مقالات و نشریات

بازرسی نفت و گاز؛از اکتشاف تا ایمنی پایدار

بازرسی در صنعت نفت و گاز، یکی از ارکان اساسی تضمین ایمنی، کیفیت و بهره‌وری در زنجیره تولید انرژی است. در شرایطی که موضوع ناترازی انرژی به یکی از دغدغه‌های اصلی کشورها تبدیل شده، نمی‌توان از اهمیت نظارت دقیق در این صنعت راهبردی چشم‌پوشی کرد. بازرسی‌های تخصصی از مرحله اکتشاف تا توزیع نهایی، نقشی حیاتی در جلوگیری از نشت، انفجار، آسیب‌های زیست‌محیطی، خرابی تجهیزات و اتلاف منابع دارند.

سنتز سبز آمونیاک با کاتالیست‌های ناهمگن؛ از فعال‌سازی نیتروژن تا تولید پایدار

آمونیاک یکی از بنیادی‌ترین مواد شیمیایی جهان است؛ ماده‌ای که علاوه بر نقش اصلی در تولید کودهای نیتروژنی، امروزه به‌عنوان حامل هیدروژن و گزینه‌ای برای ذخیره انرژی نیز مطرح شده‌است. با وجود آنکه مولکول آمونیاک فاقد کربن است، روش متداول تولید آن الزاماً سبز نیست. فرایند هابر–بوش برای تبدیل نیتروژن و هیدروژن به آمونیاک، معمولاً در دمای حدود ۴۰۰ تا ۶۰۰ درجه سلسیوس و فشار ۱۵ تا ۳۰ مگاپاسکال انجام می‌شود. افزون بر مصرف انرژی زیاد، هیدروژن موردنیاز این فرایند عمدتاً از ریفرمینگ گاز طبیعی یا گازی‌سازی زغال‌سنگ تأمین می‌شود؛ ازاین‌رو، تولید آمونیاک سهم قابل‌توجهی در مصرف جهانی انرژی و انتشار دی‌اکسیدکربن دارد[۱و۲].

Techno-Economic and Environmental Assessment of a Hybrid Bioenergy System Optimized via NSGA-II: Biomass Pyrolysis, Fischer–Tropsch Synthesis, and Solar-Enhanced Power Generation

1. Introduction Growing concerns over climate change and the depletion of fossil resources have intensified interest in renewable, low-carbon pathways for producing liquid fuels and electricity. Biomass gasification coupled with Fischer–Tropsch (FT) synthesis is among the most promising routes for converting a widely available renewable feedstock into synthetic diesel-range hydrocarbons, yet conventional biomass-to-fuel systems still suffer from limited exergy efficiency, high production costs, and considerable CO2 emissions. Prior studies have generally examined isolated subsystems gasification, FT synthesis, power cycles, or carbon capture without a fully integrated, simultaneously optimized framework.

هـیـدروژن، جـایـگـزیـن سـوخـت‌هـای فـسـیـلی بـا کـمـک پـروسـکـایـت‌هـای دوگـانـه

رشد جمعیت، توسعه صنایع و پیشرفت فناوری موجب افزایش مستمر تقاضا برای انرژی در سراسر جهان شده‌است. در حال حاضر، بخش عمده این تقاضا همچنان از طریق سوخت‌های فسیلی مانند نفت، زغال‌سنگ و گاز طبیعی تأمین می‌شود. با این وجود، محدود بودن ذخایر این منابع و افزایش هزینه‌های استخراج و بهره‌برداری از آن‌ها، ضرورت حرکت به سمت منابع جایگزین و پایدار انرژی را بیش از گذشته آشکار ساخته‌است. ازاین‌رو، انرژی‌های تجدیدپذیر به‌دلیل دسترس‌پذیری، پایداری و سازگاری بیشتر با محیط‌زیست، به یکی از ارکان اصلی سیاست‌های انرژی در بسیاری از کشورها تبدیل شده‌اند و سهم آن‌ها در تأمین انرژی جهانی به‌طور پیوسته در حال افزایش است.

