تولید مواد شیمیایی (Production of chemicals) شامل مجموعه ای از فرآیندها و عملیات هایی است که در ساخت مواد شیمیایی نقش دارند. تولید مواد شیمیایی در اواخر قرن نوزدهم شاهد انفجار در مقدار تولید و انواع مواد شیمیایی تولید شده بود و صنعت تولید مواد شیمیایی در آلمان و بعدها در ایالات متحده شکل گرفته است. مواد شیمیایی اولیه یک دسته از مواد شیمیایی گسترده شامل پلیمرها ، پتروشیمی‌ها ، واسطه‌ها ، سایر مشتقات و مواد شیمیایی معدنی و کودهای شیمیایی می‌باشد. یکی ار کاربردهای اوره جهت استفاده کودهای شیمیایی می باشد.
صنعت تولید مواد شیمیایی، مواد اولیه را از نفت به دست می‌آورد و آن‌ها را به مواد واسطه یا مواد شیمیایی اساسی تبدیل می‌کند. مرکز اقتصاد جهانی مدرن، مواد خام (نفت، گاز طبیعی، هوا، آب، فلزات و مواد معدنی) را به بیش از 70000 محصول مختلف تبدیل می‌کند. متخصصان مختلفی از جمله مهندسان شیمی، شیمیدان ها و تکنسین های آزمایشگاهی در صنایع شیمیایی مشغول هستند. از سال 2018، صنایع شیمیایی تقریباً 15 درصد از بخش اقتصاد تولیدی ایالات متحده را تشکیل می‌دهد.
تاریخچه تولید مواد شیمیایی
یکی از اولین مواد شیمیایی که در مقادیر زیاد از طریق فرآیندهای صنعتی تولید شد، اسید سولفوریک بود. در سال 1736، جاشوا وارد، داروساز، فرایندی را برای تولید آن ایجاد کرد که شامل حرارت دادن نمک بود و به گوگرد اجازه اکسید شدن و ترکیب با آب را می‌داد. این اولین تولید عملی اسید سولفوریک در مقیاس بزرگ بود.
جان روباک و ساموئل گاربت اولین کسانی بودند که در سال 1749 یک کارخانه در مقیاس بزرگ در پرستونپانس اسکاتلند تاسیس کردند که از اتاق های متراکم سرب برای تولید اسید سولفوریک استفاده می‌کرد. اسید سولفوریک در اواسط قرن به عنوان یک عامل کارآمدتر و همچنین در واکنش با آهک مورد استفاده قرار گرفته شد، اما کشف پودر سفید کننده توسط چارلز تنانت بود که باعث ایجاد اولین شرکت بزرگ صنعتی شیمیایی شد.
پودر او از واکنش کلر با آهک خشک شده ساخته شد و ثابت کرد که محصولی ارزان و موفق است. او کارخانه‌ای را در سنت رولوکس، شمال گلاسکو افتتاح کرد و تولید از 52 تن در سال 1799 به تقریباً 10000 تن رسید و تنها پنج سال بعد تولید شد.
تترا بورات سدیم اولین بار در قرن نوزدهم میلادی و توسط کمپانی بوراکس در سواحل اقیانوس آرام و متعلق به شخصی با نام فرانسیس ماریون اسمیت با نام تجاری Twenty Team Borax Mule نام گذاری شد.
تولید مواد شیمیایی در جهان
اواخر قرن نوزدهم شاهد انفجاری هم در میزان تولید و هم در انواع مواد شیمیایی تولید شده بودیم. صنایع شیمیایی بزرگ در آلمان و بعداً در ایالات متحده به وجود آمد. فرآیندهای ولکانیزاسیون لاستیک توسط چارلز گودیر در ایالات متحده و توماس هنکاک در انگلستان در دهه 1840 به ثبت رسید.
اولین رنگ مصنوعی توسط ویلیام هنری پرکین در لندن کشف شد. او تا حدی آنیلین را به مخلوطی خام تبدیل کرد که وقتی با الکل استخراج می‌شد، ماده ای با رنگ بنفش شدید تولید می‌کرد. او همچنین اولین عطرهای مصنوعی را تولید کرد. صنعت آلمان به سرعت در زمینه رنگ های مصنوعی تسلط یافت. سه شرکت بزرگ BASF، Bayer و Hoechst صدها رنگ مختلف تولید کردند.
