Industri kimia terdiri dari perusahaan dan organisasi lain yang mengembangkan dan memproduksi bahan kimia industri, khusus, dan bahan kimia lainnya. Industri ini merupakan pusat ekonomi dunia modern, yang mengubah bahan mentah(minyak, gas alam, udara, air, logam, dan mineral) menjadi bahan kimia komoditas untuk produk industri dan konsumen. Industri ini mencakup industri petrokimia seperti polimer untuk plastik dan serat sintetis; bahan kimia anorganik seperti asam dan basa; bahan kimia pertanian seperti pupuk, pestisida, dan herbisida; serta kategori lain seperti gas industri, bahan kimia khusus, dan obat-obatan.
Berbagai profesional terlibat dalam industri kimia termasuk insinyur kimia, ahli kimia, dan teknisi laboratorium.
Sejarah
Meskipun bahan kimia telah dibuat dan digunakan sepanjang sejarah, kelahiran industri kimia berat (produksi bahan kimia dalam jumlah besar untuk berbagai kegunaan) bertepatan dengan dimulainya Revolusi Industri.
Revolusi Industri
Salah satu bahan kimia pertama yang diproduksi dalam jumlah besar melalui proses industri adalah asam sulfat. Pada tahun 1736, apoteker Joshua Ward mengembangkan proses untuk produksinya yang melibatkan pemanasan sulfur dengan sendawa, yang memungkinkan sulfur teroksidasi dan bercampur dengan air. Ini adalah produksi praktis pertama asam sulfat dalam skala besar. John Roebuck dan Samuel Garbett adalah orang pertama yang mendirikan pabrik berskala besar di Prestonpans, Skotlandia, pada tahun 1749, yang menggunakan ruang kondensasi timbal untuk pembuatan asam sulfat.
Pada awal abad ke-18, kain diputihkan dengan cara mengoleskannya dengan air seni basi atau susu asam dan mengeksposnya pada sinar matahari untuk jangka waktu yang lama, yang menyebabkan kemacetan parah dalam produksi. Asam sulfat mulai digunakan sebagai bahan yang lebih efisien dan juga kapur pada pertengahan abad ini, tetapi penemuan bubuk pemutih oleh Charles Tennant-lah yang mendorong terciptanya perusahaan industri kimia pertama yang besar. Bubuknya dibuat dengan mereaksikan klorin dengan kapur mati kering dan terbukti menjadi produk yang murah dan sukses. Dia membuka St Rollox Chemical Works, di utara Glasgow, dan produksinya meningkat dari hanya 52 ton pada tahun 1799 menjadi hampir 10.000 ton hanya dalam waktu lima tahun.
Soda ash telah digunakan sejak zaman kuno dalam produksi kaca, tekstil, sabun, dan kertas, dan sumber kalium secara tradisional adalah abu kayu di Eropa Barat. Pada abad ke-18, sumber ini menjadi tidak ekonomis karena penggundulan hutan, dan Akademi Ilmu Pengetahuan Prancis menawarkan hadiah sebesar 2400 livre untuk metode yang dapat menghasilkan alkali dari garam laut(natrium klorida). Proses Leblanc dipatenkan pada tahun 1791 oleh Nicolas Leblanc yang kemudian membangun pabrik Leblanc di Saint-Denis. Dia tidak mendapatkan hadiah uang karena Revolusi Prancis
Di Inggris, proses Leblanc menjadi populer. William Losh membangun pabrik soda pertama di Inggris di pabrik Losh, Wilson dan Bell di Sungai Tyne pada tahun 1816, tetapi tetap dalam skala kecil karena tarif yang tinggi untuk produksi garam hingga tahun 1824. Ketika tarif ini dicabut, industri soda Inggris dapat berkembang pesat. Pabrik kimia milik James Muspratt di Liverpool dan kompleks milik Charles Tennant di dekat Glasgow menjadi pusat produksi bahan kimia terbesar di dunia. Pada tahun 1870-an, produksi soda Inggris mencapai 200.000 ton per tahun, melebihi produksi semua negara lain di dunia.
