Bab I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

Kimia modern dimulai oleh kimiawan Perancis Antoine

Laurent Lavoisier (1743-1794). Ia menemukan hukum kekekalan

massa dalam reaksi kimia, dan mengungkap peran oksigen

dalam pembakaran. Berdasarkan prinsip ini, kimia maju di arah

yang benar. 

Sebenarnya oksigen ditemukan secara independen oleh

dua kimiawan, kimiawan Inggris Joseph Priestley (1733-1804)

dan kimiawan Swedia Carl Wilhelm Scheele (1742-1786), di

penghujung abad ke-18. Jadi, hanya sekitar dua ratus tahun

sebelum kimia modern lahir. Dengan demikian, kimia merupakan

ilmu pengetahuan yang relatif muda bila dibandingkan dengan

fisika dan matematika, keduanya telah berkembang beberapa

ribu tahun. Namun alkimia, metalurgi dan farmasi di zaman kuno

dapat dianggap sebagai akar kimia.

Banyak penemuan yang dijumpai oleh orang-orang yang

terlibat aktif di bidang-bidang ini berkontribusi besar pada kimia

modern walaupun alkimia didasarkan atas teori yang salah. Lebih

lanjut, sebelum abad ke-18, metalurgi dan farmasi sebenarnya

didasarkan atas pengalaman saja dan bukan teori. Jadi,

nampaknya tidak mungkin titik-titik awal ini yang kemudian

berkembang menjadi kimia modern. Berdasarkan hal-hal ini dan

sifat kimia modern yang terorganisir baik dan sistematik

metodologinya, akar sebenarnya kimia modern mungkin dapat

ditemui di filosofi Yunani kuno. 

Jalan dari filosofi Yunani kuno ke teori atom modern tidak

selalu mulus. Di Yunani kuno, ada perselisihan yang tajam antara

teori atom dan penolakan keberadaan atom. Sebenarnya, teori

atom tetap tidak ortodoks dalam dunia kimia dan sains. Orang-

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 1

orang terpelajar tidak tertarik pada teori atom sampai abad ke-

18. Di awal abad ke-19, kimiawan Inggris John Dalton (1766-

1844) melahirkan ulang teori atom Yunani kuno. Bahkan setelah

kelahirannya kembali ini, tidak semua ilmuwan menerima teori

atom. Tidak sampai awal abad 20 teori ato, akhirnya dibuktikan

sebagai fakta, bukan hanya hipotesis. Hal ini dicapai dengan

percobaan yang terampil oleh kimiawan Perancis Jean Baptiste

Perrin (1870-1942). Jadi, perlu waktu yang cukup panjang untuk

menetapkan dasar kimia modern. 

Akar ilmu kimia dapat dilacak hingga fenomena

pembakaran. Api merupakan kekuatan mistik yang mengubah

suatu zat menjadi zat lain dan karenanya merupakan perhatian

utama umat manusia. Adalah api yang menuntun manusia pada

penemuan besi dan gelas. Setelah emas ditemukan dan menjadi

logam berharga, banyak orang yang tertarik menemukan

metode yang dapat merubah zat lain menjadi emas. Hal ini

menciptakan suatu protosains yang disebut Alkimia. Alkimia

dipraktikkan oleh banyak kebudayaan sepanjang sejarah dan

sering mengandung campuran filsafat, mistisisme, dan

protosains.

Alkimiawan menemukan banyak proses kimia yang

menuntun pada pengembangan kimia modern. Seiring

berjalannya sejarah, alkimiawan-alkimiawan terkemuka

(terutama Abu Musa Jabir bin Hayyan dan Paracelsus)

mengembangkan alkimia menjauh dari filsafat dan mistisisme

dan mengembangkan pendekatan yang lebih sistematik dan

ilmiah. Alkimiawan pertama yang dianggap menerapkan metode

ilmiah terhadap alkimia dan membedakan kimia dan alkimia

adalah Robert Boyle (1627–1691). Walaupun demikian, kimia

seperti yang kita ketahui sekarang diciptakan oleh Antoine

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 2

Lavoisier dengan hukum kekekalan massanya pada tahun 1783.

Penemuan unsur kimia memiliki sejarah yang panjang yang

mencapai puncaknya dengan diciptakannya tabel periodik unsur

kimia oleh Dmitri Mendeleyev pada tahun 1869. Penghargaan

Nobel dalam Kimia yang diciptakan pada tahun 1901

memberikan gambaran bagus mengenai penemuan kimia

selama 100 tahun terakhir. Pada bagian awal abad ke-20, sifat

subatomik atom diungkapkan dan ilmu mekanika kuantum mulai

menjelaskan sifat fisik ikatan kimia. Pada pertengahan abad ke-

20, kimia telah berkembang sampai dapat memahami dan

memprediksi aspek-aspek biologi yang melebar ke bidang

biokimia.