تا سال 1913، صنعت آلمان تقریباً 90 درصد از عرضه جهانی مواد رنگزا را تولید کرد و تقریبا 80 درصد از تولید خود را در خارج از کشور به فروش رساند. در ایالات متحده، استفاده هربرت هنری داو از الکتروشیمی برای تولید مواد شیمیایی از آب نمک یک موفقیت تجاری بود که به ارتقای صنعت شیمیایی کشور کمک کرد.
خاکستر سودا از زمان های قدیم در تولید شیشه، پارچه، صابون و کاغذ استفاده می‌شد و منبع پتاس به طور سنتی خاکستر چوب در اروپای غربی بود. در قرن هجدهم، این منبع به دلیل جنگل زدایی غیراقتصادی شد و آکادمی علوم فرانسه روشی برای تولید قلیایی از نمک دریا (کلرید سدیم) پیشنهاد کرد. فرآیند Leblanc به ثبت رسید. فرآیند لوبلان، یک فرایند برای تولید کربنات سدیم بوده که در واقع با شناخته شدن کلرید سدیم فرآیند لولبلان به ثبت رسیده است.
تاثیر صنعتی شدن تولید مواد شیمیایی بر محیط زیست
با پیدایش انقلاب صنعتی، انسان‌ها توانستند به سرعت پیشرفت کنند و فناوری به سرعت توسعه یافت. از پیامدهای بسیار مهم این مسئله آلودگی صنعتی بوده که به وجود آمده است. پیش از این، صنایع کارخانه های کوچکی بودند که دود را به عنوان آلاینده اولیه تولید می‌کردند.
با این حال، از آنجایی که تعداد کارخانه‌ها محدود بوده و فقط ساعات مشخصی در روز کار می‌کرده اند، سطح آلودگی رشد قابل‌توجهی نداشته است. اما زمانی که این کارخانه ها به صنایع و واحدهای تولیدی تمام عیار تبدیل شدند، موضوع آلودگی صنعتی اهمیت بیشتری پیدا کرده است. هر نوع آلودگی که بتوان بلافاصله منبع آن را در شیوه های صنعتی ردیابی کرد، آلودگی صنعتی نامیده می‌شود.
بیشتر آلودگی های روی کره زمین را می توان به نوعی از صنایع ردیابی کرد. فعالیت هایی که باعث آلودگی می‌شوند عبارتند از:
- سوزاندن زغال سنگ
- سوزاندن سوخت های فسیلی مانند نفت، گاز طبیعی و نفت
- حلال های شیمیایی مورد استفاده در صنایع رنگرزی و دباغی
- گاز و زباله های مایع تصفیه نشده در محیط رها می شود
- دفع نادرست مواد رادیواکتیو
برخی از اثرات مخرب مواد شیمیایی بر محیط زیست عبارتند از:
آلودگی آب و خاک اغلب به طور مستقیم به دلیل ناکارآمدی در دفع زباله ایجاد می‌شود. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض هوا و آب آلوده باعث ایجاد مشکلات مزمن سلامتی می‌شود و موضوع آلودگی صنعتی را به یک موضوع جدی تبدیل می‌کند. همچنین کیفیت هوای مناطق اطراف را کاهش می‌دهد که باعث اختلالات تنفسی بسیاری می‌شود.
صنایع برای تبدیل شدن به محصولات نهایی به مقدار زیادی مواد خام نیاز دارند. این امر مستلزم استخراج مواد معدنی از زیر زمین است. مواد معدنی استخراج شده در صورت ریختن بر روی زمین می توانند باعث آلودگی خاک شوند.
با افزایش آلودگی صنعتی، گرمایش زمین با سرعت ثابتی در حال افزایش است. دود و گازهای گلخانه‌ای توسط صنایع در هوا منتشر می‌شود که باعث افزایش گرمایش جهانی می‌شود.
موضوع آلودگی صنعتی به ما نشان داده است که باعث از بین رفتن الگوهای طبیعی می‌شود، به این معنی که حیات وحش به شدت تحت تاثیر قرار گرفته است. زیستگاه ها در حال از بین رفتن وگونه ها در حال انقراض می‌باشند.
صنعت تولید مواد شیمیایی در سال 2022
تمرکز بر پایداری در صنعت شیمیایی در سال 2022 پررنگ تر از سال های دیگر بوده است. به همین دلیل سعی بر ثابت نگه داشتن قیمت کالاها و مواد شیمیایی از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد. یکی از حوزه های حیاتی مورد توجه اکثر شرکت های شیمیایی در سال 2022 کربن زدایی بوده است.
