في ظل التشديد المتزايد للقوانين البيئية وترسيخ هدف «الكربون المزدوج» في أذهان الجميع، باتت المواد التقليدية القائمة على المذيبات تُستبدل بشكل متسارع ببدائل صديقة للبيئة بسبب ارتفاع انبعاثاتها من المركبات العضوية المتطايرة (VOC) وتلوثها للبيئة. وتُعدّ السيليكون العضوي القابل للذوبان في الماء فرعًا جديدًا ضمن عائلة مواد السيليكون العضوي، ويتميز بميزتين رئيسيتين هما التوافق مع الماء والأداء المتفوق، ما يتجاوز حدود الطبيعة الكارهة للماء التقليدية للسيليكون العضوي، ليصبح بذلك مادةً رائدة تتماشى مع الاتجاهات البيئية. وتتوسع حالياً مجالات استخدامه من القطاعات التقليدية إلى قطاعات متقدمة مثل التصنيع عالي التقنية والزراعة الخضراء، مما يفتح آفاقاً جديدة للاستفادة من إمكاناته السوقية المتواصلة.

أولاً، ما هو السيليكون العضوي القابل للذوبان في الماء؟ تبرز ميزاته الأساسية خصائص صديقة للبيئة.

السيليكون العضوي القابل للذوبان في الماء هو مادة بوليمرية تُبنى على هيكل أساسي من بولي سيلوكسان، ويتم تعديلها كيميائيًا (مثل إضافة قطع سلسلة البولي إيثر أو مجموعات هيدروفيلية مثل الهيدروكسيل) أو بواسطة عملية استحلاب، مما يمنحها خصائص الذوبان في الماء أو التشتت في الماء. وعلى عكس السيليكون العضوي التقليدي الذي يعتمد على مذيبات عضوية سامة مثل البنزين والكيتون كوسيلة ناقلة، فإن هذا النوع يستخدم الماء كوسط تشتت رئيسي، مما يقلل من استخدام وانبعاث المذيبات العضوية منذ المصدر، وهو ما يتوافق تمامًا مع متطلبات التنمية الصناعية الخضراء.

تتركز ميزته الأساسية في التوفيق بين الصداقة البيئية والأداء الشامل، إذ يحافظ على الخصائص الأصلية لمواد السيليكون العضوي ويبرز في الوقت نفسه خصائصه الخضراء:

أولاً، إنه صديق للبيئة بشكل مثالي، حيث يحتوي على نسبة منخفضة جدًا من المركبات العضوية المتطايرة (VOC)، تقل بكثير عن المعايير البيئية الوطنية. ولا يقتصر الأمر على تحسين بيئة الإنتاج والتشييد وحماية صحة العاملين، بل يساهم أيضًا في الحد من تلوث الغلاف الجوي، كما أن معدل التحلل الحيوي لهذا المنتج، الذي يتوافق مع معيار OECD 301D، يصل إلى 92% خلال 28 يومًا، وهو أفضل بكثير من نسبة 35% الخاصة بالمنتجات القائمة على الزيوت المعدنية. ثانياً، يتمتع بمقاومة فائقة للعوامل الجوية ودرجات الحرارة، إذ تتمتع روابط السيلوكسان في السلسلة الرئيسية للجزيئات بطاقة رابطة عالية جدًا، ما يسمح له بالعمل بثبات في درجات حرارة تتراوح بين -50℃ و250℃ أو حتى أعلى من ذلك. كما أنه لا يتعرض بسهولة للشيخوخة أو التشقق عند التعرض الطويل الأمد للأشعة فوق البنفسجية والمطر. ثالثاً، يتميز بتوافق ممتاز، إذ يتناسب جيدًا مع الراتنجات الصديقة للبيئة مثل الأكريليك المائي والبولي يوريثان، بالإضافة إلى مختلف المضافات، مما يسهّل تطوير منتجات مركبة عالية الأداء، ويتمتع أيضاً بخصائص فائقة من حيث النشاط السطحي والتشحيم.

ثانياً، تواصل توسيع نطاق التطبيقات، وتحقيق بدائل صديقة للبيئة في مجالات متعددة.

