متانول

متانول یا متیل الکل (به انگلیسی : methanol) به عنوان یک مایع نسبتاً فرار بی رنگ با بوی تند کمی شیرین مانند بوی الکل اتیلیک به نظر می رسد. کاملا با آب مخلوط می شود. بخارات کمی سنگین تر از هوا هستند و ممکن است مقداری مسافت را تا منبع احتراق طی کنند و به عقب برگردند. هرگونه تجمع بخار در فضاهای محدود، مانند ساختمان ها یا فاضلاب، در صورت احتراق ممکن است منفجر شود. الکل چوب برای ساخت مواد شیمیایی، برای حذف آب از سوخت های خودرو و هواپیما، به عنوان حلال رنگ ها و پلاستیک ها، و به عنوان یک عنصر در طیف گسترده ای از محصولات استفاده می شود.

همان طور که می دانیم متانول یک مایع قطبی با فرمول (CH3OH) اغلب به اختصار (اMeOH) در دمای اتاق است. این مایع نوعی الکل غیر قابل شرب (همچنین به عنوان الکل چوب و متیل الکل نیز شناخته می شود) است که بیشتر برای ایجاد سوخت، حلال ها و ضد یخ استفاده می شود. به طور کلی الکل چوب مایعی بی رنگ، فرار، قابل اشتعال و بر خلاف اتانول برای مصرف انسان سمی است. متانول همچنین برای تولید انواع مواد شیمیایی دیگر از جمله اسید استیک استفاده می شود.

این الکل در ایران با اسامی دیگری مانند: متیل الکل، الکل متیلیک، متیل هیدارت و الکل چوب و…. معروف است. methanol نوعی الکل غیر قابل شرب است که بیشتر برای ایجاد سوخت، حلال ها و ضد یخ استفاده می شود. این مایع بی رنگ، فرار و قابل اشتعال است که برای مصرف انسان سمی است. مقادیر کمی از این ماده به طور طبیعی در بسیاری از موجودات زنده به عنوان بخشی از فرآیندهای متابولیک آنها وجود دارد. به عنوان مثال، متانول به طور طبیعی در بسیاری از میوه ها و سبزیجات وجود دارد.

منابع الکل چوب و روش های تولید آن

الکل چوب در طول استفاده های صنعتی و به صورت طبیعی از گازهای آتشفشانی، پوشش گیاهی و میکروب ها به محیط زیست آزاد می شود. در گذشته methanol با تقطیر مخرب چوب تولید می شد اما امروزه روش مدرن تهیه متانول بر اساس ترکیب مستقیم گاز مونوکسید کربن و هیدروژن در حضور کاتالیزور است. بطوری که گاز سنتز، مخلوطی از هیدروژن و مونوکسید کربن مشتق شده از زیست توده، بطور فزاینده ای برای تولید این ماده استفاده می شود.

فرمول سوختن متانول

همانطور که در بالا اشاره کردیم الکل چوب مایعی قابل اشتعال بوده و احتراق کامل آن مطابق با معادله انجام می شود:

2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O

مشخصات فنی متانول 

متانول و اتانول

اتانول حاوی دو کربن و متانول حاوی یک کربن در هر مولکول است. هر دو ماده می توانند به عنوان منابع انرژی مورد استفاده قرار گیرند، اما متانول در درجه اول به عنوان یک موضوع تحقیقاتی عمل می کند و استفاده از آن به عنوان سوخت موتور عمدتاً در ایالات متحده حذف شده است. موقعیت اتانول بیشتر است، اگرچه آینده ی آن به عنوان سوخت خودرو هنوز نامشخص است. هر دوی آنها ممکن است شبیه هم به نظر برسندو حتی هر دو الکل باشند، اما شباهت آن در اینجا به پایان می رسد. تفاوت های بسیار مهمی وجود دارد و ویژگی ها، کاربردها و اثرات متفاوتی دارند. اشتباه گرفتن این دو ممکن است اثرات بسیار منفی به طور بالقوه داشته باشد.

روش های تولید متانول

کاتالیزورهایی مانند مس که قادر به کار در دماهای پایین تر هستند برای تولید موثر الکل چوب مدرن استفاده می شوند. متانول کم فشار (LPM) توسط ICI در اواخر دهه 1960 با فناوری متعلق به جانسون متی، صادرکننده اصلی مجوز فناوری متانول، توسعه یافت. اگرچه گاز طبیعی اقتصادی ترین و پرمصرف ترین ماده اولیه برای تولید این ماده است اما می توان از مواد اولیه دیگر برای تولید آن استفاده کرد.