بنابراین انتظار می‌رود بسیاری از شرکت‌های شیمیایی سرمایه‌گذاری بخش تحقیق و توسعه را افزایش داده و از پیشرفت‌ها در فناوری‌های کربن‌زدایی و بازیافت برای کاهش زباله‌های پلاستیکی استفاده کنند. در نتیجه، در سال 2022 شاهد ایجاد اهداف و برنامه‌های بیشتر صنعتگران پیرامون کاهش انتشار بوده ایم.
چشم انداز تولید مواد شیمیایی
با توجه به اینکه اکثر کالاهای تولیدی متکی به مواد شیمیایی هستند، صنعت شیمیایی عنصری حیاتی در تمام زنجیره‌های اقتصاد جهان می‌باشد. آینده حتی بیشتر به دنیایی تبدیل خواهد شد که توسط شیمی ایجاد شده است، زیرا بسیاری از راه حل های آینده از توربین های بادی تا وسایل نقلیه الکتریکی بر شیمی متکی هستند.
رشد با افزایش تقاضا برای مواد شیمیایی با عملکرد بالا و عملکرد خاص هدایت می‌شود. بخش پاک‌کننده های صنعتی و سازمانی بیشترین سهم درآمد بازار را با 8.6 درصد در سال 2019 به خود اختصاص داد. و پیش بینی می شود که شاهد رشد 4.0 درصدی در دوره پیش بینی شده باشد. بخش CASE که شامل پوشش‌ها، چسب‌ها، درزگیرها و الاستومرها می‌شود نیز به عنوان یک منطقه بالقوه سودآور در حال ظهور است و سهم ارزشی 3.4 درصدی را در سال 2019 به خود اختصاص داده است.
همچنین انتظار می‌رود. که مواد شیمیایی ساختمانی به عنوان یکی از بخش‌های محصولات برجسته با پیش‌بینی رشد قابل توجه بین سال های 2020 و 2027 ظاهر شوند. این رشد در بخش مواد شیمیایی مصرفی به ویژه در بخش لوازم آرایشی و عطر به طور چشمگیری پیش بینی می‌شود. اندازه بازار جهانی مواد شیمیایی معطر در سال 2019 5.5 میلیارد دلار ارزش گذاری شد و انتظار می‌رود با نرخ رشد ترکیبی سالانه 5.8 درصد بین سال های 2020 و 2027 رشد کند.
نتیجه گیری
صنعت تولید مواد شیمیایی در اواخر قرن نوزدهم شاهد انفجار در مقدار تولید و انواع مواد شیمیایی تولید شده بود و صنایع بزرگ شیمیایی در آلمان و بعدها در ایالات متحده شکل گرفته است. مواد شیمیایی اولیه یک دسته از مواد شیمیایی گسترده شامل پلیمرها، پتروشیمی ها، واسطه ها، سایر مشتقات و مواد شیمیایی معدنی و کودهای شیمیایی می‌باشد.
از اولین مواد شیمیایی که در مقادیر زیاد از طریق فرآیندهای صنعتی تولید شد، اسید سولفوریک بوده است. با پیدایش انقلاب صنعتی، انسان‌ها توانستند به سرعت پیشرفت کنند و فناوری به سرعت توسعه یافت. از پیامدهای بسیار مهم این مسئله آلودگی صنعتی بوده که به وجود آمده است. اسید بوریک از مواد شیمیایی مهم است که شناخته شده این ماده بصورت طبیعی در بسیاری از مواد غذایی یافت می‌شود.
رشد تولید صنایع شیمیایی عمدتا با رشد مداوم اقتصاد جهانی حمایت می‌شود. در سال 2022، صنعت مواد شیمیایی ایالات متحده به بهبود خود ادامه خواهد داد. در ادامه پس از کاهش تاثیر اختلالات زنجیره تامین و کاهش اختلالات آب و هوایی تولید صنعت تا 4.3 درصد افزایش خواهد یافت. در حالی که خطرات برای اقتصاد جهانی همچنان وجود دارد، صنعت شیمیایی با یک نمایش قوی در سال 2022 وارد می‌شود. تنگناهای زنجیره تامین کاهش یافته و با احیای فعالیت‌های تولیدی و بازسازی موجودی‌ها، شتاب رشد تقاضا در حال افزایش می‌باشد.