Ehangu'r gwaith o gynhyrchu Perspex® mewn ffordd sydd o fudd i'r amgylchedd
Mae grŵp ymchwil yr Athro Peter Edwards a Doctor Paul Newman o'r Ysgol Cemeg mewn cydweithrediad â Lucite International wedi datblygu dull newydd o gynhyrchu’r blociau adeiladu sy’n hanfodol ar gyfer creu Perspex®; dull sy'n lleihau costau a’r prosesau a gwastraff sy'n niweidiol i'r amgylchedd.
Mae poly(methyl methacrylate) - Perspex® yw’r enw mwy cyffredin arno, yn cael ei ddefnyddio'n eang mewn diwydiant. Fodd bynnag, mae'r cyfyngiadau diweddar o ran yr hyn y gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu Perspex®, wedi golygu gostyngiad o ran faint yn union ohono y gellir ei gynhyrchu. Mae ymchwil dan arweiniad yr Athro Peter Edwards a Dr Paul Newman sy'n gweithio gyda Lucite International wedi creu rhagflaenydd Perspex®, Methyl Methacrylate (MMA) gan ddefnyddio dull newydd o'r enw proses ALPHA. Mae'r broses hon wedi lleihau'r costau sy'n gysylltiedig â gweithgynhyrchu MMA gan 40%, gan hefyd ddisodli proses amgylcheddol niweidiol.
Hanes Perspex®
Crëwyd Perspex® am y tro cyntaf yn 1930au gan ICI, a elwir bellach yn Lucite International, ers hynny mae ei fonomer methyl methacrylate wedi dod yn nwydd sy'n cael ei fasnachu'n fyd-eang. Yn ystod y bron i 70 mlynedd ers ei ddyfeisio, roedd yr unig fodd o gynhyrchu'r monomer sy'n angenrheidiol ar gyfer gweithgynhyrchu Perspex® yn gofyn am symiau costus a pheryglus o hydrogen cyanid ac asid sylffwrig crynodedig. Roedd hefyd yn arwain at gynhyrchu sgil-gynhyrchion gwenwynig.
Nid oedd y dulliau gweithgynhyrchu oedd yn bodoli eisoes yn rhai hawdd eu defnyddio i raddfa, ac roedd hyn yn golygu cyfyngu ar faint y ffactrïoedd gweithgynhyrchu oedd yn bosib eu defnyddio. Un o fanteision pellach proses ALPHA yw ei bod yn dileu'r cyfyngiadau hyn o ran graddfa, ac felly’n gwneud gweithgynhyrchu mewn ffactrïoedd mawr yn bosib; mae hyn yn caniatáu economïau sy'n sylweddol well o ran graddfa.
Y Broses ALPHA
Mae'r broses ALPHA a ddatblygwyd gan Edwards a Newman yn fodd newydd ac effeithlon iawn o greu catalydd sy’n gwbl angenrheidiol ar gyfer cynhyrchu MMA, fodd bynnag; roedd y dull cychwynnol o’i greu, fodd bynnag, yn afresymol o ddrud. Gosododd Lucite International her i’r grŵp Edwards/Newman o ddatblygu dull cost-effeithiol o gynhyrchu'r gydran gatalytig hanfodol hon.
Y cam pwysicaf yn y broses hon oedd nodi'r porthiant (feedstock) delfrydol ar gyfer y broses. Bu’r tîm yn cymharu ethylen ac asetylen; y ddau’n fathau delfrydol o borthiant ar bapur. Fodd bynnag, dim ond un y bu’n bosib ei ddefnyddio mewn profion peilot ac yn y pen draw yn y gwaith cynhyrchu. Mewn profion nodwyd mai asetylen oedd y porthiant mwyaf effeithlon, oherwydd cost is a gwell sefydlogrwydd aer. Yn bwysicaf oll roedd mecanwaith yr adwaith a ddefnyddiwyd i'w droi'n MMA yn broses un cam. Fodd bynnag, roedd amhurdeb a ganfuwyd yn y porthaint asetylen, sef allene, yn gwenwyno'r catalyddion mewn ffordd nad oedd modd ei ddad-wneud, gan olygu eu bod yn anadweithiol. Roedd cael gwared o’r allene allan o’r asetylen yn anymarferol, ac o'r herwydd dewiswyd ethylen er bod gan i’w adwaith fecanwaith arafach, dau gam.
Gweithgynhyrchu effeithlonrwydd uchel
Gyda chefnogaeth barhaus gan Leucite international mireiniodd y tîm y broses i'r pwynt nad oedd modd cael gwell proses o blith y methodolegau eraill sy’n bodoli eisoes. Yr allwedd i'r broses yw effeithlonrwydd rhyfeddol y catalydd wrth ychwanegu carbon monocsid at fethylen; mae’n gyflym iawn. Gall gynhyrchu 13kg o gynnyrch o 1g o fetel palladiwm pob awr o weithredu. Mae hefyd yn gost effeithlon iawn o ran faint o fetel palladiwm a ddefnyddir, gyda 10,000kg o gynnyrch yn cael ei gynhyrchu ar gyfer 1g o fetel a ddefnyddir.
Mae Lucite yn amcangyfrif bod y gost o redeg proses ALPHA 40% yn rhatach i’w weithredu na’u costau gweithgynhyrchu blaenorol. Arweiniodd hyn at adeiladu Alpha 1 ac Alpha 2, yn Saudi Arabia. Dyma'r ffactrïoedd MMA mwyaf yn y byd, a grëwyd gyda buddsoddiad o US $ 1.1 biliwn. Ar hyn o bryd, maent yn cyflenwi 370,000 tunnell o holl MMA y byd, mae hyn tua 10% o'r hyn MMA a gynhyrchir yn flynyddol ledled y byd. Oherwydd eu llwyddiant mae Lucite wedi dechrau ar y gwaith o adeiladu Alpha 3 ar Gwlff Mecsico yn UDA, gyda chapasiti arfaethedig o 350,000 tunnell yn flynyddol. Y bwriad yw dechrau gweithrediadau yn 2025.
Galw mawr
Gyda'r galw mawr am Perspex® o ansawdd uchel wrth weithgynhyrchu ffonau symudol, sgriniau teledu a monitorau cyfrifiadurol, mae'r gallu i gynyddu'r cyflenwad mewn ffordd llai costus, a llai niweidiol yn amgylcheddol, o fudd mawr. Dywedodd Lucite: "Mae MMA sy'n deillio o’r broses ALPHA yn sicrhau cynnyrch terfynol sydd o’r ansawdd gofynnol, ac yn cael gwared ar y costau gweithgynhyrchu sylweddol sy'n gysylltiedig â'r cam ychwanegol hwn."
