پراکسید هیدروژن (H₂O₂) یکی از ترکیبات کلیدی در صنایع شیمیایی، دارویی، پزشکی و محیط‌زیست است. این ماده ساده اما قدرتمند، به‌عنوان اکسیدکننده‌ای ملایم و پاک شناخته می‌شود که در واکنش‌های مختلف، تنها آب و اکسیژن به‌عنوان محصولات جانبی تولید می‌کند؛ موضوعی که آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده در فرآیندهای سازگار با محیط زیست تبدیل کرده است.
کاربردهای متنوع پراکسید هیدروژن
پراکسید هیدروژن علاوه‌بر نقش ضدعفونی‌کننده در پزشکی و داروخانه‌ها، به‌طور گسترده در صنعت برای سفیدکنندگی بدون کلر (در صنایع کاغذ و نساجی)، حذف آلاینده‌های آلی از پساب و واکنش‌های اکسیداسیون شیمیایی و به خصوص به عنوان ضدعفونی کننده تتراپک ها در صنایع غذایی به‌کار می‌رود.در کاربردهای زیست‌محیطی، H₂O₂ برای تجزیه ترکیبات آلی سمی نظیر رنگ‌های آزو در پساب‌ها استفاده می‌شود؛ بدون اینکه پسماند خطرناکی بر جای بگذارد.
تولید صنعتی؛ از گذشته تا آینده
در حال حاضر، پراکسید هیدروژن به‌صورت انبوه از طریق فرآیند آنتراکینون تولید می‌شود. این فرآیند شامل اکسیداسیون و احیای مکرر یک ترکیب آلی با وزن مولکولی بالا است. اگرچه بازدهی بالایی دارد، اما به‌دلیل پیچیدگی زیاد، وابستگی به مشتقات نفتی و هزینه‌بر بودن، گزینه‌ای کاملاً پایدار محسوب نمی‌شود.در دهه‌های اخیر، تلاش‌های زیادی برای توسعه روش‌های تولید مستقیم یا درجا (in situ) صورت گرفته که نیازی به مراحل چندگانه یا ذخیره‌سازی ماده خطرناک ندارند.
روش‌های نوین تولید H₂O₂
روش‌های نوآورانه‌ای برای تولید پراکسید هیدروژن توسعه یافته‌اند که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
بیوکاتالیز آنزیمی: تولید درجا H₂O₂ با استفاده از آنزیم‌هایی مانند گلوکز اکسیداز، که در واکنش با اکسیژن و سوبستراهای طبیعی، به‌صورت کنترل‌شده پراکسید هیدروژن تولید می‌کنند.
الکتروکاتالیز: کاهش الکتروشیمیایی اکسیژن در الکترودهای خاص برای تولید H₂O₂، با قابلیت کنترل دقیق و بدون مواد جانبی سمی.
فتوکاتالیز:استفاده از کاتالیزورهای فعال‌شونده با نور (مثلاً TiO₂ یا گرافن اصلاح‌شده) برای تولید پراکسید هیدروژن از آب و اکسیژن.
پلاسما سرد: استفاده از پلاسماهای کم‌دما در فشار اتمسفری برای فعال‌سازی اکسیژن و تولید H₂O₂، بدون نیاز به حرارت یا مواد شیمیایی اضافی.
مزایا و چالش‌ها
روش‌های نوین تولید پراکسید هیدروژن، به‌ویژه روش‌های بیوکاتالیز و الکتروشیمیایی، باعث افزایش ایمنی، کاهش هزینه حمل‌ونقل و به حداقل رساندن آلودگی می‌شوند. با این حال، چالش‌هایی مانند پایداری آنزیم‌ها، کنترل دقیق غلظت H₂O₂ و طراحی مناسب راکتورها هنوز وجود دارند که در حال بررسی و بهبود هستند.
نتیجه‌گیری
پراکسید هیدروژن، به‌عنوان یک اکسیدکننده ملایم و سبز، نقش مهمی در آینده صنایع پایدار ایفا خواهد کرد. حرکت به‌سمت روش‌های ایمن‌تر، کارآمدتر و سازگار با محیط‌زیست برای تولید این ترکیب، نه تنها بهره‌وری صنعتی را افزایش می‌دهد، بلکه به کاهش اثرات زیست‌محیطی نیز کمک می‌کند.
🔍 هم‌اکنون در مرز میان شیمی، زیست‌فناوری و فناوری نانو، تلاش برای بهینه‌سازی روش‌های تولید H₂O₂ ادامه دارد؛ آینده‌ای که در آن H₂O₂ در محل مصرف و با کمترین اثر جانبی تولید شود، دیگر دور از دسترس نیست.