سوخت زایلین در هوانوردی

زایلین هیدروکربن معطری است که به طور گسترده در صنعت و فناوری پزشکی به‌عنوان حلال و در هوانوردی به‌عنوان سوخت و عامل تمیزکننده کاربرد دارد. سوخت زایلین در هوانوردی در موتورهای هواپیماهای با موتور پیستونی و هواپیماهای اولیه استفاده می‌شود. در ادامه به بررسی نیازهای هوانوردی به سوخت‌های بهبودیافته و دلایل به‌کارگیری سوخت زایلین در هوانوردی خواهیم پرداخت.

زایلین چیست؟

زایلین مایعی بی‌رنگ تا زرد، فرار، تقریباً نامحلول در آب، قابل‌اشتعال، با بوی معطر است. این ماده سبک‌تر از آب است، اما بخارات آن از هوا سنگین‌تر است و با هوا مخلوط انفجاری تشکیل می‌دهد. زایلین به طور گسترده به‌عنوان یک ماده شیمیایی پایه در سنتز شیمیایی و به‌عنوان یک حلال (در رنگ‌ها، چسب‌ها یا محصولات مراقبت از مبلمان) استفاده می‌شود. زایلین به طور طبیعی در نفت و قطران زغال‌سنگ وجود دارد. علاوه بر این، زایلین به مقدار کم در هنگام آتش‌سوزی جنگل‌ها تشکیل می‌شود این ماده دارای فرمول شیمیایی C6H4 (CH3)2 است و دی متیل بنزن نیز نام دارد. در واقع این ماده دارای یک حلقه شش کربنی است و دو گروه متیل به آن متصل هستند. زایلین به سه شکل ایزومر ارتو، متا و پارازایلین وجود دارد. زایلین فشار بخار اشباع نسبتاً بالایی دارد و بخاراتی تولید می‌کند که در غلظت‌های بالا، بسیار قابل‌اشتعال و قابل‌انفجار است.

نیاز هوانوردی به سوختهای بهبود یافته

هواپیماها با سوخت مایع پرواز می‌کنند که عمدتاً متشکل از هیدروکربن‌ها است. در هوانوردی، عمدتاً چهار نوع سوخت وجود دارد که شامل سوخت توربین هوانوردی، همچنین به‌عنوان سوخت جت، جت A-1 یا نفت سفید، مخلوط نفت سفید و بنزین که اغلب به‌عنوان جت B، بنزین هواپیمایی یا AvGas و سوخت جایگزین هوانوردی هستند. متداول‌ترین سوخت مورداستفاده، جت A-1 است که انرژی اکثر هواپیماها را تأمین می‌کند. سوخت زایلین در هوانوردی، سوخت جت محلول در آب است که در توربین هوانوردی استفاده می‌شود.

متأسفانه، نفت سفید، دی‌اکسیدکربن تولید می‌کند. CO2 بیش از حد آزاد شده در هوا از خروج گرما به فضا جلوگیری می‌کند و این اثر گلخانه‌ای نام دارد. به‌منظور کاهش گرمایش زمین و جلوگیری از تغییرات آب‌وهوایی در آینده، باید انتشار CO2 را کاهش داد. یکی از راه‌های انجام این کار استفاده از سوخت‌های بهبودیافته است. سوخت زایلین در هوانوردی این پتانسیل دارد تا انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلاینده‌های مضر را در مقایسه با سوخت‌های جت فسیلی، به‌خصوص با تولید از منابع تجدیدپذیر کاهش دهد. به همین علت در سال‌های اخیر استفاده از این سوخت‌ها موردتوجه قرار گرفت.

تاریخچه کاربرد زایلین به عنوان سوخت در هوانوردی

در جنگ جهانی دوم پیشرفت جنگ مستلزم هر قطره بنزین بود. در نتیجه نیروی هوایی ایالات متحده شروع به استفاده از سوخت “wide-cut” کرد که در اصل یک مخلوط هیدروکربنی است که محدوده جوش بنزین و نفت سفید را در بر می‌گیرد. زایلن به‌عنوان یک افزودنی به بنزین اضافه می‌شود. ازآنجایی‌که نقطه‌جوش کمتری نسبت به بنزین دارد، توانایی تبخیر بنزین در دماهای گرم‌تر را افزایش می‌دهد. این امر به تنظیم فشار بخار مخلوط کمک می‌کند؛ زیرا مقدار زیاد بنزین می‌تواند خطرناک باشد. امروزه به دلیل پیشرفت تکنولوژی و تولید موتورهای هواپیماهای کارآمدتر و ایمن‌تر، زایلین موردتوجه بیشتر قرار گرفته است.

دلیل به کارگیری زایلین به عنوان سوخت

زایلین یکی از اجزای متداول در سوخت هواپیما است. به دلیل حلالیت بالا، افزایش پایداری و کاهش دمای احتراق، بهبود عملکرد موتور و جلوگیری از تشکیل رسوبات در ترکیب سوخت هواپیماها به کار می‌رود.

مزایای کاربرد زایلین در سوخت هوانوردی

سوخت زایلین چگالی انرژی بالایی (حدود ۴۰% بیشتر از جت A-1) دارد، به این معنا که هواپیماها با بارگیری سوخت کمتر مسافت‌های بیشتری را طی می‌کنند که منجر به کاهش هزینه‌ها و افزایش کارایی می‌شوند علاوه بر این ماده عدد اکتان بالایی دارد، در نتیجه موتورهای هواپیماها در دماهای بالاتر بدون احتراق زودرس کار می‌کنند. این امر به بهبود عملکرد موتور، افزایش قدرت و کاهش انتشار گازهای مضر کمک می‌نماید. زایلین را می‌توان از منابع مختلفی از جمله نفت خام، زغال‌سنگ و زیست‌توده تولید کرد. این امر وابستگی صنعت هوانوردی به نفت خام را کاهش می‌دهد. سوخت زایلین در هوانوردی از پایداری حرارتی و اکسیداتیوی بالایی نسبت به سایر سوخت‌های هیدروکربنی برخوردار است. این خاصیت، ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل این ماده را آسان‌تر می‌کند و باعث عمر مفید موتور و کاهش خوردگی می‌شود.

