جادوی سیاه

عموما تولید کاتالیست شامل مراحل آماده سازی مواد اولیه، شکل دهی، تلقیح و پخت است. ماده اولیه کاتالیست معمولا از جنس سرامیک و نمکهای فلزات خاص است.

به طور کلی دود یکی از قدیمی‌ترین آلاینده‌های هوا است که برای سلامت بشر بسیار مضر است. از جمله عوامل تولید کننده دود می توان به وسائل نقلیه مثل اتومبیلها، هواپیماها، قطارها، کشتی ها، کارخانجات، آتش سوزی جنگلها، آتشفشانها و ... اشاره کرد؛ که در این میان وسائل نقلیه عمده ترین عامل تولید کننده دود هستند. دود حاصل از وسائل نقلیه، علاوه بر دی اکسید کربن و منو اکسید کربن شامل مواد سمی مانند ترکیبات گوگردی و اکسید های نیتروژن و ترکیبات نیم سوخته بنزین است که عامل بسیاری از بیماریهای خطرناک، بویژه بیماری های قلبی و ریوی و انواع سرطان است.

جهت کنترل و خنثی سازی اثرات مواد سمی موجود در دود، دو راه وجود دارد : 1- استفاده از بنزینی که دارای عدد اکتان بالا و حداقل مواد سمیست که جهت حصول چنین سوختی یا بایستی با کمک کاتالیستهای کراکینگ مواد نفتی سنگین را شکسته و سوخت‌هایی با عدد اکتان بالا تولید کرد و یا توسط فرایند های تولید بنزین پاک G2G , GTL سوخت‌هایی عاری از مواد سمی تولید کرد( این روشها در دنیا در حال انجام و در کشورمان در حال تحقیق میباشد(10)) . 2- استفاده از کاتالیستها ، که در مسیر خروجی دود وسیله نقلیه نصب می شوند و علاوه بر خنثی سازی ترکیبات خطرناک موجود در دود و تولید ترکیباتی مانند آب و دی اکسید کربن و نیتروژن ،که سازگار با طبیعت هستند، باعث بالا رفتن راندمان سوخت و کاهش مصرف آن می شوند.

کاتالیست ها چه موادی می باشند؟

کاتالیست ماده ای است که سرعت یک واکنش شیمیایی را افزایش و یا موجب انجام واکنش شیمیائی و تولید مواد شیمیائی خاص در شرایطی که امکان تولید آن ماده در شرایط عادی نمی باشد ، می گردد بدون اینکه خودش متحمل هیچ گونه تغییر دائمی گردد . بعنوان مثال در صورتیکه ماده اتیلن را در مجاورت اکسیژن در دمای بالا قرار دهیم ، این ماده میسوزد و تولید دی اکسید کربن و آب میکند، در حالیکه اگر این واکنش در مجاورت کاتالیست اکسید وانادیوم انجام شود تولید ماده شیمیائی بنام آلدئید میکند که ماده اولیه تولید بسیاری از مواد شیمیائی از جمله چسبها ، مواد ضد عفونی کننده و .. می باشد. توانایی افزایش دادن سرعت واکنش های شیمیایی با میزان مصرف انرژی پایین تر وتولید محصولات شیمیائی مورد نظر توسط کاتالیستها ، اهمیت کاتالیستها را در صنایع شیمیایی و پتروشیمی نشان می دهد.کاتالیستها کاربرد بسیار وسیعی در فرآیندهای تبدیل نفت و گاز و پتروشیمی دارند. عمده محصولات پالایش نفت، گاز و بخصوص پتروشیمی (بیش از 85 درصد) از طریق واکنش های کاتالیستی تولید می گردند.فرآیندهای تبدیل نفت و برش های آن همچون شکستن ترکیبات نفتی سنگین مانند ته مانده های قیر مانند نفتی، روغنهای سنگین، و تبدیل آنها به مواد سبکتری مثل انواع بنزینها و گازوئیل و .. از جمله این واکنشها ست که در مجاورت کاتالیست صورت میگیرد . تبدیل گاز به سوخت های مایع و مواد واسطه و محصولات پتروشیمی همه از طریق واکنش های کاتالیستی انجام می شود. حدود یک سوم کاتالیستها در کاهش آلودگی ناشی از مصرف سوخت های فسیلی بخصوص در خودروها استفاده می شوند.

