3 مراحل أساسية تبرز دور الغاز الطبيعي في إنتاج البولي إيثيلين

يُعد دور الغاز الطبيعي في إنتاج البولي إيثيلين من الركائز الأساسية في الصناعات البتروكيماوية، إذ يساهم في 3 مراحل رئيسية من عملية التصنيع، ليتحول من مجرد مصدر للطاقة إلى مادة خام محورية.

والبولي إيثيلين هو بوليمر ناتج عن بلمرة الإيثيلين C2H4 تحت ظروف محددة من الضغط والحرارة، ويُعتبر من أكثر أنواع البلاستيك انتشارًا في العالم، لما يتميز به من خصائص متعددة تجعله يدخل في مئات المنتجات التي نستخدمها يوميًا.

سنتناول في هذا المقال بالتفصيل دور الغاز الطبيعي في إنتاج البولي إيثيلين، وكيفية مروره بمراحل الفصل والتكسير الحراري والبلمرة وصولًا إلى مادة تُعد من أكثر أنواع البلاستيك استخدامًا في العالم.

دور الغاز الطبيعي في إنتاج البولي إيثيلين

يبدأ دور الغاز الطبيعي في إنتاج البولي إيثيلين بمرحلة فصل الغاز الطبيعي، حيث يُنقل الغاز الخام من حقول الإنتاج إلى محطات المعالجة ويمر بثلاث مراحل مهمة خلال عمليات الإنتاج هي كالتالي: :

1- استخلاص الإيثان

تبدأ عملية إنتاج الإيثيلين بفصل غاز الإيثان، المكون الرئيسي للغاز الطبيعي (حوالي 90%)، عن مكوناته الأخرى كالميثان والبروبان والبيوتان. تُعرف هذه الخطوة بـ تجزئة الغاز الطبيعي وتُعتبر دور الغاز الطبيعي في إنتاج البولي إيثيلين أساسي للحصول على الإيثان كمادة خام. بعد ذلك، يُنقل الإيثان إلى وحدات التكسير بالبخار حيث يتم تسخينه إلى درجات حرارة عالية جدًا (تصل إلى 850 درجة مئوية) مع بخار الماء. في هذه المرحلة الحاسمة، تتكسر الروابط القوية لجزيء الإيثان (C2H6) ليتحول إلى جزيئات إيثيلين (C2H4).

2-التكسير الحراري للإيثان

يتم بعد ذلك تسخين الإيثان إلى درجات حرارة عالية جدًا (تصل إلى 850 درجة مئوية) في وجود بخار ماء. يؤدي هذا التسخين إلى تكسير الروابط الكيميائية للإيثان، وتحويله إلى غاز الإيثيلين.

3-بلمرة الإيثيلين

الإيثيلين جزيء غير مشبع شديد التفاعل بسبب وجود رابطة مزدوجة بين ذرتي الكربون. هذه الخاصية تجعله مناسبًا جدًا لعملية البلمرة (polymerization) و يتم في مرحلة البلمرة استخدام محفزات كيميائية لربط آلاف جزيئات الإيثيلين ببعضها لتكوين سلاسل طويلة من البوليمر تُعرف باسم البولي إيثيلين، ويتم التحكم في ظروف التفاعل مثل الضغط، ودرجة الحرارة، ونوع المحفز لإنتاج أنواع مختلفة من البولي إيثيلين، كل نوع من هذه الأنواع له خصائصه واستخداماته المحددة التي تعتمد على كيفية التحكم في عملية البلمرة مثل:

البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE): يُستخدم في الأكياس البلاستيكية والأفلام المرنة.
البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE): يُستخدم في صناعة الأنابيب والحاويات الصلبة.
البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE): له خصائص مميزة تناسب تطبيقات معينة.

المزايا الاقتصادية والبيئية للغاز الطبيعي في إنتاج البولي إيثيلين

إنّ استخدام الإيثان المستخرج من الغاز الطبيعي كمادة خام لإنتاج البولي إيثيلين له مزايا اقتصادية وبيئية كبيرة. على الجانب الاقتصادي، يُعتبر الإيثان، خاصة في البلدان الغنية بالغاز الطبيعي، أرخص بكثير من النفتا التي تُشتق من النفط الخام، وهي المادة الخام البديلة. هذا الفارق في التكلفة يجعل إنتاج البولي إيثيلين أكثر جدوى اقتصاديًا ويُعزز من القدرة التنافسية للشركات المنتجة. من الناحية البيئية، تُعتبر عملية إنتاج الإيثيلين من الإيثان أكثر كفاءة وأقل استهلاكًا للطاقة مقارنة بإنتاجه من النفتا.

كما أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن تكسير الإيثان أقل من تلك الناتجة عن تكسير النفتا، مما يساهم في تقليل البصمة الكربونية لهذه الصناعة وأحدثت ثورة الغاز الصخري في الولايات المتحدة الأمريكية، والتي زادت من وفرة الإيثان بشكل هائل، تحولاً كبيرًا في سوق البولي إيثيلين العالمية. أصبحت الولايات المتحدة واحدة من أكبر منتجي البولي إيثيلين في العالم، مما أدى إلى تغييرات في ديناميكيات العرض والطلب. هذا التحول أثّر بشكل مباشر على أسواق البلاستيك في مختلف أنحاء العالم، وشجع دولًا أخرى غنية بالغاز الطبيعي، مثل دول الشرق الأوسط وروسيا، على الاستثمار في مجمعات البتروكيماويات التي تستخدم الغاز الطبيعي كوقود ومادة خام.

ختامًا، يُظهر دور الغاز الطبيعي في إنتاج البولي إيثيلين، أنه ليس مجرد وقود، بل هو أساس لقطاع صناعي ضخم وحيوي، هذه العلاقة التكافلية بين الغاز الطبيعي وإنتاج البولي إيثيلين تُبرز أهمية استراتيجية الغاز في الصناعات الكيميائية وتُشير إلى مستقبل يعتمد فيه الاقتصاد بشكل متزايد على التكامل بين مصادر الطاقة والمواد الخام.