Etüleen ehk eteen on keemiline ühend, mille igas molekulis on kaks süsinikuaatomit ja neli vesinikuaatomit (keemiline valem C2H4). Need aatomid on seotud kaksiksidemega, mistõttu etüleen kuulub süsivesinike hulka kui lihtne olefiin (alkeen). See on värvitu, kergelt magusa lõhnaga, väga lenduv ja kõrge reaktiivsusega gaas, mis mängib suurt rolli nii keemia- kui ka tööstuses ning on tuntud ka kui taimedes toimiv signaalmolekul: kasutatakse isegi bioloogias kui hormoonina viljade küpsemise reguleerimiseks.

Peamised omadused

  • Keemiline valem: C2H4.
  • Füüsikalised omadused: värvitu gaas, kergelt magusa lõhnaga; keemistemperatuur umbes −103,7 °C ja sulamistemperatuur ligikaudu −169 °C.
  • Reaktiivsus: kaksikside teeb etüleenist hästi reageeriva ühendi — see osaleb polümerisatsioonis, halogeenimise, oksüdatsiooni ja hüdrogeenimise reaktsioonides.
  • Tuleoht: väga kergesti süttiv; õhus tekivad plahvatuslikud seguvahemikud (umbes 2,7–36 vol%).

Tootmine

Etüleeni peamine tootmismeetod on nafta- ja gaasitööstuse käitised, kus orgaanilisi süsivesinikke kuumutatakse kõrgetel temperatuuridel (nn aurukraakkimine ehk steam cracking). Sellest protsessist saadakse lisaks etüleenile ka propeeni, butaane ja aromaatseid ühendeid. Teine levinud meetod on etaani katalüütiline dehüdrogenatsioon gaasikõrvaltõmbeil (peamiselt maagaasi töötlemisel).

Polüetüleeni (polüetüleen) tootmiseks läbib etüleen polümerisatsiooni, mille puhul etüleenimolekulid liidetakse pikkadeks makromolekulideks. Sõltuvalt meetodist ja katalüsaatorist saadakse erinevaid polüetüleeni tüüpe:

  • LDPE (madala tihedusega): valmistatakse kõrges rõhus vaba-radikaalset polümerisatsiooni kasutades; toode on painduv, kasutusel kilekotid ja kestad.
  • HDPE (kõrge tihedusega): toodetakse madalrõhul katalüütiliselt (näiteks Ziegler–Natta või kromikatalüsaatorid); toode on tugevam ja jäigem, kasutatakse torudes, konteinerites ja mänguasjades.
  • LLDPE (lineaarne madala tihedusega): valmistatakse ko-polümerisatsiooniga, mis annab hea venivuse ja vastupidavuse õhemates kiletoodetes.
  • Muu tehnoloogia: kaasaegsed metalloceeni katalüsaatorid võimaldavad paremat omaduste juhtimist ja ühtlasemat molekulaarset struktuuri.

Etüleen on globaalselt üks kõige enam toodetud keemilisi ühendeid — see on kemikaal, mille tootmismaht on olnud väga kõrge; alates 2005. aastast toodetakse seda igal aastal umbes 75 miljonit tonni (sellest suur osa läheb polüetüleeni tootmisse).

Kasutusvaldkonnad

  • Peamine kasutusala on polümeeride (eelkõige polüetüleen) tootmine — see moodustab suuri osa pakenditest, torudest, kilegaetmetest ja igapäevastest plasttoodetest.
  • Keemiatööstuses on etüleen lähteaineks paljude teiste ühendite valmistamisel, näiteks etanool, etüleenoksiid ja etüleenglükool.
  • Põllumajanduses ja viljatootmises kasutatakse etüleeni kontrollitud kogustes viljade ja puuviljade küpsemise kiirendamiseks.

Ohutus ja keskkonnamõjud

  • Terviseriskid: etüleen ei ole tugeva toksilisusega, kuid suures kontsentratsioonis võib see põhjustada lämbumist, samuti on see tule- ja plahvatusohtlik.
  • Keskkond: etüleenist valmistatud plastid — eriti polüetüleen — on laialt levinud ja moodustavad suure osa plastireostusest; nende ringlussevõtt ja taaskasutus on tänapäeval oluline keskkonnapoliitika teema.
  • Tööohutus: tootmis- ja töötlemisseadmetes on oluline gaasi lekkekontroll, korralik ventilatsioon ja süttimiskindel tehnoloogia.

Kokkuvõttes on etüleen lihtne molekul ent kõrge tähtsusega: selle keemilised omadused teevad temast universaalse lähteaine keemiatööstusele ja põhilise komponendi paljude plasttoodete tootmisel, samas kaasnevad selle kasutamisega nii ohutus- kui ka keskkonnaalased väljakutsed.