Pemilihan Lokasi Industri Kimia

Lokasi dari suatu pabrik kimia menentukan keberlangsungan dari pabrik itu sendiri

Lokasi suatu pabrik kimia memberikan kontribusi yang besar bagi kesuksesan bisnis berbasis kimia. Dibutuhkan pertimbangan lebih terhadap faktor-faktor tertentu dalam memilih lokasi suatu pabrik. Sebuah pabrik idealnya memiliki lokasi yang memberikan biaya produksi dan distribusi minimum. Selain itu kemungkinan adanya ekspansi pabrik serta lingkungan yang kondusif juga harus dipertimbangkan agar operasi pabrik dapat berjalan lancar. Akan tetapi, faktor-faktor seperti tempat tinggal pekerja dan komunitas sekitarnya juga merupakan hal yang penting untuk diperhatikan.
Secara garis besar, lokasi suatu pabrik ditentukan oleh faktor-faktor berikut ini:

1. Ketersediaan bahan baku
2. Ketersediaan sumber energi
3. Lokasi pasar
4. Sarana transportasi
5. Pembuangan limbah
6. Ketersediaan tenaga kerja
7. Komunitas
8. Pajak dan regulasi

Ketersediaan Bahan Baku

Jarak antara tempat produksi dan lokasi pengambilan bahan baku dapat mempengaruhi kemampuan bersaing dari produk-produk yang dibuat, terutama bila produk tersebut merupakan produk missal yang tidak melalui proses yang rumit. Sebagai contoh, untuk penghematan biaya transportasi pada industri aluminium Swiss, pabrik-pabrik pengolahan tanah liat diletakkan berdekatan dengan tambang bauksit di belahan bumi yang lain dan aluminium oksida yang dihasilkan di sana diimpor untuk proses pengolahan selanjutnya. Selain itu kebutuhan tempat penyimpanan bahan baku juga perlu diperhitungkan.

Ketersediaan Sumber Energi

Kebutuhan tenaga dan steam sangatlah tinggi pada sebagian besar pabrik kimia, dan biasanya dibutuhkan ketersediaan bahan bakar untuk memenuhi kebutuhan ini. Tenaga dan bahan bakar merupakan kombinasi yang sangat krusial dalam pemilihan lokasi dari suatu pabrik. Apabila suatu pabrik membutuhkan batu bara atau minyak dalam jumlah jumlah besar, maka sebaiknya dipilih lokasi yang dekat dengan sumber bahan bakar untuk operasi yang ekonomis. Biaya tenaga lokal dapat membantu menentukan apakah tenaga sebaiknya tenaga dibeli atau dibangkitkan sendiri.

Lokasi Pasar

Lokasi pasar atau pusat distribusi mempengaruhi biaya distribusi produk dan waktu yang dibutuhkan untuk pengiriman. Kedekatan dengan pasar merupakan salah satu pertimbangan yang penting karena bagi konsumen lebih menguntungkan untuk membeli produk dari sumber yang dekat. Harus diingat bahwa pasar yang dibutuhkan bukan hanya untuk produk akhir utama, akan tetapi juga untuk produk samping dari proses.

Sarana Transportasi

Saran transportasi yang baik dapat menunjang keberhasilan suatu pabrik kimia. Saran transportasi yang dimaksud adalah jalan yang nyaman untuk pekerja, transportasi bahan-bahan dan peralatan yang efisien, serta pengiriman secara cepat dan ekonomis. Untuk produk-produk missal, penggunaan transportasi air dan kereta api lebih cocok, sedangkan untuk produk khusus yang lebih mahal digunakan transportasi dan jalan biasa.

Basel adalah pusat industri kimia dan farmasi Switzerland

Pembuangan Limbah

Peraturan-peraturan yang membatasi metode pembuangan limbah dari industry proses telah banyak dibuat. Lokasi yang dipilih sebaiknya memiliki kapasitas dan fasilitas yang memadai untuk melakukan pembuangan limbah secara benar. Dalam pemilihan lokasi, tingkat toleransi dari berbagai metode pembuangan harud diperhatikan dengan hati-hati.

Ketersediaan Tenaga Kerja

Ditinjau dari segi ini, lokasi yang dipilih sebaiknya berada dekat dengan lingkungan pendidikan dan sekolah yang baik. Namun situasi lapangan kerja di daerah seperti itu sering terlalu kompetitif, sehingga tenaga ahli sangat sulit didapat walaupun upah yang ditawarkan tinggi. Problem ini dapat dihindarkan dengan cara pemindahan tempat produksi ke daerah yang industrinya tidak terlalu padat. Jika hal ini dilakukan maka suatu pendidikan internal yang intensif (pelatihan) diperlukan.

Komunitas

Keadaan alam dan fasilitas yang ada di komunitas juga menentukan. Pabila jumlah fasilitas yang dapat memenuhi kebutuhan hidup dari pekerja pabrik tidak tersedia, maka akan menjadi tanggungan dari pabrik untuk mensubsidi fasilitas-fasilitas tersebut.

Pajak dan Regulasi

Pajak pendapatan, insuransi pekerja, dan regulasi lainnya berbeda-beda untuk setiap lokasi. Selain itu peraturan-peraturan lain seperti kode pembangunan, aspek ganguan, dan fasilitas transportasi dapat menjadi pengaruh yang besar dalam pemilihan akhir lokasi suatu pabrik.

Referensi:
Selection of Plant Llocation for Establishing a Chemical Industry – Prashantkumar Kudli Shrinivas
Bernasconi, et all. 1995. Chemische Technologie. Diterjemahkan oleh: Dr. Ir. Lienda Handojo, M. Eng.
Gambar:
http://www.kiwi.ch/main/Aktuell/Novartis/
Lars Odemark. http://www.flickr.com/photos/19410529@N03/

Read more »

Potensi Pengembangan Biodiesel di Indonesia

Jarak pagar (Jatropha curcas) adalah salah satu bahan baku biodiesel yang potensial untuk digunakan di Indonesia.

Hingga saat ini Indonesia masih sangat bergantung pada bahan bakar berbasis fosil sebagai sumber energi. Data yang didapat dari Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral menunjukkan bahwa dengan persediaan minyak mentah di Indonesia, yaitu sekitar 9 milyar barrel, dan dengan laju produksi rata-rata 500 juta barrel per tahun, persediaan tersebut akan habis dalam 18 tahun. Untuk mengurangi ketergantungan terhadap minyak bumi dan memenuhi persyaratan lingkungan global, satu-satunya cara adalah dengan pengembangan bahan bakar alternatif ramah lingkungan.
Pemilihan biodiesel sebagai bahan bakar alternatif berbasis pada ketersediaan bahan baku. Minyak rapeseed adalah bahan baku untuk biodiesel di Jerman dan kedelai di Amerika. Sedangkan bahan baku yang digunakan di Indonesia adalah crude palm oil (CPO). Selain itu, masih ada potensi besar yang ditunjukan oleh minyak jarak pagar (Jathropa Curcas) dan lebih dari 40 alternatif bahan baku lainnya di Indonesia.

Rancangan fasilias produksi biodiesel (INBT 2008)

Indonesia adalah penghasil minyak sawit terbesar kedua setelah Malaysia dengan produksi CPO sebesar 8 juta ton pada tahun 2002 dan akan menjadi penghasil CPO terbesar di dunia pada tahun 2012. Dengan mempertimbangkan aspek kelimpahan bahan baku, teknologi pembuatan, dan independensi Indonesia terhadap energi diesel, maka selayaknya potensi pengembangan biodiesel merupakan potensi pengembangan biodiesel sebagai suatu alternatif yang dapat dengan cepat diimplementasikan.
Walaupun pemerintah Indonesia menunjukkan ketertarikan yang besar terhadap pengembangan biodiesel, pemerintah tetap bergerak  pelan dan juga berhati-hati dalam mengimplementasikan hukum pendukung bagi produksi biodiesel. Pemerintah memberikan subsidi bagi biodiesel, bio-premium, dan bio-pertamax dengan level yang sama dengan bahan bakar fosil, padahal biaya produksi biodiesel melebihi biaya produksi bahan bakar fosil. Hal ini menyebabkan Pertamina harus menutup sendiri sisa biaya yang dibutuhkan.
Sampai saat ini,  payung hukum yang sudah disediakan oleh pemerintah untuk industri biofuel, dalam bentuk Keputusan Presiden ataupun Peraturan Perundang-undangan lainny, adalah sebagai berikuti:

1. Peraturan Presiden No. 5/2006 tentang Kebijaksanaan Energi Nasional
2. Instruksi Presiden No. 1/2006 tentang Pengadaaan dan Penggunaan Biofuel sebagai Energi Alternatif
3. Dektrit Presiden No. 10/2006 tentang Pembentukan team nasional untuk Pengembangan Biofuel