روش عمومی تولید کاتالیستها بدین صورت است که ، ابتدا مواد اولیه تهیه و مخلوط شده و سپس توسط عملیات چرخش و رطوبت زنی، بصورت گرانول در آمده و در ادامه خشک می گردند . سپس توسط دستگاههای پرس شکل دهی شده و در ادامه در دماهای بالا پخت می شوند. قطعات پخت شده سپس توسط محلول نمکهای فلزی خیسانده و آغشته شده و بعد خشک می شوند ، .در این فرایند، توسط فرایند تلقیح ، عناصر فعال روی پایه کاتالیست نشانده شده و مجددا در کوره های عملیات حرارتی پخت می شوند، بسته به میزانی که فلز مورد نظر بایستی روی کاتالیست نشانده شود ، عمل خیساندن می تواند چندین بار تکرار شود و در پایان کاتالیست نهایی برای سنجش استحکام و تست راکتوری از لحاظ عملکردی مورد بررسی واقع شده و در صورت تایید خواص فیزیکی و شیمیایی ، بسته بندی نهایی شده و جهت استفاده مشتریان برای مصرف کننده ارسال می شود.

2- ضرورت تولید کاتالیست در فرآوری و بهسوزی بنزین :

هر سال اتومبيل هاي جديدي وارد بازار مصرف مي‌شوندكه نياز به سوختهايي با عدد اكتان بالا را توجيه مي‌نمايد. ( عدداکتان مهم‌ترین شاخص کیفی بنزین به شمارمی‌رود و مقیاسی است برای نشان دادن مقاومت سوخت درمقابل احتراق خودبخودی که آرام‌سوزی سوخت وعدم ضربه‌زدن درحین احتراق به بخش‌های داخلی موتوررانشان می‌دهد) . بنزيني كه از تقطير مستقيم نفت خام بدست آمده عدد اكتان پائيني دارد و لازم است جهت افزایش عدد اکتان یا به آن مواد اکتان افزا اضافه شود و یا تحت عملیات کاتالیستی قرار گیرد تا بنزين نامرغوب به بنزين مرغوب با عدد اكتان بالا تبديل شود كه اين عمل در واحد تبديل كاتاليستي (Catalytic Naphtha Reforming Process) انجام مي‌گيرد. امروزه اين فرآيند علاوه بر توليد بنزين با عدد اكتان بالا، جهت توليد آروماتيكهاي گران بها نظير بنزن، تولوئن و زايلن نيز بكار مي‌رود.

فرآيند تبديل كاتاليستي نقش كليدي در عمليات پالايشگاهي تولید بنزین دارد زیرا مي­توان محصولاتي با عدد اكتان متفاوت توليد نمود. کاتاليستهای صنعتی مورد استفاده در واحدهاي تبديل کاتاليستی نوين، از جنس گاما آلومينا است که فلزات پلاتين، رنيوم، ژرمانيوم و ايريديوم به ميزان کمتر از يک درصد وزنی و مواد بهبود دهنده مانند کلر (برای افزايش واکنش های ايزومريزاسيون) به آن اضافه مي­گردد .

سوخت استاندارددرکنارموتوراستانداردمی‌تواندبه نحوقابل‌توجهی ازآلودگی محیط زیست بکاهد. خودروهای بسیارزیادی که درشهرهای بزرگ وکوچک ایران ترددمی‌کنند،بنزین‌سوزهستندوبه همین دلیل این سوخت وکیفیت آن نقش بسزائی در آلودگی هوا دارد.

