Η βιομηχανία επεξεργασίας υδρογονανθράκων (HPI) έχει μια πλούσια ιστορία ανακαλύψεων, προκλήσεων, ανακαλύψεων, δοκιμών και σφαλμάτων, συνεργασίας και επιτυχίας. Η Επεξεργασία Υδρογονανθράκων συνεχίζει τον προβληματισμό της για την ιστορία του HPI. Στο τεύχος Ιανουαρίου, δόθηκε μια λεπτομερής ανάλυση για την προέλευση των σύγχρονων βιομηχανιών διύλισης και πετροχημικών. Αυτό περιελάμβανε την ανακάλυψη κηροζίνης, την κατασκευή νέων διυλιστηρίων σε όλο..
τον κόσμο, την παραγωγή των πρώτων συνθετικών πλαστικών, την άνοδο της μηχανής εσωτερικής καύσης (ICE), την εκθετική αύξηση της ζήτησης πετρελαίου κατά τη διάρκεια και μετά τον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο (Πρώτος Παγκόσμιος Πόλεμος) και πώς η θερμική πυρόλυση εξελίχθηκε στη διύλιση. Τα παρακάτω θα αναφέρουν λεπτομερώς πώς ο HPI συνέχισε να εξελίσσεται κατά τη δεκαετία του 1930.Η ανακάλυψη της καταλυτικής πυρόλυσης
Αφού υπηρέτησε στον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο στη γαλλική μεραρχία πυροβολικού και αργότερα στο σώμα των αρμάτων μάχης, ο Γάλλος μηχανικός Eugene Houdry εργάστηκε στην επιχείρηση χάλυβα του πατέρα του. Εκτός δουλειάς, ο Χούντρι είχε ένα ενδιαφέρον χόμπι, τα αγωνιστικά αυτοκίνητα. Μέσα από αυτές τις προσπάθειες, άρχισε να αναπτύσσει το πάθος του για τη βελτίωση της απόδοσης του κινητήρα.
Με τη σημαντική αύξηση της ζήτησης βενζίνης μετά τον Α' Παγκόσμιο Πόλεμο, πολλοί μετεωρολόγοι φοβήθηκαν ότι η θερμική πυρόλυση δεν ήταν σε θέση να ικανοποιήσει τη μελλοντική παγκόσμια ζήτηση. Όπως πολλοί άλλοι ερευνητές σε όλο τον κόσμο, ο Houdry προσπαθούσε να αναπτύξει έναν νέο τρόπο για την ανάπτυξη καυσίμων υψηλής απόδοσης.
Στα τέλη της δεκαετίας του 1920, μαζί με τον Γάλλο επιστήμονα EA Prudhomme ανέπτυξαν μια διαδικασία τριών σταδίων για τη μετατροπή του λιγνίτη σε βενζίνη. Ωστόσο, ένα σημαντικό πρόβλημα με τη διαδικασία ήταν ότι οι καταλύτες θα επικαλύπτονταν με άνθρακα, μειώνοντας την αποτελεσματικότητά τους. Για να λύσει αυτή την πρόκληση, ο Houdry χρησιμοποίησε τη γη του Fuller (ένα φυσικό αργιλοπυριτικό), το οποίο παρήγαγε αποτελεσματικά βενζίνη από λιγνίτη. 24 Ωστόσο, οι επιδείξεις πιλοτικών εγκαταστάσεων απέδωσαν λιγότερα από τα αναμενόμενα αποτελέσματα και η διαδικασία κρίθηκε αντιοικονομική.
Μη μπορώντας να εξασφαλίσει πρόσθετη οικονομική υποστήριξη, ο Χούντρι μετακόμισε στις ΗΠΑ και τελικά άρχισε να συνεργάζεται με τη Socony-Vacuum και τη Sun Oil Co. για να τελειοποιήσει τη διαδικασία του. Το 1936, η πρώτη μονάδα Houdry άρχισε να λειτουργεί εμπορικά στο διυλιστήριο Marcus Hook της Sun Oil στην Πενσυλβάνια—ήταν η πρώτη μονάδα καταλυτικής πυρόλυσης σταθερής κλίνης. 23 Περίπου το 50% της μονάδας 15.000 bpd παρήγαγε βενζίνη υψηλών οκτανίων, η οποία ήταν διπλάσια από την παραγωγή των συμβατικών θερμικών διεργασιών. 24 Γύρω στο ίδιο χρονικό διάστημα (περίπου το 1938), η διαδικασία αλκυλίωσης εμπορευματοποιήθηκε στις ΗΠΑ. Η διαδικασία παρήγαγε βενζίνη αεροπορίας υψηλών οκτανίων, η οποία σημείωσε σημαντική αύξηση της ζήτησης κατά τη διάρκεια του 2ου Παγκόσμιου Πολέμου (WW2). Η διαδικασία χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια στη δεκαετία του 1950 για την παραγωγή εξαρτημάτων ανάμειξης για καύσιμα αυτοκινήτων.
