البولي إيثيلين .. 92 عامًا من مادة خام إلى محرّك رئيسي للصناعة الخضراء

البولي إيثيلين بوليمر لدن بالحرارة بدأت رحلتة عندما تم أكتشافة عام 1933م على يد العالمان الكيميائيان البريطانيان ريجنالد جيبسون و إريك فوسيت في شركة الصناعات الكيميائية الإمبراطورية (ICI) ، وهو المادة الأكثر استخدامًا في العالم في وقتنا الحالي وينتمي إلى مجموعة البولي أوليفينات حيث يدخل في عدد من الصناعات لاحصر لها بفضل مزاياه المتعددة.

و تشير التقديرات إلى أن الإنتاج العالمي للبولي إيثيلين قد تجاوز 100 مليون طن متري في عام 2024، وهو ما يمثل أكثر من ثلث الطلب العالمي على البلاستيك بشكل عام.

نتناول في هذا المقال رحلة البولي إيثيلين منذ اكتشافة ومراحل إنتاجة وأبرز تطبيقاتة في المجالات الصناعية الحيوية وأسعارة العالمية ثم طريقة نحو الاستدامة التي ترسم رؤية لتلك الصناعة نحو مستقبل أخضر مستدام .

جدول المحتويات

مراحل إنتاج البولي إيثيلين

مراحل إنتاج البولي إيثيلين تتم عبر 4 عمليات أساسية لتحويل المادة الأساسية، وهي غاز الإيثيلين، إلى مادة صلبة بالغة الأهمية، وهذه الرحلة لا تُشكل أساس صناعة البلاستيك الحديثة فحسب، بل تُغذي عددًا لا يُحصى من الصناعات الحيوية الأخرى، بفضل خصائصه الفيزيائية والكيميائية الممتازة

1- تحضير المادة الأولية (الإيثيلين)

تبدأ مراحل إنتاج البولي إيثيلين بتحضير المواد الأولية الأساسية وهي الإيثيلين، الذي يتم استخراجه عادة من الغاز الطبيعي أو النفط الخام و يتم تحضير الإيثيلين عبر عمليات تكرير وتحليل المواد الخام وتحويلها إلى إيثيلين عبر عملية تُعرف بالتكسير البخاري.

2- البلمرة

بعد تحضير الإيثيلين، في المرحلة الأولي من مراحل الإنتاج في عملية تسمى البوليمرية، وهي عملية كيميائية تتضمن دمج جزيئات الإيثيلين معًا لتشكيل سلاسل طويلة للبولي ايثيلين.

بلمرة الضغط العالي
بلمرة الضغط المنخفض

3- المعالجة والتصنيع

بعد انتهاء المرحلة الثانية من مراحل إنتاج البولي إيثيلين وهي عملية البلمرة يكون المنتج عبارة عن مسحوق أو حبيبات من البولي إيثيلين ، يتم تحويل البولي إيثيلين إلى شكل مادة صلبة يمكن معالجتها واستخدامها في تطبيقات متعددة ويتم تشكيل البولي إيثيلين وضبط خصائص المنتج النهائي ليجعله مناسبًا لاستخدامات مختلفة في الصناعة يتم بعد ذلك معالجة هذه الحبيبات لتصبح منتجات نهائية.

4- تشكيل المنتج النهائي

هي المرحلة الأخيرة من إنتاج البولي إيثيلين، إذ يتم تحويله إلى المنتج النهائي باستخدام عدة طرق، أبرزها طرق الحقن والنفخ.

تقليل البصمة الكربونية في صناعة البولي إيثيلين

تنشأ البصمة الكربونية للبولي إيثيلين من عدة مراحل في دورة حياة الصناعة وتتطلب كل مرحلة منها دراسة دقيقة لتحديد كيفية تقليل البصمة الكربونية في صناعة البولي إيثيلين. تبدأ العملية باستخراج الوقود الأحفوري، الذي يعد المادة الخام الأساسية لإنتاج الإيثيلين وتتطلب هذه العملية طاقة هائلة وتؤدي إلى انبعاثات كربونية كبيرة. تليها عملية البلمرة التي تحول الإيثيلين إلى بولي إيثيلين، وتساهم يالعملية فى زيادة هذه الانبعاثات و تتبنى الصناعة عدة استراتيجيات فعالة لتقليل البصمة الكربونية في صناعة البولي إيثيلين. من هذه الاستراتيجيات كالتالي :

1. كفاءه الطاقة

استخدام تقنيات إنتاج أكثر كفاءة في استخدام الطاقة الرئيسية لاستهلاك الطاقة في عمليات الإنتاج.
تطبيق لإدارة تحسين استهلاك الطاقة في القضاء على الإنتاج.
استخدام المواد الأساسية الرئيسية للحرارة في العمليات التي تتطلب المطالبة.
الاستثمار في تقنيات التبريد والتدفئة الشاملة في استخدام الطاقة.

2. استخدام مواد خام متجددة

استخدام مادة خام نباتية أو مادة معاد رئيسي لها الاعتماد على المواد البترولية [1، 2].
تطوير منتجات بلاستيكية رائجة لكسارات البلاستيك الرئيسية.
التعاون مع الموردين الجدد للمواد الخام.

3. تطوير تقنيات جديدة

استخدام تقنيات جديدة رئيسية لانبعاثات غازات الدفيئة أثناء عملية الإنتاج.
تطوير مفاعلات إنتاج الكربون بشكل مباشر رئيسي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
استخدام تقنيات كمية الكربون والكربونه رئيسي انبعاثات ثاني أكسيد.

