فناوری نانو به قلب تولید کاتالیست‌های نفتی رسید

توسعه پودرهای آلومینای نانوساختار و کاتالیست‌های تخصصی در شرکت‌های ایرانی، مسیر تازه‌ای برای تأمین داخلی بخشی از نیاز صنایع نفت، گاز و پتروشیمی ایجاد کرده است. این محصولات در فرآیندهای مهمی همچون گوگردزدایی، دهیدروژناسیون و نفتا ریفورمینگ کاربرد دارند و توسعه آن‌ها می‌تواند وابستگی صنایع به کاتالیست‌های وارداتی را کاهش دهد.

به گزارش میز انرژی، براساس گزارش ستاد توسعه فناوری‌های نانو، کاتالیست‌ها از اجزای کلیدی واحدهای پالایشی و پتروشیمی به شمار می‌روند و عملکرد آن‌ها می‌تواند بر بازده واکنش‌های شیمیایی، کیفیت محصول نهایی و هزینه‌های عملیاتی تأثیر مستقیم داشته باشد.

در این میان، آلومینا یا اکسید آلومینیوم به دلیل برخورداری از پایداری حرارتی و شیمیایی مناسب، یکی از مواد پرکاربرد در تولید کاتالیست‌های صنعتی است. ورود فناوری نانو به این حوزه نیز امکان کنترل دقیق‌تر اندازه ذرات و ویژگی‌های ساختاری این ماده را فراهم کرده است.

افزایش سطح ویژه در ساختارهای نانومقیاس، در صورت طراحی مناسب کاتالیست، می‌تواند دسترسی واکنش‌دهنده‌ها به نقاط فعال را افزایش دهد و عملکرد کاتالیست را در برخی فرآیندهای صنعتی بهبود ببخشد.

تولید آلومینای نانوساختار و کاتالیست‌های تخصصی در ایران

گزارش‌های منتشرشده از فعالیت شرکت‌های فناور داخلی نشان می‌دهد طی سال‌های اخیر تولید پودرهای آلومینای نانوساختار و کاتالیست‌های مورد استفاده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی مورد توجه قرار گرفته است.

یکی از شرکت‌های فعال در این حوزه، تولید پودر آلومینای نانوساختار با فاز غالب گاما را دنبال کرده و در کنار تأمین این ماده اولیه، توسعه چند گروه از کاتالیست‌های صنعتی را نیز در دستور کار قرار داده است.

محصولات توسعه‌یافته در این مجموعه برای استفاده در فرآیندهایی مانند گوگردزدایی، اکسی‌کلراسیون و دهیدروژناسیون طراحی شده‌اند؛ فرآیندهایی که هرکدام در بخش‌هایی از زنجیره پالایش و صنایع پتروشیمی کاربرد دارند.

در کنار این مجموعه، یک شرکت فناور دیگر نیز وارد حوزه تولید کاتالیست‌های مورد استفاده در فرآیند نفتا ریفورمینگ شده است.

نفتا ریفورمینگ یکی از فرآیندهای مهم پالایشگاهی برای ارتقای کیفیت برش نفتا و تولید اجزای با عدد اکتان بالاتر محسوب می‌شود و کاتالیست‌ها در واکنش‌های این فرآیند از جمله دهیدروژناسیون و تشکیل ترکیبات آروماتیک نقش اساسی دارند.

کاهش وابستگی صنعت نفت به کاتالیست‌های وارداتی

اهمیت توسعه این فناوری زمانی بیشتر مشخص می‌شود که کاتالیست‌ها به‌عنوان یکی از اقلام راهبردی صنایع نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی در نظر گرفته شوند. اختلال در تأمین این محصولات می‌تواند فعالیت برخی واحدهای صنعتی را با چالش مواجه کند.

افزایش ظرفیت تولید داخلی از این منظر علاوه بر توسعه فناوری، می‌تواند به تقویت امنیت زنجیره تأمین صنایع بزرگ کشور کمک کند.

