Anis Blog

Apa Itu Teknologi Plasma dalam dunia Kimia?

moechah — Sun, 20 Dec 2009 01:24:42 +0000

Sekilas Tentang Teknologi Plasma

Plasma dalam teknologi plasma dapat didefinisikan sebagai gas yang terionisasi, terdiri dari partikel neutron, ion positif, ion negatif dan elektron yang merespon secara kuat medan magnetik. Plasma juga dapat dikatakan sebagai atom yang kehilangan elektron karena beberapa atau semua elektron di orbit atom terluar telah terpisah dari atom atau molekul. Hasilnya adalah sebuah koleksi ion dan elektron yang tidak lagi terikat satu sama lain. Untuk menghilangkan elektron dari atom dibutukakan suatu energi, energi tersebut berasal dari panas, listrik ataupun cahaya. Partikel-partikel ini terionisasi (bermuatan) sehingga terbentuklah plasma.

Berdasarkan temperaturnya, plasma dapat dikategorikan menjadi:

Plasma termal : T_elektron ~ T_gas
Suhu elektron dan gas berada dalam keadaan kesetimbangan (quasi-equilibrium) akibat pemanasan Joule (Joule heating).
Contoh: plasma matahari
Plasma non-termal: T_elektron > T_gas
Telektron ~ 1 eV (~ 10000 K); T ~ suhu ruang
Contoh: Aurora borealis

Teknologi plasma memiliki beberapa keunggulan diantaranya: plasma merupakan teknologi yang ramah lingkungan, murah dan mudah, dan dapat digunakan berkali-kali. Terdapat beberapa aplikasi plasma yang telah dikenal luas diantaranya teknologi plasma dalam AC, teknologi plsma pada TV, teknologi plasma pada pengolahan sampah, dan teknologi plasma sebagai cleaning technology.

Teknologi Plasma Sebagai Cleaning Technology

Cleaning Technology with Plasma

Aplikasi teknologi plasma sebagai cleaning technology merupakan salah satu aplikasi yang erat kaitannya dengan Teknik Kimia. Sebagai mana kita ketahui, efek negatif dari perkembangan industri adalah munculnya polusi yang menyebabkan kerusakan alam. Di sinilah teknologi plasma dapat berperan sebagai salah satu teknologi untuk membersihkan limbah yang dihasilkan oleh suatu industri. Aplikasi teknologi plasma dapat menghilangkan polutan dalam limbah bahkan dapat menghasilkan produk yang memiliki nilai guna. Sebagaimana digambarkan dalam gambar di atas.

Aplikasi Non-thermal Plasma untuk Mengatasi Gas Buangan NOx dan SOx

Gas buang yang mengandung NOx dan atau SOx, akan dikontakkan dengan plasma. Akibatnya akan terbentuk radikal yang menyebabkan terjadinya reaksi kompleks yang mengonversi NOx dan atau SOx menjadi produk tertentu. Mekanisme ini terjadi di dalam reaktor plasma penghilangan NOx dan atau SOx. Salah satu contohnya adalah sebagai berikut:

Sistem kerja reaktor CRS dari contoh sistem reaktor penghilangan NO yang dikembangkan oleh McMaster University (Matsuoka, dkk.)

Gas buang dimasukkan ke dalam reaktor. Kemudian dikontakkan dengan plasma yang akan dibangkitkan pada bagian tube dan nozzle. Tube dan nozzle ini terletak pada channels. Ketika terjadi kontak antara gas buang dengan plasma maka akan terbentuk radikal. Gas aditif seperti ammonia (NH₃) atau hidrokarbon seperti metana (CH₄) perlu ditambahkan untuk turut membangkitkan radikal sehingga menyebabkan reaksi pembentukan partikulat. Selain itu, penambahan gas aditif juga disesuaikan dengan produk akhir yang diharapkan terbentuk.

Contoh Reaksi: (HO₂, OH, H, adalah radikal yang teraktifkan oleh plasma)

HO₂ + NO -> OH + NO₂
OH + NO₂-> NO₃ + H
H + NH₃ + NO₃ -> (NH₄)NO₃

Setelah melewati channels kemudian ditangkap oleh pengendap elektrostatik. Beberapa produk yang ditangkap dapat dimanfaatkan untuk pupuk seperti ammonium nitrat (NH₄)NO₃.

sumber : klik sini

Pengolahan Sekam Padi Menjadi Bahan Bakar Alternatif Melalui Proses Pirolisis Lambat

moechah — Sat, 19 Dec 2009 17:41:53 +0000

Jumlah sekam padi ini sangat melimpah dan sampai sekarang hanya sejumlah kecil saja yang dimanfaatkan untuk pembakaran dan pembuatan batubata. Aktivitas lain pemanfaatan sekam padi adalah untuk membuat arang sekam untuk media tanaman. Bagaimanapun juga aktivitas untuk memproses sekam padi menjadi bahan bakar alternatif melalui proses pirolisis lambat masih sangat terbatas dilakukan di Indonesia.

Menurut (Gaur & Reed, 1998) dari analisis ultimate dan analisis proximate pada sekam padi terlihat bahwa sebagian besar sekam padi terdiri dari volatil. Dengan kadar volatil yang tinggi diharapkan dapat diperoleh gas dan cairan dari proses pirolisis dalam jumlah yang banyak. Kadar karbon dan kadar oksigen dalam sekam padi juga hampir
berimbang sekitar 35-38%. Ini menunjukkan bahwa dalam minyak pirolisis nantinya akan mempunyai kadar oksigen dalam jumlah yang banyak. Kandungan belerang dalam sekam padi adalah nol. Akibatnya hasil pembakaran dari minyak pirolisis sekam padi akan lebih ramah lingkungan dibandingkan hasil pembakaran batubara. Zat silika yang terdapat dalam sekam padi mencapai 16,98% (Hambali, 2007). Nilai kalor dari sekam padi adalah sekitar 14,8 MJ/kg dan sedikit dibawah nilai kalor kayu (~ 17-20 MJ/kg).

Dengan menggunakan pirolisis, bahan bakar padat dapat diolah menjadi gas, cairan dan padatan. Teknologi pirolisis yang sederhana adalah pirolisis lambat. Sifat-sifat minyak pirolisis (bio oil) dari biomasa sangat bergantung pada jenis biomasa dan parameter operasi seperti temperature reaksi dan waktu tinggal biomasa dalam reaktor. Pemanfaatan secara konvensional dari bio oil adalah sebagai bahan bakar untuk kompor minyak skala rumah tangga. Namun demikian, sebelum minyak tersebut dapat digunakan perlu dilakukan penelitian mengenai sifat-sifatnya. Diantara sifat-sifat utama dari bahan bakar adalah viskositas, nilai kalor, stabilitas, dan komposisi bahan penyusunnya. Selain itu, unjuk kerja dari kompor minyak skala rumah tangga dengan menggunakan minyak pirolisis juga perlu diteliti.
Walaupun dengan pirolisis cepat dihasilkan cairan yang lebih banyak, tetapi proses ini jauh lebih rumit dan sangat beresiko dibandingkan proses pirolisis lambat. Dengan proses pirolisis lambat hanya dihasilkan cairan sekitar 30%, tetapi 35% gas yang dihasilkan dapat
dibakar langsung untuk menyediakan panas yang diperlukan pada proses pirolisis (Suyitno,2008).

Dengan mengkombinasikan data eksperimen dan pemodelan, beberapa mekanisme reaksi pirolisis telah dikembangkan oleh beberapa peneliti. Mekanisme utama adalah konversi biomasa menjadi gas, cairan (tar) dan char (lihat Gambar 2). Berbeda dengan gas, cairan (tar) adalah gas yang dapat dikondensasi. Peneliti lain mengusulkan reaksi tar sekunder (secondary tar reaction) yang terjadi pada temperatur yang tinggi. Pada proses terakhir ini, tar terdekomposisi menjadi gas dan bentuk lain tar.

lebih jelasnya klik sini

Menyulap Biomassa Menjadi Energi

moechah — Sat, 19 Dec 2009 17:31:11 +0000

Sejak zaman purba manusia telah mengenal pembakaran biomassa. Pembakaran bersifat sederhana, biomassa dibakar dan menghasilkan panas yang digunakan untuk berbagai macam kebutuhan.cara seerhana ini menjadikan produk energi yang dihasilkan menjadi tidak efektif dan efisien.

Zaman sekarang, ketika teknologi mulai maju, teknologi pengolahan biomassa menjadi energi mengalami kemajuan pula. Dibawah ini akan di jelaskan berbagai macam bentuk pengolahan biomassa menjadi energi melalui pembakaran ataupun proses non-pembakaran.

Thermochemical

Proses ini terbagi menjadi 3 bagian yaitu :

Pembakaran langsung

Pembakaran langung telah dilakukan sejak zaman dahulu. Biomass dikeringkan untuk menghilangkan kadar air dan langsung dibakar kedalam api. Salah satu contoh proses pembakaran langusng yang sampai saat ini amsih dipergunakan adalah pembakaran pada boiler/tungku pabrik gula. Ampas tebu hasil ekstraksi gula, setelah dikeringkan di masukan kedalam boiler. Panas yang dihasilkan akan mendidihkan air dalam boiler sehingga timbul uap. Uap ini lah yang di pergunakan sebagai penggerak turbin untuk menghasilkan energi listrik

Gasifikasi

Gasifikasi merupakan suatu proses untuk mengkonversi material karbon seperti batubara, minyak dan biomassa kedalam karbon monoksida dan hidrogen dengan mereaksikan material pada temperatur tinggi dengan mengkontrol oksigen. Hasil campuran gas disebut gas sintesis (synthesis gas) atau biasa disebut dengan syngas. Gasifikasi merupakan metode yang efisien dalam mengkonversi material orgranik menjadi energy dan merupakan aplikasi yang bersih.

Keuntungan dari proses gasifikasi ini adalah sangat efisien bila dibandingkan dengan pembakaran langsung. Gas sintetik memiliki dua keuntungan yaitu bisa dibakar langsung menggunakan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) ataupaun diekstak menjadi methaanol dan hidrogen.

Pirolisis

Pirolisis merupakan suatu proses dekomposisi material organic dengan panas tanpa mengandung oksigen. Bila oksigen ada pada suatu reactor pirolisis maka akan bereaksi dengan material sehingga membentuk abu(ash). Untuk menghilangkan oksigen, pada proses pirolisis biasanaya di bantuk oleh aliran gasn inner sebgai fungsi untuk mengikat oksigen dan mengeluarkan dari reactor.

Produk pirolisis berupa gas, fluida carir dan padat berupa carbon dan abu. Gas hasil pirolisis dapat diekstrak menjadi bahan bakar gas. Sedangkan carbon dapat dimanfaatkan menjadi bahan bakar padat.

Biochemical

Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana. material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhanaSetelah material organik berubah menjadi asam asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik digestion adalah pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri pembentuk metana seperti methanococus, methanosarcina, methano bacterium.