4. التحول إلى مصادر طاقة متجددة

الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة تشغيلية المحدودة للإنتاج.
تقنيات الاستثمار وبالتالي استمرارية تخزين الطاقة المتجددة.
شراء الطاقة المتجددة لتعويض الانبعاثات من استهلاك الطاقة التقليدية.

5. إعادة تدوير النفايات البلاستيكية

تعتبر إعادة التدوير حجر الزاوية في جهود تقليل البصمة الكربونية في للبولي إيثيلين. سواء كان ذلك من خلال إعادة التدوير الميكانيكي الذي يعيد صهر وتشكيل البلاستيك، أو إعادة التدوير الكيميائي الذي يحول البلاستيك المستهلك إلى مونومرات يمكن استخدامها مجددًا. كلا الطريقتين تقللان من الحاجة إلى إنتاج بلاستيك جديد من المواد الخام البكر، مما يساهم بشكل كبير في خفض الانبعاثات الكربونية بعدة طرق مثل :

تطبيق للتخلص من نفايات البلاستيك.
تقنيات إعادة تدوير النفايات البلاستيكية القابلة للتحويل إلى مواد خام قابلة للاستخدام.
دعم إعادة تشكيل البلاستيك على مستوى المجتمع.

6. التعاون مع الموردين والمستهلكين

التعاون مع الموردين وأيضًا استخدام خامة التصوير الفوتوغرافي لبداية إنتاج البيئة الخضراء.
التثقيف والتوعية حول أهمية الاستدامة في صناعة بولي الإيثيلين.
يشجع المستهلكون على اختيار منتجات البلاستيك المعاد تدويرها.

أنواع البولي إيثيلين

تتعدد أنواع البولي إيثيلين وتختلف خصائصها بناءً على كثافتها، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من تطبيقات البولي إيثيلين في قطاع النفط والغاز.

بولي إيثيلين عالي الكثافة
بولي إيثيلين متوسط الكثافة
بولي إيثيلين منخفض الكثافة يُعرف LDPE

أبرز تطبيقات البولي إيثيلين في قطاع النفط والغاز

يُستخدم البولي إيثيلين بشكل أساسي في قطاع النفط والغاز لتصنيع الأنابيب، وذلك بفضل خصائصه المتميزة التي تجعله بديلاً فعالًا للأنابيب المعدنية. ومن أبرز تطبيقات البولي إيثيلين في قطاع النفط والغاز ما يلي:

1-نقل النفط الخام .

2-نقل الغاز.

3-نقل المواد الكيميائية

4-نقل المياه.

5-عزل الكابلات

6-تصنيع خزانات الوقود.

7-الأغشية الأرضية لحماية المنشآت.

8 -حماية الأنابيب.

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 العملية بفصل غاز الإيثان، المكون الرئيسي للغاز الطبيعي (حوالي 90%)، عن مكوناته الأخرى كالميثان والبروبان والبيوتان

2-التكسير الحراري للإيثان

يتم بعد ذلك تسخين الإيثان إلى درجات حرارة عالية جدًا (تصل إلى 850 درجة مئوية) ف

3-بلمرة الإيثيلين

يتم في مرحلة البلمرة استخدام محفزات كيميائية لربط آلاف جزيئات الإيثيلين ببعضها لتكوين سلاسل طويلة من البوليمر ويتم التحكم في ظروف التفاعل مثل الضغط، ودرجة الحرارة، ونوع المحفز لإنتاج أنواع مختلفة من البولي إيثيلين

المزايا الاقتصادية والبيئية للغاز الطبيعي في إنتاج البولي إيثيلين

إنتاج 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.

صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين

يتم إنتاج الإيثيلين بشكل أساسي عبر عملية “التكسير بالبخار” و يتم تسخين الهيدروكربونات الخفيفة، إلى درجات حرارة عالية جدًا تتراوح بين 750 و950 درجة مئوية في وجود البخار .

مشتقات البولي إيثيلين و الإيثيلين

البولي إيثيلين هو بوليمر يتم إنتاجه عن طريق بلمرة جزيئات الإيثيلين مما يؤدي إلى أنواع مختلفة من البولي إيثيلين ذات خصائص وتطبيقات مميزة،أهم هذه المشتقات هي كالتالي :

1-البولي إيثيلين عالي الكثافة : يتميز بصلابته ومتانته العالية. يتم إنتاجه تحت ضغط منخفض وباستخدام محفزات معينة

2-البولي إيثيلين منخفض الكثافة : يتميز هذا النوع بمرونته وشفافيته. يتم إنتاجه تحت ضغط عالٍ، مما يؤدي إلى تكون تفرعات جانبية في سلاسل البوليمر.

3-البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة : يجمع هذا النوع بين خصائص الـ HDPE والـ LDPE. يتم إنتاجه بنفس طريقة الـ HDPE ولكن بإضافة “مونومرات مشتركة” (co-monomers) التي تُحدث تفرعات قصيرة في السلاسل البوليمرية.

4-أكسيد الإيثيلين (EO): يتم إنتاجه من أكسدة الإيثيلين. يُعد أكسيد الإيثيلين وسيطًا أساسيًا يُستخدم بشكل رئيسي في إنتاج جلايكول الإيثيلين (EG). هذا الأخير مكون رئيسي في صناعة ألياف البوليستر، ومضادات التجمد

5- مونومر كلوريد الفينيل (VCM): يتفاعل الإيثيلين مع الكلور لإنتاج ثنائي كلورو الإيثان، الذي يتم تكسيره حراريًا لإنتاج مونومر كلوريد الفينيل. هذا المونومر هو الوحدة الأساسية لإنتاج بولي فينيل كلوريد (PVC)، .

