في ظل نقص إمدادات الأكسجين الطبي لعلاج مرضى كوفيد-19 في البلاد، أنشأ المعهد الهندي للتكنولوجيا في بومباي (IIT-B) مصنعًا تجريبيًا لتحويل مولدات النيتروجين الموجودة في جميع أنحاء الهند من خلال ضبط مصنع النيتروجين الحالي الذي تم إنشاؤه كمولد للأكسجين.
تم اختبار الأكسجين المنتج بواسطة المصنع في مختبر IIT-B وتبين أنه نقي بنسبة 93-96٪ عند ضغط 3.5 ضغط جوي.
مولدات النيتروجين، التي تسحب الهواء من الغلاف الجوي وتفصل الأكسجين والنيتروجين لإنتاج النيتروجين السائل، تُستخدم في العديد من الصناعات، بما في ذلك النفط والغاز والأغذية والمشروبات. النيتروجين جاف بطبيعته، ويُستخدم عادةً لتطهير وتنظيف خزانات النفط والغاز.
قدم البروفيسور ميليند إيتري، رئيس قسم الهندسة الميكانيكية في المعهد الهندي للتكنولوجيا في بنغلاديش، بالتعاون مع شركة تاتا للاستشارات الهندسية المحدودة (TCE)، دليلاً على مفهوم التحويل السريع لمصنع النيتروجين إلى مصنع أكسجين.
يستخدم مصنع النيتروجين تقنية امتصاص تأرجح الضغط (PSA) لسحب الهواء الجوي، وتصفية الشوائب، ثم استعادة النيتروجين. يُعاد الأكسجين إلى الغلاف الجوي كمنتج ثانوي. يتكون مصنع النيتروجين من أربعة مكونات: ضاغط للتحكم في ضغط هواء السحب، وحاوية هواء لتصفية الشوائب، ووحدة طاقة للفصل، وحاوية عازلة لتخزين النيتروجين المنفصل.
واقترح فريقا Atrey وTCE استبدال المرشحات المستخدمة لاستخراج النيتروجين في وحدة PSA بمرشحات يمكنها استخراج الأكسجين.
في مصنع النيتروجين، يُتحكم بضغط الهواء، ثم يُنقى من الشوائب كبخار الماء والزيت وثاني أكسيد الكربون والهيدروكربونات. بعد ذلك، يدخل الهواء المُنقى إلى حجرة PSA المُجهزة بمنخل جزيئي كربوني أو مُرشِّحات تُفصل النيتروجين عن الأكسجين. نقترح استبدال المنخل بمنخل آخر يُفصل الأكسجين، وفقًا لإتري، الخبير في التبريد العميق ومدير البحث والتطوير في معهد IIT-B.
استبدل الفريق المناخل الجزيئية الكربونية في مصنع النيتروجين PSA التابع لمختبر التبريد والتبريد العميق التابع للمعهد بمناخل جزيئية من الزيوليت. تُستخدم مناخل الزيوليت الجزيئية لفصل الأكسجين عن الهواء. ومن خلال التحكم في معدل التدفق في الوعاء، تمكن الباحثون من تحويل مصنع النيتروجين إلى مصنع لإنتاج الأكسجين. وشاركت شركة Spantech Engineers، الشركة المصنعة لمصانع النيتروجين والأكسجين PSA في المدينة، في هذا المشروع التجريبي وقامت بتركيب مكونات المصنع المطلوبة على شكل كتل في معهد IIT-B للتقييم.
يهدف المشروع التجريبي إلى إيجاد حلول سريعة وسهلة لمشكلة نقص الأكسجين الحاد في المرافق الصحية في جميع أنحاء البلاد.
وقال أميت شارما، المدير العام لشركة تي سي إي: "يوضح هذا المشروع التجريبي كيف يمكن لحل مبتكر لإنتاج الأكسجين في حالات الطوارئ باستخدام البنية التحتية الحالية أن يساعد البلاد على تجاوز الأزمة الحالية".
استغرقت عملية إعادة التجهيز حوالي ثلاثة أيام. إنها عملية بسيطة يُمكن إنجازها بسرعة في غضون أيام قليلة. يُمكن لمصانع النيتروجين في جميع أنحاء البلاد استخدام هذه التقنية لتحويل مصانعها إلى مصانع أكسجين، كما قال إيتري.
حظيت الدراسة التجريبية، التي أُعلن عنها صباح الخميس، باهتمام العديد من السياسيين. وأضاف أتري: "لقد حظينا باهتمام العديد من المسؤولين الحكوميين، ليس فقط في ماهاراشترا، بل في جميع أنحاء البلاد، بشأن كيفية توسيع نطاق هذه الدراسة وتطبيقها في مصانع النيتروجين القائمة. ونعمل حاليًا على تبسيط إجراءاتنا لمساعدة المصانع القائمة على تبني هذا النموذج".
وقت النشر: ٢٩ نوفمبر ٢٠٢٢