صناعة المواد البتروكيماوية النهائية

صناعة المواد البتروكيماوية النهائية

تنتج البتروكيماويات النهائية باستخدام واحد أو أكثر من البتروكيماويات الأساسية و/أو الوسيطة، ومن أمثلتها في مجال صناعة البلاستيك (الترموبلاستيك) البولي إيثيلين والبولي بروبلين والبولي فينيل كلوريد، والبولي إستايرين.

أولاً: البولي إيثيلين CH2-CH2- n

1. يستهلك 50% من إنتاج الإيثيلين في العالم في إنتاج البولي إيثيلين. وقد تم اكتشاف هذا البوليمر عام 1932، وسمي بالبولي إيثيلين منخفض الكثافةPELD، أو البولي إيثيلين عالي الضغط، لأنه يحضر عند ضغوط في حدود 1500 ضغط جوي، وعند 200°م، وتسير البلمرة بميكانيكية الشقوق الحرة، إذ تضاف مركبات قادرة على تكوين شقوق حرة، مثل البيروكسيدات أو الهيدروبيروكسيدات أو الأكسجين نفسه.

يتكون البوليمر من سلاسل مستقيمة متوازية يقطعها وصلات عرضية Cross linked، لذلك يسمى البولي إيثيلين منخفض الكثافة، إذ تبعد الوصلات العرضية السلاسل عن بعضها، كما أن لهذا النوع من البولي إيثيلين نسبة تبلورCrystallinity منخفضة.

2. في عملية إنتاج البولي إيثيلين منخفض الكثافة، يدفع الإيثيلين إلى ضغط التفاعل، وذلك بواسطة عدة مكابس تتطلب فيما بينها عمـليات تبريد. يتم إدخال الإيثيلين المكبوس والحفاز إلى مفاعل أوتوكلاف Autoclave ترفع فيه درجة الحرارة والضغط لتتم عملية البلمـرة. يسحب البولي إيثيلين النـاتج بانتظام ثم يبرد، ويحول لحبيبات جافة، في الوقت الذي يتم فيه فصل باقي الإيثيلين، الذي لم يتبلمر، ويعاد تدويره في الكباسات. (اُنظر شكل مصنع بولى إيثيلين منخفض الكثافة)

3. أما البولي إيثيلين مرتفع الكثافة PEHD أو منخفض الضغط، فقد اكتشف عام 1945، وهو يخلو من الوصلات العرضية، ونسبة التبلور فيه عالية.

ويتم تحضيره عند ضغط في حدود 2 جو، مما يجعل هذه العملية اقتصادية للغاية، وتستخدم درجات حرارة ما بين 50 - 70°م أي أوطأ من درجة انصهار البوليمر نفسه، كما يستعمل زمن تلامس ما بين 1 - 4 ساعة، ويمكن التحكم في الوزن الجزيئ للبوليمر بالتحكم في ظروف التفاعل.

تسمى عملية إنتاج البولي إيثيلين عالي الكثافة بعملية زيجلر Zeigler، إذ يستعمل حفاز زيجلر المكوّن من ناتج تفاعل أحد مركبات فلز انتقالي، مثل رابع كلوريد التيتانيوم TiCl4 مع مركب عضو فلزي Organometallic مثل داي إيثيل ألومنيوم مونو كلوريد Diethyl Aluminium Monochloride.

وهناك طريقة أخرى لإنتاج بولي إيثيلين عالي الكثافة تستخدم فيها حفازات أكسيدية من أكاسيد الفلزات مثل أكسيد الكروم المحمل على سيليكا أو سيليكا ألومينا، والتي يضاف إليها بعض المنشطات من أكاسيد الفلزات الأخرى مثل أكسيد الحديد وأكسيد النحاس وأكسيد الباريوم.

في هذه العملية تستعمل ضغوط في حدود 40 جو، وحرارة 125-160°م، ويضاف الحفاز بنسبة ½ %..

وفي عمليات الإنتاج، يتم تحضير الحفاز في غرفة مستقلة، تمد المفاعل بكميات صغيرة من الحفاز المذاب في مذيب الهكسان الحلقي Cyclohexane. كما يغذى المفاعل بإيثيلين شديد النقاوة ليعطي ضغطًا من 1 - 6 جو، وتكون درجة حرارة المفاعل 50 - 70°م. يتكون البولي إيثيلين عالي الكثافة، ثم يسير إلى مبخر المذيب، ويترسب البوليمر الصلب. (اُنظر شكل مصنع بولى إيثيلين مرتفع الكثافة) و(صورة مصنع هوكست سيلانيز)

4. يعدّ البولي إيثيلين واحدًا من أهم البوليمرات الذي يزداد إنتاجه عامًا بعد عام، وهو مادة ثرموبلاستيكية Thermoplastic ذات لون أبيض ونقطة ليونة Softening point تساوي 120 - 125°م". (اُنظر جدول الطلب العالمي على البولي إيثيلين) و(جدول تطور الطلب العالمي على البولي إيثيلين) و(جدول التوزيع الجغرافي للطاقات الإنتاجية للبولي إيثيلين).

وللبولي إيثيلين مقاومة كيماوية عالية وقوة ميكانيكية، ومقاومة للتجمد، ومقاومة للنشاط الإشعاعي، ومقاومة لنفاذية الغازات والرطوبة. ويمتاز بوزنه الخفيف، كما أنه لا يحتوي على أي سمّيّة.

ثانياً: البولي بروبلين

عندما نضجت تكنولوجيا البولي بروبلين PP في أواخر عام 1950، أسرعت الصناعات الكيماوية بحصاد التطبيقات العديدة لهذا المنتج الثرموبلاستيكى Thermoplastic، نظرًا لسهولة تشكيله أو دفعه وكذلك لقدرته على تقبل الألوان.

تشبه مصانع إنتاج البولي بروبلين إلى حد كبير مصانع إنتاج البولى إيثيلين عالي الكثافة، بل إنه يمكن استخدام المصانع نفسها في الإنتاج. التغذية هنا تتم بواسطة بروبلين عالي النقاوة. كما أن مصانع إنتاج البولي بروبلين مزودة بوحدات إضافية لإزالة البولي بروبلين منخفض الوزن الجزيئ والعشوائي atactic من البولى بروبلين مرتفع الوزن الجزئي والمنتظم المستوى isotactic، وذلك بوضع خليط البوليمرات في هبتين طبيعية heptane ساخنة، التي تذيب البوليمر العشوائي، ولا تذيب البوليمر المنتظم، وبالتالي يمكن فصل البوليمر الأخير بواسطة عمليات الطرد المركزي.

مازالت هناك بحوث لتطوير صناعة البولي بروبلين، خاصة في مجال الحفازات، للوصول إلى بوليمر منتظم isotactic، بنسبة 100% نظرًا لأن الحفازات المستخدمة حاليا لا تنتج إلا 60 - 70% من هذا النوع المطلوب.

ثالثاً: البولي فينيل كلوريد

1. البولي فينيل كلوريد PVC هو أحد البوليمرات القليلة ذات التطبيقات الواسعة تجاريّا، والتي لها حجم مبيعات يقع بين البولي إيثيلين والبولي إستايرين. في عام 2000 تنبأ معهد استانفورد للبحوث أن PVC في الولايات المتحدة الأمريكية سيصل إلى المقدمة، وسيكون حجم إنتاجه السنوي 17 × 910 طن متري. وهذا التوسع في الإنتاج ناتج من درجة المقاومة الكيماوية العالية، والقدرة الفريدة، لهذا النوع من البوليمرات، الذي يمكن خلطه مع إضافات أخرى ليعطي أنواعًا كثيرة من بوليمرات ذات خصائص طبيعية وكيماوية وبيولوجية متعددة أكثر من أي بوليمرات أخرى. (اُنظر جدول تطور الطلب العالمي على البولي فينيل كلوريد) و(جدول لتاوزيع الجغرافي لإنتاج البولي فينيل كلوريد)

2. يتم إنتاج PVC بواسطة بلمرة الشقوق الحرة لكلوريد الفينيل. وتتراوح درجة البلمرة n ما بين 300 إلى 1500 جزيئ. بوليمرات PVC تتشكل حرارياً Thermoplastic بمعنى أنها تزداد طواعية، وتتشكل في الحرارة العالية، وعند تبريدها تحتفظ بخواصها الأصلية. بتطبيق الحرارة والضغط يمكن دفع PVC وتشكيله ليأخذ أي شكل مطلوب، ويتم ذلك في حرارة 150 - 200°م طبقًا للوزن الجزيئ والتركيب.