6-مونومر الستايرين: يُنتج من تفاعل الإيثيلين مع البنزين. الستايرين هو المكون الرئيسي لـ البولي ستايرين (PS)

7- الإيثانول: يتم إنتاجه عن طريق إضافة الماء إلى الإيثيلين. الإيثانول هو كحول معروف يُستخدم كمذيب، ومضاف للوقود، ومركب وسيط في إنتاج مواد كيميائية أخرى.

8- ثنائي كلورو الإيثان (EDC): يُعد وسيطًا رئيسيًا في إنتاج مونومر كلوريد الفينيل، كما يُستخدم كمذيب وفي تصنيع مركبات عضوية مكلورة أخرى.

طرق تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين

تعتبر طرق تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين من أساسيات صناعة البلاستيك الحديث، حيث يتم تحويل جزيئات الإيثيلين الصغيرة إلى سلاسل بوليمرية طويلة عبر عملية كيميائية تُعرف باسم البلمرة.

1. طريقة الضغط العالي (لإنتاج البولي إيثيلين منخفض الكثافة)

البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) هو أول نوع من البولي إيثيلين تم اكتشافه وتصنيعه تجاريًا عام 1933، يتميز هذا النوع بالمرونة العالية والليونة وقابلية التشكيل، مما يجعله مناسبًا لصناعة أكياس التسوق والأفلام البلاستيكية المرنة.

2. طريقة الضغط المنخفض (لإنتاج البولي إيثيلين عالي الكثافة)

يُعدّ البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) الأكثر صلابة ومتانة بين أنواع البولي إيثيلين. اكتُشف لأول مرة في الخمسينيات من القرن الماضي، وشكل ثورة في صناعة البلاستيك بفضل خصائصه الميكانيكية الممتازة. يُستخدم في صناعة الأنابيب المقاومة للضغط، وحاويات المنظفات، وألعاب الأطفال، والخزانات البلاستيكية.

3. تصنيع البولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي (LLDPE)

يجمع البولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي (LLDPE) بين خصائص LDPE وHDPE، ويمثل تطورًا مهمًا في تكنولوجيا البلاستيك، على الرغم من أن كثافته منخفضة مثل LDPE، إلا أنه يتميز بقوة شد أعلى ومقاومة أفضل للثقب والصدمات، ويُستخدم بشكل شائع في أغشية التغليف الصناعي، وبطانات مدافن النفايات، وبعض أنواع الأنابيب.

4. طرق البلمرة التجارية

توجد عدة أنواع من العمليات التجارية لـ تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين التي تندرج تحت طرق الضغط المنخفض، وتشمل:

طريقة الطور الغازي
طريقة الملاط (Slurry).
طريقة المحلول.

استخدام البولي إيثيلين في تصنيع الخزانات

البولي إيثيلين يدخل في تصنيع الخزانات والأنابيب (عالي الكثافة HDPE) الخيار الأمثل لتصنيع الخزانات المستخدمة في تخزين المياه والمواد الكيميائية. تعود هذه الأفضلية إلى عدة خصائص تجعله يتفوق على المواد الأخرى:

استخدام البولي إيثيلين في صناعة الأنابيب

يستخدم البولي إيثيلين في تصنيع الخزانات والأنابيب مادة رائدة في مجالات أخري واسعة مثل شبكات أنابيب المدن والصناعة، والشبكات البحرية، والزراعية. ويتمتع بخصائص فريدة.

العمليات الكيميائية في تصنيع البولي إيثيلين

يدخل البولي إيثيلين في العديد من الصناعات، مما يؤكد أهمية فهم العمليات الكيميائية في تصنيع البولي إيثيلين.. يتناول هذا المقال مراحل تصنيع هذا البوليمر، بدءًا من المادة الخام الأساسية وصولًا إلى العمليات الكيميائية التي تُشكّل المنتج النهائي.

1. تحضير الإيثيلين (المونومر)

تُعد جزيئات الإيثيلين (Ethylene)، ذات الصيغة الكيميائية $C_{2} H_{4}$ ، اللبنة الأساسية في تصنيع البولي إيثيلين، ويتكون هذا الجزيء من ذرتي كربون متصلتين برابطة مزدوجة، وكل ذرة كربون متصلة بذرتي هيدروجين.

2. عملية البلمرة

تُعرف العملية الكيميائية التي تُحوّل جزيئات الإيثيلين الصغيرة (المونومر) إلى سلاسل البولي إيثيلين الطويلة (البوليمر) بـ”البلمرة” (Polymerization). تتطلب هذه العملية ظروفًا محددة من الضغط، والحرارة، ووجود محفز (Catalyst) لتسريع التفاعل والتحكم فيه، وتختلف العمليات الكيميائية في تصنيع البولي إيثيلين بناءً على نوع البوليمر المطلوب.

3. بلمرة الضغط العالي

تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي لإنتاج البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE). تتطلب العملية ضغطًا مرتفعًا جدًا يتراوح بين 1000 إلى 3000 بار ودرجة حرارة تتراوح بين 80 و300 درجة مئوية. يتم استخدام محفزات منشطة بالبيروكسيد (Peroxide Initiators) مثل بنزويل بيروكسيد (Benzoyl Peroxide) لبدء التفاعل.

4. بلمرة الضغط المنخفض

تُستخدم هذه الطريقة لإنتاج البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) والبولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE). تُعد هذه الطريقة أكثر كفاءة وتستهلك طاقة أقل من طريقة الضغط العالي، وتعمل في ظروف ضغط منخفض (أقل من 10 بار) ودرجة حرارة تتراوح بين 70 و100 درجة مئوية.

