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.

Asam Sulfat

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:
- Cheresources.com
- Wikipedia.org
- Microsoft Student Encarta 2009

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

Salah satu cara yang potensial untuk mengurangi konsumsi batubara sekaligus mengurangi emisi gas rumah kaca dari pembakaran batubara adalah co-firing batubara dengan limbah biomassa.

Co-firing

Co-firing batubara dengan limbah biomassa dapat mengurangi emisi gas rumah kaca

Co-firing merupakan suatu proses pembakaran dua material yang berbeda secara bersamaan. Dengan menggunakan co-firing, emisi dari pembakaran suatu bahan bakar fosil dapat dikurangi. Co-firing merupakan salah satu metode alternatif untuk mengubah biomassa menjadi tenaga listrik, yaitu dengan cara substitusi sebagian batubara dengan biomassa di dalam suatu coal boiler. Biomassa dikenal sebagai zero CO2 emission, dengan kata lain tidak menyebabkan akumulasi CO2 di atmosfer, dan biomassa juga mengandung lebih sedikit sulfur jika dibandingkan dengan batubara. Oleh karena itu,co-firing batubara dan biomassa menyebabkan menurunnya emisi CO2 dan jumlah polutan NOx dan SOx dari bahan bakar fosil.

Dengan co-firing, dampak korosi pada dinding pembakar akan diminimalisir.

Selain itu, pembakaran batubara dan limbah biomassa secara bersamaan mengurangi korosi yang disebabkan oleh klorin. Biomassa apabila dibakara kana menghasilkan zat alkali klorida yang kemudian akan bereaksi dengan sulfur oksida dan aluminium silikat, dimana keduanya adalah hasil pembakaran dari batubara. Hasil reaksi akan berupa alkali sulfat dan alkali silikat serta HCl yang tidak bersifat korosif sehingga aman bagi alat-alat pembakar. Metode co-firing batu bara dan limbah biomassa ini telah didemonstrasikan, diuji, serta dibuktikan pada semua tipe boiler yang umum digunakan pada unit pembangkit listrik. Efisiensi yang dicapai dengan metode ini hampir mencapai 33 – 37%.

Hingga saat ini, terdapat tiga jenis konfigurasi co-firing yang telah digunakan, yaitu direct co-firing, indirect cofiring, dan parallel co-firing.

1. Direct Co-firing

Pada konfigurasi ini, biomassa (sebagai bahan bakar sekunder) dimasukkan bersamaan dengan batubara (sebagai bahan bakar primer) ke dalam boiler yang sama. Direct co-firing lebih umum digunakan karena paling murah. Pada direct co-firing sendiri, ada dua pendekatan yang dapat dilakukan. Yang pertama adalah pencampuran dan perlakuan awal terhadap biomassa dan batubara dilakukan bersamaan sebelum diumpankan ke pembakar. Yang kedua, perlakuan awal biomassa dan batubara dilakukan secara terpisah, kemudian baru diumpankan ke pembakar.



Proses Direct Co-firing (K-boiler)

2. Indirect Co-firing

Konfigurasi indirect co-firing mengacu pada proses gasifikasi biomassa, dimana gas hasil gasifikasi biomassa kemudian diumpankan ke dalam pembakar dan dibakar bersama batubara. Dengan menggunakan konfigurasi ini, abu dari biomassa akan terpisah dari abu batubara dengan tetap menghasilkan rasio co-firing yang sangat tinggi. Kekurangan dari indirect co-firing adalah biaya investasinya yang tinggi.



Proses indirect co-firing dengan menggunakan (a) pre-furnace PP, atau (b) gasifier RG untuk biomassa (K-boiler)

3. Parallel Co-firing

Parallel co-firing melibatkan suatu pembakar dan boiler terpisah untuk biomassa, dimana hasil pembakaran dari biomassa akan membangkitkan steam yang kemudian akan digunakan pada sirkuit power plant pembakaran batubara. Walaupun konfigurasi ini membutuhkan investasi yang lebih besar daripada direct co-firing, konfigurasi ini memiliki kelebihan tersendiri. Dengan menggunakan konfigurasi ini,sangatlah mungkin untuk digunakan bahan bakar dengan kandungan logam alkali dan klorin tinggi dan abu dari hasil pembakaran batubara serta biomassa akan dihasilkan terpisah.



Konfigurasi parallel co-firing (K-boiler)

Tantangan Menggunakan Biomassa sebagai Feedstock

Co-firing jerami dengan batubara telah dilakukan di DTI, Denmark.

Limbah biomassa yang umum digunakan dalam bidang energi adalah limbah pangan (jerami gandum, tandan kosong sawit, batang tebu, dll), limbah perhutanan, dan tanaman energi (ditanam khusus sebagai bahan bakar). Penggunakan biomassa dalam proses co-firing dengan batubara memiliki sebuah kendala. Biomassa memiliki karakteristik yang berbeda dengan batubara. Pada umumnya,analisis proksimat dari biomassa menunjukkan kandungan volatil sebesar 80% dan20% karbon tetap (basis kering dan basis bebas abu). Biomassa memiliki kelembaban yang tinggi sehingga nilai kalornya rendah. Kelembaban yang tinggi akan menyebabkan turunya temperatur pembakaran maksimum dan meningkatkan waktu tinggal yang dibutuhkan pada ruang pembakaran dan juga dapat menyebabkan terjadi pembakaran tidak sempurna. Biomassa juga mengandung abu yang l;ebih sedikit daripada batubara, akan tetapi kandungan logam alkali tinggi pada abu biomassa. Logam alkali merupakan salah satu penyebab terjadinya fouling di permukaan perpindahan panas.
Sebagian besar permasalahan yang timbul pada proses co-firing batubara dengan limbah biomassa berasal dari sifat fisik dan kimia biomassa, karena itu diperlukan pre-treatement terhadap biomassa sebelum digunakan dalam proses co-firing. Pilihan pre-treatment yang dapat dilakukan adalah drying, sizing, balling, pelletizing, briquetting, washing/leaching, torefaksi, torefaksi dengan pelletizing, dan pirolisis.

Referensi:

Maciejewska, A., et all . Co-firing of Biomass with Coal: Constraints and Role of Biomass Pre-treatment. DG JRC, Institute for Energy. 2006.
Veijonen et all.  Biomass Co-firing: An Efficient Way to Reduce Greenhouse Gas Emissions. European Bioenergy Network (EUBIONET).
Biomass Co-firing: A Renewable Alternative for Utilities. National Renewable Energy Laboratory, U.S. Department of Energy (DOE). 2000.
Abirama dan Mandolang. Torefaksi Jerami Padi dan Tandan Kosong Kelapa Sawit. Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung. 2009.
Van Loo dan Koppejan. The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing.

Kopi instan mengandung 2/3 kafein kopi asli

Kopi adalah salah satu minuman terfavorit dunia. Dengan sedikit kandungan kafein yang menyegarkan, rasanya yang beda dan aroma dari senyawa volatil seperti 4-(4-hydroxyphenyl)-2-butanone, akan membuat kopi terasa nikmat. Bagi anda yang tidak memiliki cukup waktu luang untuk menikmati seduhan biji kopi, kopi instan lah solusiya.

Kopi instan yang cukup stabil pertama kali diproduksi ilmuan jepang bernama Satori Kato, pada tahun 1901. Selama Perang Dunia II, kopi instan mulai terkenal diantara tentara-tentara U.S setelah Nestlé memasarkan brand Nescafé sejak tahun 1910an. Minuman ini kemudian dikembangkan lagi pada tahun 1963 ketika Kraft mulai mengenalkan Maxwell House freeze-dried instant cofee. Dan dalam beberapa tahun saja, kopi instan jenis freeze-dried sudah mendominasi pasar.

