Az etilén vagy etén olyan kémiai vegyület, amelynek minden molekulájában két szénatom és négy hidrogénatom található. Ezek a molekulák kettős kötéssel állnak össze, ami szénhidrogénné teszi. Nagyon fontos az iparban, és még a biológiában is használják hormonként. Ez a legtöbbet gyártott vegyi anyag is. Évente körülbelül 75 millió tonnát állítanak elő belőle 2005 óta. Legnagyobb felhasználása a polietilén előállítása.

Alapvető fizikai és kémiai tulajdonságok

  • Képlet: C2H4 (IUPAC név: etén).
  • Állapot: Szobahőmérsékleten színtelen gáz, enyhén édeskés szaggal.
  • Szerkezet: A két szénatom sp2 hibridizációjú, sík geometriájú molekulát alkotnak a kettős kötés miatt; ez a kettős kötés adja magas reakciókészségét.
  • Kémiai reakciók: könnyen megy végbe addíció (pl. hidrogénezés, halogénezés), polimerizáció és oxidáció; fontos kiinduló anyag sok szintetikus átalakuláshoz.

Előállítás és ipari folyamatok

Az etilén előállítása elsősorban fosszilis nyersanyagokból történik, főbb módszerek:

  • Gőzkrakkolás (steam cracking): leggyakoribb eljárás; könnyű szénhidrogéneket (etán, propán, bután) vagy naftát hevítve és disszociáltatva állítanak elő etilént és más olefineket.
  • Petrolkémiai melléktermékek: finomítói és krakkoló üzemek többi frakcióiból tisztítják és választják ki.
  • Katalitikus folyamatok: bizonyos speciális eljárásokkal és katalizátorokkal is lehet etilént készíteni, de a gőzkrakkolás az ipari mérlegben dominál.

Az etilén tisztítása desztillációval és abszorpcióval történik; a nagyüzemi gyártás hatalmas üzemeket és szoros energia- és nyersanyag-gazdálkodást igényel.

Fő felhasználások

  • Polietilén (PE) gyártása: a legnagyobb felhasználási terület. Különböző polimerizációs technikákkal készítenek LDPE (radikális polimerizáció, magas nyomás), HDPE és LLDPE (katalitikus eljárások, Ziegler–Natta vagy metallocén katalizátorok) típusú műanyagokat.
  • Etilén-oxid és etilén-glikol: etilén oxidálásával etilén-oxidot állítanak elő, amelyből etilén-glikolt gyártanak (pl. fagyálló és poliésztergyártás alapanyag).
  • Vinil-klorid, styén, etilbenzol: további fontos alapanyagok a mûanyagok és vegyipari termékek előállításához.
  • Oldószerek és intermedierek: finomabb vegyi szintézisek kiinduló anyagaként is használják.

Etilén mint növényi hormon

Az etilén fontos növényi hormon, amelyet a növények kis mennyiségben gáz formájában termelnek. Főbb hatásai:

  • Gyümölcsök érésének serkentése (pl. banán, paradicsom, alma): a kereskedelemben ezt kihasználva érik utólag a szállítás során.
  • Levél- és virágszáradás (abscisszió) és öregedés (szeneszcencia) szabályozása.
  • Stresszválasz: fizikai sérülés, vízhiány vagy kórokozó fertőzés hatására nő az etiléntermelés.
  • Magzati csírázásnál a „háromszoros válasz” (triple response): a hajtás rövidül, megvastagodik és megváltozik a növekedési irány.

Bioszintézis: az etilén metioninból képződik, a folyamat kulcsenzimei az ACC-szintáz (ACC synthase) és az ACC-oxidáz (ACC oxidase). Az etilén hatását lehet gátolni például 1-metilciklopropénnel (1-MCP), amelyet gyümölcsök tárolásánál alkalmaznak az érés lassítására.

Biztonság, tárolás és környezeti hatások

  • Tűz- és robbanásveszély: az etilén erősen éghető gáz; levegővel robbanóképes elegyet alkothat. Szivárgás esetén tűz- és robbanásveszély áll fenn.
  • Egészségügyi hatások: kis koncentrációkban nem kifejezetten mérgező, de nagy koncentrációban fulladást okozhat (helyettesíti az oxigént). Ipari expozíciót monitoroznak.
  • Környezet: illékony szerves vegyületként hozzájárulhat az ózonképződéshez a troposzférában (városi fotokémiai szmog), ezért a kibocsátást csökkentik és ellenőrzik.
  • Tárolás és szállítás: jellemzően sűrítve vagy cseppfolyósítva (alacsony hőmérsékleten) tárolják speciális palackokban és tartályokban; a biztonsági előírások és szivárgásfigyelés kritikusak.

Polimerizáció és műanyagtechnológia

A polietilén előállításában az etilén monomert különféle eljárásokkal (nagy nyomású radikális polimerizáció, alacsony nyomású katalitikus eljárások) alakítják polimerré. A katalizátor típusa és a folyamatparaméterek határozzák meg a polietilén sűrűségét, mechanikai tulajdonságait és alkalmazhatóságát (csövek, fóliák, palackok, csomagolások stb.).

Összefoglalás

Az etilén (etén) alapvető vegyipari nyersanyag és fontos növényi hormon egyben. Nagy ipari jelentősége a polietilén-gyártásból és számos vegyi alapanyag előállításából fakad; ugyanakkor kezelése és kibocsátása biztonsági és környezeti szempontból is odafigyelést igényel. A növényélettanban betöltött szerepe pedig a mezőgazdasági gyakorlatokban (például tárolás, érés-szabályozás) hasznosítható.