Peraturan Presiden Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional menyebutkan pengembangan biodiesel sebagai energi terbarukan akan dilaksakan selama 25 tahun, dimulai dengan persiapan pada tahun 2004 dan eksekusi sejak tahun 2005. Periode 25 tahun tersebut dibagi dalam tiga fasa pengembangan biodiesel. Pada fasa pertama, yaitu tahun 2005-2010, pemanfaatan biodiesel minimum sebesar 2% atau sama dengan 720.000 kilo liter untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar minyak nasional dengan produk-produk yang berasal dari minyak castor dan kelapa sawit.
Fasa kedua (2011-2015) merupakan kelanjutan dari fasa pertama akan tetapi telah digunakan tumbuhan lain sebagai bahan mentah. Pabrik-pabrik yang dibangun mulai berskala komersial dengan kapasitas sebesar 30.000 – 100.000 ton per tahun. Produksi tersebut mampu memenuhi 3% dari konsumsi diesel atau ekivalen dengan 1,5 juta kilo liter. Pada fasa ketiga (2016 – 2025), teknologi yang ada diharapkan telah mencapai level ‘high performance’ dimana produk yang dihasilkan memiliki angka setana yang tinggi dan casting point yang rendah. Hasil yang dicapai diharapkan dapat memenuhi 5% dari konsumsi nasional atau ekivalen dengan 4,7 juta kilo liter. Selain itu juga terdapat Inpres Nomor 1 Tahun 2006 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (Biofuel) sebagai bahan bakar lain. Hal-hal ini menunjukkan keseriusan Pemerintah dalam penyediaan dan pengembangan bahan bakar nabati. (Rahayu, 2006)
Hingga Mei 2007, Indonesia telah memiliki empat industri besar yang memproduksi biodiesel dengan total kapasitas 620.000 ton per hari. Industri-industri tersebut adalah PT Eterindo Wahanatama (120.000 ton/tahun – umpan beragam), PT Sumi Asih (100.000 ton/tahun – dengan RBD Stearin sebagai bahan mentah), PT Indo BBN (50.000 ton/tahun – umpan beragam), Wilmar Bioenergy (350.000 ton/tahun dengan CPO sebagai bahan mentah), PT Bakrie Rekin Bioenergy (150.000 ton/tahun) dan PT Musim Mas (100.000 ton/tahun). Selain itu juga terdapat industri-industri biodiesel kecil dan menengah dengan total kapasitas sekitar 30.000 ton per tahun, seperti PT Ganesha Energy, PT Energi Alternatif Indonesia, dan beberapa BUMN.

Produser biodiesel di Indonesia

Peluang untuk mengembangkan potensi pengembangan biodiesel di Indonesia cukup besar, mengingat saat ini penggunaan minyak solar mencapai sekitar 40 % penggunaan BBM untuk transportasi. Sedang penggunaan solar pada industri dan PLTD adalah sebesar 74% dari total penggunaan BBM pada kedua sektor tersebut. Bukan hanya karena peluangnya untuk menggantikan solar, peluang besar biodiesel juga disebabkan kondisi alam Indonesia. Indonesia memiliki beranekaragam tanaman yang dapat dijadikan sumber bahan bakar biodiesel seperti kelapa sawit dan jarak pagar. Pada saat ini, biodiesel (B-5) sudah dipasarkan di 201 pom bensin di Jakarta dan 12 pom bensin di Surabaya.

Sumber:
APEC Biofuels – http://www.biofuels.apec.org/
Biofuel Indonesia – http://www.biofuelindonesia.com/
Biodiesel AUSTINDO – http://bahasa.biodieselindonesia.com/indexx.php
Syamtori, Stanley. Biodiesel di Indonesia – http://dest-online.com/blog_stanley/2008/03/02/biodiesel-di-indonesia/

Read more »

Parameter Pengolahan Air Limbah Industri

Dalam pengolahan air limbah industri dikenal 3 parameter utama yaitu: (1) Oksigen terlarut (OT) atau Dissolved Oxygen (DO), (2) Kebutuhan Oksigen Biologis (KOB) atau Biologycal Oxygen Demand (BOD) dan (3) Kebutuhan Oksigen Kimia (KOK) atau Chemical Oxygen Demand (COD).

Oksigen terlarut (OT) atau Dissolved Oxygen (DO)

Oksigen merupakan parameter yang sangat penting dalam air. Sebagian besar makhluk hidup dalam air membutuhkan oksigen untuk mempertahankan hidupnya, baik tanaman maupun hewan air, bergantung kepada oksigen yang terlarut. Ikan merupakan makhluk air dengan kebutuhan oksigen tertinggi, kemudian invertebrata, dan yang terkecil kebutuhan oksigennya adalah bakteri.
Keseimbangan oksigen terlarut (OT) dalam air secara alamiah terjadi secara bekesinambungan. Mikoorganisme sebagai makhluk terkecil dalam air, untuk pertumbuhannya membutuhkan sumber energi yaitu unsur karbon (C) yang dapat diperoleh dari bahan organik yang berasal dari tanaman, ganggang yang mati, maupun oksigen dari udara.
Bahan organik tersebut oleh mikroorganisme akan duraikan menadi karbon dioksida (CO2) dan air (H2O). CO2 selanjutnya dimanfaatkan oleh tanaman dalam air untuk proses fotosintesis membentuk oksigen, dan seterusnya.
Oksigen yang dimanfaatkan untuk proses penguraian bahan organik tersebut akan diganti oleh oksigen yang masuk dari udara maupun dari sumber lainnya secepat habisnya oksigen terlarut yang digunakan oleh bakteri atau dengan kata lain oksigen yang diambil oleh biota air selalu setimbang dengan oksigen yang masuk dari udara maupun dari hasil fotosintesa tanaman air.
Apabila pada suatu saat bahan organik dalam air menjadi berlebih sebagai akibat masuknya limbah aktivitas manusia (seperti limbah organik dari industri), yang berarti suplai karbon (C) melimpah, menyebabkan kecepatan pertumbuhan mikroorganisme akan berlipat ganda, yang berati juga meningkatnya kebutuhan oksigen, sementara suplai oksigen dari udara jumlahnya tetap. Pada kondisi seperti ini, kesetimbangan antara oksigen yang masuk ke air dengan yang dimanfaatkan oleh biota air tidak setimbang, akibatnya terjadi defisit oksigen terlarut dalam air. Bila penurunan oksigen terlarut tetap berlanjut hingga nol, biota air yang membutuhkan oksigen (aerobik) akan mati, dan digantikan dengan tumbuhnya mikroba yang tidak membutuhkan oksigen atau mikroba anerobik. Sama halnya dengan mikroba aerobik, mikroba anaerobik juga akan memanfatkan karbon dari bahan organik. Dari respirasi anaerobik ini terbentuk gas metana (CH4) disamping terbentuk gas asam sulfida (H2S) yang berbau busuk.

Masuknya zat terlarut lain dalam air mengganggu kelarutan oksigen dalam air

BOD dan COD

Untuk menentukan tingkat penurunan kualitas air dapat dilihat dari penurunan kadar oksigen terlatut (OT) sebagai akibat masuknya bahan organik dari luar, umumnya digunakan uji BOD dan atau COD.
Biological Oxygen Demand (BOD) atau kebutuhan oksigen biologis (KOB) menunjukkan jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh mikroorganisme hidup untuk memecah atau mengoksidasi bahan organik dalam air.
Oleh karena itu, nilai BOD bukanlah merupakan nilai yang menujukkan jumlah atau kadar bahan organik dalam air, tetapi mengukur secara relative jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk mengoksidasi atau menguraikan bahan-bahan organik tersebut. BOD tinggi menunjukkan bahwa jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk mengoksidasi bahan organik dalam air tersebut tinggi, berarti dalam air sudah terjadi defisit oksigen. Banyaknya mikroorganisme yang tumbuh dalam air disebabkan banyaknya makanan yang tersedia (bahan organik), oleh karena itu secara tidak langsung BOD selalu dikaitkan dengan kadar bahan organik dalam air.
BOD5 merupakan penentuan kadar BOD baku yaitu pengukuran jumlah oksigen yang dihabiskan dalam waktu lima hari oleh mikroorganisme pengurai secara aerobic dalam suatu volume air pada suhu 20 derajat Celcius.
BOD5 500mg/liter (atau ppm) berarti 500 mgram oksigen akan dihabiskan oleh mikroorganisme dalam satu liter contoh air selama waktu lima hari pada suhu 20 derajat Celcius.
Beberapa dasar yang sering digunakan untuk menentukan kualitas air dilihat dari kadar BOD adalah:
Erat kaitannya dengan BOD adalah COD. Dalam bahan buangan, tidak semua bahan kimia organik dapat diuraikan oleh mikroorganisme secara cepat.
Bahan organik dalam air bersifat:

• Dapat diuraikan oleh bakteri (biodegradasi) dalam waktu lima hari
• Bahan organik yang tidak teruraikan oleh bakteri dalam waktu lima hari
• Bahan organik yang tidak mengalami biodegradasi

Uji COD ini meliputi semua bahan organik di atas, baik yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme maupun yang tidak dapat diuraikan. Oleh karena itu hasil uji COD akan lebih tinggi dari hasil uji BOD.