سامانه‌های انرژی (انتشار کربن دی اکسید)

این مقاله مروری، تحلیلی جامع و نظام مند از انتشار کربن دی اکسید در سامانه های انرژی و سیاست‌های کاهش انتشار آن در سه کشور آسیای مرکزی، شامل قزاقستان، ازبکستان و قرقیزستان، ارائه می‌دهد. دوره زمانی مورد بررسی از سال ۱۹۹۰تا ۲۰۲۲ را در برمی‌گیرد. این سه کشور، به‌عنوان جمهوری‌های سابق اتحاد جماهیر شوروی، دارای پیشینه تاریخی مشترک و ساختار‌های نهادی مشترک هستند. با این حال، از نظر منابع انرژی، ترکیب سبد انرژی و روند انتشار گاز‌های گلخانه‌ای تفاوت‌های قابل توجهی با یکدیگر دارند. هر سه کشور عضو توافق نامه پاریس هستند. از این رو، مسیر‌های کاهش انتشار کربن در آنها از منظر تلاش‌های جهانی برای مقابله با تغییرات اقلیمی اهمیت ویژه‌ای دارد.

MetaChem (4)

MetaChem Magazine – Issue 4 The fourth issue of MetaChem is the English edition of the third issue, exploring scientific innovations in chemistry, nanotechnology, and sustainable technologies. It features topics such as the wonders of nanoscience, quantum batteries, advanced energy systems, green carbon dioxide utilization, green ammonia, heterogeneous catalysts, and nitrogen fixation for sustainable production. This issue highlights the role of chemistry and emerging technologies in addressing energy challenges and advancing sustainable industrial development.

MetaChem (3)

نشریه سوم MetaChem سومین شماره گاهنامه علمی MetaChem به موضوعات نوآورانه در حوزه شیمی، نانوتکنولوژی و فناوری‌های پایدار می‌پردازد. از جمله مطالب این شماره می‌توان به شگفتی‌های علم نانو، باتری‌های کوانتومی، سامانه‌های نوین انرژی، کربن‌دی‌اکسید سبز، آمونیاک سبز، کاتالیست‌های ناهمگن و فرایندهای تثبیت نیتروژن تا تولید پایدار اشاره کرد. این شماره با نگاهی علمی و پژوهش‌محور، نقش شیمی و فناوری‌های نوین را در توسعه راهکارهای پایدار برای چالش‌های انرژی و صنعت بررسی می‌کند.

ناترازی انرژی در جهان

ناترازی انرژی (EEI)، به تفاوت بین انرژی‌ای که از خورشید وارد سیستم زمین می‌شود (ASR) و انرژی‌ای که به‌صورت تابش بازتابی یا گرمایی به فضا بازمی‌گردد (OLR) گفته می‌شود. زمانی که ورودی انرژی بیشتر از خروجی باشد، زمین در وضعیت مثبت یا گرم‌شونده قرار می‌گیرد و شروع به انباشت گرما در اتمسفر، سطح و اقیانوس‌ها می‌نماید. به‌عبارت دیگر:  EEI = ASR – OLR در بازه ۲۰۰۵ تا ۲۰۱۹، متوسط EEI حدود۰/۱۵ ±  ۰/۹ وات بر متر مربع بوده که معادل حدود ۴۶۰ تراوات انرژی اضافه در سطح زمین است، به‌طور عمده در اقیانوس‌ها ذخیره شده است. این معیار، به‌عنوان یک سنجه کلیدی برای سنجش تغییرات اقلیمی شناخته شده و نشان می‌دهد چه‌مقدار گرمایش قریب‌الوقوع در لوله انتظار (pipeline warming) وجود دارد، مثلا گرمایی که هنوز ظاهر نشده اما در راه است. براساس مطالعات EEI از ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۳ بیش از دو برابر افزایش یافته است؛ یعنی رسیدن به حدود ۱/۳ تا ۱/۸وات بر متر مربع در سال‌های نزدیک ۲۰۲۳، در مقابل حدود ۰/۶ وات بر متر مربع در نیمه اول دهه ۲۰۰۰. این افزایش چشمگیر، بسیار فراتر از پیش‌بینی مدل‌های اقلیمی بوده و دلالت بر حساسیت بالاتر سیستم زمین به گازهای گلخانه‌ای دارد.

