سنتھیٹک گیس سے براہِ راست الائنز تیار کرنے سے متعلق تحقیق میں اہم پیش رفت ہوئی ہ

Thread Content

سنتھیٹک گیس سے براہِ راست اولیفینز تیار کرنے سے متعلق تحقیق میں اہم پیش رفت ہوئی۔
مصنف/ذریعہ: تاریخ: 2016-10-08، کلکس: 43
جریدہ “نیچر” (Nature) نے 6 اکتوبر کو ایک اہم خبر شائع کی؛ چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے شنگھائی انسٹیٹیوٹ فار ایڈوانسڈ ریسرچ اور شنگھائی یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کی مشترکہ تحقیقی ٹیم نے سنتھیٹک گیس سے براہِ راست اولیفینز تیار کرنے کے میدان میں اہم پیش رفت حاصل کی ہے۔ اس منصوبے کا سربراہ محقق ژونگ لیانگشو ہیں، جبکہ شنگھائی یونیورسٹی، ہوادونگ نارمل یونیورسٹی، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کا فزکس انسٹیٹیوٹ، اور چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کا کیمیسٹری انسٹیٹیوٹ بھی اس کام میں حصہ لے رہے ہیں۔ نئی قسم کے کیٹالسٹوں کے استعمال سے، اس تحقیق میں نرم حالات میں سنتھیٹک گیس سے براہِ راست الائنز کی تیاری ممکن ہوئی؛ یہ بات سنتھیٹک گیس کی کیٹالیٹک تبدیلی کے شعبے کی ترقی کے لئے بہت اہم ہے۔ ساتھ ہی، اس کام سے بہت زیادہ معاشی فوائد حاصل ہوں گے، جس سے ہمارے ملک میں کوئلہ سے متعلق صنعتوں کی ترقی میں مدد ملے گی۔ FTO کیٹالسٹ کی TEM تصویر۔ الف، بی، کم تصویری مقیاس والی TEM تصاویر ； c، d، e: اعلیٰ تفصیل والی TEM تصاویر ； f، Co2C کے متوازی چھوٹے ٹکڑوں کی تصویر۔ توانائی اور کیمیکل صنعت میں، الائنز ایک بنیادی اور انتہائی اہم کیمیائی خام مال ہے۔ سنتھیٹک فائبر، سنتھیٹک ربڑ، سنتھیٹک پلاسٹک، اعلیٰ معیار کے لوبریکنٹس، اعلیٰ کاربن والے الکحل، اور اعلیٰ کثافت والے جیٹ ایندھن جیسی بہت سی مصنوعات اسی خام مال سے تیار کی جاتی ہیں۔ لہٰذا، الکینز کی صنعت کی ترقی کی سطح اور بازار میں طلب و رسد کا توازن، پوری کیمیائی صنعت کی ترقی کی سطح اور اس کے پیمانے کو براہِ راست متاثر کرتا ہے۔ حالیہ برسوں میں، تیل کے وسائل پر انحصار کو کم کرنے کے لیے، ملکی اور بین الاقوامی سطح پر تحقیقات زیادہ تر غیر تیلی راستوں پر مرکوز ہیں؛ یعنی کوئلہ یا قدرتی گیس جیسے وسائل کا استعمال کرکے براہِ راست یا بالواسطہ طور پر الکینز تیار کیے جاتے ہیں۔ فی الوقت رائج طریقہ یہ ہے کہ پہلے کوئلے یا قدرتی گیس سے سنتھیٹک گیس تیار کی جاتی ہے (جس کے بنیادی اجزاء کاربن مونو آکسائیڈ اور ہائڈروجن ہیں، یعنی CO اور H2)، پھر اس سنتھیٹک گیس سے میتھانول تیار کیا جاتا ہے۔ آخر میں، میتھانول کو استعمال کرکے الائنز والی مصنوعات تیار کی جاتی ہیں؛ جن میں میتھانول سے ایتھیلین اور پروپیلین تیار کرنے کے عمل شامل ہیں۔ اس ٹیکنالوجی میں دو بڑے مراحل شامل ہیں؛ پہلے، سنتھیٹک گیس کو تانبے پر مبنی کیٹالسٹ کی مدد سے میتھانول میں تبدیل کیا جاتا ہے، اور دوسرے مرحلے میں، میتھانول کو مولیکیولر سیور کیٹالسٹ کی مدد سے الائنز میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ اگر ردِعمل کے مراحل کو کم کیا جائے، اور سنتھیٹک گیس کو براہِ راست اور زیادہ اختیاری طریقے سے الائنز میں تبدیل کیا جائے، تو عمل میں وقت کم لگے گا، اور توانائی کی کھپت بھی کم ہوگی۔ سنتھیٹک گیس کے ذریعہ الائنز کی تیاری کا عمل، دراصل CO اور H2 کے درمیان کیٹالسٹ کی مدد سے فیٹو ردِعمل کے ذریعہ الائنز کی تخلیق کا عمل ہے (جسے FTO بھی کہا جاتا ہے)۔ فی الحال، FTO سے متعلق بنیادی مسائل، اولیک ہائڈروکاربنوں کے انتخاب کو بہتر بنانا، اور پیدا ہونے والے مصنوعات کی تقسیم پر مؤثر کنٹرول رکھنا ہیں۔ چونکہ FTO ایک شدید توانائی خارج کرنے والا ردِعمل ہے، لہذا زیادہ ردِعمل حرارت سے مقامی سطح پر بہت زیادہ حرارت پیدا ہو جاتی ہے، جس کی وجہ سے درجہ حرارت بہت بڑھ جاتا ہے۔ اس سے میتھینیشن اور کاربن جمع ہونے کا عمل تیز ہو جاتا ہے، اور بڑی مقدار میں میتھین کی پیداوار سے کُل الیفینز کی پیداوار میں کمی واقع ہو جاتی ہے۔ اس کے علاوہ، FT سنتھیسس کے عمل میں الائنز ایک درمیانی مصنوعات کے طور پر استعمال ہوتے ہیں، لہذا ان میں دوبارہ ہائڈروجنیشن کا ردِعمل بہت آسانی سے واقع ہو جاتا ہے، جس کے نتیجے میں یہ الائنز سیچوریٹڈ الکینز میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ اس طرح الائنز کی انتخابی صلاحیت مزید کم ہو جاتی ہے۔ چونکہ سنتھیٹک گیس سے براہِ راست الائنز تیار کرنے کے عمل میں اوپر بیان کردہ عوامل رکاوٹ بنتے ہیں، لہذا بہترین FTO کیٹالیٹک کارکردگی حاصل کرنے، ساتھ ہی کم میتھین کی منتخب کرنے کی صلاحیت اور زیادہ الائنز کی منتخب کرنے کی صلاحیت کو برقرار رکھنے کے لئے، نئی قسم کی کیٹالیٹک ساختوں کی تخلیق ضروری ہے۔ کوئلے پر مبنی سنتھیٹک گیس کے ذریعہ براہِ راست اور مؤثر طریقے سے الائنز کی تیاری ممکن ہے۔ چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے شنگھائی انسٹیٹیوٹ فار ایڈوانسڈ ریسرچ کے “لو-کاربن کنورژن سائنس اینڈ انجینئرنگ لیبارٹری” میں، کاربن سے متعلق وسائل کو کم کاربن والی شکلوں میں تبدیل کرنے سے متعلق بنیادی ٹیکنالوجیوں کی تحقیق و ترقی پر کام کیا جاتا ہے۔ اس لیبارٹری میں سنتھیٹک گیس کی کیٹالیٹک تبدیلی سے متعلق عملوں اور ردِعملوں کے نظاموں کے مطالعے، نیز کیٹالیسٹوں کی تخلیق پر بھی تحقیق کی جاتی ہے۔ حال ہی میں، کم کاربن تبدیلی لیبارٹری نے ایک بالکل نیا کیٹالسٹ تیار کیا ہے۔ معلوم ہوا کہ ہلکے ردِعمل کے حالات میں (250 ڈگری سیلسیس اور 1–5 ایٹموسفیئر دباؤ کے تحت)، یہ کیٹالسٹ سنتھیٹک گیس سے براہِ راست الیینز کی پیداوار میں بہترین کارکردگی دکھاتا ہے۔ میتھین کی منتخب پیداوار 5% تک کم ہو سکتی ہے، جبکہ کم کاربن والے الیینز کی منتخب پیداوار 60% تک ہو سکتی ہے۔ کُل الیینز کی منتخب پیداوار 80% سے زیادہ ہو سکتی ہے، اور الیینز/الکینز کا تناسب 30 سے زیادہ ہو سکتا ہے۔ یہ کیٹالسٹ FTO خصوصیات کے لحاظ سے بہترین ہے۔ کیٹالسٹ کے فعال مقامات کی نوعیت کا تعین کرنے ہیں، اس لئے اس لیبارٹری نے تفصیلی ساختی-فعالیتی تعلقات کا مطالعہ کیا، اور نظریاتی حسابات کے ذریعہ یہ جاننے کی کوشش کی کہ فعال مقامات کی ساخت کیا ہے۔ نتیجے کے طور پر پتا چلا کہ یہ فعال مقامات {101} اور {020} سطحوں والے Co2C نینو-مستطیل شکل کے ہیں۔ مذکورہ کاموں سے متعلق نتائج “نیچر” نامی جریدے میں شائع ہوئے ہیں۔ ہمارے ملک کی ایسی وسائلی خصوصیات، جیسے تیل کی کمی، گیس کی کمی، اور کوئلے کی فراوانی، کی بناء پر، اس ٹیکنالوجی کے صنعتی استعمال کے بہترین امکانات ہیں، نیز اس سے بہت زیادہ معاشی فوائد حاصل کیے جاسکتے ہیں۔ فی الحال، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے شنگھائی ہائر ریسرچ انسٹیٹیوٹ نے شانشی لوآن گروپ جیسی کمپنیوں کے ساتھ معاہدے کیے ہیں۔ دونوں فریق مل کر کیٹالسٹوں کی تیاری، ری ایکٹرز کی ڈیزائننگ، اور پروسیسنگ کے عملوں کو بہتر بنانے کے لئے مل کر کام کرنا چاہتے ہیں، تاکہ جلد سے جلد صنعتی سطح پر اس کو استعمال کیا جاسکے، اور اس طرح چین میں کوئلے سے متعلق صنعتوں کی ترقی میں مدد مل سکے۔