براین اساس،استانداردحد‌مجازآلایندگی خودروهای سبک،سنگین ونیمه‌سنگین درسال‌های ‌١٣٨٩ و ‌١٣٩٠ یورو‌٢ خواهدبوداماطی سال‌های ‌١٣٩١، ‌١٣٩٢ و ‌١٣٩٣ این خودروهابایداستانداردیورو‌۴ راکسب کنند. موتورسیکلت‌های چهارزمانه نیزتاسال ‌١٣٩٣ فرصت دارنداستانداردیورو‌٢ راکسب کنند. .

3- بنزین مصرفی کشورمان از چه استانداردی تبعیت می کند؟

عدم استفاده از کاتالیستها در تولید بنزین ، موجب کاهش کیفیت بنزین تولید داخل و عامل اصلی افزایش مصرف سوخت خودروهاست. بنزین ارائه شده درایران بااستانداردهای روزجهان همخوانی ندارد وباعث افزایش آلودگی هواوآسیب دیدن موتورخودروها میشود .اگرچه بحث کیفیت بنزین مصرفی درایران،مدتهاست که مطرح است واغلب هم تحت الشعاع بحث قیمت ومشکلات عرضه قرارگرفته وجدی گرفته نشده است، وجود MTBE در بنزین تولید داخل از موارد دیگری است که کارشناسان به آن اشاره می کنند: «بنزین ایران، عمدتا دارای ماده افزودنی به نام MTBE است که به شدت سرطان زاست. بنزین های اروپا که توسط پالایشگاه هایی با فناوری جدید تولیدمی شوند، فاقد این ماده افزودنی سرطان زا هستند و همان طور که تولیدات پالایشگاه بندرعباس نیز نیازی به افزودن این ماده سرطان زا ندارد، ولی به تولیدات بقیه پالایشگاه های قدیمی با فناوری منسوخ باید سرب یا MTBE اضافه کرد.

عدداکتان بنزین اروپا ۹۵ است. هرچندممکن است عامه مردم تفاوت اساسی وبسیارمهم این دورقم راندانند،ولی متخصصان امربه خوبی آگاهندکه اساسی ترین وعمده ترین شاخص بنزین،عدداکتان(میزان بهسوزی) است وهمین تفاوت به ظاهراندک،باعثافزایش مصرف سوخت تمام خودروها ازیکسووایجادمشکلات فنی درموتورهای جدید میشودومالکان این خودروهامجبوربه استفاده ازبنزین سوپرهستند.

مدیرنظارت برآلایندگی شرکت بازرسی کیفیت واستانداردایران میگوید: درحال حاضرخودروهای ماازنظرمیزان آلایندگی باید بااستانداردیورو.۲ مطابقت داشته باشندکه برای این منظورماشین صفرکیلومتردرشرایط خاص آزمایش میشود و خروجی اگزوز بررسی میشود .

به گفته این کارشناس برای رسیدن به حداستانداردآلایندگی خروجی اگزوزخودروهاعلاوه برموتورماشین،بنزین مصرفی درآن ازاهمیت ویژه ای برخورداراست: بنزین مصرفی مابایدباموتورماشینهای صفرکیلومترفعلی سازگاری داشته باشدنه پیکان ساخت ۳۰ ،۴۰ سال پیش . وی بابیان اینکه لازم است خودروهای جدیدازبنزینی بادرجه اکتان ۹۵ استفاده کنند،می افزاید: موتورهای بنزینی تراکم بالا نیاز به بنزین بااکتان بالادارندتامیزان تراکم پذیری بنزین هم بالا باشد،درغیراینصورت بنزین دربرابرتراکم مقاومت نداردوهنگامیکه باهوامخلوط میشودخوب نمیسوزد . به گفته این کارشناس،تولیدآلاینده های فراوان،آسیب دیدن موتورخودرو وافزایش میزان سوخت ازمواردی است که دراثرمصرف بنزین بااکتان پایین (۸۷) روی میدهد