Dengan mengkesampingkan aroma dan rasanya, banyak orang menginginkan kopi karena sensasi menyegarkan dari suatu komponen alkaloid yang disebut caffeine. Menurut National Nutrient Database for Standard Reference, kopi instan memiliki sekitar dua per tiga kandungan kafein kopi asli. Untuk lebih tepatnya, 8 oz kopi asli akan mengandung 95mg kafein, sedangkan pada takaran yang sama kopi instan hanya mengandung 62mg kafein saja. Tapi, bagaimanapun juga kandungan kafein turut dipengaruhi oleh spesies biji kopi, kandungan biji dan proses pengolahannya.

Semua produksi kopi instan mencakup proses pemanggangan biji kopi dan memasaknya didalam air panas. Sebelum hasinya diproses lebih lanjut menjadi kopi instan, oksigen dan partikel-partikel tidak latur didalamnya dipisahkan terlebih dahulu. Setelah itu, hasil masakan kopi dikeringkan dengan beberapa jenis metode untuk menghasilkan kopi instan.

Metode Pengeringan

Salah satu metode yang paling sering digunakan untuk mengeringkan kopi adalah menggunakan spray-drying. Kopi disemprotkan melalui nozzle untuk memproduksi tetesan-tetesan sebesar 300 µm yang akan jaruh ke drying tower, kopi sudah berbentuk bubuk pada saat tetesan tersebut mencapai dasar. Drying tower dijaga pada tekanan tinggi dan temperatur mendekati 270 derajad C. Produk kopi yang bagus akan dibasahi untuk membentuk butiran yang lebih besar sebelum masuk ke bagian pengemasan.

Freeze Dryer

Metode lainnya adalah dengan roses freeze-drying. Hasil masakan kopi pertama-tama dibekukan kemudian dihancurkan untuk membentuk butiran yang diinginkan. Standard & Alternative Products (SAAP), salah satunya menentukan butiran kopi standar sekitar diameter 3mm. Butiran yang terlalu besar atau terlalu kecil akan dilelehkan dan dibekukan kembali. Butiran yang beku dengan ukuran yang sudah sesuai akan diletakkan pada tempat dengan tekanan rendah dengan temperatur -50 derajad C, dan air dipisahkan dengan cara sublimasi ketikan drying chamber mulai menghangat.

Apapun prosesnya, produk akhir biasanya dikemas pada kondisi bebas oksigen menggunakan karbon dioksida atau nitrogen. Proses pengemasan seperti ini dilakukan karena kehadiran oksigen akan mempengaruhi rasa dan aroma kopi. Kopi instan biasanya memiliki kandungan oksigen yang sangat kecil dan kandungan air antara 1 sampai 4 persen. Kandungan air tersebut menyebabkan mikroba tidak dapat berkembangbiak. Kondisi-kondisi tersebutlah yang menyebabkan kopi instan dapat bertahan selama dua tahun sebelum batas kadaluarsanya.

“Sekarang, perusahaan besar kopi instan sudah menggunakan freeze-drying pada proses utamanya”, menurut Daniel Gedance, president dari SAAP. “Walaupun biaya utama kopi instan berasal dari biaya yang menyangkut distribusinya, biaya produksi kopi instan dengan menggunakan proses freeze-drying akan 35 persen lebih tinggi dibandingkan dengan proses spray-drying“, beliau menambahkan. Proses Freeze-drying menjadi lebih mahal dikarenakan oleh metode ini membutuhkan biji kopi berkualitas dengan jumlah yang lebih banyak dibandingkan dengan proses spray-drying.

Keterangan lengkap mengenai Teknologi Pengeringan Bahan Makanan.

Sumber:
American Chemical Society
Wikipedia
Chemical & Engineering News

Jean-Louis Elementary- Zero Carbon School

Sebuah bangunan yang berbeda dari biasanya, mungkin itu kesan pertama bagi orang yang melihat sekolah SD Jean-Louis di Perancis. Sekolah ini adalah sekolah pertama yang mampu memproduksi energi dengan jumlah yang sama dengan energi yang sekolah tersebut konsumsi. Dengan kata lain, sebuah sekolah “Zero Energy“, dimana para siswanya juga dididik betapa pentingnya melindungi planet kita ini.

Back-to-school tahun 2007

Konstruksi dimulai pada tahun 2005, sekolah yang mendapatkan penghargaan pemenang pertama pada kategori “Enviromental Quality of Construction” pada acara tahunan Enviromental Awards ke 10 Perancis tahun 2006, memakan biaya total 7 milyar Euro. Hasilnya, bangunan bertingkat 2 dengan 5 ruang kelas TK dan 7 ruang kelas SD dibuka tepat waktu sebelum tahun ajaran 2007-2008. Didalam sekolah yang memiliki luas fasilitas 3000 meter persegi, terdapat taman bermain seluas 800 meter persegi dan lahan untuk menanam berbagai sayuran dan buah. Sekolah ini juga mendapatkan penghargaan pertama pada kategori “Enviromental Policy – Clean Energy” pada acara Oxygen Awards bulan November 2006.

Inovasi ide pembuatan bangunan

Konsep utama dibalik pembuatan sekolah ini adalah untuk menciptakan bangunan yang dapat memproduksi energi sebanyak atau mungkin lebih dari energi yang dibutuhkan oleh sekolah tersebut selama beroperasi. Sekolah ini didesain agar menghadap matahari pada saat musim dingin, untuk mendapatkan panas yang cukup sebagai pengganti penghangat ruangan. Untuk mengurangi penggunaan lampu penerangan, lorong dan ruang kelasdi lantai atas dilengkapi dengan dinding dan lantai kaca, dan sekolah tersebut juga menggunakan banyak jendela besar untuk memaksimalkan penggunaan cahaya penerangan alam. Sebagai tambahan, sebanyak 650 meter persegi panel surya digunakan pada atap dan gerbang sekolah tersebut.

Walaupun demikian, lokasi yang berada pada pinggiran kota paris membuat sekolah ini tidak dapat bergantung sepenuhnya pada radiasi matahari dimusim dingin. Maka dari itu,digunakan double flux system yang menakjubkan untuk mengembalikan panas dari udara sekitar, sebelum panas tersebut lolos keluar. Space heating, digunakan dengan cara mengekstrak aliran air tanah pada kedalaman 70 meter dibawah sekolah tersebut.

Tentu saja, disini air-lah yang memainkan peranan penting. Sekolah ini memiliki tanah permeable yang melapisi, sehingga aliran air tanah akan terisi kembali setiap kali hujan. Bagian atas dari bangunan sekolah ditutupi dengan tumbuh-tumbuhan, didesain untuk mengisolasi bangunan dan memperlambat penguapan air hujan. Setelah di recovery, sebagian air digunakan untuk berkebun. Pada akhirnya, tiga perempat dari air panas digunakan untuk kamar mandi dan toilet, dengan pemanas yang berasal dari 30 meter persegi panel surya di atap gedung.

Siswa yang Eco-educated

Sekolah ini tidak hanya bergantung pada teknologinya dalam mengimbangi kebutuhan enegi. Konsumsi energi juga bergantung pada kebiasaan penghuni sekolah. Untuk menghindari penggunaan kendaraan bermotor di sekitar sekolah, sebuah “walking bus” diletakkan disuatu tempat untuk semua siswa yang berangkat kesekolah jalan kaki. Diperpustakaan, sebuah layar TV plasma enampilkan secara real-time konsumsi elektrik dan produksi elektrik dari gedung sekolah ini, sehingga siswa mampu mengontrol “energi behaviour” mereka oleh mereka sendiri.

