الأمونيا في صناعة البتروكيماويات : 6 مشتقات أساسية لصناعات كبرى

تُعد الأمونيا في صناعة البتروكيماويات مادة خام أساسية فمن خلالها، يتم اشتقاق 6 مواد أساسية تُستخدم بدورها لإنتاج مجموعة واسعة جدًا من المنتجات التكميلية. هذا الدور المحوري يجعل الأمونيا مكونًا رئيسيًا وجزءًا لا يتجزأ من قطاع البتروكيماويات، ومحورًا لتصنيع العديد من المنتجات ذات الأهمية الاقتصادية والصناعية الكبيرة.

و سنعرض في هذا المقال بالتفصيل الدور الحاسم لمادة الأمونيا في صناعة البتروكيماويات كعنصر وسيط لتصنيع مجموعة متنوعة من المنتجات ذات القيمة الاقتصادية والصناعية الهائلة.

1-اليوريا (Urea)

يُعد تفاعل الأمونيا مع ثاني أكسيد الكربون ( $CO_2$ ) لإنتاج اليوريا ( $CO(NH_2)_2$ ) هو التطبيق الأكبر للأمونيا. اليوريا هي إحدي مشتقات الأمونيا في صناعة البتروكيماويات أهم سماد نيتروجيني عالميًا نظرًا لتركيزها العالي من النيتروجين وسهولة التعامل معها و تغدي اليوريا عدد من الصناعات الأخري :

الأسمدة النيتروجينية: تعد اليوريا أكثر الأسمدة النيتروجينية شيوعاً في العالم، حيث تحتوي على أعلى نسبة من النيتروجين (حوالي 46%)، مما يعزز نمو الأجزاء الخضراء في النبات.
الصناعة الكيميائية: مادة أولية لتصنيع: الراتنجات (مثل راتنج يوريا-فورمالدهيد)،
الملامين : تتطلب ضغوطاً عالية (تصل إلى 150 بار) ودرجات حرارة عالية جداً و يتم صهر اليوريا وحقنها في المفاعل. تتفاعل اليوريا المصهورة لتكوين الميلامين وغازات الأمونيا وثاني أكسيد الكربون و لا تتطلب استخدام محفزات كيميائية، ويمكن دمجها بسهولة مع مصانع إنتاج سماد اليوريا.
اللاصقات، البلاستيك، الجلدية: تستخدم (بتركيزات عالية)، حيث تساعد في تليين الجلد وإزالة الخلايا الميتة
التجميل والترطيب والتقشير: تستخدم في منتجات العناية بالبشرة (كريمات ومراهم) لخصائصها المرطبة والمقشرة.
السيارات و تقليل الانبعاثات: تُستخدم في أنظمة الاختزال التحفيزي الانتقائي (SCR) في محركات الديزل (مثل سائل AdBlue) لتقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين (NOx) الضارة وتحويلها إلى نيتروجين وماء غير ضارين.

2- نترات الأمونيوم (Ammonium Nitrate)

يتم إنتاجه كمادة مشتقة من الأمونيا في صناعة البتروكيماويات عن طريق تفاعل الأمونيا مع حمض النيتريك ويُستخدم في الآتي :

الأسمدة الزراعية (Fertilizer) : يُعد الاستخدام الأكثر شيوعًا لنترات الأمونيوم، حيث يستخدم على نطاق واسع كسماد غني بالنيتروجين و يوفر مصدرًا جاهزًا لامتصاص النيتروجين للنباتات في شكل أيونات الأمونيوم والنترات مما يعزز نموها.
صناعة المتفجرات : يُستخدم نترات الأمونيوم كمكون رئيسي في صناعة المتفجرات الصناعية، خاصةً في مجالات التعدين، استخراج المحاجر، وأعمال الإنشاءات المدنية والهدم.

3- كبريتات الأمونيوم (Ammonium Sulfate)

كبريتات الأمونيوم هو مركب كيميائي غير عضوي مشتق من الأمونيا في صناعة البتروكيماويات ويوجد على شكل بلورات صلبة بيضاء، وهو مركب قابل للذوبان بشكل كبير في الماء وتتفاعل محاليله المائية بشكل حمضي ضعيف و يُعرف أيضًا باسم سلفات النشادر ويُستخدم كبريتات الأمونيوم على نطاق واسع في مجالات متعددة، أبرزها:

الأسمدة الزراعية (Fertilizer): هذا هو الاستخدام الأساسي له ويُعد سمادًا ثنائيًا مهمًا لأنه يوفر عنصرين أساسيين لنمو النبات وهما النيتروجين (N) بنسبة حوالي 21%، والكبريت (S) بنسبة حوالي 24% ويُستخدم بشكل خاص في الترب القلوية لأنه يعمل على خفض درجة الحموضة (pH) للتربة (تأثير تحميضي) بسبب إطلاق أيون الأمونيوم، مما يساعد على زيادة توافر العناصر الغذائية للنباتات.
المضافات الزراعية (Adjuvant): يُضاف كمادة مساعدة في بخاخات المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والفطريات القابلة للذوبان في الماء لتحسين فعاليتها، خاصة مع مبيدات مثل الجلايفوسات، حيث يعمل على ربط أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم في ماء الرش.

الأمونيا وسيط أساسي في الإنتاج الكيميائي

تُستخدم الأمونيا في صناعة البتروكيماويات مباشرةً أو كمادة مشتقة لتصنيع العديد من المواد الكيميائية البتروكيماوية الهامة:

4-حمض النيتريك (Nitric Acid – $HNO_3$ )

تنتج الأمونيا في صناعة البتروكيماويات بشكل أساسي عبر عملية “أوستفالد” (Ostwald process) التي تبدأ بأكسدة الأمونيا. حمض النيتريك هو مادة أولية رئيسية في صناعة الأسمدة والمتفجرات والأصباغ والمواد البلاستيكية مثل البولي يوريثان وفي صناعة المركبات العضوية والبوليمرات و يُستخدم كمادة بادئة لإنتاج مواد مهمة مثل النايلون والألياف الصناعية الأخرى و حمض الأديبيك (مادة بادئة للنايلون) و الأصباغ المختلفة و المركبات الدوائية عن طريق تفاعلات النيترة.

ويستخدم حمض النيتريك في تنقية وتنظيف المعادن النبيلة مثل الذهب والفضة والبلاتين و يتكون عند خلط حمض النيتريك المركز مع حمض الهيدروكلوريك، ويُستخدم هذا المزيج في إذابة الذهب والبلاتين و يُستخدم حمض النيتريك المدخن الأبيض (WFNA) والأحمر (RFNA) كعامل مؤكسد قوي في وقود الصواريخ السائلة كما يُستخدم ككاشف ومحلل كيميائي في المختبرات للتحليل والاختبارات المختلفة (مثل اختبار الحلقة البنية للكشف عن أيونات النترات).

5-الأكريلونيتريل (Acrylonitrile)

يُنتج عبر تفاعل الأموكسدة (ammoxidation) للبروبيلين والأمونيا والأكسجين. يُستخدم الأكريلونيتريل لإنتاج ألياف الأكريليك والبلاستيك مثل ABS (الأكريلونيتريل – البيوتادايين – الستايرين)، وهي مواد أساسية في صناعة النسيج والسيارات.

6-الميثيل أمينات والإيثيل أمينات

يتم إنتاجها من تفاعل الأمونيا مع الميثانول أو الإيثانول. تُستخدم هذه الأمينات في صناعة المذيبات والمستحضرات الصيدلانية ومبيدات الأعشاب والمطاط.

الأمونيا وتحديات الطاقة النظيفة

في الآونة الأخيرة، تزايد الاهتمام بالأمونيا كحامل محتمل للهيدروجين النظيف وكوقود خالي من الكربون (الأمونيا الخضراء).

تخزين ونقل الهيدروجين: نظرًا لصعوبة تخزين ونقل الهيدروجين المسال، يتم تحويله إلى أمونيا ( $NH_3$ ) لتسهيل نقله عبر مسافات طويلة، ثم يتم تحويل الأمونيا مرة أخرى إلى هيدروجين في نقطة الاستخدام.
وقود بحري: تُعتبر الأمونيا وقودًا محتملاً للسفن في المستقبل، حيث لا تنتج انبعاثات كربونية عند احتراقها.

ختاما أهمية الأمونيا في صناعة البتروكيماويات هي مفتاح وسيط حيوي يربط بين موارد الطاقة (الغاز الطبيعي عادةً، وهي المادة الأولية الرئيسية لإنتاج الهيدروجين المستخدم في الأمونيا) وبين سلسلة القيمة النهائية لمنتجات البتروكيماويات. إن أهميتها تكمن في كونها مصدرًا أساسيًا للنيتروجين، العنصر الحيوي لتغذية البشرية (الأسمدة) ولصناعات العصر الحديث.