3. في عام 1935 تم اكتشاف PVC بعد تعرض مادة 1، 2 - ثنائي كلوريد الإيثان لضوء الشمس، ففي أوائل عام 1935 تم تسجيل مادة بيضاء تركيبها العنصري C2H3Cl وكثافتها 1.406 جرام/سم3. ثم تم اكتشاف الطبيعة اللدائنية والأهمية التجارية لهذه المادة، وظهرت لها تطبيقات تم تسجيلها في براءات اختراع لإنتاج الرقائق والألياف. بعد ذلك ظهرت طريقة بلمرة مشتركة لها باستخدام البيروكسيدات كمنشطات للبلمرة. وقد فتحت مجالات عديدة لهذه المادة بعد اكتشاف الملدنات ومثبتات الحرارة.

4. خلال الحرب العالمية الثانية، ظهر نقص في إنتاج المطاط الصناعي وظهر في الأفق الـ PVC كمواد عازلة للأسلاك والكابلات تفوقت على المطاط، واستمر تطور الـ PVC حتى وقتنا الحالي.

5. صناعة PVC لها مشاكلات الخواص الفراغية للبولي بروبلين نفسها، نظرًا لعدم انتظام ذرة الكربون المتصل بها ذرة الكلور، وبالتالي يمكن أن تنتج جزيئات PVC منتظمة أو عشوائية التبلمر. بوليمر PVC التجاري يحـتوي على 5 - 10% أشكال بلورية، وهي نسبة مئوية صغيرة من الجزيئات المنتظمة. كثافة البوليمر حوالي 1.3 - 1.8 جرام/سم2، وهي أعلى من البولي إيثيلين أو البولي بروبلين.

6. يتم بلمرة مونومر فينيل كلوريد VCM بواسطة أربع طرق: معلق، مستحلب، كتلة، محلول، أغلب PVC يصنع بواسطة طريقة المعلق Suspensio، إذ يسهل تشكيله ودفعه وتحويله إلى رقائق.

وبوليمر PVC الناتج من عمليات المستحلب emulsion يمكن استخدامه في الدهانات، كما أنه يمكن تشكيله بعد تجفيفه وإضافة ملدن سائل Plasticizer

7. في عملية البلمرة كمعلق يتم ملء مفاعل الأوتوكلاف autoclave بالماء، ويستخدم كحول بولي فينيل Polyvinylalcohol للمساعدة في تثبيت المعلق، كما يضاف لورويل بيروكسيد كحفاز للشقوق الحرة. تستغرق عملية الإنتاج 10 - 12 ساعة في الدفعة الواحدة.

وتبلغ سعة المفاعل 5000 - 6000 جالون، وهو مبطن بالزجاج. بعد شحن جميع المكونات يتم دفع بخار ماء في قميص خارجى للتسخين. وعند بداية التفاعل يتم استبدال البخار بالماء البارد. ثم تخلط المكونات بقوة للحفاظ على المونومر معلقاً في الماء، ويتم متابعة تكوين جزيئات البوليمر والحفاظ على نموها. (اُنظر شكل مصنع إنتاج PVC معلق)

رابعاً: البولي إستايرين

1. بدأ الإنتاج التجاري للبولي إستايرين PS عام 1930، بطاقة إنتاجية متزايدة بسرعة، خلال الحرب العالمية الثانية، لتغطية المصانع المنتجة للمطاط الصناعي. (اُنظر جدول الطلب العالمي على البولي ستيرين)

2. بالرغم أن الإستايرين يتبلمر ذاتيّا بالحرارة في جو خالٍ من الأكسجين، إلا أن الحفازات تضاف إليه للبلمرة الكاملة في حرارة منخفضة. هذه الحفازات تشمل مركبات كاتيونية أو أنيونية أو مركبات زيجلر أو شقوق حرة مثل البيروكسيدات أو مركبات الآزو. تعدّ الشقوق الحرة من أهم الحفازات ذات الأهمية التجارية الكبرى. ويستخدم لذلك بواعث للشقوق الحرة ثنائية الوظيفة لتقليل زمن التفاعل، والتحكم في تكوين الوزن الجزيئ الفعال. يتم الوصول إلى معدلات عالية من البلمرة باستخدام حفازات أنيونية، مثل المركبات العضوية الفلزية.

3. يستخدم في صناعة البولي إستايرين عمليات بلمرة مستحلب أو معلق مائي أو محلول، أو كتلة وكل عملية تنتج أنواعًا مختلفة من البوليمرات. عملية بلمرة الكتلة تتميز بالنقاوة والألوان الممتازة للبوليمر، بالمقارنة لعملـية البلمرة بالمعلق، التي تنتج بسهولة بوليـمرات ذات أوزان جزيئية مختلفة، ولكنها تفتقد النقاوة.

4. البولى إستايرين المتمدد أو الرغوي EPS هو نوع من أشكال البوليمرات الخلوية الجامدة. ويتم إنتاجها بإضافة عامل متمدد مثل البنتان الطبيعي أو الأيزو بنتان إلى الإستايرين قبل عملية البلمرة المعلقة. يتم إضافة مثبتات إلى خليط التفاعل لإنتاج حبيبات ذات أحجام كبيرة.

5. تعدّ عمليات بلمرة المعلق أكثر العمليات شيوعًا في إنتاج البولي إستايرين. (اُنظر شكل مخطط إنتاج البولى إستايرين)

خامساً: مواد البلاستيك

1. بلغ إنتاج مواد البلاستيك 34.1 مليون طن بالولايات المتحدة الأمريكية عام 1994، كانت قيمتها 36 بليون دولار، ودخلت هذه المواد في تصنيع سلع ارتفعت قيمتها إلى 80 بليون دولار. وتمثل الجداول المرفقة تطور الطاقات الإنتاجية وأحجام الطلب على نوعيات مواد البلاستيك الثرموبلاستيك والتي يتضح منها:

ظلت الدول الصناعية حتى عهد قريب مناطق الإنتاج الرئيسة لمواد البلاستيك والمستهلك الأساس لها، ولكن هذه الصورة تغيرت كثيرًا في الوقت الحاضر، وينتظر أن تستمر صورة التغيير بدخول دول منطقة آسيا/ الباسيفيك أساسًا كمنطقة إنتاج رئيسة، كما تطور الاستهلاك في العالم النامي بصفة عامة.

2. ينتظر أن يتجمد حجم الطلب للفرد من البولي إيثيلين منخفض الكثافة، بينما يتزايد الطلب على كل من البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة والبولى إيثيلين مرتفع الكثافة، كما يتزايد الطلب بمعدلات مختلفة بالنسبة للنوعيات الأخرى من مواد البلاستيك. (اُنظر جدول الطلب العالمي على البولي إيثيلين) و(جدول تطور الطلب العالمي على البولي إيثيلين) و(جدول التوزيع الجغرافي للطاقات الإنتاجية للبولي إيثيلين) و(جدول تطور الطلب العالمي على البولي فينيل كلوريد) و(جدول التوزيع الجغرافي لإنتاج البولي فينيل كلوريد) و(جدول الطلب العالمي على البولي ستيرين)

3. هناك نوعية جديدة من العوامل المساعدة المسماة بالميتالوسين، يمكن باستخدامها إنتاج نوعيات متميزة من مواد البلاستيك، تقترب في خواصها من مواد البلاستيك الهندسية، وبتكلفة محدودة نسبيّا، مما يدعو للاعتقاد بأنه لن يكون هناك مشروع جديد لإنتاج البولي أوليفينات، بدون استخدام هذه النوعية من العوامل المساعدة.