مسئله ای که نعمت بخش به آن اشاره می کند، از سوی کهگیلویی نیزتایید می شود: سرب باعث افزایش بهسوزی و آرام سوزی بنزین می شود و در واقع عدداکتان بنزین را بالا می برد اما چون ترکیبی بسیار مضر بود، استفاده از آن ممنوع شد و MTBE جایگزین آن شد؛ ترکیبی که پس از مدتی سرطان زا بودنش محرز شد و در حال حاضراستفاده از آن در اروپا و آمریکا ممنوع شده است، اما مشکلات فنی در بسیاری ازپالایشگاه های ما مانع از حذف این ترکیب مضر از بنزین های ایرانی است .

میزان گوگرد دربنزین ایران ازدیگرمواردی است که دبیرانجمن خودروسازان به آن اشاره میکند: میزان گوگردبنزین ایران حدود هزار PPM است واین درحالی استکه میزان گوگردبنزین اروپا PPM ۵۰ است؛یعنی بنزین ایران ۲۰ برابراستاندارد ۲۰۰۴ اروپاگوگرد داردکه این ذرات،قابل سوختن نیست وهمراه با دود اگزوزدرهواپخش شده، وارد ریه های مردم میشود .

در پاسخ به این سوال "بنزین مصرفی کشورمان از چه استانداردی تبعیت می کند؟ " نمی توان به استاندارد واحدی در کل کشور اشاره کرد، چرا که به دلیل تنوعی که در فناوری تولید پالایشگاه های مختلف کشور وجود دارد، بنزین نیز با کیفیت های گوناگونی تولید و در نقاط مختلف توزیع می شود. از سوی دیگر بر اساس مصوبه ۲۷ تیرماه ۱۳۸۴ هیأت وزیران و سایر تکالیف قانونی ناشی از برنامه پنجم توسعه کشور، مقرر شده است، از سال 91 تا 93 میزان آلایندگی خودروهای وارداتی و ساخت داخل مطابق استاندارد یورو۴ باشد و براین اساس وزارت نفت مکلف شده است بنزین مورد نیاز برای رعایت این استاندارد را دست کم ۶ ماه زودتر تأمین کند. به عبارت دیگر مقرر شده بود طی سال های ۹۱ تا ۹۳ کیفیت بنزین و گازوئیل تولیدی کشور ابتدا به استاندارد یورو ۴ و سپس به یورو ۵ ارتقا یابد. مقایسه وضعیت مخاطره آمیز بنزین تولیدی در ایران با استانداردهای روز دنیا بشرح ذیل است: استانداردهای سوخت رایج در اروپا عبارتند از: ۱- یورو ۱ (۱۹۹۳) برای خودروهای سواری و تراکتورهای سبک ۲- یورو ۲ (۱۹۹۶) برای موتورسیکلت ۳- یورو ۳ (۲۰۰۰) برای موتورسیکلت ۴- یورو ۴ (۲۰۰۵) برای همه وسایل نقلیه موتوری ۵- یورو ۵ (۹- ۲۰۰۸) برای سواری های سبک و وسایل نقلیه تجاری ۶- یورو ۶ (از ۲۰۱۴ اجباری خواهد شد) برای سواری های سبک و وسایل نقلیه تجاری همانگونه که پیش از این ذکر شد مقرر بود، در سال ۹۱ استاندارد بنزین تولیدی کشور به یورو۴ ارتقا یابد. بر اساس این استاندارد بایستی میزان ناخالصی گوگرد در بنزین به کمتر از ۲۰ ppm و عدد اکتان آن به ۹۵ برسد. آنچه که در حال حاضر به عنوان بنزین در جایگاه های سوخت کشور عرضه می شود دارای ۱۰۰۰ ppm گوگرد و عدد اکتان کمتر از ۸۵ است. علاوه براین موارد، وجود ماده شیمیایی و سرطان زای MTBE که در حال حاضر به استثنای یک یا دو پالایشگاه کشور، در تمامی پالایشگاه ها به جای کاتالیست مورد استفاده قرار می گیرد نیز بر میزان آلایندگی خودروها که عامل تولید ۷۰ درصد آلاینده ها در شهرها هستند، افزوده است.

