تتضمن تدفقات النفايات الناتجة عن عمليات المعالجة عادةً مونومرات حمض الأكريليك المتبقية، بالإضافة إلى تلك السلاسل الطويلة من الأوليغومرات التي تتكون عند توقف عملية البلمرة، فضلاً عن مركبات الدي أكريلات المختلفة الناتجة عن تفاعلات جانبية غير متوقعة. وعند تحلُّل هذه المواد حراريًّا، تنطلق غازات ثاني أكسيد الكربون إضافةً إلى مركبات عضوية متطايرة أخرى مثل ٢-إيثيل هيكسين-١. وتنتهي معظم المصانع إلى التعامل مع ما يقارب ١٨٠ كيلوجرامًا من هذه البقايا المعقدة عن كل طنٍّ يتم إنتاجه من أكريلات ٢-إيثيل هيكسيل. وإن ضبط درجات حرارة المفاعل بدقةٍ عاليةٍ يُحدث فرقًا كبيرًا في خفض الشوائب غير المرغوب فيها دون التأثير سلبًا على كفاءة عملية البلمرة الفعلية. كما أن التقلبات الطفيفة قد تؤثِّر تأثيرًا بالغًا كلٌّاً من جودة المنتج ومتطلبات الامتثال البيئي.
عندما تقوم الشركات بمعادلة العمليات باستخدام هيدروكسيد الصوديوم، فإنها تُنتج في النهاية حوالي ١٫٧ طن من الطين غير العضوي عن كل ١٠٠ طن يتم إنتاجها. فما المكوِّنات الدقيقة لهذا الكم الهائل من المواد المتبقية؟ إنها تتكوَّن أساسًا من هيدروكسيدات المعادن الناتجة عن المحفزات القديمة التي أنجزت وظيفتها، بالإضافة إلى أملاح متنوعة تُزال أثناء عمليات موازنة درجة الحموضة (pH). وتتصف هذه المادة عادةً بأنها قلوية جدًّا، ما يعني أنها قد تتسبب في تآكل المعدات تدريجيًّا، كما أنها بالتأكيد لا يجب أن تتسرب أبدًا إلى مصادر المياه الجوفية. وباستعراض الأرقام الفعلية المستقاة من مختلف مرافق القطاع، نجد أن المنشآت تنفق عادةً أكثر من ٧٤ ألف دولار أمريكي سنويًّا فقط على معالجة هذه النوعية من النفايات في خطوط إنتاج متوسطة الحجم. ولحسن الحظ، هناك أملٌ يلوح في الأفق: إذ يؤدي تركيب أنظمة غسل ذات دورة مغلقة إلى خفض كبير في تدفُّق هذه النفايات الضارة، رغم أن تشغيل مثل هذه الأنظمة يتطلب استثمارًا أوليًّا وتدبيرًا مسبقًا.
تساعد عملية التقطير المتحكَّل بها في استرجاع حمض الأكريليك غير المتفاعل بعدُ من تلك التيارات الناتجة عن النفايات والتي تزخر بالأوليغومرات. وتتميَّز هذه المادة بأهميتها البالغة كمادة أولية في إنتاج منتجات أخرى. ويساهم الحفاظ على درجات الحرارة دون ١٤٠ درجة مئوية في منع التحلل الحراري المفرط، الذي يؤدي عند حدوثه إلى تكوّن رواسب لاصقة قد تتسبب — مع مرور الوقت — في تعطيل أنواع عديدة من المعدات. وبفضل استخدام أعمدة تقطير جزئية متقدمة، فإن أغلب المنشآت تتمكن اليوم من استرجاع أكثر من ٩٠٪ من حمض الأكريليك المستخدم. وهذه نسبةٌ مذهلةٌ إذا ما قورنت بالطرق القديمة التي كانت تؤدي فيها عملية التحلل الأقل للأوليغومرات إلى استرجاع أقل بنسبة نحو ٢٥٪. وتعني هذه التحسينات أن الشركات توفر المال المخصّص للمواد الأولية، وتتفادى الحاجة المتكررة لإيقاف المفاعلات لأغراض التنظيف.
