ایزوبوتانول در شیمی

 میکروبیولوژیست فرانسوی، لوئیس پاستور، تخمیر استون اتانول بوتانول (ABE) را در سال 1861 امتحان کرد. این کار او به منزله تلاشی برای کشف مجدد بوتانول و احیای تحقیقات در این زمینه بود. در دوران جنگ جهانی اول، نیاز به حجم انبوه استون شدت یافت. چرا که در آن زمان، کوردیت به عنوان جایگزینی برای باروت به شمار می رفت و استون، یک ماده شیمیایی ضروری برای تولید کوردیت بود. به همین علت، افراد بسیاری سعی کردند با روشهای گوناگون، تولید استون را افزایش دهند.

پس از جنگ جهانی اول نیز همچنان تقاضا برای بوتانول رو به افزایش می رفت. به همین منظور، کارخانه های صنعتی بزرگی در کانادا و ایالات متحده تاسیس شدند. این روند ادامه یافت و در طول زمان، صنایع تولید ABE در دیگر نقاط جهان همچون ژاپن، چین، آفریقای جنوبی، اتحاد جماهیر شوروی و مصر نیز شکل گرفت. با آغاز جنگ جهانی دوم، ژاپن از بوتانول تولید شده در کارخانه های قند، به عنوان سوخت هواپیماهای خود استفاده می کرد. در ادامه به بررسی چیستی، اهمیت و کاربرد ایزوبوتانول در شیمی خواهیم پرداخت.

ایزوبوتانول چیست؟

ایزوبوتانول (Isobutanol) یک ترکیب شیمیایی با فرمول C4H10O است که به صورت مایعی بی رنگ ملاحظه می شود. این ترکیب یک الکل 4 کربنه زنجیره دار با گروه عاملی هیدروکسی است. وجود اکسیژن در گروه الکلی این ترکیب باعث ایجاد جایگاهی فعال برای انجام واکنشهای شیمیایی بسیاری می شود. ایزوبوتانول نوعی الکل سبک است و از منابع طبیعی و پتروشیمی به دست می آید و به عنوان حلال و حتی سوخت کاربرد دارد. به دلیل میزان انرژی بالاتر ایزوبوتانول در مقایسه با اتانول، می توان آن را به عنوان مکمل بنزین یا حتی جایگزین آن در نظر گرفت. با این حال، از آنجا که حجم زیادی مواد ارگانیک برای تولید ایزوبوتانول مورد نیاز است، نمی توان آن را جایگزین قطعی سوختهای فسیلی به شمار آورد.

دیگر مزیت ایزوبوتانول نسبت به اتانول آن است که می توان آن را با میزان درصدهای مختلف با بنزین مخلوط کرد. این ماده در دمای 20 درجه سانتیگراد، تبخیر شده و باعث آلودگی مضر هوا می شود. در هنگام کار با این ماده باید مراقب بود و از تماس مستقیم با آن اجتناب کرد. همچنین، این ماده قابل اشتعال است و می تواند منجر به آتش گرفتگی شود. ایزوبوتانول در برگ چای سبز و سیاه و برخی میوه ها یافت می شود. خربزه، گلابی، زردآلو، آناناس، گوجه فرنگی، توت فرنگی، سیب و برخی میوه های استوایی از جمله میوه هایی هستند که این ماده را در خود دارند. تولید ایزوبوتانول هم به روش صنعتی و هم به روش طبیعی امکان پذیر است. این ماده را می توان از محصولات و ضایعات کشاورزی دارای پایه سلولزی، مانند نیشکر و ذرت، استخراج کرد.

اهمیت ایزوبوتانول در شیمی

ایزوبوتانول ویژگیها و خواصی دارد که باعث اهمیت این ماده در صنایع مختلف می گردد. بر همین اساس ویژگیهای منحصر به فرد ایزوبوتانول، به اهمیت این ماده افزوده است. از مهمترین ویژگیهای این ماده، واکنش پذیری آن به عنوان یک واسطه است. از دیگر ویژگیهای آن می توان به سرعت تبخیر کند، سرعت زیست تخریب پذیری بالا و خاصیت آن به عنوان حلال نهان لاکهای سلولزی اشاره کرد. ایزوبوتانول براقیت لاکهای سلولزی را بهبود می بخشد و به جریان پخت آمینو کمک می کند. این ترکیب شیمیایی در استفاده های غیرغذایی و نیز استفاده غذایی با محدودیت، خاصیت بی اثر بودن دارد. البته ایزوبوتانول در کنار ویژگیهای مثبت، خطراتی نیز دارد و باید با رعایت نکات ایمنی از آن استفاده نمود.

