مروري بر مواد پرانرژي سازگار با محيط زيست

A Review on Environmentally Friendly Energetic Materials

امروزه به‌واسطه‌ي تهديدهاي فراواني كه از سوي مواد و فرايندهاي شيميايي متوجه انسان و محيط زيست است، شيمي سبز بسيار مورد اقبال و توجه دانشمندان قرار گرفته است. به نظر مي‌رسد در آينده‌اي نزديك، توجه به اصول شيمي سبز در كليه‌ي مراحل طراحي مواد پرانرژي و فرايندهاي توليد، بهينه‌سازي و يا دفع ضايعات و پساب‌هاي صنعتي الزامي گردد. اين مقاله، مروري اجمالي در مورد نگرش شيمي سبز به مواد پرانرژي در كلاس‌هاي مختلف آن اعم از مواد منفجره، پيشرانه‌ها و تركيبات پيروتكنيك دارد. مواد پرانرژي سبز بايد براساس اصول دوازده‌گانه‌ي شيمي سبز توليد شوند. بنابراين، توليد مواد زايد ضمن چرخه‌ي توليد، آزمون، نگهداري و حمل و نقل مواد پرانرژي به حداقل مي‌رسد. همچنين محصولات آلاينده‌ي ناشي از احتراق و انفجار و يا تجزيه‌ي اين مواد مي‌بايست به كمترين مقدار ممكن برسد. مواد پرانرژي با محتواي نيتروژن بالا، يكي از دسته‌هاي مواد پرانرژي هستند كه بسيار مورد توجه محققين در اين حوزه از علوم قرار گرفته‌اند. از آنجايي كه بخش عمده‌اي از گازهاي ناشي از تجزيه، احتراق يا انفجار اين مواد را گاز نيتروژن تشكيل مي‌دهد، اين مواد را سبز مي‌خوانند. همچنين طراحي فرمولاسيون‌هايي براي پيشرانه‌ها و پيروتكنيك‌ها كه حتي‌الامكان عاري از فلزاتي مانند سرب باشد و يا عاري از عناصر هالوژني باشد، از اهداف ديگر دانشمندان علم مواد پرانرژي به منظور تحقق اهداف شيمي سبز مي‌باشد. همچنين تلاش‌هاي انجام گرفته براي دستيابي به اكسيدكننده‌ها و بايندرهاي سبز به منظور جايگزيني با مواد فعلي در فرمولاسيون‌هاي مواد پرانرژي به اختصار آمده است.

Since the number of threats originated from chemicals and chemical processes to human health and environment is not negligible, green chemistry has attracted the attention of scientists. It seems that application of the green chemistry principles in all stages of design energetic materials and production processes, optimizing or disposal of wastes and industrial effluents would be required in future. In this paper, different aspects of Green Chemistry’s attitude to various energetic materials, including explosives, propellants and pyrotechnics will be discussed. Green-energetic materials must be produced based on twelve principles of green chemistry. To this end, the production waste’s life-cycle, testing and maintenance of energetic materials should be minimized. The pollutants originated from combustion, explosion or decomposition of these compounds should also be reduced to the least amount. Energetic materials with high nitrogen content are one of the main classes of energetic materials that have attracted many attentions in this area of science. Since nitrogen gases are the major components of the products formed through the decomposition, ignition or explosion of these materials, they are called green materials. Another goal of scientists in this field is to formulate lead- and halogen-free propulsions and pyrotechnics. This paper also considers the main efforts to achieve green oxidizers and binders as alternatives for current energetic formulations.