، گام مهمی در جهت پایداری زیست محیطی است. این مواد به راحتی قابل دستیابی هستند و می توان آنها را در مدت زمان نسبتا کوتاهی دوباره پر کرد. به عنوان مثال، مواد اولیه چوب تنها در چند سال قابل تجدید هستند.

اگر مناطق وسیعی به رشد درختانی مانند صنوبر، بید، گونه های اکالیپتوس و هیبریدهای آنها اختصاص داده شده باشد، می توان این مقیاس زمانی را کاهش داد. برداشت متناوب این درختان می تواند در دراز مدت مقرون به صرفه و پایدار باشد.

حلال های معمولی سبزتر چیست؟

انواع مختلفی از حلال ها برای تولید طیف گسترده ای از محصولات از رنگ گرفته تا دارو استفاده می شود. در حالی که آب هنوز رایج ترین حلال است، مواد غیر قطبی اغلب نیاز به استفاده از حلال های غیر قطبی خطرناک دارند.

اگرچه استفاده از جایگزین‌های سبزتر هنوز نسبتاً محدود است، پیشرفت چشمگیری در سال‌های اخیر حاصل شده است. حلال های معمولی سبزتر غیر سمی هستند و می توانند به راحتی تجزیه شوند، به علاوه آنها به طور بالقوه قابل بازیافت هستند.

چند نمونه از حلال های سبز عبارتند از:

سیالات فوق بحرانی: سیالاتی هستند که بالاتر از فشار بحرانی و دمای بحرانی خود وجود دارند
آب: این هنوز پایدارترین حلال است که می تواند در مواد مختلف استفاده شود
مایع یونی: معمولاً در ترکیبات هماهنگ کننده استفاده می شود، این یک نمک مذاب مایع با نقطه ذوب نسبتا پایین است.

فواید حلال های سبزتر

حلال های سبزتر انواع حلال هایی هستند که اثرات زیست محیطی آنها صفر یا بسیار کم است. آنها غیر سمی هستند و برای ساخت یا استفاده به انرژی زیادی نیاز ندارند.

مزیت اصلی حلال های سبزتر، ردپای کربن بسیار کم آنهاست. آنها برای تهیه محصولات غذایی و نوشیدنی مناسب هستند و آلودگی ایجاد نمی کنند یا حداقل آلودگی بسیار کمی دارند.

نمونه هایی از حلال های سبزتر

به غیر از آب، برخی از حلال های سبزتر نیز قطبی هستند. برخی از نمونه‌های آن‌ها نیز قابل اشتعال و فرار هستند، مانند اتانول، 1-پروپانول، استون، استونیتریل، 2-پروپانول و متانول.

نتیجه

مواد اولیه شیمیایی عمدتاً مواد خامی هستند که به عنوان سوخت یا به عنوان مواد شیمیایی اولیه (پیش سازها یا مواد تشکیل دهنده) در تولید سایر مواد شیمیایی استفاده می شوند. به طور کلی، مواد اولیه شیمیایی مواد آلی هستند، اما ممکن است حاوی اجزای غیر آلی نیز باشند. آنها تا حد زیادی به دو دسته محصولات پتروشیمی و محصولات شیمیایی بیولوژیکی طبقه بندی می شوند. این مواد اولیه در تولید طیف وسیعی از محصولات از جمله محصولات غذایی و دارویی ضروری هستند.