Program Studi Kimia - Fakultas MIPA - Universitas Islam Indonesia - Konsentrasi Analisis Industri dan Lingkungan - Konsentrasi Kewirausahaan Kimia - Konsentrasi Minyak Atsiri

You are here: HOME arrow ARTIKEL arrow Kimia Tepat Guna
  • Decrease font size
  • Default font size
  • Increase font size
Inovasi Terbaru Menuai Hidrogen dari Air Print E-mail
Written by Cecep Sa'bana Rahmatillah   
Thursday, 02 April 2015
Kata Kunci: Bahan Bakar Hidrogen, birnessite, elektrolisis air, energi alternatif, Hidrolisis, katalis mangan
 Usaha para ilmuwan dalam mencari energi alternatif pengganti bahan bakar fosil terus dilakukan, terutama sejak memasuki abad ke-21 ini. Hingga saat ini persentase penggunaan energi alternatif masih sangat sedikit dikarenakan efektivitas dan efisiensinya yang tergolong masih kecil. Hal seperti ini juga tampak pada penggunaan bahan bakar hidrogen. Meski beberapa perusahaan otomotif seperti Ford dan Honda telah merilis mobil berbahan bakar hidrogen, pada kenyataannya penggunaannya masih sedikit. Problema ini tak lepas dari mahalnya hidrogen cair karena biaya produksinya yang dapat dikatakan tidak murah.
Hidrogen memiliki banyak kelebihan, antara lain memiliki energi pembakaran yang besar per satuan massa hidrogen dan merupakan bahan bakar yang sangat bersih karena emisi pembakarannya berupa air (H2O). Baru-baru ini, tim peneliti dari School of Chemistry Monash University Australia telah menemukan inovasi baru dalam mengubah air menjadi hidrogen lewat proses elektrofotokatalisis yang terinspirasi dari cara tumbuhan mengubah air menjadi oksigen.
Para ilmuwan di dunia mengakui bahwa bagian tersulit dari mengubah air menjadi bahan bakar adalah mengonversi air menjadi hidrogen dan oksigen. Tim peneliti yang telah mempublikasikan hasil penelitian mereka di jurnal Nature Chemistry ini berhasil membuat sistem sel konversi air menjadi hidrogen menggunakan katalis berbasis logam mangan (Mn). Katalis ini sendiri memiliki struktur molekul yang menyerupai mineral mangan birnessite [(Na0.3Ca0.1K0.1)(Mn4+,Mn3+)2O4 · 1.5 H2O].
Tim peneliti tersebut memanfaatkan tingkat oksidasi dari ion mangan, terutama mangan (II) dan mangan (IV) untuk mengoksidasi air menjadi oksigen dan hidrogen. Pemberian tegangan listrik akan mengubah mangan (II) pada birnessite teroksidasi menjadi mangan (IV). Selanjutnya pemaparan dengan cahaya matahari akan mengembalikan bentuk mangan (IV) menjadi mangan (II) sekaligus mengubah dua molekul air (H2O) menjadi satu molekul gas oksigen (O2), empat proton (H+), dan empat elektron. Selanjutnya keempat proton dan elektron tersebut bergabung menjadi dua molekul gas hidrogen (H2). Siklus katalis mangan berlangsung cepat dan voltase listrik yang dibutuhkan tidak terlalu besar jika dibandingkan dengan elektrolisis langsung air menggunakan elektroda inert.
Inovasi ini terbukti menghasilkan gas hidrogen dari air secara lebih mudah dan murah. Penemuan ini diharapkan akan menginspirasi produsen bahan bakar hidrogen di dunia untuk mengaplikasikannya sehingga akan terwujud penggunaan bahan bakar hidrogen yang mengglobal.
Read more...
 