Η διαδικασία καταλυτικής πυρόλυσης βελτιώθηκε αργότερα από τους Warren Lewis και Edwin Gilliland ενώ εργάζονταν για την Standard Oil του New Jersey (ΗΠΑ). Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, 25 η βελτιωμένη διαδικασία περιελάμβανε έναν συνεχώς κυκλοφορούντα ρευστοποιημένο καταλύτη κατασκευασμένο από λεπτή σκόνη ζεόλιθου. Η μονάδα σταθερής κλίνης του Houdry οδήγησε στην έρευνα και ανάπτυξη από άλλες εταιρείες που οδήγησαν στην εφεύρεση της διαδικασίας καταλυτικής πυρόλυσης ρευστού στη δεκαετία του 1940.
Η οπτανθρακοποίηση και η αεριοποίηση εξελίσσονται
Η πρώτη καθυστερημένη οπτάνθρακα κατασκευάστηκε το 1929 από την Standard Oil της Ιντιάνα (η εταιρεία αργότερα θα γίνει bp). Η διαδικασία θερμικής πυρόλυσης Burton παρήγαγε οπτάνθρακα που θα αποσταλεί σε ένα κατακόρυφο τύμπανο οπτάνθρακα. Ωστόσο, ο καθαρισμός του κάθετου τυμπάνου οπτάνθρακα απαιτούσε επίπονη χειρωνακτική εργασία. Μόλις στα τέλη της δεκαετίας του 1930 η Shell εισήγαγε την υδραυλική αφαίρεση κοκ στο διυλιστήριό της στο Wood River του Ιλινόις (ΗΠΑ), το οποίο χρησιμοποιούσε νερό υψηλής πίεσης για τον καθαρισμό των βαρελιών οπτάνθρακα. Αυτή η διαδικασία επέτρεψε στα διυλιστήρια να χρησιμοποιούν δύο βαρέλια οπτάνθρακα για συνεχή λειτουργία. 26 Τις επόμενες δεκαετίες, η οπτανθρακοποίηση θα γινόταν βασικό στοιχείο στις εργασίες διύλισης.
Στα μέσα της δεκαετίας του 1930, η Lurgi GmbH (τώρα μέρος της Air Liquide) εφηύρε μια νέα διαδικασία αεριοποίησης άνθρακα. Ο αεριοποιητής υπό πίεση, ξηρής τέφρας, σταθερής κλίνης θα χρησιμοποιούσε άνθρακα για την παραγωγή αερίου σύνθεσης (αέριο σύνθεσης). Η πρώτη εμπορική μονάδα αεριοποίησης ξηράς τέφρας Lurgi ξεκίνησε τη λειτουργία της το 1936 και η διαδικασία χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα.
Πολυαιθυλένιο: Μια τυχαία ανακάλυψη
Το 1933, ενώ εργάζονταν στην Imperial Chemical Industries (ICI) στο Northwich της Αγγλίας, οι Eric Fawcett και Reginald Gibson έπεσαν πάνω σε μια λευκή, κηρώδη ουσία κατά τη διάρκεια πειραμάτων που πραγματοποιούσαν σε αιθυλένιο και βενζαλδεΰδη. Τα πειράματα περιελάμβαναν θέρμανση του μείγματος στους 170°C σε εξαιρετικά υψηλή πίεση—πάνω από 1.900 bar—σε αυτόκλειστο. Ωστόσο, η αντίδραση αποτελούσε κίνδυνο για την ασφάλεια λόγω της εκρηκτικής φύσης και η έρευνα σταμάτησε.
Δύο χρόνια αργότερα, οι επιστήμονες της ICI Michael Perrin, John Paton και Edmond Williams άρχισαν να διεξάγουν πρόσθετη έρευνα για την ανακάλυψη του Fawcett και του Gibson. Σε αυτή την επανάληψη, οι επιστήμονες επανέλαβαν τη δοκιμή των Fawcett και Gibson αλλά επικεντρώθηκαν αποκλειστικά στο αιθυλένιο. Αυτό που δεν γνώριζαν οι τρεις ήταν ότι το δοχείο πίεσης που χρησιμοποιήθηκε είχε διαρροή, με αποτέλεσμα την απώλεια πίεσης. Μόλις ολοκληρώθηκε η αντίδραση, το τρίο παρατήρησε ότι είχε παραμείνει μια λευκή ουσία σε σκόνη - ένας τεχνικός εργαστηρίου περιέγραψε ότι η ουσία έμοιαζε με ένα κομμάτι ζάχαρης. 27 Οι επιστήμονες είχαν κατά λάθος πέσει πάνω στο πολυαιθυλένιο, το οποίο θα έφερε επανάσταση στην κοινωνία.
Τα επόμενα χρόνια, η ICI τελειοποίησε τη διαδικασία και βρήκε πρακτικές χρήσεις για το υλικό (το πρώτο αντικείμενο που κατασκευάστηκε ποτέ με PE ήταν ένα μπαστούνι 28 ) που όχι μόνο θα παρήγαγε προϊόντα για τον εκσυγχρονισμό της κοινωνίας αλλά και θα βοηθούσε τους Συμμάχους στον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο.