4. هناك اهتمام كبير، وعلى مستوى عالمي، بإعادة تدوير مواد البلاستيك المختلفة، وقد يؤثر هذا الاتجاه بالسلب على معدلات نمو الطلب على الإنتاج الجديد، في حالة نجاح تكنولوجيا إعادة التدوير، والتوسع في تطبيقها مستقبلاً، وتعدّ ألمانيا دولة رائدة في هذا المجال.

كما يتزايد استهلاك مواد البلاستيك سهلة التحلل كوسيلة من وسائل حماية البيئة.

5. يحتاج تشغيل مواد البلاستيك إلى منتجات نهائية لاستخدام العديد من الإضافات، التي تسهل من عمليات التشغيل، أو تحافظ على خواص المنتجات أو تحسنها، وقد بلغ حجم هذه الإضافات على المستوى العالمي 6.8 مليون طن عام 1994، وكان حجم مبيعاتها 15 بليون دولار.

6. لا توجد دولة في العالم مكتفية ذاتيّا من جميع نوعيات مواد البلاستيك، وليس أدل على ذلك من حجم صادرات وواردات الولايات المتحدة الأمريكية من مواد البلاستيك عام 1995، إذ بلغ حجم الواردات 7.5 بليون دولار، بينما كانت الصادرات 15.5 بليون دولار.

البلاستيك الثرموست Thermoset plastics

يعدّ البلاستيك الثرموست أكثر صلابة، ولكنه أكثر هشاشة من البلاستيك الثرموبلاست. ويتميز البلاستيك الثرموست بخواص متميزة من الناحية الميكانيكية والكيماوية والكهربية، ولكن ذلك يعتمد على التركيب الكيماوي والوزن الجزيئ.

ويتكون البلاسيتك الثرموست من جزيئات طويلة السلسلة، تكون بوليمرات متشابكة في ثلاثة أبعاد تنتج من تفاعلات التكاثف condensation.

خلال عملية البلمرة أو بواسطة إضافة مواد تساعد على التشابك، يتم تقوية هذا النوع من البلاستيك، لتحسين نوعياته، وذلك باستخدام الألياف الزجاجية أو الألياف الصناعية أو القطن أو الورق.

ويعدّ بلاستيك الفينول ـ فورمالدهايد، وكذلك بلاستيك اليوريا ـ فورمالدهايد، من أقدم أنواع البلاستيك الهندسية، التي تتميز بأنها قوية وثابتة الأبعاد، ومقاومة للتآكل والصدمات، وتعمل في ظروف حرارية مختلفة.

1. لدائن الفينول ـ فورمالدهايد

تعدّ من أقدم أنواع اللدائن، وقد تم اكتشافها بواسطة العالم باكيلاند Backeland عام 1909، ولذلك أطلق عليها اسم باكيلايت Bakelites، وقد استخدمت على نطاق واسع في صناعات الكهرباء والسيارات، ويتم إنتاجها بأشكال مختلفة متعددة، إذ أنها تحتوي على مجموعات وظيفية ثنائية وثلاثية. (اُنظر شكل مخطط إنتاج لدائن الفينول – فورمالدهايد)

وينتج تفاعل التكاثف بين الفينول والفورمالدهايد نوعان من اللدائن: أحدها يسمى نوفولاك Novolacs، والآخر يسمى ريزول Resols، ويتم تفاعل التكاثف في وسط قاعدي، أو وسط حامضي، لينتج نوعان من اللدائن.

وعندما يتفاعل الفينول مع الفورمالدهايد في وسط حامضي بكميات متماثلة جزيئيّا أو في وجود زيادة طفيفة من الفينول، تنتج كحولات بنزيلية، ثم تحدث بلمرة فيما بينها، مكونة وصلات ميثيلينية. ومع ازدياد التكاثف تتكون مركبات ذات سلاسل طويلة. تكون الحفازات الحامضية في وجود زيادة من الفينول لدائن خطية تذوب في كثير من المذيبات العضوية. هذا النوع من اللدائن يكثر عليه الطلب في صناعة البويات والطلاءات.

وفي صناعة اللدائن الفينولية، يمكن إنتاج أنواع منها تلائم عدة أغراض في مجال التشكيل أو مقاومة الحرارة أو الطلاءات، أو المواد اللاصقة المستخدمة في صناعة الخشب الحبيبى. الشكل الرقم 24 يوضح عملية إنتاج لدائن الفينول - فورمالدهايد.

2. لدائن اليوريا ـ فورمالدهايد

يقع هذا النوع من اللدائن تحت اسم البلاستيكات الأمينية. والمنتجات الناتجة من تكاثف اليوريا والفورمالدهايد قديمة مثل قدم المنتجات الناتجة من تكاثف الفينول - فورمالدهايد. تلعب نسب مواد التفاعل وظروف التفاعل دورًا مهمّا في سير تفاعل التكاثف، وينتج عند إضافة اليوريا إلى الفورمالدهايد نوعان من المواد: أحدهما يسمى أحادي ميثايلول يوريا، والآخر يسمى ثنائي ميثايلول يوريا، كالآتي:

يتم بلمرة الميثايلول يوريا عند التسخين في وجود حامض أو هكسامين. ويتم التفاعل ببطء تحت ظروف متحكم فيها، بحيث يحتفظ بالحرارة عند 40°م، ودرجة تركيز هيدروجينى pH 7 - 8. ثم يستمر التسخين لإزلة الماء. عادة تستخدم كمية كبيرة من الفورمالدهايد تصل نسبتها من 3 إلى 5 مرات من اليوريا. بعد إزالة الماء تصبح الكتلة اللدنة المتكونة لزجة، وذلك بإضافة مواد طاردة للماء مثل الثيوريا أو السليولوز، وهذه المواد تعمل على فصل الماء من المنتج المتكون. يتم إضافة حفازات حامضية مثل البروم أو حمض التارتاريك قبل عملية عجن اللدائن. ثم يتم إزالة الحفاز الحامضى تحت ضغط، إذ تعمل الحرارة بعد ذلك على سير البلمرة. يضاف كلوريد الأمونيوم، الذي يعمل على صلابة المنتج قبل تشكيله. (اُنظر شكل مخطط إنتاج لدائن اليوريا ـ فورمالدهايد)

المبحث الرابع

استخدامات البتروكيماويات

أولاً: استخدام البتروكيماويات في المجالات المدنية

1. البولي فينيل كلورايد

أ. صناعات المواسير المستخدمة في مجالات

(1) شبكات الصرف الزراعي المغطى.

(2) الشبكات الكهربائية في الإنشاءات المدنية.

(3) شبكات التوصيلات التليفونية.

(4) الصرف الصحي.

(5) شبكات الغاز الطبيعي للمنازل.

(6) شبكات مياه الشرب.

ب. صناعة الكابلات الكهربائية

تكوين طبقة عازلة خارجية لتغطية أنواع الكابلات كافة (كابلات ضغط عالي ومنخفض)، وأسلاك التوصيلات، وصناعة الأجهزة الكهربائية مثل الراديو والتليفزيون والتليفونات والثلاجات والغسالات والبطاريات السائلة والجافة.

ج. صناعة الجلود والأحذية ولعب الأطفال

تستخدم في صناعة الجلود الصناعية، وأرضيات الفينيل، كما تصنع منها الأحذية الكاملة والنعال والأحذية الشعبية، مما يساعد على الحد من ارتفاع الأسعار المطرد للأحذية الجلدية.

د. قطاع النقل والمواصلات

يدخل في صناعة بعض الأجزاء البلاستيكية المستخدمة في صناعة السيارات.

هـ. العبوات

عبوات الأدوية وعبوات الزيوت ومستحضرات التجميل وزجاجات المياه المعدنية

و. المباني والإنشاءات

تصنيع الشبابيك والأبواب الداخلية والقواطع والألواح المستخدمة في صناعة الأثاث والديكور ـ مفروشات الحمامات ـ المفارش البلاستيكية.

2. البولي إيثيلين

أ. مجال الزراعة

(1) تبطين الترع والقنوات لتقليل فاقد المياه.