Anaerobik Digestion

Perkembangan proses Anaerobik digestion telah berhasil pada banyak aplikasi. Proses ini memiliki kemampuan untuk mengolah sampah / limbah yang keberadaanya melimpah dan tidak bermanfaat menjadi produk yang lebih bernilai. Aplikasi anaerobik digestion telah berhasil pada pengolahan limbah industri, limbah pertanian limbah peternakan dan municipal solid waste

Ada beberapa jenis reaktor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reactor jenis kubah tetap, reaktor terapung , raktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Dari keenam jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap dan jenis Drum mengambang. Beberapa tahun terakhi ini dikembangkan jenis reaktor balon yang banyak digunakan sebagai reaktor sedehana dalam skala kecil.

Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)

Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di chini sekitar tahun 1930 an, kemudian sejak saat itu reaktor ini berkembang dengan berbagai model. Pada reaktor ini memiliki dua bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri,baik bakteri pembentuk asam ataupun bakteri pembentu gas metana. bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu menggunakan batu, batu bata atau beton. Strukturnya harus kuat karna menahan gas aga tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixed-dome).

Dinamakan kubah tetap karena bentunknya menyerupai kubah dan bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di bagian kubah.

Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi lebih murah daripada menggunaka reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan perawatannya lebih mudah. Sedangkan kerugian dari reaktor ini adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetapnya.

Reaktor floating drum

Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di india pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini dapat bergerak naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester. Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan.

Keuntungan dari reaktor ini adalah dapat melihat secara langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakannya. Karena tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan. Sedangkan kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. faktor korosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada reaktor ini memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.

Reaktor balon

Reaktor balon merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala rumah tangga yang menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas. reaktor ini terdiri dari satu bagian yang berfungsi sebagai digester dan penyimpan gas masing masing bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak dibagian bawah karena memiliki berat yang lebih besar dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas.

Fermentasi

Fermentasi merupakan salah satu proses anaerob yang mengkonversi glukosa, fruktora dan s sukrosa menjadi etanoll dan karbon dioksida. Etanol dari gula sebagai bahan bakar digunakan sebagai campuran premium (bensin) telah di aplikasikan secara luas oleh beberapa engara di amerika dan eropa yaitu brazil, amerika, prancis, swedia dan spanyol. Campuran antara ethanol dan premium memiliki keuntungan dari kandungan emisi yang di hasilkan yaitu menurunkan angka NO.

Reaksi yang terjadi dalam proses fermentasi memecah glukosa (sukrosa atau fruktosa), (C₆H₁₂O₆), dan menghasilkan menjadi etanol (2C₂H₅OH) dan energi. reaksi ini merupaka jenis ekstoterm dengan menghasilkan panas atau energi. .

Persamaan Reaksi Kimia

C₆H₁₂O₆ + 2C₂H₅OH + 2CO₂ + energy

Chemical

Ekstraksi mekanik merupakan proses chemical yangpada prinsipnya proses ekstraksi biomassa menjadi energy dengan memberikan tekanan atau peremasan biomassa sehingga kandungan minyak akan keluar, Hasil akhir yang diperoleh pada proses ekstraksi adalah caira / liquid. Sisa dari proses ini berupa ampas yang kemanfatannya masih bias ditingkatkan sebagai bahan baker padat ataupun diolah menjadi arang aktif yang berguna bagi indsutri.

Referensi

www.poweralternatives.com

www.learnnc.com

Singh, R.K and Misra, 2005, Biofels from Biomass, Department of Chemical Engineering National Institue of Technology, Rourkela

Presiden Republik Indonesia, 2006, Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional, Jakarta

Prihandana, R. dkk, 2007, Meraup Untung dari Jarak Pagar, Jakarta , P.T Agromedia Pustaka

Tim Nasional Pengembangan BBN, 2007, BBN, Bahan Bakar Alternatif dari Tumbuhan Sebagai Pengganti Minyak Bumi

Daugherty E.C, 2001, Biomass Energy Systems Efficiency:Analyzed through a Life Cycle Assessment, Lund Univesity.

Instruksi Presiden, Instruksi Preiden No 1 tahun 2006 tertanggal 25 januari 2006 tentang penyediaan dan pemanfaatan bahan bakar nabati (biofuels), sebagai energi alternative, Jakarta.

Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2004, Potensi energi terbaharukan di Indonesia, Jakarta

sumber berita : klik

REAKTOR NUKLIR PWR ( PRESSURIZED WATER REACTOR )

moechah — Sat, 19 Dec 2009 17:12:05 +0000

Model Reactor Nuklir yang terletak di lantai 1 Anjungan Museum Listrik ini merupakan model dari reaktor nuklir PWR ( Pressurized WaterReactor ) atau dikenal dengan sebutan Raktor Air Tekan. Model reaktor ini ditampilkan dengan suatu pesan bahwa sumber energi nuklir merupakan sumber energi yang besar dan potensial untuk dimanfaatkan bagi kepentingan kehidupan manusia. Selain dari pada itu, model ini juga ingin menampilkan sisi baik dari energi nuklir sehingga masyarakat tidak memandang energi nuklir hanya sebagai bom atom atau bom nuklir, namun juga memandangnya sebagai sumber energi yang bermanfaat bagi kehidupan.

Model Vessel dari sebuah pembangkit listrik tenaga nuklir PWR ini adalah model generik, artinya yang ditampilkan bukan produk dari suatu perusahaan pembuat PLTN PWR. di dalam vessel inilah terjadi apa yang dinamakan reaksi inti nuklir dan karena sifat reaksinya berantai maka disebut sebagai reaksi berantai. Bagian Vessel ini adalah

1. Batang Kendali Reaksi Inti Nuklir

2 Gigi Pengarah Batang Kendali Reaksi Inti Nuklir

3. Pelat Bagian Atas

4. Saluran Masuk Air

5. Saluran Keluar Air

6. Bahan Bakar Nuklir

7. Pelat Bagian Bawah

sumber : disini

Baterai Berbahan Bakar Udara: Teknologi Terbaru Untuk Mobil Listrik

moechah — Sat, 19 Dec 2009 17:05:21 +0000

Diagram sel STAIR (St Andrews Air). Oksigen diambil dari udara bereaksi di dalam karbon berpori kemudian listrik dihasilkan di dalam baterai lithium-udara ini. (EPSRC)

Sekarang disain penyimpanan energi berbahan bakar udara baru dengan kapasitas penyimpanan energi sepuluh kali lebih lama sudah tersedia.

Arah baru di bidang ini dapat membuka jalan untuk generasi baru mobil listrik, ponsel dan laptop.

Penelitian yang dibiayai oleh Dewan Riset Teknik dan Ilmu Fisika (EPSRC) ini dipimpin oleh peneliti dari Universitas St. Andrews bekerja sama dengan Strathclydedan Newcastle.

Desain baru ini berpotensi meningkatkan kinerja produk elektronik portabel dan memberikan dorongan bagi industri energi yang dapat diperbarui. Baterai ini akan memungkinkan output listrik dari sumber-sumber seperti angin atau surya, yang akan berhenti menghasilkan energi ketika cuaca berganti atau saat malam hari tiba.

Kapasitas ini adalah berkat penambahan bagian yang memakai oksigen yang diserap dari udara ketika proses discharge, menggantikan satu kimiawi yang dipakai pada sistem baterai saat ini. Dengan tidak perlu membawa kimia dalam baterai akan memberikan peningkatan energi pada baterai dengan ukuran yang sama. Sejak dahulu produsen mobil listrik berusaha untuk mengurangi ukuran dan berat baterai dengan kapasitas isi yang diperlukan.

Sel STAIR (St. Andrews Air) seharusnya lebih murah daripada baterai rechargeable saat ini. Komponen baru tersebut terbuat dari karbon berpori, yang jauh lebih murah daripada lithium oksida kobalt pada baterai biasa.

Proyek penelitian empat tahun ini, yang telah mencapai separuh jalan pada Juli nanti menghasilkan penemuan di universitas bahwa interaksi komponen karbon dengan udara bisa berulang, menciptakan sikluscharge dan discharge. Hasil ini telah melipat-tigakan kapasitas penyimpanan pada sel STAIR.

Kepada proyek, Profesor Peter Bruce dari Departemen Ilmu Kimia di Universitas St Andrews mengatakan, “Sasaran kami adalah meningkatkan kapasitas penyimpanan lima hingga sepuluh kali lipat, yang mana melampaui batasan kemampuan baterai saat ini. Hasil kami sejauh ini sangat baik dan sudah jauh melampaui harapan kami.”

“Kuncinya adalah menggunakan oksigen di udara sebagai perantara, daripada membawa bahan kimia yang diperlukan masuk ke dalam baterai,” kata Bruce.

Oksigen yang ditarik dari permukaan baterai yang terekspos dengan udara, bereaksi di dalam pori karbon untuk membuang sisa baterai. “proses ini bukan hanya gratis, tapi komponen karbon juga jauh lebih murah daripada teknologi saat ini,” kata Bruce. Dia memperkirakan sel STAIR akan tersedia di pasaran setidaknya lima tahun lagi.

Proyek ini difokuskan untuk memahami lebih mendalam tentang bagaimana reaksi kimia pada beterai bekerja dan menyelidiki cara untuk meningkatkannya. Tim penelitian juga berusaha untuk menghasilkan sel protipe STAIR yang cocok untuk aplikasi kecil, seperti ponsel atau MP3 player.

sumber di google

Rancang Bangun dan Uji Kinerja Reaktor Kompos Skala Rumah Tangga

moechah — Sat, 19 Dec 2009 16:50:48 +0000

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh adanya masalah dalam penanganan sampah perkotaan,
tingginya harga pupuk non organik. Untuk mengatasi permasalahan tersebut telah dilakukan penelitian
rancang bangun reaktor kompos skala rumah tangga sistem kontinyu dengan menggunakan
bioaktivator kompos untuk mempercepat proses dekomposisi. Penelitian dilaksanakan dari bulan Juli
2004 – Januari 2005 di Laboratorium Alat dan Mesin Pertanian dan pengujian kualitas kompos
dilakukan di Laboratorium UPT SDA Hayati Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran, Jatinangor.
Penelitian mengunakan metode rekayasa rancang bangun yang terdiri dari analisis teknis dan analisis
ekonomi dalam tahapan prosesnya. Reaktor kompos yang dirancang berupa tabung menyerupai drum
dari bahan plat besi, terdiri atas 20 lapisan/layer yang menunjukkan lamanya hari pengomposan.
Setiap hari tabung reaktor diisi dengan sampah organik rumah tangga 3 kg ditambah bahan
bioaktivator untuk mempercepat proses dekomposisi setiap kali sampah dimasukkan. Bioaktivator
terdiri atas campuran formula mikroba MINOSE ditambah serbuk gergaji, molase (atau gula) dan air
dengan perbandingan 4,94 ml : 2500 cc : 19,75 ml : 79 ml. Hasil rancangan diperoleh sebuah reaktor
kompos dengan panjang 60 cm, lebar 50 cm, tinggi 86 cm, dengan kapasitas produksi aktual sebesar
0,56 kg kompos per hari, dan dengan efisiensi 79 %. Biaya produksi sebesar Rp 218.100 dengan IRR
32 %, NPV Rp. 737.212,80, BC ratio 2,2 dan BEP 0,72 tahun. Dengan reaktor kompos ini dapat
dihasilkan kompos secara kontinyu setiap hari setelah proses dekomposisi berlangsung selama 21 hari.