Sedikit konsumsi, hasilkan lebih – Sebuah tantangan untuk seluruh kota
Sekolah ini mengkonsumsi setengah dari energi yang diperlukan oleh bangunan tradisional, tapi ini hanya sebagian kecil dari program besar yang dicanangkan dikota Limeil-Brévannes. Sebenarnya, program utamanya adalah dalam lima tahun untuk membangun distrik baru, “Quartier des Temps Durables” (”The Sustainable Time Zone“). Dengan lokasi di bekas lahan kosong industri, area tersebut akan mengutamakan pengembangan ketahanan dan standar ecological.

Sebuah contoh yang baik untuk diterapkan.

Sumber:
Disadur dari planete-energies.com

kakao

Kakao merupakan salah satu komoditas ekspor yang dapat memberikan kontribusi untuk peningkatan devisa Indonesia. Indonesia merupakan salah satu negara pemasok utama kakao dunia setelah Pantai Gading (38,3%) dan Ghana (20,2%) dengan persentasi 13,6%. Permintaan dunia terhadap komoditas kakao semakin meningkat dari tahun ke tahun. Hingga tahun 2011, ICCO (International Cocoa Organization) memperkirakan produksi kakao dunia akan mencapai 4,05 juta ton, sementara konsumsi akan mencapai 4,1 juta ton, sehingga akan terjadi defisit sekitar 50 ribu ton per tahun (Suryani, 2007). Kondisi ini merupakan suatu peluang yang baik bagi Indonesia karena sebenarnya Indonesia berpotensi untuk menjadi produsen utama kakao dunia.

Namun, kualitas biji kakao yang diekspor oleh Indonesia dikenal sangat rendah (berada di kelas 3 dan 4). Hal ini disebabkan oleh, pengelolaan produk kakao yang masih tradisional (85% biji kakao produksi nasional tidak difermentasi) sehingga kualitas kakao Indonesia menjadi rendah. Kualitas rendah menyebabkan harga biji dan produk kakao Indonesia di pasar internasional dikenai diskon USD200/ton atau 10%-15% dari harga pasar. Selain itu, beban pajak ekspor kakao olahan (sebesar 30%) relatif lebih tinggi dibandingkan dengan beban pajak impor produk kakao (5%), kondisi tersebut telah menyebabkan jumlah pabrik olahan kakao Indonesia terus menyusut (Suryani, 2007). Selain itu para pedagang (terutama trader asing) lebih senang mengekspor dalam bentuk biji kakao (non olahan).

Peningkatan produksi kakao mempunyai arti yang strategis karena pasar ekspor biji kakao Indonesia masih sangat terbuka dan pasar domestik masih belum tergarap. Permasalahan utama yang dihadapi perkebunan kakao dapat diatasi dengan penerapan fermentasi pada pengolahan biji pasca panen dan pengembangan produk hilir kakao berupa serbuk kakao.

Coklat

Proses fermentasi akan menghasilkan kakao dengan cita rasa setara dengan kakao yang berasal dari Ghana. Selain itu, kakao Indonesia memiliki kelebihan tidak mudah meleleh sehingga cocok untuk blending.

Fermentasi merupakan suatu proses produksi suatu produk dengan mikroba sebagai organisme pemroses. Fermentasi biji kakao merupakan fermentasi tradisional yang melibatkan mikroorganisme indigen dan aktivitas enzim endogen. Fermentasi biji kakao tidak memerlukan penambahan kultur starter (biang), karena pulp kakao yang mengandung banyak glukosa, fruktosa, sukrosa dan asam sitrat dapat mengundang pertumbuhan mikroorganisme sehingga terjadi fermentasi.
Tahapan pengolahan pasca panen kakao yaitu buah hasil panen dibelah dan biji berselimut pulp dikeluarkan, kemudian dikumpulkan pada suatu wadah. Jenis wadah yang digunakan dapat bervariasi, diantaranya drying platforms (Amerika), keranjang yang dilapisi oleh daun, dan kontainer kayu. Kontainer disimpan di atas tanah atau di atas saluran untuk menampung pulp juices yang dihasilkan selama fermentasi (hasil degradasi pulp). Pada umumnya, dasar kontainer memiliki lubang kecil untuk drainase dan aerasi. Kontainer tidak diisi secara penuh, disisakan 10 cm dari atas dan permukaan atas ditutupi dengan daun pisang yang bertujuan untuk menahan panas dan mencegah permukaan biji dari pengeringan. Fermentasi dalam kotak dapat dilakukan selama 2 – 6 hari, isi kotak dibalik tiap hari dengan memindahkannya ke kotak lain.

Fermentasi biji kakao akan menghasilkan prekursor cita rasa, mencokelat-hitamkan warna biji, mengurangi rasa-rasa pahit, asam, manis dan aroma bunga, meningkatkan aroma kakao (cokelat) dan kacang (nutty), dan mengeraskan kulit biji menjadi seperti tempurung. Biji yang tidak difermentasi tidak akan memiliki senyawa prekursor tersebut sehingga cita rasa dan mutu biji sangat rendah. Fermentasi pada biji kakao terjadi dalam dua tahap yaitu fermentasi anaerob dan fermentasi aerob. Keberadaan asam sitrat membuat lingkungan pulp menjadi asam sehingga akan menginisiasi pertumbuhan ragi dan terjadi fermentasi secara anaerob. Fermentasi aerob diinisiasi oleh bakteri asam laktat dan bakteri asam asetat. Produk fermentasi yang dihasilkan berupa etanol, asam laktat, dan asam asetat yang akan berdifusi ke dalam biji dan membuat biji tidak berkecambah.

Selama fermentasi terjadi pula aktivitas enzimatik, enzim yang terlibat adalah endoprotease, aminopeptidase, karboksipeptidase, invertase (kotiledon dan pulp), polifenol oksidase dan glikosidase. Enzim-enzim ini berperan dalam pembentukan prekursor cita rasa dan degradasi pigmen selama fermentasi. Prekursor cita rasa (asam amino, peptida dan gula pereduksi) membentuk komponen cita rasa di bawah reaksi Maillard (reaksi pencoklatan non-enzimatis) selama penyangraian.

Untuk menghentikan proses fermentasi, biji kakao kemudian dikeringkan. Pengeringan dilakukan sampai kadar air menjadi 7 – 8 % (setimbang dengan udara berkelembaban 75 %). Kadar air kurang dari 6 %, biji akan rapuh sehingga penanganan serta pengolahan lanjutnya menjadi lebih sulit. Kadar air lebih dari 9 % memungkinkan pelapukan biji oleh jamur. Pengeringan dengan pemanas simar surya dapat memakan waktu 14 hari, sedangkan dengan pengeringan non surya memakan waktu 2 – 3 hari.

Setelah pengeringan, biji disortir untuk membersihkan biji dan dilanjutkan dengan penyangraian pada suhu 210 C selama 10 – 15 menit. Tujuan dari penyangraian adalah untuk mensterilisasi biji serta pembentukan cita rasa dari prekursor cita rasa (hasil fermentasi) melalui reaksi Maillard.

Pada saat panen, petani coklat Indonesia memiliki kecenderungan untuk mengolah biji coklat tanpa fermentasi dengan cara merendam biji dalam air untuk membuang pulp dan dilanjutkan dengan penjemuran, dengan demikian biji siap dijual tanpa memerhatikan kualitas. Langkah tersebut diambil petani untuk mendapatkan hasil penjualan yang cepat karena jika melalui fermentasi diperlukan waktu inkubasi sehingga petani harus menunggu untuk mendapatkan keuntungan dari penjualan, sedangkan fermentasi merupkan kunci penting untuk memberikan cita rasa coklat. Dengan demikian, pengetahuan mengenai pentingnya fermentasi pada biji kakao perlu disebarluaskan pada petani coklat.

Produk yang melalui proses fermentasi sehingga diperoleh cita rasa coklat yang sesungguhnya dengan cost production yang relatif rendah. Fermentasi dapat dilakukan secara tradisional dan tidak memerlukan treatment khusus, hanya diperlukan wadah fermentasi dari kayu, ruang penyimpanan, lahan untuk menjemur, dan mesin penyangrai.