Η ICI παρήγαγε τον πρώτο τόνο ΡΕ το 1938 ( Εικόνα 1 ). Το 1939, τέθηκε σε λειτουργία το πρώτο εργοστάσιο πολυαιθυλενίου εμπορικής κλίμακας. Το εργοστάσιο των 100.000 tpy συνέβαλε καθοριστικά στην παραγωγή πολυαιθυλενίου σε βιομηχανική κλίμακα. Μέσα στα επόμενα χρόνια, πολλά εργοστάσια πολυαιθυλενίου τέθηκαν σε λειτουργία, κυρίως για να βοηθήσουν στη συμμαχική πολεμική προσπάθεια. Το PE χρησιμοποιήθηκε εκτενώς ως μονωτικό υλικό για καλώδια ραντάρ κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου. Το υλικό ήταν ελαφρύ, γεγονός που επέτρεψε στη Βρετανία να εγκαταστήσει ραντάρ στα μαχητικά αεροπλάνα της, παρέχοντας ένα σημαντικό τεχνικό πλεονέκτημα στον αεροπορικό πόλεμο μεγάλων αποστάσεων. 27,28Λόγω αυτού του πλεονεκτήματος εν καιρώ πολέμου, η παραγωγή πολυαιθυλενίου για μονωμένη καλωδίωση ήταν εξαιρετικά μυστική. Μόνο μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο η παραγωγή πολυαιθυλενίου εμπορευματοποιήθηκε. Μέσα σε αρκετά χρόνια, η ικανότητα παραγωγής πολυαιθυλενίου αυξήθηκε σημαντικά και αργότερα θα γίνει το πιο χρησιμοποιούμενο θερμοπλαστικό στον κόσμο.
ΣΥΚΟ. 1. Αναμνηστικό δείγμα του πρώτου τόνου PE που παρήγαγε η ICI το 1938. Τα αρχικά GF είναι του George Feachem, ενός χημικού που ήταν σε υπηρεσία τη νύχτα που παρήχθη το PE σε εργαστηριακές δοκιμές το 1933. Σύμφωνα με μέλη της οικογένειας, ο Mr. Ο Feachem κράτησε αυτό το κουπόνι στο πορτοφόλι του μέχρι το θάνατό του. Φωτογραφία ευγενική προσφορά του BBC History of the World.
Νέες χημικές ανακαλύψεις με διαρκή κληρονομιά
Αρκετές νέες χημικές ανακαλύψεις έλαβαν χώρα τη δεκαετία του 1930 που παρείχαν στον παγκόσμιο πληθυσμό νέα προϊόντα για τη βελτίωση του βιοτικού επιπέδου. Αυτά περιελάμβαναν την ανακάλυψη και παραγωγή πολυστυρενίου, πολυεποξειδίου, νάιλον, πολυεστέρα και νεοπρενίου.
Πολυστυρένιο. Αν και ανακαλύφθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1830, το στυρόλιο - το οποίο θα οδηγούσε στην παραγωγή πολυστυρενίου - δεν θα κυκλοφορούσε στο εμπόριο για σχεδόν 100 χρόνια. Το 1839, ο Γερμανός χημικός/φαρμακοποιός (αναφερόμενος ως φαρμακοποιός) Eduard Simon απόσταξε μια ελαιώδη ουσία από το storax, μια ρητίνη από ένα δέντρο γλυκού. Παρατήρησε αρκετές μέρες αργότερα ότι το υλικό - το οποίο ονόμασε στυρόλη - παχύνθηκε σε μια ουσία που μοιάζει με ζελέ. Νομίζοντας ότι η αντίδραση οφειλόταν σε οξείδωση, ο Simon ονόμασε την ουσία οξείδιο της στυρόλης. 29 Ωστόσο, μόλις 80 χρόνια αργότερα βρέθηκε μια πρακτική χρήση του υλικού.
Στη δεκαετία του 1920, έρευνες/γραφές του Γερμανού χημικού Hermann Staudinger οδήγησαν στην εφεύρεση του πολυστυρενίου. Ο Staudinger έδειξε ότι η θερμική επεξεργασία στυρόλης παράγει μακρομόρια, τα οποία χαρακτήρισε ως πολυμερή. Η τεχνική έρευνα/τα γραπτά του θα οδηγούσαν τελικά στον Στάντινγκερ να απονεμηθεί το Νόμπελ Χημείας το 1953.
Η εμπορευματοποίηση των πολυμερών στυρολίου ξεκίνησε στις αρχές έως τα μέσα της δεκαετίας του 1930 από την IG Farben στη Γερμανία και την Dow Chemical στις ΗΠΑ - η παραγωγή στυρενίου αυξήθηκε σημαντικά τόσο στη Γερμανία όσο και στις ΗΠΑ κατά τη διάρκεια του 2ου Παγκοσμίου Πολέμου για την παραγωγή συνθετικών καουτσούκ για βοήθεια στην πολεμική προσπάθεια. Στα τέλη της δεκαετίας του 1930, ο χημικός μηχανικός της Dow Ray McIntire πειραματιζόταν με μια διαδικασία πολυστυρενίου που αναπτύχθηκε από τον Σουηδό εφευρέτη Carl Munters. Κατά λάθος, η McIntire δημιούργησε αφρώδες πολυστυρένιο το οποίο διογκώθηκε περίπου 40 φορές σε μέγεθος. 30 Η Dow αργότερα θα εμπορευματοποιήσει αυτή την ανακάλυψη ως διογκωμένη πολυστερίνη, πιο γνωστή και κυκλοφορεί στο εμπόριο με την ονομασία Styrofoam.