قابل ذکر آنکه وضعیت تولید گازوئیل در کشور به مراتب از این نیز بدتر است، به نحوی که به عنوان مثال میزان گوگرد موجود در آن حدود ppm ۷۰۰۰و ۳۵۰ برابر استاندارد یورو ۴ است .

4-آنالیزهای بنزین های جدید وارداتی (9) / و ماده ممنوعه MMT در بنزین‌های وارداتی

اگرچه بارها مسئولان وزارت نفت تاکید کردند بنزین وارداتی در حد استاندارد یورو4 است اما وجود ماده ممنوعه فروسین و ام ام تی به عنوان اکتان افزا نشان می‌دهد که بنزین وارداتی حتی از استاندارد یورو2 هم تبعیت نمی‌کند. واردات بنزین که هم اکنون نیز ادامه دارد، علی رغم تاکیدات فراوان و جو رسانه ای ایجاد شده از سوی حامیان بنزین وارداتی، هرگز با استاندارد یورو4 نبوده و به تاز‌گی تصمیم به واردات بنزین یورو4 گرفته شده است. آنالیزهایی از بنزین های وارداتی در سال 93 نشان می دهد (9) بنزین وارد شده نه تنها دارای استاندارد یورو4 نیست بلکه این ابهام را در ذهن ایجاد می کند که در واقع آیا بنزین وارد شده دارای استاندارد یورو2 بوده و یا از استاندارد ناشناخته دیگری تبعیت می کند(9)

قبل از بارگیری بنزین در مبدا، از محموله های خریداری شده توسط شرکت بازرسی بین المللی SGS نمونه گیری می شود . همانطور که در آنالیزهای شرکت SGS مشهود است در بنزین خریداری شده توسط ایران مقدار 700 پی پی ام ماده فروسین که یک ماده اکتان افزا و سمی است موجود است.در این آنالیز آمده است Gum بنزین بارگیری شده 0/5 است .که درواقع Gum نشان از ناپایداری ترکیبات بنزین می دهد هم چنین عدد اکتان این بنزین 95/1 ، بنزن 2/11 درصد،آروماتیک 18/3 است.

در ادامه به آنالیز دیگر شرکت SGS اشاره می شود که درآن از ماده MMT به عنوان اکتان افزا استفاده شده است.

MMT یا "متیل سیکلو پنادین منگنز تریبونیل" یک اکتان افزا است که حاوی منگنز و با ترکیبات فسفری و گوگردی می‌باشد که در افزایش الایندگی بویژه در کلانشهرها تاثیرگذار است.

استفاده از این ماده شیمیایی وخطرناک توسط پژوهشگاه صنعت نفت ممنوع و مسئولان شرکت ملی پالایش و پخش نیز استفاده از این ماده سمی را در بنزین قویا تکذیب کرده اند و حتی استفاده از این ماده سالیان متمادی است که در کشورهای مختلف مورد استفاده قرار نمی گیرد و اتحادیه اروپا نیز استفاده از این ماده سمی را ممنوع اعلام کرده؛ اما همانطور که در انالیز شرکت SGS مشاهده می شود این ماده سمی در بنزین خریداری شده توسط ایران موجود است.

اما ماجرا به همین جا ختم نمی شود بر اساس اطلاعات موجود، بنزین های دیگری نیز به ایران وارد شده است که این بنزین ها علاوه بر داران بودن شرایط بالا یعنی استفاده از فروسین و ام ام تی در بنزین های وارداتی از نفتای سبک در این بنزین ها استفاده شده است که موجب شده تا بخارات بنزین به شدت بالا رود.

با این شرایط دوباره یادآوری می شود که بنزین وارداتی به ایران که مشخص نیست از چه استانداردی تبعیت می کند زیرا با شرایطی که گفته شد حتی استاندارد یورو2 را نیز ندارد.

