تطبيقات الإيثيلين في صناعة البتروكيماويات

التطبيقات الصناعية الرئيسية للايثيلين

إنتاج البولي إثيلين: HDPE وLDPE

يتم استخدام الإيثيلين في إنتاج البولي إيثيلين، والذي يُنتج نوعين رئيسيين: البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) والبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE). يتميز البولي إيثيلين عالي الكثافة بأنه قوي ومتين بشكل كبير، ولذلك يفضله المصنعون في صناعة الأشياء التي تحتاج إلى متانة على المدى الطويل مثل عبوات الحليب السميكة، وزجاجات المنظفات البلاستيكية، وحتى أنابيب المياه تحت الأرضية. أما النوع الآخر، وهو البولي إيثيلين منخفض الكثافة، فهو ليس صلبًا بنفس القدر، لكنه ينثني بسهولة، وهو ما يفسر استخدامه في كل شيء بدءًا من أكياس التسوق في متاجر البقالة ووصولًا إلى زجاجات التوابل المرنة في المطاعم. إذا نظرنا إلى الأرقام الخاصة بعام 2022، نجد أن البشر أنتجوا حوالي 90 مليون طن من البولي إيثيلين في جميع أنحاء العالم. هذا الرقم الضخم يُظهر مدى مركزية هذا المادة في صناعة البلاستيك.

إيثيلين غليكول للأنتيفريز وبوليستر

إن الإيثلين جلايكول هو في الأساس منتج مهم يتم استخلاصه من مادة الإيثلين، ويُستخدم بشكل رئيسي في صناعة مواد منع التجمد والبوليستر. بالنسبة للسيارات، فإن هذه المادة مهمة للغاية لأنها تقلل درجة تجمد سائل التبريد، كما تمنع الصدأ والتآكل داخل المحركات، مما يساعد على الحفاظ على كفاءتها على المدى الطويل. كما تعتمد صناعة البوليستر بشكل كبير على إيثلين جلايكول أيضًا. في عام 2021، بلغت قيمة السوق العالمية حوالي 108 مليار دولار. وهذا الرقم الكبير يدل على مدى الحاجة إلى إيثلين جلايكول في صناعة الأقمشة الاصطناعية ومواد التعبئة البلاستيكية التي تملأ متاجرنا في الوقت الحالي.

تصنيع الفورمالديهايد واستخداماته المتقدمة

يأتي الفورمالديهايد من الإيثيلين وهو مهم جدًا لتصنيع جميع أنواع الراتنجات التي تُستخدم في كل مكان في أعمال البناء وتصنيع الأثاث. كما نجده يقوم بمهام حيوية في أشياء مثل الغراء وأعمال التشطيب الخاصة بالدهن، مما يُظهر مدى مرونة المواد الكيميائية المستندة إلى الإيثيلين عندما تُستخدم في العمل. تشير أبحاث السوق إلى أن الطلب على الفورمالديهايد قد يصل إلى نحو 24.5 مليار دولار بحلول عام 2026. وهذا النوع من الأرقام الخاصة بالنمو يُظهر لنا إلى أي مدى تعتمد الصناعات على هذا المركب الكيميائي في عملياتها عبر العديد من المجالات المختلفة.

بوليمرات الإثيلين في التصنيع

البوليبروبيلين للاستخدامات السيارات والتغليف

يتم إنتاج البولي بروبيلين من الإيثيلين، وقد أصبح مادة مهمة في صناعة السيارات لجعلها أخف وزنًا مع الحفاظ على القوة والمتانة. يُفضّل مصنعو السيارات استخدامه في تصنيع القطع المختلفة لأنه يساعد في تقليل استهلاك الوقود دون التفريط في المتانة. ولا يقتصر استخدام هذا المركب على صناعة السيارات فحسب، بل تعتمد عليه أيضًا شركات التعبئة والتغليف، خاصةً عند الحاجة إلى حماية المنتجات أثناء النقل والتخزين. فكّر في تلك الحاويات البلاستيكية الموجودة في المتاجر، أو الأفلام التي تُلفّ بها الوجبات الخفيفة. يتوقع خبراء السوق أداءً قويًا لبولي بروبيلين في قطاع السيارات في المستقبل. تشير بعض التقديرات إلى أن حجم السوق قد يصل إلى نحو 10 مليار دولار بحلول عام 2025، على الرغم من أن الأرقام قد تختلف قليلًا بناءً على الظروف الاقتصادية. ما هو واضح هو أنه مع تطور تقنيات المواد الجديدة، ستستمر الصناعات في اكتشاف طرق مبتكرة لاستخدام البولي بروبيلين.

