حقق الباحثون تقدما كبيرا بتطوير مادة "زيوليت ألومينوسيليكات" جديدة تُعرف باسم ZMQ-1، قادرة على تحسين العمليات التحفيزية في صناعة البتروكيماويات بشكل ملحوظ. تعتمد هذه المادة على تصميم فريد يجمع بين قنوات "مزو-ميكرو" مسامية متداخلة، ما يمثل اختراقا كبيرا في تصميم المواد التحفيزية.
تصميم زيوليت ZMQ-1: معالجة قيود التصميم التقليدي
الزيوليت مادة بلورية تُستخدم بشكل واسع في التبادل الأيوني والامتزاز والعمليات التحفيزية، ومع ذلك، كانت بنيتها الميكروية تشكل قيدًا عند معالجة الجزيئات الكبيرة. للتغلب على هذه العقبة، طُورت مادة ZMQ-1 لتحتوي على مسامات متوسطة "مزو" أكبر من 20 أنغستروم مع الحفاظ على ثبات البنية ومستوى الحموضة.
أبرز المزايا:
1. مسامية متداخلة متطورة: تصميم القنوات باستخدام حلقات مكونة من 28 ذرة.
2. استقرار عالي: تجاوز مشاكل عدم استقرار الهيكل بعد إزالة القوالب العضوية.
3. مرونة في التكوين: إمكانية ضبط نسبة السيليكون إلى الألمنيوم لتناسب تطبيقات محددة.
استخدم الباحثون عامل توجيه هيكلي عضوي (OSDA) يعتمد على الفسفونيوم بدلا من الأمونيوم التقليدي. يمتاز هذا العامل بشحنة إيجابية أقوى واستقرار أعلى، مما ساعد في تكوين البنية المسامية.
تطبيقات ZMQ-1 في تكسير النفط الثقيل
لتحليل أداء ZMQ-1، أُجريت تجارب على تكسير الغاز النفطي الثقيل (VGO)، وهو مادة أساسية في تكرير النفط.
1. كفاءة تحويل عالية: معدلات تحويل مماثلة للمحفزات التجارية (USY وBeta).
2. تفوق في الأداء: أداء أفضل بكثير من المادة MCM-41 من حيث الكفاءة والثبات.
3. إنتاج أعلى للديزل: مادة ZMQ-1 المحتوية على الفسفور ضاعفت انتقائية إنتاج الديزل وقللت من تكوين الكوك مقارنة بالمحفزات التقليدية.
بلغت نسبة الوقود الكلي (بنزين وديزل) التي تم الحصول عليها باستخدام ZMQ-1 نحو 80%، وهو تحسن كبير مقارنة بالمحفزات الحالية.
تأثير ZMQ-1 على الصناعة والطاقة الخضراء
يمثل ZMQ-1 تقدمًا تقنيا كبيرا بفضل قدرته على معالجة التحديات التقليدية للزيوليت مثل استقرار الهيكل وحجم المسام. يفتح هذا الابتكار الباب أمام تطبيقات جديدة في تكسير النفط الثقيل والتحويل للطاقة النظيفة.
يعد ZMQ-1 خطوة واعدة نحو تطوير عمليات كيميائية أكثر كفاءة واستدامة، مما يعزز من دور المواد التحفيزية في مواجهة تحديات الطاقة العالمية.