5. المعالجة النهائية والتشكيل

بعد اكتمال العمليات الكيميائية في تصنيع البولي إيثيلين ، يكون البوليمر الناتج على شكل مسحوق أو حبيبات. تُعالج هذه الحبيبات وتُخلط مع إضافات مختلفة (Additives) لتحسين خصائصها، مثل مثبتات الحرارة ومضادات الأكسدة والأصباغ. تُمرّر هذه الحبيبات عبر آلات البثق (Extruders) أو القولبة (Molding) التي تقوم بصهرها وتشكيلها في المنتجات النهائية المطلوبة، مثل الأفلام، الأنابيب، أو الزجاجات.

أبرز الشركات الرائدة في صناعة البولي إيثيلين

تتصدر عدد من الشركات الرائدة في صناعة البولي إيثيلين المشهد العالمي لتلك الصناعة لتلبية احتياجات الأسواق المتزايدة و إليك أبرزها :

1-داو كيميكال (Dow Chemical)

تُعد داو كيميكال من عمالقة الصناعات الكيميائية، وهي إحدى أهم الشركات الرائدة في صناعة البولي إيثيلين.

2-إكسون موبيل كيميكال (ExxonMobil Chemical)

تُعتبر إكسون موبيل كيميكال، الذراع الكيميائي لعملاق الطاقة إكسون موبيل، من أكبر الشركات الرائدة في صناعة البولي إيثيلين على الصعيد العالمي.

3-ليندل باسل (LyondellBasell)

تُعد ليندل باسل من أكبر شركات البوليمرات، من الشركات الرائدة في صناعة البولي إيثيلين من خلال منتجاتها المبتكرة وتقنياتها المتطورة.

4-شيفرون فيليبس كيميكال (Chevron Phillips Chemical)

تُعد شيفرون فيليبس من أبرز الشركات الرائدة في صناعة البولي ايثيلين باعتبارها مشروعاً مشتركاً بين عملاقي الطاقة شيفرون وكونوكو فيليبس، تُعرف الشركة بتقنية “Marlex” لإنتاج البولي إيثيلين عالي الكثافة

5-بور ياليس (Borealis)

تتصدر بور ياليس قائمة المنتجين الأوروبيين، وتلعب دوراً بارزاً كإحدى الشركات الرائدة في تلك الصناعة تُعرف بتقنية “Borstar” التي تتيح لها إنتاج بوليمرات ذات خصائص فريدة

6-سابك (SABIC)

تُعد سابك (الشركة السعودية للصناعات الأساسية) من اللاعبين الرئيسيين عالمياً، وتصنف ضمن الشركات الرائدة في صناعة البولي إيثيلين و تُقدم مجموعة واسعة من منتجات البولي إيثيلين عالية الجودة لتلبية احتياجات الأسواق العالمية.

7- شركة بروج (Borouge)

تعتبر بروج من الشركات الرائدة في صناعة البولي إيثيلين عالمياً، كمشروع مشترك بين أدنوك وبورياليس، وتوفر حلول بوليمرية مبتكرة.

8- شركة بترورابغ

هي مشروع مشترك بين أرامكو السعودية وسوميتومو كيميكال، وتنتج مجموعة واسعة من المنتجات البتروكيماوية.

أسواق تصدير البولي إيثيلين

شهدت أسواق تصدير البولي إيثيلين آفاق نمو واعدة، حيث تُقدّر قيمتها الحالية بـ26.99 مليار دولار أمريكي في عام 2024، ومن المتوقع أن تصل إلى 36.61 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2029، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 6.29% .

أبرز الدول في أسواق تصدير البولي إيثيلين

تتصدر مجموعة من الدول سوق تصدير البولي إيثيلين، وتتميز هذه الدول بامتلاكها بنية تحتية قوية في مجال البتروكيماويات ووصولها إلى مصادر الطاقة الرخيصة (النفط والغاز الطبيعي).

1. الولايات المتحدة الأمريكية

2. المملكة العربية السعودية

3. سنغافورة

4. كوريا الجنوبية

5. ألمانيا

6- الإمارات العربية المتحدة

7-قطر

8-مصر

مراحل تدوير مخلفات البولي إيثيلين

تدوير مخلفات البولي إيثيلين عملية حيوية للحد من التلوث البيئي والاستفادة الاقتصادية وتتم من خلال 6 مراحل لإعادة إستخدام مخلفات هذه المادة لتصنيع مواد أخري جديدة .

1- الجمع والفرز

تبدأ عملية إعادة تدوير مخلفات البولي إيثيلين من مصادرها المختلفة من خلال برامج جمع المخلفات البلدية. بعد الجمع، تُنقل المخلفات إلى مراكز الفرز، حيث تُفصل المخلفات عن بعضها البعض.

2- الغسل والتنظيف

بعد عملية الفرز، تُنقل مخلفات البولي إيثيلين إلى أحواض الغسيل، تُغسل هذه المخلفات بالماء والمواد الكيميائية لإزالة أي أوساخ، أتربة، زيوت، أو بقايا طعام. هذه الخطوة ضرورية لضمان جودة المنتج النهائي

3- التقطيع والفرم

بعد الغسيل والتنظيف، تُنقل مخلفات البولي إيثيلين إلى آلات التقطيع والفرم. تُقطع المخلفات إلى قطع صغيرة تُسمى “فليكس” (flakes)

4- التجفيف والانصهار

بعد التقطيع، تُجفف قطع “الفليكس” لإزالة أي بقايا ماء. تُجفف القطع باستخدام مجففات خاصة تعمل بالهواء الساخن. بعد التجفيف، تُنقل قطع “الفليكس” إلى آلات البثق (extruders)، حيث تُسخن وتُصهر.