Νεοπρένιο και νάιλον. Ενώ επικεντρωνόταν στην έρευνα που διεξήχθη από τον Staudinger και τον βελγικής καταγωγής ιερέα και καθηγητή χημείας Julius Nieuwland, η ερευνητική ομάδα πολυμερών Wallace Carothers στο DuPont ανακάλυψε δύο μεγάλες χημικές εφαρμογές: το νεοπρένιο και το νάιλον. Ενώ ήταν καθηγητής χημείας στο Πανεπιστήμιο της Notre Dame (ΗΠΑ), ο Nieuwland εστίασε την έρευνά του στη χημεία του ακετυλενίου, η οποία οδήγησε στην ανακάλυψη του διβινυλοακετυλενίου - μιας ουσίας που μοιάζει με ζελέ που σκληραίνει σε μια ελαστική ένωση παρόμοια με το καουτσούκ. 31Η DuPont αγόρασε τα δικαιώματα ευρεσιτεχνίας για αυτή τη νέα ανακάλυψη και ο Nieuwland εντάχθηκε στην ερευνητική ομάδα της Carothers για να διεξαγάγει περαιτέρω έρευνα και δοκιμές σε πρακτικές εφαρμογές για αυτό και άλλες εφαρμογές πολυμερών. Ένας από τους συναδέλφους του Carothers, ο Arnold Collins, ανακάλυψε το νεοπρένιο ενώ διεξήγαγε περαιτέρω έρευνα για το διβινυλοακετυλένιο. Μέσω πολλών μεθόδων δοκιμής, ο Κόλινς ανακάλυψε σύντομα ένα μείγμα που παρήγαγε μια διαυγή ομοιογενή μάζα που αναπήδησε. Το προϊόν -χλωροπρένιο- χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή του πολυμερούς πολυχλωροπρενίου, το οποίο αργότερα έγινε το νέο νεοπρένιο από συνθετικό καουτσούκ.
Το νεοπρένιο κυκλοφόρησε για πρώτη φορά το 1931 με το όνομα DuPrene. Ωστόσο, το προϊόν είχε οραματιστεί ξανά, καθώς περιείχε μια οσμή λόγω της διαδικασίας κατασκευής. Από τα μέσα έως τα τέλη της δεκαετίας του 1930, το βελτιωμένο προϊόν - κατάλληλο για πολλές εφαρμογές (κατασκευές, αυτοκίνητα, ιατρικός εξοπλισμός, υφάσματα, ηλεκτρικός εξοπλισμός, κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, μεταξύ άλλων) και διατίθεται στην αγορά με τη γενική ονομασία νεοπρένιο - απέφερε σημαντικά έσοδα για τη DuPont.
Μετά την ανακάλυψη του νεοπρενίου, η ομάδα του Carothers έστρεψε το βλέμμα της στην παραγωγή συνθετικών ινών. Στα μέσα της δεκαετίας του 1930, η Carothers παρήγαγε ίνες που αποτελούνταν από αμίνη, εξαμεθυλενοδιαμίνη και αδιπικό οξύ. Ωστόσο, το νερό που παράγεται κατά τη διαδικασία της αντίδρασης συμπύκνωσης θα έπεφτε πίσω στο μείγμα, αποτρέποντας τη δημιουργία περισσότερων πολυμερών. Μετά την προσαρμογή της διαδικασίας, η Carothers παρήγαγε ισχυρές, ελαστικές ίνες. 32 Το νέο υλικό ονομάστηκε πολυμερές 6,6 (ή νάιλον 66) αφού τα δύο μονομερή που αποτελούν την ουσία περιείχαν το καθένα έξι άτομα άνθρακα ( Εικ. 2). Το νάιλον έγινε αρχικά προϊόν οικιακής χρήσης ως γυναικεία καλτσοποιία, ενώ αργότερα χρησιμοποιήθηκε στην πολεμική προσπάθεια των ΗΠΑ για την παραγωγή αλεξίπτωτων και σκηνών. Τις επόμενες δεκαετίες, το νάιλον θα χρησιμοποιηθεί εκτενώς ως συνδυασμένο ύφασμα στη μόδα και την ένδυση, καθώς και σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές - το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς της βιομηχανίας νάιλον προβλέπεται να φτάσει περισσότερα από 46 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 2020. 33
ΣΥΚΟ. 2. Το Carothers καταδεικνύει την ελαστικότητα του νεοπρενίου. Φωτογραφία ευγενική προσφορά του Ινστιτούτου Ιστορίας Επιστημών.