در گذشته به دلیل ساخته شدن این ماده از تقطیر چوب, به آن الکل چوب نیز می گفتند. تقطیر چوب فرآیندی است که در آن چوب برای تشکیل ذغال چوب و بخار حرارت داده می شود. بخارات متراکم شده و جمع‌آوری می‌شوند تا مایعی قهوه‌ای رنگ تشکیل شود و متانول ایجاد شود. بطور کلی methanol در گذشته با هیدروژن دار کردن کاتالیزور مونوکسید کربن به دست می‌آمد، اما امروزه با تغییر روش تولیدی، کیفیت آن را نیز افزایش داده‌اند. این روش تولید بدین گونه است که با مخلوط هیدروژن و مونوکسید کربن با نسبت ضروری، با واکنش با آب و متان با دمای بالا، این ماده شیمیایی به‌دست می‌آید. در این شیوه مدرن تولید متانول، از کاتالیزورها استفاده شده است.

الکل چوب مورد استفاده شیمیایی علاوه بر آب ، ناخالصی های معمولی شامل استون و اتانول نیز در آن هستند که جدا کردن آن ها با تقطیر بسیار دشوار است. طیف سنجی اشعه ماورا بنفش یک روش مناسب برای تشخیص ناخالصی های آروماتیک است. محتوای آب را می توان با تیتراسیون کارل فیشر تعیین کرد.

مزایا و کاربرد متانول

متانول دارای خواص و کاربردهای بسیاری در زندگی روز مره می باشد اما از مهمترین کاربرد متانول میتوان به تولید ضدیخ اشاره کرد:

• ضد یخ : الکل چوب دارای خواص شیمیایی است که به آن اجازه می دهد نقطه انجماد مایع مبتنی بر آب را کاهش داده و نقطه جوش آن را افزایش دهد. این ویژگی ها باعث می شود که متانول به عنوان ضد یخ در مایع شیشه شوی استفاده شود تا مایع تمیزکننده یخ نزند. همچنین در خطوط لوله گاز طبیعی تزریق می شود، جایی که نقطه انجماد آب را در حین انتقال نفت و گاز کاهش می دهد.

• حلال  : متیل الکل در درجه اول به عنوان یک حلال صنعتی برای کمک به ایجاد جوهر، رزین، چسب و رنگ استفاده می شود. همچنین به عنوان یک حلال در ساخت مواد و محصولات دارویی مهم مانند کلسترول، استرپتومایسین، ویتامین ها و هورمون ها استفاده می شود

• سوخت : تقریباً 45 درصد از کاربرد متانول در جهان مرتبط با انرژی می باشد. این ماده را می توان به عنوان یک نوع سوخت خودرو یا سوخت دریایی برای قایق ها استفاده کرد. همچنین می توان آن را با بنزین ترکیب کرد تا سوختی کارآمد به نام متیل بوتیل اتر (MTBE) تولید کند که می تواند انتشار کمتری نسبت به بنزین معمولی داشته باشد.
• غذا : متیل الکل به طور طبیعی در بسیاری از غذاها از جمله میوه ها و سبزیجات وجود دارد. متانول خوراکی به تنظیم فعالیت ژن انسان و متابولیسم غذا در سیستم گوارش , کمک می کند.

• جایگزین مقرون به صرفه و ایمن تر در مقایسه با سایر سوخت‌ها  معمولی : این ماده نسبت هیدروژن به کربن بسیار بالا و مقدار اکتان بالاتری نسبت به بنزین دارد. متانول در مقایسه با بنزین به اکسیژن کمتری برای احتراق نیاز دارد، که منجر به نیاز کمتری به قدرت تراکم می‌شود و در نتیجه در هر کیلومتر پیموده شده NOx یا SOx کمتری تولید می‌کند. علاوه بر این، متانول گازهای گلخانه‌ای ,مونوکسید کربن و بنزن کمتری نسبت سایر سوخت‌ها تولید می‌کند.

بطور کلی از کاربردهای متانول به موارد زیر اشاره کرد :

صنعت

1. چسب های صنعتی
2. حلال ها و ضد یخ
3. ظروف وتجهیزات آشپزخانه
4. دوربین های عکاسی
5. انواع رزین
6. سوخت در موتورهایی با سیستم احتراق داخلی
7. تولید فرمالدییدها (فرمالین) برای مصارف خانگی
8.  الکل صنعتی جایگزین خوبی برای مشتقات نفت خام است
9. تولید تخته سه لایی و مواد منفجره

ویژگی های متیل الکل

• حلالیت در آب
• تجزیه پذیری زیستی
• حامل انرژی: ذخیره سازی آن به عنوان یک مایع بسیار راحت تر از هیدروژن و گاز طبیعی می باشد.
• سازگار با موتورهای احتراق بنزینی: با ایجاد کمترین تغییرات در ساختار موتورها و زیر ساخت های حامل و ذخیره کننده سوخت های مایع
• انرژی احتراق کم: انرژی احتراق آن 15.6 کیلوژول بر لیتر و نصف بنزین می باشد، حال آن که اتانول 24 و بنزین 33 میلی ژول بر لیتر می باشد.

خواص اتانول و متانول

این دو ماده شیمیایی ویژگی های بسیار مشابهی دارند. اتانول یک حلال مایع شفاف، بی رنگ، قابل اشتعال و منفجره است که دارای بوی مشخصی است که شعله های آبی بدون دود ایجاد می کند که همیشه در زیر نور طبیعی ظاهر نمی شوند و هنگامی که در یک ظرف باز می سوزند تبخیر می شوند. به احتمال زیاد، متیل الکل، با بوی متمایز مشابه بوی اتانول، مایعی فرار، بی رنگ و قابل اشتعال است. تمایز متانول و اتانول در این است که شعله هنگام سوختن متانول سفید روشن است و آبی روشن نیست.

چگونه می توان متانول و اتانول را تشخیص داد؟

تست یدوفرم برای تشخیص متانول و اتانول استفاده می شود. همانطور که اتانول با ید در حضور NaOH گرم می شود، رسوب زرد رنگی تولید می کند اما متانول واکنش مثبتی به آزمایش Iodoform نشان نمی دهد.

تفاوت بین اتانول ومتانول چیست ؟

متانول سمی است و یکی از مواد شیمیایی است که می تواند به مقدار کم برای تغییر شکل الکل (همچنین به عنوان اتانول) مورد استفاده قرار گیرد تا مردم از نوشیدن محصولات اتانولی مانند دهان شویه و مخلوط سوخت جلوگیری کنند.

چرا متانول در آسپارتام (شیرین کننده مصنوعی) وجود دارد؟ آیا این خطرناک است؟

در بدن، هنگامی که شیرین کننده مصنوعی آسپارتام هضم می شود، به متابولیت های فنیل آلانین، آسپارتیک اسید و متانول تجزیه می شود. این ماده شیمیایی در حالی که می تواند در مقادیر زیاد سمی باشد، مقادیری که از هضم آسپارتام در بدن حاصل می شود کمتر از میزان احتمالی قرار گرفتن در معرض بسیاری از غذاهای طبیعی حاوی این ماده مانند میوه ها و سبزیجات است. به گفته انجمن سرطان آمریکا، نوشیدن یک لیتر نوشابه رژیمی همراه با آسپارتام منجر به مصرف 55 میلی گرم (میلی گرم) متانول در مقایسه با 680 میلی گرم آن از یک لیتر آب میوه می شود.

عوارض متانول در بدن انسان

این ماده، چه بلعیده، چه استنشاق یا از طریق پوست جذب شود، می‌تواند به دلیل خواص مضاعف CNS مانند مسمومیت با اتانول، کشنده باشد.در صورت مصرف 10 میلی لیتر متانول می تواند  باعث تخریب عصب بینایی وکوری دائمی شود. فقط 30 میلی لیتر می تواند کشنده باشد.با این حال، پاد زهرهای موثر مانند اتانول یا فومپیزول اغلب می توانند از آسیب دائمی مسمومیت جلوگیری کنند.

علائم اولیه مسمومیت با آن شامل افسردگی سیستم عصبی مرکزی، سردرد، سرگیجه، حالت تهوع، عدم هماهنگی، گیجی و با دوزهای به اندازه کافی زیاد، بیهوشی و مرگ است. علائم اولیه قرار گرفتن در معرض این ماده معمولاً کمتر از علائم ناشی از مصرف مقدار مشابه اتانول است.

به طور کلی این ماده سمی است و می تواند از طریق چشم، پوست، ریه ها و دستگاه گوارش جذب شود و قرار گرفتن بیش از حد در معرض آن می تواند باعث مرگ شود. کارگران ممکن است با قرار گرفتن در معرض متیل الکل آسیب ببینند و میزان آسیب بستگی به دوز، مدت زمان و کار انجام شده دارد. متیل الکل در بسیاری از صنایع استفاده می شود. در حلال ها، یخ زداها، و ساخت پلاستیک، پلی استر و سایر مواد شیمیایی استفاده می شود. چند نمونه از کارگرانی که در معرض خطر قرار گرفتن در معرض متیل الکل هستند عبارتند از:

• کارگران کارخانه در کارخانه هایی که پلاستیک تولید می کنند.
• کارگران حمل و نقل در معرض یخ زدگی وسایل نقلیه
• کارگرانی که در صنایع سوخت جایگزین کار می کنند.
• کارگرانی که در معرض برخی از حلال ها یا مواد پاک کننده هستند.

میزان تولید و مصرف متانول در جهان

صنعت متانول در سراسر جهان با بیش از 90 کارخانه با ظرفیت تولید بیش از 110 میلیون تن در سراسر جهان گسترش یافته است. هر روز تقریبا 200000 تن متانول به عنوان سیال حمل و نقل یا خوراک شیمیایی استفاده می شود.

به گفته محققین، انتظار می رود بازار جهانی این ماده در آینده شاهد رشد قابل توجهی باشد.

عوامل اصلی رشد بازار جهانی متانول عبارتند از :

• افزایش استفاده از الکل چوب به عنوان سوخ جایگزین در چین
• رشد مداوم مشتقات این ماده شیمیایی
• ابتکارات مثبت دولت
• افزایش نگرانی ها در مورد مسائل زیست محیط