5- التبريد والتحبيب

تُبرد الخيوط البلاستيكية التي خرجت من آلة البثق بالماء. بعد التبريد، تُنقل الخيوط إلى آلة التحبيب، حيث تُقطع إلى حبيبات صغيرة. هذه الحبيبات هي المنتج النهائي .

6- إعادة الاستخدام

تُستخدم الحبيبات البلاستيكية المعاد تصنيعها من تدوير مخلفات البولي إيثيلين لإنتاج مجموعة واسعة من المنتجات الجديدة، مثل الأنابيب، والألواح، والأسلاك، والأثاث، وحتى بعض قطع غيار السيارات.

الفوائد البيئيةو الاقتصادية والاجتماعية لإعادة تدوير مخلفات البولي إيثيلين

1-الفوائد البيئية

تُعتبر إعادة تدوير مخلفات البولي إيثيلين خطوة جوهرية نحو تحقيق الاستدامة البيئية.

الحفاظ على الموارد الطبيعية.
توفير الطاقة:
تقليل النفايات في المدافن
الحد من التلوث وانبعاثات الغازات الدفيئة

2-الفوائد الاقتصادية

لا تقتصر فوائد إعادة تدوير مخلفات البولي ايثيلين على الجانب البيئي فحسب، بل تُقدم أيضًا فرصًا اقتصادية كبيرة كالتالي :

تقليل تكاليف الإنتاج
خلق فرص عمل
توفير الطاقة .
تعزيز الابتكار : .
تقليل الاعتماد على الموارد الطبيعية .

3-الفوائد الاجتماعية

تعزيز الوعي البيئي مما يُساهم في تغيير السلوكيات الاستهلاكية نحو خيارات أكثر استدامة.
تحسين الصحة العامة : الحد من التلوث الناتج عن النفايات البلاستيكية له تأثير مباشر على تحسين الصحة العامة..

تحديات تدوير البولي إيثيلين

1-التحديات التقنية

تبدأ تحديات تدوير البولي إيثيلين من النقطة التقنية نفسها. يتواجد البولي إيثيلين في أشكال متعددة، مثل البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) والبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE). لكل نوع خصائص فيزيائية وكيميائية مختلفة، مما يجعل عملية فصلهما أمرًا بالغ التعقيد. إذا لم يتم الفصل بشكل صحيح.

2- التحديات الاقتصادية

لا تقتصر تحديات تدوير البولي إيثيلين على الجانب التقني فحسب، بل تمتد لتشمل الجانب الاقتصادي والتشغيلي. تكلفة جمع وفصل ونقل النفايات البلاستيكية عالية جدًا، خاصة في المناطق ذات الكثافة السكانية المنخفضة. يتطلب تجميع كميات كبيرة من البلاستيك وتصنيفها يدويًا أو باستخدام آلات متخصصة استثمارًا رأسماليًا كبيرًا.

3-التحديات الاجتماعية والسلوكية

أحد الجوانب التي غالبًا ما يتم إغفالها من تحديات تدوير البولي إيثيلين هي التحديات الاجتماعية والسلوكية. يلعب المستهلك دورًا محوريًا في عملية التدوير، ولكن نقص الوعي بأهمية فصل النفايات يحد من كفاءة هذه العملية مما يزيد من تلوث المواد ويزيد من صعوبة عملية الفرز.

4- توفير أسواق للمنتجات المعاد تدويرها

كثير من الصناعات ما زالت مترددة في استخدام المواد المعاد تدويرها بسبب المخاوف المتعلقة بالجودة، الأداء، أو حتى المظهر النهائي للمنتج ويواجه المنتجون صعوبة في ضمان أن المنتجات المعاد تدويرها تلبي نفس المعايير الصارمة التي تتطلبها المنتجات البكر، مما يقلل من الطلب عليها.

أشكال البولي إيثيلين حسب الاستخدام والتصنيع

يمكن تقسيم أشكال البولي إيثيلين إلى عدة أنواع حسب طريقة معالجته واستخدامه النهائي.

1-البولي إيثيلين المعاد تدويره

تُعد إعادة تدوير البولي إيثيلين عملية مهمة للحد من التلوث البيئي وتوفير الموارد الطبيعية. يتم جمع المنتجات البلاستيكية المصنوعة من أشكال البولي إيثيلين، لاستخدامها في تصنيع منتجات أخرى.

2-البولي إيثيلين المعدل بالكلور

يُنتج هذا النوع من أشكال البولي إيثيلين عن طريق إدخال ذرات الكلور في سلسلة البولي إيثيلين. يؤدي ذلك إلى تحسين مقاومته للحرارة والزيوت والمذيبات. يُستخدم في صناعة خراطيم الوقود، وبطانات الخزانات، وبعض أنواع الأغلفة الواقية.

3-البولي إيثيلين المتقاطع

يتم إنشاء روابط كيميائية بين السلاسل البوليمرية في هذا النوع، من أشكال البولي إيثيلين مما يجعله أكثر مقاومة للحرارة والضغط والتشقق. يُستخدم في صناعة أنابيب المياه الساخنة والباردة (PEX)، وعزل الكابلات، والعديد من تطبيقات البناء.