Πολυεστέρας. Η έρευνα του Carothers οδήγησε επίσης στην ανακάλυψη του πολυεστέρα στις αρχές της δεκαετίας του 1930. Ωστόσο, η ανακάλυψη του νάιλον ώθησε την πρόσθετη έρευνα για τον πολυεστέρα στο πίσω μέρος. Μόλις στα τέλη της δεκαετίας του 1930 οι Βρετανοί επιστήμονες John Winfield και James Dickson επέκτεινε το έργο του Carothers για τις συνθετικές ίνες. Η έρευνά τους θα οδηγήσει τελικά στην ανάπτυξη τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου (PET) το 1941, το οποίο κυκλοφόρησαν στην αγορά με το όνομα Terylene. Η DuPont αργότερα θα αγόραζε τα δικαιώματα της ανακάλυψης των Βρετανών επιστημόνων και θα αναπτύξει μια νέα συνθετική ίνα στα μέσα της δεκαετίας του 1940 που ονόμασαν Dacron. Στις αρχές της δεκαετίας του 1970, το PET άρχισε να χρησιμοποιείται στην παραγωγή πλαστικών φιαλών και σήμερα, το PET είναι το τέταρτο πολυμερές σε παραγωγή μετά το PE, το πολυπροπυλένιο και το χλωριούχο πολυβινύλιο.
Ρητίνες, εποξικά, πολυουρεθάνη και πλεξιγκλάς . Η εταιρεία DuPont δεν ολοκλήρωσε τις σημαντικές ανακαλύψεις πολυμερών της δεκαετίας του 1930. Το 1938, ο Roy Plunkett ανατέθηκε να ερευνήσει τα ψυκτικά μέσα με χλωροφθοράνθρακες για να βρει έναν καλύτερο τρόπο ψύξης των τροφίμων. Όπως και η ανακάλυψη του πολυαιθυλενίου, ένα ατύχημα οδήγησε στην ανακάλυψη ενός άλλου σημαντικού προϊόντος που χρησιμοποιείται ακόμα σήμερα. Ο Plunkett αποθήκευσε 100 λίβρες αερίου τετραφθοροαιθυλενίου σε μικρούς κυλίνδρους σε θερμοκρασίες ξηρού πάγου [περίπου –78°C (–109°F)] πριν το χλωρώσει. Όταν άνοιξε τον κύλινδρο, αντί να χυθεί αέριο, ο Plunkett παρατήρησε ότι είχε σχηματιστεί μια λευκή σκόνη ( Εικ. 3 ). 34Περαιτέρω έρευνα διαπίστωσε ότι η ουσία ήταν ανθεκτική στη θερμότητα και είχε χαμηλή τριβή στην επιφάνεια. Οι επιστήμονες πολυμερών της DuPont προσδιόρισαν ότι το αέριο τετραφθοροαιθυλένιο πολυμερίστηκε για να παραχθεί το υλικό, το οποίο η DuPont θα πουλούσε αργότερα με το όνομα Teflon.
ΣΥΚΟ. 3. Ο Plunkett (ακροδεξιά) και οι συνεργάτες του αναπαρήγαγαν την ανακάλυψη του Teflon το 1938. Η φωτογραφία είναι ευγενική προσφορά του Μουσείου και της Βιβλιοθήκης Hagley.
Το 1936, ενώ εργαζόταν στη Monsanto Chemical Co., ο William Talbot παρήγαγε μελαμίνη φορμαλδεΰδη πολυμερίζοντας φορμαλδεΰδη με μελαμίνη. Αυτή η νέα ουσία ήταν ένα θερμοσκληρυνόμενο πλαστικό που ήταν πολύ καλό στη διατήρηση της αντοχής και του σχήματος. Οι ρητίνες μελαμίνης χρησιμοποιήθηκαν για πολλές διαφορετικές εφαρμογές, μεταξύ άλλων σε σκεύη, πιάτα, έπιπλα, κύπελλα, μπολ, laminates, καθίσματα τουαλέτας, αυτοκίνητα και εποξειδικές επιστρώσεις, μεταξύ άλλων. 35
Μέσα στα επόμενα 3 χρόνια έγιναν και άλλες σημαντικές χημικές ανακαλύψεις. Το 1936, οι Βρετανοί χημικοί John Crawford και Rowland Hill ανακάλυψαν τον μεθακρυλικό πολυμεθυλεστέρα (PMMA) ενώ εργάζονταν στην ICI στην Αγγλία. Το PMMA είναι μια διαυγής θερμοπλαστική ρητίνη που είναι πιο διαφανής από το γυαλί και 6x–7x πιο ανθεκτική στο σπάσιμο από το γυαλί. 36
Την ίδια περίπου εποχή, ο Γερμανός χημικός Otto Röhm διεξήγαγε πειράματα με μεθακρυλικό μεθυλεστέρα (MMA). Ένα πείραμα περιελάμβανε πολυμερισμό ΜΜΑ μεταξύ δύο στρωμάτων γυαλιού σε ένα σβήσιμο νερού. Το αποτέλεσμα ήταν ένα διαφανές πλαστικό φύλλο που ήταν ελαφρύτερο από το γυαλί αλλά πολύ λιγότερο επιρρεπές σε θραύση. Η χημική εταιρεία του Röhm—Röhm and Hass AG—κυκλοφόρησε σύντομα το υλικό με την ονομασία Plexiglas ( Εικ. 4 ). Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, οι πρώτες σημαντικές εφαρμογές του νέου πλαστικού ήταν για παράθυρα αεροσκαφών και στέγαστρα με φυσαλίδες για πυργίσκους πυροβόλων όπλων κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου. 37Μετά από αυτή την ανακάλυψη, αρκετές εταιρείες σε όλο τον κόσμο ανέπτυξαν τα δικά τους προϊόντα PMMA με διάφορες ιδιόκτητες ονομασίες. Οι επιχειρηματικές γραμμές της Röhm και Hass AG εξαγοράστηκαν τελικά από διάφορες πολυεθνικές επιχειρήσεις, συμπεριλαμβανομένων των Dow Chemical, Arkema και Evonik.