یکی از نمونه‌های مطرح‌شده در این زمینه، همکاری شرکت‌های دانش‌بنیان با پتروشیمی آبادان است. این مجتمع برای تأمین برخی کاتالیست‌های مورد نیاز خود با چالش‌هایی روبه‌رو بوده و استفاده از محصولات داخلی، امکان تأمین بخشی از نیاز آن را در داخل کشور فراهم کرده است.

کاهش وابستگی به منابع خارجی، صرفه‌جویی ارزی و امکان توسعه محصولات متناسب با نیاز واحدهای صنعتی از جمله مزیت‌هایی است که برای داخلی‌سازی کاتالیست‌ها عنوان می‌شود.

نانوساختارها چگونه عملکرد کاتالیست را تحت تأثیر قرار می‌دهند؟

یکی از عوامل مؤثر بر کارایی کاتالیست‌ها، میزان دسترسی مواد واکنش‌دهنده به سطح فعال است. مواد نانوساختار به دلیل برخورداری از نسبت سطح به حجم بالا، ظرفیت مناسبی برای ایجاد سطح فعال بیشتر دارند.

با این حال، نانوساختار بودن به‌تنهایی تضمین‌کننده عملکرد بهتر یک کاتالیست نیست و عواملی مانند ترکیب شیمیایی، ساختار ماده، نوع واکنش و شرایط عملیاتی نیز در نتیجه نهایی تأثیرگذار هستند.

کاتالیست‌های مبتنی بر آلومینا در فرآیندهای مختلف پالایشگاهی و پتروشیمی از جمله گوگردزدایی، ایزومریزاسیون، دهیدروژناسیون و نفتا ریفورمینگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.

توسعه دانش فنی این محصولات در داخل کشور می‌تواند زمینه تولید کاتالیست‌هایی متناسب با شرایط عملیاتی واحدهای ایرانی را فراهم کرده و دامنه استفاده از فناوری‌های بومی در صنایع نفت و پتروشیمی را گسترش دهد.

بازار کاتالیست‌های ایرانی؛ از تأمین داخل تا صادرات

گسترش تولید کاتالیست‌های نانوساختار علاوه بر کاهش نیاز به واردات، ظرفیت توسعه زنجیره ارزش فناوری نانو و افزایش فعالیت شرکت‌های دانش‌بنیان را نیز به همراه دارد.

افزایش سفارش صنایع داخلی می‌تواند زمینه سرمایه‌گذاری بیشتر، توسعه خطوط تولید و ایجاد فرصت‌های شغلی تخصصی را در این حوزه فراهم کند.

ورود گسترده‌تر این محصولات به بازارهای صادراتی اما نیازمند عبور از مراحل دیگری است. اثبات عملکرد کاتالیست در مقیاس صنعتی، ثبات کیفیت، قیمت رقابتی، دریافت تأییدیه‌های فنی و دسترسی به بازارهای هدف از جمله مؤلفه‌هایی هستند که در توسعه صادرات اهمیت دارند.

به همین دلیل، ارزیابی ظرفیت واقعی صادرات کاتالیست‌های ایرانی باید براساس ظرفیت تولید، سابقه عملکرد محصولات در واحدهای صنعتی و قراردادهای تجاری خارجی صورت گیرد.

براساس آمارهای مورد اشاره در گزارش، ارزش بازار جهانی کاتالیست‌های صنعتی در سال ۲۰۱۰ حدود ۲۱ میلیارد دلار اعلام شده و برای سال ۲۰۲۶ رقمی در حدود ۲۶ میلیارد دلار پیش‌بینی شده است. همچنین ارزش بازار کاتالیست‌های پالایشگاهی در سال ۲۰۱۹ حدود چهار میلیارد دلار عنوان شده بود.

توسعه کاتالیست‌های پایه آلومینا با کمک فناوری نانو را می‌توان یکی از نقاط اتصال توان شرکت‌های فناور با نیاز صنایع بزرگ کشور دانست. ادامه این مسیر و انتشار داده‌های مستند از عملکرد محصولات در مقیاس صنعتی می‌تواند زمینه حضور گسترده‌تر تولیدکنندگان ایرانی در زنجیره تأمین صنایع نفت، گاز و پتروشیمی را فراهم کند.