(2) صواني الشتلات الزراعية.

(3) المواسير المستخدمة في أحدث طرق الري بالرش والتنقيط.

(4) الغطاء المستخدم في الصوبات الزراعية.

ب. مجال التعبئة والتغليف

(1) إنتاج الأكياس بأنواعها المختلفة.

(2) الزجاجات اللازمة لتعبئة الزيوت والمواد الغذائية ومستحضرات التجميل.

(3) صناعة صناديق تعبئة المياه الغازية.

ج. مجال الأدوات المنزلية

(1) الأوعية المصنعة من البلاستيك.

(2) لعب الأطفال.

(3) خراطيم المياه.

(4) الأحذية.

(5) صناعة المنتجات البلاستيكية والإسفنج الصناعي

3. البروبلين

تتبع مادة البروبلين مجموعة الألياف الأحادية، وهي ثاني أهم مواد هذه المجموعة بعد الإيثيلين، كمادة بتروكيماوية أساسية، كما أنها تعدّ ثاني المواد البتروكيماوية من حيث حجم الإنتاج بكل من دول غرب أوروبا والولايات المتحدة الأمريكية. وتتضح أهمية البروبلين كمادة بتروكيماوية أساسية من خلال المواد البتروكيماوية الوسيطة والنهائية، المعتمد إنتاجها على خامة البروبلين، ودور هذه المواد في تكامل الصناعات البتروكيماوية، وكذلك أهميتها كخامات مستخدمة في الصناعات التحويلية.

وحيث إن تنمية قاعدة الصناعات التحويلية تعدّ أمرًا حيويّا بالأقطار العربية، لما في ذلك من تأثير على صناعة الخامات من ناحية، وتوفير السلع النهائية التي تحتاج إليها القطاعات كافة من ناحية أخرى، هذا بالإضافة إلى إحلال الواردات من السلع، فإنه من الضروري توضيح أهمية تنمية الصناعات البتروكيماوية المعتمدة على البروبلين بالنسبة لبعض الصناعات التحويلية، وفيما يلي مشتقات البروبلين المستخدمة في هذه الصناعات:

البولي بروبلين ـ أكريلونيتريل إستايرين بيوتاديين ABS ـ البولي يول ـ رانتجات البولي إستر غير مشبع (منتجات الفيبر جلاس) ـ راتنجات الفينول فورمالدهيد ـ راتنجات بولي ميثيل ميتا أكريلات.

4. البولي بروبيلين

أ. أهمية البولي بروبلين في الدول العربية

لقد اتضح مما سبق الأهمية المتزايدة للبولي بروبلين على المستوى العالمي، ووفقًا لبيانات شركة آثر دي ليتل العالمية يستخدم البولي بروبلين على النحو التالي:

(1) المنتجات البلاستيكية بطريقة الحقن، والمستخدمة في قطاعي التعبئة والتغليف، وقطاع النقل 44%

(2) الفيلم المستخدم في مجال التعبئة 17%

(3) الألياف والخيوط (السجاد والمجالات الصناعية) 28%

ب ويُعدّ توفير مواد البولي بروبلين أمرًا مهمّا بالنسبة لتنمية بعض القطاعات بالدول العربية، وفي مقدمتها:

(1) الشكائر المنسوجة لتعبئة الخضراوات والفاكهة

(أ) السيلوفان.

(ب) تبطين رقائق الألومنيوم لتعبئة المواد الغذائية.

(ج) زجاجات عبوات مستحضرات التجميل والكيماويات.

(د) صناديق تعبئة زجاجات المياه الغازية.

(2) مجال البطاريات وقطع الغيار

(أ) صناديق بطاريات السيارات.

(ب) قطع غيار السيارات.

(3) صناعة السجاد والموكيت من ألياف وخيوط البولي بروبلين

(أ) الصناعات النسيجية.

(ب) ألياف وخيوط البولي بروبلين.

(ج) ألياف الأكريليك.

(د) ألياف النايلون.

(هـ) صناعة الأدوات المكتبية، والأدوات المنزلية، وأدوات النظافة.

(و) مجال الحقن الطبية البلاستيكية بأحجامها المختلفة.

(4) الراتنجات

(أ) راتنجات الإيبوكسي.

(ب) راتنجات ستايرين أكريليك.

(ج) راتنجات ستايرين بولي أكريليك

ج. وفيما يلي بعض المواد البتروكيماوية المشتقة ومجالات الاستخدام:

البلاستيك للأغراض الصناعية ـ السجاد

· بولي بوتلين ترفتنالات PET

مادة مذيبة للراتنجات

· تتراهيدروفوران THF

مادة مذيبة ومزيلة للدهانات

· جاما بوتيرولكتون

منتجات الفيبر جلاس (الخزانات ـ الأنابيب والمنتجات الأخرى)

· بولي إستر غير مشبع UPـresins

مادة مذيبة (الزيوت ـ الراتنجات ـ الدهانات) ـالأسيتون.

· يزوبروبانول IPA

ألياف الأكريليك (الأقمشة ـ التريكو ـ البطانيات ـ السجاد ـ الستائر)

· بولي أكريلونيتريل

الدهانات ـ المواد اللاصقة ـ صناعة النسيج

· أكريلك إستر

البولى أكريل أميد (معالجة المياه) ـ طينة حفرالآبار ـ صناعة النسيج.

· أكريل أميد

راتنجات البولي أستر غير مشبع ـ مانعة للتجمد ـ الأحبار ـ سوائل الفرامل

· جلايكول البروبلين

البولي يورثين (الإسفنج الألكيد ـ المتفجرات ـ العقاقير ـ البولي يول

· بولى إيثيربولي يول

الأسيتون ـ الايزوبروبانول

· صناعات المذيبات الكيماوية

البروبلين جلايكول

· إنتاج موانع التجميد

5. المطاط الصناعي

أ. مجال النقل والهندسة

(1) إنتاج إطارات السيارات والجرارات

(2) السيور الناقلة

(3) أرضيات السيارات الداخلية

ب. مجال الأحذية

(1) صناعة نعال الأحذية

(2) صناعة الأحذية المطاطية

ج. مجال البطاريات

(1) صناديق بطاريات السيارات

د. مجال الأدوات المنزلية

(1) الأثاثات المنزلية

(2) المشايات المطاطية

(3) خراطيم الحرائق

هـ. وفيما يلي بعض المواد البتروكيماوية المشتقة ومجالات الاستخدام:

مادة مذيبة (الدهانات ـالمواد اللاصقة ـ المبيدات)

· ميثيل أيزوبوتيل كيتون

منتجات بلاستيكية بديلة لتلك المصنعة من الزجاج ـ ألواح أكريليك

· بولي ميثيل ميتا أكريلات PMMA

التعبئة والتغليف ـ منتجات ذات الاستخدام الواحد ـ العزل الحراري ـ الأغراض الصناعية

· بولي إستايرين

البلاستيك ـ للأغراض الصناعية ـ التعبئة والتغليف ـ الأجهزة المنزلية.

· ستايرين أكريلونيتريل SAN

الإطارات والمنتجات المطاطية ـ السجاد

· مطاط إستايرين بيوتاديين ABR

البلاستيك للأغراض الصناعية

· أكريلونيتريل إستايرين بيوتاديينABS

الإطارات والمنتجات المطاطية

· مطاط بيوتاديين BR

الإطارات والمنتجات المطاطية

· مطاط كلوروبرين

الإطارات والمنتجات المطاطية ـ رفع درجة أوكتين الجازولين ـ مادة مذيبة ـ العطور ـ مزيل الدهانات

· مطاط نيتريل

الإطارات والمنتجات المطاطية

· مطاط أيزوبرين

الإطارات والمنتجات المطاطية

· مطاط بوتيل

رفع درجة أوكتين الجازولين (بديل مركبات الرصاص) مادة مذيبة ـ مزيلة للدهانات ـ المنظفات الصناعية

· ميثيل ثالث بيوتيل الإثير MTBE

مادة مذيبة الدهانات ييـرقائق بي.في.سي)

· ميثيل إيثيل كيتون MEK

المواد اللاصقة بالأنصهار ـ تغليف الكابلات ـ مواد عالقة Sealant مادة خام في صناعة المنظفات والمواد الملينة.

