Etyleeni eli eteni on kemiallinen yhdiste, jonka jokaisessa molekyylissä on kaksi hiiliatomia ja neljä vetyatomia. Nämä molekyylit on yhdistetty kaksoissidoksella, joka tekee siitä hiilivedyn. Se on erittäin tärkeä teollisuudessa, ja sitä on jopa käytetty biologiassa hormonina. Se on myös eniten valmistettu kemikaali. Sitä on valmistettu noin 75 miljoonaa tonnia vuodessa vuodesta 2005 lähtien. Sitä käytetään eniten polyeteenin valmistukseen.
Perustiedot ja ominaisuudet
- Kemiallinen kaava: C2H4 (etyleeni, eteni)
- Molekyylipaino: noin 28,05 g/mol
- Fysikaaliset ominaisuudet: väritön kaasu, miedosti makea haju, huoneenlämpötilassa kaasu
- Kiehumispiste: noin −103,7 °C; sulamispiste: noin −169 °C
- Tiheys: hieman ilmaa kevyempi (moolimassa hieman pienempi kuin ilman)
- Kemiallinen luonne: hiili-hiili-kaksoissidos tekee etyleenistä hyvin reaktiivisen additio- ja polymeroitumisreaktioissa
Valmistus ja tärkeimmät käyttötavat
Etyleeniä tuotetaan pääosin fossiilisista raaka-aineista käyttäen lämmönkäsittelyä (höyrykrakkaus, steam cracking) esimerkiksi etaanista, propaanista tai naftasta. Joissakin tapauksissa käytetään katalyyttistä dehydrogenaatiota.
Tärkeimmät teolliset käyttökohteet:
- Polyeteenin (polyeteeni) valmistus — suurin yksittäinen käyttötarkoitus
- Etyleenimonoksidi (etyleenioksidi) — lähtöaine etyleeniglykoleille ja monille muille tuotteille
- Muovien ja liuottimien välituotteet: styreeni, vinylikloridi, alfa-olefiinit ym.
- Muut kemialliset synteesit ja teolliset prosessit
Biologinen rooli kasveissa
Etyleeni toimii kasvihormonina (kasvinsisäinen viestiaine). Kasveissa etyleeni tuotetaan lähtien aminohappo metioniinista ACC-välitteisen reitin kautta (entsyymit ACC-syntaasi ja ACC-oksidaasi). Sen vaikutuksia ovat muun muassa:
- hedelmien kypsyminen (esim. banaanit, tomaatit)
- lehtien ja kukkien irtoaminen (abskissio) sekä vanhenemisen (senesenssin) käynnistyminen
- kasvien vaste vaurioihin, taudeille ja ympäristöstressille
Teollisesti etyleeniä hyödynnetään hedelmien ja vihannesten kypsyttämisessä hallituissa tiloissa. Kasvien etyleenintuotanto lisääntyy usein vammautuessa tai stressin seurauksena.
Turvallisuus ja ympäristö
- Palovaara: etyleeni on erittäin herkästi syttyvä ja voi muodostaa räjähtäviä seoksia ilman kanssa.
- Terveysvaikutukset: ei ole voimakkaasti myrkyllinen, mutta suurina pitoisuuksina voi aiheuttaa hapenpuutteen, huimausta tai tajunnanmenetyksen. Hengittävät määräykset ja hyvä ilmanvaihto ovat tärkeitä.
- Säilytys ja käsittely: varastointia paineastioissa, oikeat räjähdys- ja paloturvallisuusmenettelyt sekä polymerisaationestoaineiden käyttö joissain tapauksissa.
- Ilmakehävaikutukset: etyleeni on reaktiivinen orgaaninen yhdiste (VOC) ja osallistuu alailmakehän otsonin muodostukseen ja kemiallisiin reaktioihin ilmakehässä.
Kemiaa käytännössä
Kemiallisesti etyleeni on monien lisäys- ja substituutioreaktioiden lähtöaineena. Se polymeroituu helposti muodostaen erilaatuisia polyeteenejä: korkean paineen radikaalipolymerisaatio tuottaa LDPE:tä, kun taas katalyyttiset prosessit (esim. Ziegler–Natta- tai metalliokatalyytit) tuottavat HDPE:tä ja lineaarisia polymeerejä. Etyleenin hapettuminen hopeakatalyytin avulla tuottaa etyleenioksidia, joka on tärkeä välituote.
Yhteenvetona etyleeni on kemian ja maatalouden keskeinen yhdiste: teollisesti korvaamaton lähtöaine laajalle valikoimalle tuotteita ja biologisesti tärkeä kasvihormoni, jonka käsittely vaatii huolellista turvallisuusajattelua.