Referensi:
Henze,Mogenz.1995.Waste Water Treatment Biological and Chemical Process.Germany:Springer-verlagheidelberg
Effeni, Farid. Diktat Kuliah Pengolahan Limbah Industri.Surabaya:Teknik Kimia ITS

Read more »

A Look at Common Industrial Chemicals

Asam Sulfat (H2SO4) – Senyawa yang biasa digunakan dalam leaching dan scrubbing dan penetralisir substansi alkali. Mungkin senyawa ini merupakan senyawa asam yang paling lumrah digunakan di berbagai industri.
Nitrogen (N2) – Merupakan senyawa inert yang paling sering ditemukan di berbagai industri. Digunakan untuk berbagai macam kebutuhan mulai dari pelapis tangki (untuk mencegah kontak oksigen dengan bahan campuran mudah terbakar) sampai pengontrol temperatur pada reaksi eksotermik. Nitrogen juga digunakan sebagai kontainer solid pembawa gas ketika kondisi bahan kimia yang rentan terhadap udara.
Oksigen (O2) – The ultimate oxydizer. Digunakan dalam berbagai aplikasi oksidasi, pembakaran, peleburan logam, hingga pembuatan senyawa sintetis. Oksigen dalam bentuk cair digunakan dengan baik dalam hulu ledak di berbagai peluru kendali.
Etilen (C2H4) – Senyawa yang paling populer dalam industri pembuatan polimer. Etilen juga digunakan untuk mematangkan dan zat pewarna dalam buah.
Ammonia (NH3) – Pelarut yang sering digunakan sebagai scrubber berbagai zat pengotor dalam aliran pembuangan bahan bakar minyak bumi sebelum dilepaskan ke atmosfer. Ammonia juga digunakan sebagai bahan pendingin.
Asam Phospat (H3PO4) – Kegunaan senyawa ini yang paling utama ada dalam industri pembuatan pupuk. Kegunaan lainnya, biasa digunakan pada pembuatan minuman ringan dan berbagai produk makanan.
Sodium Hidroksida (NaOH) – Substansi alkali yang paling terkenal di industri. Digunakan dalam berbagai macam industri pembuatan pewarna dan sabun. Senyawa ini dapat digunakan sebagai bahan pembersih yang baik dan penetralisir asam. Senyawa ini juga dikenal dengan nama lye.
Propilen (C3H6) – Salah satu pelopor industri polimer.
Klorin (Cl2) – Digunakan dalam pembuatan bleaching agent dan titanium dioksida. Akan tetapi akhir-akhir ini penggunaan klorin mulai dibatasi dalam industri pembuatan bleaching agent.
Sodium Carbonat (Na2CO3) – Biasa dikenal dengan nama soda abu, senyawa ini digunakan dalam berbagai senyawa pembersih, pembuatan sabun, pembuatan gelas, pembuatan pulp, dan sebagai water softener dalam industri perminyakan.
Nitrobenzene (C6H5NO2) – Secara umum digunakan dalam pembuatan aniline dan zat aditif pada karet sebagai anti-oksidant (mencagah oksidasi).
Aluminum Sulfat (Al2(SO4)3) – Digunakan pada industri pembuatan kertas dan pada penanganan limbah cair sebagai pH buffer.
Methyl tert-Butyl ether (MTBE) – Senyawa yang terkenal dalam perannya sebagai aditif bensin (oxygenate – gasoline additive). Akan tetapi karena efeknya yang beracun, penggunaan MTBE mulai dikurangi dan digantikan dengan ethanol.
Asam Nitrat (HNO3) – Dikenal dengan nama air keras, senyawa ini digunakan dalam berbagai pembentukan senyawa sintetis, pembantukan senyawa-senyawa grup nitro, pembuatan zat pewarna dan berbagai bahan peledak.
Benzene (C6H6) – Dahulu dukenal dengan nama benzol, dua kegunaan terbesar dari senyawa ini adalah sebagai reaktan untuk memproduksi etilbenzene (digunakan untuk membuat styrene) dan cumene (digunakan untuk membuat phenol).
Formaldehid (HCHO) – Formalin yang kita kenal merupakan larutan 40 persen Formaldehid dan 60 persen air atau air dan metil alkohol. Formalin digunakan untuk berbagai aplikasi desinfektan, insektisida, fungisida dan deodoran. Belakangan ini ditemukan fakta bahwa formalin bersifat karsinogen.
Asam Klorida (HCl) – Senyawa ini diproduksi dalam berbagai industri sebagai produk samping reaksi klorin dengan hidrokarbon. Digunakan dalam jumlah besar untuk menyiapkan klorida, membersihkan logam dan beberapa proses industri lainnya.

Sumber: http://majarimagazine.com/2009/06/a-look-at-common-industrial-chemicals/
- Cheresources.com
- Wikipedia.org
- Microsoft Student Encarta 2009

Read more »

Bahan Pembuatan Sabun

Sabun adalah salah satu senyawa kimia tertua yang pernah dikenal. Sabun sendiri tidak pernah secara aktual ditemukan, namun berasal dari pengembangan campuran antara senyawa alkali dan lemak/minyak.
Bahan pembuatan sabun terdiri dari dua jenis, yaitu bahan baku dan bahan pendukung. Bahan baku dalam pembuatan sabun adalah minyak atau lemak dan senyawa alkali (basa). Bahan pendukung dalam pembuatan sabun digunakan untuk menambah kualitas produk sabun, baik dari nilai guna maupun dari daya tarik. Bahan pendukung yang umum dipakai dalam proses pembuatan sabun di antaranya natrium klorida, natrium karbonat, natrium fosfat, parfum, dan pewarna.

Sabun dibuat dengan reaksi penyabunan sebagai berikut:
Reaksi penyabunan (saponifikasi) dengan menggunakan alkali adalah adalah reaksi trigliserida dengan alkali (NaOH atau KOH) yang menghasilkan sabun dan gliserin. Reaksi penyabunan dapat ditulis sebagai berikut :

C3H5(OOCR)3 + 3 NaOH -> C3H5(OH)3 + 3 NaOOCR

Reaksi pembuatan sabun atau saponifikasi menghasilkan sabun sebagai produk utama dan gliserin sebagai produk samping. Gliserin sebagai produk samping juga memiliki nilai jual. Sabun merupakan garam yang terbentuk dari asam lemak dan alkali. Sabun dengan berat molekul rendah akan lebih mudah larut dan memiliki struktur sabun yang lebih keras. Sabun memiliki kelarutan yang tinggi dalam air, tetapi sabun tidak larut menjadi partikel yang lebih kecil, melainkan larut dalam bentuk ion.
Sabun pada umumnya dikenal dalam dua wujud, sabun cair dan sabun padat. Perbedaan utama dari kedua wujud sabun ini adalah alkali yang digunakan dalam reaksi pembuatan sabun. Sabun padat menggunakan natrium hidroksida/soda kaustik (NaOH), sedangkan sabun cair menggunakan kalium hidroksida (KOH) sebagai alkali. Selain itu, jenis minyak yang digunakan juga mempengaruhi wujud sabun yang dihasilkan. Minyak kelapa akan menghasilkan sabun yang lebih keras daripada minyak kedelai, minyak kacang, dan minyak biji katun.

Bahan Baku: Minyak/Lemak

Minyak/lemak merupakan senyawa lipid yang memiliki struktur berupa ester dari gliserol. Pada proses pembuatan sabun, jenis minyak atau lemak yang digunakan adalah minyak nabati atau lemak hewan. Perbedaan antara minyak dan lemak adalah wujud keduanya dalam keadaan ruang. Minyak akan berwujud cair pada temperatur ruang (± 28°C), sedangkan lemak akan berwujud padat.
Minyak tumbuhan maupun lemak hewan merupakan senyawa trigliserida. Trigliserida yang umum digunakan sebagai bahan baku pembuatan sabun memiliki asam lemak dengan panjang rantai karbon antara 12 sampai 18. Asam lemak dengan panjang rantai karbon kurang dari 12 akan menimbulkan iritasi pada kulit, sedangkan rantai karbon lebih dari 18 akan membuat sabun menjadi keras dan sulit terlarut dalam air. Kandungan asam lemak tak jenuh, seperti oleat, linoleat, dan linolenat yang terlalu banyak akan menyebabkan sabun mudah teroksidasi pada keadaan atmosferik sehingga sabun menjadi tengik. Asam lemak tak jenuh memiliki ikatan rangkap sehingga titik lelehnya lebih rendah daripada asam lemak jenuh yang tak memiliki ikatan rangkap, sehingga sabun yang dihasilkan juga akan lebih lembek dan mudah meleleh pada temperatur tinggi.