· بولي بيوتين

6. ألياف وخيوط البولي إستر

أ. لقد أوضحت الدراسات أهمية وضرورة تنمية الألياف التركيبية بالدول العربية، وبصورة خاصة ألياف وخيوط البولي إستر.

ويُعد توفير مادة البولي إيثيلين ترفتلات ذات أهمية كبرى بالنسبة لتنمية بعض القطاعات، وفي مقدمتها قطاعي الغزل والنسيج والتعبئة والتغليف، وأهم المنتجات المصنعة من مادة بولي إيثيلين ترفتلات ما يلي:

(1) الخيوط المستخدمة في صناعة الأقمشة

(2) الخيوط المستخدمة في صناعة السجاد BCF

(3) الخيوط عالية المتانة TIRE CORD

(4) خرز أو حبيبات البولي إستر Polyester Chips :

(أ) خيوط البولي إستر المستمرة

(ب) قوارير وعبوات البولي إستر (التعبئة والتغليف)

(ج) أفلام التصوير Photographic film

(د) أفلام أشعة إكس X-Ray Film

(هـ) شرائط التسجيل والفيديو والكمبيوتر Magnetic Tape

ب. وتسوق ألياف وخيوط البولي إستر في العالم تحت العديد من الأسماء التجارية ومن أهمها:

- Dacron Du Pont

- Diolen Enka Glazstoff

- Terylene ICI

- Trevira Hoechst

- Tergal Rhone Poulenc

- Terton Teigin, Toya Rayon

ثانياً: استخدام البتروكيماويات في المجالات العسكرية

1. استعمالات في إنتاج الدخان Smokes

أ. يمكن لزيت النفط الخام الذي تستخدمه سفن الأساطيل البحرية أن ينتج سحابة من الدخان الكثيف عند إحراقه إحراقاً غير تام، أي في جو محدود من الهواء. وقد استعمل الألمان هذه الطريقة في بداية الحرب العالمية الأولى عام 1915م، لتغطية حركة سفنهم البحرية ومساعدتها على الهروب من متابعة سفن الأسطول البريطاني. ومازالت هذه الطريقة مستعملة حتى الآن بواسطة أغلب الأساطيل البحرية لسهولتها ولتوفير زيت النفط الخام المستعمل في إدارة محركاتها.

ب. وعادة ما تكون سحابة الدخان الناتجة بهذا الاسلوب كثيفة بشكل معقول، ويكفي إحراق نحو 60 جراما من الزيت الخام لتكوين نحو 30 م3 من الدخان.

ج. وأفضل الطرق لإنتاج سحابة دخان من هذا النوع، هي الطريقة التي يبخر فيها الزيت الخام بالحرارة ثم أكسدته أكسدة غير كاملة، وتؤدي هذه الطريقة إلى تكوين جسيمات دقيقة من الكربون، مكسوة بغشاء رقيق من الزيت يمنع تجمعها، معا ويؤدي إلى استمرار السحابة في الهواء زمناً طويلاً.

د. هناك مادة أخرى مهمة من البتروكيماويات وهي الهكساكلوروإيثان Hexachloroethane، وهي عبارة عن مادة صلبة تخلط مع عدة مواد أهمها تراب الزنك وأكسيد الزنك والألومنيوم وكلوريد الأمونيوم، لتكوين خليط يتم إشعاله، ليتفاعل الألومنيوم مع الهكساكلوروإيثان معطيًا كلوريد الألومنيوم، وينطلق في هذا التفاعل مع أكسيد الزنك لتكوين كلوريد الزنك، الذي ينطلق في الهواء مكونًا سحبًا بيضاء عالية الكثافة، ويعطي كل 3 - 4 جرامات من هذا الخليط نحو 30 م3 من الدخان.

2. استعمالات في إنتاج المواد الحارقة Incendiary Agents

أ. المواد الحارقة الحربية

تتكون أساساً من مواد هيدروكربونية، مثل مقطرات النفط كالجازولين والكيروسين، وهى عندما تتأكسد، أي عندما تشتعل في وجود أكسجين الهواء، تنبعث منها طاقة حرارية شديدة تؤدي إلى اشتعال ما تلامسه من مواد.

وعادة ما يضاف إلى هذه السوائل النفطية بعض المواد، لزيادة كثافتها أو لزيادة قوامها، تحت اسم "المواد المغلظة" Thickeners، وهي تساعد على التصاق العامل الحارق بالأهداف، كما أنها تساعد كذلك على زيادة مدى قذف العامل الحارق من القاذفات.

وتتعدد أنواع هذه المواد المغلظة، فقد يستخدم بعض البوليمرات الصناعية مثل ("البولي إستايرين" أو "أيزوبيوتيل ميتا أكريلات"). كذلك يمكن استخدام بعض المواد ذات النشاط السطحي المعدنية مثل "نافثينات الألومنيوم" أو "بالميتات الألومنيوم".

ب. النابالم Napalm

يُطلق هذا الاسم على العوامل الحارقة المكونة من المواد النفطية المغلظة، ويشتق الاسم من الأحرف الاولى للمادتين الكيماويتين المستعملتين كمواد مغلظة فيه. هما "نافثينات الألومينوم" و "بالميتات الألومنيوم".

ويعد النابالم أشهر العوامل الحارقة. وقد اكتشفه العالم الأمريكي "لويس فيزر" Louis Fieser أثناء إجرائه لبعض البحوث في جامعة هارفارد الأمريكية في أوائل الأربعينيات.

ويمكن الحصول على النابالم المناسب للاستخدام بالتحكم في نوع المادة المغلظة، وكذلك في نسبتها التي تضاف الجازولين. وعادة ما تراوح نسبة المادة المغلظة بين 6 – 12%.

ولا يشتعل النابالم ذاتياً، ولكنه يحتاج إلى وسيلة خاصة لإشعاله، وقد استعملت أنظمة مختلفة للاشتعال، سواء في قاذفات اللهب أو في القنابل، ومنها الفوسفور، والبارود، والمغنسيوم، ويمكن استخدام الصوديوم لإشعال النابالم فوق الماء.

وقد استعمل النابالم في الحرب العالمية الثانية، فقد ألقت الطائرات الأمريكية نحو 4 ملايين لتر من النابالم على القوات اليابانية في مسرح العمليات في المحيط الهادى، كذلك استخدمت القوات الأمريكية النابالم في الحرب الكورية (1950 – 1953). كذلك استخدمته القوات الأمريكية في حرب فيتنام لحرق المحاصيل الزراعية، وبخاصة حقول الأرز، وكذلك لإحراق الغابات والأحراش.

وقد استخدمت القوات الفرنسية قنابل النابالم في حربها في الهند الصينية (1946 – 1954)، كما استخدمته القوات الفرنسية ضد المقاتلين الجزائريين أثناء حرب التحرير الجزائرية.

كذلك ضربت القوات الإسرائيلية الجنود المصريين بقنابل النابالم في أثناء حربي 1956، 1967. كما أسقطت الطائرات الإسرائيلية قنابل النابالم على المناطق السكنية في دلتا نهر النيل، وفي يوم 12 فبراير 1970، هاجمت طائرات الفانتوم الإسرائيلية أحد المصانع المصرية في أبي زعبل بقنابل النابالم.

وفي 15 فبراير 1968، هاجمت الطائرات الإسرائيلية أكثر من 15 قرية ومعسكر اللاجئين الفلسطينيين على طول نهر الأردن بالنابالم، ثم استعملت قنابل النابالم بصفة مستمرة ضد القوى الفلسطينية وفي جنوب لبنان.

كذلك استخدمت القوات العراقية قنابل النابالم ضد الأكراد في الأجزاء الشمالية والشرقية من العراق في الستينيات، ولقي مئات من الأطفال والنساء حتفهم من جراء هذا الهجوم. وقد أطلقت كل دولة اسمًا خاصّا بها على النابالم، فهو يعرف مثلا في روسيا بالرمز OP-2 على حين يعرف في السويد باسم ألونات Alunat ولكن مكوناته الأساسية واحدة تقريبا في جميع الحالات.