أبرز استخدامات البولي إيثيلين

يُستخدم البولي إيثيلين على نطاق واسع في العديد من الصناعات بفضل خصائصه المتعددة مثل خفة الوزن، والمرونة، ومقاومته للمواد الكيميائية وتتنوع استخدامات البولي إيثيلين حسب كثافته، حيث يخدم كل نوع غرضًا مختلفًا ويدخل في العديد من الصناعات والتطبيقات اليومية. ومن أبرز هذه الاستخدامات:

الأدوات المنزلية
المجالات الصناعية
صناعة الأنابيب والخزانات
صناعة السيارات
صناعة الألعاب والمنتجات الترفيهية
صناعات التعبئة والتغليف
الصناعة الطبية والرعاية الصحية
مجال الزراعة
البنية التحتية والإنشاءات
صناعة الأثاث

المزايا البيئية لاستخدام البولي إيثيلين الحيوي

1- تقليل البصمة الكربونية ومكافحة التغير المناخي

تتمثل الميزة البيئية الأبرز للبولي إيثيلين الحيوي في قدرته على خفض البصمة الكربونية بشكل كبير مقارنة بنظيره في البتروكيماويات

2- الحد من الاعتماد على الوقود الأحفوري

في الوقت الذي تزداد فيه المخاوف بشأن نضوب مصادر النفط والغاز، يوفر البولي إيثيلين الحيوي حلاً مستداماً للاعتماد على المواد الخام، وهذه إحدى المزايا البيئية لاستخدام البولي إيثيلين الحيوي.

3- التكامل مع أنظمة إعادة التدوير الحالية

على عكس بعض أنواع “البلاستيك الحيوي” الأخرى التي تتطلب منشآت خاصة للتحلل البيولوجي، فإن البولي إيثيلين الحيوي يتميز بخصائص كيميائية وفيزيائية مطابقة تماماً للبولي إيثيلين التقليدي (PE)، مما يعزز من المزايا البيئية لاستخدام البولي إيثيلين الحيوي.

4- التخلص الآمن

من المهم الإشارة إلى أن البولي إيثيلين الحيوي ليس بالضرورة قابلاً للتحلل الحيوي، ولكنه يتفوق على البلاستيك التقليدي في سيناريوهات التخلص الأخرى، مما يضيف إلى المزايا البيئية لاستخدام البولي إيثيلين الحيوي

5- تقليل مخاطر تلوث التربة والمياه

تُعد هذه نقطة بيئية مهمة تضاف إلى المزايا البيئية لاستخدام البولي إيثيلين الحيوي في الطريق نحو الاستدامة العامة و الحد من تلوث مصادر المياه.

خصائص مواسير البولي إيثيلين

تكمن أهمية مواسير البولي إيثيلين في مجموعة من الخصائص التي تجعلها مثالية للاستخدامات النفطية والغازية.

1. مقاومة التآكل والمواد الكيميائية

تتميز مواسير البولي إيثيلين بمقاومتها العالية للتآكل الكيميائي، بما في ذلك التعرض للأملاح والقلويات والأحماض والهيدروكربونات، مما يجعلها مثالية لنقل السوائل والغازات في البيئات العدوانية.

2. المرونة وقوة التحمّل

تتمتع مواسير البولي إيثيلين بمرونة عالية، مما يسمح بتركيبها في التضاريس الصعبة ويقلل من عدد الوصلات المطلوبة. كما أنها مقاومة للكسر والتشقق والصدمات، مما يضمن سلامة النظام في ظل الظروف القاسية.

3. وصلات خالية من التسرّب

باستخدام تقنيات اللحام الحراري (مثل اللحام التناكبي واللحام الكهربائي)، يمكن إنشاء وصلات سلسة وقوية كقوة الأنبوب نفسه. هذا يزيل نقاط الضعف المحتملة ويقلل من مخاطر التسرب، مما يساهم في الحفاظ على البيئة وتقليل الخسائر.

4. خفة الوزن وسهولة التركيب

تُعدّ مواسير البولي إيثيلين أخف وزنًا بكثير مقارنةً بالمواسير المعدنية، مما يسهّل نقلها وتركيبها ويقلل من التكاليف والوقت اللازمين للعملية.

5. كفاءة التدفق

يتميز السطح الداخلي لمواسير البولي إيثيلين بأنه أملس، مما يقلل الاحتكاك ويسمح بمعدلات تدفق أعلى، وهذا يؤدي إلى تحسين كفاءة النقل وتقليل استهلاك الطاقة.

تطبيقات مواسير البولي إيثيلين في قطاع النفط والغاز

تتعدد استخدامات مواسير البولي إيثيلين في قطاع النفط والغاز، لتشمل جميع مراحل الإنتاج والنقل. في مجال نقل الغاز الطبيعي، تُعدّ هذه المواسير الخيار الأمثل نظرًا لمقاومتها العالية للضغوط وملاءمتها للاستخدام تحت الأرض. تضمن المواسير المصنوعة من البولي إيثيلين سلامة الغاز، حيث إنها لا تتفاعل معه ولا تسمح بتسرّبه. تُستخدم هذه المواسير في الشبكات الرئيسية لتوزيع الغاز إلى المدن والمناطق الصناعية، كما تُستخدم في خطوط التوصيل للمنازل والمصانع.

المزايا الاقتصادية والبيئية لاستخدام مواسير البولي إيثيلين في قطاع النفط والغاز

تُقدّم مواسير البولي إيثيلين مزايا بيئية واقتصادية كبيرة مقارنةً بالبدائل التقليدية كما يلي:

أولًا: المزايا الاقتصادية

انخفاض تكاليف التركيب والصيانة
عمر افتراضي طويل
كفاءة التشغيل

ثانيًا: المزايا البيئية

تقليل التسربات والفاقد: تساعد تقنية اللحام الحراري لأنابيب البولي إيثيلين على إنشاء شبكة متصلة بالكامل ومُحكَمة الإغلاق
صديقة للبيئة: تتميز عملية تصنيع مواسير البولي إيثيلين بأنها أقل استهلاكًا للطاقة مقارنةً بإنتاج الأنابيب الفولاذية، كما أن الأنابيب نفسها قابلة لإعادة التدوير بالكامل في نهاية عمرها الافتراضي.
مقاومة للزلازل والحركة الأرضية: نظرًا لمرونتها، يمكن لأنابيب البولي إيثيلين أن تتمدد وتتقلص وتتحمل الاهتزازات الأرضية دون أن تتكسر أو تتأثر.