Jenis-jenis Minyak atau Lemak

Jumlah minyak atau lemak yang digunakan dalam proses pembuatan sabun harus dibatasi karena berbagai alasan, seperti : kelayakan ekonomi, spesifikasi produk (sabun tidak mudah teroksidasi, mudah berbusa, dan mudah larut), dan lain-lain. Beberapa jenis minyak atau lemak yang biasa dipakai dalam proses pembuatan sabun di antaranya :

1. Tallow. Tallow adalah lemak sapi atau domba yang dihasilkan oleh industri pengolahan daging sebagai hasil samping. Kualitas dari tallow ditentukan dari warna, titer (temperatur solidifikasi dari asam lemak), kandungan FFA, bilangan saponifikasi, dan bilangan iodin. Tallow dengan kualitas baik biasanya digunakan dalam pembuatan sabun mandi dan tallow dengan kualitas rendah digunakan dalam pembuatan sabun cuci. Oleat dan stearat adalah asam lemak yang paling banyak terdapat dalam tallow. Jumlah FFA dari tallow berkisar antara 0,75-7,0 %. Titer pada tallow umumnya di atas 40°C. Tallow dengan titer di bawah 40°C dikenal dengan nama grease.
2. Lard. Lard merupakan minyak babi yang masih banyak mengandung asam lemak tak jenuh seperti oleat (60 ~ 65%) dan asam lemak jenuh seperti stearat (35 ~ 40%). Jika digunakan sebagai pengganti tallow, lard harus dihidrogenasi parsial terlebih dahulu untuk mengurangi ketidakjenuhannya. Sabun yang dihasilkan dari lard berwarna putih dan mudah berbusa.
3. Palm Oil (minyak kelapa sawit). Minyak kelapa sawit umumnya digunakan sebagai pengganti tallow. Minyak kelapa sawit dapat diperoleh dari pemasakan buah kelapa sawit. Minyak kelapa sawit berwarna jingga kemerahan karena adanya kandungan zat warna karotenoid sehingga jika akan digunakan sebagai bahan baku pembuatan sabun harus dipucatkan terlebih dahulu. Sabun yang terbuat dari 100% minyak kelapa sawit akan bersifat keras dan sulit berbusa. Maka dari itu, jika akan digunakan sebagai bahan baku pembuatan sabun, minyak kelapa sawit harus dicampur dengan bahan lainnya.
4. Coconut Oil (minyak kelapa). Minyak kelapa merupakan minyak nabati yang sering digunakan dalam industri pembuatan sabun. Minyak kelapa berwarna kuning pucat dan diperoleh melalui ekstraksi daging buah yang dikeringkan (kopra). Minyak kelapa memiliki kandungan asam lemak jenuh yang tinggi, terutama asam laurat, sehingga minyak kelapa tahan terhadap oksidasi yang menimbulkan bau tengik. Minyak kelapa juga memiliki kandungan asam lemak kaproat, kaprilat, dan kaprat.
5. Palm Kernel Oil (minyak inti kelapa sawit). Minyak inti kelapa sawit diperoleh dari biji kelapa sawit. Minyak inti sawit memiliki kandungan asam lemak yang mirip dengan minyak kelapa sehingga dapat digunakan sebagai pengganti minyak kelapa. Minyak inti sawit memiliki kandungan asam lemak tak jenuh lebih tinggi dan asam lemak rantai pendek lebih rendah daripada minyak kelapa.
6. Palm Oil Stearine (minyak sawit stearin). Minyak sawit stearin adalah minyak yang dihasilkan dari ekstraksi asam-asam lemak dari minyak sawit dengan pelarut aseton dan heksana. Kandungan asam lemak terbesar dalam minyak ini adalah stearin.
7. Marine Oil. Marine oil berasal dari mamalia laut (paus) dan ikan laut. Marine oil memiliki kandungan asam lemak tak jenuh yang cukup tinggi, sehingga harus dihidrogenasi parsial terlebih dahulu sebelum digunakan sebagai bahan baku.
8. Castor Oil (minyak jarak). Minyak ini berasal dari biji pohon jarak dan digunakan untuk membuat sabun transparan.
9. Olive oil (minyak zaitun). Minyak zaitun berasal dari ekstraksi buah zaitun. Minyak zaitun dengan kualitas tinggi memiliki warna kekuningan. Sabun yang berasal dari minyak zaitun memiliki sifat yang keras tapi lembut bagi kulit.
10. Campuran minyak dan lemak. Industri pembuat sabun umumnya membuat sabun yang berasal dari campuran minyak dan lemak yang berbeda. Minyak kelapa sering dicampur dengan tallow karena memiliki sifat yang saling melengkapi. Minyak kelapa memiliki kandungan asam laurat dan miristat yang tinggi dan dapat membuat sabun mudah larut dan berbusa. Kandungan stearat dan dan palmitat yang tinggi dari tallow akan memperkeras struktur sabun.

Bahan Baku: Alkali

Jenis alkali yang umum digunakan dalam proses saponifikasi adalah NaOH, KOH, Na2CO3, NH4OH, dan ethanolamines. NaOH, atau yang biasa dikenal dengan soda kaustik dalam industri sabun, merupakan alkali yang paling banyak digunakan dalam pembuatan sabun keras. KOH banyak digunakan dalam pembuatan sabun cair karena sifatnya yang mudah larut dalam air. Na2CO3 (abu soda/natrium karbonat) merupakan alkali yang murah dan dapat menyabunkan asam lemak, tetapi tidak dapat menyabunkan trigliserida (minyak atau lemak).
Ethanolamines merupakan golongan senyawa amin alkohol. Senyawa tersebut dapat digunakan untuk membuat sabun dari asam lemak. Sabun yang dihasilkan sangat mudah larut dalam air, mudah berbusa, dan mampu menurunkan kesadahan air. Sabun yang terbuat dari ethanolamines dan minyak kelapa menunjukkan sifat mudah berbusa tetapi sabun tersebut lebih umum digunakan sebagai sabun industri dan deterjen, bukan sebagai sabun rumah tangga. Pencampuran alkali yang berbeda sering dilakukan oleh industri sabun dengan tujuan untuk mendapatkan sabun dengan keunggulan tertentu.

Bahan Pendukung

Bahan baku pendukung digunakan untuk membantu proses penyempurnaan sabun hasil saponifikasi (pegendapan sabun dan pengambilan gliserin) sampai sabun menjadi produk yang siap dipasarkan. Bahan-bahan tersebut adalah NaCl (garam) dan bahan-bahan aditif.

1. NaCl. NaCl merupakan komponen kunci dalam proses pembuatan sabun. Kandungan NaCl pada produk akhir sangat kecil karena kandungan NaCl yang terlalu tinggi di dalam sabun dapat memperkeras struktur sabun. NaCl yang digunakan umumnya berbentuk air garam (brine) atau padatan (kristal). NaCl digunakan untuk memisahkan produk sabun dan gliserin. Gliserin tidak mengalami pengendapan dalam brine karena kelarutannya yang tinggi, sedangkan sabun akan mengendap. NaCl harus bebas dari besi, kalsium, dan magnesium agar diperoleh sabun yang berkualitas.
2. Bahan aditif. Bahan aditif merupakan bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam sabun yang bertujuan untuk mempertinggi kualitas produk sabun sehingga menarik konsumen. Bahan-bahan aditif tersebut antara lain : Builders, Fillers inert, Anti oksidan, Pewarna,dan parfum.

Read more »

Penggunaan PVA Microsphare untuk Pengobatan Uterine Fibroid

Uterine fibroid merupakan tumor jinak yang  terdapat pada rahim. Uterine fibroid merupakan jenis tumor yang paling banyak ditemukan pada organ reproduksi wanita. Sekitar 20 – 25% wanita di dunia menderita Uterine Fibroide dan 40% dari penderita berusia 50 tahun ke atas.

Pada awalnya, penanganan kasus Uterine Fibroid melalui dua metode yaitu metode hormon dan metode operasi. Kedua metode ini tidak memberikan hasil yang memuaskan. Metode hormon dilakukan dengan memberikan hormon anti-estrogen seperti progesteron. Pemberian hormon ini tidak dapat dilakukan terus menerus karena dapat mengakibatkan osteoporosis dan sindrom manopouse dini. Metode operasi sendiri tidak jarang mengharuskan pengankatan rahim dan sering kali melukai organ abdomen. Pelaksanaan operasi juga tidak dapat memberi jaminan bahwa tumor tidak akan tumbuh kembali setelah tumor diangkat. Selain itu pelaksanaan operasi juga memiliki resiko kegagalan, pendaarahan yang membahayakan pasien, dan memerlukan waktu pemulihan yang lama (6 minggu waktu istirahat).
Penemuan metode embolisasi dan penerapannya pada kasus tumor sejak tahun 1990 memberikan harapan pada pasien Uterine Fibroid. Metode embolisasi dilakukan dengan memasukkan material ke dalam pembuluh darah untuk menyumbat aliran arteri. Melalui metode embolisasi ini diharapkan dapat menghentikan asupan makanan ke sel tumor. Saat ini material yang paling tepat digunakan untuk proses embolisasi Uterine Fibroid adalah PVA (Poly Vinyl Alcohol). PVA dipilih karena murah, biokompatibel, tidak beracun dan aman untuk proses embolisasi.