بالاعتماد على مزايا الأداء الفريدة، تجاوزت مركبات السيليكون العضوية القابلة للذوبان في الماء القيود التقليدية للاستخدامات، وحققت تطبيقات واسعة النطاق في مجالات مثل المنسوجات والمنتجات اليومية والزراعة والتصنيع الصناعي. وفي الوقت نفسه، بدأت تُطبَّق تدريجيًا في مجالات ناشئة مثل الطاقة الجديدة والرعاية الطبية المتقدمة، لتصبح دعامةً مهمةً لتعزيز التحول الأخضر في مختلف القطاعات.

(1) الطباعة والصباغة النسيجية: مجال رئيسي تقليدي، يُعزَّز بقوة من خلال التحول الأخضر.

تُعدّ صناعة النسيج المجال الأساسي لتطبيقات السيليكون العضوي القابل للذوبان في الماء، وتشكل حاليًا حوالي 35% من حصة السوق. تُستخدم هذه التطبيقات بشكل رئيسي كعوامل معالجة للأقمشة، لتحلّ محلّ الملينات التقليدية عالية التلوث والمضادات الساكنة. الأقمشة المصنوعة من القطن والبوليستر والصوف وغيرها، بعد معالجتها بهذه المواد، تكتسب في آنٍ واحد ملمسًا ناعمًا وسلسًا وقدرة جيدة على الامتصاص المائي، مما يقضي على عيوب الأقمشة المصنوعة من الألياف الصناعية مثل الرطوبة الزائدة وعدم امتصاص العرق. كما أنّ هذه المواد تحسّن مقاومة الأقمشة للشحنات الكهروستاتيكية، وتحدّ من انكماشها ومرونتها، فتجعل الأقمشة الرقيقة تبدو كالحرير، والأقمشة السميكة تبدو كالصوف.

مع الطفرة في الطلب على الأقمشة الفاخرة، تواصل تطبيقات السيليكون العضوي القابل للذوبان في الماء في عمليات جديدة مثل الطباعة الرقمية تحقيق اختراقات مستمرة. تتميز هذه المواد بمقاومتها لدرجات الحرارة العالية وانخفاض رغوتها، ما يجعلها مناسبة لأجهزة التشكيل الذكية. وقد ارتفعت نسبة انتشارها في معالجة الأقمشة الفاخرة من 26% في عام 2021 إلى 41% في عام 2023، مما يتوافق مع متطلبات «الدليل التقني للتنمية الخضراء لصناعة الطباعة والصباغة (2025)» التي تنص على أن تصل نسبة استبدال المضافات السيليكونية العضوية إلى 45% على الأقل.

(2) الرعاية الشخصية: دفع تطوير الاستهلاك، وتسريع تطبيقات الفئة الراقية

تُعدّ السيليكونات العضوية القابلة للذوبان في الماء مادةً أساسيةً لترقية الاستهلاك في صناعة منتجات التجميل اليومية، نظرًا لمزاياها المتمثلة في قلة بقاياها، وسهولة تنظيفها، وليونتها وعدم تسببها بالتهيج. وفي عام 2023، ارتفع حجم سوق هذه المادة بنسبة 19% على أساس سنوي، ولا سيما في فئتي العناية بالشعر والبشرة. ففي منتجات العناية بالشعر، يمكن للسيليكونات العضوية القابلة للذوبان في الماء، مثل الزيوت السيليكونية المعدلة بـ PEG، أن تشكّل طبقة واقية مسامية على سطح خصلات الشعر، مما يمنع فقدان الرطوبة الجلدية بنسبة 78%. كما أنها تحسّن لمعان وخفة انسيابية خصلات الشعر، وتقلل من مشكلة التشابك، وتقي من التصاق الشعر وظهور القشرة الناجم عن بقايا الزيوت السيليكونية التقليدية. وقد ارتفعت نسبة استخدام هذه السيليكونات في منتجات العناية بالشعر التابعة للعلامات التجارية الكبرى من 21% في عام 2021 إلى 49% في عام 2023.

في منتجات العناية بالبشرة وواقيات الشمس، تُعزّز خصائصه الجيدة في تكوين طبقة رقيقة والتوافق مع المكونات الأخرى قابلية انتشار المنتج، كما يجمع بين فعالية الترطيب والحماية، مما يلبي متطلبات المستهلكين الذين يبحثون عن منتجات «لطيفة وصديقة للبيئة وفعالة». وفي المستقبل، ومع إضافة مشتقات زيت السيليكون إلى «دليل مكونات مستحضرات التجميل (إصدار 2025)»، ستتوسع نطاقات استخدامها بشكل أكبر.

