Proses Pengolahan Gas Alam Menjadi Etilena – Etilena (C₂H₄) adalah salah satu bahan kimia dasar terpenting dalam industri petrokimia modern. Zat ini berbentuk gas tidak berwarna dan mudah terbakar, dengan aroma yang agak manis. Meskipun sederhana dalam struktur — hanya terdiri dari dua atom karbon dan empat atom hidrogen — etilena memiliki peran besar sebagai bahan baku utama berbagai produk plastik dan kimia, seperti polietilena, etanol, etilen oksida, serta etilen glikol.
Dalam kehidupan sehari-hari, etilena berperan penting dalam pembuatan kantong plastik, botol minuman, pipa air, serat sintetis, hingga bahan isolasi listrik. Selain itu, gas ini juga digunakan dalam bidang pertanian sebagai zat pematangan buah, karena etilena secara alami dihasilkan oleh tanaman untuk mempercepat proses pematangan.
Salah satu sumber utama untuk menghasilkan etilena adalah gas alam (natural gas). Gas alam banyak mengandung hidrokarbon ringan seperti metana, etana, dan propana, yang dapat diolah menjadi etilena melalui proses kimia tertentu. Penggunaan gas alam sebagai bahan baku dianggap lebih efisien dan ekonomis dibandingkan minyak bumi, karena jumlahnya melimpah dan menghasilkan emisi yang lebih rendah.
Tahapan Proses Pengolahan Gas Alam Menjadi Etilena
Proses produksi etilena dari gas alam dilakukan melalui beberapa tahapan penting di pabrik petrokimia. Tahapan ini melibatkan reaksi kimia bersuhu tinggi, pemisahan gas, hingga pemurnian untuk menghasilkan etilena berkualitas tinggi. Berikut penjelasan langkah-langkah utamanya:
1. Pemisahan Komponen Gas Alam (Gas Separation)
Langkah pertama adalah memisahkan komponen-komponen dalam gas alam. Gas alam mentah biasanya mengandung campuran metana (CH₄), etana (C₂H₆), propana (C₃H₈), butana (C₄H₁₀), serta gas pengotor seperti karbon dioksida (CO₂) dan uap air (H₂O).
Proses pemisahan dilakukan menggunakan teknologi seperti distilasi kriogenik (cryogenic distillation) dan absorpsi. Tujuannya adalah memisahkan etana dan propana, karena kedua senyawa inilah yang akan diubah menjadi etilena. Metana, sebagai komponen utama gas alam, biasanya digunakan kembali sebagai bahan bakar dalam proses pemanasan.
2. Proses Cracking Termal (Steam Cracking)
Tahapan utama dalam pembuatan etilena adalah steam cracking, yaitu proses pemecahan molekul hidrokarbon besar (etana atau propana) menjadi molekul yang lebih kecil dengan bantuan panas tinggi.
-
Gas etana dimasukkan ke dalam reaktor dan dicampur dengan uap air (steam).
-
Campuran ini kemudian dipanaskan pada suhu sekitar 800–900°C dalam waktu sangat singkat (kurang dari 1 detik).
-
Reaksi kimia utama yang terjadi adalah:
C2H6→C2H4+H2C_2H_6 \rightarrow C_2H_4 + H_2
Reaksi ini bersifat endotermik, artinya membutuhkan energi panas dalam jumlah besar. Oleh karena itu, digunakan furnace (tungku pemanas) khusus dengan bahan tahan suhu ekstrem.
Selain menghasilkan etilena, proses cracking juga menghasilkan produk sampingan seperti hidrogen, metana, propilena, dan butadiena yang kemudian dimanfaatkan dalam industri lain.
3. Pendinginan Cepat (Quenching)
Setelah reaksi cracking selesai, gas hasil reaksi harus segera didinginkan dengan cepat agar reaksi tidak berlanjut dan menghasilkan senyawa yang tidak diinginkan. Proses ini disebut quenching.
Pendinginan dilakukan dengan menyemprotkan air atau menggunakan sistem penukar panas. Gas panas yang keluar dari reaktor diturunkan suhunya menjadi sekitar 100°C dalam hitungan detik. Langkah ini penting untuk menjaga kestabilan etilena yang sudah terbentuk.
4. Pemisahan dan Pemurnian (Separation and Purification)
Setelah pendinginan, campuran gas yang dihasilkan terdiri dari berbagai komponen, termasuk etilena, etana yang belum bereaksi, hidrogen, propilena, dan gas ringan lainnya. Proses pemisahan dilakukan melalui beberapa tahap distilasi fraksional dengan suhu dan tekanan yang berbeda.