Teori Pembentukan Minyak Bumi dan Gas Alam Print E-mail
Written by Cecep Sa'bana Rahmatillah   
Friday, 06 March 2015
Ditulis oleh Gede Putra Adnyana
Kata Kunci: teori anorganik, Teori Biogenitik, Teori Duplex, Teori Pembentukan Gas Alam, Teori Pembentukan Minyak Bumi
 Minyak bumi, gas alam, dan batu bara berasal dari pelapukan sisa-sisa makhluk hidup, sehingga disebut bahan bakar fosil. Proses pembentukannya memerlukan waktu yang sangat lama sehingga termasuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui. Minyak bumi sering disebut dengan emas cair karena nilainya yang sangat tinggi dalam peradaban modern. Pertanian, industri, transportasi, dan sistem-sistem komunikasi sangat bergantung pada bahan bakar ini, sehingga berpengaruh pada seluruh kegiatan kehidupan suatu bangsa.
Minyak bumi dan gas alam merupakan sumber utama energi dunia, yaitu mencapai 65,5%, selanjutnya batubara 23,5%, tenaga air 6%, serta sumber energi lainnya seperti panas bumi (geothermal), kayu bakar, cahaya matahari, dan energi nuklir. Negara yang mempunyai banyak cadangan minyak mentah (crude oil), menempati posisi menguntungkan, karena memiliki banyak persediaan energi untuk keperluan industri dan transportasi, disamping pemasukan devisa negara melalui ekspor minyak. Minyak bumi disebut juga petroleum (bahasa Latin: petrus = batu; oleum = minyak) adalah zat cair licin, mudah terbakar dan sebagian besar terdiri atas hidrokarbon. Kandungan hidrokarbon dalam minyak bumi berkisar antara 50% sampai 98%. Sisanya terdiri atas senyawa organik yang mengandung oksigen, nitrogen, dan belerang.
Ada tiga macam teori yang menjelaskan proses terbentuknya minyak dan gas bumi, yaitu:

(1) Teori Biogenetik (Teori Organik)

Menurut Teori Biogenitik (Organik), disebutkan bahwa minyak bumi dan gas alam terbentuk dari beraneka ragam binatang dan tumbuh-tumbuhan yang mati dan tertimbun di bawah endapan Lumpur. Endapan Lumpur ini kemudian dihanyutkan oleh arus sungai menuju laut, akhirnya mengendap di dasar lautan dan tertutup Lumpur dalam jangka waktu yang lama, ribuan dan bahkan jutaan tahun. Akibat pengaruh waktu, temperatur tinggi, dan tekanan lapisan batuan di atasnya, maka binatang serta tumbuh-tumbuhan yang mati tersebut berubah menjadi bintik-bintik dan gelembung minyak atau gas.

(2) Teori Anorganik
Menurut Teori Anorganik, disebutkan bahwa minyak bumi dan gas alam terbentuk akibat aktivitas bakteri. Unsur-unsur oksigen, belerang, dan nitrogen dari zat-zat organik yang terkubur akibat adanya aktivitas bakteri berubah menjadi zat seperti minyak yang berisi hidrokarbon.

(3) Teori Duplex
Teori Duplex merupakan perpaduan dari Teori Biogenetik dan Teori Anorganik. Teori Duplex yang banyak diterima oleh kalangan luas, menjelaskan bahwa minyak dan gas bumi berasal dari berbagai jenis organisme laut baik hewani maupun nabati. Diperkirakan bahwa minyak bumi berasal dari materi hewani dan gas bumi berasal dari materi nabati.