konvensional ini, membutuhkan sejumlah
gerobak/truk pengangkut, rute transportasi truk sampah, dan lahan penampung sampah yang lokasinya
jauh dari pemukiman domestik, serta sejumlah insinerator untuk pembakaran sampah. Penyelenggara
sistem ini terutama adalah pemerintah yang dalam hal ini dilakukan oleh Dinas Kebersihan Kota (PD
Kebersihan) dengan hanya sedikit keterlibatan masyarakat. (Kramadibrata dan Kastaman, 2003).
Gambar 1. Sistem Pengelolaan Sampah Konvensional
Namun menurut Kramadibrata & Kastaman (2003), dari fakta di lapangan yang selama ini
terjadi, proses kerja yang ditampilkan oleh sistem ini memiliki beberapa kelemahan pokok , yaitu :
1. Masih terbatasnya penataan dan pemanfaatan sampah, terutama yang berbasis masyarakat.
2. Masih terbatasnya partisipasi atau keterlibatan masyarakat dalam penanganan dan pengelolaan
sampah.
3. Masih terbatasnya pengembangan potensi ekonomi dari sampah.
Salah satu alternatif untuk meningkatkan peran masyarakat sebagai produsen sampah dalam
pengelolaan sampah adalah Sistem Pengelolaan Sampah Terpadu. Sistem ini menitikberatkan pada
komunitas terkecil penghasil sampah yaitu rumah tangga, yang mempunyai andil dalam meningkatkan
volume sampah Kota Bandung sebesar 65 %. Prinsip sistem ini adalah pemilahan sampah organik dan
anorganik, daur ulang sampah non-organik, dekomposisi sampah organik menjadi kompos,
menampung kompos, sertifikasi kompos dan distribusi kompos ke pengguna. Sampah non organik
dapat didaur ulang dan diolah kembali. Hanya sekira 30 % atau 6 % dari total sampah yang tidak bisa
diolah kembali. Sampah organik bisa didekomposisi menjadi kompos sebagai pupuk atau silage
untuk pakan, dan selanjutnya bisa dijual.
Sampah TPS
Rumah
Insinerator
TPA
3
Berdasarkan uraian di atas diperlukan adanya rancang bangun reaktor kompos skala rumah
tangga untuk memproduksi kompos dalam waktu yang singkat, mempunyai kualitas yang baik dan
murah sehingga mendukung sistem pengelolaan sampah yang menunjang pertanian ramah lingkungan.
Tujuan penelitian ini adalah merancang bangun reaktor kompos skala rumah tangga, yang
dapat mengolah sampah organik menjadi kompos dalam waktu yang lebih singkat (21 hari) dan dapat
mengurangi ketergantungan pada pupuk non organik (buatan). Diharapkan dengan adanya reaktor ini
dapat lebih meningkatkan partisipasi masyarakat dalam mengelola kebersihan kota, mengurangi biaya
pengelolaan sampah, menghasilkan nilai tambah dari pemanfaatan pupuk organik (kompos) yang
menunjang pertanian ramah lingkungan, serta mengurangi pencemaran lingkungan, baik terhadap
tanah, air dan udara.
BAHAN DAN METODE
Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode penelitian rekayasa,
(Herwanto, 2000) yaitu kegiatan penelitian perancangan yang tidak rutin sehingga di dalamnya
terdapat kontribusi baru, baik dalam bentuk proses maupun produk. Tahapan Peneltian ini adalah
seperti yang disajikan pada Gambar 2.
Penelitian dilaksanakan dari bulan Juli 2004 hingga Januari 2005 bertempat di Laboratorium Alat
dan Mesin Teknik Pertanian Universitas Padjadjaran, Jatinangor, sedangkan pengujian kualitas
kompos dilakukan di Laboratorium Tanah UPP SDA Hayati Jatinangor.
Alat yang digunakan dalam perancangan reaktor adalah : alat tulis, satu unit komputer. Alat
yang digunakan dalam pembuatan reaktor kompos terdiri dari : Perlengkapan las asetilen, las listrik,
gergaji besi, mesin bubut, gerinda, gerinda tangan, seperangkat perkakas (palu, tang, jangka, gunting
pemotong plat, penggaris siku, kunci pas), mesin bor, mesin pemotong plat, rivet.
Mulai
Observasi Kebutuhan
Kriteria Perancangan
Rancangan Fungsional
Rancangan Struktural
Analisis Teknik
Pembuatan Reaktor
Selesai
Pengujian
Reaktor
Pengujian tidak
Kompos
layak
layak
tidak
layak
Analsisis Ekonomi tidak
Gambar 2. Tahapan Penelitian
4
Alat ukur yang digunakan dalam pengujian reaktor kompos adalah : timbangan, pH meter
tanah, Thermometer digital merk Kern, dan Light Moisture Tester Tanah. Bahan yang digunakan
dalam penelitian ini di antaranya :
1. Silinder Besi diameter 40 cm tebal 2 mm
2. Besi siku 36 mm x 36 mm x 2 mm
3. Plat besi tebal 2 mm
4. Mur dan baut diameter 6,6 mm
5. Bantalan FYH P 204 diameter 20 mm
6. Besi poros diameter 20 mm
7. Sampah organik rumah tangga
8. Bio aktivator Biofresh
Sedangkan variabel yang diamati antara lain :
1. Laju Suhu Pengomposan
2. Keasaman (pH)
3. Waktu Pengomposan
4. Karakteristik Fisik Kompos (kadar air, warna kompos, ukuran partikel, bau)
5. Karakteristik Kimia Kompos
Prosedur pembuatan kompos yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Sampah organik dipilah antara yang mudah didekomposisi dengan yang sukar didekomposisi
2. Sampah organik untuk pengomposan dikecilkan ukurannya sampai dengan ukuran 1 – 5 cm.
3. Sampah organik rumah tangga dicampur dengan serbuk gergaji dengan perbandingan 1 : 0,69
kemudian ditambah air sampai dengan kandungan air sekira 50 %.
4. Bioaktivator dicampur dengan molasses atau larutan gula merah kental dan air
5. Campuran bioaktivator disemprotkan ke dalam campuran bahan
6. Campuran bahan dimasukkan ke dalam reaktor
7. Setelah 20 hari campuran yang sudah menjadi kompos bisa di angkat
8. Kompos yang telah diangkat dikeringkan dengan cara diangin-anginkan
9. Kompos yang telah diangin-anginkan diayak dengan pengayak kawat
10. Kompos yang telah diayak dimasukkan ke dalam kemasan plastik
11. Simpan di tempat yang sejuk.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Teknik dan Rancangan Struktural
a. Komponen Struktural Reaktor Kompos
Komponen struktural raktor terdiri dari : ruang pengomposan, pemisah antar lapisan, tutup
reaktor, saluran udara, poros, bantalan, pegangan tutup reaktor (handgrip), rangka
5
b. Gambar Rancangan Reaktor Kompos
Gambar 3. Reaktor Kompos Hasil Rancang Bangun
c. Dimensi Reaktor
Model Reaktor kompos ini berukuran panjang 60 cm, lebar 50 cm, tinggi 86 cm dengan
kapasitas 0,9875 kg sampah/hari. Waktu pengomposan selama 20 hari. Kapasitas produksi 0,565 kg
kompos/hari, dan kapasitas efektif 79 %. Berat kosong reaktor sebelum diisi bahan kompos adalah
sebesar 12,5 kg.
Hasil Pengujian Reaktor
a. Suhu
Proses pengomposan mengalami 3 tahapan berbeda dalam kaitannya dengan suhu, yaitu :
mesophilic, thermophilic dan tahap pendinginan. Pada tahap awal mesophilic suhu proses akan naik
dari suhu lingkungan ke 40 oC dengan adanya fungi & bakteri pembentuk asam, tahap ini terjadi pada
hari 1 – 3 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Suhu proses akan terus meningkat ke tahap
thermophilic antara 55 – 65 oC selama 3 – 4 hari, dalam penelitian ini suhu maksimal yang dapat
dicapai adalah 53 oC, walaupun rata-rata suhu maksimal adalah 46,4 oC dimana mikroorganisme akan
digantikan oleh bakteri thermopilic, actinomycetes dan fungi, namun suhu tersebut masih dalam
kisaran suhu ideal minimum proses pengomposan (CPIS, 1992 dalam Darius,2000). Kondisi suhu
tersebut juga diperlukan untuk proses inaktivasi bila ada bakteri pathogen.
Tahap pendinginan ditandai dengan penurunan aktivitas mikroba dan penggantian
dari mikroorganisme thermophilic dengan bakteri & fungi mesophilic fase ini terjadi pada hari
ketujuh sampai hari ke empat belas. Aktivitas ini ditandai dengan penurunan suhu pengomposan
sampai sama dengan suhu lingkungan. Selama tahap pendinginan ini, proses penguapan air dari
material yang telah dikomposkan akan masih terus berlangsung, demikian pula stabilisasi pH dan
penyempurnaan pembentukan humus.
Kadar air, suplai udara, ukuran dan bentuk tumpukan, kondisi lingkungan sekitar dan
kandungan nutrisi sangat mempengaruhi suhu dalam tumpukan kompos. Kecenderungan suhu akan
lebih rendah jika kondisi kadar air berlebih karena panas yang dihasilkan akan digunakan untuk proses
penguapan. Sebaliknya kondisi kadar air yang rendah akan menurunkan aktivitas mikroba dan
menurunkan kecepatan pembentukan panas.
6
Gambar 4. Grafik Rata-rata Perubahan Suhu Pengomposan
b. Tingkat Keasaman (pH)
Tingkat keasaman (pH) kompos hasil pengujian yang dilakukan dengan analisis potensiometri
dengan H2O adalah 7,3 dengan KCL 1 N 7,3 sedangkan dengan menggunakan alat pengukur pH tanah
rata-rata adalah 6,99. Standar nasional untuk tingkat keasaman kompos dari sampah rumah tangga
adalah antara 6,80 – 7,49. Selama proses dan dalam tumpukan umumnya kondisi pH bervariasi dan
akan terkontrol dengan sendirinya
c. Nisbah C/N
Nisbah C/N kompos yang dihasilkan pada pengujian mencapai 19, Unsur Karbon dan
Nitrogen keduanya dibutuhkan sebagai sumber energi untuk pertumbuhan mikroorganisme.
d. Kadar air
Kadar air diukur menggunakan alat pengukur kadar air dan pH tanah diperoleh rata-rata kadar
air adalah 37,4 %. Sedangkan menurut pengujian di laboratorium kadar air sampel kompos 66 %.
Kadar air akhir kompos menjadi berkurang karena selama proses pengomposan ada pelepasan
kandungan air, terutama setelah diangin-anginkan.
e. Warna Kompos
Warna kompos hasil pengujian berwarna hitam kecoklatan menyerupai warna tanah, ini
merupakan indikator kompos matang.
g. Bau (odor)
Pada pengujian tidak timbul bau yang menyengat yang biasanya timbul pada proses
dekomposisi sampah. Pada kompos hasil pengomposan bau yang timbul sama dengan bau tanah. Bau
yang ditimbulkan pada proses pengomposan disebabkan oleh nisbah C/N yang rendah yang
menyebabkan terbentuknya amoniak sehingga nitrogen akan hilang ke udara dalam bentuk amoniak
yang menyebakan bau tidak sedap.
Menurut hasil penelitian Kramadibrata & Kastaman (2003), beberapa faktor yang
harus diperhatikan dalam proses pengomposan antara lain :
1. Kadar air optimum untuk proses pengomposan yang efisien berkisar antara (50-60)%.
7
2. Ukuran partikel sampah yang akan dibuat kompos optimum berkisar antara 10-50 mm
untuk memudahkan proses dekomposisi oleh mikroba pengurai, mengingat makin kecil
ukuran, luas permukaan bahan yang akan didekomposisi akan makin besar.
3. Aerasi atau sirkulasi udara dalam reaktor. Pada reaktor berlangsung proses dekomposisi secara
aerob, sehingga suplai oksigen pada timbunan kompos harus cukup. Sehingga untuk reaktor
dengan tidak menggunakan proses pembalikan sampah, maka penumpukan sampah yang akan
dikomposkan tidak melebihi 90 cm dan pada tiap lapisan reaktor diberi rongga untuk sirkulasi
udara agar kandungan oksigen mencukupi.
4. Suhu sangat penting untuk menurunkan nisbah C/N, membunuh biji gulma, bakteri pathogen,
parasit dan telur-telurnya. Suhu yang terjadi selama proses dekomposisi berkisar 60 – 70 oC.
h. Ukuran Kompos
Ukuran kompos untuk kompos dari sampah organik rumah tangga adalah antara 0,55 – 25 mm.
Pada penelitian ini yang lolos pengayakan menggunakan kawat dengan ukuran lubang 6 x 6 mm dan
yang lolos adalah sebesar 93,25 %. jadi rata-rata kompos yang dihasilkan adalah kompos halus.
Hasil Pengujian Kualitas Kompos
Hasil pengujian kualitas kompos adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Perbandingan kualitas kompos hasil pengujian dengan kualitas kompos
dari sampah organik domestik (SNI No.19-7030-2004)
No Nilai
.
Parameter Satuan
SNI Hasil pengukuran
Keterangan
1. Kadar Air % < 50 37,4 Sesuai
2. Temperatur 0C Suhu
udara
25,6 Sesuai
3. Warna Kehitama
n
Kehitaman Sesuai
4. Bau Tidak bau Tidak berbau Sesuai
5. Ukuran Partikel Mm 0,55 – 25 Lolos ayakan 6
mm 93,25%
Sesuai
6. Kemampuan Ikat Air % 58,72 Tidak diukur -
7. Ph 6,80 –
7,49
7,1 -7,3 Sesuai
8. Bahan Asing % 0 0 Sesuai
Unsur Makro
9. Bahan Organik % 27 – 58 115,9 Lebih besar
10. Nitrogen % 0,4 3,62 Sesuai
11. Karbon % 9,81–
32,28
67,23 Lebih besar
12. Phosphor(P2O5) % 0,39 Tidak ada standar
13. C/N Ratio 9,38-20 18,57 Sesuai
14. Kalium (K2O) % 0,59 Tidak ada standar
Unsur Mikro
15. Arsen Mg/kg < 0,50 Tidak diukur Logam berat
16. Cadmium(Cd) Mg/kg < 3 Tidak diukur Logam berat
17. Cobal (Co) Mg/kg < 34 Tidak diukur Logam berat
18. Chromium (Cr) Mg/kg < 210 Tidak diukur Logam berat
19. Tembaga (Cu) Mg/kg < 100 Tidak diukur Unsur mikro
8
20. Mercuri (Hg) Mg/kg < 0,8 Tidak diukur Logam berat
21. Nikel (Ni) Mg/kg < 62 Tidak diukur Logam berat
22. Timbal (Pb) Mg/kg < 150 Tidak diukur Logam berat
23. Selenium(Se) Mg/kg < 2 Tidak diukur Logam berat
24. Seng (Sn) Mg/kg < 500 Tidak diukur Unsur mikro
Unsur Lain
25. Calsium % < 25,49 6,83 Sesuai
26. Magnesium (Mg) % < 0,63 7,31 Unsur mikro
27. Besi (Fe) % < 2,03 113,57 Unsur mikro
28. Alumunium (Al) % < 2,20 Tidak diukur Unsur mikro
29. Mangan (Mn) % < 0,06 186,05 Unsur mikro
Bakteri
30. Fecal Coli MPN/gr < 1000 Tidak diukur
31. Salmonella sp. MPN/4 gr < 3 Tidak diukur
Organisme pathogen
32. KTK C mol kg -1 – 47,9 Tidak ada standar
Hasil Analisis Ekonomi
Biaya konstruksi atau biaya produksi model reaktor ini apabila bahan konstruksi sebagian
menggunakan bahan bekas adalah sebesar Rp 218.100 sedangkan bila seluruhnya bahan baru sebesar
Rp 276.000.
Hasil perhitungan kelayakan ekonomi menunjukkan bahwa nilai Internal Rate of Return (IRR)
pengoperasian reaktor ini adalah sebesar 32 %, kemudian Net Present Value Rp. 737.212,80.
Sedangkan B/C Ratio nya adalah sebesar 2,2 % dan BEP 0,72 tahun untuk umur reaktor selama 5
tahun. Dilihat dari kelayakan investasi, alat ini layak secara ekonomi.
Pembahasan
Berdasarkan hasil pengujian masih dijumpai beberapa kelemahan pada reaktor kompos yang
dirancang. Kelemahan-kelemahan tersebut antara lain :
1. Konstruksi tutup tangki reaktor di bagian bawah tidak berlubang, sehingga dengan konstruksi
tersebut akumulasi air yang tertampung di bagian bawah reaktor semakin banyak. Kondisi ini akan
berdampak pada tingkat kadar air untuk kompos di lapisan paling bawah akan makin besar
mengingat sampah yang diisikan tiap hari ke dalam reaktor masih mengandung air. Untuk itu
diperlukan perbaikan konstruksi tutup tangki reaktor bagian bawah dengan membuat lubang dan
pengarah keluaran air gravitasi dari tumpukan sampah yang ada dalam reaktor.
2. Kompos yang diperoleh masih bercampur dengan bahan yang sukar terdekomposisi seperti tulang,
biji-bijan atau kulit buah keras. Oleh karena itu diperlukan perbaikan pada prosedur pemilahan
sampah yang akan dimasukan ke dalam reaktor.
3. Saat kompos dari lapisan pertama reaktor diperoleh di hari ke 21, pada lapisan dinding reaktor
terdapat tanda-tanda korosif pada bahan (warna kuning pada tangki besi dari reaktor). Untuk itu
diperlukan perbaikan pada dinding reaktor dengan terlebih dahulu diberi lapisan cat atau ter untuk
menghindari korosi. Alternatif lain dengan menggunakan bahan tangki reaktor yang lebih tahan
lama seperti plastik.
9
Walapun demikian secara umum kinerja reaktor kompos ini sudah memenuhi kriteria yang
diinginkan, yaitu tidak berbeda jauh dengan standar yang ditetapkan melalui SNI.
SIMPULAN
1. Reaktor sesuai untuk diterapkan untuk mengatasi permasalahan sampah khususnya pada skala
rumah tangga, dengan beberapa kelebihan yang dimiliki, yakni : dapat diisi secara kontinyu, dapat
mereduksi bau sampah karena adanya aktivitas mikroba dari bioaktivator, mempercepat proses
dekomposisi, kompos dapat dihasilkan untuk lapisan pertama pada hari ke 21.
2. Kualitas kompos yang dihasilkan secara umum sesuai dengan standar nasional yang telah
ditetapkan, sehingga baik untuk diaplikasikan untuk bidang pertanian.
3. Secara ekonomi penggunaan reaktor ini layak untuk diaplikasikan mengingat dengan biaya
produksi sebesar Rp 218.100, alat ini mampu memberikan tingkat pengembalian invetasi (IRR)
sebesar 32 %, kemudian Net Present Value Rp. 737.212,80 dengan nilai B/C Ratio sebesar 2,2 %
dan BEP 0,72 tahun.
4. Aplikasi model reaktor kompos skala rumah tangga ini akan memberi manfaat yang besar
disamping penggunaan komposnya untuk pertanian juga sebagai alternatif solusi masalah sampah
kota yang hingga saat masih mengandalkan pada pembuangan sampah ke tempat pembuangan
sampah akhir, yang sarananya semakin terbatas dan sulit.
Saran
1. Untuk mengetahui hasil kinerja aktual reaktor ini perlu dilakukan pengujian adaptasi di
lingkungan rumah tangga.
2. Diperlukan adanya pengujian kadar kandungan unsur-unsur mikro pada kompos hasil pengujian,
mengingat dalam penelitian ini hal tersebut belum dilakukan.
3. Kompos yang dihasilkan dari reaktor ini disarankan untuk diujicobakan pada tanaman sehingga
dapat dibuktikan kelebihan dan kekurangan kompos yang diperoleh terhadap tanaman. Disamping
itu juga dapat diketahui komposisi aplikasi kompos yang tepat untuk jenis tanaman yang akan
dipupuk dengan menggunakan kompos ini.

