Menghemat Jutaan Dolar – Reaktor Mutakhir Mengurangi Biaya Bahan Plastik Utama Secara Signifikan
Reaktor terobosan yang dirancang oleh para insinyur Universitas Michigan secara efisien mengubah gas alam menjadi propilena, menjanjikan penghematan biaya yang besar dalam produksi produk-produk industri dan konsumen yang penting.
Cara baru untuk membuat bahan penting untuk plastik, perekat, serat karpet, pembersih rumah tangga, dan lainnya dari gas alam dapat mengurangi biaya produksi dalam perekonomian pasca-perminyakan hingga jutaan dolar, berkat reaktor kimia baru yang dirancang oleh University of Michigan insinyur.
Reaktor tersebut menghasilkan propilena, bahan kimia pekerja keras yang juga digunakan untuk membuat daftar panjang bahan kimia bahan kimia industri, termasuk bahan karet nitril yang terdapat pada selang dan segel otomotif serta sarung tangan pelindung berwarna biru. Kebanyakan propilena yang digunakan saat ini berasal dari kilang minyak, yang mengumpulkannya sebagai produk sampingan dari penyulingan minyak mentah menjadi bensin.
Ketika minyak dan bensin tidak lagi populer dibandingkan gas alam, tenaga surya, dan energi angin, produksi propilena dan produk-produk turunan minyak lainnya bisa turun di bawah permintaan saat ini tanpa adanya cara-cara baru untuk memproduksinya.
Tantangan Memproduksi Propilena
Gas alam yang diekstraksi dari serpih merupakan salah satu alternatif potensial pengganti propilena yang bersumber dari minyak mentah. Gas ini kaya akan propana, yang mirip dengan propilena sehingga bisa menjadi bahan prekursor yang menjanjikan, namun metode yang ada saat ini untuk membuat propilena dari gas alam masih terlalu tidak efisien untuk menjembatani kesenjangan pasokan dan permintaan.
Tabung terdalam reaktor membagi propana menjadi gas hidrogen dan propilena dan memungkinkan gas hidrogen keluar ke kulit terluar reaktor. Gas hidrogen tersebut dapat dibakar untuk mendorong reaksi lebih lanjut. Kredit: James Wortman, Linic Lab, Universitas Michigan.
“Sangat sulit untuk mengubah propana menjadi propilena secara ekonomis,” kata Suljo Linic, Profesor Teknik Kimia Martin Lewis Perl Collegiate dan penulis studi yang dipublikasikan di Sains.
“Anda perlu memanaskan reaksi tersebut untuk menggerakkannya, dan metode standar memerlukan suhu yang sangat tinggi untuk menghasilkan propilena yang cukup. Pada suhu tersebut, Anda tidak hanya mendapatkan propilena tetapi juga endapan karbon padat dan produk tidak diinginkan lainnya yang merusak katalis. Untuk meregenerasi reaktor, kita perlu sering membakar simpanan karbon padat, sehingga prosesnya menjadi tidak efisien.”
Desain Reaktor yang Revolusioner
Sistem reaktor baru para peneliti secara efisien membuat propilena dari gas serpih dengan memisahkan propana menjadi propilena dan gas hidrogen. Hal ini juga memberikan jalan keluar bagi hidrogen, mengubah keseimbangan antara konsentrasi propana dan produk reaksi sedemikian rupa sehingga memungkinkan lebih banyak propilena dibuat. Setelah dipisahkan, hidrogen juga dapat dibakar dengan aman dari propana, memanaskan reaktor hingga cukup untuk mempercepat reaksi tanpa menghasilkan senyawa yang tidak diinginkan.
Rawan Almallahi, lulusan doktor teknik kimia dan penulis pertama studi tersebut, sedang mempersiapkan reaktor untuk uji kinerja di dalam tungku. Suljo Linic, Profesor Teknik Kimia Martin Lewis Perl Collegiate dan penulis koresponden studi tersebut, membantu Almallahi. Kredit: Sandra Swisher, Departemen Teknik Kimia, Universitas Michigan.
Pemisahan ini dicapai melalui pipa membran serat berongga yang bersarang di reaktor. Tabung paling dalam terbuat dari bahan yang membagi propana menjadi propilena dan gas hidrogen. Meskipun pipa menyimpan sebagian besar propilena di dalam ruang terdalam, gas hidrogen dapat keluar ke ruang luar melalui pori-pori di lapisan membran bahan. Di dalam ruangan itu, gas hidrogen dibakar secara terkendali dengan mencampurkan oksigen dalam jumlah yang tepat.
Karena hidrogen dapat dibakar di dalam reaktor dan dapat beroperasi di bawah tekanan propana yang lebih tinggi, teknologi ini memungkinkan pabrik memproduksi propilena dari gas alam tanpa memasang pemanas tambahan. Sebuah pabrik yang memproduksi 500.000 metrik ton propilena setiap tahunnya dapat menghemat sebanyak $23,5 juta dibandingkan metode lain yang dimulai dengan gas serpih, menurut perkiraan para peneliti. Penghematan tersebut merupakan penghematan operasional dari pembakaran hidrogen yang dihasilkan sebagai reaksi, dibandingkan bahan bakar lainnya.
Referensi: “Mengatasi keterbatasan dalam dehidrogenasi propana dengan merancang kode sistem membran katalis” oleh Rawan Almallahi, James Wortman dan Suljo Linic, 21 Maret 2024, Sains.
DOI: 10.1126/science.adh3712
Penelitian ini didanai oleh Kantor Ilmu Energi Dasar Departemen Energi AS, RAPID Manufacturing Institute, dan National Science Foundation.
Bahan reaktor dipelajari di Pusat Karakterisasi Bahan Michigan. Tim ini sedang mengupayakan perlindungan paten dengan bantuan UM Innovation Partnerships dan sedang mencari mitra untuk membawa teknologi tersebut ke pasar.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