Akibat pengaruh waktu, temperatur, dan tekanan, maka endapan Lumpur berubah menjadi batuan sedimen. Batuan lunak yang berasal dari Lumpur yang mengandung bintik-bintik minyak dikenal sebagai batuan induk (Source Rock). Selanjutnya minyak dan gas ini akan bermigrasi menuju tempat yang bertekanan lebih rendah dan akhirnya terakumulasi di tempat tertentu yang disebut dengan perangkap (Trap).
Dalam suatu perangkap (Trap) dapat mengandung (1) minyak, gas, dan air, (2) minyak dan air, (3) gas dan air. Jika gas terdapat bersama-sama dengan minyak bumi disebut dengan Associated Gas. Sedangkan jika gas terdapat sendiri dalam suatu perangkap disebut Non Associated Gas. Karena perbedaan berat jenis, maka gas selalu berada di atas, minyak di tengah, dan air di bagian bawah. Karena proses pembentukan minyak bumi memerlukan waktu yang lama, maka minyak bumi digolongkan sebagai sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui (unrenewable).
Read more...
 
Elektrolit Untuk Sel Solar Berbasis Zat Warna Print E-mail
Monday, 19 December 2011
Kata Kunci: dioksida, rintangan, solar, titanium
 Para peneliti telah selangkah ke depan dalam mengatasi salah satu kunci rintangan dalam mengembangkan sel solar berbiaya murah berbasis zat warna yang dilapisi  titanium dioksida.
Dye-sensitised solar cells (DSCs) ditemukan oleh Michael Grätzel dan Brian O’Regan 20 tahun lalu, dan meliputi suatu film tipis dari titanium dioksida yang dilapisi dengan zat warna berbasis  ruthenium, dalam hubungannya dengan elektrolit redox.
Sel solar berbasis zat warna dapat menawarkan suatu alternative yang sangat murah terhadap photovoltaic berbasis silikon
Saat sistem berbasis zat warna kurang efisien dalam mengubah energi solar ketimbang sel – sel photovoltaic yang terbuat dari silikon, kelihatannya mereka berubah menjadi sangat murah untuk diproduksi dan lebih serba guna pada sejumlah aplikasinya dimana membuat mereka mempunyai prospek komersil yang atraktif.
Ketika energi sinar memasuki sel, maka akan dilepaskan suatu electron dari zat warna tersebut, yang mana masuk kedalam TiO2 dan mendifusi suatu elektroda. Lalu, elektrolit ini mensuplai beberapa electron kembali pada zat warna untuk dihasilkan kembali. Maka dari itu, dengan menemukan suatu elektrolit yang stabil telah membuktikan suatu tantangan yang signifikan.
Elektrolit yang paling efisien telah ditemukan sejauh ini yang didasarkan pada pasangan iodide/triiodide. Oleh karena itu, hal ini menyerap suatu proporsi sinar yang secara potensial berguna dan bersifat korosif terhadap kontak listrik berbasis perak, yang menyebabkan beberapa kesulitan dalam pembuatan suatu alat yang tahan lama dan canggih. Sejumlah system yang bebas iodide telah diselidiki, namun sel – sel tersebut secara signifikan mempunyai efisiensi yang paling rendah dalam mengubah sinar menjadi tenaga listrik.
Saat ini, sebuah tim yang dipimpin oleh Grätzel, yang berada pada Swiss Federal Institute of Technology di Lausanne, telah mendemonstrasikan suatu elektrolit baru berbasis pasangan redox disulfide/thiolate dengan menggunakan 5-mercapto-1-methyltetrazole. Beberapa sel yang menggunakan elektrolit ini menunjukkan mempunyai efisiensi tenaga konversi  sebesar 6.4 persen dibawah kondisi pengujian iluminasi standar – dibandingkan dengan sistem berbasis iodide yang sama dan lebih tinggi dari pada sel – sel bebas iodide lainnya. Elektrolit ini menghidari permasalahan korosi yang dikaitkan dengan iodide dan telah meningkatkan properti optisnya.
‘Suatu efisiensi dari 6.4 persen yang diperoleh dibawah sinar matahari penuh menciptakan suatu suatu tolak ukur baru bagi iodide bebas DSCs,’ kata para peneliti, yang menambahkan bahwa pasangan redox baru ini ‘memberikan suatu jalur yang aktif dalam mengembangkan DSC yang efisien dengan properti atraktif dalam menskalakan dan aplikasi praktisnya’.
Neil Roberston, yang meneliti DSC pada University of Edinburgh di Inggris mengatakan, ‘Ini tentu saja suatu kemajuan yang sangat menjanjikian. Ini bukan saja untuk pertam kalinya bahwa beberapa alternative terhadap iodide telah dikembangkan, namun hal ini menunjukkan alternatif yang paling baik sebelumnya. Elektrolit ini merupakan permasalahan yang diketahui dalam pembuatan dan penggunaan jangka panjang dari sel – sel tersebut, sehingga hal ini sangatlah penting untuk mengalamatkan permasalahan tersbut bagi masa depan peralatan tersebut dan membuka aplikasi mereka lebih luas lagi.’