DAFTAR PUSTAKA
Darius. 2001. Perancangan reaktor kompos skala rumah tangga. Skripsi. Jurusan Teknologi Pertanian.
Fakultas Pertanian Universiatas Padjadjaran. Jatinangor. (tidak dipublikasikan)
Herwanto, T. 2000. Modul rancang bangun mesin dan peralatan pasca panen kacang tanah pada
produksi dan pengolahan kacang tanah sebagai kegiatan usaha agribisnis. LPM Unpad.
Bandung.
Kramadibrata, A., dan Roni Kastaman. 2003. Introduksi teknis sistem pengelolaan sampah terpadu
(SILARSATU). Laporan Kajian Riset Terapan. Kerjasama LPM Unpad dengan Litbang Kota
Bandung. (tidak dipublikasi)
PD. Kebersihan Kota Bandung. 2003. Rata-rata produksi sampah per hari di kota Bandung tahun
2001/2002. Available at : http://www.bappeda-bandung.go.id. 7 November 2003.
SNI no.19-7030-2004. Spesifikasi kompos dari sampah organik domestik. Pusat Penelitian dan
Pengembangan Permukiman, Bandung.

selengkapnya dapat di undu disini

Nano Teknologi Di Indonesia

moechah — Sat, 19 Dec 2009 16:37:42 +0000

Didunia sana

Nanokomposit
Digunakan pada plastik, dipelopori oleh pabrik mobil General Motor dan Toyota. Plastik akan lebih tahan gores, ringan-kuat, sehingga mengurangi beban mobil dan mengurangi biaya bahan bakar, umur pemakaian lebih panjang. Toyota telah mempergunakan sejak 2001 untuk bumper, dapat mengurangi berat hingga 60% dan dua kali lebih tahan benturan dan gores. Industri transportasi akan dapat menarik keuntungan dari penggunaan nanokomposit ini. Nanoclay dapat meningkatkan ketahanan akan permeabilitas sehingga bagus untuk penggunaan pengemas makanan dan minuman. Selain itu nanoclay juga dapat dipergunakan untuk mengurangi kemudahan plastik untuk terbakar. Nanoclay dilapisi dengan butyl rubber membuat bola tennis lebih memantul dan tahan lama.