مونومر كلوريد الفينيل (VCM) في منتجات PVC

كلوريد الفينيل مونومر، أو اختصارًا VCM، هو في الأساس كيميائيات مهمة يتم استخلاصها من الإيثلين وتتحول لتصبح PVC. يُستخدم مادة PVC نفسها في صنع مختلف الأشياء التي نراها يوميًا، خاصةً في قطاع البناء حيث تُستخدم في تصنيع الأنابيب البلاستيكية الموجودة في منازلنا ومباني مدننا. بلغ سوق منتجات PVC حوالي 46 مليار دولار في عام 2021، ومن المتوقع أن يستمر هذا الرقم في الزيادة نظرًا لاعتماد العديد من القطاعات بشكل كبير على هذه المواد. لقد تطورت طرق إنتاج VCM الحديثة بشكل كبير، وشملت تقنيات متقدمة في معالجة الإيثلين تساعد في الحفاظ على إمدادات مستقرة عبر مختلف الصناعات. هذه التحسينات لا تجعل تصنيع PVC أكثر كفاءة فحسب، بل تلبي أيضًا الطلب المتزايد الناتج عن مشاريع البنية التحتية المتنامية في جميع أنحاء العالم.

الكاوتشوك الاصطناعي والبوليمرات الخاصة

يُعد الإيثيلين مهمًا للغاية عند تصنيع المطاط الصناعي الموجود في جميع أنحاء مركباتنا. تتميز هذه المواد المطاطية الخاصة بقدرتها على التحمل لفترة أطول والمقاومة الأفضل ضد الظروف الجوية القاسية، لذا تُستخدم في كل شيء تقريبًا بدءًا من إطارات السيارات وصولًا إلى قطع المحرك. إذا نظرنا إلى اتجاهات السوق، فسنجد أن المطاط الصناعي يحقق تقدمًا سريعًا. وتشير التقارير الصناعية إلى نمو يقدر بحوالي 5.8 بالمائة بين عامي 2022 و2030 حيث يستمر المصنعون في اكتشاف طرق جديدة للعمل مع هذه المواد. ما الذي يدفع هذا التوسع؟ إن التطورات في كيفية إنتاج هذه البوليمرات تفتح أبوابًا أمام تطبيقات جديدة تمامًا تتجاوز ما كان ممكنًا من قبل، خاصة في الصناعات التي تكون فيها الأداء تحت الضغط هو الأهم.

اتجاهات نمو سوق الإيثيلين العالمي

الطلب وسعة الإنتاج في منطقة آسيا والمحيط الهادئ

تقود آسيا والمحيط الهادئ حاليًا العالم في إنتاج الإيثلين، مع تسارع الصين والهند في دفع الأمور قدمًا. ما هو السبب الرئيسي وراء هذا النمو؟ التنمية الصناعية السريعة في جميع أنحاء المنطقة إلى جانب التوسع الحضري المنتشر في كل مكان. يمكننا بالفعل رؤية ما سيأتي بعد ذلك – من المتوقع أن ترتفع الطاقة الإنتاجية حوالي 20 مليون طن بحلول عام 2025 وفقًا للاتجاهات الحالية. وتُشير التقارير السوقية إلى حدوث شيء ذي أهمية كبيرة أيضًا. بحلول منتصف عقد 2020، قد تصل حصة آسيا والمحيط الهادئ إلى نحو 70% من الطلب العالمي على الإيثلين. لقد اتجهت الحكومات إلى ضخ الأموال في بناء منشآت جديدة، في حين تتم باستمرار ترقية المنشآت القائمة. ومع وجود العديد من المشاريع الجديدة قيد التنفيذ والتحسينات المستمرة في المواقع القديمة، يبدو أن منطقة آسيا والمحيط الهادئ ستواصل الاحتفاظ بمكانتها كملك لسوق الإيثلين لفترة طويلة قادمة.

أثر الغاز الصخري على المواد الخام في أمريكا الشمالية

لقد غير الغاز الصخري بشكل كامل طريقة إنتاج الإيثلين عبر معظم أنحاء أمريكا الشمالية. وقد أدى توفر هذه المادة الخام الأرخص إلى تجديد النشاط في العديد من المنشآت القديمة لإنتاج الإيثلين، مع تقديرات تشير إلى أن الطاقة الإنتاجية للمصانع قد تقفز بنحو 8 ملايين طن خلال السنوات القليلة القادمة. تشير التقارير الصناعية باستمرار إلى أن انخفاض تكاليف الطاقة الناتجة عن الغاز الصخري يضع المنتجين في أمريكا الشمالية في موقع أفضل من منافسيهم عالمياً من حيث إنتاج الإيثلين بجدارة اقتصادية. ما نراه اليوم ليس مجرد نمو عشوائي، فشركات المنطقة أظهرت بالفعل مرونة حقيقية في التكيف مع هذه التغييرات، وفي الوقت ذاته استفادت من التقنيات الحديثة للحفاظ على مكانتها في قمة الهرم في السوق.