Prinsip Embolisasi pada Uterine Fibroid

PVA akan diinjeksikan dalam bentuk microsphere PVA. Disebut microsphere karena PVA tersuspensi dalam cairan pembawa, dalam cairan ini partikel PVA akan memiliki bentuk sphare (elips) jika diamati dengan mikroskop dengan perbesaran 1000 kali. Bentuk ini hanya dapat terjadi jika PVA yang digunakan memiliki bentuk regular.  Tantangan dalam pengembangna PVA microsphere ini terletak pada pengadaan suspensi PVA yang tidak hanya memiliki bentuk sphare atau elips namun juga memiliki ukuran partikel seragam, tidak mengalami aglomerasi akibat kontak antar permukaan partikel PVA, dan memiliki ukuran diameter yang mudah dikalibrasi. Ukuran PVA yang paling sesuai untuk embolisasi Uterine Fibroid ada pada rentang 300 – 500 µm atau 500 – 700 µm. Penggunaan partikel dengan ukuran terlalu kecil dapat mengakibatkan penyumbatan di pembuluh nontarget seperti collateral uretro ovarian.
Proses pembuatan PVA microsphere yang dilakukan saat ini antara lain:

1. larutkan polyvinylalcohol dalam larutan asam;
2. tambahkan aldehid sebagai larutan sampingang polyvinylal cohol dalam campuran;
3. tambahkan minyak untuk menghasilkan emulsi  antara 0.1 – 10% dengan HLB kurang dari 5, dengan demikian dihasilkan emulsi droplet PVA yang tersuspensi dalam minyak;
4. panaskan campuran untuk menyingkirkan aldehid dalam campuran dan pembentukan spharical particle melalui reaksi crosslink polyvinylalcohol;
5. netralkan said active aldehyde pada said spherical particles dari rantai PVA yang sudah mengalami crosslink;
6. bilas said spherical particles yang sudah dinetralkan dengan buffer
7. sterilisasi partikel yang terbentuk.

Metode ini menghasilkan PVA microsphere dengan ukuran partikel antara 10 – 2000µm. Samapai saat ini PVA yang digunakan dalam proses embolisasi masih dihasilkan dari metode produksi ini. Penemuan metode produksi PVA microsphere ini telah memberikan sumbangsih besar bagi kasus medis pendarahan serta penanganan tumor khususnya pada Uterine Fibroid.
Hingga saat ini proses Uterine Fibroid Embolisatin dengan microsphere PVA telah memberi harapan penyembuhan bagi sekitar 86% penderita Uterine Fibroid. Selain itu proses ini menjanjikan penanganan yang lebih nyaman dan cepat bagi pasien dengan waktu pemulihan 7 hari.

Daftar Pustaka

1. Kirsch, Robert.L. Worthington, dkk., Polyvinyl Alcohol Particle Size for Uterine Artery Embolization, 2000, Department of Interventional Radiology, Delaware Valley Imaging.
2. Spies, James B., Benati, James F., dkk, Initial Experience with Use of Tris-acryl Gelatin Microspheres for UterineArtery Embolization for Leiomyomata, 2001
3. http://www.mirs.org/Articles/Fibroids/Fibroid.htm
4. http://www.freepatentsonline.com/7591993.html
5. http://radiology.rsna.org/content/218/2/605.full
6. http://www.jvir.org/article/S1051-0443(10)00915-2/abstract
7. http://www.fibroidoptions.com/agents.htm
8. http://emedicine.medscape.com/article/421734-overview

Read more »

Sebuah Jalan Baru: Reaktor Tak Tunak

Kebanyakan proses kimia dirancang untuk beroperasi pada kondisi tunak (steady state). Reaktor yang sering digunakan secara luas dalam industri kimia pun biasanya dioperasikan pada kondisi tunak. Variabel proses pada reaktor dijaga pada kondisi konstan (tertentu) yang merupakan kondisi optimal untuk mendapatkan selektivitas dan konversi maksimal. Namun, dalam kenyataan beberapa variabel proses bervariasi seiring dengan waktu, dan rancangan keadaan tunak didasarkan pada nilai rata-rata dari kuantitas variabel yang berubah-ubah ini.

Kajian terbaru dari para peneliti menunjukkan bahwa operasi reaktor dinamik (tak tunak) pada beberapa kasus bisa menghasilkan produk reaksi yang lebih banyak atau distribusi produk yang lebih berarti dibanding reaktor keadaan tunak (Silveston, 1998). Pada kondisi tunak, katalis yang digunakan cenderung mengalami penjenuhan sehingga laju reaksi katalitik pada permukaan katalis menurun. Pada kondisi ini, selektivitas dan konversi reaksi mengalami penurunan. Fakta ini tentunya membuka jalan baru dalam pengembangan sebuah operasi proses kimia. Sebuah penemuan yang tentunya mampu menenggelamkan persepsi banyak orang yang cenderung lebih menyukai operasi tunak dalam proses kimia.

Perubahan variabel proses terutama temperatur terhadap waktu dapat mempertahankan laju reaksi di permukaan katalis pada kondisi optimal. Silveston (1998) mengemukakan bahwa peningkatan konversi dan selektivitas berawal dari perubahan secara temporer pada luas permukaan katalis yang aktif. Pada reaksi multiproduk, luas permukaan mempengaruhi distribusi produk yang dihasilkan. Situasi yang sangat diharapkan adalah luas permukaan katalis yang aktif sesuai dengan stoikiometri reaksi yang diinginkan terjadi ketika reaksi berlangsung (Budhi, 2005).

Pada reaksi fasa gas berkatalis heterogen dalam unggun diam, kelakuan transien (tak tunak) memberikan kesempatan untuk menimbulkan perubahan dinamis permukaan katalis sehingga mempengaruhi laju reaksi katalitik. Prinsip ini telah dikembangkan melalui penggunaan siklus umpan (feed cycling) untuk meningkatkan konversi atau selektivitas reaktor (Silveston,1998). Reaktor tak tunak juga telah diaplikasikan dalam beberapa proses, seperti oksidasi parsial metan dalam reverse flow reactor pada Gambar 1, oksidasi zat aromatik seperti o-xylen dan toluen, reduksi VOC (volatile organic compound) dalam gas buang, dan sebagainya (Budhi, 2005).

Gambar 1. Reverse-flow oxidation catalyst reactor

Pengubahan secara periodik beberapa parameter kondisi reaktor seperti temperatur dan konsentrasi umpan juga dapat mengatasi keterbatasan operasional reaktor dari segi terrmodinamika dan kinetika reaksi.

Faktor terpenting dalam pengoperasian reaktor tak tunak adalah skala waktu pemberian gangguan (switching time). Switching time (ST) merupakan salah satu variabel operasi yang berpengaruh terhadap kinerja reaktor. Reaktor-reaktor tak tunak dapat dikategorikan menjadi tiga daerah operasi, yaitu (1) daerah operasi quasi steady state, adalah daerah di mana ST jauh lebih besar daripada waktu yang dibutuhkan sistem untuk merespon gangguan (t_r), sehingga sistem akan mudah merespon gangguan yang diberikan dan mencapai kondisi tunak; (2) relaxed steady state atau biasa disebut daerah sliding, adalah daerah di mana ST jauh lebih kecil dari t_r, gangguan yang diberikan tidak akan mempengaruhi sistem karena dinamika proses sangat lambat dan sistem seolah-olah berada dalam kondisi tunak; dan (3) daerah dinamik, ST hampir mendekati t_r, dengan demikian variabel sistem akan berubah-ubah tiap waktu sehingga sistem tidak akan pernah mencapai kondisi tunak (adanya efek resonansi akibat gangguan). Kondisi (3) adalah kondisi yang cukup menarik untuk diamati karena sifat tidak tunak sistem terus berlangsung selama proses (Habibi, 2010).

