اهمیت فناوری تولید مواد شیمیایی در تولیدات مدرن

نوسازی‌های سازنده در تولید پایدار

کاهش تأثیرات زیست‌محیطی با شیمی سبز

شیمی سبز نقش مهمی در پایدارتر کردن فرآیندهای تولید ایفا می‌کند، چرا که بر کاهش ضایعات و کنترل خطرات محیطی تمرکز دارد. ایده اصلی شیمی سبز، بازطراحی روش‌های تولید و استفاده از مواد شیمیایی به گونه‌ای است که بتوانیم از وجود مواد خطرناک بکاهیم یا حتی کاملاً آنها را حذف کنیم. در تولید مواد شیمیایی به‌خصوص، رویکردهای سبز با استفاده از مواد و روش‌های غیرمضر، به کاهش ردپای کربنی کمک می‌کنند. به عنوان مثال، یافته‌هایی که توسط سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا (EPA) منتشر شده نشان می‌دهد که وقتی شرکت‌ها به روش‌های سبزتری تغییر پیدا می‌کنند، اغلب شاهد کاهش چشمگیری در تولید ضایعات سمی هستند، کاهشی در حدود 90 درصد نسبت به قبل. این نوع تأثیر هم بر عملیات کسب‌وکار و هم بر سلامت کره زمین تأثیر محسوسی می‌گذارد.

تعدادی از کسب‌وکارها در صنایع مختلف، روش‌های شیمی سبز را با نتایجی در دنیای واقعی پذیرفته‌اند که تفاوتی در محیط زیست ایجاد می‌کند. به عنوان مثال یک تولیدکننده شیمیایی صنعتی را در نظر بگیرید که سطح پسماندهای خطرناک آن پس از به‌کارگیری این روش‌های سبزتر، حدود دو سوم کاهش یافت. صرفه‌جویی تنها مفید برای سیاره زمین نبود، بلکه کاهش هزینه‌ها نیز به‌وضوح مشهود بود. بررسی این داستان‌های موفقیت نشان می‌دهد که حرکت به سمت شیمی سبز تنها به رعایت مقررات یا ایجاد شرایط کاری ایمن‌تر ختم نمی‌شود، بلکه در واقع ایده‌های نو را تقویت کرده و فرآیندهای تولید شیمیایی را در برابر نوسانات بازار و استانداردهای زیست‌محیطی در حال تغییر مقاوم‌تر می‌کند.

کارایی مصرف انرژی در فرآیندهای تولید شیمیایی

در صنعت تولید مواد شیمیایی، بهبود در استفاده از انرژی اهمیت زیادی دارد، زیرا این موضوع هم بر روی دوستداری محیط زیست فرآیند و هم بر هزینه بهره‌برداری آن تأثیر می‌گذارد. کارخانه‌های شیمیایی مقدار زیادی انرژی مصرف می‌کنند و اغلب صدها هزار دلار در ماه فقط برای صورت‌های برق هزینه دارند. داده‌های موجود در صنعت نشان می‌دهند که بهبود در نحوه مدیریت مصرف انرژی در این واحدها می‌تواند مصرف انرژی را تا حدود 30 درصد کاهش دهد. این امر به وضوح هزینه‌های بهره‌برداری را پایین می‌آورد و همچنین انتشار گازهای مضر که امروزه همه در مورد آن صحبت می‌کنند را کاهش می‌دهد. برخی شرکت‌ها از بهبودهای کوچک مانند به‌روزرسانی تجهیزات قدیمی یا تنظیم مجدد کنترل‌های دما بهره‌هایی را دیده‌اند.