Sumber:

• TK-4231 / Industri PanganPengolahan Cokelat/Kakao (1), Dr. Tatang H. Soerawidjaja
• Suryani, Dinie, Zulfebriansyah, 2007. Komoditas Kakao : Potret dan Peluang Pembiayaan. Economic Review : 210 . Desember 2007.
• Carl E Hansen, Margarita del Olmo and Christine Burri. 1998. Enzyme Activities in Cocoa Beans During Fermentation. J Sci Food Agric: 77, 273È281.

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/

Deterjen

Deterjen berhubungan dengan pembersihan benda padat. Pembersihan benda padat adalah penyingkiran benda yang tak diinginkan dari permukaannya. Pembersihan ini dapat dilakukan dengan berbagai metode, antara lain pemisahan mekanik sederhana (misalnya mengucek dan mencelupkan kain ke air), pemisahan dengan pelarut (misalnya penambahan pelarut organik), dan pemisahan dengan menambahkan air dan bahan kimia seperti surfaktan.

Sistem pencucian dengan deterjen terdiri dari benda padat yang akan dibersihkan, yang disebut substrat, pengotor yang akan dibersihkan melalui proses pencucian, dan liquid bath (cairan yang mengandung air dan surfaktan untuk membersihkan). Hasil pencucian akan bergantung pada interaksi elemen-elemen tersebut dan kondisi pencucian yang digunakan, seperti temperatur, waktu, energi mekanik yang diberikan, dan kesadahan air yang digunakan. 

Deterjen memiliki formula untuk membersihkan substrat yang kotor di bawah kondisi pencucian yang bervariasi. Beberapa deterjen, seperti sabun toilet, hanya terdiri dari satu komponen. Beberapa deterjen lainnya, memiliki lebih dari satu komponen. Secara umum, formula deterjen yang mengandung lebih dari satu komponen terdiri dari surfaktan, builder, dan aditif.

Surfaktan dalam deterjen berguna untuk mempengaruhi sudut kontak sistem pencucian, sedangkan builder memiliki fungsi untuk membantu efisiensi surfaktan dalam proses pembersihan kotoran. Salah satu kemampuan buider yang penting dan banyak digunakan adalah untuk menyingkirkan ion penyebab kesadahan dari cairan pencuci dan mencegah ion tersebut berinteraksi dengan surfaktan. Hal ini dilakukan karena interaksi tersebut akan menyebabkan penurunan efektivitas pencucian. Secara umum, builder memberikan alkalinitas ke cairan pencuci sehingga berfungsi juga sebagai alkali. Selain itu, builder juga memberikan efek anti-redeposisi. Beberapa contoh builder yang banyak digunakan antara lain:

1. Zeolit (Na2Ox.Al2O3y.SiO2z.pH2O). Zeolit berfungsi sebagai builder penukar ion. Zeolit yang banyak digunakan adalah zeolit tipe A. Ion natrium akan dilepaskan oleh kristal zeolit dan digantikan dengan ion kalsium dari air sadah. Hal ini akan menyebabkan penurunan kesadahan dari air pencuci.
2. Clay. Clay, seperti kaolin, montmorilonit, dan bentonit juga dapat digunakan sebagai builder. Natrium bentonit, misalnya dapat melunakkan air akibat kemampuannya menyerap ion kalsium. Namun, clay dipertimbangkan sebagai bahan yang memiliki efektivitas pelunakkan air yang lebih rendah dibandingkan zeolit tipe A. Penggunaan clay sebagai builder juga memiliki nilai tambah lain. Clay montmorilonit, misalnya, dapat berfungsi sebagai komponen pelembut. Komponen ini akan diserap dan difilter ke dalam pakaian selama proses pencucian dan pembilasan.
3. Nitrilotriacetic acid. Senyawa N(CH2COOH)3 atau biasa disebut NTA ini, merupakan salah satu builder yang kuat. Senyawa ini merupakan tipe builder organik. Namun, penggunaaannya memiliki efek samping pada kesehatan dan lingkungan.
4. Garam netral. Natrium sulfat dan natrium klorida merupakan garam-garam netral yang dapat digunakan sebagai builder. Selain itu, senyawa-senyawa ini juga dipertimbangkan sebagai filler yang dapat mengatur berat jenis deterjen. Natrium sulfat juga dapat menurunkan Critical Micelle Concentration (CMC) dari surfaktan organik sehingga konsentrasi pencucian efektif dapat tercapai.

Aditif organik dalam deterjen juga dapat ditambahkan untuk meningkatkan daya cuci. Peningkatan daya cuci yang dimaksud dapat meliputi beberapa hal, yaitu:

1. Menurunkan pengendapan kembali kotoran
2. Meningkatkan efek whiteness dan brightness
3. Meningkatkan kemudahan terlepasnya kotoran
4.  Menurunkan atau menigkatkan pembusaan seperti yang diinginkan
5. Menaikkan tingkat kelarutan deterjen (Jika deterjen semakin larut, maka fungsi pencucian juga meningkat)
6. Menaikkan daya dorong terhadap logam-logam
7. Menurunkan injury (misalnya iritasi pada kulit manusia, barang atau kain, dan mesin)

Beberapa aditif organik yang dapat digunakan dalam deterjen adalah:

1. Na-CMC. Natrium Carboxyl Methyl Cellulose sebagai aditif berfungsi sebagai agen anti-redeposisi yang paling umum digunakan pada kain katun. Namun, senyawa ini tidak berfungsi baik pada serat sintetis.
2. Blueing Agent. Blueing agent memiliki fungsi untuk memberi kesan biru pada kain putih sehingga kain akan terlihat semakin putih. Selain itu, blueing agent juga dapat memberi kesan warna yang lembut.
3. Fluorescent. Fluorescent merupakan agen pemutih yang pertama kali dikombinasikan dengan deterjen pada tahun 1940. Agen ini akan menyerap radiasi ultraviolet dan mengemisi sebagian energi radiasi tersebut sebagai sinar-sinar biru yang tampak. Konsentrasi aditif harus diperhatikan dalam penggunaannya karena jika konsentrasi aditif yang digunakan salah, fluoroecent tidak akan memberikan efek absorbsi sinar ultraviolet.
4. Proteolytic enzyme. Proteolytic enzyme banyak digunakan pada formula deterjen. Tujuan penggunaannya adalah untuk mendegradasi bercak-bercak pada substrat yang dapat didegradasi oleh enzim. Penggunaan aditif ini membutuhkan waktu lebih lama daripada aditif lainnya karena merupakan bioteknologi. Enzim-enzim yang dapat digunakan sebagai aditif antara lain enzim amilase, trigliserida, dan lipase.
5. Bleaching agent. Bleaching agent anorganik yang banyak digunakan dalam formula deterjen adalah natrium perborat. Pada temperatur pencucian yang tinggi, sekitar 70-80 derajat Celcius, senyawa ini akan memucatkan (efek bleaching) bercak-bercak seperti bercak wine dan buah-buahan secara efektif. Namun, untuk memenuhi syarat lingkungan, sebbelum dibuang, air sisa cucian harus didinginkan hingga temperatur di bawah 50 derajat Celsius. Bleaching agent organik yang juga dapat digunakan adalah TAED (Tetra Acetyl Ethylene Diamine). Senyawa ini efektif digunakan pada temperatur pencucian 50-60 derajat Celcius.
6. Foam Regulator. Foam regulator seperti amin oksida, alkanolamida, dan betain terdapat dalam produk deterjen jika jumlah busa yang banyak diinginkan sehingga aditif ini umumnya ditemui pada cairan pencuci tangan dan sampo.
7. Organic sequestering. Aditif ini berfungsi untuk memisahkan ion logam dari bath deterjen. Beberapa aditif yang berfungsi sebagai organic sequestering adalah EDTA dan nitrilotriacetic acid.