ΣΥΚΟ. 4. Αφού ανακάλυψαν το Plexiglas, οι Röhm and Hass AG κυκλοφόρησαν το υλικό λέγοντας: «Το ελαφρύ και ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες, πρακτικά άθραυστο, εύκαμπτο και εύκολα διαμορφώσιμο πλεξιγκλάς είναι κατασκευασμένο από μια νέα, παχύρρευστη συνθετική ρητίνη». Φωτογραφία ευγενική προσφορά της Evonik Industries.
Το 1936, ενώ εργαζόταν με συνθετικές ρητίνες για την παραγωγή οδοντικής πρόσθεσης, ο Ελβετός χημικός Pierre Castan ανέπτυξε ένα στερεό αντιδρώντας δισφαινόλη Α με επιχλωροϋδρίνη και σκληρύνοντάς το με φθαλικό ανυδρίτη. Η εφεύρεση του Castan - εποξειδική ρητίνη - χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά για οδοντικά εξαρτήματα και περιβλήματα, 38 αργότερα έλαβε άδεια από τη Ciba Ltd., η οποία θα γινόταν ένας από τους μεγαλύτερους παραγωγούς εποξειδικών ρητινών στον κόσμο.
Περίπου στο ίδιο χρονικό διάστημα, ο Sylvan Greenlee διεξήγαγε τη δική του έρευνα για τα εποξειδικά πολυμερή στις ΗΠΑ αντιδρώντας επιχλωροϋδρίνη με δισφαινόλη Α. Η έρευνά του δημιούργησε την εποξική ρητίνη δισφαινόλη Α διγλυκιδυλαιθέρα (DGEBA ή συνήθως συντομεύεται ως BADGE), η οποία θα γινόταν η πιο ευρέως χρησιμοποιημένη ρητίνη εμπορικής ποιότητας στον κόσμο. Οι εποξειδικές ρητίνες χρησιμοποιούνται επί του παρόντος σε πολλές βιομηχανικές και εμπορικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων χρωμάτων και επιστρώσεων, συγκολλητικών, ηλεκτρικών συστημάτων και ηλεκτρονικών, θαλάσσιων και αεροδιαστημικών εφαρμογών και πολλά άλλα.
Ενώ η έρευνα και η ανάπτυξη εποξειδικών ρητινών υλοποιούνταν στην Ελβετία και τις ΗΠΑ, ο Γερμανός χημικός Otto Bayer έβαζε το βλέμμα του στην έρευνα πολυμερών στην IG Farben στο Λεβερκούζεν της Γερμανίας. Το 1937, η Bayer δημιούργησε ένα νέο πολυμερές αντιδρώντας διισοκυανικά 1,8 οκτανίων με 1,4 βουτανοδιόλη. 39 Αυτό το νέο υλικό ονομάστηκε πολυουρεθάνη, η οποία αργότερα θα χρησιμοποιηθεί σε πολλές εφαρμογές, όπως σε κατασκευές, έπιπλα, μόνωση, επιστρώσεις, κόλλες, στεγανωτικά, ελαστομερή, καλούπια, συσκευές, αυτοκίνητα, ένδυση και πολλά άλλα.
Η εφευρετικότητα φτάνει στους ουρανούς
Πριν από τη σχεδίαση κινητήρων, ο Βρετανός μηχανικός και εφευρέτης Frank Whittle ήταν μαθητευόμενος και πιλότος αεροπλάνων στο Royal Air Force (RAF) College Cranwell. Αν και κέρδισε τη φήμη του τολμηρού και ακροβατικού κασκαντέρ με χαμηλές πτήσεις (όχι θετικά), ο Whittle είχε βλέμμα στα σχέδια κινητήρων αεροπλάνων. Στην πτυχιακή του διατριβή Μελλοντικές Εξελίξεις στον Σχεδιασμό Αεροσκαφών, ο Whittle πίστευε ότι η εξέλιξη κατά την πτήση δεν θα ήταν καλύτερα σχέδια ελίκων αλλά η χρήση βελτιωμένων κινητήρων καύσης για πρόωση. Επιπλέον, πίστευε ότι τα αεροπλάνα θα μπορούσαν να πετάξουν ταχύτερα (πάνω από 500 mph) και μακρύτερα σε μεγαλύτερα υψόμετρα λόγω της χαμηλής πυκνότητας αέρα. 40,41Ωστόσο, όταν ο Whittle παρείχε τις ιδέες του στη RAF, απορρίφθηκαν ως ανέφικτες. Παρά την απόρριψή του από τους ανωτέρους του, ο Whittle συνέχισε να δημοσιοποιεί την ιδέα του τζετ κινητήρα και κατέθεσε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για το σχεδιασμό του κινητήρα του δύο χρόνια αργότερα το 1930. Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, η ιδέα ήταν ένας αξονικός συμπιεστής δύο σταδίων που τροφοδοτούσε έναν φυγόκεντρο συμπιεστή μονής όψης. αυτό που ανέφερε ως «turbojet». 42 Ο Whittle συνέχισε να εργάζεται για την κατασκευή των σχεδίων του τζετ κινητήρα τα επόμενα αρκετά χρόνια, σχηματίζοντας την Power Jets Ltd. το 1936 ( Εικ. 5 ).