(3) الزراعة الخضراء: تمكين تحسين الجودة وزيادة الكفاءة، بما يتوافق مع اتجاه خفض استخدام الأسمدة الكيميائية.

تظهر تطبيقات السيليكون العضوي القابل للذوبان في الماء في مجال الزراعة نموًا متسارعًا، وأصبحت مُضافًا جديدًا يناسب الزراعة الخضراء، ومن المتوقع أن تتحول إلى سوق واعدة يتجاوز معدل نموها السنوي 25%. وبصفتها مُضافًا لمبيدات الآفات والأسمدة، فإنها تحسّن قابلية توزيع وتماسك المحاليل المبيدية والسمادية، وتقلل من فقدان المبيدات، وترفع كفاءة استخدام الأسمدة بنسبة تتراوح بين 10% و15%، كما تخفض بقايا المبيدات، مما يتوافق مع متطلبات خطة وزارة الزراعة والشؤون الريفية «خطة تخفيض استهلاك الأسمدة بحلول عام 2025».

بالنسبة للمحاصيل الاقتصادية المختلفة، تُعدّ تأثيراته دقيقة وقابلة للتحكم: ففي الخضروات والفواكه مثل الطماطم والحمضيات، يمكن أن يزيد معدل إثمار الثمار بنسبة 8% إلى 15%، ويقلل من معدل تشقق الثمار بنسبة 20% إلى 30%， ويحسّن لون الثمار ومستوى حلاوتها؛ وفي الفواكه البستانية مثل العنب والكرز، يمكن أن يقلل من حدوث الأمراض ويطيل فترة التخزين؛ وفي القطن والشاي، يعزز المقاومة للضغوط البيئية ويرفع الإنتاجية والجودة.

(4) التصنيع الصناعي: اختراقات في المجالات عالية المستوى، وإمكانية كبيرة للبديل.

في مجال التصنيع الصناعي، يتوسّع استخدام السيليكون العضوي القابل للذوبان في الماء من التطبيقات الأساسية مثل التشحيم وإزالة الرغوة إلى سيناريوهات متخصصة عالية المستوى. وفي صناعة الدهانات، وبفضل ميزتي انخفاض المركبات العضوية المتطايرة (VOC) ومقاومة الطقس الجيد، بات يُعتبر مادةً أساسيةً لتعديل الدهانات المائية، مما يساعد على رفع نسبة الدهانات الصناعية ذات الأساس المائي لتصل إلى 70% بحلول عام 2025. ويُستخدم على نطاق واسع في دهانات الجدران الخارجية، وتغليف المكونات الكهروضوئية، وحماية الهياكل الفولاذية في الأماكن الخارجية، حيث يمنع حدوث اصفرار الطبقة وتفتتها، ويطيل عمرها الافتراضي.

في مجال مركبات الطاقة الجديدة، شهد الطلب على زيت السيليكون القابل للذوبان في الماء المستخدم في طلاء أغشية بطاريات الطاقة ارتفاعًا حادًا، حيث ازدادت كمية المشتريات في عام 2023 بنسبة 47% مقارنة بالعام السابق. ومن المتوقع أن يصل حجم سوق هذه الفئة إلى ما بين 800 مليون و1 مليار يوان صيني بحلول عام 2025، مما سيُسهم بشكل كبير في زيادة عمر دورة البطارية ليتجاوز 1500 دورة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه أيضًا في تعديل أوراق فلاتر زيت المحركات، بما يعزز الأداء الميكانيكي للأوراق ويزيد مقاومتها للزيوت والحرارة العالية. وفي مجال التغليف الإلكتروني، تلبي المنتجات عالية الجودة متطلبات الاستقرار الحراري لأجهزة الجيل الخامس والمكونات الإلكترونية، وتظل الحصة السوقية للشركات العالمية الكبرى في هذا المجال ثابتة عند حوالي 28%.