Sumber: File kuliah Dasar-Dasar Rekayasa Produk, G. Handi A.
Gambar: http://www.asia.ru/Catalog/10151.html

Hidrogen

Hidrogen banyak digunakan sebagai bahan bakar seperti pada industri pengilangan, treating logam dan pemrosesan makanan. The National Aeronautics and Space Administration (NASA) adalah pengguna primer hidrogen sebagai bahan bakar dan telah menggunakannya selama bertahun-tahun dalam program luar angkasa. Baterai hidrogen yang disebut fuel cells dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan sistem daya listrik di roket atau pesawat luar angkasa. Produk samping yang diperoleh hanyalah air murni dan digunakan oleh para awak pesawat sebagai air minum. Proses pada fuel cells sangat efisien tetapi pembuatannya mahal. Fuel cells ukuran kecil dapat menjalankan mobil listrik sedangkan fuel cells ukuran besar dapat menyediakan listrik untuk tempat terpencil tanpa jalur transmisi.

Hidrogen mempunyai potensi yang besar sebagai bahan bakar ramah lingkungan untuk mengurangi ketergantungan dari mengimpor sumber daya energi. Sebelum hidrogen dapat menjadi sumber energi terbesar dan dapat digunakan sebagai alternatif dari bensin, banyak fasilitas baru harus dibangun. Kita akan memerlukan fasilitas tersebut untuk membuat hidrogen, menyimpannya dan memindahkannya. Kita akan memerlukan fuel cells yang ekonomis dan konsumen memerlukan teknologi dan pendidikan untuk aman menggunakannya. Saat ini telah banyak proses yang ditemukan untuk mengkonversi biomassa seperti gliserol menjadi hidrogen. Salah satu proses yang efektif adalah reformasi fasa cair (Aqueous Phase Reforming/APR). Proses ini telah dikembangkan oleh Virent Energy System, Inc. Proses APR adalah metoda yang unik untuk memproduksi hidrogen dari larutan senyawa beroksigen dalam satu tahap proses reaktor dibandingkan dengan tiga atau lebih tahap yang diperlukan untuk memproduksi hidrogen melalui proses konvensional yang mempergunakan bahan bakar fosil yang tak terbarukan. Kunci pemecahan dari proses APR adalah reformasi larutan dilakukan dalam fasa cair.

Gliserol ini bisa dicampur dengan air untuk dijadikan umpan dari proses reformasi fasa cair ini. Skema proses ini bisa dilihat pada Gambar berikut.

Diagram Proses APR

Pada proses ini, reaksi yang terjadi adalah :
C3H8O3 + 3H2O –> 3CO2 + 7H2

Reaksi reformasi fasa cair ini terjadi dalam reaktor tunggal pada temperatur antara 200°C hingga 250°C dan pada tekanan di atas bubble point air (16-40 bar). Reaksi ini merupakan reaksi endoterm sehingga membutuhkan pasokan kalor dari luar.

Katalis logam sering digunakan untuk proses Aqueous Phase Reforming. Logam seperti Pt, Pd, dan campuran logam Ni-Sn menunjukkan selektivitas yang tinggi untuk produksi hidrogen dan kecenderungan untuk membentuk alkana sangat rendah. Di sisi lain, logam seperti Ru dan Rh lebih aktif untuk membentuk alkana. Penyangga asam memiliki selektivitas tinggi untuk reaksi ini, sedangkan penyangga basa/ netral meyukai produksi hidrogen. Lebih dari itu, penyangga oksida memainkan aturan kunci dalam aktivasi molekul air, menghasilkan inhibition atau promotion dalam WGSR (Water Gas Shift Reaction). Keasaman larutan juga berpengaruh pada unjuk kerja aqueous phase reformer. Secara jelas dapat disimpulkan bahwa larutan basa dan netral menghasilkan selektivitas hidrogen yang tinggi dan selektivitas alkana yang rendah. Sebaliknya larutan asam menghasilkan selektivitas hidrogen yang rendah dan selektivitas alkana yang tinggi.

Metode Preparasi Katalis
Katalis yang akan digunakan untuk suatu reaksi biasanya melalui tahap preparasi terlebih dahulu. Berikut adalah beberapa tahap preparasi yang telah dilakukan oleh peneliti sebelumnya.

1. Menurut Nianjun Luo et all. Bahwa katalis berbasis Pt telah dipreparasi menggunakan metode incipient wetness impregnation. Secara khas, y-Al2O3 (ukuran 178-250 µm) telah diimpregnasi dengan larutan H2PtCl6 selama 24 jam pada temperatur ruang. Kemudian dikeringkan pada 120 °C semalaman dalam oven dan dikalsinasi pada 260 °C selama 2 jam di udara.
2. Menurut Guodong Wen et all. Bahwa larutan yang digunakan untuk preparasi katalis Pt, Ni, Co dan Cu adalah berturut-turut H2PtCl6, (Ni(NO3)2.6H2O), (Co(NO3)2.6H2O) dan (Cu(NO3)2.6H2O). Al2O3, karbon aktif, SiO2, MgO, HUSY (SiO2/Al2O3=4.8) dan SAPO-11 (Si0.129Al0.499P0.397O2) digunakan sebagai penyangga untuk menyangga katalis Pt. Katalis dipreparasi dengan metode incipient wetness impregnation dilanjutkan dengan pengeringan di udara dalam oven pada 383 K semalaman dan terakhir dikalsinasi pada 723 K selama 3 jam (kecuali untuk katalis Pt dikalsinasi pada 753 K). Kemudian direduksi dalam aliran H2 selama 2 jam pada 823 K (pemanasan 2 K/min). Setelah reduksi, sampel didinginkan samapi temperatur ruang dan dipassivasi dalam aliran O2/N2 (1%-vol O2).

Sumber:
http://www.greenoptimistic.com/hydrogen_power
http://www.wisbiorefine.org
http://www.esru.strath.ac.uk

Plant dengan penerapan aset-aset terintegrasi dan diversifikasi produk

Industri di tahun 1990-an sampai sekarang mengalami kemajuan pesat seiring dengan teknologi yang terus menemukan celah-celah baru dalam pengembangannya. Cara-cara tradisional yang menggunakan tenaga manusia sudah semakin ditinggalkan, bahkan bagi beberapa jenis industri rumah tangga. Mekanisasi dan automatisasi semakin menggeser peran manusia dalam pengerjaan proses industri. Efek dari hal ini lebih terasa lagi dalam pabrik skala besar. Para operator plant mengalami tantangan besar karena peningkatan automatisasi, meningkatnya diversifikasi struktur produk, dan kecenderungan integrasi aset-aset industri.

Seiring dengan peningkatan kompleksitas plant, meningkat pula kebutuhan akan prosedur produksi dan perawatan yang lebih terorganisir dan efisien. Strategi modern yang dapat meningkatkan produktivitas dan efisiensi aset sambil meningkatkan ketersediaan, kehandalan, dan keamanan adalah sebuah keharusan. Manajemen Kinerja Aset (Asset Performance Management) yang efisien dapat membantu untuk memenuhi kebutuhan ini, memastikan peningkatan proses bisnis dan memberikan kontribusi penting untuk meningkatkan nilai proses.

Asset Performance Management merupakan metode holistik untuk optimasi teknologi dan organisasi proses tertentu. Tujuannya adalah untuk mencegah downtime dan kerugian, yang berujung pada perolehan produksi yang terukur dan berkelanjutan. Seperti juga pencapaian aset utilitas yang paling efektif, fokus utama adalah pada rasio biaya/keuntungan yang seimbang.