ایمنی و اثرات محیط زیستی سوخت زایلین

نوع و شدت اثرات سلامتی زایلین به میزان مواد شیمیایی و مدت زمانی که فرد در معرض آن قرار می‌گیرد، بستگی دارد. افراد به سطوح مختلف مواجهه با این ماده (از طریق استنشاق، بلع، تماس با چشم یا پوست)، واکنش‌های متفاوتی نشان می‌دهند در مسمومیت حاد، خطر فلج تنفسی مرکزی و آسیب عصبی وجود دارد. قرارگیری در معرض مزمن این ماده باعث تحریک غشاهای مخاطی و چشم، سردرد، سرگیجه، حالت تهوع، تحریک‌پذیری، افسردگی، بی‌خوابی، بی‌قراری، خستگی مفرط، لرزش، اختلال در تمرکز و حافظه کوتاه‌مدت، مشکلات هماهنگی می‌شود. این وضعیت به‌عنوان “سندرم حلال آلی” نام دارد.

قرارگیری در سطوح بسیار بالای زایلین می‌تواند به کبد و کلیه‌ها آسیب برساند، اما این اتفاق بدون تأثیرات قابل‌توجه بر روی سیستم عصبی بسیار بعید است. عموماً چنین آسیبی قابل‌برگشت نمی‌باشد. البته قرارگیری در معرض سطح پایین شغلی بر کبد و کلیه‌ها تأثیر نمی‌گذارد. در مورد اثرات محیط زیستی سوخت زایلین در هوانوردی می‌توان گفت درحالی‌که این ماده دارای مزایای زیست‌محیطی نسبت به سوخت‌های فسیلی است، اما تأثیرات کلی آن بر کیفیت هوا، سلامت انسان و تغییرات آب‌وهوایی را به طور کامل ارزیابی نشده است. زایلین آلاینده هوا است و سوزاندن آن منجر به انتشار آلاینده‌هایی مانند اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق می‌شود.

جهت گیری آینده درباره سوخت زایلین درهوانوردی

با بررسی تحقیقات برای جایگزین‌کردن سوخت‌های فسیلی و راه‌حلی برای مشکل زیست‌محیطی، زایلین یک مناسب به‌عنوان سوخت در صنعت هوانوردی است. زایلین را می‌توان به‌عنوان ماده اولیه برای تولید سوخت‌های هیدروژنی مانند متیل هیدرید استفاده نمود که به‌عنوان سوخت پاک در هواپیماهای آینده کاربرد دارد. جهت‌گیری آینده استفاده از سوخت زایلین در هوانوردی به نتایج تحقیقات (ایمنی، اثرات زیست‌محیطی، موتورهای جدید) بستگی دارد. اگر تحقیقات نشان دهد که زایلین می‌تواند به طور ایمن و پایدار به‌عنوان سوخت در هوانوردی استفاده شود، احتمال دارد که به طور گسترده‌تر مورداستفاده قرار گیرد. بااین‌حال، اگر تحقیقات نشان دهد که سوخت زایلین در هوانوردی خطرات ایمنی یا اثرات زیست‌محیطی قابل‌توجهی دارد، استفاده از زایلین ممکن است محدود شود یا به طور کامل کنار گذاشته شود.

سوالات متداول سوخت زایلین در هوانوردی

۱- سایر کاربردهای دی متیل بنزن چیست؟

سایر کاربردهای زایلین (مخلوط ایزومرها) شامل حلال‌ها برای صنعت چرم، لاک، جوهر چاپ، رزین، چسب، لاستیک، حلال و امولسیفایر برای محصولات کشاورزی، رقیق‌کننده برای رنگ، واسطه برای ساخت عطر، مواد شیمیایی، داروها و پوشش‌های صنعت کاغذ و عامل تمیزکننده است.

۲- کاربردهای کلی زایلین در صنعت هوانوردی چیست؟

در صنعت هوانوردی زایلین، برای رقیق کردن رنگ‌ها، رزین‌ها روی بدنه و بال هواپیما، تمیزکردن قطعات هواپیما از چربی، روغن و سایر آلاینده‌ها و سیستم‌های خنک‌کننده هواپیما استفاده می‌شود.

۳- کاربردهای بالقوه دی متیل بنزن در صنعت هوانوردی چیست؟

کاربردهای بالقوه زایلین در صنعت هوانوردی شامل سوخت جت، افزودنی به سوخت، رقیق‌کننده، عامل پاک‌کننده موتور، تولید سوخت‌های هیدروژنی و مبرد است .

۴- سوخت پایدار هوانوردی چیست؟

سوخت پایدار هوانوردی اصطلاحی عمومی برای همه سوخت‌های هواپیمایی است که بدون استفاده از مواد خام فسیلی مانند نفت تولید می‌شوند فرایندهای مختلفی برای تولید سوخت پایدار هوانوردی با مواد خام بیوژنیک و غیر بیوژنیک وجود دارد.

۵- زایلین تجاری چیست؟

زایلین تجاری معمولاً حاوی حدود ۴۰ تا ۶۵ درصد متا زایلین و تا ۲۰ درصد ارتو زایلن، پارازایلین و اتیل بنزن است. بااین‌حال، نسبت اجزای تشکیل‌دهنده به فرایند به‌دست‌آوردن زایلین بستگی دارد.