Simon Hadlington


Referensi
M Wang et al., Nature Chem., 2010, DOI: 10.1038/nchem.610
Read more...
 
Sel Surya yang Mengadopsi Sistem Fotosintesis Print E-mail
Friday, 20 May 2011
 Kata Kunci: biomolekul, DNA, energi surya, fotosintesis, kromofor, nanomaterial, nanotube, Nukleotida, sel surya
Pernahkah Anda membayangkan suatu sel surya yang bekerja layaknya sebuah sistem fotosintesis pada tumbuhan hidup? Hal tersebut kini hampir menjadi kenyataan, pasalnya para peneliti dari Purdue University telah berhasil mengembangkan suatu model sel surya yang mengadopsi sistem fotosintesis tumbuhan hidup. Seperti layaknya sel tumbuhan hidup, sel surya ini juga mampu memperbaiki dirinya sendiri sehingga lebih awet dan tahan lama.
Tim peneliti yang dipimpin oleh Jong Hyun Choi, seorang asisten professor di Purdue University ini membuat suatu sel surya yang mengadopsi sistem fotosintesis tumbuhan yang dapat mereparasi dirinya sendiri. Sel ini dapat mengkonversi energi dari cahaya matahari menjadi energi listrik. Hal yang berbeda dari sel surya komersial lainnya adalah bahwa sel surya ini terbuat dari bahan karbon nanotubes dan DNA dengan fotoreseptor suatu zat warna yang disebut kromofor (chromophore) sebagai pengganti klorofil pada tumbuhan.
Sel fotoelektrokimia ini mengkonversi energi cahaya matahari menjadi energi listrik menggunakan elektrolit untuk mentransfer elektron dan menciptakan arus listrik. Sistem sel ini tersusun atas lapisan karbon nanotubes yang dihubungkan dengan zat warna kromofor menggunakan suatu untai molekul oligonukleotida (semacam DNA). Kromofor bertindak sebagai penyerap energi cahaya matahari yang akan mentransfer elektronnya kepada nanotube karbon lewat elektrolit. Karbon nanotube yang merupakan konduktor yang baik kemudian akan menghasilkan arus listrik dari elektron yang kemudian dapat digunakan untuk berbagai keperluan manusia.
Kendala utama yang dihadapi adalah bahwa kromofor ini rentan terhadap cahaya dan mudah rusak, sehingga perlu untuk diganti. Disinilah untai DNA berperan penting karena dapat mengkode pembuatan kembali kromofor sehingga dapat digunakan kembali. Terobosan yang sangat cemerlang ini dapat menghasilkan cara baru menuai energi alternatif.
Hasil riset mereka telah dipublikasikan dalam jurnal Nature Chemistry. Tim gabungan dari Purdue University ini mengaku terinspirasi oleh sistem mekanisme konversi energi matahari ke bentuk energi lain yang dimiliki oleh alam, seperti halnya fotosintesis yang sangat efisien. Kemudian mereka mengaplikasikannya dengan menggabungkan teknologi biomolekul dan nanomaterial. Meski masih dalam tahap riset, para peneliti tersebut mengatakan bahwa tidak tertutup kemungkinan terobosan sel surya tersebut diproduksi secara massal demi penggunaan energi yang ramah lingkungan secara global.
Read more...
 