-
De-methanizer column: memisahkan metana dari campuran gas.
-
De-ethanizer column: memisahkan etilena dan etana.
-
De-propanizer column: memisahkan propana dan propilena.
-
Ethylene purification unit: memurnikan etilena hingga kemurnian mencapai lebih dari 99,9%.
Etana yang tidak bereaksi biasanya dikembalikan ke proses steam cracking agar tidak terbuang. Hasil akhirnya adalah gas etilena murni siap digunakan sebagai bahan baku industri petrokimia.
Penggunaan Etilena dalam Industri
Etilena yang dihasilkan dari gas alam memiliki berbagai kegunaan penting di dunia industri modern. Berikut beberapa di antaranya:
-
Pembuatan Polietilena (PE)
Ini adalah penggunaan terbesar etilena, mencapai lebih dari 60% dari total produksi global. Polietilena digunakan untuk membuat kantong plastik, botol, pipa, dan kemasan makanan. -
Produksi Etilen Oksida dan Etilen Glikol
Kedua bahan ini digunakan untuk membuat antifreeze, serat poliester, dan pelarut kimia. -
Pembuatan Polivinil Klorida (PVC)
Etilena menjadi bahan dasar dalam pembuatan vinil klorida, yang selanjutnya diolah menjadi PVC — bahan penting untuk konstruksi, pipa, dan isolasi kabel. -
Bahan Kimia Industri Lain
Etilena juga digunakan dalam pembuatan styrene (untuk styrofoam), acetaldehyde, dan ethanol.
Selain itu, dalam bidang pertanian, etilena dimanfaatkan sebagai zat pengatur tumbuh tanaman, khususnya untuk mempercepat pematangan buah-buahan seperti pisang, mangga, dan tomat.
Keunggulan Penggunaan Gas Alam sebagai Bahan Baku
Pemanfaatan gas alam untuk memproduksi etilena memiliki beberapa keunggulan dibandingkan minyak bumi:
-
Ketersediaan Melimpah
Cadangan gas alam di banyak negara, termasuk Indonesia, masih sangat besar sehingga menjamin keberlanjutan pasokan. -
Proses Lebih Efisien
Komponen etana dan propana dalam gas alam lebih mudah diolah menjadi etilena dibandingkan fraksi minyak mentah. -
Ramah Lingkungan
Produksi berbasis gas alam menghasilkan emisi karbon lebih rendah dan limbah kimia lebih sedikit dibandingkan proses berbasis minyak. -
Biaya Produksi Lebih Rendah
Karena prosesnya lebih sederhana, biaya bahan baku dan energi yang dibutuhkan juga lebih hemat.
Tantangan dalam Produksi Etilena
Meskipun prosesnya efisien, industri etilena menghadapi beberapa tantangan, seperti:
-
Konsumsi energi tinggi: Proses steam cracking memerlukan suhu hingga 900°C yang membutuhkan banyak bahan bakar.
-
Investasi awal besar: Pembangunan pabrik petrokimia memerlukan dana miliaran rupiah dengan teknologi tinggi.
-
Dampak lingkungan: Meski lebih bersih dari minyak bumi, proses ini tetap menghasilkan gas buang seperti CO₂ yang perlu dikendalikan.
Untuk mengatasi hal ini, banyak perusahaan kini mengembangkan teknologi cracking berbasis listrik (electric cracking) dan pemanfaatan energi terbarukan untuk mengurangi jejak karbon.
Kesimpulan
Etilena adalah salah satu bahan kimia paling penting di dunia modern, dan gas alam menjadi sumber utama untuk memproduksinya secara efisien dan ekonomis. Melalui tahapan pemisahan, cracking, pendinginan, dan pemurnian, gas alam yang awalnya sederhana dapat diubah menjadi etilena murni — bahan dasar berbagai produk plastik dan kimia industri.
Keunggulan utama dari proses ini adalah efisiensi energi, biaya rendah, dan emisi lebih ramah lingkungan dibandingkan metode konvensional berbasis minyak bumi. Namun, tantangan seperti konsumsi energi tinggi dan kebutuhan investasi besar tetap harus diperhatikan.
Dengan perkembangan teknologi yang terus berlanjut, di masa depan proses produksi etilena dari gas alam diharapkan menjadi lebih hemat energi, berkelanjutan, dan ramah lingkungan, mendukung transisi menuju industri kimia yang hijau dan efisien.