3. استعمالات في العوامل المضادة للنباتات Antiplant Agents

أ. تطورت البحوث الخاصة بمبيدات الأعشاب Weed Killers أو مسقطات أوراق الشجر Defoliants تطورًا كبيرًا في السنوات الأخيرة، خاصة بعد الحرب العالمية الثانية.

وقد استعملت بعض هذه العوامل الكيماوية في بعض الحروب المحلية التي حدثت في السنوات التالية للحرب العالمية الثانية، وبخاصة في حرب فيتنام. وأهم العوامل الكيماوية المشتقة من البتروكيماويات والمبيدة للأعشاب هي:

(1) مركب (4.2 - ثنائى كلورو حامض فينوكس خليك)

ويرمز له بالرمز (4.2-د) وهو الرمز المستخرج من اسمه الأجنبي:

(2) مركب (2 و4 و5 - ثلاثى كلورو حامض فينوكسي خليك)

ويرمز له بالرمز (2و4و5 - ت) وهو الرمز المستخرج من اسمه الأجنبي:

وقد استعملت القوات الأمريكية خليطاً من هذه المواد وعرف خليط كل من (2و4 - د) و(2و4و5 - ت) باسم العامل البرتقالي Agent Orange.

وقد بلغت كميات هذه العوامل الكيماوية التي ألقيت على فيتنام بواسطة القوات الأمريكية حدّا هائلاً من الضخامة، وقدرت على أساس المواد الفعالة بنحو 26000 طن من عامل "2و4 - د" ونحو 24000 طن من عامل "2و4و5 - ت".

ب. وقد أدى استعمال هذه العوامل الكيماوية إلى حدوث مأساة لا مثيل لها في التاريخ، فقد تسبب عن ذلك تدمير نحو مليون ونصف مليون هكتار من الغابات، منها نحو 124000 هكتار من أشجار المانجروف التي تنمو على شواطئ البحار في المياه المالحة، وذلك بالإضافة إلى تدمير الزراعة ونباتات المحاصيل في مساحة هائلة قدرت بنحو 300.000 هكتار.

ومازالت آثار هذا الدمار الشديد ظاهرة للعيان في هذه المساحات الهائلة حتى الآن وبعد انقضاء أكثر من عشرين سنة على إلقاء هذه العوامل الكيميائية على التربة.

وهذا الدمار الشديد، دمار لا انعكاسى، وقد لا يمكن إصلاح آثاره أبداً، فبعد انقضاء كل هذه المدة الطويلة، لا توجد هناك أية بادرة على ظهور أي نوع من النباتات الجديدة في هذه المناطق، كما أن هذه الأراضي، بعد أن أصبحت عارية من النباتات والأشجار، أصبحت معرضة لعمليات التعرية بشكل واضح، وهو الأمر الذي قلل كثيرا من فرص عودة النباتات للنمو على هذه التربة.

ج. وقد تبين فيما بعد، أن بعض العوامل الكيميائية المضادة للنباتات مثل "2و4 - د"، و "2و4و5 - ت" يوجد بها قدر صغير من مادة أخرى شديدة السّمّية تعرف باسم "دايوكسين" "Dioxin"، وهي تتكون مع هذه العوامل في أثناء تصنيعها.

ونظراً لأن "العامل البرتقالي" الذي استعمل في فيتنام كان يتكون من خليط من "2و4 - د"، و"2و4و5 - ت"، الذي يحتوي كل منهما على قدر صغير من الدايوكسين، فإن هذا العامل البرتقالي كان يحتوي بالضرورة على قدر أكبر من هذه المادة السامة.

وحيث إن الكمية المستخدمة من مادتي "2و4 - د"، و "2و4و5 - ت" قد قدرت بنحو 50 ألف من الأطنان، فإن كمية مادة الدايوكسين الموجودة بهما والتي ألقيت على فيتنام بلغت نحو 170 كجم على أقل تقدير.

ولمادة الدايوكسين فعل مزدوج شديد الخطورة، فبجانب أنها شديدة السّمّية بالنسبة للإنسان، مثلها في ذلك مثل غازات الحرب، فهي أيضا تعد من أشد المواد تدميرا للبيئة التي تلقى عليها، وقد تم اكتشاف هذا الفعل المزدوج في أثناء حرب فيتنام.

ويمكن تصور السّمّية الفائقة لمادة الدايوكسين، إذا علمنا أن الجرعة المميتة منها تقل عن 0.6 من الميكرو جرام لكل كجم من وزن الجسم (الميكرو جرام يساوي جزءًا من مليون جزء من الجرام)، وهو تركيز ضئيل جداً ويقل كثيراً عن تركيز الجرعة المميتة لأغلب غازات الأعصاب المعروفة اليوم.

وقد تبين فيما بعد أن هذه المادة تؤدي إلى الإصابة بالسرطان، كما تؤدي إلى تشوية الأجنة وإلى مواليد مشوهة، ولكن هذه الآثار الخطيرة لا تظهر إلا بعد مدة طويلة، وهي تشبه في ذلك الإشعاعات النووية التي لا تظهر آثارها إلا بعد مدة طويلة.

ويمكن أيضا معرفة الآثار الخطيرة لهذه المادة من حادث "سفيسو" "Seveso" بإيطاليا عندما تسرب نحو 2 كجم من هذه المادة فوق مساحة مزروعة من الأرض تقدر بنحو 2500 هكتار، وقد أدى هذا الحادث إلى إتلاف المزروعات والنباتات بهذه الأرض، وما زالت هذه المساحة من الأرض غير صالحة للزراعة حتى الآن.

والسبب في هذا الأثر الممتد والخطير لمادة الدايوكسين، أنها مادة شديدة الثبات، فيبلغ عمر النصف لهذه المادة، عشرات السنوات، أي أن نصف الكمية الموجودة منها يحتاج إلى عشرات السنين كي يزول، ويحتاج كذلك نصف ما تبقى منها إلى عشرات أخرى من السنين، وهكذا، ولهذا السبب فإن ما يلقى منها على التربة يمتد أثره أمداً طويلاً.

وعلى الرغم من أن هذه المادة ليست من العوامل الكيميائية، إلا أنه يمكن تصور المأساة التي قد تحدث عند إلقاء هذه المادة فوق أراضي العدو.

ويمكن أن يكون السلاح المستخدم في هذه الحالة على هيئة قنبلة مشحونة بمادة "2و4و5 - ت"، وعند انفجار هذه القنبلة تؤدي حرارة الانفجار العالية إلى تفاعل جزءين معًا من "2و4و5 - ت" لتكوين الدايوكسين، الذي ينتشر في الهواء، ويلوث مساحة هائلة من الأرض.

كذلك يمكن شحن القنبلة بمادة أخرى مثل "ثلاثي كلورو فينات الصوديوم"، وفي هذه الحالة، أيضًا، يمكن أن تؤدي حرارة الانفجار إلى تفاعل جزيئين معًا من هذه المادة لتكوين الدايوكسين.

ويبدو من ذلك أنه يمكن صنع بعض العوامل الكيميائية شديدة السّمّية من مواد بسيطة تدخل في صناعة المبيدات الحشرية، ولا يمكن منع أي دولة من صناعة المبيدات، كما لا يمكن الحد من تكوين الشركات متعددة الجنسيات التي تدخل في هذا المجال، ولا يوجد حتى الآن ضمان كامل في ألا تتحول صناعة المبيدات إلى صناعة غازات الحرب.

4. استعمالات في الأسلحة الكيماوية Chemical Weapons

أ. تعتمد معظم الأسلحة الكيماوية المستخدمة حاليّا على التفاعلات الكيماوية، فانفجار المواد شديدة الانفجار ما هو إلا تفاعل كيماوي، وكذلك احتراق النابالم تفاعل كيماوي، ولكن المقصود بالأسلحة الكيماوية هو استخدام أسلحة تعتمد في تأثيرها على الخواص السامة للمواد المعبأة فيها، وليس على الطاقة التفجيرية لهذه الأسلحة.