" رئیس سازمان حفاظت محیط زیست، در پنل بررسی نقش آلودگی هوا و عوامل محیطی در بروز بیماریهای قلبی و غیرقلبی در شانزدهمین کنگره تازه‌های قلب و عروق در سال 93، با تقسیم بندی آلودگی هوای کشور به دو گروه آلودگیهای ناشی از احتراق سوخت و گرد و غبار، گفت: متاسفانه شاهد شدت یافتن آلودگی گروه دوم یا آلودگی ناشی از گرد و غبار هستیم که بخش عظیمی از آن از سوی همسایه غربی ما عراق و چند کشور دیگر است و قسمتی از آن نیز منشاء داخلی دارد.ایشان با اشاره به تاثیر آلودگی هوا بر سلامت مردم، همچنین افزایش مرگ و میر تصریح کرد: اگرچه در محاسبه مرگ و میر عوامل متعددی نقش دارد و نمی‌توان نقش مستقیم عاملی را بررسی کرد، ولی متاسفانه طبق آمار موجود تنها در تهران، روزانه شاهد مرگ تعداد زیادی به واسطه آلاینده pm ٢,٥ هستیم.

رئیس سازمان حفاظت محیط زیست ضمن بیان مخاطرات استفاده بیش از حد استاندارد از بنزن و سایر ترکیبات حلقوی در بنزین، یادآور شد: به واسطه عدم نظارت و افزایش این نوع ترکیبات در بنزین توزیعی سالهای گذشته در کشور، شاهد اثرات نامطلوب بر سلامت مردم و افزایش شدید آلودگی هوا در کشور بودیم.

وی عنوان کرد: آلودگی هوا تاثیری مستقیم و موثری بر افزایش غلظت خون و در نتیجه افزایش سکته‌های قلبی و مغزی دارد. "

در پایان و برای جمع بندی موضوع می توان این گونه بیان نمود که فرایند اصلاح محصولات مصرفی موجود در چرخه فرایند تولیدات داخلی بالاتر قابل اصلاح بوده و در کوتاه مدت با این راهکارهای مقطعی نمی توان شاهد بهبود و رفع مشکلات ناشی از آلودگی آن گردید اصلاح زیر ساختها و بستر تولید محصولات پتروشیمی و پالایشگاهای داخلی با حرکت بسمت تکنولوژی هایی نوین همچون ( GTL و یا GTG ) که خروجی محصولاتشان بعنوان محصول سبز معرفی می گردند شاید در ابتدای راه پر هزینه بوده ولی در ادامه غیرقابل اجتناب است. این نوع محصولات در دنیا به محصولات سبز مشهور بوده و بطور مثال میزان آلودگی گوگرد آنها در بنزین یا گازوئیل کمتر از 50 برابر بنزین یا گازوئیل یورو چهار اروپاست است، بنابراين استفاده از تکنولوژي GTL یا GTG به عنوان فرآيندي کلیدی که محصولاتي با حداقل آلايندهاي زيست محيطي توليد مي کنند برای کشور بسیار ضروری می باشد و اگر امروز حرکت جهت دستیابی به این فنآوری را آغاز نکنیم برای فردا بسیار دیر خواهد بود.و البته قابل یادآوری مجدد می باشد که قلب این گونه فرایندها حرکت بسمت دستیابی به تولید کاتالیست با دانش فنی بومی است و تا این موضوع بصورت جدی در قالب یک سازمان و یا نهاد دولتی حمایت نشود دستیابی به این دانش فنی بدلیل پرهزینه بودن توسط بخش خصوصی امکان پذیر نخواهد بود. امید است مسولان و دلسوزان نظام با عزمی ملی برای رفع این معضل نیز در غالب برنامه ای بلند مدت تدابیر لازم را اتخاذ و از امروز برای فردایی بهتر اقدامات زیر بنایی را آغاز نمایند.

منبع: مشرق