Pabrik-pabrik besar ini mulai memproduksi bahan kimia yang lebih beragam seiring dengan berkembangnya Revolusi Industri. Awalnya, sejumlah besar limbah alkali dibuang ke lingkungan dari produksi soda, sehingga memicu salah satu undang-undang lingkungan pertama yang disahkan pada tahun 1863. Undang-undang ini mengatur pemeriksaan ketat terhadap pabrik-pabrik dan menjatuhkan denda besar bagi mereka yang melebihi batas polusi. Metode-metode dirancang untuk membuat produk sampingan yang berguna dari alkali.
Proses Solvay dikembangkan oleh ahli kimia industri Belgia, Ernest Solvay, pada tahun 1861. Pada tahun 1864, Solvay dan saudaranya Alfred membangun sebuah pabrik di Charleroi, Belgia. Pada tahun 1874, mereka memperluas pabrik yang lebih besar di Nancy, Perancis. Proses baru ini terbukti lebih ekonomis dan lebih sedikit polusi daripada metode Leblanc, dan penggunaannya menyebar. Pada tahun yang sama, Ludwig Mond mengunjungi Solvay untuk mendapatkan hak untuk menggunakan prosesnya, dan dia dan John Brunner membentuk Brunner, Mond & Co, dan membangun pabrik Solvay di Winnington, Inggris. Mond berperan penting dalam membuat proses Solvay sukses secara komersial. Dia melakukan beberapa penyempurnaan antara tahun 1873 dan 1880 yang menghilangkan produk sampingan yang dapat menghambat produksi natrium karbonat dalam proses tersebut.
Pembuatan produk kimia dari bahan bakar fosil dimulai dalam skala besar pada awal abad ke-19. Residu tar batubara dan cairan amoniak dari pembuatan gas batubara untuk penerangan gas mulai diproses pada tahun 1822 di Bonnington Chemical Works di Edinburgh untuk membuat nafta, minyak pitch (kemudian disebut creosote), pitch, jelaga(karbon hitam), dan sal amoniak(amonium klorida). Pupuk amonium sulfat, aspal jalan, minyak kokas, dan kokas kemudian ditambahkan ke dalam lini produk.
Produk
Polimer dan plastik, khususnya polietilen, polipropilen, polivinil klorida, polietilen tereftalat, polistiren dan polikarbonat, sebagian besar merupakan produk industri kimia. Bahan kimia yang dihasilkan digunakan dalam berbagai produk di industri rumah tangga, pertanian, manufaktur, dan jasa.
Penjualan bahan kimia dapat dibagi menjadi beberapa kategori, antara lain bahan kimia dasar (35-37% penjualan), ilmiah (30%), bahan kimia khusus (20-25%) dan barang rumah tangga (10%).
Kimia dasar
Pabrik propilena PP3 di pengilangan minyak Slovnaft di Bratislava, Slowakia
Kimia dasar adalah sebuah kategori kimia yang di dalamnya termasuk polimer, petrokimia dan turunannya, bahan kimia anorganik, dan pupuk.
Sub-kategori terbesar kimia dasar adalah plastik dan serat, yang produk-produknya antara lain:
- Volume dengan produk terbesar adalah polietilena yang umum digunakan pada botol susu, kontainer, dan pipa.
- Polivinil klorida (PVC), umum digunakan pada pipa konstruksi.
- Polipropilena (PP), mirip dengan PV, digunakan dalam pengepakan dan berbagai kebutuhan rumah tangga.
- Polistirena (PS), digunakan pada mainan anak-anak.
- Produk lainnya adalah serat sintetis termasuk poliester, nilon, serat akrilik
Pabrik kimia dan produknya yang menggunakan bahan baku LPG, gas alam dan minyak mentah. Beberapa produknya antara lain etilen, propilena, benzena, toluena, xilena, metanol, monomer vinil klorida, stirena, butadiena, dan etilen oksida. Produk yang dihasilkan sering digunakan untuk memproduksi polimer lain.
Produk turunan lainnya antara lain karet sintetis, surfaktan, pewarna, pigmen, terpentin, karet, karbon hitam, bahan peledak dan produk karet lainnya.
Bahan kimia anorganik menghasilkan produk termasuk garam, klorin, soda abu, natrium karbonat, asam (misalnya asam nitrat, asam fosfat, asam sulfat), titanium dioksida, dan hidrogen peroksida.
