Bendalir penggerudian adalah salah satu komponen penting dalam penerokaan minyak dan gas. Ia mempunyai fungsi penting termasuk penyingkiran serpihan; melincirkan dan menyejukkan bit gerudi; menutup batuan telap; mengapungkan serpihan setelah penggerudian (dan seterusnya aliran bendalir) telah dihentikan; dan mengawal tekanan bawah permukaan untuk mengelakkan kerosakan pada batuan. Oleh kerana permintaan tenaga yang semakin meningkat, penerokaan telah diperluaskan ke rantau marin yang sensitif. Walau bagaimanapun, diesel dan minyak mineral berasaskan hidrokarbon sedia ada mempunyai sifat biodegradasi yang rendah dan toksik yang tinggi yang membawa kepada kemorosotan kehidupan marin melalui pembuangan serpihan atau tumpahan minyak.

Ester, terbitan hidrokarbon (poli-alfa olefin, olefin linear) dan eter telah diperkenalkan sebagai pengganti kepada diesel bagi mengurangkan kesan terhadap alam sekitar. Penemuan menunjukkan bahawa penguraian minyak asas daripada terbitan hidrokarbon adalah cepat dalam keadaan aerobik tetapi perlahan dalam keadaan anaerobik dan tidak terurai sepenuhnya dalam beberapa kes. Walau bagaimanapun, ester boleh terbiodegradasi sepenuhnya dan tidak toksik disebabkan ketiadaan komponen-komponen aromatik.

Sebelum memilih ester sebagai minyak asas, beberapa kriteria penting seperti kelikatan kinematik, titik kilat, titik tuang dan kestabilan terma dan hidrolisis harus ditentukan. Ciri-ciri ini berkaitan dengan komposisi dan struktur ester. Komposisi ester bergantung pada tumbuhan asal, iklim, faktor geografi dan sebagainya. Menariknya, struktur ester boleh diubahsuai melalui pengubahsuaian kimia seperti transesterifikasi. Transesterifikasi adalah proses menukarkan ester kepada ester baharu melalui tindak balas ester dengan alkohol.

Berdasarkan kajian-kajian lepas, ester yang mempunyai kelikatan kinematik yang rendah boleh disintesis dengan tindak balas bahan mentah yang mengandungi asid lemak tepu yang tinggi seperti minyak kelapa dan minyak isirong sawit dengan metanol atau etanol untuk menghasilkan metil/etil ester kelapa atau minyak isirong sawit. Walaupun ester jenis ini jelas kurang likat berbanding metil ester minyak kelapa sawit, mereka masih mempunyai masalah dengan titik tuang. Asid lemak tepu umumnya mempunyai titik tuang yang tinggi. Sebagaimana kelikatan yang tinggi, titik tuang yang tinggi juga tidak diingini untuk minyak asas bendalir penggerudian kerana ia akan mengubah reologi bendalir penggerudian pada suhu sejuk terutamanya untuk operasi penggerudian laut dalam.

Bagi mengatasi masalah ini, pengubahsuaian struktur ester boleh menjadi alternatif untuk menurunkan titik tuangnya. Ester dengan struktur yang tidak simetri mempunyai titik tuang yang lebih rendah daripada struktur yang simetri. Satu lagi isu penting ialah kecenderungan berlakunya hidrolisis. Kestabilan terma dan hidrolisis ester boleh dipertingkat dengan menggunakan alkohol bercabang kerana kehadiran struktur bercabang menghasilkan kesan sterik. Secara semulajadi, ester mempunyai titik kilat unggul berbanding dengan minyak asas sintetik yang berasaskan hidrokarbon kerana kehadiran kumpulan karboksilik ester yang cenderung untuk memberikan polariti yang membantu mengimbangi sifat penyejatan yang tinggi. Selain bersifat biodegradasi dan eko-toksisiti yang tinggi, bendalir penggerudian berasaskan ester menyediakan pelincir unggul yang membantu capaian operasi-operasi lebih jauh dan bersimpang.

Minyak asas yang baik biasanya menghasilkan bendalir penggerudian dengan sifat-sifat reologi dan penapisan yang baik. Bendalir penggerudian berasaskan ester dalam pasaran sekarang mampu menggerudi sehingga dasar lubang bersuhu 300 °F. Oleh itu, masih terdapat peluang penambahbaikan bagi pembangunan ester sebagai minyak asas untuk sistem bendalir penggerudian yang mesra alam sekitar serta tahan tekanan dan suhu tinggi.

Siti Zulaika Razali
Pegawai Penyelidik
Laboratori Pemprosesan dan Teknologi Bahan (MPTL)
Institut Teknologi Maju, UPM
zulaika@upm.edu.my 

Tarikh Input: 18/07/2019 | Kemaskini: 01/08/2019 | nursyahirah