فناوری جدید به صنایع کمک می‌کند تا در همه جا هزینه‌های انرژی خود را کاهش دهند. به عنوان مثال، سیستم‌های بازیابی گرما، گرمای اتلافی از فرآیندها را جمع‌آوری کرده و دوباره آن را به کار می‌گیرند، به این ترتیب شرکت‌ها نیازی نیست تولید انرژی اضافی زیادی داشته باشند. استفاده از منابع تجدیدپذیر مانند پنل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی نیز موجب کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی می‌شود. دولت‌ها نیز بی‌کار نیستند؛ بسیاری از مناطق با ارائه تسهیلات مالیاتی به کسب‌وکارها کمک می‌کنند تا به تجهیزات سبزتر ارتقا پیدا کنند. ما شاهد این هستیم که در حال حاضر این حرکت به سمت پایداری در تمامی زمینه‌های تولید در حال اتفاق افتادن است. شرکت‌ها می‌خواهند ردپای کربنی خود را کاهش دهند اما از سوی دیگر، مزایای مالی واقعی را از کاهش هزینه‌های انرژی در می‌یابند. برخی از کارخانه‌ها گزارش داده‌اند که تنها با انتخاب‌های هوشمندانه‌تر در مصرف انرژی، هر ماه هزاران واحد پولی صرفه‌جویی کرده‌اند.

هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای بهینه‌سازی فرآیند

صنعت شیمیایی شاهد تغییرات اساسی بسزایی است که بسیاری از آنها بخاطر هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی است، به خصوص در زمینه تصمیم‌گیری و بهینه‌سازی فرآیندها. اکنون تولیدکنندگان می‌توانند داده‌های عظیمی را که از خطوط تولید به دست می‌آید بررسی کنند، نقاطی را که فرآیندها به خوبی پیش نمی‌روند شناسایی کنند و راه‌هایی برای بهتر کردن عملیات پیچیده پیدا کنند. به عنوان مثال شرکت چرو (Chevron) از سال 2018 شروع به استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی برای بهینه‌سازی فرآیندهای تصفیه نفت کرده است. نتایج این کار چی بود؟ طبق گزارش‌های داخلی، بهره‌وری عملیاتی به میزان 15 درصد افزایش یافت. در شرکت BASF مهندسان اخیراً با استفاده از ابزارهای تحلیلی پیشرفته، به تنظیم دقیق فرمول‌های شیمیایی و کاهش زمان تولید محصولات پرداخته‌اند. چیزی که واقعاً هیجان‌انگیز است، آنچه در آینده ممکن است رخ دهد. هرچند سیستم‌های فعلی هم اکنون در صرفه‌جویی در هزینه و منابع موثر هستند، اما هنوز فضای زیادی برای بهبود وجود دارد. بسیاری از کارشناسان معتقدند که هوش مصنوعی در آینده ممکن است بتواند خرابی تجهیزات را قبل از وقوع پیش‌بینی کند یا حتی روش‌های کاملاً جدیدی برای حل مشکلات قدیمی پیشنهاد دهد، که این امر در بلندمدت می‌تواند انقلابی در سودآوری و تأثیرات زیست‌محیطی باشد.

نگهداری پیش‌بینانه از طریق ادغام اینترنت اشیا

استفاده از اینترنت اشیا (IoT) در تولیدات شیمیایی، روشی که شرکت‌ها از آن برای پیشگیری از مشکلات قبل از وقوع استفاده می‌کنند را تغییر داده است. با وجود این حسگرهای هوشمند که همه‌جا گسترش یافته‌اند، کارخانه‌ها می‌توانند در واقع بدانند که چه زمانی ماشین‌آلات ممکن است دچار مشکل شوند، چون می‌توانند وضعیت تجهیزات را به صورت لحظه‌ای پایش کنند. به عنوان مثال، شرکت داو شیمیکال (Dow Chemical) سال گذشته چند سیستم نگهداری مبتنی بر IoT راه‌اندازی کرد که منجر به کاهش حدود ۲۰ درصدی هزینه‌های نگهداری شد و علاوه بر آن، خرابی‌های غیرمنتظره که برنامه‌های تولید را مختل می‌کردند به طور قابل توجهی کاهش یافتند. قدرت واقعی این سیستم‌ها از داده‌های فراوانی است که از طریق این دستگاه‌های متصل جمع‌آوری می‌شود. شرکت‌ها دیگر فقط حدس نمی‌زنند که چه زمانی یک قطعه خراب خواهد شد، بلکه هشدارهای واقعی را چند هفته قبل از وقوع مشکل دریافت می‌کنند. این موضوع به این معنی است که برنامه‌ریزی برای تعمیرات منطقی‌تر می‌شود و در نتیجه تولید به صورت یکنواخت و بدون وقفه‌های پرهزینه که همه دوست ندارند، ادامه می‌یابد.