Sumber:

1. Budhi, Y.W., (2005): Reverse Flow Reactor Operation for Control of Catalyst Surface Coverage, Ph.D. Dissertation, Eindhoven University of Technology
2. Habibi, M. (2010): Kelakuan Dinamik Konverter Katalitik Kendaraan Bermotor untuk Oksidasi CO Menggunakan Katalis Pt/g-Al₂O_3­ pada Kondisi Hot-Run, Laporan Penelitian, Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung
3. Sia,S. dan Wangsa, A., (2011): Pengolahan Emisi Gas Buang Mesin Biodiesel Secara Dinamik Menggunakan Konverter Katalitik. Laporan Finalis Lomba Inovasi Sains dan Teknologi. Institut Teknologi Bandung
4. Silveston, P.L., (1998): Composition Modulation of Catalytic Reactors, Gordon and Breach, Ontario

Read more »

Tantangan Reverse Flow Reactor dalam Mengatasi Global Warming

Fenomena global warming merupakan kasus yang sedang ramai diperbincangkan saat ini. Penelitian ilmiah di dunia sekarang sedang tertuju pada teknologi bagaimana cara mengatasi peristiwa global warming ini. Salah satu metodologi untuk mengatasi fenomena pemanasan global ini adalah dengan mengolah emisi gas rumah kaca yang menjadi penyebab fenomena ini. Salah satu gas rumah kaca yang berbahaya dan berjumlah banyak di atmosfer bumi kita adalah gas metana (CH4). Dampak bahaya dari gas metana seringkali dinyatakan dalam ekivalen dengan efek gas karbondioksida (Marín dkk., 2008).
Gas metana merupakan gas rumah kaca kedua terbanyak, yang memberikan dampak 20 kali lebih berbahaya daripada gas karbon dioksida. Gas metana dalam jumlah yang besar dilepaskan ke atmosfer bumi dari pertambangan batubara setiap tahunnya (Wang dkk, 2010). Sumber emisi gas metana yang cukup besar adalah dari industri batu bara, minyak bumi, dan gas alam. Gas metana dapat dioksidasi sehingga menghasilkan gas karbon dioksida. Dengan demikian, pengaruh gas rumah kaca terhadap pemanasan global dapat tereduksi sebesar 87% (Hayes, 2004).

Reverse Flow Reactor (RFR)

Metana merupakan senyawa hidrokarbon yang sulit dibakar (Marin, 2005). Untuk dapat melangsungkan reaksi, gas metana harus dipanaskan sampai temperatur yang relatif tinggi (500 C). Sedangkan untuk reaksi katalitik, diperlukan temperatur sekitar 1000 C agar aktivitas katalis semakin baik. Akan tetapi, emisi gas metana akibat kebocoran berada pada temperatur lingkungan sehingga diperlukan pemanasan awal sebelum metana dimasukkan ke dalam reaktor. Selain itu, konsentrasi emisi gas metana akibat kebocoran ini rendah dan berfluktuasi sehingga memerlukan teknologi yang tepat untuk mengolahnya (Salomons dkk., 2003). Jurnal Energi Fuels 2010 juga menyatakan bahwa kebocoran emisi gas metana, yang diberikan nama VAM (ventilation air methane), bersifat tidak stabil dan biasanya memiliki konsentrasi kurang dari 1 %-volum sehingga tidak dapat dibakar dengan metode pembakaran yang tradisional. Oleh karena itu, teknologi pengolahan yang efisien telah menjadi tantangan bagi para peneliti di dunia (Wang dkk, 2010).
Hingga saat ini, belum ada teknologi yang tepat dan memuaskan dalam mengolah emisi gas metana. Salah satu metode yang telah dicoba adalah dengan mengoksidasinya di dalam reaktor katalitik aliran bolak-balik (Reverse Flow Reactor, RFR). Perbedaan utama reaktor ini dengan reaktor searah adalah arah alirannya. RFR menggunakan 2 arah aliran yang saling berlawanan. Jika reaktor dirancang dan dioperasikan dengan prosedur yang tepat, aliran bolak-balik seperti ini dapat menjebak panas (heat trap) yang dihasilkan dari reaksi oksidasi metana yang bersifat eksotermik, sehingga temperatur di dalam reaktor cukup tinggi. Dengan demikian, gas metana tidak perlu dipanaskan dengan preheater sebelum oksidasi metana berlangsung (Salomons dkk., 2003). Reaksi oksidasi metana tersebut akan dapat mengurangi dampak pemanasan global dari efek gas rumah kaca seperti yang telah disebutkan pada bagian sebelumnya.
Reaktor katalitik aliran bolak balik merupakan salah satu alternatif dari pengoperasian reaktor tak tunak. Konsep pengoperasian dengan prinsip utama mengubah aliran yang melalui reaktor secara periodik dikenal dengan nama Reaktor Katalitik Aliran Bolak-Balik (Reverse Flow Reactor, RFR) (Budhi, 2004). Reaktor katalitik aliran bolak-balik merupakan reaktor unggun diam (fixed bed) yang arah aliran yang melalui reaktor dibuah secara periodik secara periodik dalam selang waktu tertentu yang sering dikenal dengan nama waktu ubah (switching time) (Budhi, 2005).
Beberapa penelitian yang berkaitan dengan perancangan reaktor katalitik aliran bolak-balik untuk oksidasi emisi metana yaitu dengan menambahkan insulasi pada reaktor untuk menjebak panas secara sempurna. Sebagian panas dapat diambil dari insulasi tersebut agar panas dalam reaktor tidak berlebihan. Panas yang diambil tersebut dapat digunakan untuk membuat steam dan dapat dikonversi menjadi energi listrik (Litto dkk., 2006).
Reference:

1. Budhi, Y.W.; Jaree, A.; Hoebink, J.H.B.J.; Schouten, J.C., “Simulation of Reverse Flow Operation for Manipulation of Catalyst Surface Coverage in the Selective Oxidation of Ammonia”, Chemical Engineering Science Vol 59, 2004.
2. Budhi, Y.W.,”Reverse Flow Reactor Operation for Control of Catalyst Surface Coverage”, Disertasi Doktor, Technische Universiteit Eindhoven, 2005.
3. Hayes, R.E., “Catalytic Solutions for Fugitive Methane Emissions in the Oil and Gas Sector”, Chemical Engineering Science 59 4073-4080, 2004.
4. Litto, R.; Hayes, R.E.; Liu, B.,”Capturing Fugitive Methane Emissions from Natural Gas Compressor Buildings”, Journal of Environmental Management 84 (2007) 347-361, 2006.
5. Marín, P.; Hevia, Miguel A.G.; Ordónez, S.; Díez, F.V., “Combustion of Methane Lean Mixtures in Reverse Flow Reactors: Comparison Between Packed and Structured Catalyst Beds”, Catalysis Today 105, 701–708, 2005.
6. Marín, P.; Ordónez, S.; Díez, F.V., “Procedures for Heat Recovery in the Catalytic Combustion of Lean Methane–Air Mixtures in a Reverse Flow Reactor”, Chemical Engineering Journal 147, 356–365, 2008.
7. Salomons, S.; Hayes, R. E; Poirier, M.; Sapoundjiev, H., “Flow Reversal Reactor for the Catalytic Combustion of Lean Methane Mixtures”, Catalysis Today 83, 59–69, 2003.
8. Wang, Y.; Man, C.; Che, D.,” Catalytic Combustion of Ventilation Air Methane in a Reverse-Flow Reactor”, Energy Fuels 2010, 24, 4841–4848, 2010.

Read more »

Teknologi Aerator Venturi, Babak Baru Terobosan Dunia Perairan

Air merupakan faktor kehidupan yang sangat penting bagi keberlangsungan hidup banyak organisme. Semua makhluk hidup yang tinggal di dalam air kebanyakan membutuhkan oksigen. Oksigen merupakan parameter yang sangat penting dalam air. Sebagian besar makhluk hidup dalam air membutuhkan oksigen untuk mempertahankan hidupnya, baik tanaman maupun hewan air, bergantung kepada oksigen yang terlarut. Ikan merupakan makhluk air dengan kebutuhan oksigen tertinggi, kemudian invertebrata, dan yang terkecil kebutuhan oksigennya adalah bakteri.
Namun pencemaran seperti pembuangan limbah organik dalam air belakangan ini telah menurunkan kadar oksigen dalam air sehingga kualitas air tempat makhluk hidup berada mengalami penurunan. Agar dapat ditinggali makhluk hidup, air harus memiliki spesifikasi yang menunjang kehidupan, salah satunya adalah kelarutan oksigen dalam air. Batas maksimum kelarutan oksigen dalam air tidak dapat dinaikkan tanpa mengubah tekanan, temperatur, ataupun faktor-faktor lainnya yang dapat mengganggu ekosistem air. Oleh karena itu, teknologi yang mampu menambah kadar oksigen dalam air pun dibutuhkan. Salah satu ilmu Teknik Kimia yang dapat diaplikasikan untuk hal ini adalah sistem aerator venturi.
Sistem aerator venturi menggunakan prinsip Bernoulli yang diterapkan pada venturi, yaitu ketika fluida mengalir dalam bagian pipa yang ketinggiannya hampir sama. Ketika fluida melewati bagian pipa yang penampangnya kecil, maka laju fluida bertambah (dari persamaan kontinuitas). Menurut prinsip Bernoulli, tekanan fluida di bagian pipa yang sempit lebih kecil jika laju aliran fluida lebih besar. Hal tersebut dikenal dengan julukan Efek Venturi yang menunjukkan secara kuantitatif bahwa jika laju aliran fluida tinggi, maka tekanan fluida menjadi kecil. Tekanan pada leher venturi yang rendah dari tekanan lingkungan ini menjadi kunci teknologi ini di mana  udara atmosfir dapat masuk ke dalam venturi melalui lubang mikro yang difabrikasi pada leher venturi.

