Sebuah membran murah yang bekerja pada suhu ruang berpotensi mengubah cara kilang memisahkan minyak mentah. Temuan ini menawarkan jalur yang jauh lebih hemat energi dibanding distilasi konvensional yang selama ini menjadi andalan industri refining.
Yang mengejutkan, mekanisme pemisahan utamanya bukan lapisan selektif ultra-tipis yang rumit, melainkan fouling atau penumpukan material pada membran. Dalam riset tim dari Korea Advanced Institute of Science & Technology (KAIST) dan Georgia Tech, proses itu justru membentuk saluran nanoskopis yang membantu memisahkan fraksi minyak.
Lapisan alami di dalam pori menjadi penentu
Peneliti menggunakan membran berbahan porous polyacrylonitrile atau PAN untuk melewatkan crude oil secara langsung. Material ini dipilih karena murah, stabil secara kimia, dan sudah luas digunakan dalam filtrasi industri.
Saat minyak mentah mengalir melewati pori-pori membran, hidrokarbon yang lebih berat menumpuk secara alami di dinding pori. Penumpukan itu membentuk saluran yang terorganisasi sendiri dengan lebar kurang dari dua nanometer.
Jalur tersebut membiarkan fraksi ringan seperti naphtha, gasoline, dan kerosene lewat, sementara komponen yang lebih berat tertahan. Dengan cara ini, pemisahan berlangsung pada suhu ruang tanpa harus bergantung pada pelapisan selektif tambahan.
Performa yang melampaui catatan sebelumnya
Menurut tim peneliti, membran PAN polos itu mencapai laju permeasi crude oil sekitar 23 kali lebih tinggi dibanding membran terbaik yang pernah dilaporkan sebelumnya. Performa tersebut juga tetap stabil selama 28 hari berturut-turut.
Kombinasi laju aliran tinggi dan stabilitas jangka panjang menjadi nilai penting untuk adopsi industri. Jika diterapkan pada skala luas, teknologi ini bisa memangkas konsumsi energi sekaligus menekan biaya refining.
Potensi dipasang pada kilang yang sudah ada
Tim peneliti menilai teknologi ini dapat diintegrasikan ke fasilitas kilang yang sudah berjalan sebagai unit filtrasi modular. Artinya, refinery tidak harus mengganti peralatan utama untuk mulai memakai proses ini.
Simulasi proses menunjukkan bahwa penggunaan membran sebagai tahap pra-perlakuan sebelum distilasi konvensional dapat menurunkan konsumsi energi total sebesar 31,6 persen. Simulasi itu juga memproyeksikan penurunan emisi karbon dioksida sebesar 37,6 persen, penggunaan air pendingin 20,7 persen, dan biaya operasional 36 persen dibanding metode refining konvensional.
Dampak yang dirasakan lebih luas
Pemurnian minyak mentah dikenal sebagai salah satu proses industri paling boros energi. Dalam distilasi konvensional, crude harus dipanaskan di atas 350 derajat Celsius untuk dipecah menjadi produk seperti gasoline, kerosene, dan naphtha.
Secara global, proses ini diperkirakan mengonsumsi 1.100 terawatt-jam listrik per tahun. Angka itu menjadikan refining sebagai penyumbang besar penggunaan energi kilang sekaligus emisi gas rumah kaca.
Di Korea Selatan, adopsi luas di sektor refining dan petrokimia diperkirakan dapat memangkas emisi gas rumah kaca sekitar 10 juta metrik ton per tahun. Jumlah itu setara dengan emisi yang dihasilkan sekitar empat juta kendaraan bermesin pembakaran internal.
Peluang meluas ke sektor lain
Potensi membran ini tidak berhenti pada minyak mentah. Tim peneliti juga melihat peluang penggunaannya untuk memurnikan pyrolysis oil dari limbah plastik, memulihkan pelarut industri di manufaktur baterai, pemurnian farmasi, dan produksi biofuel.
KAIST menyebut target berikutnya adalah mengendalikan fenomena penyempitan pori yang muncul spontan itu agar bisa diterapkan di seluruh proses refining. Mereka juga ingin memperluas teknologi ini ke daur ulang plastik, pemurnian biofuel, dan proses kimia berkelanjutan lain yang mendukung netralitas karbon.
Studi tersebut menyimpulkan bahwa membran yang terbentuk sendiri ini membuka pendekatan baru dalam pemisahan molekuler. Keberhasilan skala besar masih bergantung pada kemajuan manufaktur membran berarea luas dan keandalan operasi jangka panjang.