Overall Equipment Efficiency (OEE)

Langkah pertama dalam mengidentifikasi potensi peningkatan adalah menganalisis situasi saat ini. Apa aset atau komponen yang paling penting? Hubungan teknis apa yang ada? Di mana ‘bottle neck‘ terjadi dalam proses produksi, di mana kelemahan dalam teknis dan prosedur organisasi? Pada tahap mana berulang kali timbul masalah yang membuat sisa proses lebih sulit dan berpengaruh negetif terhadap aset kinerja? Semua pertanyaan-pertanyaan ini harus terlebih dahulu dijawab oleh pakar dalam optimasi pemeliharaan. Begitu pula analisis mendatail dari semua proses yang terjadi pada plant, kunci indikator spesifik dapat digunakan untuk mengevaluasi situasi saat ini.

Indikator yang paling penting untuk menilai profitabilitas perusahaan adalah Overall Equipent Efficiency (OEE). Metrik ini memberikan informasi mengenai output dari mesin sebenarnya dibandingkan output yang diinginkan. Meskipun perencana produksi mendasarkan perencanaan jadwal produksi pada jumlah unit maksimum, pada kenyataannya, hal-hal di luar dugaan terjadi lagi dan lagi, tidak bisa diantisipasi pada tahap perencanaan. Misalnya, dalam kasus bottling plant, jenis botol tertentu dapat menyebabkan keterlambatan pada conveyor belt karena satu gripper botol mengganggu transportasi karena sedikit perbedaan dalam bukaan botol. Pada saat perencanaan, tidak akan pernah diduga bahwa jenis kontainer ini akan menimbulkan masalah. Kini, anggota staf yang bertanggung jawab menentukan apakah gripper harus diganti atau apakah jenis kontainer yang berbeda harus digunakan.

Seperti halnya kinerja keseluruhan mesin (overall performance of a machine), OEE dapat digunakan untuk menentukan efektivitas dari lini produk atau plant selengkapnya. Dalam menilai suatu plant, indeks OEE terdiri dari metrik pada kerugian selama plant downtime, changeover, dan prosedur setup (ketersediaan), metrik pada kerugian selama deviance dari jadwal yang direncanakan, downtime yang lebih kecil dan waktu idle (tingkat kinerja), dan metrik pada waktu yang hilang akibat kerusakan komponen dan pemeliharaan (kualitas).

Setelah penyebab kerugian dari aspek teknis telah diidentifikasi, langkah berikutnya adalah untuk lebih memahami prosedur organisasi untuk menemukan potensi optimisasi yang tersembunyi. Dalam semua kasus, pada tahap ini berkonsultasi spesialis eksternal bisa membantu, misalnya konsultan manajemen. Spesialis eksternal memiliki pandangan yang objektif dan independen serta dapat memberikan nasihat berharga karena pengalaman mereka dalam proyek-proyek dengan tantangan serupa.

Konsultan spesialis menganalisis produktivitas dan mengevaluasi baik proses teknologi maupun organisasi, serta kondisi hubungan kontraktor dan mitra perusahaan. Dengan dasar ini, mereka dapat mengembangkan strategi pemeliharaan dan produksi yang dapat diimplementasikan oleh operator plant. Mereka mendukung optimasi pemeliharaan dengan membantu staf untuk mencapai tujuan mereka dan memastikan bahwa OEE dikembangkan, produktivitas plant meningkat, dan biaya produksi per unit turun. Ini memungkinkan fleksibilitas yang lebih baik untuk memenuhi kebutuhan pelanggan di masa yang akan datang dan margin profit dapat ditingkatkan.

Penyebab kerugian yang paling frekuentif:

1. Downtime: penghentian yang disebabkan kegagalan atau kerusakan mesin; setup waktu saat perubahan jenis produk, waktu yang dibutuhkan untuk mengganti alat dan mereset parameter mesin
2. Speed losses: waktu idle dan penghentian kecil karena masalah teknis; menurunkan waktu kerja (diidentifikasi dengan perbedaan waktu yang direncanakan dan waktu sebenarnya)
3. Process error: kesulitan awal di antara start up dan stabilisasi proses, penurunan pada kualitas produk-produk awal sebelum sistem mencapai keadaan tunak

Disadur dari: http://www.engineerlive.com/Process-Engineer/Plant_Management (Asset performance management: improving process productivity)

Biogas

Biogas adalah gas produk akhir pencernaan atau degradasi anaerobik bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerobik dalam lingkungan bebas oksigen atau udara. Komponen terbesar (penyusun utama) biogas adalah metana (CH4, 54-80 %-vol) dan karbon dioksida (CO2, 20-45 %-vol). Biogas dapat berasal dari hasil fermentasi bahan-bahan organik, diantaranya limbah tanaman, limbah perairan , dan limbah peternakan, seperti kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran kambing, dan kotoran unggas. Namun, beberapa tahun belakangan ini produk samping pembuatan etanol dan biodiesel disebut-sebut juga dapat menghasilkan biogas.

Produksi etanol menghasilkan beberapa produk samping, antara lain residu tanaman bahan baku etanol, stillage, kondensat pada evaporator, dan lain-lain. Seluruh produk samping tersebut ternyata memiliki potensi untuk menghasilkan gas metana. Stillage, residu proses distilasi etanol dari cairan fermentasi akan dihasilkan sebanyak hingga 20 L untuk setiap liter etanol yang terproduksi. Residu tanaman bahan baku etanol juga dapat dimanfaatkan untuk produksi biogas. Pada produksi etanol selulosik, produk hidrolisis non-fermentable juga dapat dikonversi menjadi metana. Seperti halnya proses produksi biogas dari bahan baku lainnya, seluruh produk samping ini dapat dikonversi menjadi biogas di dalam sebuah digester dengan bantuan mikroorganisme.

Produk samping biodiesel juga berpotensi menghasilkan biogas. Biodiesel dapat dihasilkan melalui proses transesterifikasi minyak lemak. Proses produksi biodiesel menggunakan reaksi hidrolisis alkalin untuk mengkonversi minyak menjadi biodiesel menggunakan metanol, KOH, dan panas. Reaksi transesterifikasi akan memisahkan gugus gliserol dari trigliserida, sehingga akan menghasilkan metil ester (biodiesel) dan produk samping gliserol. Untuk memurnikan biodiesel, dibutuhkan proses pencucian untuk memisahkan asam lemak bebas dan metanol berlebih, sehingga menghasilkan produk samping air pencuci. Untuk setiap 100 L minyak, sekitar 75 L biodiesel dan 25 L gliserol dihasilkan. Proses pencucian juga akan menghasilkan sekitar 30 L air pencuci biodiesel. Gliserol dan air pencuci tersebut merupakan produk samping biodiesel yang memiliki potensi menghasilkan gas metana.

gliserol

Dengan peningkatan popularitas biodiesel yang terjadi saat ini, maka juga akan terjadi penigkatan gliserol sebagai produk samping. Peningkatan ini membanjiri pasar dan menyebabkan penurunan harga gliserol. Penggunaan gliserol untuk menghasilkan biogas merupakan salah satu potensi baru pengembangan gliserol. Dengan menggunakan mikroorganisme untuk mengkonsumsi gliserol, gas seperti karbon dioksida dan metana akan dihasilkan. Sumber energi ini selanjutnya dapat digunakan untuk menyediakan energi panas dan listrik dalam pabrik biodiesel. Selain itu, metana juga dapat dikonversi menjadi metanol, yang dapat digunakan dalam proses produksi biodiesel.

Pencernaan anaerobik untuk mengkonversi gliserol menjadi metana ini dapat dikembangkan pada berbagai temperatur, seperti temperatur mesofilik, sekitar 35 derajat Celcius dan temperatur termofilik, sekitar 55 hingga 60 derajat Celsius. Pencernaan anaerobik konvensional terjadi pada temperatur mesofilik. Walaupun begitu, temperatur termofilik juga merupakan kondisi yang dapat dipertimbangkan sebagai alternatif karena kondisi temperatur ini dapat menyebabkan laju reaksi semakin cepat, produksi gas semakin tinggi, dan laju penghancuran patogen semakin tinggi dibandingkan dengan temperatur mesofilik. Namun, proses termofilik lebih sensitif terhadap perubahan kondisi lingkungan dibandingkan dengan proses mesofilik.