پلی‌پروپیلن: چندکارگی در تولید

پلی‌پروپیلن به‌خوبی در میان پلیمرها برجسته می‌شود چون بسیار چندکاره است و خواص خوبی دارد که باعث شده در بسیاری از بخش‌های تولید ضروری شود. تولیدکنندگان این ماده را به چند دلیل دوست دارند، از جمله مقاومت شیمیایی‌اش، سبکی و دوام‌پذیری. این ویژگی‌ها برای کاربردهای ساده مثل بسته‌بندی تا قطعات خودرویی پیچیده مناسب هستند. دنیای تولید اخیراً علاقه‌ی بیشتری به پلی‌پروپیلن نشان داده چون قیمت مناسب و انعطادپذیری‌اش بالاست. این پلاستیک کاربردهای بسیار متنوعی دارد و شرکت‌ها راه‌های جدیدی برای استفاده از آن پیدا می‌کنند. علاقه‌ی جهانی به پلی‌پروپیلن ادامه دارد چون روش‌های تولید بهتر می‌شوند و بیشتر صنایع فعالیت‌هایشان را گسترش می‌دهند. از خودروها تا پارچه‌های لباسی، شرکت‌ها به دنبال موادی هستند که عملکرد خوبی داشته باشند و هزینه‌ها را کنترل کنند و پلی‌پروپیلن به خوبی این نیاز را برطرف می‌کند.

در ماه‌های اخیر شاهد توسعه‌های بسیار جالبی در مورد پلی‌پروپیلن بوده‌ایم که به دلیل خصوصیات منحصر به فرد آن رخ داده است. به عنوان مثال در صنعت خودرو، فناوری‌های جدید پلاستیکی باعث بهتر شدن عملکرد خودروها و صرفه‌جویی در هزینه‌های تولید شده‌اند. وقتی تولیدکنندگان قطعات فلزی را با اجزای پلی‌پروپیلنی جایگزین می‌کنند، وزن خودرو کاهش یافته و در نتیجه سوخت کمتری مصرف می‌شود. بخش بسته‌بندی زمینه دیگری است که این ماده در آن درخشیده است. شرکت‌ها راهکارهایی برای تولید بسته‌بندی‌های دوستدار محیط زیست که در عین حال در آزمون‌های استحکام عملکرد خوبی دارند، یافته‌اند. چنین کاربردهایی نشان می‌دهند که چقدر پلی‌پروپیلن می‌تواند در تولید محصولات سریع‌تر و ارزان‌تر و بدون صرف هزینه‌های گزاف، نقش بسزایی ایفا کند.

کاربردهای گلیسول اتیلنی و فرمالدئید

اتیلن گلایکول و فرمالدئید هر دو در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی نقش مهمی ایفا می‌کنند، به‌ویژه در تولید مایع ضد یخ و انواع مختلف رزین. گلایکول در ضد یخ عملکرد خوبی دارد زیرا به موتورها کمک می‌کند تا حتی در شرایطی که دما از بسیار سرد تا خیلی گرم تغییر می‌کند، به‌درستی کار کنند. در مورد فرمالدئید، تولیدکنندگان به آن به‌عنوان ماده اولیه برای تولید رزین‌ها متکی هستند که سپس در انواع محصولاتی مانند چسب‌ها، روکش‌های رنگی و بسیاری از اقلام پلاستیکی که روزانه می‌بینیم استفاده می‌شوند. اما نکته‌ای مهم وجود دارد. این مواد شیمیایی با خطرات جدی برای سلامتی و مشکلات زیست‌محیطی همراه هستند، بنابراین دولت‌ها قوانین سختی در مورد نحوه استفاده از آنها وضع کرده‌اند. شرکت‌های فعال در این صنعت نیز ساکت ننشسته‌اند. آنها به دنبال گزینه‌های بهتر هستند و هزینه‌های زیادی را صرف خرید تجهیزات جدید می‌کنند که میزان انتشار مواد مضر را کاهش می‌دهد و در عین حال کار به‌خوبی انجام شود.

