Hidrasi Gas Alam

                Ditemukan pertama kali di tahun 1811 oleh Sir Humphrey Davy. Hidrat adalah senyawaan kimia antara molekul tamu (gas2 alam, O2, N2, Kripton, Xenon, Argon, CO2,H2S, dst) dengan air.  Pada temperatur yang relatif rendah, molekul air cenderung berkumpul membentuk suatu rongga yang diikatoleh ikatan hydrogen antar molekul air. Rongga atau sarang2 air tersebut terbentuk dan luruh karena tidak stabil. Via ikatan van der waals, molekul tamu masuk ke dalam sarang tersebut dan terbentuklah hidrat. Bentuknya mirip es dan agak keruh. Reaksi hidrat adalah reaksi fisika. Setelah hidrat terbentuk, dia dapat dihilangkan kembali dengan cara diturunkan tekanannya atau dipanaskan. Dengan cara demikian, ikatan van der waals (antara molekul tamu dengan sarang air) serta ikatan hydrogen (antar molekul air) akan luruh dan pecah. Hanya ikatan kovalen antar molekul hidrogen dan oksigen sajalah yang tetap bertahan. Maklum, diperlukan energi yang relatif besar untuk memecahkannya.  Menurut hukum alam, kecuali hydrogen sulfida dan karbon dioksida, kelarutan para molekul tamu di dalam air, yang sebagian besar gas2 tsb, tidaklah besar. Untuk menaikkan kelarutan gas2 tsb, dibutuhkan tekanan yang lebih tinggi. Tidaklah heran, umumnya hidrat terjadi pada tekanan tinggi (untuk menaikkan kelarutan molekul tamu) dan pada temperatur rendah (supaya molekul2 air terangsang untuk membuat sarang2 air). Dua kondisi ini sangat fundamental bagi terbentuknya hidrat. Jika ingin hidrat terbentuk pada temperature yang lebih tinggi, maka dibutuhkan tekanan yang lebih tinggi pula.Kondisi lain dari pembentukan hidrat adalah “kecocokan” lubang sarang dengan ukuran molekul tamu itu sendiri. Menurut Prof. Sloan, supaya lubang pembentuk hidrat dapat distabilkan oleh molekul tamu,maka rasio dari diameter molekul tamu terhadap diameter lubang sarang hidrat haruslah antara 0,77 sampai dengan 1. Di bawah 0,77, molekul tamu terlalu kecil dan susah untuk membentuk hidrat karena tidak mampu menstabilkan sarang air, kecuali ada molekul tamu lain yang punya rasio yang masuk dalam rentang. Di atas 1, molekul tamu terlalu besar sehingga tidak dapat masuk ke sarang air tanpa berdistorsi. Artinya, gas2 seperti metana, H2S, CO2, ethylene, propylene, N2, Argon, Xenon, dst bisa membentuk hidrat karena nisbah-nya masuk dalam rentang. Tetapi seperti pentane, decane, nonane, hexane, heptane, toluene, benzene, dst tidak dapat membentuk hidrat.Data kurva kesetimbangan hidrat-gas alam bisa diperoleh dengan mudah di mana2. Proses simulasi juga bisa memberikan datanya. Kurva tersebut umumnya memotong phase envelope gas (yang bentuknya seperti bukit itu looh). Daerah di bawah kurva kesetimbangan hidrat-gas alam, hidrat tidak akan terbentuk. Mulai dari kurva tersebut dan menuju ke atas kurva, secara termodinamika, hidrat akan terbentuk (?) Kenapa harus disebut secara termodinamika? Karena sejatinya pembentukan hidrat adalah fungsi waktu. Seperti dikatakan pada pelbagai buku bahwa pembentukanes dari air itu terjadi pada temperatur 0 C dan tekanan 1 atmosfer, tetapi di laboratorium, penulis pernah membuktikan bahwa pada temperatur tersebut, esbelumlah terbentuk. Baru jika temperatur diturunkan  ke –1 C, es terbentuk. Es ini tetap stabil pada temperatur 0 C dan mulai meluruh jika temperaturdinaikkan ke 1 C. Jadi, supaya es dapat terbentuk dengan cepat, maka diperlukan temperatur operasi yang lebih rendah dari titik beku normalnya. Beda antara temperatur operasi dengan titik beku es, dikenal sebagai derajat pendinginan.                Kesimpulan adalah, hidrat tidak akan langsung terbentuk pada derah kesetimbangannya karena pada saat itu tidak ada derajat pendinginan. Jika hidrat diketahui akan terbentuk pada temperatur 5 C, maka pendinginan temperatur menuju 0 C akan mempercepat terjadinya hidrat.

gambar kandungan hidrat Gas Alam