نانوربات‌های جراح: لشکر میکروسکوپی که آینده پزشکی را متحول می‌کنند

نانوربات‌های جراح، ربات‌های میکروسکوپی در ابعاد ۰/۱ تا ۱۰ میکرومتر هستند که برای انجام عملیات پیچیده پزشکی در سطح سلولی و مولکولی طراحی شده‌اند. این فناوری پیشرفته که از ادغام نانوتکنولوژی، رباتیک و پزشکی به وجود آمده است، قادر است با دقتی بی‌سابقه، وظایفی از جمله دارورسانی هدفمند به سلول‌های سرطانی، انجام جراحی‌های ظریف در عروق خونی و اعصاب و پایش لحظه‌ای علائم حیاتی را انجام دهد. این گزارش با استناد به جدیدترین مقالات علمی، به بررسی اصول طراحی، کاربردهای انقلابی و چالش‌های پیش‌روی این فناوری می‌پردازد و چشم‌انداز تحول پزشکی در دهه آینده را ترسیم می‌کند.

مهندسی شیمی سبز (گامی به سوی آینده)

در دهه های اخیر رشد سریع صنایع شیمیایی و مصرف گسترده مواد شیمیایی در بخش های مختلف، مشکلات زیست محیطی قابل توجهی را به وجود آورده است. از آلودگی هوا و آب گرفته تا تولید پسماند های خطرناک. در این شرایط، رویکرد مهندسی شیمی سبز (Green Chemical Engineering) به عنوان یک موضوع نوین مطرح شده است که هدف آن طراحی، توسعه و به کارگیری فرایند ها و محصولات شیمیایی پایدار، ایمن و سازگار با محیط زیست است.

فتوکاتالیز: واکنشی از نور، امیدی برای آینده‌ای پاک

اگر بتوان با کمک نور خورشید، آب آلوده را تصفیه کرد، هوا را از گازهای سمی پاک کرد، سطوح را ضدعفونی نمود، و حتی از خود آب، هیدروژن به‌عنوان سوخت تولید کرد، دیگر چه نیازی به سوخت‌های فسیلی و مواد شیمیایی خطرناک است؟ این آرزو، حالا دیگر فقط یک رؤیای علمی‌تخیلی نیست؛ بلکه در دنیای شیمی مدرن، با پدیده‌ای به نام فتوکاتالیز به واقعیت نزدیک شده است. فتوکاتالیز، یکی از پیشروترین حوزه‌های پژوهش در شیمی و مهندسی محیط زیست است که از قدرت نور برای پیشبرد واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌کند. این فناوری ترکیبی است از شیمی حالت‌جامد، شیمی سطح، و فیزیک نور که مسیرهای جدیدی را برای حل چالش‌های جهانی مانند آلودگی آب، هوا و انرژی‌های تجدیدپذیر باز کرده است.

MetaChem (2)

نشریه دوم MetaChem دومین شماره گاهنامه علمی MetaChem با محوریت تازه‌ترین دستاوردها و تحولات دنیای علم و فناوری، به بررسی موضوعاتی همچون پیوند هوش مصنوعی و شیمی، نقش شیمی در دستیابی به آینده‌ای پاک و پایدار، چالش ناترازی انرژی، مقالات علمی و شگفتی‌های نانوتکنولوژی در صنعت می‌پردازد. همچنین، این شماره با معرفی تازه‌های علم شیمی، تلاش می‌کند دریچه‌ای نو به سوی نوآوری‌ها، پژوهش‌های علمی و کاربردهای فناوری‌های نوین بگشاید.