دور البولي إيثيلين في صناعة البتروكيماويات

إنتاج البولي إيثيلين في صناعة البتروكيماويات يتم عبر المجمعات الصناعية المتكاملة، وتبدأ العملية من المواد الخام الأولية، وهي النفط الخام أو الغاز الطبيعي و تُستخلص من هذه المواد النافثا أو الإيثان وتمر رحلة البولي إيثيلين في صناعة البتروكيماويات بـ 3 مراحل إنتاجية هي كالتالي:

1-وحدة تكسير النافثا/الإيثان

هذه هي الخطوة الأولى، حيث تُسخن النافثا أو الإيثان إلى درجات حرارة عالية جدًا في أفران خاصة لتكسيرها وتحويلها إلى غازات أخف، من ضمنها غاز الإيثيلين النقي.

2-وحدة البلمرة

يُنقل غاز الإيثيلين إلى مفاعل البلمرة، حيث تُضاف إليه محفزات (Catalysts) خاصة، وتحت ظروف مضبوطة من الضغط ودرجة الحرارة، تتجمع جزيئات الإيثيلين لتشكل سلاسل طويلة من البولي إيثيلين في صناعة البتروكيماويات.

3-وحدة المعالجة النهائية

بعد عملية البلمرة، يُخرج البولي إيثيلين في صناعة البتروكيماويات بعد المعالجة النهائية على شكل مسحوق أو رقائق صغيرة (pellets)، تُضاف إليه بعض المواد المضافة لتحسين خصائصه، ثم يُشكل في حبيبات صغيرة تسهل عملية نقله وتصنيعه لاحقًا.

التطبيقات الرئيسية للبولي إيثيلين

تتعدد استخدامات البولي إيثيلين في مختلف الصناعات، وتشمل:

التعبئة والتغليف: تُعد هذه الصناعة المستهلك الأكبر للبولي إيثيلين.
صناعة البناء والتشييد: يستخدم البولي إيثيلين في صناعة البتروكيماويات في إنتاج وتصنيع أنابيب البولي إيثيلين عالي الكثافة
الزراعة: تُستخدم أفلام البولي ايثيلين منخفض الكثافة في تغطية البيوت البلاستيكية (الصوب الزراعية) لحماية المحاصيل
المنتجات الاستهلاكية: يُستخدم في صناعة زجاجات الحليب، والحاويات، ولعب الأطفال، وأدوات المطبخ.
السيارات: يُستخدم البولي إيثيلين في صناعة بعض أجزاء السيارات الداخلية والخارجية

أسعار البولي إيثيلين

شهدت أسعار البولي اثيلين زيادة وصلت إلى 6،796 يوان صيني للطن في 25 نوفمبر 2025، بارتفاع قدره 0.22٪ عن اليوم السابق. خلال الشهر الماضي و يجب التفريق بين الأنواع الرئيسية التي تتحدد أسعارها بناءً على الكثافة وخصائص الأداء كالتالي :

1. أسعار البولي إيثيلين عالي الكثافة

تراوحت أسعاره في إحدى الفترات الأخيرة بين 35,000 إلى 37,000 جنيه مصري للطن (قد تختلف الأسعار تبعاً للدرجة والمورد).

2. أسعار البولي إيثيلين منخفض الكثافة

عادة تكون أسعار البولي إيثيلين منخفض الكثافة مرتبطة بالطلب الموسمي لمنتجات التغليف الأكثر طلبآ في الأسواق العالمية .

3. أسعار البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة

شهدت عقود الـ LLDPE تداولاً ضمن نطاق 7,756.00 إلى 8,879.00 يوان صيني/طن متري على مدى 52 أسبوعاً في فترة سابقة، مع وجود تراجعات سنوية في بعض الأحيان.

استدامة صناعة البولي إيثيلين

تتزايد الضغوط العالمية على الشركات لتقليل بصمتها الكربونية والتحول إلى نماذج اقتصادية دائرية. لتحقيق استدامة صناعة البولي إيثيلين، يُترجم هذا إلى ضرورة إيجاد حلول مستدامة تشمل:

1-الانتقال من الوقود الأحفوري إلى مصادر حيوية

يتم إنتاج البولي إيثيلين من مصادر بترولية مثل النفتا والغاز الطبيعي. هذه العملية كثيفة الاستهلاك للطاقة وتعتمد على موارد غير متجددة، مما يثير مخاوف بشأن نضوبها وتأثيرها على المناخ.وأحد أهم هذه البدائل هو البولي إيثيلين الحيوي ، والذي يتم إنتاجه من مصادر متجددة مثل قصب السكر أو الذرة. هذا النوع من بولي الإيثيلين يتميز بأنه يساهم في تقليل انبعاثات الكربون، حيث أن النباتات المستخدمة في إنتاجه تمتص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أثناء نموها.

2-تحسين كفاءة عمليات الإنتاج

لا تقتصر استدامة صناعة البولي إيثيلين على تغيير المصدر الخام فقط، بل تمتد لتشمل تحسين كفاءة عمليات التصنيع نفسها. تسعى المصانع الحديثة لتقليل استهلاك الطاقة والمياه قدر الإمكان. على سبيل المثال، يتم استخدام تقنيات جديدة مثل الحفازات (catalysts) الأكثر كفاءة.