تحتوي مياه الصرف بعد التفاعل على ٥–١٥٪ من حمض الأكريليك المتبقي، مما يتطلب استردادًا مستهدفًا. وهناك طريقتان مُثبتة فعاليتهما هما:
وكلتا الطريقتين تحولان مياه الصرف—التي تُعد عبئًا بيئيًّا—إلى موارد قابلة لإعادة الاستخدام، مما يقلل تكاليف المواد الخام بنسبة ١٨–٢٤٪ سنويًّا. ويتم الاختيار بينهما وفقًا للسياق التشغيلي:
| الطريقة | مدى تركيز الحمض | استهلاك الطاقة | كمية المخلفات الناتجة |
|---|---|---|---|
| الاستخلاص التفاعلي | >8% | معتدلة | نفايات مذيب منخفضة |
| التبادل الأيوني | 1–8% | أقل | ملح التجديد |
لا تكفي العلاجات البيولوجية التقليدية عند التعامل مع بقايا أكريلات الإيثيلهيكسيل العنيدة، لأن هذه المركبات تقاوم التحلل الطبيعي. وطريقة الأوزون بالإضافة إلى بيروكسيد الهيدروجين تُنتج جذور الهيدروكسيل فائقة التفاعل التي يمكنها التصدي لما يقارب ٨٦٪ وحتى معظم تلك المواد العضوية الصعبة في غضون دقائق معدودة. وما الذي يحدث بعد ذلك؟ إن هذه الجذور تفكك، في الأساس، الهياكل الكربونية المعقدة إما إلى أجزاء يمكن للبكتيريا أن تتعامل معها، أو تحوّلها تمامًا إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. وعند العمل مع مياه الصرف الحاوية على حمض الأكريليك، فإن تحقيق النسبة المثلى من الأوزون وبيروكسيد الهيدروجين عند درجة حموضة متعادلة أو قليلة القلوية يؤدي إلى إزالة نحو ٩٥٪ من الملوثات دون إنتاج نواتج جانبية ضارة. وقد كشفت الاختبارات الميدانية أن هذا النهج يقلل التكاليف التشغيلية بنسبة تتراوح تقريبًا بين ٤٠٪ و٦٠٪ مقارنةً بالبدائل القائمة على الحرارة، كما أنه لا يُنتج أي نفايات إضافية يجب التخلص منها لاحقًا. وهذا أمرٌ منطقي لأسباب عدّة.
يتيح هذا النهج الأكسيدي الامتثال للحدود الصارمة المفروضة على الإطلاق (<0.1 جزء في المليون من حمض الأكريليك)، مع إمكانية إعادة استخدام 70–85% من المياه. وتقلل تصاميم المفاعلات المستمرة المزودة بالجرعات الآلية لبيروكسيد الهيدروجين من استهلاك الأوزون بنسبة 15–30%، ما يحسّن الكفاءة الطاقوية بشكلٍ أكبر.
المذيبات الإوتكتيكية العميقة أو DES تُمثل خيارًا أكثر اخضرارًا مقارنةً بالطرق التقليدية القائمة على هيدروكسيد الصوديوم المستخدمة في إنتاج إسترات أكريلات 2-إيثيلهيكسيل. وتُحضَّر هذه المذيبات من مواد طبيعية وهي آمنة على العمال، كما أنها تمنع تكوُّن النفايات الحمضية منذ المراحل الأولى من التفاعل — وهو أمرٌ لا تحققه معالجات هيدروكسيد الصوديوم الاعتيادية أبدًا، لأنها تُنتج راسبًا خطيرًا أثناء عملية التحييد. وقد أظهرت الاختبارات الواقعية أن المصانع تمكَّنت من خفض نفاياتها بنسبة تقارب ٤٠٪ دون التأثير سلبًا على كفاءة تحويل الأكريلات إلى المنتجات النهائية. وما يميِّز المذيبات الإوتكتيكية العميقة حقًّا هو إمكانية إعادة استخدامها عدة مرات عبر تفاعلات مختلفة، ما يعني انخفاضًا عامًّا في الموارد المطلوبة للإنتاج. وبدلًا من التعامل مع النفايات بعد اكتمال العملية — كما هو الحال في معظم العمليات الصناعية — فإن المذيبات الإوتكتيكية العميقة تمنع تكوُّنها من الأساس. وينسجم هذا النهج تمامًا مع ما يُسمَّى بممارسات الكيمياء الخضراء، إذ توفر الشركات تكاليف التخلُّص من النفايات في الوقت الذي تقلِّل فيه تأثيرها البيئي بشكلٍ كبير. وباستخدام هذه المذيبات، تصبح عملية الإسترification (تكوين الإسترات) أنظف بكثير، مما يخلق ما قد يُطلق عليه البعض نموذج الإنتاج الدائري، حيث تعمل جميع عناصر العملية معًا بكفاءة واستدامة.
تشمل تدفقات النفايات الرئيسية مخلفات المفاعل التي تحتوي على حمض الأكريليك المتبقي والبوليمرات الأولية (الأوليغومرات) ومنتجات التفاعل الجانبية ثنائية الأكريلات، إضافةً إلى بقايا تحييد المحفِّز الناتجة عن عمليات الغسل القلوية ورواسب تعديل درجة الحموضة.
يمكن استرجاع حمض الأكريليك باستخدام الاستخلاص التفاعلي بمذيبات الأمين الثالث أو تبادل الأيونات باستخدام راتنجات مُعالَجة وظيفيًّا.
توفر المذيبات الإوتكتيكية العميقة بديلاً أكثر اخضرارًا للطرق التقليدية، مما يقلل النفايات بنسبة ٤٠٪ ويمنع تكوّن نفايات الحمض أثناء إسترification أكريلات الإيثيلهيكسيل-2.
EN