با توجه به رشد بازارها، گلیسول اتیلنی همچنان در کاربردهای خودرویی و فرآیندهای شیمیایی مختلف پیشرفت می‌کند. در همین حال، فرمالدئید با وجود صحبت‌های زیاد در مورد جایگزین‌ها، همچنان یک بازیکن کلیدی در تولید رزین باقی مانده است. تحلیلگران صنعتی پیش‌بینی می‌کنند که اندازه بازار این مواد در آینده بزرگتر خواهد شد، زیرا اقتصادهای در حال ظهور تولید خود را افزایش می‌دهند. فناوری‌های جدید باعث می‌شوند تا این مواد شیمیایی ایمن‌تر در دسترس باشند و ویژگی‌های عملکردی کلی آنها بهبود یابد. برای تولیدکنندگان، فشار واقعی برای توسعه محصولاتی که می‌توانند مقررات سختگیرانه‌تر را پاس کنند و در عین حال معیارهای محیط زیست را در مناطق مختلف جهان رعایت کنند، افزایش یافته است.

استات پلی‌وینیل در محصولات تخصصی

چه چیزی پلی‌وینیل استات (PVA) را آنقدر خاص می‌کند؟ خوب، چسبندگی خوبی دارد و حتی پس از خشک شدن انعطاف‌پذیر باقی می‌ماند و همین امر باعث می‌شود بسیاری از افراد آن را برای چسب‌ها، رنگ‌ها و انواع مختلف پوشش‌ها انتخاب کنند. این ماده فیلم‌های جامد تشکیل می‌دهد و در دماهای مختلف عملکرد مناسبی دارد، به همین دلیل در مکان‌هایی که ساخت و ساز اتفاق می‌افتد و همچنین در میان هنرمندانی که به مواد قابل اعتماد نیاز دارند، کاربرد گسترده‌ای دارد. با رونق ساخت‌وساز و جست‌وجوی همیشگی چوب‌کاران برای یافتن گزینه‌های بهتر، میزان استفاده از PVA همچنان در حال افزایش است. گزارش‌های صنعتی نشان می‌دهند که سطح مصرف این ماده از سالی به سال دیگر افزایش یافته است. و وقتی شرکت‌ها به قفسه‌های خود نگاه می‌کنند که با محصولات مبتنی بر PVA پر شده است، متوجه می‌شوند که این مواد در اکثر کاربردها نسبت به رقبای موجود در بازار عملکرد بهتری دارند.

آخرین دستاوردهای محصولات PVA نشان می‌دهد که شرکت‌ها چگونه تلاش می‌کنند تا در این روزها سازگارتر با محیط زیست شوند. فرمول‌های جدید باعث کاهش ترکیبات آلی فرار (VOCs) و مواد نفتی که قبلاً بسیار رایج بودند، شده‌اند. به عنوان مثال چسب‌های PVA پایه‌ آبی به‌راستی به محیط زیست کمک می‌کنند، چرا که آلودگی را کاهش می‌دهند و این امکان را فراهم می‌کنند که مواد مهم‌تر برای مدت طولانی‌تری در دسترس باقی بمانند. این دست از بهبودها به‌خوبی با آنچه در سراسر صنعت در حال رخ دادن است هماهنگ می‌شود، جایی که شرکت‌ها بیشتر از قبل به دنبال سبز بودن هستند، بدون اینکه کیفیت را فدایا کنند یا باعث افزایش بیش از حد هزینه‌ها شوند. بسیاری از تولیدکنندگان راهی یافته‌اند تا هم استانداردهای زیست‌محیطی و هم انتظارات مشتریان را با هم فراهم کنند.