ΣΥΚΟ. 5. Ο Whittle και οι συνεργάτες του εργάζονται στον πρώτο κινητήρα τζετ. Φωτογραφία ευγενική προσφορά της Getty Images.
Εν αγνοία του Whittle, ο Γερμανός φυσικός και μηχανικός Hans von Ohain ανέπτυξε έναν παρόμοιο κινητήρα τζετ στη Γερμανία. Ο Ohain ενώθηκε με τον βιομήχανο αεροσκαφών Ernst Heinkel για να σχεδιάσει τον κινητήρα Heinkel-Strahltriebwerk 1 (HeS 1)—Γερμανικά για Jet Engine 1. Οι πρώτες δοκιμές του HeS 1 διεξήχθησαν το 1937. Αν και οι δοκιμές ήταν επιτυχείς, το έγκαυμα σε υψηλή θερμοκρασία—τον κινητήρα εξαντλήθηκε το καύσιμο υδρογόνου—κάηκε το μέταλλο, με αποτέλεσμα οι Heinkel και Ohain να στραφούν στη βενζίνη ως καύσιμο. Έγιναν αρκετές αλλαγές στη σχεδίαση και στις 27 Αυγούστου 1939, ο δοκιμαστικός πιλότος Erich Warsitz πέταξε ένα αεροπλάνο εξοπλισμένο με κινητήρα φυγοκεντρικής ροής HeS 3b - την πιο πρόσφατη επανάληψη. 43 Αυτή η ιστορική ημέρα σηματοδότησε την πρώτη πτήση αεροσκάφους με τζετ στον κόσμο.
Αν και ο Ohain κέρδισε τον Whittle στην πρώτη δοκιμαστική πτήση με κινητήρα τζετ, ο Whittle συνέχισε να βελτιώνει τα σχέδιά του. Καθώς ξεκίνησε ο Β' Παγκόσμιος Πόλεμος, έλαβε πρόσθετη οικονομική υποστήριξη από το Υπουργείο Αεροπορίας του Ηνωμένου Βασιλείου. Το 1940, το πρώτο βρετανικό αεριωθούμενο αεροπλάνο —το Gloster E.28/39— πετάχτηκε χρησιμοποιώντας τον κινητήρα W1A του Whittle. 44 Καθώς ο πόλεμος μαινόταν στην Ευρώπη, το Υπουργείο Αεροπορίας του Ηνωμένου Βασιλείου παρήγγειλε πολλές χιλιάδες κινητήρες αεριωθουμένων το μήνα. Μέχρι το 1944, ο σχεδιασμός του κινητήρα του Whittle -που παρήχθη από τη Rolls Royce- χρησιμοποιήθηκε στα πρώτα βρετανικά μαχητικά αεροπλάνα, το Gloster Meteor, που μπορούσε να φτάσει ταχύτητες 600 mph. 45
Τα επόμενα χρόνια, τα σχέδια κινητήρων αεριωθουμένων συνέχισαν να βελτιστοποιούνται, κυρίως για στρατιωτικά αεροσκάφη. Ωστόσο, στις 27 Ιουλίου 1949, το πρώτο αεροσκάφος με αεριωθούμενα αεροσκάφη στον κόσμο πραγματοποίησε τη δοκιμαστική του πτήση στην Αγγλία. 46 Αυτή η ιστορική περίσταση σηματοδότησε την πρώτη χρήση ενός επιβατικού αεροπλάνου με τζετ, το οποίο θα έφερε επανάσταση στα ταξίδια. Τις επόμενες δεκαετίες, το επιβατικό αεροπλάνο με τζετ θα επέτρεπε στους επιβάτες να ταξιδεύουν ολοένα και πιο μακριά σε μικρότερη διάρκεια και θα χτίσει μια βιομηχανία σχεδόν $200-B για να μεταφέρει δισεκατομμύρια ανθρώπους κάθε χρόνο σε διάφορους προορισμούς σε όλο τον κόσμο.
Η δεκαετία του 1940
Καθώς ο κόσμος εμπλέκεται σε σύγκρουση, η ζήτηση για βενζίνη και χημικά προϊόντα αυξάνεται στα ύψη για να βοηθήσει στην πολεμική προσπάθεια. Μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο θα εισαχθούν νέες τεχνολογικές εξελίξεις για την παραγωγή καυσίμων υψηλότερων οκτανίων και χημικών προϊόντων που θα αυξήσουν το βιοτικό επίπεδο για εκατοντάδες εκατομμύρια σε όλο τον κόσμο. Τα ορόσημα της βιομηχανίας της δεκαετίας του 1940 θα συζητηθούν στο τεύχος Μαρτίου του Hydrocarbon Processing. ιπποδύναμη
ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑ ΑΝΑΦΟΡΑ
24. Sun Co., «The Houdry Process for the catalytic conversion of crude petroleum to high-octane gasoline», Απρίλιος 1996, διαδικτυακά: https://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks /houdry.html.
