در دنیای امروز که توجه به مسائل زیست‌محیطی بیش‌ازپیش مورد توجه قرار گرفته است، استفاده بهینه از منابع طبیعی و کاهش آلودگی‌های محیطی از اهمیت بالایی برخوردار است. قطران زغال سنگ، به‌عنوان یک محصول جانبی فرآیند تولید کک، می‌تواند به‌عنوان یک منبع ارزشمند برای تولید مواد شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد و از این طریق، از هدر رفت منابع طبیعی و آلودگی محیط زیست جلوگیری شود.

قطران زغال سنگ، به‌عنوان یک منبع غنی از ترکیبات آروماتیک، در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد. از تولید مواد اولیه برای ساخت پلاستیک‌ها، رنگ‌ها و حلال‌ها گرفته تا تولید مواد دارویی و مواد شیمیایی خاص، این ماده ارزشمند نقش محوری ایفا می‌کند.

در این مقاله به کمک دانش و تجربه کارشناسان پیشگامان کربن کرمان، به بررسی جامع خواص، روش‌های تولید، کاربردهای متنوع و اهمیت قطران زغال سنگ در صنایع مختلف خواهیم پرداخت.

قطران زغال سنگ چیست؟

قطران زغال سنگ، مایعی سیاه‌رنگ و چسبناک است که به‌عنوان محصول جانبی فرآیند تولید کک از زغال سنگ به دست می‌آید. این ماده، با وجود ظاهر ساده‌اش، حاوی ترکیبات آلی پیچیده‌ای است که خواص شیمیایی و فیزیکی بسیار متنوعی را به آن بخشیده است.

برای درک بهتر این فرآورده، بهتر است ابتدا زغال سنگ و انواع آن را به خوبی بشناسید. به همین دلیل توصیه می‌کنیم مقاله زغال بیتومینه را با دقت مطالعه کنید. هنگامی که زغال سنگ در دمای بالا و بدون حضور اکسیژن حرارت داده می‌شود، فرآیندی به نام کک‌سازی رخ می‌دهد. در این فرآیند، بخش عمده زغال سنگ به کک (نوعی سوخت جامد) تبدیل  و به‌عنوان محصول اصلی فرآیند استخراج می‌شود. اما در کنار کک، مواد دیگری نیز تولید می‌شوند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها قطران زغال سنگ است.

کاربرد قطران زغال سنگ؛ از صنعت تا پزشکی

قطران زغال سنگ، با وجود ظاهر ساده و سیاه‌رنگش، به دلیل ترکیبات پیچیده و خواص شیمیایی منحصربه‌فردی که دارد، کاربردهای بسیار گسترده‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است. این فراورده به‌عنوان یک منبع غنی از ترکیبات آروماتیک، نقش مهمی در اقتصاد جهانی ایفا می‌کند و علاوه بر کاربردهای متنوع در صنایع مختلف، به‌عنوان یک ماده اولیه ارزشمند در تولید بسیاری از محصولات روزمره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در ادامه به برخی از مهم‌ترین کاربردهای این ماده ارزشمند می‌پردازیم:

صنایع شیمیایی

1. ماده اولیه برای تولید مواد شیمیایی پایه: بسیاری از مواد شیمیایی مهم مانند بنزن، تولوئن، زایلن و نفتالین از تقطیر قطران زغال سنگ به دست می‌آیند. این مواد به‌عنوان پایه برای تولید طیف وسیعی از محصولات دیگر از جمله پلاستیک‌ها، رنگ‌ها، حلال‌ها و مواد دارویی استفاده می‌شوند.
2. تولید مواد افزودنی برای سوخت: برخی ترکیبات موجود در قطران زغال سنگ به‌عنوان افزودنی برای بهبود کیفیت سوخت‌های مختلف مانند بنزین و دیزل استفاده می‌شوند.

صنعت داروسازی

1. درمان بیماری‌های پوستی: قطران زغال سنگ در درمان بیماری‌های پوستی مانند پسوریازیس، اگزما و شوره سر کاربرد دارد. ترکیبات موجود در این ماده دارای خواص ضدالتهاب، ضد خارش و ضدمیکروبی هستند که به بهبود این بیماری‌ها کمک می‌کنند.
2. تولید ضدعفونی‌کننده‌ها: برخی از ترکیبات قطران زغال سنگ خاصیت ضدعفونی‌کنندگی دارند و در تولید ضدعفونی‌کننده‌ها استفاده می‌شوند.