Dunia Tak Lagi Butuh Energi Fosil Print E-mail
Wednesday, 18 May 2011
 Kata Kunci: energi air, energi alternatif, energi angin, energi fosil, energi surya, hidroelektrik, listrik, sel surya
Sekiranya hal itulah yang dapat dikatakan dari hasil studi terbaru yang dirilis oleh tim riset yang dipimpin oleh Mark Z. Jacobson dari Stanford University. Hal tersebut dapat dicapai dengan mengkonversi seluruh jenis penggunaan bahan bakar fosil dengan sumber energi terbarukan dan bersih, dengan begitu dunia dapat meninggalkan bahan bakar fosil.
“Berdasarkan penemuan kami, sebenarnya tidak ada kendala dari segi ekonomi dan teknologi,” kata Jacobson, yang merupakan professor teknik sipil di institusi tersebut. “yang menjadi pertanyaan adalah dari segi aspek sosial dan politik.” Ia dan Mark Delucchi dari University of California-Davis telah menulis dua bagian makalah yang dipublikasikan pada Energy Policy, dimana mereka menilai harga, teknologi, dan materi yang dibutuhkan untuk mengubah dunia berdasarkan rancangan yang mereka buat.
Dunia yang mereka impikan akan sangat bergantung kepada listrik. Rancangan mereka membutuhkan energi angin, air dan cahaya matahari sebagai sumber energi, dengan energi angin dan matahari berkontribusi sekitar 90% dari total energi yang dibutuhkan dunia. Energi geotermal dan hidroelektrik (energi listrik yang berasal dari energi potensial air) masing-masing menyumbangkan 4% dari total energi yang dibutuhkan, dan 2% sisanya akan berasal dari energi ombak dan gelombang pasang-surut.
Kendaraan, kapal, dan kereta akan ditenagai oleh listrik dan sel bahan bakar hidrogen. Pesawat terbang dapat menggunakan bahan bakar hidrogen cair. Rumah-rumah dapat menggunakan pendingin atau pemanas ruangan bertenaga listrik, tidak lagi gas alam atau batubara. Proses komersial dan indutri dapat menggunakan hidrogen atau listrik. Hidrogen dapat dihasilkan dari elektrolisis air. Maka dari itu, energi angin, air, dan matahari akan mendominasi energi dunia.
Salah satu keuntungan yang dapat diperoleh dari rancangan yg dibuat Jacobson dan Delucchi ini adalah reduksi kebutuhan energi dunia hingga 30% dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil. Listrik dan penggunaan sel bahan bakar hidrogen jauh lebih efektif dan efisien dibandingkan pembakaran bahan bakar fosil.
Kendala yang paling nyata untuk mewujudkan rancangan ini adalah material yang dibutuhkan untuk membangun instalasi panel surya dan turbin angin. Diperlukan berbagai jenis logam dalam jumlah yang cukup besar, seperti besi, nikel, tembaga, aluminium, kromium dan bahkan logam langka seperti platina. Selain itu dalam mewujudkan infrastruktur generator angin yang ideal dibutuhkan lahan yang luas untuk menyediakan jarak agar tidak terjadi interferensi dan turbulensi angin yang digunakan.
“Tetapi rancangan ini sangat mungkin untuk dilaksanakan, bahkan tanpa perlu menggunakan teknologi terbaru. Kita sangat membutuhkan keputusan kolektif tentang bagaimana masa depan dunia yang kita inginkan sebagai masyarakat dunia,” kata Jacobson.
Bagaimanapun rancangan ini sangatlah revolusioner dan merupakan solusi yang baik dalam berbagai permasalahan energi dunia.
Read more...
 
<< Start < Prev 1 2 3 Next > End >>

Results 1 - 9 of 27