فیلترهای نانوکربن؛انقلاب سیاه‌رنگ در تصفیه آب پاک

در آینده‌ای نه‌چندان دور، ممکن است مراجعه به پزشک به‌جای آزمایش خون، سونوگرافی یا حتی بیوپسی، تنها نیازمند یک بازدم ساده باشد. تصوری شبیه به داستان‌های علمی‌تخیلی، اما اکنون با کمک نانوفناوری به واقعیت نزدیک شده است.
در قلب این تحول، حسگرهای نانولوله‌ای کربنی قرار دارند؛ ابزارهایی فوق‌پیشرفته که می‌توانند تنها با تحلیل ترکیبات موجود در هوای بازدم انسان، اطلاعات دقیقی درباره وضعیت سلامت او ارائه دهند.

تری‌کلرواتیلن

تری‌کلرواتیلن (TCE) یک ترکیب آلی کلردار فرار و پرکاربرد در صنایع مختلفی چون فلزی، نساجی، شیمیایی، خشک‌شویی و رنگ‌سازی است. به دلیل خواص حلالی قوی و فراریت بالای این ماده، به آسانی وارد محیط زیست می‌شود و نگرانی‌های جدی درباره تأثیرات زیست‌محیطی و سلامتی ایجاد کرده است. این مطالعه، به بررسی ابعاد زیست‌محیطی، سمیت، سرطان‌زایی و مدیریت پایدار TCE در ایران می‌پردازد.

پیل سوختی در دل فاضلاب‌ها؛ تولدی دوباره از زباله‌ها

در دنیایی که دغدغه‌ حفظ محیط زیست و تامین انرژی پاک هر روز جدی‌تر می‌شود، فناوری نوظهوری به نام پیل سوختی میکروبی (MFC) پا به میدان گذاشته است؛ ترکیبی شگفت‌انگیز از زیست‌فناوری، مهندسی شیمی و انرژی سبز که نوید آینده‌ای متفاوت را می‌دهد. شاید عجیب به نظر برسد، اما این فناوری می‌تواند از فاضلاب‌های شهری، پسماندهای آلی و حتی لجن‌های صنعتی، برق تولید کند!

MetaChem (1)

گاهنامه علمی MetaChem با هدف ترویج دانش و ایجاد پیوند میان علم، صنعت و جامعه دانشگاهی منتشر می‌شود. نخستین جلد این نشریه شامل بخش‌های متنوعی است؛ از جمله شگفتی‌های فناوری صنعتی، معرفی پروژه‌ها و پایان‌نامه‌های دانشجویی، بررسی صنعت و شیوه‌های آن در گذر تاریخ، مطالبی با عنوان «عجیب‌تر از علم» و گفت‌وگو با استادان دانشگاه. MetaChem می‌کوشد با رویکردی علمی، خلاقانه و جذاب، دستاوردهای پژوهشی، تحولات صنعتی و ایده‌های نوآورانه را به مخاطبان معرفی کند و بستری برای گسترش دانش و تبادل تجربه میان دانشجویان و استادان فراهم آورد.

Methanation

Methanation is a chemical reaction that converts COx to methane through hydrogenation. The process for converting CO2 to CH4 across the ‘Sabatier’ reaction (10.1) was proposed by Paul Sabatier and J.B. Sendersens in 1902. Because of the up-to-date good availability and low enough price of natural gas, units of large-scale methane production on the basis of carbon dioxide have not been widely established, while just a few plants on the basis of carbon monoxide. With the rapid development of renewable electricity, Power-to-Gas technology as an energy-efficient energy storage solution, methanation is being more and more important and gains a lot of attention.

استفاده از CO2

احتمالاً متداول ترین کاربرد برای دی اکسید کربن، کربناته نوشابه است. علاوه بر این، یخ زدن گاز می تواند آن را به یک جامد تبدیل کند و به یخ خشک تبدیل شود، که برای یخچال طولانی مدت مفید است. در زمینه پزشکی ، جراحان از آن برای مسائل مربوط به خون و جراحی های خاص استفاده می کنند. به عنوان یک نکته جانبی، استوانه های بسیار خاصی برای رشته پزشکی وجود دارد.

کربن دی اکسید