Pemanfaatan produk samping biodiesel dan etanol menjadi biogas ini merupakan salah satu nilai tambah bagi pengembangan kedua sumber energi tersebut.Selain dapat meningkatkan nilai guna by-product, pemanfaatan ini akan meningkatkan perolehan energi dari proses produksi sumber energi yang dilakukan. Proses produksi yang terjadi pun semakin sustainable.

Sumber:
http://aiche.confex.com/aiche/2006/techprogram/P64103.HTM
http://biogas.ifas.ufl.edu/etohbiod.htm
Yang, Yingnan, dkk. Biodegradation and methane production from glycerol containing synthetic wastes with fixed-bed bioreactor under mesophilic and thermophilic conditions.

Gambar: http://media.photobucket.com/image/biogas%20from%20glycerol%20digester/biopact/04145286700000.jpg
http://www.thomrobiofuels.com/images/photos/glycerol_large.jpg

Coal Power Station

Salah satu bahan bakar fosil yang umum digunakan saat ini adalah batubara. Batubara adalah sumber energi yang paling mudah diambil dari alam. Namun, pembangkitan energi dengan batubara menimbulkan limbah yang cukup banyak, di antaranya fly ash. Fly ash adalah salah satu residu hasil pembakaran batubara. Komponen yang terkandung dalam fly ash bervariasi bergantung pada sumber batubara yang dibakar, tetapi semua fly ash mengandung SiO2 dan CaO. Jika tidak diolah lebih lanjut, fly ash dapat menyebabkan dampak negatif bagi lingkungan. Fly ash dapat mengkontaminasi air tanah dengan kandungan pengotor seperti arsenik, barium, berillium, boron, cadmium, komium, thallium, selenium, molibdenum dan merkuri.

Pemanfaatan batubara juga memberikan dampak negatif lain berupa emisi karbon dioksida. Gas CO2 ini, lebih jauh lagi, akan menimbulkan dampak berupa efek rumah kaca. Oleh karena itu, dalam pemanfaatan batubara sebagai sumber energi, diperlukan suatu metode untuk menangkap gas CO2 dari hasil pembakaran batubara dan menyimpannya dalam suatu materi isolator. Teknologi ini dikenal dengan nama Carbon Capture and Storage (CCS). Banyak metode penangkapan CO2 yang sedang dikembangkan saat ini, di antaranya adalah adsorpsi, absorpsi, penggunaan membran, proses kriogenik, dan pemanfaatan mikroba.

Salah satu metode penangkapan CO2 adalah metode adsorpsi dengan menggunakan kalsium oksida, magnesium oksida, seng oksida, dan tembaga oksida. Sorbent yang paling umum digunakan dalam industri adalah CaO (kalsium oksida) yang terdapat di alam dalam bentuk CaCO3. Untuk mendapatkan CaO dari batuan kapur, batuan kapur harus terlebih dahulu diaktivasi, yaitu dengan memanaskan batu kapur hingga rentang temperatur kalsinasi, yang umumnya berkisar 800-950 derajat Celsius. Proses akitivasi ini jelas membutuhkan energi dalam jumlah yang besar, serta melepaskan CO2 ke lingkungan saat diaktivasi. Proses ini dikhawatirkan akan membuang CO2 lebih banyak ke lingkungan dibandingkan dengan jumlah CO2 yang berhasil ditangkap. Oleh karena itu, diperlukan suatu alternatif sorbent yang tidak memerlukan aktivasi terlebih dahulu.

Fly Ash

Fly ash dari pembakaran batubara merupakan salah satu contoh sorbent yang dapat digunakan. Fly ash yang diperoleh dari pembakaran batubara memiliki kandungan CaO yang dapat langsung dimanfaatkan untuk mengadsorp CO2 tanpa perlu diaktivasi kembali, sehingga kebutuhan energi untuk melakukan proses kalsinasi dapat dihindari. Selain itu, fly ash hasil pembakaran batubara tersedia dalam jumlah besar dan terus dihasilkan, sehingga fly ash yang telah digunakan tidak perlu dikarbonasikan kembali, melainkan dapat langsung dibuang. Fly ash yang digunakan dalam penangkapan CO2 ini memiliki kandungan kalsium yang tinggi sehingga akan langsung bereaksi dengan air. Hasil dari proses hidrasi fly ash tersebut adalah terbentuknya Ca(OH)2 dan fase C-H-S yang reaktif terhadap CO2. Reaksi yang terjadi selanjutnya adalah:

CO2 + Ca(OH)2 –> CaCO3 + H2O
CaO.nSiO2.mH2O(C-S-H) + CO2 –> CaCO3 + SiO2 + mH2O

Selain dapat mengurangi emisi CO2 yang dihasilkan dari proses pembangkitan energi dengan batubara, metode ini juga dapat memanfaatkan hasil samping produksi batubara lainnya, yaitu fly ash. Adanya teknologi yang tepat guna seperti ini selanjutnya diharapkan dapat membantu pemenuhan kebutuhan energi yang ramah lingkungan.

Sumber:
http://en.wikipedia.org/wiki/Fly_ash
http://www.geology.sk/co2neteast/documents/workshop_bratislava/AU_BOCHENCZYK.pdf
Nugraha Yohannes A. dan Aditya Tanuwijaya, Penangkapan CO2 dengan Fly Ash Termodifikasi, 2009.

Gambar:
http://static.guim.co.uk/sys-images/Guardian/Pix/pictures/2008/12/16/1229431063588/Coal-power-station-001.jpg
http://www.tva.gov/kingston/photo_gallery/images/123012.jpg

Vicote, inovasi terbaru pelapis berbasis polimer

Dulu, teknologi thermal spray (flame spray) hanya terbatas pada aplikasi campuran metal, keramik metal (cermet), dan beberapa polimer kualitas rendah untuk membentuk lapisan pelindung pada substrat. Pelapisan-pelapisan ini memiliki sejumlah kekurangan, walaupun riset terus dilakukan untuk mengembangkan proses untuk polimer kualitas tinggi. Sebuah perusahaan asal Amerika Serikat, Vicotex, memperkenalkan sebuah proses flame spray baru dengan efektivitas biaya untuk penggunaan pelapis Vicote pada substrat metal dan keramik. Teknik baru ini diklaim sebagai sukses pertama pelapis flame spray berbasis polimer Victrex Peek pada substrat metal, yang menghasilkan pelapisan yang kuat, tahan lama, dan tahan terhadapat suhu tinggi dan zat-zat kimia.

Victrex bekerjasama dengan Alamo Supply Co of Houston, Texas yang mendesan PG550 Universal Flame Spray System menghasilkan thermal spray dengan biaya efektif. Mudah digunakan dan diset, alat ini menggunakan gun nozzle yang inovatif yang memungkinkan polimer yang disemprotkan membentuk pelapisan yang kontinyu.

Menurut John Robinson, pimpinan teknologi pelapisan Vitrex, aliran dari serbuk pelapis Vicote melewati gun dan dipanaskan pada temperature dimana serbuk meleleh dan dikeluarkan pada kecepatan tinggi sebagai ‘splats’ pada permukaan substrat. Splats ini saling overlapping sementara gun digerakkan di atas Vicote, inovasi terbaru pelapis berbasis polimer substrat untuk menghasilkan pelapisan yang kuat, tahan lama, dan berkualitas tinggi. Struktur kristal dari pelapisan Vicote lah yang memberikan ketahanan terhadap abrasi, erosi, gores, dan korosi, terutama pada suhu tinggi.