صنعت ساخت و ساز

1. تولید قیر و آسفالت: قطران زغال سنگ به‌عنوان یکی از اجزای اصلی در تولید قیر و آسفالت استفاده می‌شود. این مواد جزو مصالح اصلی در ساخت جاده‌ها، بام‌ها و عایق‌کاری هستند.
2. محافظت از چوب: قطران زغال سنگ به دلیل خاصیت ضد آب بودن و ضدپوسیدگی، برای محافظت از چوب در برابر رطوبت و حشرات به کار می‌رود.

سایر کاربردها

1. صنعت رنگ و رزین: در تولید رنگ‌ها و رزین‌های صنعتی استفاده می‌شود.
2. صنعت تولید مواد شوینده: برخی از ترکیبات قطران زغال سنگ در تولید مواد شوینده استفاده می‌شوند.
3. صنعت تولید الکترود: در تولید الکترودهای کربنی استفاده می‌شود.

البته با توجه به ماهیت پیچیده قطران زغال سنگ و وجود برخی ترکیبات سرطان‌زا در آن، استفاده از این ماده باید با رعایت نکات ایمنی و بهداشتی انجام شود. همچنین، با توجه به اهمیت حفظ محیط زیست، روش‌های تولید و استفاده از قطران زغال سنگ باید به گونه‌ای باشد که کمترین آسیب را به محیط زیست وارد کند.

مواد تشکیل دهنده قطران زغال سنگ

همان‌طور که گفتیم قطران زغال سنگ، مایعی سیاه‌رنگ و چسبناک است که از فرآیند کک‌سازی زغال سنگ به دست می‌آید و به‌طورکلی به میزان کربن موجود در ماده اولیه بستگی دارد. مطالعه مقاله کربن فعال برای آشنایی با میزان کربن سوخت‌های فسیلی می‌تواند برای شما مفید باشد. این محصول، مخلوط پیچیده‌ای از صدها ترکیب آلی مختلف است که خواص شیمیایی و فیزیکی متنوعی به آن می‌بخشد.

به‌طورکلی، ترکیبات اصلی موجود در قطران زغال سنگ را می‌توان به دسته‌های زیر تقسیم کرد:

1. هیدروکربن‌های آروماتیک: این ترکیبات، بیشترین بخش قطران زغال سنگ را تشکیل می‌دهند. برخی از مهم‌ترین هیدروکربن‌های آروماتیک موجود در قطران زغال سنگ عبارت‌اند از:

• بنزن (Benzene)
• تولوئن (Toluene)
• زایلن (Xylene)
• نفتالین (Naphthalene)
• فنانترن (Phenanthrene)
• آنتراسن (Anthracene)

2. هتروسیکل‌ها: ترکیباتی که در ساختار مولکولی خود علاوه بر کربن و هیدروژن، عناصر دیگری مانند نیتروژن، اکسیژن یا گوگرد دارند. موارد زیر برخی از مهم‌ترین هتروسیکل‌های موجود در قطران زغال سنگ به شمار می‌روند:

• پیریدین (Pyridine)
• کوینولین (Quinoline)
• تیوفن (Thiophene)
• کاربازول (Carbazole)

3.  فنل‌ها: ترکیبات آلی هستند که یک یا چند گروه هیدروکسیل (-OH) به حلقه بنزنی متصل شده‌اند. فنل‌ها در قطران زغال سنگ به‌عنوان ترکیبات اسیدی عمل می‌کنند.