ابتكارات الإثيلين القائم على البيولوجيا

أصبح من الممكن بفضل التكنولوجيا الجديدة إنتاج الإيثلين من مصادر بيولوجية، وخصوصاً من خلال استخدام مواد متجددة. تدفع الاختراقات الحديثة في أساليب مثل التخمير والتحلل الغازي قدماً في تطوير طرق أكثر صداقة للبيئة لإنتاج الإيثلين. ومع انتقال العالم نحو الممارسات الخضراء، تبدو أسواق الإيثلين القائم على المواد البيولوجية في طريقها نحو نمو كبير. تتوقع بعض التقارير الصناعية أن تصل قيمة هذا القطاع إلى نحو 5 مليار دولار بحلول عام 2030. يسهم هذا التقدم في تلبية الأهداف البيئية في ذات الوقت الذي يفتح فيه خيارات أفضل لإنتاج الإيثلين، وهو ما يتماشى مع التغيرات في سلوكيات المستهلكين والمتطلبات الحكومية في الوقت الحالي.

تكنولوجيا تحلل الإثيلين والاستدامة

التكسير بالبخار مقابل العمليات الكatalytic

ما زالت عملية التحلل بالبخار الطريقة المتبعة في إنتاج الإيثلين هذه الأيام، حيث تعتمد بشكل أساسي على تكسير الهيدروكربونات عند درجات حرارة مرتفعة جداً. لكن في الآونة الأخيرة، ظهر اهتمام متزايد بالتقنيات المُحفَّزة لأنها توفر قدراً كبيراً من الطاقة وتعتبر صديقة للبيئة. تشير بعض الدراسات إلى أن الانتقال إلى هذه التقنيات قد يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى 30 بالمئة، مما يساعد الدول على تحقيق أهدافها المناخية. لكن الميزة لا تقتصر على الجانب البيئي فحسب. الشركات تستهلك كهرباءً أقل عند استخدام المحفزات، ما يجعل هذه العمليات مربحة من الناحية الاقتصادية أيضاً. ومع سعي الصناعة إلى طرق أكثر نظافة لإنتاج البلاستيك والمنتجات الأخرى، يبدو أن الطرق المُحفَّزة في طريقها لتلعب دوراً محورياً بجانب التقنيات التقليدية.

التقاط الكربون في المرافق البتروكيميائية

يمثل إضافة تقنية التقاطع الكربوني إلى مصانع الصناعات البتروكيماوية فرصة حقيقية لخفض البصمة الكربونية في إنتاج الإيثلين. أظهرت بعض البرامج التجريبية الأخيرة في عدة دول أن هذه الأنظمة قادرة على التقاط أكثر من 90 بالمئة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، مما دفع الناس إلى الاعتقاد بأن هذه الطريقة فعالة فعلاً. يقدّر خبراء في القطاع أن الشركات، إذا نشرت التقاطع الكربوني على نطاق واسع، قد تتمكن من خفض الانبعاثات الناتجة عن تصنيع الإيثلين بنسبة تصل إلى النصف خلال العقد القادم تقريباً. مثل هذه التخفيضات الكبيرة ستدعم بالتأكيد الأهداف البيئية وتساعد المصانع على الامتثال للوائح البيئية التي تتشدد باستمرار، دون التأثير على قدرتها على إنتاج كمية الإيثلين المطلوبة لسد احتياجات السوق.