Salah satu dari keuntungan dari flme spraying menggunakan pelapis ini adalah pelapis ini dapat menghasilkan pelapisan kualitas tinggi pada bagian-bagan yang sulit atau berbiaya mahal. Robinson menjelaskan bahwa proses pelapisan ini sangat efisien secara energi. Sebagai contoh, pelapisan tidak membutuhkan oven untuk proses curing-nya, walaupun untuk pelapisan tebal pada silinder padat siklus relieving bertekanan tinggi mungkin dibutuhkan.Tidak dibutuhkan listrik untuk menjalankan alat, hanya gas tekan.

Flame spraying, yang juga dapat digunakan pada substrat-substrat yang sensitive, cocok digunakan untuk melapisi impeller pompa dan housing pompa. Robinson menambahkan, kebanyakan bentuk deometri dapat di-flame spray. Ini termasuk bagian-bagian kompleks, yang karena ketiadaan Faraday cage effect, ditemukan pada saat melapisi menggunakan bubuk elektrostatik pada proses pelapisan tradisional.

Flame spray menggunakan pelapis Vicote dapat juga digunakan untuk memperbaiki dan meningkatkan kinerja dari alat-alat in-service. Robinson mengatakan, proses-proses ini juga memiliki banyak keuntungan bagi bagian-bagian yang pernah mengalami kerusakan. Refurbishing permukaan yang telah terpakai dengan menyemprotkan pelapis Vicote lebih ekonomis daripada mengganti seluruh bagian dan menawarkan alternatif pelapisan kualitas tinggi hingga flame spray tradisional dengan menggunakan bubuk metal.

Bahan-bahan utama pelapis Vicote adalah Vitrex Peek polimer, linear, aromatik, dan semi-kristalin termoplastik. Pelapis ini juga dapat digunakan sebagai material tersendiri atau sebagai pelapis tambahan seperti fluoropolimer.

Sumber:
http://www.engineerlive.com/Chemical-Engineer/Materials/High-performance_polymer_coating_can_be_spray-applied_/21373/
http://www.victrex.com/en/vico_coat/vico_coat.php

Microchannel reactor untuk memproses limbah in situ

Dunia sedang memasuki era baru, di mana konsep the more the merrier sudah lama ditinggalkan dan digantikan dengan the lesser the better. Demikian pula dengan perkembangan reaktor. Teknologi microchannel reactor kini mulai dikembangkan untuk berbagai kegunaan, di antaranya adalah untuk pengolahan limbah nuklir in situ.

Ada perbedaan mendasar dari microreactor dan microchannel reactor. Teknologi microreactor berarti menggunakan reaktor berukuran kecil yang seringkali dipakai dalam tes laboratorium. Sementara teknologi microchannel tetaplah dimaksudkan untuk produksi komersial, misalnya reaktor, mixer, heat exchanger, yang memanfaatkan saluran mikro untuk menampung proses aliran dan meningkatkan kinerja. Dimensi diameter saluran bervariasi dari puluhan hingga seratusan mikrometer dengan panjang bisa mencapai beberapa meter. Perbedaan mendasar adalah komponen microchannel tersebut terintegrasi ke dalam sistem yang mengandung puluhan hingga ribuan saluran. Ukuran channel bervariasi antara 0,1 sampai 10 mm.

Dalam pengolahan limbah nuklir in situ, Pacific Northwest National Laboratory mengembangkan reaktor yang berdimensi sekitar 24×24x6 inch. Menurut Ed Baker, direktur divisi energi dan efisiensi PPNL, dibandingkan dengan memindahkan limbah ke fasilitas tersentralisasi, PPNL mengembangkan mesin skala kecil yang dapat ditempatkan dalam tangki untuk memproses limbah di tempat asalnya. Kalkulasi awal yang disandingkan dengan penelitian yang dibiayai oleh Departemen Energi Amerika Serikat menghasilkan suatu kesimpulan bahwa gagasan untuk memproses limbah dengan cara ini adalah suatu ide yang bagus. Pengerjaan yang dikerjakan secara bersamaan oleh Amerika Serikat dan Eropa untuk mengembangkan cara untuk merancang microchannel menjadi chip-chip silikon menjanjikan masa depan yang menjanjikan: kemungkinan microchannel reactor untuk menghasilkan perkembangan besar dalam proses kimia.

“Sayangnya,” kata Baker, seperti dikutip oleh Innovation: America’s Journal of Technology Commersialization “gagasan mengembangkan microchannel reactor untuk memproses limbah nuklir tidak pernah mencapai suatu daya tarik yang nyata. Malahan, suatu fasilitas sentral bernilai milyaran dolar untuk memproses limbah dalam tangki sedang dalam proses.”

Bangunan dasar dari microchannel reactor terdiri dari komponen-komponen dengan microchannel-microchannel paralel. Menurut Terry Mazanec, kepala ilmuwan Velocys, ukuran kecil berarti biaya kapital yang berkaitan dengan microchannel reactor relatif murah jika dibandingkan dengan peralatan konvensional. Keuntungan lainnya, semakin kecil footprint dari sebuah microchannel reactor memungkinkan reaktor dapat ditempatkan di tempat-tempat premium, pada platform pengilangan minyak bumi offshore, atau pada refiner-refiner yang ramai. Konstruksi modular reaktor memberikan fleksibilitas yang tinggi pada saat mendesain sebuah plant.

Perawatan dan pengisian katalis dapat dilakukan dengan mengganti module-module individual, tidak membutuhkan proses shutdown seluruh sistem. Suatu plant yang didasarkan pada microchannel reactor dapat dibangun pada luas area yang lebih kecil namun tetap memiliki kapasitas yang diperlukan. Hal ini tidak hanya akan memperlancar siklus bisnis dan menghemat biaya transportasi. Cara ini juga lebih mudah, lebih murah, dan lebih cepat dalam membuat kapasitas tambahan sesuai dengan kebutuhan.

Oleh karena setiap blok reaktor memiliki ribuan channel proses yang diisi dengan katalis yang terjalin dengan panas input atau channel dingin, maka microchannel reactor lebih mampu untuk melampaui barrier perpindahan panas dan massa. Dengan melampaui barrier perpindahan massa secara esensial memungkinkan produksi yang lebih cepat, sedangkan kapabilitas perpindahan panas berarti reaktor dapat mengatasi masalah panas secara lebih efisien daripada sistem konvensional. Microchannel reactor cocok digunakan untuk mengeluarkan baik reaksi katalitik eksotermik tinggi (atau generator panas) dimana panas dari reaktor harus dihilangkan, begitu juga reaksi endotermik tinggi atau reaksi yang membutuhkan panas tinggi.

Aplikasi-aplikasi yang potensial lainnya bagi microchannel reactor bervariasi dari produksi bahan komuditi kimia seperti vinyl acetate, ethylene oxide, acrylic acid, dan acrylonitrite dengan reaksi oksidasi parsial selektif untuk menguapkan metan reforming untuk memproduksi hidrogen untuk digunakan dalam bahan bakar. Namun demikian, aplikasi yang paling memungkinkan adalah produksi terdistribusi second generation biofuel from waste (BTL) dengan reaksi FT menggunakan microchannel reactor pada plant skala kecil dekat sumber limbah. Menurut Tonkovich, wakil presiden pengembangan teknologi dan manufaktur Velocys, dengan optimasi katalis yang baik, microchannel reactor FT kecil dapat beroperasi dengan efisien dan ekonomis saat reaktor hanya memproduksi 500 sampai 2000 ton limbah per hari.

Sumber:
Innovation: America’s Journal of Technology Commersialization. April/May 2009. Processing Waste with Microchannel Reactors oleh Laura Silva.
http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/teknologi_tepat_guna/reaktor-microchannel-reaktor-apa-ini/