Nanokristal
Logam nanokristal mempunyai kekuatan mekanik lebih tinggi, lebih tahan gores, sehingga dapat digunakan sebagai ‘bearing’ atau alat lain seperti komponen kompoter, sensor dan lainnya. Kekerasan logam meningkat dua hingga tiga kali lipat. Nano kristal juga dapat mengabsorb dan memancarkan cahaya dengan berbeda warna (Quantum DotTM). Nanosilver telah dipasarkan, dapat dimasukkan kedalam polimer, tekstil, dapat membunuh bakteri dalam waktu 30 menit. Nano kristal dapat mengabsorb cahaya matahari lebih bagus sehingga dapat dipergunakan untuk alat potovoltaik.

Nanopartkel
Dipergunakan pencegah kotor pada pakaian dimana pada permukaan direkatkan bulu-bulu dengan ukuran nano sehingga mirip permukaan daun talas. Polimer ukuran nano mulai dari 10 nm hingga 100 nm dipergunakan untuk cat tembok luar, perekat, pelapis kertas, pelapis kain, juga kosmetik sebagau penahan sinar UV. Penahan cahaya matahari juga merupakan contoh penggunaan nanopartikel. Karena ukuran yang kecil sehingga mudah didespersikan dan mengabsurb sinar UV. Penggunaan penahan cahaya ini sangat luas di Australia hingga menguasai pasar 60%. Nanopartikel alumunium dipergunakan untuk campuran propelan (bahan bakar) dapat mempercepat pembakaran hingga dua kali lipat. Nano tembaga dicampurkan minyak pelumas untuk mencegah keausan mesin. Nano kalsium dan posfat komposit dipergunakan sebagai tulang sintetis sebagai penggan tulang manusia.

Bahan nanostruktur
Nanodyne membuat logam paduan dengan sintering komposit bubuk dari Tunsten-karbida-kobalt yang mempunyai ukuran partikel 15 nm. Diperoleh bahan mempunyai kekerasan sama dengan intan dan dipergunakan untuk alat pemotong, bor, bahan mesin jet, bahan tahan peluru. Kodak memproduksi OLED (‘organic light emitting diode’) layar berwarna sehingga memungkinkan diperolehnya layar yang lebih tipis, lentur, kurang konsumsi enerji untuk layar komputer, telepon genggam, televisi dan alinnya. OLED diharapkan dapat menggantikan Tabung TV, LCD (liquid crystal display).

Nanotubes
Mirip dengan serat mempunyai diameter beberapa nanometer, sangat kuat, bersifat kondukto, dapaty pejal atau beronggar. Carbon nano tube berdasarkan emisi elektron dapat dipergunakan pula untuk layar monitor monokrom. Dari BBC News dilaporkan: riset sedang dikembangkan nanotube dengan lebar separuh molekul DNA dipergunakan untuk menyalurkan cahaya ‘near-infra red’ dari laser ke sel kanker. Kemudian jaringan kangker dipanaskan dengan cahaya tersebut hingga 70 oC dalam waktu 2 menit dan sel menjadi rusak. Jika berhasil cara ini akan menggantikan penggunaan kemoterapi yang merontokan rambut.

Nanokatalis
Katalis skala nano berbasis gel dapat dipergunakan untuk mencairkan batu bara yang kemudian dijadikan minyak disel, bensin. Cara ini disukai karena dapat mengurangi kadar belerang pada penggunaan batubara. Ukuran nano mempunyai permukaan yang sangat luas. Sehingga sangat efektif, murah untuk dipakai sebagai katalis konverter pada mobil.

Nanofilter
Serat alumina ukuran nano dapat dipakai untuk menyaring partikel ukuran sangat kecil, 99,9999% virus dengan kecepatan aliran beberapa ratus kali lebih besar dibanding membran ultra filtrasi. Sehingga air minum tidak memerlukan sterilalisasi lagi.

Sumber : (www.nanotech-now.com- Current Uses)

Indonesia

Beberapa industri telah mempergunakan bahan nano partikel atau berusaha untuk memproduksinya. Ukuran partikel pada umumnya masih sekitar 300 nm. Karbon black telah lama dipergunakan oleh industri karet atau ban. Titanium oksida dengan ukuran yang sama untuk industri kertas, cat tembok, pipa plastik. Kalsium karbonat, silika dipergunakan untuk filer tinta, dan industri plastik.

Produk nanosilver (perak) dengan ukuran yang lebih kecil antara 10-100 nm, telah masuk di Indonesia sebagai produk anti mikroba Produk telah beredar dalam bentuk cat tembok luar, wadah makanan plastik, sikat gigi, plester, dan baju dalam.

Riset telah dilakukan sendiri-sendiri di universitas dan lembaga riset negara lebih awal. Seminar tetntang nanoteknologi juga telah diadakana diberbagai tempat. Web site masyarakat naono teknologi di Indonesia dapat di klik di www.nano.lipi.go.id. Mulai dari tahun 2005 pemerintah melalui Kementerian Negara Riset dan Teknologi memberikan bantuan dana untuk riset bidang nano teknologi

Aktifitas Nanoteknologi di berbagai lembaga:

FT UI akan mengembangkan alat sensor nano, melakukan studi nano komposit magnit dan bahan struktur nano. Bersama dengan P2F LIPI membuat disain planetary ball mill untuk membuat bahan nano partikel.

ITB, Dep Fisika mempunyai potensi untuk membuat lapisan nano pada bahan magnit dalam bentuk Quantum Dot partikel nano silika. Dep Fisika Teknik mengembangkan pembuatan nano silika dengan metoda sol-gel.

UGM, Dep Kimia mempunyai potensi membuat bahan katalis nano.
UPH Universitas Pelita Hrapan,di Karawaci, Tangerang, mempunyai pusat penelitian nanoteknologi dan bioteknologi.

LIPI, P2F membuat baja partikel nano dengan metoda ‘mechanical alloying’, juga mampu membuat bahan silika nano partikel untuk bahan bangunan dan mempersiapkan lapisan tipis dengan ‘sputtering’. PPET sedang mendisain sensor seperti LED, CO2, biosensor untuk mengontrol gula dalam darah.

BATAN, P2TBDU mengembangkan teknologi pelapisan grafit pada struktur untuk menjadi pelumas padat. P3IB sedang mengembangkan bahan fero magnetik untuk agen kontras MRI, dan nanokomposit NdFeB. P3TIR sedang membuat bio-material hydroxyapatite (HAp) sebagai bahan biokompatibel untuk mengganti bahan gigi dan tulang manusia.

BPPT, P3TM mengembangkan nano komposit, keramik, dan bahan biokompatibel. STP mengembangkan nano komposit berbasis tanah liat dengan polimer.

Beberapa industri mengembangkan bahan ukuran nano untuk silika dan kalsium karbonat.

Pada tahun anggaran 2005 KMNRT mempunyai progran dukungan non-insentive dibidang nano teknologi. Program ini ditawarkan nano teknologi pada kelompok peneliti Indonesia untuk mengajukan usulan penelitian. Pada tahun anggaran 2006 pemerintah menyediakan dana dengan lebih dari 750 juta.. Lima topik judul penelitian disetujui untuk mendapatkan dana setelah dilakukan seleksi dari 35 pengusul. Kelompok peneliti yang diterima untuk mendapatkan dana adalah Fisika LIPI dengan topik Pengembangan Prototipe Alat Pembuatan Nano Partikel, Elektronika LIPI dengan topik Pengembangan Penyusunan Prototipe Alat Mikro, BATAN dan ITS dengan topik Pengembangan Bahan ‘Coating’, UGM dengan topik Penyusunan Prototipe Bahan –Bio/Kompatibel Biomaterial, BPPT dan UI dengan topik Penyusunan Prototipe Komposit/Polimer/Katalis.

Pada saat ini produk yang sudah ada dipasaran hingga saat ini adalah: nano silver, carbon black (300 nm), silika (300 nm), TiO2 (300 nm), Nanotube, Nanoclay dan mungkin segera produk lainnya.

Johan Nasiri, 06-06-06

Biodiesel Upaya mengurangi ketergantungan minyak bumi.

moechah — Sat, 19 Dec 2009 16:35:15 +0000

Oleh: Johan Nasiri

Ketika harga bahan baku minyak bumi menjadi 62 USD, maka problem enerji telah berada didepan mata. Walaupun harga tersebut sangat mahal tampaknya para konsumer tidak keberatan, namun kekhawatiran akan habisnya bahan bakar fosil ini menjadi perhatian dimasa depan. Pengganti minyak masih mahal dan tidak mudah untuk dipergunakan bahan bakar alat transport. Bahan bakar yang mungkin dapat menggantikan minyak bumi adalah: listrik, gas, matahari, nuklir, air, batu bara, produk tanaman, angin, namun semuanya mempunyai kekurangan untuk dipergunakan pada alat transportasi. Kegunaan lain dari minyak bumi ini adalah untuk bahan baku petrokimia seperti solven, kimia organic, plastic dan lainnya.

Penggunaan minyak goreng sebagai bahan bakar mesin diesel akan mengingatkan kita pada Dr. Rudolf Diesel. Pada pameran internasional tahun 1900 di Paris dia memamerkan mesin diesel dengan bahan bakar minyak nabati, pada waktu itu digunakan minyak kacang. Minyak goreng berasal dari tanaman, merupakan bahan yang terbarukan, ramah lingkungan dan ada dimana-mana. Namun sayangnya dalam perkembanganya minyak bumi ternyata masih lebih murah dan mudah didapat. Penggunaan minyak bumi masih terus hingga sekarang walaupun ketersediaannya minyak bumi semakin menipis.