CH2CH2OH

ب. تعدّ مادة تراي إيثانولامين HOCH2CH2-N-CH2CH2-OH أهم مادة بتروكيماوية مدرجة ضمن المواد الكيماوية التي وضع عليها حظر عالمي في اتفاقية حظر الأسلحة الكيماوية. وذلك لأن هذه المادة تدخل في تحضير غاز الخردل النيتروجيني.

غاز الخردل النيتروجيني

(تراي كلورو تراي إيثيل إمين)

يرمز لهذا الغاز في الجيش الأمريكي برمز خاص، وهو NH-3. وقد عرف الأثر المنفط (الكاوي) لهذا المركب منذ عام 1935. ولكنه لم يصنع بكميات كبيرة إلا أثناء الحرب العالمية الثانية، فقد وجدت قوات الحلفاء نحو 2.000 طن من غاز الخردل النيتروجيني في نهاية الحرب في مخازن الجيش الألماني.

ج. وهذه المادة عبارة عن سائل ذي درجة غليان منخفضة، وليس له رائحة نفاذة، وهو قليل الذوبان في الماء، ولكنه يذوب في أغلب المذيبات العضوية.

يتصف هذا المركب بخواصه السامة والمنفطة، ومهاجمته للحمض النووي في الخلية الحية، ويسبب السرطان، وهو يماثل في تأثيره الإشعاع الذري Radiomimetic agent

المادة الأخرى المشتقة من البتروكيماويات هي ثيو داي جلايكول HOCH2CH2-S-CH2CH2OH، وهي مدرجة في اتفاقية حظر الأسلحة الكيماوية. وذلك لأن هذه المادة تدخل في تحضير غاز الخردل الكبريتي المحظور دوليّا:

ClCH2CH2-S-CH2CH2Cl

غاز الخردل الكبريتي

عُرف هذا العامل الكيماوى المنفط بعدة أسماء، فقد أطلق عليه الفرنسيون اسم "ايبريت" Yperite. وأطلق عليه الأمريكيون والبريطانيون اسم غاز الخردل.

ويعدّ غاز الخردل واحدًا من أفضل غازات الحرب وأهمها، ويلقب أحيانًا باسم "ملك الغازات". ومازال مستعملاً حتى الآن، على الرغم من مرور أكثر من مائة وخمسين عامًا على ظهوره، ومرور نحو خمسة وسبعين عامًا على بدء استخدامه في الحروب، وذلك لدرجة الثباتة العالية ومدة استمراره الطويلة.

والسبب في زيادة الإصابات الناتجة عن هذا العامل، أنه لم تكن هناك طريقة معروفة للوقاية منه، ومن فعله المنفط، فقد كانت جميع الغازات المستعملة في ذلك الحين من النوع الخانق الذي يكفي ارتداء القناع الواقي لتلافي ضررها وأثرها السام.

أما هذا العامل الجديد فقد امتد فعله ليس فقط إلى الأغشية المخاطية والرئتين، ولكنه امتد إلى جلد الإنسان وإلى جميع الأجزاء العارية من جسمه، بل كان في مقدرة هذا العامل أن يخترق الملابس والأحذية الجلدية، وقفازات المطاط، ويصل إلى جلد المصاب، ويحدث به حروقًا والتهابات شديدة تجعله عاجزًا عن الحركة وعن القتال.

وقد جاء في أحد التقارير البريطانية أن عدد الإصابات التي نتجت عن الغازات السامة في الحرب العالمية الأولى في المدة من يوليو 1917 إلى نوفمبر 1918 كانت نحو 160.970 إصابة، منها نحو 1.859 حالة وفاة، وكانت نسبة الإصابات الناتجة من غاز الخردل نحو 77% من هذه الحالات.

وتقدر كمية غاز الخردل التي استعملت في الحرب العالمية الأولى بنحو 12.000 طن، وأحدثت هذه الكمية نحو 400.000 إصابة، ويتضح من ذلك أن استعمال نحو 30 كجم من غاز الخردل قد أدى إلى حدوث إصابة واحدة، بينما احتاج الأمر إلى استعمال نحو 104 كجم من العوامل الخانقة لإحداث إصابة واحدة في ميدان القتال.

وقد عرف غاز الخردل منذ زمن بعيد، فقد تم تحضيره أول مرة عام 1845، ثم قام الكيميائي الألماني "فيكتور ماير" Victor Meyer عام 1886 باستنباط طريقة بسيطة لتحضيره بكميات مناسبة، كما وصف خواصه السامة والمنفطة.

وغاز الخردل سائل زيتي القوام يضرب لونه إلى الصفرة في حالته النقية، ويغلي عند 217°م معطيًا أبخرة أثقل من الهواء بنحو خمس مرات، وتشبه رائحته الفجل أو رائحة المستردة.

ويبلغ تطاير غاز الخردل 625 مج/م3 عند 20°م مما يدل على قلة تطايره، وعلى بقائه مدة طويلة على سطح الأرض، ولهذا يوصف بأنه عامل مستمر، وتراوح مدة بقائه من حالة إلى أخرى، فقد تبقى أبخرته نحو 24 ساعة في الأماكن المفتوحة، وقد تصل إلى أسبوع أو أكثر في المناطق التي تنمو بها نباتات كثيفة مثل الأحراش والغابات، وبعض الحدائق، وتزيد فترة استمراره عن ذلك عند انخفاض درجة حرارة الجو.

وقد تبين من بعض الدراسات التي أجريت على بعض المتطوعين أن غاز الخردل يهاجم الجلد والأعين والرئة والجهاز الهضمي، ويسبب القيء، كما تؤدي الجرعات الكبيرة منه إلى إصابة نخاع العظام والعقد الليمفاوية والطحال وانخفاض عدد كرات الدم البيضاء، كما أن الإصابة المباشرة بغاز الخردل تصيب القرنية والقزحية إصابة مستديمة تؤدي إلى فقدان البصر.

ويزداد تأثير الخردل في الأجواء الحارة والرطبة، ونظرًا لطول بقائه أو استمراره، فهو لا يصلح للاستعمال في حالة الهجوم أو عند الرغبة في احتلال الأراضي التي تقع تحت سيطرة الأعداء، ولكنه يصلح للاستعمال عند الرغبة في منع العدو من احتلال القطاع الذي يطلق فيه هذا الغاز.

وغاز الخردل قليل الذوبان في الماء، ولكنه ينحل في وجوده معطيًا حمض الهيدروكلوريك، ومركب ثيوداي جليكول، وتزداد سرعة هذا التحلل المائي في وجود القلويات مثل هيدروكسيد الصوديوم أو كربونات الصوديوم.

ويذوب غاز الخردل إلى حد ما في الأصماغ، وفي المطاط، ولذلك فإن له القدرة على اختراق الأحذية الجلدية والقفازات، وأغلب أنواع الملابس الأخرى، مما يجعل الوقاية منه غاية في الصعوبة إلى حد كبير.

ويمكن إزالة آثار غاز الخردل بمركب هيبوكلوريت الكالسيوم التي تحوله إلى مركب سلفوكسيد الخردل، وهو مركب غير سام، ولكن هذا التفاعل قد يؤدي إلى أكسدة هذا المركب إلى مادة أخرى شديدة السّمّية، وهي مادة سلفون الخردل، ولذلك لا يفضل استعمال هيبوكلوريت الكالسيوم في تطهير غاز الخردل، ويفضل استعمال بعض المواد الأخرى، مثل مركب "كلور أمين ت" Chloramine-T.

ومما يسبب خطورة غاز الخردل، أن رائحته تختفي تمامًا عندما يكون تركيزه قليلاً في الهواء، ولا يمكن عندئذ الإحساس بوجوده إلا بعد ظهور أعراض الإصابة به.