(5) سيناريوهات ناشئة أخرى: بدء التنفيذ التدريجي في مجالات مثل الرعاية الصحية ومعالجة المياه.

في المجال الطبي، تُستخدم السيليكونات العضوية القابلة للذوبان في الماء ذات النقاء العالي من الدرجة الطبية، بفضل ميزاتها الممتازة من حيث التوافق الحيوي والتشحيم الجيد، كطلاء تشحيمي للأدوات الطبية مثل قساطر البول والمحاقن، مما يقلل من الاحتكاك والتلف الذي قد تسببه الأدوات على أنسجة الجسم. حاليًا، يصل سعر الطن من المنتجات الطبية إلى ما بين 180,000 و220,000 يوان، وتتمتع هذه المنتجات بقيمة مضافة عالية جدًا في السوق. وفي مجال معالجة المياه، تُستخدم كمضاد فعّال للرغوة في مياه الصرف الصناعي ومعالجة مياه الصرف الصحي، دون التسبب في تلوث ثانوي، وتلائم المتطلبات الصارمة للمعالجة الصديقة للبيئة. وفي صناعة الدباغة، يمكن استخدامها كعامل انزلاق وعامل تجميل، لتمنح الجلد ملمسًا لامعًا وناعمًا، لتحل محل المواد المساعدة التقليدية عالية التلوث.

ثالثًا: اتجاهات تطور الصناعة: دفع مزدوج من الحماية البيئية والتكنولوجيا، مع استمرار إطلاق الإمكانات.

لا يمكن فصل التطور السريع لقطاع السيليكون العضوي القابل للذوبان في الماء عن الدعم المتزامن للسياسات البيئية والتحديثات التقنية. على الصعيد السياسي، أدرج «دليل توجيهات تطبيق الدفعة الأولى من المواد الجديدة ذات الأهمية الكبرى» زيت السيليكون القابل للذوبان في الماء صديق البيئة كمادة ذات أولوية للتطوير. وقد أصدرت المناطق المختلفة حوافز ضريبية وسياسات داعمة للصناعة، مما يدفع القطاع إلى التخلص من الطاقات الإنتاجية المتقادمة ويُجبر على استبدال المواد التقليدية. وعلى الصعيد السوقى، بلغ حجم سوق زيت السيليكون القابل للذوبان في الماء في الصين 4.86 مليار يوان في عام 2023، ومن المتوقع أن يتجاوز 7.2 مليار يوان بحلول عام 2025، بمعدل نمو سنوي مركب يصل إلى 10.8%. وتستفيد منطقتي شرق الصين وجنوب الصين من مزايا سلسلة الصناعة، حيث تستحوذان معًا على 67% من الحصة السوقية، وتشكلان العديد من قواعد الإنتاج بسعة عشرة آلاف طن لكل منها.

في المستقبل، ستركز الصناعة على ثلاثة اتجاهات رئيسية: أولاً، استبدال المواد الخام القائمة على الموارد الحيوية؛ فقد تم الانتهاء من التجارب الوسيطة على زيت السيليكون الثالث القائم على الموارد الحيوية، مما يعزز مزيدًا من الخصائص الصديقة للبيئة؛ ثانياً، التصنيع الذكي، الذي يخفض استهلاك الطاقة بنسبة 22% بفضل أجهزة التفاعل المستمر؛ ثالثاً، الابتكار في التطبيقات الميدانية، حيث تدخل المخزونات التقنية في مجالات جديدة مثل طلاء الشاشات المرنة والأجهزة الطبية مرحلة التحقق السريري أو التطبيق على نطاق واسع بشكل تدريجي.

باعتبارها مادة جديدة ضمن الاتجاهات البيئية، تحلّ السيليكون العضوي القابل للذوبان في الماء مشكلات البيئة المرتبطة بالسيليكون العضوي التقليدي، وتلبي في الوقت ذاته متطلبات التطبيقات المتعددة، لتصبح حاملًا مهمًا لدفع التحول الأخضر في مختلف الصناعات. ومع استمرار تطوير التقنيات وتوسيع نطاق تطبيقاتها، من المتوقع أن يحقق السيليكون العضوي القابل للذوبان في الماء طفرات في مجالات أكثر تقدمًا، مما يفتح آفاقًا جديدة لتطوير المواد الخضراء.