Sistem Aerator Venturi

Penggunaan buluh venturi sebagai aerator banyak memiliki keuntungan. Buluh venturi tidak memerlukan pompa eksternal untuk beroperasi. Metode ini tidak menggunakan peralatan yang bergerak sehingga memperpanjang umur pemakaian dan mengurangi kemungkinan untuk rusak. Rangkaian tabung venturi biasanya terbuat dari plastik sehingga tahan terhadap sebagian besar bahan kimia (tidak korosif) serta transparan sehingga mudah untuk mengamati fenomena yang terjadi. Karena peralatannya cukup sederhana, biaya pembuatan pun menjadi murah dibanding dengan peralatan aerator lainnya. Tantangan dalam aplikasi sistem ini adalah teknik untuk menghasilkan gelembung mikro dan nano yang luas permukaannya besar. Luas permukaan gelembung yang besar memungkinkan transfer (difusi) massa ke dalam cairan secara efektif.
Sejauh ini, venturi sebagai aerator mampu meningkatkan kadar udara dalam air sampai 65% volume. Apabila teknologi ini dikembangkan dan mampu menjawab tantangan di atas, maka dunia perairan akan semakin berkembang dengan memasuki babak baru penggunaan teknologi aerator venturi.

Referensi:

1. Anthony dan Jaya, L. 2010. Aerator Venturi Superintensif . Proposal  Penelitian, Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung
2. Balai Besar Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri Semarang, 19 April 2011
3. Sebba, F. 1970. Aplikasi Gelembung Mikro. Chemical Engineering Department, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia
4. http://majarimagazine.com/2011/07/teknologi-aerator-venturi-babak-baru-terobosan-dunia-perairan/

Read more »

Underground Coal Gasification (UCG), Teknologi Alternatif Pengolahan Batubara

Anda tentu tahu sumber daya batubara merupakan salah satu sumber potensial penghasil energi bagi berbagai kebutuhan di dunia ini. Lalu proses pengolahan batubarapun sangat beragam, mulai dari liquefaksi, gasifikasi, karbonisasi, dan lainnya. Anda tentu pernah mendengar istilah gasifikasi batubara yang menghasilkan gas producer kan? Gasifikasi merupakan salah satu bentuk pemanfaatan batubara agar menghasilkan energi bagi kebutuhan industri kimia. Lalu apakah Anda pernah tahu istilah UCG/ Underground Coal Gasification? Apa teknologi ini sebenarnya dan bagaimana latar belakang teknologi ini berkembang di berbagai belahan bumi? Berikut beberapa paparan latar belakang berkembangnya teknologi UCG, penjelasan proses secara general mengenai UCG, dan keunggulan, serta kelemahan teknologi ini berdasarkan beberapa studi UCG.
I. Latar Belakang Teknologi UCG
Cadangan batubara di dunia sangatlah banyak, yaitu melebihi 10 triliun ton batubara (Sinha, 2007). Sedangkan cadangan batubara Indonesia mencapai 12 miliar ton (Yusgiantoro, 2011). Batubara merupakan salah satu sumber daya potensial yang dapat menggantikan minyak bumi dan gas alam di masa depan. Proses penambangan batubara merupakan pekerjaan yang berbahaya dan tidak selalu ekonomis. Apabila batubara memiliki letak yang terlalu dalam atau terlalu rendah kualitasnya, maka batubara tersebut tidak akan dapat ditambang secara ekonomis (Sinha, 2007). Upaya untuk mengolah batubara yang terletak pada tingkat kedalaman yang tinggi dan mengolah batubara kualitas rendah dengan ekonomis perlu dikembangkan dengan metode baru.
Sekarang, kurang dari satu per enam dari batubara dunia dapat diperoleh secara ekonomis. Walaupun begitu, terdapat peluang yang dapat menawarkan peningkatan penggunaan cadangan batubara yang penting dan membuat pemanfaatan batubara menjadi semakin bersih dan lebih ekonomis. Teknologi baru, yang dikenal dengan teknologi Underground Coal Gasification (UCG), mengkonversikan batubara menjadi gas bakar pada ruang bawah tanah, tidak pada gasifier atau reaktor pada permukaan tanah. Pada tahun-tahun awal, UCG dikenal dengan reputasi “ugly duckling” di USA karena menghasilkan gas yang kualitas nilai kalornya rendah dengan gas hidrogen yang terlalu banyak. Namun, sekarang bahan bakar hidrogen telah menjadi salah satu energi alternatif, dan orang telah menemukan kembali potensi dari teknologi UCG (Sinha, 2007).
Teknologi UCG bukan merupakan teknologi yang baru lagi. UCG telah diuji dan diinvestigasi di berbagai negara, seperti China, Eropa, Australia, New Zealand, Rusia, dan USA. Negara China, Rusia, Australia, dan New Zealand telah memanfaatkan teknologi UCG dalam skala komersial. Di negara Rusia telah ditemukan proses skala komersial semenjak tahun 1945. Sekarang, Rusia telah menjalankan proses komersial UCG pada 12 lokasi berbeda dengan kedalaman kurang dari 200 meter dan mayoritas digunakan untuk pembangkit listrik dan kegunaan industri. Di Eropa, UCG digunakan di bawah Lautan Utara (North Sea) dan telah dijalankan skala pilotnya di 15 lokasi yang berbeda. Amerika telah menjalankan hingga 50 projek UCG skala pilot. Australia telah menjalankan skala komersialnya dan sudah dapat memproduksi 5 barrel/day (Hattingh, 2008). Pemaparan ini menggambarkan seberapa besar teknologi UCG sedang dikembangkan oleh berbagai negara di belahan dunia.
II. Penjelasan Umum Proses UCG
Batubara dapat digasifikasi dengan berbagai cara atau metode. Metode tersederhana dan pertama yang digunakan untuk menggasifikasi batubara adalah dengan memanaskan batubara dengan ketidakhadiran udara/oksigen (pirolisis). Proses ini akan mengkonversikan batubara menjadi gas dengan residu berupa coke / arang (Sinha, 2007).
Konversi dari batubara menjadi bahan bakar gas yang paling sempurna diperoleh dengan mereaksikan batubara dengan steam dan udara. Gas yang diperoleh dari hasil proses ini dinamakan producer gas dan mempunyai nilai kalor per unit volume gas yang relatif rendah, yaitu 100-150 Btu/ft3. Perkembangan dari proses pemanfaatan batubara dengan steam dan udara dapat memproduksi gas yang memiliki nilai kalor yang tinggi, yaitu pada rentang 300-350 Btu/ft3 (Sinha, 2007).
Underground Gasification Process (UCG) didefinisikan sebagai proses mengkonversikan batubara yang berada di bawah tanah (tidak ditambang) menjadi gas bakar dengan memproses batubara secara in-situ. Batubara yang berada di bawah tanah dan tidak ditambang ini bereaksi dengan udara / oksigen dan steam yang diinjeksikan untuk membentuk gas, cairan, dan abu sebagai residunya (Sinha, 2007). Komponen yang diinjeksikan akan bereaksi dengan batubara untuk membentuk gas bakar yang dibawa menuju ke permukaan melalui sumur produksi gas. Kemudian gas tersebut dibersihkan dan digunakan sebagai bahan bakar atau bahan baku kimia (Creedy, 2001). Producer gas merupakan campuran dari gas bakar (karbon monoksida, hidrogen, dan metana) dan gas yang tak terbakar (karbondioksida, nitrogen, dan uap air yang tak bereaksi) (Sinha, 2007).
Proses UCG hampir serupa dengan proses gasifikasi pada reaktor di permukaan, kecuali reaktor gasifikasinya berada di bawah tanah. Sekarang, UCG dimanfaatkan bagi sumber daya batubara yang tidak layak secara ekonomi untuk ditambang (Hattingh, 2008) atau tidak dapat ditambang dengan metode yang ramah lingkungan (Sinha, 2007). Secara prinsip dasarnya, metode ini akan mengurangi resiko dari penambangan dan meminimalkan aktivitas perusakan lingkungan (Schrider & Whieldon, 1977).