التقدم في إعادة التدوير للاقتصاد الدائري

تُحقِّق التطورات في تقنيات إعادة التدوير تقدماً ملموساً نحو بناء اقتصاد دائري حول المنتجات القائمة على الإيثيلين. تعمل إعادة التدوير الميكانيكية بشكل جيد نسبياً مع أنواع محددة من البلاستيك المشتق من الإيثيلين، في حين تُعد إعادة التدوير الكيميائية وسيلة مختلفة تماماً لتفكيك هذه المواد. ووفقاً للاتجاهات الحالية، يعتقد العديد من الخبراء أننا قد نصل إلى نسبة إعادة تدوير عالمية تبلغ حوالي 30% للبلاستيك بحلول نهاية هذا العقد. هذا الرقم لا يزال بعيداً عن المثالية، لكنه يُعد تقدماً مهماً مقارنة بما كنا عليه قبل بضع سنوات فقط. تعالج التحسينات في تقنيات إعادة التدوير تزايد كميات النفايات البلاستيكية في الوقت الذي تفتح فيه آفاقاً جديدة أمام الشركات المصنعة التي ترغب في دمج مواد معاد تدويرها في عملياتها دون التفريط في معايير الجودة. ومع اعتماد الشركات بشكل متزايد لهذه الأساليب، نحن نشهد تدريجياً تحولاً في كيفية التعامل مع البلاستيك عبر الصناعات المختلفة في جميع أنحاء العالم.

التحديات والنظرة المستقبلية للصناعة

تقلب أسعار المواد الخام

تؤثر تقلبات أسعار النفط الخام والغاز الطبيعي بشكل كبير على تكلفة إنتاج الإيثلين، مما يخلق مجموعة من المشاكل في جميع أنحاء القطاع الصناعي. فعلى سبيل المثال، في العام الماضي، ارتفعت تكاليف المواد الخام بنسبة تقارب 40% خلال اثني عشر شهرًا فقط. من شأن هذا النوع من التقلبات العنيفة أن يدفع مديري المصانع إلى بذل جهود مضنية للحفاظ على سير العمليات بسلاسة مع تقديم منتجات بأسعار يمكن للعملاء تحملها. يدرك معظم العاملين في المجال أن العثور على مصادر موثوقة للحصول على المواد الخام يصبح أمرًا بالغ الأهمية خلال هذه الأوقات الصعبة. ويؤكد الخبراء أن الشركات بحاجة إلى التعامل بجدية مع موضوع تأمين مصادر توريدها إذا أرادت أن تكون لديها أي فرصة لضبط التكاليف على المدى الطويل. إن سلسلة التوريد المستقرة لم تعد مجرد خيار جيد، بل أصبحت ضرورة لأي شركة تطمح إلى البقاء تنافسية في مجال إنتاج الإيثلين.

اللوائح البيئية ومعايير الانبعاثات

يواجه منتجو الإيثلين ضغوطاً متزايدة من القوانين البيئية الصارمة ويحتاجون إلى تعديل عملياتهم لتلبية متطلبات الانبعاثات المتغيرة. عادةً ما يؤدي هذا الاهتمام التنظيمي إلى قيام الشركات باستثمارات في تقنيات إنتاج أحدث وأنظف، وهو أمر يؤثر بلا شك على أرباحهم. ومع ذلك، فإن الأمر يستحق العناء لأن الصناعة ككل تتجه نحو منهجيات أكثر نظافة تعتمد على عمليات كيميائية تقلل من الفاقد. يرى الخبراء في القطاع أنه بمجرد أن تبدأ الشركات المصنعة في تبني هذه الأساليب الصديقة للبيئة، فإنها ستساهم في تقليل التأثيرات السلبية على البيئة بينما تبني مستقبلاً أقوى لنفسها. يأتي التغيير الحقيقي من تطوير طرق جديدة لإنتاج المواد بطريقة مستدامة على المدى الطويل.

تطبيقات ناشئة في الكيمياء الخضراء

تُحدث الاتجاهات في الكيمياء الخضراء إمكانيات مثيرة لاستخدام الإيثيلين في تصنيع منتجات أفضل للبيئة. نحن نشهد اليوم أنواعًا مختلفة من الابتكارات، مثل البلاستيك القابل للتحلل الحيوي المصنوع من مشتقات الإيثيلين والمحاليل التي لا تؤدي إلى إتلاف النظم البيئية عند تحللها. تحقق هذه التطورات هدفين في آن واحد بشكل فعال، فهي تساعد الشركات على تحقيق أهدافها البيئية في نفس الوقت الذي تستجيب فيه للطلب المتزايد من المستهلكين على الخيارات الأكثر صداقة للبيئة. وبحسب ما تشير إليه تحليلات السوق، فإن مجال الكيمياء الخضراء يبدو في طريقه نحو نمو كبير، وتشير بعض التقارير إلى أن قيمته قد تصل إلى نحو 9 مليار دولار في منتصف العقد، على الرغم من أن هذا النوع من الأرقام يتطلب دائمًا بعض التحفظ. لكن ما هو واضح هو أن الإيثيلين يستمر في لعب دور رئيسي في تطوير منتجات لا تترك وراءها إرثًا سامًا.