Šiame straipsnyje paaiškinama, kaip sintetiniai produktai gaminami ir naudojami kasdieniame gyvenime, aptariami naftos chemijos pramonės procesai, jos apribojimai ir tvarios alternatyvos.
Pagalvokite apie kambarį, kuriame gyvenate. Ką matote? Tikriausiai išmėtytus drabužius, plastikinius maišelius su šiukšlėmis, kurias netrukus išmesite, už kuriuos reikia sumokėti, tuščius PET pieno butelius, sintetinės gumos kilimėlius ir dar daugiau. Visa tai turi vieną bendrą bruožą: tai sintetiniai produktai. Tiesą sakant, sintetiniai produktai yra tokie plačiai paplitę, kad sunkiau rasti kažką, kas nebūtų sintetinė, nei kažką, kas yra. Drabužiai gaminami iš sintetinių pluoštų, tokių kaip nailonas ar poliesteris. Vinilas plastikiniuose maišeliuose ir PET buteliuose yra pagamintas iš polietileno – termoplastinės dervos. Sintetinė guma kilimėliuose sudaryta iš tokių medžiagų kaip poliizoprenas, gaunamas polimerizuojant izopreną. Tikriausiai visi bent kartą susimąstė, kaip gaminami šie sintetiniai produktai. Taigi, kaip iš tikrųjų gaminami šie sintetiniai produktai, taip glaudžiai susiję su šiuolaikiniu kasdieniu gyvenimu?
Sintetiniai produktai gimsta naftos chemijos pramonėje, kuri yra polimerų chemijos pramonės rūšis. Naftos chemijos pramonė – tai cheminių produktų gamyba, naudojant naftą arba gamtines dujas kaip žaliavas, ir užima itin svarbią vietą šiuolaikinėje chemijos pramonėje. Šioje naftos chemijos pramonėje galime gaminti įvairius sintetinius produktus, tokius kaip sintetiniai pluoštai, sintetinės dervos (plastikai), sintetinis kaučiukas, plastifikatoriai ir vaistai. Šiame procese įvairios cheminės reakcijos ir sudėtingi procesai sąveikauja, kad sukurtų daugybę produktų, kuriuos naudojame kasdien. Naftos chemijos pramonės plėtra yra vienas iš svarbiausių elementų, sudarančių šiuolaikinės pramonės pamatą.
Naftos chemijos pramonė yra labai svarbi, nes ji pakeitė chemijos pramonėje naudojamas žaliavas. Tradicinė chemijos pramonė naudojo tokias žaliavas kaip anglis arba gyvūninės ir augalinės kilmės medžiagas, o naftos chemijos pramonė kaip žaliavas naudoja naftoje arba gamtinėse dujose esančius angliavandenilius. Angliavandenilių, kaip žaliavos, atradimas pakeitė esamą chemijos pramonę. Puikus pavyzdys yra sintezės dujų – vandenilio ir anglies monoksido mišinio, susidarančio nevisiškai oksiduojant angliavandenilius, – naudojimas, kuris pradėtas naudoti metanolio ir amoniako gamyboje. Be to, ji atliko svarbų vaidmenį atrandant daugybę naujų sintezės metodų, išrandant naujus produktus ir vėliau kuriant naujas technologijas.
Norint gauti angliavandenilių, skirtų naudoti naftos chemijos pramonėje, žalia nafta pirmiausia turi būti perdirbama. Pagrindiniai žalios naftos komponentai yra angliavandeniliai – molekulės, sudarytos tik iš anglies ir vandenilio. Angliavandeniliai labai skiriasi priklausomai nuo anglies ir vandenilio atomų skaičiaus ir struktūros jų molekulėse. Atsižvelgiant į tai, kad šių angliavandenilių virimo temperatūros labai skiriasi (kuo daugiau anglies atomų, tuo aukštesnė virimo temperatūra), iš žalios naftos galima atskirti tokius komponentus kaip benzinas, žibalas, lengvoji alyva, sunkioji alyva ir petroleteris.
