"Etilena (C2H4) merupakan salah satu olefin yang paling penting dalam industri petrokimia, terutama dalam produksi polietilena dan sebagai prekursor untuk sintesis berbagai senyawa kimia seperti stirena, polietilena, dan etilena glikol. Sebagai salah satu senyawa kimia yang memiliki penggunaan yang luas dan dengan total produksi tahunan mencapai 214 juta metrik ton, produksi etilena umumnya memanfaatkan proses pemisahan etilena dari etana (C2H6) melalui distilasi kriogenik. Proses tersebut memerlukan energi yang sangat tinggi karena kemiripan sifat fisik kedua senyawa tersebut, seperti titik didih dan ukuran molekul. Oleh karena itu, teknologi pemisahan gas yang lebih ramah lingkungan dan efisien, seperti teknologi berbasis membran, saat ini menjadi solusi alternatif dalam pemisahan etilena dari etana. Salah satu teknologi yang menjanjikan adalah penggunaan kerangka logam-organik (metal-organic framework, MOF), yang memiliki luas permukaan besar, porositas yang dapat disesuaikan, dan stabilitas pada tekanan, suhu, dan kelembapan yang tinggi. MAC-4, [Zn5(dmrtz)3(ipa)3(OH)], merupakan salah satu MOF yang memiliki selektivitas tinggi terhadap C2H6 dan dapat menghasilkan C2H4 dengan kemurnian >99,9%. Dengan prospek penghematan energi hingga 40%, teknologi ini menawarkan solusi yang lebih efisien dan ekonomis dibandingkan dengan distilasi kriogenik. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki kinerja pemisahan etilena dari etana dengan menggunakan membran MAC-4 melalui simulasi dinamika molekuler. Parameter yang dianalisis meliputi selektivitas adsorpsi, selektivitas difusi, dan energi aktivasi pada variasi tekanan dan suhu. Hasil simulasi menunjukkan bahwa etana memiliki kapasitas adsorpsi yang lebih tinggi dibandingkan etilena terutama pada kondisi tekanan rendah hingga menengah, sesuai dengan karakteristik MAC-4 yang bersifat selektif terhadap etana. Sementara itu, etilena memiliki koefisien difusi yang lebih tinggi serta energi aktivasi difusi yang lebih rendah, yang mengindikasikan difusi yang lebih mudah melalui membran. Data hasil simulasi menunjukkan konsistensi dengan data eksperimen yang tersedia, sehingga model dan parameter simulasi yang digunakan dapat dianggap cukup representatif dalam memprediksi performa pemisahan. Penelitian ini memberikan dasar penting untuk pengembangan dan modifikasi lebih lanjut terhadap membran kerangka logam-organik MAC-4 guna meningkatkan efisiensi proses pemisahan etilena dari etana.
Ethylene (C2H4) is one of the most important olefins in the petrochemical industry, particularly in the production of polyethylene and as a precursor for the synthesis of various chemical compounds such as styrene, polyethylene, and ethylene glycol. As one of the most widely used chemical compounds, with an annual production reaching 214 million metric tons, ethylene production generally involves the separation of ethylene from ethane (C2H6) through cryogenic distillation. This process is highly energy-intensive due to the similar physical properties of the two compounds, such as boiling points and molecular size. Therefore, more environmentally friendly and energy-efficient gas separation technologies, such as membrane-based technologies, are currently emerging as an alternative solution for ethylene-ethane separation. One promising technology is the use of metal-organic frameworks (MOFs), which possess large surface areas, tunable porosity, and stability under high pressure, temperature, and humidity. MAC-4, [Zn5(dmrtz)3(ipa)3(OH)], is one such MOF with high selectivity for C2H6 and can produce C2H4 with a purity of over 99.9%. With the potential to save up to 40% of energy, this technology offers a more efficient and economical solution compared to cryogenic distillation. This study aims to investigate the separation performance of ethylene from ethane using the MAC-4 membrane through molecular dynamics simulations. The analyzed parameters include adsorption selectivity, diffusion selectivity, and activation energy under various pressure and temperature conditions. Simulation results indicate that ethane exhibits a higher adsorption capacity than ethylene, particularly at low to moderate pressures, consistent with the ethane-selective nature of MAC-4. In contrast, ethylene demonstrates a higher diffusion coefficient and lower diffusion activation energy, suggesting a more facile diffusion through the membrane. The simulation outcomes show good agreement with available experimental data, indicating that the employed models and simulation parameters are sufficiently representative for predicting separation performance. This research provides a valuable foundation for the further development and modification of the MAC-4 metal-organic framework membrane to enhance the efficiency of ethylene/ethane separation processes."