عوامل موثر بر ترکیب قطران زغال سنگ

ترکیب دقیق قطران زغال سنگ را می‌توان به عوامل مختلفی ربط داد که در ادامه بیشتر به آن می‌پردازیم:

• نوع زغال سنگ: نوع زغال سنگ مورد استفاده در فرآیند کک‌سازی، بر ترکیب قطران زغال سنگ تاثیرگذار است. ازآنجایی‌که میزان کربن موجود در آنتراسیت از سایر انواع زغال سنگ بالاتر است، قطرانی که از این محصول تولید می‌شود، کیفیت بالاتری دارد.
•  شرایط کک‌سازی: دمای کک‌سازی، سرعت گرمایش و فشار، همگی بر ترکیب قطران تاثیر می‌گذارند.
• روش تقطیر قطران: روش تقطیری که برای جداسازی ترکیبات قطران استفاده می‌شود، بر ترکیب فراورده‌های نهایی تاثیرگذار است.

شناخت دقیق ترکیبات قطران زغال سنگ، برای استفاده بهینه از این ماده و همچنین برای توسعه روش‌های جدید فرآوری و تصفیه آن بسیار مهم است. زیرا با شناخت ترکیبات موجود، می‌توان کاربردهای مختلف قطران زغال سنگ را شناسایی و از آن در صنایع مختلف استفاده کرد. همچنین با شناخت ترکیبات ناخالصی، می‌توان فرآیندهای تصفیه مناسب برای تولید محصولات با خلوص بالا را طراحی نمود. در نهایت شاید بتوان مهم‌ترین مزیت شناخت ترکیبات قطران زغال سنگ را به ارزیابی اثرات زیست‌محیطی آن ربط داد تا بتوان در طراحی روش‌های دفع ایمن پساب‌ها و ضایعات از آن بهره برد.

پالایش قطران زغال سنگ؛ از ماده خام تا محصولات ارزشمند

پالایش قطران زغال سنگ فرآیندی است که طی آن، قطران خام حاصل از تقطیر زغال سنگ به اجزای سازنده‌ی آن جدا شده و به محصولات با ارزش تبدیل می‌شود. در واقع منظور از قطران زغال سنگ، همین محصول پالایش شده است. این فرآیند شامل چندین مرحله و تکنیک مختلف است که هدف اصلی آن‌ها افزایش ارزش‌افزوده‌ی قطران و تولید محصولات با کاربردهای متنوع در صنایع مختلف است.

اما شاید بپرسید چرا به تقطیر قطران زغال سنگ نیاز است؟ زیرا قطران خام به دلیل داشتن ترکیبات پیچیده و متنوع، به صورت مستقیم کاربردهای محدودی دارد. ازاین‌رو، پالایش آن ضروری است تا بتوان از هر یک از اجزای آن به صورت جداگانه استفاده کرد.

مراحل اصلی پالایش قطران

1. تقطیر اولیه
2. تقطیر خلأ
3. تبلور
4. استخراج با حلال
5. هیدروژناسیون

پالایش قطران زغال سنگ نقش مهمی در اقتصاد و صنعت دارد. همچنین، پالایش قطران به کاهش اثرات زیست‌محیطی ناشی از استفاده مستقیم از قطران خام کمک می‌کند. محصولات نهایی پالایش قطران نیز شامل موارد زیر هستند که کاربردهای بسیاری در دنیای صنعتی امروز دارند:

• بنزن، تولوئن و زایلن: به‌عنوان حلال و در تولید مواد شیمیایی دیگر
• نفتالین: در تولید رنگ‌ها، پلاستیک‌ها، آفت‌کش‌ها و مواد ضدعفونی‌کننده
• آنتراسن و فنانترن: در تولید رنگ‌ها، مواد دارویی و مواد شیمیایی خاص
• قیر: در ساخت‌وساز برای عایق‌کاری و آسفالت
• فنل‌ها: در تولید رزین‌ها، پلاستیک‌ها و مواد شوینده
• پیریدین و کوینولین: در تولید داروها، حشره‌کش‌ها و رنگ‌ها

مشخصات قطران زغال سنگ

کاربردهای متعدد این محصول، هر کسی را وادار می‌کند تا به ویژگی‌ها و خواص قطران زغال سنگ فکر کند. به همین دلیل کارشناسان شرکت پیشگامان کربن کرمان پالایش تصمیم گرفتند این مشخصات را به صورت جدولی در اختیار شما قرار دهند.