25. Wikipedia, Eugene Houdry, διαδικτυακά: https://en.wikipedia.org/wiki/Eugene_Houdry.
26. Ellis, P. and C. Paul, “Tutorial: Delayed Coking Fundamentals”, AIChE Spring National Meeting, Νέα Ορλεάνη, Λουιζιάνα, 1998, online: http://coking.com/wp-content/uploads/sites/2 /2013/11/DelayedCokingFundamentals.pdf.
27. Jagger, A., «Polyethylene: Discovered by aksident 75 years ago», ICIS, Μάιος 2008, online: https://www.icis.com/explore/resources/news/2008/05/12/9122447/polyethylene -ανακαλύφθηκε-από-ατύχημα-πριν-75-χρόνια/.
28. BBC News, «History of the world: The first piece of polythene», Σεπτέμβριος 2010, online: http://news.bbc.co.uk/local/manchester/hi/people_and_places/history/newsid_9042000/9042044.stm .
29. Britannica, «Styrene», Encyclopedia Britannica, Δεκέμβριος 2020, διαδικτυακά: https://www.britannica.com/science/styrene.
30. Προσωπικό PN, «Ιστορία του κόσμου σε 52 πακέτα», Packaging News, Δεκέμβριος 2015, διαδικτυακά: https://www.packagingnews.co.uk/features/comment/history-of-the-world-in-52 -συσκευασίες-20-πολυστυρένιο-22-12-2015.
31. Wikipedia, «Neoprene», online: https://en.wikipedia.org/wiki/Neoprene#History.
32. PBS, «Nylon is invented 1935», A Science Odyssey: People and Discoveries, online: http://www.pbs.org/wgbh/aso/databank/entries/dt35ny.html.
33. Έρευνα και αγορές, «Παγκόσμιο μέγεθος αγοράς νάιλον, ανάλυση μεριδίων και τάσεων 2021–2028», PRNewswire, Οκτώβριος 2021, διαδικτυακά: https://www.prnewswire.com/news-releases/global-nylon-market-size- share—trends-analysis-2021-2028—nylon-6-accounts-for-highest-revenue-share-301389960.html.
34. Historical Biographies, “Roy J. Plunkett”, Science History Institute, Δεκέμβριος 2017, διαδικτυακά: https://www.sciencehistory.org/historical-profile/roy-j-plunkett.
35. Gilani, N., “What is melamine formaldehyde?”, Sciencing, Απρίλιος 2017, διαδικτυακά: https://sciencing.com/melamine-formaldehyde-6495357.html.
36. Encyclopedia.com, «Polymethyl methacrylate», Νοέμβριος 2021, διαδικτυακά: https://www.encyclopedia.com/science/academic-and-educational-journals/polymethyl-methacrylate.
37. Britannica, The editors of Encyclopedia, “polymethyl methacrylate”, Encyclopedia Britannica, Δεκέμβριος 2018, διαδικτυακά: https://www.britannica.com/science/polymethyl-methacrylate.
38. Plastics Historical Society, «Pierre Castan», διαδικτυακά: http://plastiquarian.com/?page_id=14266.
39. Plastics Historical Society, «Otto Bayer», διαδικτυακά: https://plastiquarian.com/?page_id=14264.
40. Wikipedia, "Frank Whittle", online: https://en.wikipedia.org/wiki/Frank_Whittle#Development_of_the_turbojet_engine.
41. Whittle, F., Future Developments in Aircraft Design, thesis, Royal Air Force College Cranwell, 1928.
42. Wikipedia, “History of the jet engine,” online: https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_jet_engine #Προ_Παγκόσμιος_Πόλεμος_Β'.
43. Gavrieli, K., N. Salim and A. Yanez, «The jet engine: A history introduction», Πανεπιστήμιο Stanford, online: https://cs.stanford.edu/people/eroberts/courses/ww2/projects/ jet-airplanes/planes.html.
44. Encyclopedia.com, «The development of jet engines», Νοέμβριος 2021, διαδικτυακά: https://www.encyclopedia.com/science/encyclopedias-almanacs-transcripts-and-maps/development-jet-engines.
45. Dunn, J., «Η RAF του είπε ότι δεν θα λειτουργούσε ποτέ, αλλά πριν από 80 χρόνια ο ιδιοφυής Frank Whittle δοκίμασε τον πρώτο κινητήρα τζετ στον κόσμο που συρρίκνωσε τον κόσμο και κέρδισε τον πόλεμο», Daily Mail, Απρίλιος 2017, διαδικτυακά: https:/ /www.dailymail.co.uk/news/article-4401004/The-man-tested-jet-engine-80-years-ago.html .
46. This Day in History, «Το πρώτο εμπορικό τζετ πραγματοποιεί δοκιμαστική πτήση», The History Channel, διαδικτυακά:https://www.history.com/this-day-in-history/first-jet-makes-test-flight .
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου