استخراج فراورده های شیمیایی تحول عمومی شیمی صنعتی

گستره زمانی بین نیمه دوم سده پانزدهم میلادی تا سی سال نخست سده هجدهم را مراحل نخستین ماشینیسم و آغاز انقلاب صنعتی می دانند. این دوره از تاریخ تمدن بشر از آن لحاظ اهمیت دارد که سنگ بنای فاصله گیری ناگهانی کشورهای بهره گیرنده از صنعت را با جوامع ناتوان از صنعت رقم زده است، حال آنکه بیشتر حجم دانش و علم مورد نیاز برای صنعتی شدن خاستگاهی جز شرق نداشت و این مشرقیانی چون بوعلی سینا، زکریای رازی، فارابی و ابوریحان بیرونی بودند که سالها پیش از آن، مفاهیم تجربی و نظری علمی را در قالب کتاب های متعددِ مرجع گنجانده بودند. چین نیز در دانش آفرینی مشرق زمین سهم بسزایی داشت. اما تمدن پیچیده، ادراکات فلسفی، ساختار اجتماعی و تحول جمعیتی آن اجازه نداد تا سطح دانش و علم این تمدن از حدی فراتر رود. چینی ها باروت را اختراع کردند اما نتوانستند سلاح آتشین بسازند. در مقابل این گروههای مذهبی یسوعی (فرقه کوچکی از مسیحیان) بودند که نخستین لوله های توپ را ریخته گری کردند. باز این چینی ها بودند که اصول ساختن خمیر کاغذ را دریافتند اما در صنعت چاپ نتوانستند از مرحله چاپ چوبی فراتر بروند. در نهایت، جوامعی که توانستند با بهره گیری از دانش مرجع مشرق زمین و شتاب در جذب و ابداع تکنیک، به سرعت خشت های صنعت را روی هم بچینند، در کوتاه زمان فاصله ای شگرف با دیگر جوامع گرفتند. به گونه ای که دو قرن بعد از آن دوره، در روزگار معاصر، هنوز این فاصله را حفظ کرده اند.
مطالبی که از این پس به صورت دنباله دار و تحت عنوان » تاریخ صنعت« می خوانید به تحولات و پیشرفتهای علم شیمی در دوران یاد شده می پردازد. به این امید که آگاهی از جزییات تاریخ این علم تأثیر گذار بر حیات بشری، دانش پژوهان جوان کشور را در پیشبرد مطالعاتشان یاری برساند.
فاصله بین پایان سده شانزدهم تا اواسط هجدهم میلادی برای شیمی معدنی مرحله بسیار مهمی بود. روشهای استخراج فرآورده های طبیعی از زمین یا از جانداران و نیز تغییر شکل آنها تحولات بزرگی نیافته بودند، ولی روشهای سنتی تکامل یافتند و هدف آنها ایجاد راهکارهای تازه برای نیل به اقتصادی ترین روشهای ممکن و تغلیظ مقادیر بیشتر مواد بود. به همین دلیل استفاده از تکنیکهای شیمیایی رفته رفته خصلت حرفه ای خود را از دست داد و در جریان این دو سده نوعی صنعت واقعی شیمی تولد یافت.
● عوامل تحول:
تولید مواد رنگی و رنگینه ها، فلزات، شیشه و برخی مواد خوراکی از دیر باز پایه مشاهده خواص و فعل و انفعالات شیمیایی عناصر بوده اند. در جریان همین مشاهدات بود که علم شیمی به وجود آمد. جالب است که تا اواسط سده هفدهم این علم در پیشرفت تکنیکهای صنعتی مربوطه، هیچ گونه نقشی نداشت. تعداد زیاد رساله های شیمی که بیشتر نویسندگان آنها آلمانی و فرانسوی بودند، طی این سده فقط عملیات رایج تولیدکنندگان را نقل می کردند. جای تردید است که محتوای آنها توانسته باشد روی تکنیکهای آماده سازی تأثیری گذاشته باشد. نویسندگان رساله ها، این عملیات را به سطح آزمایشگاه ارتقا دادند و کاری به روشهای جدید شیمی صنعتی نداشتند. حداکثر اینکه بذرهایی از روشهای نوین در آنها بود. نوشته های بازیل والنتین در سال۱۶۰۴، لیباویوس به سال۱۶۰۲، تاشنیوس به سال۱۶۶۸ و لمری به سال۱۶۷۵ که بیش از صد سال خوانده و مورد بحث قرار می گرفتند، از همین دست بودند و حال آنکه نویسندگان سده شانزدهم، بخصوص بیرینگوتچی و آگریکولا هنوز هم آثارشان خوانده و مورد بحث قرار می گیرند.
اصول عملیات صنایع شیمیایی در حقیقت تقریباً تغییری نکرده بود. این اصول شامل تکلیس بود که در هوای آزاد یا در ظروف بسته انجام می گرفت تا اجسام جامد، معمولاً اکسیدها، سولفیدها، نیتراتها، سولفاتها تجزیه شوند و همچنین حلالها که به دنبال تجزیه دوگانه، برای تهیه برخی نمکها و ظرف به ظرف کردن، صاف کردن و تبلور بود. گرچه تعداد ترکیبات معدنی و آلی شناخته شده در این دوران به مقدار بسیار کمی افزوده شد ولی فرآورده های صنایع شیمیایی همیشه ثابت بود.
اما نباید پنداشت که خود این صنعت متحول نبود. در حالی که تکنولوژی طی دو سده تغییری نیافته بود، خصلت این صنعت کلاً تغییر یافت. محتمل است که این تحول در آغاز علل اقتصادی داشته است. تا سده شانزدهم تمام فرآورده ها- به استثنای انواع فلزی آنها- از آن نوع که اکنون به آنها فرآورده های شیمی معدنی گفته می شود به وسیله ونیزیها وارد اروپا شد. اهمیت داد و ستد با ونیز برای ایتالیا این بود که صنعتی برای تغییر شکل مواد خام وارده از آسیای صغیر ایجاد کرد. ایتالیایی ها این مواد را خالص
می ساختند آنگاه وارد بازار می کردند. این رشته فعالیت، مانوفاکتورهای ایتالیا را به ورود در تولید محصولاتی نظیر جوهر شوره، نشادر(آمونیم کلرید)، بوره، جوهر نمک و حتی زاج رهنمون شد، محصولاتی که براساس مواد خام وارداتی یا محلی ساخته می شدند.
طبیعتاً این نوع فرآورده ها به تدریج در کشورهای اروپایی متداول شدند، بویژه در آلمان، که تکامل بسیار یافتند. ساخت فرآورده های قلیایی برپایه سود و پتاس تا سده هفدهم مبهم است. این صنعت به طور کلی در اسپانیا و آلمان متداول شد، لیکن ایتالیا در این رشته تا قرن شانزدهم تفوق خود را بر همه کشورهای اروپا حفظ کرد و در نیمه دوم سده هفدهم بود که وضع تغییر یافت.
اوج گیری نیروی دریایی انگلستان و هلند سبب شد که مرکز تولید فرآورده های شیمیایی از ایتالیا به این دو کشور انتقال یابد. این جابجایی جغرافیایی بر تکامل تکنیکهای تولید اثر نیکویی داشت. صنایع شیمیایی که در توسعه تولید صنعتی و توزیع بازرگانی مؤثر بودند دارای روحیه نوینی شدند که به شکستن سنن هزار ساله گرایش داشتند. در اواسط سده هفدهم بود که برای تولید بیشتر و ساخت داخلی محصولاتی که از خارج می آمد، بشدت کوشیدند تا روشهای کهن را بهبود بخشند.
این نوع صنعت، گویا از اوایل یا ربع اول سده هجدهم در فرانسه توسعه یافت. تولید اسیدها و فرآورده های معدنی نخست در فلاندر و پیکاردی متداول شد و پس از اینکه چند شهر دیگر نظیر روان و گرنوبل به این صنایع گرایش یافتند پاریس نیز وارد جرگه آنها شد. صاحبان صنایع در فرانسه روشهای هلندی و انگلیسی را اقتباس کردند اما در تهیه اسیدنیتریک نوآور بودند.
● اصلاح روشها
چندین مفهوم علمی که نویسندگان آلمانی این عصر آنها را تعریف کرده بودند، در پیشرفت صنایع شیمی نقشی مؤثر داشتند، از آن جمله می توان از تعریف اسیدها نام برد که آن را خارج از گروه بزرگ»نمکها« جای دادند و نیز سود و پتاس و آمونیاک را از یکدیگر تمیز دادند. تولیدکنندگان بدین طریق توانستند فرآورده هایی را که خود می ساختند یا از دیگران می خریدند بهتر بشناسند و بتوانند روشهای خود را برای به دست آوردن فرآورده های مشخص تر، تکامل دهند. این صنعت هنوز نمی توانست مواد خالص یا تقریباً خالصی، مانند مواد امروزی تهیه کند اما توانست به مصرف کنندگان موادی را عرضه بدارد که خواص شیمیایی یا فیزیکی آنها تقریباً ثابت بود و تقاضاهای مصرف کنندگان مختلف را برآورده می ساخت.
تولید مواد مرکب خالص برای آزمایشگاه ها و داروخانه ها در دست کارگاههای کوچکی بود که معمولاً شیمیدانان آنها را تأسیس و یا اداره می کردند، شیمیدانانی که نام آنها در تاریخ علم شیمی مانده است. اینان پزشک و یا داروساز بودند زیرا شیمی در خارج از دانشکده های فوق تدریس نمی شد. آنان به تقاضای همکاران خود( که معمولاً مراجعه کننده های مهمی محسوب می شدند) ترکیبات معدنی یا آلی مورد نیاز برای تهیه داروها و یا آزمایشهای لازم برای اثبات حکمی و یا برای پژوهشها را تولید می کردند. کشف نمکهای جدید مانند تارترات دوگانه سدیم و پتاسیم توسط زینت و سولفات سدیم بوسیله گلوبر دستاورد همین دوره است. از آنجا که در دوران مورد بحث ما یافتن رمز و راز این ترکیبات بسیار دشوار بود، طرز تهیه آنها تا پایان سده هجدهم محرمانه ماند.
فرآورده های دیگر به علل گوناگون کمتر تحت تأثیر داد و ستدهای بین المللی آن دوران قرار گرفتند. مثلاً تولید باروت طی سده های چهاردهم و پانزدهم امری دولتی بود و با اینکه شوره از هند وارد می شد ولی هر دولت در صدد بود که برای تولید آن در داخل کشور کارخانه هایی برپا دارد. در آغاز سده شانزدهم استخراج و تصفیه شوره به طور صنعتی در همه کشورها به جریان افتاد. تکنیک تولید مخلوط باروت همه جا یکسان بود و در سده شانزدهم به مقیاس صنعتی رسید. این تکنیک از راه تجربه به دست آمده بود و به علت خطرناک بودن محصول بدقت رعایت می شد، بنابراین در سده های بعد هم تقریباً تغییرناپذیر ماند.
تهیه خمیر کاغذ، به دست آوردن مواد روغنی، مومی، مواد رنگی دارای منشا گیاهی و چندین فرآورده دیگر و نیز شیشه سازی در کارخانه هایی دور از یکدیگر انجام می گرفت. این کارخانه ها از مواد خام در محل استفاده می کردند و در مناطقی تأسیس می شدند که یا از لحاظ جریان آب که برای کارکردن چکشهای مکانیکی لازم بود، یا نزدیکی با جنگل- برای سوخت کوره - یا از نظر کشت محل یا شرایط اقلیمی مناسب باشند. علل بازرگانی نیز چنانچه دشواریهای فنی در کار بود باید در نظر گرفته می شد. این تأسیسات با وجود پراکندگی، بسیار متعدد بودند و این حالت سبب می شد که روشهای تولید از محلی به محل دیگر نفوذ یابد و طی چند سده تبدیل به روشهای استاندارد شود. این روشها تا پیدایش صنایع ترکیبی و تجهیزات مکانیکی ادامه یافت.
● اصلاح تجهیزات
با این همه دیده می شود که در سده هجدهم ساختمانهای کلی این تأسیسات متحول شده اند. کوره های حجیم تر و مقاوم تری ساخته شد، گنجایش وسایل تقطیر، دیگهای ظرف به ظرف کردن (دکانتاسیون) و سطوح تبخیر افزایش یافت. برای تأمین جریان و ظرف به ظرف شدن مایعات (که در گذشته غالباً با ملاقه های بزرگ دسته دار انجام می گرفت) و نیز امتزاج مایعات و مخلوط کردن، وسایل مکانیکی بسیار ساده ای به کار گرفته شد. آسیاها محکمتر و قویتر شد. آنها توانستند با استفاده از میله های »بادامک داری« که از طریق دنده های ماردون معکوس می شدند چندین دستگاه چکش مکانیکی را به طور مؤثری به کار اندازند. در سده شانزدهم هنوز این چکشها با دست کارگران عمل می کردند. وسایل بالابرنده و جابجا کننده بارها سبب سبک شدن کار کارگران در مانو فاکتورهای شیشه سازی شد و تولید سطوح بسیار بزرگ از این ماده بسیار زیبا را ممکن ساخت. دیگهای بخار کاملتر شد و برای بعضی صنایع داشتن اطاقهای خشک کننده با دمای ثابت و قابل تنظیم عملی شد.
این پیشرفت مداوم در روشهای کارخانه های شیمیایی که احتمالاً از نیمه دوم سده هفدهم آغاز شد و بدون هیچ وقفه ای تا زمان ما ادامه یافته است، یکی از خصوصیات برجسته تحول تکنیکهای شیمیایی تا آغاز سده نوزدهم بود. چنین می نماید که تاریخ نگارانی که غالباً به شرح اصول کار می پردازند تا به چگونگی اجرا، پیوسته به خطا می روند. پیدایش کاملاً مصنوعی نوعی انقلاب در صنعت شیمی مربوط به کارهای لاووازیه و شیمیدانان معاصر او، براساس همین دیدِ اشتباه آمیز مورخان صورت گرفت. در واقع صنعت شیمی تا پنجاه سال بعد از آن تاریخ هم تحت تأثیر هیچ نظریه ای قرار نگرفت. مانوفاکتورداران که در نظریات متوالی ابراز شده طی سده های گذشته، هیچ چیز تازه ای نیافته بودند، نیازی احساس نمی کردند که به اصول نوین شیمی مراجعه کنند مگر اینکه نسل تازه ای در مکتب آنها پرورش
می یافت. در واقع می بایست تا سالهای بین۱۸۴۰-۱۸۵۰ منتظر بود تا نوعی آموزش حقیقی تکنولوژی شیمی شکل بگیرد و به بار نشیند. ولی این بدان معنی نیست که پیش از این تاریخ، صنعت از اکتشافات دانش شیمی سودی نبرده بود. در پرتو پیشرفتهایی که از یک سده پیش در ساختن تجهیزات و وسایل صنعت ایجاد شده بود، صنعت شیمی مواد و ترکیباتی را که کشف می شد در کوتاهترین مدت در مقیاس بازرگانی تولید می کرد. برای اثبات این ادعا می توانیم از تهیه کلر نام ببریم.

مأخذ: تاریخ صنعت و اختراع، تألیف موریس دوما و گروهی از کارشناسان

منبع : ماهنامه نفت پارس