Hingga saat ini mesin diesel masih mempergunakan bahan bakar solar berasal dari minyak bumi, dan ada kemungkinkan untuk mengganti sebagian atau seluruh jenis bahan bakar ini dengan minyak goreng. Minyak goreng yang berasal dari tumbuhan dapat langsung dipergunakan untuk mejalankan mesin diesel. Minyak goreng yang dipergunakan dapat dalam berbagai bentuk: minyak goreng biasa, minyak goreng bekas, ester yang mempunyai berat molekul lebih kecil (bio diesel), dan minyak goreng padat.

Minyak goreng bekas biasanya dari tumbuhan dan tercampur dengan lemak binatang binatang, karena merupakan sisa penggorengan. Minyak goreng di pasar biasanya diperoleh dari berbagai sumber seperti kelapa sawit (CPO, PKO), kelapa, bunga matahari, bunga kanola, bijih kapok, bijih kedelai, bijih jarak dan lainnya. Minyak goreng dari CPO mempunyai fraksi padat stearin yang jumlahnya hingga 50%, fraksi cair atau olein yang biasanya dijual sebagai minyak goreng dan sedikit asam lemak bebas. Stearin yang padat biasanya untuk margarin, dan untuk kue, untuk bahan baker diesel harus dipanaskan karena harus dialirkan. Asam lemak bebas yang ada pada minyak harus dinetralkan dengan methanol,alkohol atau soda agar tidak membuat karat atau korosi pada logam. Kesulitan dari penggunaan minyak goreng karena bersifat cair sehingga akan bersaing dengan kebutuhan konsumsi masyarakat. Dimasa lalu pernah terjadi krisis kekurangan minyak goreng, sehingga harga meningkat tinggi.

Kelebihan lain, bahan dasar minyak goreng ini adalah bahwa sisa minyak goreng juga dapat dipergunakan, sehingga mengurangi beban lingkungan karena sampah. Dibanding dengan minyak solar, minyak goreng dapat mengurangi polusi karena kadar belerang yang lebih rendah, dan kurang berisik. Penggunaan minyak goreng untuk bahan bakar tidak menambah jumlah gas karbondioksida, karena minyak berasal dari tumbuhan yang mengkonsumsi gas hasil pembakaran itu. Sedang kekurangan adalah lebih kental sehingga mudah untuk menyumbat saluran, terlebih lagi jika tercampur dengan fraksi padat, minyak bekas atau jika cuaca dingin.

Penggunaan atau aplikasi lapangan belum begitu banyak, sehingga harus hati-hati bila memasukkan minyak goreng dalam mesin diesel kita. Perhatian harus diberikan karena penggunaan minyak goreng dapat memadat sehingga menyumbat saluran pipa, saringan dan terutama pada penyembur atau nozle. Pembakaran minyak juga dapat tidak terbakar sempurna, sehingga menimbulkan banyak asap dan memungkinkan terjadinya endapan karbon pada ujung penyembur minyak. Kesulitan-kesulitan tersebut dapat diatasi dengan cara memanaskan minyak, saluran dan saringan, sebelum pembakaran pada mesin. Penggunaan minyak untuk bahan bakar diesel juga akan akan menimbulkan busa pada saluran pipa balik dari sisa penyemburan didalam mesin (lihat gambar). Busa timbul pada awal pembakaran sehingga disarankan agar tidak mengisi penuh tangki bahan bakar agar dapat menampung busa.

Saluran pipa balik pada mesin diesel, busa terjadi pada awal pembakaran karena ada sisa minyak bertekanan pada penggunaan minyak goreng.

Penggunaan bersama minyak diesel atau pencampuran sangat bagus karena akan mengurangi kemungkinana minyak goreng menyumbat dimanana-mana dan akan memperbaiki sifat pelumasan minyak diesel. Penggunaan minyak yang cenderung padat dapat dilakukan untuk mesin diesel yang tetap atau sebagai pembangkit tenaga listrik. Karena modifikasi mesin mudah dilaksanakan seperti pemasangan alat pemanas pada tangki, saluran, penyaringan dan pemanasan awal sebelum masuk ruang pembakaran. Pengopersian biasanya diawali atau harus dilakukan dengan minyak solar untuk memperoleh pemanasan yang akan dipergunakan untuk mencairkan minyak padat. Demikian pula jika akan mematikan mesin diesel minyak padat harus dihentikan lebih dahulu diganti dengan minyak solar agar saluran tidak tersumbat pada penyalaan mesin berikutnya.

Penggunaan minyak padat atau minyak bekas cukup menarik karena kurang bersaing dengan konsumsi masyarakat sehingga harganya dapat lebih murah. Minyak padat bisanya dipergunakan untuk roti, kue, margarin, biskuit. Untuk bahan bakar minyak goreng padat tidak harus dipucatkan, sehingga harga lebih murah. Kesulitan yang mungkin terjadi adalah penyumbatan terutama pada saringan yang harus selalu dibersihkan dengan solven seperti minyak tanah. Minyak goreng padat harus selalu dipanaskan (80 ^oC) agar dapat dialirkan. Minyak goreng padat biasanya diperoleh dari minyak binatang, minyak kelapa sawit dan dari hidrogenasi minyak goreng cair.

Pencampuran dengan minyak tanah atau kerosene merupakan kombinasi bagus. Minyak padat mempunyai kekentalan, dan pelumasan tinggi, sedang minyak tanah sebagai pengencer dan namun kurang bagus dalam pelumasan. Pencampuran minyak goreng padat maupun cair dilakukan biasanya 30% kerosene dan 70% minyak goreng, ada yang mempergunakan campuran 50/50. Hasil positif dari pencampuran ini diperoleh suhu mesin 10 ^oC lebih rendah, sedang buangan asap berbau mirip pembakaran ‘burger’.

Biodiesel

Biodiesel merupakan modifikasi dari minyak goreng. Biodiesel biasanya dibuat pada ester asam lemak dari minyak goreng cair yang mempunyai sifat lebih encer tidak mudah membeku terutama jika dipergunakan dinegara ‘dingin’. Sedang kekurangan adalah bahan ini dapat melarutkan atau merusak karet yang biasanya tahan terhadap minyak diesel. Pembuatan biodiesel sedikit sulit karena memerlukan methanol, katalis (soda api, KOH) dan pemisahan gliserin yang berasal dari reaksi samping. Sehingga biodiesel mempunyai harga yang lebih mahal dibanding minyak goreng pada pemakaian langsung

Biodiesel yang dikenal merupakan bahan terbarukan, tidak beracun, bahkan dapat dibanding dengan garam dapur, dan tidak iritasi pada kulit jika dibanding dengan sabun. Jika tertumpah biodiesel akan dapat dikonsumsi oleh mikroba, hingga 98% dalam waktu 3 minggu. Biodiesel mempunyai efek maksimum untuk daerah perairan, laut, sumber air, hutan, penangkapan ikan, dan terutama yang sensitive terhadap adanya tumpahan minyak. Pusat kota yang penuh dengan aktifitas manusia, ruangan yang tertutup seperti pergudangan, pabrik, pengolah makanan, gedung bertingkat, pertambangan bawah tanah akan memperoleh manfaat yang sangat besar dengan adanya biodiesel. Daerah perairan yang sensitive terhadap pencemaran seperti pelabuhan, kanal, danau, daerah parawisata, hutan ‘mutlak harus’ mempergunakan biodiesel disbanding solar.

Biodiesel secara nyata dapat mengurangi pencemaran, mengurangi hidrokarbon yang tidak terbakar, karbon monoksida, sulfat, polisiklikaromatik hidrokarbon, dan hujan asam. Kandungan belerang yang sangat rendah akan memungkinkan penggunaan katalis pada system gas buang. Jika dipergunakan bersama minyak solar, biodiesel dapat mengurangi atau menghilangkan kebutuhan belerang dalam minyak diesel. Biasanya belerang dibutuhkan lebi 500 ppm (per 1 juta bagian) atau 0,05% dalam minyak solar untuk menambah pelumasan. Pencampuran biodiesel dengan solar dapat mengurangi kadar belerang hingga 15 ppm atau 0,0015%. Pencampuran yang dilakukan dengan 1% biodiesel akan memperoleh 65% pelumasan. Untuk maksud pengurangan kadar belerang ini cukup hanya dengan menambahkan biodiesel kedalam solar sebanyak 0,4-0,5%.

Perbandingan penggunaan bahan bakar lain:

Penggunaan methanol murni sebagai bahan bakar, mempunyai kesulitan dalam penyimpanan, pengisian bahan bakar, dan modifikasi mesin bis. Gas alam atau CNG mempunyai kesulitan juga dalam penyimpanan karena berbentuk gas yang mudah terbakar, dan bisa meledak sehingga lebih memerlukan tenaga terdidik dalam menanganinya. Sedang biodiesel mempunyai kelebihan kurang mudah menyala dibanding solar, lebih mudah dalam penyimpananya, dan dapat dicampur dengan solar. Penggunaan minyak goreng langsung mempunyai kelebihan lebih murah namun mempunyai kekurangan kekentalan, dan mengganggu ketersediaan untuk konsumsi masyarakat.

Penggunaan biodiesel yang maksimal hanya dapat diperoleh jika mepergunakan 100% biodiesel tanpa mencampur dengan minyak solar

Bagaimana orang mempergunakan biodiesel?.

Biodiesel yang diperoleh dari hasil esterifikasi dengan methanol yang dapat dipergunakan dalam keadaan murni atau campuran dengan solar. Biodiesel dapat dipergunakan 100% atau dikenal dengan B100. Namun harus diperhatikan bahwa biodiesel merupakan ester yang dapat melunakan polimer karet, sehingga bahan tersebut harus diganti dengan jenis yang tahan terhadap ester. Untuk itu sebagai alternative lain adalah mencampur biodiesel sebanyak 20% dalam minyak solar yang selanjutnya dikenal dengan B20. Campuran ini dapat dipergunakan langsung tanpa memerlukan penggantian peralatan dari jenis karet. Sebagaimana diketahui pada otomotif banyak mempergunakan bahan karet sebagai pipa saluran bahan baker, ‘seal, packing’ atau penyekat kebocoran. Penggunaan B100 atau lebih besar dari 20% bio diesel akan memerlukan bahan polimer yang tahan solar dan ester.