ولا يمكن الإحساس عادة برائحة الخردل إلا إذا بلغ تركيزه في الهواء نحو 1.3 مج/م3. وقد تبين من كثير من التجارب أن التعرض لتركيز من هذا الغاز يقل عن هذا التركيز، أي نحو 1مج/م3، عادة ما يؤدي إلى التهاب الأغشية المخاطية والعينين، ويدل ذلك على أن الإنسان قد يتعرض للإصابة بغاز الخردل دون أن يشعر بوجوده على الإطلاق.

وأحد الآثار المباشرة لغاز الخردل، هي فقدان المصاب به لحاسة الشم، وبذلك لا يمكن له أن يشعر بالتركيزات الأعلى من ذلك والأشد خطرًا.

كذلك من الممكن استعمال غاز الخردل مع بعض العوامل الأخرى المسيلة للدموع، حتى تسبب هذه العوامل الأخيرة التهاب الأغشية المخاطية للأنف، وتمنع الإحساس برائحة غاز الخردل.

وتبلغ الجرعة المميتة لغاز الخردل نحو 6 - 200 مج/م3، تبعًا للزمن الذي يتم فيه التعرض لأبخرته، وبصفة عامة، فإنه يعدّ مميتًا لمن يتعرضون لأبخرته لمدة عشر دقائق بتركيز 150 مج/م3، أى 1500 مج/ق/م3، وتصل الجرعة المميتة منه عن طريق الجلد إلى نحو 10.000 مج/ق/م3.

ويتضح من ذلك أن سمية غاز الخردل تزيد على سمّية غاز الفوسجين بنحو 4 مرات، ولذلك فهو يعدّ من أنشط العوامل الكيميائية.

ونظرًا لأن غاز الخردل يتحول إلى مادة جامدة عند 14°م، فإنه يفضل أن يضاف إليه قدر صغير من أحد المذيبات العضوية حتى لا يتجمد عند استعماله في الأجواء الباردة.

وقد استخدم كل من الألمان والفرنسيين هذه الطريقة في أثناء الحرب العالمية الأولى، فأضافوا إليه نسبًا من المذيبات العضوية تراوح ما بين 10 - 25%، واستعملوا لهذا الغرض رابع كلوريد الكربون والكلوروفورم والنتروبنزين، على حين استعمل الأمريكيون الكلورو بكرين كمذيب لغاز الخردل مما أضاف كثيرًا إلى الصفات السامة لهذا المزيج.

ويلاحظ أن إضافة مذيب إلى غاز الخردل يساعد كثيًرا على زيادة تطايره، ويساعد بذلك على انتشار الغاز في الهواء عند انفجار العبوات الحاملة له، على هيئة رذاذ يتكون من قطرات دقيقة جداً، أو على هيئة سحابة من البخار في الهواء.

ويمكن لهذا الرذاذ أن ينفذ بسهولة في كثير من الأشياء، مثل جلد الإنسان، وقفازات المطاط، والملابس والأحذية الجلدية، وغيرها من ملابس الجنود، كما أن هذا الرذاذ يستمر عالقًا بملابس الجنود مدة طويلة، وبذلك يصبح هؤلاء الجنود وسيلة لنقل هذا الرذاذ، ومصدرًا للتلوث عند انتقالهم من مكان لآخر.

وتساعد الرياح على انتشار غاز الخردل، وقد وجد أن رياحًا سرعتها نحو 18 كم في الساعة يمكن أن تنقل أبخرة الخردل أو رذاذه إلى نحو 800 متر من مكان الإصابة، مع الاحتفاظ بتركيز مناسب منه في الهواء يصل إلى نحو 70 مج/م3.

ويرمز لغاز الخردل في الجيش الأمريكى بالرمز H كما يرمز للخردل المقطر أو النقي بالرمز HD.

في نوفمبر عام 1983، أبلغت إيران الأمم المتحدة أن قواتها تعرضت لهجوم بالأسلحة الكيماوية من جانب العراق. وقد قام السكرتير العام للأمم المتحدة بتشكيل لجنة من فريق من المتخصصين من أستراليا وأسبانيا والسويد وسويسرا لتقصّي الحقائق في إيران، وقامت هذه اللجنة بعملها في مارس 1984، ثم في فبراير 1986، وتضمنت التقارير المقدمة أن الأسلحة الكيماوية التي ألقيت على إيران كانت قنابل هوائية معبأة بغاز الخردل، وبغاز الأعصاب "التابون".

كذلك هناك تقارير أخرى بأن العراق قد استخدمت الغازات السامة ضد الأكراد، مما أدى إلى إبادة قرية بأكملها عدد سكانها نحو 5.000 فرد.

5. التحقق من نزع الأسلحة الكيماوية

أ. قامت فنلندا عام 1972 بتقديم مشروع بحثي للتحقق من نزع الأسلحة الكيماوية، إلى لجنة نزع السلاح في جنيف والتابعة للأمم المتحدة تتضمن الطرق المستخدمة في التحاليل وكذلك الأجهزة المختلفة المطلوبة لهذا العمل.

وقد قامت فنلندا بنشر أربعة عشر تقريرا في هذا الخصوص تحت ما يسمى "الكتب الزرقاء الفنلندية"، وتقع في نحو 2.500 صفحة تصف الطرق المتطورة، وأساليب التحاليل الكاملة للكشف عن 200 غاز حربي ومشتقاتها ونواتج تحللها.

وتعدّ الطرق المذكورة في هذه التقارير على درجة عالية من الدقة، ويمكن تحليل كل غاز سام بطريقتين منفصلتين، تعتمد كل منهما على مبدأ تحليلي مختلف، وذلك حتى يمكن تأكيد نتائج التحاليل، ويمكن الاعتداد بها في ساحات القضاء.

تستخدم هذه الطرق التحليلية الدقيقة لتحليل هواء المصانع الكيماوية المختلفة، إذ أنها لا تكشف فقط عن المواد الكيماوية المسموح بإنتاجها، ولكنها تعطي معلومات عن المواد الوسيطة أو طرق التصنيع، وبذلك يمكن اكتشاف وجود الغازات السامة إذا كانت تنتج بالمصنع، دون أن يتعرض المصنع إلى مخاطر الكشف عن طرق التصنيع أو المعلومات التكنولوجية والتجارية الخاصة به.

ب. وقد تضمن المشروع الفنلندي كذلك إيجاد قاعدة بيانات مبرمجة للمعاونة في عمليات التحقق من الأسلحة الكيماوية، وللاستعانة بها في أعمال المفتشين الدوليين للمنظمة الدولية لحظر الأسلحة الكيماوية التابعة للأمم المتحدة.

ج. بدأت فنلندا في عام 1990 بمشروع برنامج دولي لتدريب علماء من 21 دولة، للتحقق من الأسلحة الكيماوية للعمل كمفتشين دوليين في المنظمة الدولية. تم هذا التدريب في جامعة هلسنكي بدعم من وزارة الخارجية الفنلندية.

6. استعمالات في المفرقعات والمواد القاذفة Explosives and Propellants

تعدّ المفرقعات والمواد القاذفة مركبات كيماوية أو مخاليط منها تنتج بسرعة أحجام كبيرة من الغازات الساخنة عندما يتم حثها بطريقة مناسبة. تحترق المواد القاذفة بمعدل أبطأ نسبيا يقاس بالسنتيمترات في الثانية، في حين أن المفرقعات تنفجر بمعدل كيلومتر في الثانية. الطاقة التي تولدها المفرقعات والمواد القاذفة تعتمد على خواصها الحرارية الكيماوية Thermo chemical properties

أهم المواد المشتقة من البتروكيماويات والمستخدمة في صناعة المفرقعات النيتروجلسرين NG و سيكلو تراي ميثيلين تراي نيترامين RDX وتراي نيترو طولوين TNT المادة الأولى تحضر من الجلسرين والثانية من الهكسامين والثالثة من الطولولين بواسطة النترتة.

أما المواد المشتقة من البتروكيماويات والمستخدمة في صناعة المواد القاذفة في الصواريخ فتشمل لدائن البولي يوريثان، والبولي بيوتاديين التي يتم خلطها مع مواد مؤكسدة مثل بيركلورات الأمونيوم ونترات الأمونيوم