Gambar 1 memaparkan tahapan cara kerja UCG. Coal seam berada di bawah lapisan ground level, water table, dan overburden. Proses awal melibatkan pengeboran pada dua atau lebih boreholes hingga mencapai lapisan coal seam. Selanjutnya, batubara dalam tanah dinyalakan dan dibakar dengan injeksi udara / oksigen murni dan atau dengan steam melalui satu borehole. Gas bertekanan hasil proses UCG terkandung dalam coal seam dengan menempati cekungan batuan-batuan yang kedap air dan air bertekanan di sekitar batubara dan lapisan overburden. (Hattingh, 2008). Kemudian gas bertekanan akan mengalir keluar melalui borehole menuju ke permukaan.
Teknologi diimplementasikan dengan mengikuti tahapan sebagai berikut (Hattingh, 2008):
1. Mencari potensi batubara yang akan diolah dengan teknologi UCG
2. Pengeboran ke dalam tanah
3. Membuat jalur / jaringan UCG di bawah tanah
4. Pembakaran batubara
5. Injeksi oksigen/udara dan steam
6. Ekstrak gas sintesis
III. Keunggulan dan Kelemahan UCG
Teknologi UCG tentunya akan dibandingkan dengan metode gasifikasi pada umumnya, yaitu dengan gasifier pada permukaan. Jika dibandingkan dengan metode gasifikasi pada umumnya, teknologi UCG tidak memberikan dampak pada lingkungan seburuk metode umumnya. Selain itu UCG tidak meninggalkan tanah yang terpolusi, yang tentunya akan membutuhkan harga yang mahal untuk membersihkannya. Creedy (2001) dan Hattingh (2008) memaparkan beberapa keunggulan UCG:
1. Potensial bagi teknologi gasifikasi yang lebih bersih
2. Mengurangi dampak debu, polusi suara, dan dampak visual pada permukaan tanah
3. Konsumsi air yang lebih sedikit
4. Resiko dari polusi air permukaan lebih kecil
5. Mengurangi emisi metana
6. Tidak ada penanganan yang kotor dan tidak ada pembuangan pada daerah tambang.
7. Tidak ada pencucian batubara
8. Tidak ada penanganan abu (ash)
9. Tidak perlu terdapat stok batubara dan transportasi batubara
10. Daerah pekerjaan yang lebih kecil pada stasiun pembangkit listrik
11. Faktor kesehatan dan keselamatan lebih baik
12. Berpotensi mengurangi biaya kapital dan biaya operasi secara keseluruhan (lebih ekonomis khususnya untuk skala yang lebih kecil)
13. Tingkat fleksibilitas untuk mengakses mineral tinggi
14. Sumber daya batubara yang dapat dimanfaatkan lebih besar
Namun Hattingh (2008) juga memaparkan beberapa kelemahan teknologi UCG, yaitu:
1. Berpotensi untuk terjadinya kontaminasi
2. Memiliki banyak variasi tekanan operasi dalam rongga reaktor bawah tanah
Beberapa aspek yang berhubungan dengan penentuan tingkat komersial dari pengembangan teknologi UCG adalah (Creedy, 2001):
1. Variabel faktor geologi dan hubungan dengan kesulitan proses pengeboran dan biaya
2. Daya keluaran dan waktu hidup reaktor gasifier
3. Operasi produksi yang aman
4. Perspektif komersialisasi dari industri
5. Nilai strategik UCG
6. Sensitivitas lingkungan
7. Peluang pasar yang potensial, untuk industri chemical dan pembangkit energi.
Referensi

1. Anonim, 2008. Industry Review and an Assessment of The Potential of UCG and UCG Value Added Products. Linc Energy Limited.
2. Bowen, B. H. 2008. Underground Coal Gasification (UCG). Presentation to Heritage Research Laboratory Indianapolis, Energy Center.
3. Creedy, D.P., dkk. 2001. Review of Underground Coal Gasification Technological Advancements. Report No. COAL R211 DTI/Pub URN 01/1041.
4. Hattingh, L. 2008. Underground Coal Gasification. SASOL Mining (Pty) Ltd.
5. Schrider, L.A., Whieldon, C.E., 1977, Underground Coal Gasification, A Status Report, Journal Of Petroleum Technology, vo1.,29, Sept. 1977, p. 1179-1 185.
6. Sinha, N. 2007. Status Report on Underground Coal Gasification. Office of The Principal Scientific Adviser, Government of India.
7. Soetjijo, H. 2008. Benefit of Channel Availability in An Underground Coal Gasification Laboratory Scale. Jurnal Riset Geologi dan Pertambangan Jilid 18 No. 1 13-22
8. Yusgiantoro, P. 2011. Cadangan Batubara Indonesia Sebesar 12 Miliar Ton (http://www.esdm.go.id/berita/batubara/44-batubara/805-cadangan-batubara-indonesia-sebesar-12-miliar-ton.html).
9. http://majarimagazine.com/2011/06/underground-coal-gasification-ucg-teknologi-alternatif-pengolahan-batubara/

Read more »

Potensi Pemanfaatan Sumber Daya Alam untuk Memenuhi Kebutuhan Listrik dan Energi

Ketergantungan manusia akan bahan bakar fosil sangat tinggi. Ketergantungan terhadap bahan bakar fosil ini tidak hanya sebatas sektor transportasi saja namun juga sektor kebutuhan primer sandang, pangan, dan papan. Hal ini menimbulkan kekhawatiran akan krisis energi. Kebutuhan akan energi ini masih akan terus meningkat seiring dengan peningkatan jumlah penduduk, kualitas dan taraf hidup masyarakat, serta teknologi. Meskipun pengembangan teknologi bisa saja menekan kebutuhan energi melalui teknologi peningkatan efisiensi penggunaan energi.

(a) Kurva Konsumsi Energi Dunia, (b) Proporsi Penggunaan Energi Dunia

Kurva di atas menunjukkan peningkatan konsumsi energi pertahun sejak tahun 1975 dan prediksi konsumsi energi hingga tahun 2300. Hingga saat ini konsumsi energi  pertahun dunia adalah 500 x 10¹⁵BTU/tahun. Energi ini sebagian besar diperoleh dari minyak bumi, gas alam, dan batubara. Ketiga sumber ini tergolong sumber energi yang nonrenewable. Ketika cadangan sumber ini makin menipis, dikhawatirkan terjadi krisis energi.
Masalah krisis energi sebenarnya merupakan masalah yang relatif terhadap sudut pendang kita dalam memandang satu item sebagai gaya hidup yang memuaskan dan pemilihan sumber energi. Krisis energi saat ini lebih disebabkan karena krisis cadangan minyak bumi, gas alam, dan batubara. Untuk itu perlu ada pengembangan energi alternatif.

Solar Thermal Collector salah satu sumber energi alternatif

Ada banyak sumber energi alternatif yang dapat dimanfaatkan. Sumeber energi ini dapat dikelompokkan dalam sumber renewable dan nonrenewable. Sumber energi fosil, geothermal, nuklir fission, dan nuklir fusion tergolong sebagai sumber energi nonrenewable. Sumber energi biomassa, hydropower, angin, dan matahari tergolong dalam sumber energi renewable (terbarukan). Dalam pengembangan sumber energi alternatif, kita bisa saja memanfaatkan sumber energi baik yang renewable mau pun nonrenewable. Meski demikian kita perlu mempertimbangkan berapa lama sumber daya nonrenewable mampu mensupplay kebutuhan energi dunia dan berapa banyak penduduk dunia yang dapat dipenuhi kebutuhan energinya dengan pemanfaatan sumber energi renewable. Berikut disajikan table potensi pemanfaatan sumber daya renewable dan nonrenewable. Masing-masing tipe menunjukkan perbedaan konsumsi energi dan jumlah penduduk.

  

Potensi Sumber Energi Nonrenewable (Solar Energi Conversio: The Solar Cel. 1995)

 

Potensi Sumber Energi Renewable(Solar Energi Conversio: The Solar Cell. 1995)

Energi surya sendiri tidak memiliki kapasitas besar sebab dibatasi ketersediaan ruang dan biaya pembuatan yang mahal. Meski begitu pengembangan teknologi pemanfaatan energi surya terus berkembang untuk menghasilkan efisiensi pemanfaatan energi surya yang semakin baik. Berikut ini tabel luas lahan penyediaan energi surya dengan tiga teknologi berbeda.

Potensi Sumber Energi Renewable, (Solar Energi Conversio: The Solar Cel.1995)

Penyediaan pembangkit listrik dengan luas area demikian besar tidak mudah untuk itu pengembangan sumber energi ini tetap terbatas dan tidak dapat berdiri sendiri tanpa ditunjang sumber energi lainnya.
Setiap energi alternatif yang ada masing-masing memiliki keunggulan dan kelemahan. Krisis energi yang terjadi saat ini sebaiknya menjadi pelajaran bagi dunia. Eksploitasi besar terhadap salah satu jenis sumber energi saja (bahan bakar fosil) akan menimbulkan ketergantungan besar yang sangat membahayakan penduduk dunia. Untuk itu perlu ada kajian pemanfaatan energi dengan melihat potensi dari masing-masing sumber energi guna mensinergi pemakaian sumber energi secara bijaksana. Strategi ini penting mengingat baik populasi mau pun kebutuhan energi adalah dua faktor yang akan terus meningkat seiring dengan perkembangan peradaban umat manusia.

Daftar Pustaka

1. Nevile, R.C., Solar Energi Conversio: The Solar Cell, Elsevier, 1995
2. http://www.roperld.com/science/energy.htm
3. http://www.solcomhouse.com/worldenergy.htm
4. http://majarimagazine.com/2011/07/potensi-pemanfaatan-sumber-daya-alam-untuk-memenuhi-kebutuhan-listrik-dan-energi/

Read more »