Membuat biodiesel

Pada skala kecil dapat dilakukan dengan bahan minyak goreng 1 liter yang baru atau bekas. Methanol sebanyak 200 ml atau 0.2 liter. Soda api atau NaOH 3,5 gram untuk minyak goreng bersih, jika minyak bekas diperlukan 4,5 gram atau mungkin lebih. Kelebihan ini diperlukan untuk menetralkan asam lemak bebas atau FFA yang banyak pada minyak goreng bekas. Dapat pula mempergunakan KOH namun mempunyai harga lebih mahal dan diperlukan 1,4 kali lebih banyak dari soda. Proses pembuatan; Soda api dilarutkan dalam Methanol dan kemudian dimasukan kedalam minyak dipanaskan sekitar 55 ^oC, diaduk dengan cepat selama 15-20 menit kemudian dibiarkan dalam keadaan dingin semalam. Maka akan diperoleh biodiesel pada bagian atas dengan warna jernih kekuningan dan sedikit bagian bawah campuran antara sabun dari FFA, sisa methanol yang tidak bereaksi dan glyserin sekitar 79 ml. Biodiesel yang merupakan cairan kekuningan pada bagian atas dipisahkan dengan mudah dengan menuang dan menyingkirkan bagian bawah dari cairan. Untuk skala besar produk bagian bawah dapat dimurnikan untuk memperoleh gliserin yang berharga mahal, juga sabun dan sisa methanol yang tidak bereaksi.

Mengapa minyak bekas mengandung asam lemak bebas?.

Ketika minyak digunakan untuk menggoreng terjadi peristiwa oksidasi, hidrolisis yang memecah molekul minyak menjadi asam. Proses ini bertambah besar dengan pemanasan yang tinggi dan waktu yang lama selama penggorengan makanan. Adanya asam lemak bebas dalam minyak goreng tidak bagus pada kesehatan. FFA dapat pula menjadi ester jika bereaksi dengan methanol, sedang jika bereaksi dengan soda akan mebentuk sabun. Produk biodiesel harus dimurnikan dari produk samping, gliserin, sabun sisa methanol dan soda. Sisa soda yang ada pada biodiesel dapat henghidrolisa dan memecah biodiesel menjadi FFA yang kemudian terlarut dalam biodiesel itu sendiri. Kandungan FFA dalam biodiesel tidak bagus karena dapat menyumbat filter atau saringan dengan endapan dan menjadi korosi pada logam mesin diesel.

Perhitungan biaya untuk bis kota di Amerika Serikat (1 USD= Rp 10.000).

Perbandingan harga dihitung meliputi: infra struktur, modifikasi pada bis, sistem pengisian bahan bakar, perawatan, dan umur bis 30 tahun. Bahan bakar solar untuk mesin diesel akan memerlukan biaya per-mil (1,6 km) Rp. 2470, gas methan atau CNG bervariasi mulai Rp. 3750-4200, biodiesel murni Rp. 4750, sedang campuran biodiesel dan solar akan bervariasi dari Rp. 2790-4750, methanol murni Rp. 7360. Walaupun harga biodiesel murni atau campuran lebih mahal dibanding solar namun dapat berkompetisi dengan gas methan dan methanol. Kelebihan lain dari campuran solar-biodiesel dibanding minyak solar murni adalah dapat dipergunakanya minyak solar dengan kadar belerang rendah.

Kegunaan lain dari biodiesel

Bio diesel dapat dipergunakan keperluan lain seperti; pelindung kayu termasuk interior rumah yang terbuat dari kayu. Sebagai pelumas dan pelindung korosi pada peralatan rumah tangga, pertanian yang terbuat dari logam. Biodiesel dapat pula dicampur dengan bensin untuk mesin 2 langkah sebagai bahan bakar dan pelumasan. Biodiesel tidak dapat menggantikan minyak tanah untuk keperluan kompor dan lampu minyak karena sifat tidak bisa merambat keatas. Untuk keperluan lampu petromax dengan terang yang sama, biodiesel dapat dipergunakan hingga 8 jam dan kurang memerlukan pemompaan. Biodiesel juga dipergunakan untuk membersihkan noda ‘crayon’ pada baju dengan lebih baik dibanding deterjen.

(*berbagai sumber dari internet)

Membuat minyak dari Batu Bara.

moechah — Sat, 19 Dec 2009 16:32:12 +0000

Harga minyak bumi kotor, hitam 70 USD per barrel, menyadarkan kita bahwa sumber bahan bakar ini akan segera habis, kira-kira setelah tahun 2030. Kenaikan bahan bakar ini bertambah besar dengan adanya badai Katrina di USA yang telah menghentikan pasokan minyak dari teluk Meksiko, maka orang berspekulasi menghadapi musim dingin yang tinggal beberapa bulan lagi. Kenaikan harga minyak bukan tidak pernah diperhitungkan, pertumbuhan ekonomi di Cina 10% akan mendorong pertumbuhan kebutuhan enerji 30%, terus minyak dari mana lagi?. Pada kenyataannya tentara Amerika telah ada di Irak yang dapat menghasilkan minyak bumi kurang dari 5 USD per barel. Merupakan biaya produksi termurah untuk memperoleh minyak bumi.

Tingginya harga bahan minyak bumi ini membuat orang menegok kebelakang, bagaimana Afrika Selatan membuat minyak ketiak di embargo, bahkan sedikit lebih jauh ketika Jerman menghadapi perang dunia ke II. Mempergunakan katalis Fischer & Tropsch (FT) membuat minyak dari gas sintetis yang kemudian dikembangkan di Afrika selatan dilakukan oleh sebuah perusahaan SASOL (south african synthetic oil limited). Kelebihan lain dari minyak ini adalah lebih bersih, tidak perlu dimurnaikan lagi.

Perkembangan terbaru dari proses FT, Cina menandatangani persetujuan dengan SASOL untuk mendirikan 2 pabrik minyak sintetis dengan kapasitas total per tahun 440 juta barel. Biaya untuk investasi ini 3 milyar USD untuk sebuah pabrik yang mempunyai kapasitas 4 kali lebih besar dari yang ada di Afrika selatan. Pada saat ini SASOL dapat memproduksi 150.000 barel per hari dari batu bara. Diharapkan produk minyak sintetis dari Cina ini mempunyai harga kurang dari 20 USD per barrel.

Batu bara juga dapat langsung dicairkan untuk memperoleh minyak bumi. Cara ini dikembangkan di Jepang mirip dengan perengkahan hidrogen yang ada di Dumai. Dimana batu bara dicampur dengan minyak berat dan katalis dalam betuk suspensi, ditambahkan hidrogen dan panas. Akan diperoleh bahan bakar mempunyai nilai oktan tinggi, namun haya dapat ditambahkan dalam bensin sebanyak 10%. Penambahan berlebihan akan dikawatirkan terjadinya sumbatan pada saluran dalam otomotif.

Bagaimana membuat minyak bumi sintetis dari batu bara muda dengan proses FT dapat terjadi?. Pertama dibuat gas sintetis yaitu gas H₂ atau hidrogen dan gas CO atau karbon monoksida. Gas H₂ mudah terbakar dan gas CO sangat beracun, tidak perlu kawatir semuanya dibawah kontrol dalam bejana tertutup. Pembuatan gas diawali dengan membakar batubara dengan gas oksigen bukan udara supaya lebih efisien. Batu bara akan membara berwarna merah terus dimasukkan uap air, jika mulai padam dialirkan lagi oksigen dan seterusnya. Maka akan dihasilkan campuran gas yang kemudian dimurnikan seperti terjadi di banyak industri kimia. Diperoleh syngas yaitu H₂ dan CO yang siap direaksikan menjadi molekul yang lebih tinggi dan banyak dibutuhkan.

Dimulai dari Saintis Jerman pada awal tahun 1920-an berhasil mereaksikan gas tersebut menjadi metanol dengan katalis ZnCrO. Selanjutnya katalis ini dikenal dengan Fischer Tropsch (FT). Pada perkembangannya katalis ini dapat dipergunakan untuk memproduksi berbagai bahan kimia mulai dari gas metan, alkana, alkena, metanol dan alkohol tinggi. Modifikasi katalis tanpa mempergunakan bahan promotor menghasilkan bahan tanpa mengandung oksigen seperti alkana, alkena yang berguna sebagai bahan bakar otomotif. Jika katalis mempunyai promotor anak menghasilkan bahan kimia mengandung oksigen seperti metanol, alkohol. Tekanan dan suhu tinggi akan memperoleh rantai molekul panjang seperti lilin yang kemudian dapat direngkah menjadi lebih kecil sebagai bahan bakar otomotif, bahan plastik, bahan petrokimia.

Proses pembuatan syngas sudah banyak dipergunakan di pabrik-pabrik pupuk di Indonesia. Proses pemurnian gas banyak dilakukan di kilang Pertamina. Proses mempergunakan katalis Fischer-Tropsch juga telah dipergunakan untuk produksi metanol di pulau Bunyu. Maka dengan merubah macam katalis, suhu, dan tekanan, secara teori akan dapat memproduksi bahan bakar yang lebih bersih dibanding bahan bakar alam seperti bensin, solar, minyak tanah seperti yang kita pergunakan sekarang.

Namun demikian praktek dilapangan sering menjumpai banyak masalah yang timbul, dan diperlukan perusahaan yang berpengalaman untuk mengoperasikan seperti SASOL, CHEVRON. Sehingga Cina yang telah mempunyai teknologi masih memerlukan kerjasama dengan SASOL dan tidak lama lagi kemampuan tersebut akan segera dikuasianya.

Batubara muda merupakan alternatif yang baik terutama batubara muda yang mempunya kandungan air hingga 35%, yang tidak ekonomis untuk diangkut dan diperdagangkan. Batubara keberadaannya hampir merata dibanding dengan sumber minyak bumi.

Gas metan memang lebih mudah untuk dipergunakan pada proses FT, namun gas ini telah mempunyai harga mahal. Bahkan gas ini dapat pula diproduksi dari batu bara dengan proses FT memerlukan biaya 3-3,5 USD per MMBtu, bandingkan dengan harga gas alam jenis yang sama mempunyai harga bisa dua kali lipat.

Hingga kemarin minyak adalah sumber enerji yang paling murah, mudah diperroleh. Selama ini kita terlena dengan tersedianya bahan minyak yang mudah dan banyak, namun tidak untuk kemudian hari. Bahan minyak bumi segera habis dan bakar pengganti minyak harus tersedia dalam waktu dekat. Pertumbuhan ekonomi tidak boleh dihentikan, jika kita ingin menghapuskan kemiskinan dari muka bumi. Teknologi dan riset harus dikembangkan agar dapat pemanfaatan minyak bumi lebih efisien dan bila mana perlu menghentikan ketergantungan minyak bumi untuk sumber enerji. Bahan enerji lain dapat diperoleh dari dari batu bara, nuklir, gas alam, angin, matahari, ombak, air, minyak berat, ‘shale’, ‘tar’, bio-enerji, bio-massa, ‘fuel cell’, harus dipelajari dan dikembangkan. Pada akhirnya nanti penggunaan minyak bumi akan lebih banyak untuk bahan petrokimia, farmasi, pupuk, kimia organik, polimer yang akan mempercepat dalam usaha men-sejahterakan umat manusia.

sumber klik sini

Fuel Cell Sumber Energi Masa Depan

moechah — Sat, 19 Dec 2009 16:29:17 +0000

Jika elektrolisa dapat menguraikan air menjadi gas hidrogen dan oksigen dengan bantuan trik dan elektroda. Pada fuell cell memasukan gas hidrogen dan oksigen dengan bantuan elektrolit dan elektroda untuk memproduksi tenaga listrik.