اهمیت ایزوبوتانول در بازار جهانی روز به روز در حال گسترش است و همگام با رشد دیگر صنایع جهان، به این اهمیت و نقش آفرینی افزوده می شود. رشد سریع صنعت خودرو، داروسازی، صنایع نفت و گاز و بسیاری از صنایع دیگر موجب افزایش تقاضا برای انواع سوختهای زیستی و مواد شیمیایی، از جمله ایزوبوتانول شده است. یکی از دلایل افزایش تقاضا برای این ماده، برتری آن نسبت به اتانول است. اتانول چیزی حدود 67 درصد از انرژی معادل بنزین را دارد، در حالی که این عدد برای ایزوبوتانول حدود 82 درصد است. این ماده، بر خلاف اتانول، خاصیت خورندگی خطوط لوله را ندارد.

کاربردهای ایزوبوتانول در شیمی

کاربردهای ایزوبوتانول در شیمی و دیگر صنایع بسیار گسترده است. ایزوبوتانول کاربردهای فراوانی به عنوان حلال دارد. از این ماده به عنوان حلال در فرآیندهای کوتینگ و پوشش سطح و چسب استفاده می شود. استفاده از آن به عنوان حلال رنگ، لاک و پیش سازهای استرهایی مثل ایزوبوتیل استات نیز رایج است. همچنین، به عنوان حذف کننده جلا دهنده ها از روی سطوح به کار می رود. از دیگر استفاده های این ماده، کاربرد آن به عنوان رقیق کننده و ماده افزودنی پاک کننده و مرطوب کننده است. این ماده، یکی از اجزای اصلی در ساخت بطریهای پلاستیکی، صنایع منسوجات و لباس و پارچه است. در صنایع عطر سازی و تولید طعم، در ساخت سموم و دفع آفات و در داروسازی، این ماده به عنوان واسطه عمل می کند.

ایزوبوتانول در جداکنندگی جامدات استفاده می شود و به عنوان یک افزودنی شیمیایی کاربرد دارد و در واحدهای تولید ایزوبوتیل استات به عنوان خوراک استفاده می شود. این ترکیب شیمیایی نقش مهمی در صنعت خودرو سازی ایفا می کند. ایزوبوتانول به عنوان افزودنی بنزین کاربرد دارد و مانع از یخ زدن کاربراتور می شود. استفاده از آن برای افزایش وضوح رنگ خودرو و پولیش و پلاستیک خودرو نیز رایج است. در یک نگاه کلی، ایزوبوتانول در تولید رنگ و روکش، روکشهای چوبی، روکشهای صنعتی عمومی، مبلمان، پوششهای محافظ، پوششهای معماری، اجزای بسته بندی بدون تماس با غذا، حلالهای فرآیندی، سوختهای صنعتی، در مراقبت از سطح سخت، صنعت تصفیه آب، هنرهای گرافیکی و … کاربردهای فراوان دارد.

سوالات متداول ایزوبوتانول در شیمی

1- آیا ایزوبوتانول ماده خطرناکی است؟

بله، ایزوبوتانول ماده نسبتا خطرناکی است که قابلیت اشتعال دارد و به شدت تحریک کننده است. این ماده باید به دور از حرارت مستقیم و نور آفتاب نگهداری شود. چرا که به سرعت مشتعل می شود و گازهای سمی مضر تولید می کند. از هر گونه تماس مستقیم با این ماده، بلع و استنشاق آن دوری کنید.

2- ایزوبوتانول چگونه نگهداری و ذخیره می شود؟

این ترکیب شیمیایی در مخازن و بشکه هایی نگهداری می شود. این مخازن به صورت کاملا درب بسته و در مکانهایی خشک، خنک و به دور از تابش مستقیم آفتاب و منبع حرارت و گرما، حفظ و نگهداری می شوند. تمام این مخازن باید برچسب اطلاعات شیمیایی داشته باشند.

3- چه مواردی در هنگام کار با ایزوبوتانول باید رعایت شود؟

به علت خطراتی که این ماده ممکن است برای پوست و چشم و ریه داشته باشد، توصیه می شود در هنگام کار، از دستکشهای مناسب، محافظ چشم و ماسک تنفسی استفاده شود. در صورت تماس مستقیم، بلافاصله محل تماس را بشویید. همچنین، برای جلوگیری از خطر اشتعال، از لباسهای محافظتی مناسب استفاده کنید.

4- تفاوت ایزوبوتانول با اتانول در چیست؟

ایزوبوتانول مزایایی نسبت به اتانول دارد که باعث ارزش و اهمیت بیشتر آن می شود. از جمله آنکه 26 درصد انرژی بیشتری نسبت به اتانول دارد. همچنین اینکه بر خلاف اتانول، باعث ترک خوردگی و تحلیل خطوط لوله نمی شود و حلالیت محدود تری نسبت به اتانول دارد.

5- سهم ایزوبوتانول از بازار جهانی چقدر است؟

در تقسیم بازار جهانی این ماده، ابتدا آسیا و اقیانوسیه و سپس اروپا در صدر رده بندی بازار جهانی قرار می گیرد. پیش بینی می شود بازار جهانی این ترکیب شیمیایی رو به رشد است و آسیا و اقیانوسیه رشد چشمگیری در این زمینه داشته باشند.