Produk dalam kategori pupuk meliputi fosfat, amonium dan kalium.
Ilmu sains
Ilmu sains mencakup berbagai macam produk kimia dan biologi, obat-obatan, farmasi, produk kesehatan hewan, vitamin dan pestisida. Meski jumlahnya sangat sedikit, namun harganya sangat tinggi. Hasil-hasil ilmiah ini dihasilkan dengan standar tertinggi dan di bawah pengawasan pemerintah. Pestisida yang termasuk dalam kategori ini antara lain herbisida, insektisida, dan herbisida.
Produk rumah tangga
Kategori dalam produk rumah tangga di antaranya sabun, deterjen, dan kosmetik.
Konsumen seringkali tidak bersentuhan dengan bahan kimia dasar, namun mereka menemukan polimer dan bahan kimia khusus lainnya dalam kehidupan sehari-hari, seperti plastik, produk pembersih, perhiasan, cat dan pelapis, elektronik, mobil, dan bahan lainnya. Bahan kimia khusus ini dijual oleh perusahaan kimia kepada produsen produk jadi, yang produknya sebagian besar berupa pestisida, polimer, elektronik, surfaktan, bahan kimia konstruksi, deterjen industri, wewangian, pelapis, bahan tambahan makanan, kertas kimia, dan minyak. produk Kertas perekat, perekat, kosmetik, pengolahan air, pemolesan dan bahan kimia tekstil. Produk-produk ini tidak dijual langsung ke konsumen.
Perusahaan
Insinyur prises mendesain, membuat konstruksi dan menjalankan pabrik
Beberapa perusahaan kimia terbesar dunia antara lain BASF, Bayer, Ferro, Solvay, Braskem, Celanese/Ticona, Arkema, Degussa, Dow, DuPont, Eastman Chemical Company, ExxonMobil, Givaudan, INEOS, LG Chem, LyondellBasell, Mitsubishi, Monsanto, PPG Industries, SABIC, LANXESS, Shell, dan Wanhua beserta ribuan industri kecil lainnya.
Teknologi
Berikut ini adalah diagram sebuah generator turbin. Insinyur bekerja untuk memproduksi sebuah proses berkelanjutan untuk penggunaan di dalam industri kimia. Mereka tahu bagaimana mendesain sebuah proses dimana sistem dapat bertahan atau bermanipulasi pada seseatu yang mengganggu proses seperti panas, friksi, tekanan, emisi, atau kontaminan asing
Dari penglihatan insinyur kimia, industri kimia menggunakan proses kimia seperti reaksi kimia dan metode pengilangan untuk memproduksi material dalam bentuk padat, cair, maupun gas. Kebanyakan produknya digunakan untuk memproduksi barang lainnya dan hanya sedikit saja yang langsung digunakan pada konsumen. Pelarut, pestisida, natrium karbonat, dan semen merupakan beberapa produk kimia yang langsung dipakai konsumen.
Industri kimia juga memproduksi bahan kimia industri organik dan anorganik, produk keramik, petrokimia, agrokimia, polimer, karet, oleokimia (minyak, lemak, wax), peledak, dan aroma buatan. Beberapa produknya ditampilkan pada tabel berikut.
Proses-proses kimia seperti reaksi kimia digunakan pada pabrik kimia untuk membentuk senyawa baru dengan berbagai macam tipe tangki reaktor. Di banyak kasus reaksinya dilakukan pada peralatan khusus anti-karat pada suhu dan tekanan tertentu dengan bantuan katalis. Produk reaksi ini dipisahkan dengan berbagai teknik di antaranya distilasi seperti distilasi fraksional, pengendapan, kristalisasi, adsorpsi, filtrasi, sublimasi, dan pengeringan.
Proses dan produk umumnya diuji selama dan setelah proses dengan menggunakan instrumen atau alat tertentu untuk memastikan operasi berjalan aman dan produk yang dibutuhkan sesuai dengan spesifikasi tertentu. Produk ini dikirimkan dengan banyak cara, termasuk jalur pipa, mobil tanki, silinder, botol, drum, kotak, dsb. Sebuah perusahaan kimia umumnya mempunyai laboratorium penelitian dan pengembangan untuk menguji dan mengembangkan proses serta produk mereka.