Iš šių atskirtų medžiagų naftos chemijos pramonėje plačiausiai naudojamas ligroinas. Ligroinas skaidomas NCC (Naftos krekingo centre) į naftos chemijos bazines alyvas (skystas frakcijas, gaunamas frakcinio distiliavimo metu), tokias kaip etilenas, propilenas ir butanas.
Šios bazinės alyvos naudojamos įvairiose cheminėse sintezėse. Iš jų etilenas yra pagrindinė naftos chemijos pramonės žaliava. Didelė etileno dalis sunaudojama polietilenui, kuris naudojamas įvairiose talpyklose ir pakavimo plėvelėse, gaminti. Etilenas taip pat atlieka įvairius vaidmenis, pavyzdžiui, reaguoja su chloru ir gamina vinilchloridą, ir yra sintetinamas į etileno oksidą, kuris naudojamas kaip sintetinių ploviklių žaliava.
Propilenas, turintis vienu anglies atomu daugiau nei etilenas, sintetinamas į polipropileną. Jis naudojamas kaip žaliava sintetiniams pluoštams arba kaip sintezės žaliava gliceroliui, kuris naudojamas kaip žaliava akriliniams pluoštams (akrilnitrilui) ir kaip apsauga nuo išdžiūvimo. Be to, acetilenas, turėdamas trigubą jungtį, pasižymi stipriu reaktyvumu su kitomis medžiagomis, daugiausia dalyvaujant prijungimo ir eliminacijos reakcijose. Pavyzdžiui, reaguojant su vandeniu susidaro acetaldehidas, o reaguojant su vandenilio chloridu – vinilchloridas. Acetilenas taip pat naudojamas kaip svarbi pramoninė žaliava, nes iš jo galima sintetinti įvairių tipų acetileno darinius.
Naftos chemijos pramonė yra labai patraukli, nes ji gali gaminti daugybę didelės pridėtinės vertės medžiagų iš įvairių rūšių angliavandenilių, taikant įvairius sintezės metodus. Tačiau naftos chemijos pramonė taip pat turi keletą apribojimų. Pirma, tai yra kapitalui imli pramonė, kuriai reikalingas milžiniškas kapitalas ir technologijos. Didelės pradinės investicijos yra pagrindinis trūkumas. Be to, naftos chemijos pramonė yra taršos šaltinis. Augant aplinkosauginiam sąmoningumui, šį aspektą reikia tobulinti. Galiausiai, naftos atsargų išeikvojimas kelia didelį susirūpinimą. Nafta nėra begalinis išteklius, ir kai kurie teigia, kad ji gali būti išeikvota per dešimtmečius.
Net ir atsižvelgiant į visus šiuos apribojimus, naftos chemijos pramonė išlieka labai vertinga. Jei pavyks įveikti aukščiau išvardytus apribojimus, naftos chemijos pramonės, galinčios gaminti daugybę sintetinių produktų iš angliavandenilių, ateitis bus šviesi.
Pastaruoju metu tyrėjai deda daug pastangų ieškodami tvarių ir ekologiškų alternatyvų. Biochemijos pramonė, kuri kaip žaliavą naudoja biomasę, yra viena iš tokių alternatyvų. Biochemijos pramonė, gaminanti cheminius produktus, naudodama augalinės kilmės žaliavas, turi potencialą papildyti naftos chemijos pramonės apribojimus. Be to, svarbų vaidmenį atlieka ir perdirbimo technologijų pažanga. Tobulėjant plastiko perdirbimo technologijoms, vis daugiau dėmesio skiriama esamų plastikų, kaip žaliavų, pakartotinio panaudojimo metodams. Šios naujos technologijos ir metodai prisidės prie naftos chemijos pramonės tvarumo didinimo.
Todėl turime pripažinti dabartinius apribojimus ir toliau stengtis juos įveikti. Atsižvelgiant į svarbų vaidmenį, kurį sintetiniai produktai atlieka mūsų kasdieniame gyvenime, naftos chemijos pramonės plėtra ir inovacijos išliks nepaprastai svarbios. Būtinas gilus naftos chemijos pramonės krypties supratimas ir tyrimai, siekiant tvarios ateities.