کاربردهای دیجیتال دوگانه برای کاهش ریسک

فناوری دیجیتال توینینگ (تولید کپی‌های مجازی از تجهیزات واقعی) نحوه برخورد با ایمنی در صنایع شیمیایی را تغییر داده است. اساساً این فناوری کپی‌های مجازی از تجهیزات و فرآیندهای واقعی ایجاد می‌کند تا اپراتورها بتوانند وضعیت را به صورت زنده مشاهده کنند و مشکلات احتمالی را پیش از وقوع پیش‌بینی نمایند. وقتی شرکت‌ها این مدل‌های دیجیتالی را در عملیات خود به کار می‌گیرند، توانایی شناسایی به موقع خطرات، انجام شبیه‌سازی‌های مختلف و افزایش سرعت انجام کارها را بهتر می‌کنند. به عنوان مثال شرکت سیemens از این فناوری برای نظارت بر واکنش‌های شیمیایی پیچیده استفاده می‌کند و همواره مراقب رعایت استانداردهای ایمنی در دست‌کاری مواد خطرناک است. نتایج به دست آمده از دنیای واقعی نشان از کاهش تصادفات، کاهش تخلفات ایمنی و صرفه‌جویی در هزینه‌ها را در طول زمان نشان می‌دهد. اینکه بتوان مشکلات را قبل از وقوع شناسایی کرد به طور کلی به معنای محیط‌های کاری ایمن‌تر و کاهش هزینه‌های ناشی از توقف‌های غیرمنتظره است.

رعایت استانداردهای نظارتی جهانی

رعایت مقررات جهانی در تولید مواد شیمیایی فقط یک روش خوب نیست، بلکه ضروری است تا از ایمنی کارگران اطمینان حاصل شود و محیط زیست در برابر آسیب‌های غیرضروری محافظت گردد. به عنوان مثال REACH و OSHA را در نظر بگیرید؛ اینها فقط موانع بوروکراتیک نیستند، بلکه دستورالعمل‌های واقعی هستند که حداقل استانداردهای ایمنی را در سراسر صنعت تعیین می‌کنند. اکثر شرکت‌ها با انجام بازرسی‌های منظم و گزارش‌های دقیق، رعایت این مقررات را پیگیری می‌کنند. وقتی شرکت‌ها این بررسی‌ها را انجام نمی‌دهند، در نهایت متحمل جریمه‌های سنگین می‌شوند و اغلب به علاوه آن دچار خسارت اعتباری نیز می‌گردند. فقط به آنچه سال گذشته اتفاق افتاد نگاه کنید، زمانی که OSHA میلیون‌ها دلار جریمه به شرکت‌هایی تعلق داد که قوانین اساسی ایمنی شیمیایی را نادیده گرفته بودند. خودِ این قوانین در طول زمان سخت‌تر شده‌اند، به ویژه در مسائل مربوط به پایداری در فرآیندهای شیمیایی. اکنون شاهد اجرای سخت‌گیرانه‌تر از هر زمان دیگری هستیم و علاوه بر این، ناظران به طور مداوم دامنه رفتارهای مطابق با استانداردها را گسترش می‌دهند. به‌روز ماندن با این تغییرات دیگر برای تولیدکنندگانی که می‌خواهند بدون اینکه هزینه‌های سنگینی پرداخت کنند در کسب‌وکار باقی بمانند، اختیاری نیست. در آینده، این مقررات فشرده‌تر شده ادامه خواهند داد به این که چگونه ما به استانداردهای ایمنی در این حوزه نگاه می‌کنیم، فشار وارد می‌کنند و شرکت‌ها را وادار می‌کنند تا خلاق باشند و در عین حال، مدیری مسئولانه‌ای از انسان‌ها و سیاره زمین باشند.