Ilmu pengetahuan hayati
Ilmu kehidupan (sekitar 30% dari hasil dolar bisnis kimia) mencakup zat kimia dan biologi yang berbeda, obat-obatan, diagnostik, produk kesehatan hewan, vitamin, dan pestisida. Meskipun volumenya jauh lebih kecil daripada sektor kimia lainnya, produk mereka cenderung memiliki harga yang tinggi - lebih dari sepuluh dolar per pon - tingkat pertumbuhan 1,5 hingga 6 kali lipat PDB, serta pengeluaran penelitian dan pengembangan sebesar 15 hingga 25% dari penjualan. Produk ilmu hayati biasanya diproduksi dengan spesifikasi tinggi dan diawasi secara ketat oleh lembaga pemerintah seperti Badan Pengawas Obat dan Makanan. Pestisida, juga disebut "bahan kimia perlindungan tanaman", adalah sekitar 10% dari kategori ini dan mencakup herbisida, insektisida, dan fungisida.
Bahan kimia khusus
Bahan kimia khusus adalah kategori bahan kimia yang bernilai relatif tinggi dan berkembang pesat dengan pasar produk akhir yang beragam. Tingkat pertumbuhan yang umum adalah satu hingga tiga kali PDB dengan harga lebih dari satu dolar per pon. Mereka umumnya dicirikan oleh aspek inovatif mereka. Produk dijual berdasarkan kemampuannya, bukan berdasarkan bahan kimia yang dikandungnya. Produknya meliputi bahan kimia elektronik, gas industri, perekat dan sealant serta pelapis, bahan kimia pembersih industri dan institusi, dan katalis. Pada tahun 2012, tidak termasuk bahan kimia, pasar bahan kimia khusus global senilai $ 546 miliar terdiri dari 33% Cat, Pelapis dan Perawatan Permukaan, 27% Polimer Lanjutan, 14%
Perekat dan Sealant, 13% aditif, dan 13% pigmen dan tinta.
Bahan kimia khusus dijual sebagai bahan kimia efek atau kinerja. Kadang-kadang mereka adalah campuran formulasi, tidak seperti "bahankimia halus," yang hampir selalu merupakan produk molekul tunggal.
Produk konsumen
Produk konsumen meliputi penjualan produk langsung bahan kimia seperti sabun, deterjen, dan kosmetik. Tingkat pertumbuhan umumnya adalah 0,8 hingga 1,0 kali PDB.
Konsumen jarang bersentuhan dengan bahan kimia dasar. Polimer dan bahan kimia khusus adalah bahan yang mereka temui di mana-mana setiap hari. Contohnya adalah plastik, bahan pembersih, kosmetik, cat & pelapis, elektronik, mobil, dan bahan yang digunakan dalam konstruksi rumah. Produk khusus ini dipasarkan oleh perusahaan kimia ke industri manufaktur hilir sebagai pestisida, polimer khusus, bahan kimia elektronik, surfaktan, bahan kimia konstruksi, Pembersih Industri, perasa dan wewangian, pelapis khusus, tinta cetak, polimer yang larut dalam air, bahan tambahan makanan, bahan kimia kertas, bahan kimia ladang minyak, perekat plastik, perekat dan sealant, bahan kimia kosmetik, bahan kimia pengelolaan air, katalis, dan bahan kimia tekstil. Perusahaan kimia jarang memasok produk-produk ini secara langsung ke konsumen.
Setiap tahun American Chemistry Council membuat tabulasi volume produksi 100 bahan kimia teratas di Amerika Serikat. Pada tahun 2000, volume produksi agregat dari 100 bahan kimia teratas mencapai 502 juta ton, naik dari 397 juta ton pada tahun 1990. Bahan kimia anorganik cenderung memiliki volume terbesar tetapi jauh lebih kecil dalam pendapatan dolar karena harganya yang rendah. 11 dari 100 bahan kimia teratas pada tahun 2000 adalah asam sulfat (44 juta ton), nitrogen (34), etilena (28), oksigen (27), kapur (22), amonia (17), propilena (16), polietilena (15), klorin (13), asam fosfat (13), dan ammonium fosfat (12).
Disadur dari: en.wikipedia.org