Distribusi listrik dalam jumlah besar merupakan kesulitan tersendiri terutama untuk daerah yang ‘jauh’. Bvanyaknya saluran listrik tegangan tinggi kurang disukai orang karena ada ‘bahaya’ dan merusak pemandangan. Fuel cell bersama kincir angin dan fotocell merupakan alternatif untuk mmenyediakan listrik untuk daerah terpencil. Foto cell memelukan matahari, kincir angin memerlukan adanya angin dan berisik, sedang fuell cell memerlukan gas hidrogen. Kelebihan dari FC adalah lebih efisien, tidak berisik, tidak mengeluarkan gas buang kecuali air sehingga tidak menyebabkan polusi.

Diagram alir dari FC pada dasarnya dapat dilihat pada gambar disamping.

Untuk fuell cell bahan gas oksigen dapat dari udara sedang gas hidrogen dapat diperoleh dari reaksi reformer dari hidrokarbon yang pada saat ini diperoleh dari pabrik besar. Gas hidrogen mempunyai kesulitan untuk disimpan dan ditransport karena molekul yang kecil sehingga sulit untuk dicairkan dan mudah terbakar. Usaha memperoleh hidrogen dengan mudah sedang diusahakan dengan berbagai cara misalnya memperkecil reaktor reformer dengan bahan baku LPG atau gas methane, menguraikan metanol yang dibuat dari pabrik besar tetapi dalam bentuk cair sehingga mudah untuk ditransport. Gas hidrogen dapat juga diperoleh dari methanol setelah diuraikan menjadi gas CO dan hidrogen, kemudian gas CO dioksidasi menjadi CO₂ dan air.

Macam bahan bakar lain seperti methan, minyak diesel dapat dipergunakan langsung untuk beberapa jenis fuel cell.

Ion yang bemigrasi dapat sebagai hidrogen, oksigen atau hidroksida. Sedang elektrolit dapat berupa membrane plastik, garam karbonat cair, lapisan oksida keramik, larutan alkali, asam phospat. Elektroda biasanya dari logam platina, nikel.

Konstruksi, elektrode dan elektrolit yang dipergunakan bermacam-macam tergantung dari nama dan jenis fuell cell. Pada saat ini dikenal berbagai macam fuel cell: Alkali (AFC), karbonat cair (MCFC), Asam posfat (PAFC), membran pemindah proton (PEM), oksida padat (SOFC).

AFC, alkali fuel cell

Memerlukan bahan baku gas hidrogen dan oksigen sebagai bahan bakar, elektrolit KOH atau kalium hidroksida, dan dioperasikan pada suhu 150-200 ^oC. Pada sel ini ion hidroksil (OH-) bermigrasi dari katode menuju anoda. Sedang gas hidrogen berada di anode kemudian bereaksi dengan ion OH- menjadi air bersih dan melepaskan elektron yang dapat membangkitkan listrik. Elektron menuju katode dipergunakan untuk mereaksikan gas oksigen dengan air membentuk ion hidroksil yang akan menuju ke anode melalu difusi kedalam elektrolit. Efisiensi dari proses ini adalah 70%. Air bersih sangat berguna jika cell ini dipergunakan untuk keperluan penerbangan luar angkasa. Kesulitan dari cell ini adalah; mempergunakan elektrode dari platina dan memerlukan bahan bakar yang murni karena kalau ada gas CO₂ akan merusak elektrolit KOH dan timbul endapan putih. Keberhasilan diawali dengan penggunaan pada traktor pertanian pada tahaun 1959, kekuatan 15,000 watt dan berat traktor 1500 kg. Teknologi ini pernah dipergunakan oleh NASA untuk misi Apolo ke bulan pada tahun 1960-an.

MCFC, molten carbonate fuel cell

Diawali dengan riset di Swiss pada tahun 1930, mempergunakan garam karbonat cair sebagai elektrolit pada suhu 650 ^oC, ion CO₃ mengalir dari katode menuju anoda. Pada anoda gas hidrogen bereaksi dengan ion tersebut dan memperoleh air, CO₂ dan elektron. Elektron menuju katode dengan memberikan tenaga listrik. Karbon dioksida pada anoda direaksikan dengan oksigen dengan adanya elektron akan memperoleh ion CO₃⁼ yang akan dikembalikan kedalam fuell cell. Mempunyai kelebihan lebih tahan tehadap gas CO dibanding dengan FC pada suhu rendah, mempergunakan katode nikel yang lebih murah dibanding platina. Efisiennsi 60% dan dapat menjadi 80% jika memanfaatkan panas yang ada. Kesulitan adalah adanya elektrolit cair dan adanya pemberiasn kompensasi kehilangan ion CO₃. Kapasitas terbesar tahun1996-97, 2 MW di Santa Clara, California yang disponsori oleh departemen enerji USA.

PAFC, phosphoric acid fuel cell

Dimulai agak terlambat pada tahun 1961, mempergunakan elektrolit asam posfat, dioperasikan pada suhu 150-200 ^oC dan mempergunakan platina sebagai elektroda. Gas hidrogen yang dimasukan pada anode dirubah menjadi ioan dan dipindahkan menuju katode melalui elektrolit. Elektron yang dibangkitkan pada anode melalui sirkuit dipergunaskan sebagai pembangkit listrik kemudian dialirkan menuju katoda. Kelebihan dari cell ini karena dioperasikan pada suhu hingga 200 ^oC, sehingga kurang sensitif terhadap gas CO, dapat diopersikan dengan kadar gas CO 1,5%..kerugiannya karena mempergunakan elektrolit asam maka seluruh bahan konstruksi harus tahan asam. Efisiensi dapat mencapai 40-50%, jika panas dimanfaatkan dapat menjadi 80%. Kapasitas terbesar terpasang 200 kw Yonkers waste treatment plant, di New York.pada tahun 1997. Penggunaan untuk bis transportasi 100 kw di Georgetown yang disponsori oleh departemen Transportasi pada tahun 1998.

SOFC, solid oxide fuel cell

Dimulai dari riset Baur dan Preis dari Swiss pada tahun 1930-an, mempergunakan elektrolit keramik atau oksida padat yang dioperasikan pada suhu 1000 ^oC. Elektrolit berupa Zirconium yttrium, cerium, lanthanum, tungsten. Popular dengan komposisi Ziconium dan Calsium Oksida yang membentuk lapisan kristal pada permukan elektroda yang berpori. Oksigen yang bermuatan negatif bermigrasi melalui lapisan kristal menuju anoda yang akan mengoksidasi bahan bakar yang mengandung hidrogen pada anoda. Elektron dibangkitkan dari anode menuju katode dipergunakan sebagai tenaga listrik dengan efisiensi 60%.. Keuntungan dari cell ini dapat dipergunakan bahan bakar selain hidrogen. Kapasitas terbesar dipasang pada tahun 2000, sebagai riset dari departemen enerji USA bersama Siemen Westinghouse di California selatan sebesar 250 kw, mempergunakan gas alam sebagai bahan bakar. Perusahaan lain Global Thermoelectric’s Fuel CellGlobal Thermoelectric’s Fuel Cell di Jerman mempunyai kapasitas 10 kw dengan bahan bakar minyak diesel.

PEM, proton exchange fuel cell

Dimulai dari penemuan oleh GE pada tahun 1960 bekerja sama dengan angkatan laut. Mempergunakan membran plastik tipis sebagai elektrolit, dioperasikan pada suhu 80 ^oC, untuk mempercepat reaksi dipergunakan katalis platina pada kedua sisi membran. Gas hidrogen melepaskan elektron dengan cara ionisasi pada katalis di anoda kemudian proton yang bermuatan positip menuju katoda dengan menembus membran tipis yang berpori. Sementara itu elektron melalui sirkuit luar mengalir kearah katoda dan dipergunakan sebagai sumber tenaga listrik. Pada katoda elektron, ion hidrogen dan oksigen bereaksi membentuk air dan sedikit panas. Effisiensi dari proses ini mencapai 40-50%. Membran harus dapat mengalirkan proton dan menahan elektro dan gas yang lebih berat.Kemajuan terbesar dari penggunaan PEM dilakukan oleh perusahaan Plug Power pada tahun 1998 yang mempergunakan PEM untuk memproduksi listrik dengan kapasitas rumah tangga yaitu 5 kw.

PEM mempunyai berbagai kelebihan misalnya dioperasikan pada suhu rendah, mempergunakan elektrolit didalam membrane polimer sehingga tipis dan dapat dengan mudah untuk transportasi. Kesulitan dari jenis ini adalah: mempergunakan gas hidrogen sebagai bahan bakar yang sulit untuk ditransportasi, mempergunakan elektroda platina yang berharga mahal.

Membrane yang sering digunakan dari jenis polimer PS, PEEK, PBI, PPS, PTFE yang tersulfonasi mempunyai ketebalan antara 125-250 mm. Kegagalan penggunaan PS pada penerbangan ruang angkasa GEMINI disebabkan karena adanya reaksi dengan senyawa radikal HO2, yang kemudian banyak digunakan polimer dari jenis PTFE seperti Nafion, Flemion, Aciplex, Gore-Select dan lainnya. Pada dasrnya membrane harus memenuhi beberapa persyaratan untuk dapat dipergunakan pada PEM seperti konduktifitas 10-2 – 10-1 S cm ^-1, kuat, tahan panas, dapat menyerap air diatas 15 H₂O/-SO₃H. Untuk lebih ekonomis membrane harus dari bahan murah, konduktifitas tinggi diatas suhu 100 oC dan dibawah 0 ^oC, dapat menyerap air walaupun suhu diatas 100 ^oC dan dapat tahan untuk dipergunakan lebih dari 10 tahun.

Penutup

Kabar gembira datang Australia, Prof. Sorrel dan Prof.Nowotny dari UNSW dengan mempergunakan katalis TiO2 serta bantuan sinar matahari dapat memproduksi gas hydrogen. Riset ini melanjutkan penelitian Prof Honda dan Prof. Fujishima yang telah lebih dahulu mendapatkan hadiah nobel bidang kimia dan mendapat hadiah dari ‘Japan prize’ pada tahun 2004. Hidrogen sangat diperlukan sebagai bahan bakar pada ‘fuel cell’ dimana hidrogen dinkonversikan menjadi air dan enerji listrik. Pada saat ini hidrogen diperoleh dari proses reformer dari industri petrokimia. Proses produksi hidrogen yang baru ini dapat lebih sederhana karena dilakukan sebagai atap rumah, sehingga akan diperoleh sumber enerji masa depan dengan murah. Sayangnya kemungkinan aplikasi dilapangan masih harus menunggu selama 7 tahun lagi.

UNSW Scientia Building

sumber : klik sini