چالش‌ها و فرصت‌های پیش روی صنعت قطران زغال سنگ

صنعت قطران زغال سنگ، با توجه به تغییر رویکرد جهانی به سمت انرژی‌های پاک و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، با چالش‌های جدی روبرو است. بااین‌حال، این صنعت همچنان فرصت‌هایی را برای نوآوری و توسعه پایدار در خود جای داده است. از جمله چالش‌هایی که برای این صنعت می‌توان در نظر گرفت عبارت‌اند از:

1.     ملاحظات زیست‌محیطی
2.     رقابت با مواد جایگزین
3.     کاهش تقاضا برای کک
4.     مقررات سخت‌گیرانه محیط زیستی

البته نمی‌توان فرصت‌های پیش روی این صنعت را نیز ندیده گرفت. برای مثال؛ با توسعه فناوری‌های جدید، می‌توان فرآیندهای تصفیه قطران را بهبود بخشید و ترکیبات ارزشمند و کم‌ضرر را از آن استخراج کرد. همچنین قطران زغال سنگ می‌تواند به‌عنوان ماده اولیه برای تولید مواد کامپوزیت با خواص مکانیکی و حرارتی بالا استفاده شود. به‌علاوه با توسعه اقتصاد چرخشی، می‌توان از قطران زغال سنگ به‌عنوان یک ماده اولیه برای تولید محصولات جدید و بازیافت استفاده کرد.

در نهایت، آینده صنعت قطران زغال سنگ به میزان توانایی این صنعت در تطبیق با تغییرات بازار و توسعه فناوری‌های جدید بستگی دارد. با اتخاذ رویکردی پایدار و مبتنی بر نوآوری، می‌توان چالش‌های پیش رو را مدیریت کرده و از فرصت‌های موجود برای توسعه این صنعت بهره‌برداری کرد.

صنعت قطران زغال سنگ؛ رو به پیشرفت یا زوال

صنعت قطران زغال سنگ در حال گذر از تغییرات بزرگی است. از یک سو، نگرانی‌های زیست‌محیطی و افزایش تقاضا برای انرژی‌های پاک، این صنعت را با چالش‌های جدی روبرو کرده است. از سوی دیگر، با توسعه فناوری‌های جدید و ایجاد بازارهای جدید، فرصت‌های نوینی برای این صنعت ایجاد شده است.

به همین دلیل یافتن راه‌های جدید برای تولید و استفاده از قطران و بهبود کیفیت محصولات و کاهش آلودگی می‌تواند منجر به توسعه محصولات با ارزش‌افزوده بالا و افزایش سودآوری این صنعت همراه باشد و بازارهای جدید و توسعه زنجیره ارزش را برای آن به ارمغان آورد.

سوالات متداول

چرا قطران زغال سنگ برای محیط زیست مضر است؟

قطران زغال سنگ حاوی ترکیبات سمی و سرطان‌زا است که در صورت ورود به محیط زیست می‌توانند باعث آلودگی آب، خاک و هوا شوند. همچنین، فرآیند تولید قطران زغال سنگ به‌عنوان یکی از منابع اصلی انتشار گازهای گلخانه‌ای محسوب می‌شود.

آیا می‌توان از قطران زغال سنگ به صورت ایمن استفاده کرد؟

بله با رعایت نکات ایمنی و استفاده از تجهیزات حفاظتی مناسب می‌توان از قطران زغال سنگ به صورت ایمن استفاده کرد. همچنین، توسعه فناوری‌های تصفیه می‌تواند به کاهش خطرات زیست‌محیطی ناشی از استفاده از قطران کمک کند.

چه کشورهایی بیشترین تولیدکننده قطران زغال سنگ هستند؟

چین، هند، روسیه و ایالات متحده از جمله بزرگ‌ترین تولیدکنندگان قطران زغال سنگ در جهان هستند.

آیا می‌توان از قطران زغال سنگ برای تولید سوخت استفاده کرد؟

بله قطران زغال سنگ را می‌توان به‌عنوان ماده اولیه برای تولید سوخت‌های مایع استفاده کرد. بااین‌حال، به دلیل پیچیدگی ترکیب قطران و وجود ترکیبات سمی در آن، فرآیند تولید سوخت از قطران نیاز به فناوری‌های پیچیده و هزینه بر دارد.