3-إدارة النفايات و إعادة التدوير

تمثّل صناعة البلاستيك 3.4% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، بالإضافة إلى المخاطر التي تتعرض لها البيئة البحرية والبرية جراء النفايات البلاستيكية،وتعد إدارة النفايات من أكبر التحديات التي تواجه استدامة صناعة البولي إيثيلين و هناك نوعان أساسيان من إعادة تدوير للبولي إيثيلين:

إعادة التدوير الميكانيكي: هذه العملية هي الأكثر شيوعًا وتتضمن جمع النفايات البلاستيكية، فرزها، غسلها، ثم طحنها وتحويلها إلى حبيبات بلاستيكية جديدة يمكن استخدامها لإنتاج منتجات جديدة من المنتجات المعاد تدويرها.
إعادة التدوير الكيميائي: تعد هذه الطريقة أكثر تطورًا وتتضمن تحويل البوليمرات مرة أخرى إلى جزيئات أصغر (مونومرات) يمكن استخدامها لإنتاج بولي إيثيلين جديد تمامًا بنفس جودة المادة البكر (غير المعاد تدويرها).

4-دور المستهلك والسياسات الحكومية

لا يمكن تحقيق استدامة صناعة بولي إيثيلين دون تضافر جهود جميع الأطراف. المستهلك له دور حاسم في فصل النفايات البلاستيكية وإرسالها إلى مراكز إعادة التدوير. وعي المستهلك بفوائد إعادة التدوير هو المحرك الأساسي لنجاح هذه العمليات.

مستقبل البولي إيثيلين

يُظهر المشهد العالمي نموًا قويًا ومستمرًا،للبولي إيثيلين مدفوعًا بعدة عوامل رئيسية. حيث تشير التوقعات إلى أن حجم السوق سيستمر في الارتفاع بشكل مطرد.

العوامل المؤثرة في مستقبل البولي إيثيلين

يواجه مستقبل البولي إيثيلين، تحديًا بيئيًا كبيرًا يتمثل صناعة البلاستيك وصعوبة تحلل المواد البوليمرية التقليدية. وقد أدت هذه المشكلة العالمية إلى زيادة الضغط على الشركات المصنعة لتبني ممارسات أكثر استدامة.

1. تعزيز إعادة التدوير (Recycling)

تُعد إعادة تدوير البولي إيثيلين أمرًا محوريًا في مستقبله. تُبذل جهود كبيرة لـ:

التحسين التكنولوجي: تطوير تقنيات متقدمة لفرز وإعادة تدوير أنواع البولي إيثيلين المختلطة (خاصة HDPE و LDPE).
إعادة التدوير الكيميائي: هذه التقنية تسمح بتكسير البوليمر إلى جزيئات المونومر الأصلية (الإيثيلين)، والتي يمكن استخدامها مرة أخرى لإنتاج بلاستيك عذري (Virgin Plastic) عالي الجودة. وهذا يقلل بشكل كبير من الاعتماد على الوقود الأحفوري كمادة خام أولية.

2. البولي إيثيلين الحيوي (Bio-Polyethylene)

يُمثل مستقبل بولي إيثيلين الحيوي أحد أبرز الابتكارات الصديقة للبيئة. بدلاً من اشتقاقه من النفط الخام، يتم إنتاجه من مصادر متجددة مثل قصب السكر أو الذرة و يساهم البولي إيثيلين الحيوي في تقليل البصمة الكربونية بشكل كبير، وتعد الميزة الأهم التي يتلعب دورًا محوريًا في بناء مستقبل البولي إيثيلين ليكون أكثر اخضرارًا للصناعة.

3. الابتكار في الأداء

لا يقتصر المستقبل على الاستدامة فحسب، بل يشمل أيضًا تحسين أداء البولي إيثيلين. تتجه الأبحاث نحو تطوير درجات بولي إيثيلين فائقة الأداء، والتي تكون:

أقوى وأخف وزنًا: لتقليل كمية المواد المستخدمة في التطبيق الواحد (تغليف أقل وزنًا لتقليل تكاليف النقل واستهلاك الوقود).
أكثر مقاومة للحرارة والكيماويات: لتلبية متطلبات الصناعات المتخصصة مثل قطاع الرعاية الصحية والسيارات.

4- التوسع الصناعي

يستمر البولي إيثيلين في التوسع ضمن القطاعات الحالية واختراق أسواق جديدة، مدعومًا بخصائصه المتفوقة وبتطورات الاستدامة.

5. البنية التحتية والإنشاءات

من المتوقع أن ينمو الطلب على أنابيب بولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بشكل كبير في مشاريع البنية التحتية العالمية.

6. التغليف الذكي والرعاية الصحية

في قطاع التغليف، يتجه العالم نحو تغليف أحادي المادة المصنوع بالكامل من بولي الإيثيلين ، مما يسهل عملية إعادة التدوير بشكل كبير مقارنة بالمواد متعددة الطبقات وفي مجال الرعاية الصحية، لا تزال أنواع بولي الإيثيلين فائقة الأداء ضرورية لتصنيع الأجهزة الطبية والمواد التي تحتاج إلى مقاومة عالية ومعايير نظافة صارمة.

ختامًا، يمثل استخدام البولي إيثيلين في الصناعات العديدة تأكيد على مكانته المستدامة كـ ‘ملك البلاستيك’، حيث تضمنه تقنيات إعادة التدوير الميكانيكي والكيميائي المتطورة، وتطوير درجات عالية الأداء. فبدلاً من التراجع، يمر البولي إيثيلين بتحول جوهري ليصبح حلاً هندسيًا واقتصاديًا مستدامًا، مما يحافظ على كونه الحجر الزاوية للصناعة العالمية لعقود قادمة.