Seiring perkembangan dari ilmu Kimia, sehingga Kimia

sering disebut sebagai "ilmu pusat" karena menghubungkan

berbagai ilmu lain, seperti fisika, ilmu bahan, nanoteknologi,

biologi, farmasi, kedokteran, bioinformatika, dan geologi [1].

Koneksi ini timbul melalui berbagai subdisiplin yang

memanfaatkan konsep-konsep dari berbagai disiplin ilmu. Oleh

sebab itu, saya mengambil judul makalah ini, yaitu “Chemistry is

Very Fantastic”. Semoga dengan adanya makalah ini bias

menambah pengetahuan kita tentang ilmu Kimia.

B. Rumusan masalah

Melihat dari latar belakang yang telah dipaparkan, maka

rumusan permasalahannya adalah sebagai berikut:

a. Mengapa Kimia begitu menakjubkan?

b. Bagaimana sehingga Kimia menjadi ilmu yang sangat

“keren”?

C. Tujuan dan Manfaat

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 3

Adapun tujuan dan manfaat yang diharapkan dari makalah

ini, yaitu para pembaca bias lebih memahami akan arti penting

ilmu Kimia.

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 4

Bab II. Pembahasan

A. Nanoteknologi

Sudah menjadi rahasia umum bahwa negara-negara maju

di dunia, seperti Amerika Serikat, Jepang, Australia, Kanada dan

negara-negara Eropa, serta beberapa negara Asia, seperti

Singapura, Cina, dan Korea tengah giat-giatnya mengembangkan

suatu cabang baru teknologi yang populer disebut

Nanoteknologi. Milyaran dollar dana mulai dikucurkan di negara-

negara ini, di berbagai bidang penelitian. Semuanya berlomba-

lomba menggunakan kata kunci Nanoteknologi. Sebenarnya apa

itu nanoteknologi? Dan mengapakah begitu banyak peneliti di

berbagai negara berlomba-lomba memasuki bidang yang satu

ini? Seberapa luaskah ruang lingkupnya? Mengapakah baru

beberapa tahun ini terjadi boom nanoteknologi?

Sesuai dengan namanya, nanoteknologi adalah teknologi

pada skala nanometer, atau sepersemilyar meter. Untuk dapat

membayangkan dimensi nanometer, bisa kita ambil contoh dari

tubuh kita sendiri.

Sehelai rambut manusia kira-kira memiliki diameter 50

mikrometer. Satu mikrometer sendiri adalah seperseribu

milimeter. Dan satu milimeter adalah ukuran satuan panjang

terkecil pada penggaris tulis 30 cm yang biasa dipakai anak-anak

sekolah. Dan satu nanometer adalah seperseribu mikrometer,

atau kira-kira sama dengan diameter rambut kita yang telah

dibelah 50.000 kali! Sebagai perbandingan lain, ukuran sel darah

merah kita adalah sekitar 20 mikro meter, dan sel bakteri perut

adalah 2 mikro meter. Protein memiliki ukuran beberapa puluh

nanometer.

Dari sudut pandang ukuran atas ke bawah (top-down)

seperti itu, nanoteknologi menjadi penting dalam dunia rekayasa

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 5

karena manusia berusaha untuk mengintegrasikan suatu fungsi

atau kerja dalam skala ukuran yang lebih kecil dan lebih kecil.

Mengapa? Orang bilang, "small is beautiful (kecil itu indah)",

tetapi, tentu saja mengintegrasikan suatu fungsi mesin atau

perkakas dalam ukuran yang lebih kecil bukan hanya berarti

memperindahnya tapi juga berarti memperkecil energi yang

diperlukan per suatu fungsi kerja dan berarti pula mempercepat

proses serta mempermurah biaya pekerjaan. Sebagai contoh

yang mudah kita pahami adalah apa yang terjadi pada dunia

komputer dan mikroprosesor. Pabrik-pabrik mikroprosesor

seperti IBM, Intel dan Motorola terus berusaha mempertinggi

tingkat integrasi mikroprosesornya.

Selain itu, teknologi pemrosesan IC ini mulai digunakan

pula untuk mengintegrasikan fungsi-fungsi mekanik dan elektrik

untuk membuat mesin, sensor atau aktuator pada ukuran milli,

mikro, hingga nanometer. Struktur mikro yang mengintegrasikan

fungsi mekanik dan elektrik inilah yang biasa disebut Micro

Electro Mechanical System (MEMS). Sebagai contoh teknologi

MEMS memungkinkan pembuatan array sensor tekanan yang

berukuran demikian kecil (Gambar 1) hingga dapat ditaruh di

mana saja di suatu struktur bangunan atau mesin, misalnya.

Namun, apakah nanoteknologi hanya berkutat dengan

rekayasa IC dan mikroelektronika yang kemudian diterapkan

pula untuk mikromekanika? Jika hanya demikian apakah

perlunya terminologi ini demikian digembar-gemborkan akhir-

akhir ini?

Dalam karya tulis Drexler, ia memberikan beberapa

contoh, betapa mesin-mesin berukuran nanometer telah ada di

alam dan bagaimana mereka telah terlibat dalam penyusunan

molekul dan informasi dalam sel makhluk hidup. Misalnya,

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 6

ribosom yang menyusun asam amino satu demi satu

berdasarkan informasi RNA, untuk memfabrikasi protein,

kemudian sistem genetika (enzim-enzim DNA polymerase, RNA

polymerase, dll) yang menyimpan dan mengolah informasi

genetik, flagella (semacam struktur 'rambut') pada bakteria

sebagai motor penggerak, dan lain sebagainya.

Kemampuan untuk memanipulasi material pada skala

nanometer adalah penting, sebab pada skala ukuran inilah

material mulai membentuk sifat-sifat tertentu berdasarkan

strukturnya. Pada level yang lebih kecil, level atomik (skala

Angstrom), sifat yang dimiliki adalah sifat dasar atom itu sendiri.

Ketika atom mulai bergandeng satu sama lain dan menyusun

struktur molekular tertentu, sifatnya pun akan berbeda menurut

struktur tersebut. Misalnya, atom Karbon (C), yang ketika

tersusun dalam struktur tetrahedron tiga dimensi akan

membentuk intan yang keras, tetapi ketika tersusun dalam

struktur heksagonal dua dimensi dan membentuk lapisan-

lapisan, maka yang kita dapati adalah grafit (bahan baku pensil)

yang rapuh.

Nanoteknologi manufaktur molekular diarahkan pada

pengembangan metoda (misal berupa 'mesin' berukuran

nanometer) yang dapat melakukan penyusunan atom atau

molekul komponen tersebut secara teratur dan terkendali untuk

membentuk struktur yang diinginkan. Model fabrikasi material

bawah ke atas (bottom-up) yang berlawanan dengan teknologi

top-down konvensional seperti ini akan memungkinan

pengontrolan yang amat presisi sifat material yang terbentuk

(misalnya bebas defek/cacat).

Selain itu mengurangi timbulnya limbah saat fabrikasi

karena hanya atom/molekul yang akan dipakai saja yang

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 7

dimanipulasi (berbeda dengan metode atas-bawah yang kerap

menimbulkan limbah akibat adanya material yang tak terpakai),

dan tentu saja kemungkinan penghematan energi yang juga

berarti penghematan biaya. Sistem fotosintesis pada tanaman

misalnya adalah suatu contoh sistem manufaktur molekular

dengan efisiensi energi yang tinggi.

Masalahnya kemudian, bagaimanakah komponen atom

atau molekul tersebut dapat disusun? Seperti juga pendekatan

ribosom pada sel, Drexler mengusulkan dibuatnya "lengan-

lengan" robot dan komponen mesin lainnya berukuran nano yang

memungkinkan untuk melakukan proses-proses layaknya

fabrikasi pada level makro: sortir material, konversi energi,

penempatan material, dll.

Metode ini disebut Mekanosintesis, melakukan sintesis

kimia secara mekanis. Beberapa struktur mesin ukuran nano

(yang dibentuk dari beberapa ribu hingga juta atom) telah

berhasil disimulasi dengan komputer, yang berarti secara

matematis dan fisis mungkin untuk dibuat. Sebagai contoh

adalah dinding ruang berisi bahan material dan rotor pompa

yang berfungsi memilih secara selektif atom Neon (Ne) untuk

siap dipakai pada proses selanjutnya (Gambar 2).

Beberapa alternatif telah mulai diusulkan dicoba untuk

mengatasi masalah pertama. Nadrian Seeman mencoba untuk

membuat struktur-struktur dasar tersebut dari molekul DNA

(asam deoksiribonukleat, senyawa dasar gen) dengan

mengandalkan sifat swa-rakit (self-assembly) dari DNA, yaitu

Adenin berikatan dengan Thymin dan Guanin berikatan dengan

Cytosin.

Dengan mensintesis DNA dengan deret tertentu, Seeman

berhasil membuat bentuk-bentuk dasar kubus dan devais

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 8

nanomekanik DNA. Peneliti lain di NASA Ames Research Center

mensimulasi penggunaan Tabung Nano Karbon (suatu struktur

atom karbon berbentuk tabung berdimensi nanometer yang

disintesis dengan prinsip swa-rakit dari karbon, menggunakan

katalis logam tertentu) untuk membentuk gir dan poros mesin.

Struktur gir atau poros bisa dibuat dari tabung nano karbon

dengan reaksi kimia tertentu untuk "menempatkan" gugus

molekul kimia berbentuk roda (misal benzena) di sekeliling

tabung.

Cara lain untuk menyusun komponen atom atau molekul

pada tahap awal ini adalah dengan menggunakan instrumen

nanoteknologi, seperti Mikroskop Gaya Atom (Atomic Force

Microscope, AFM), dan Mikroskop Pemindaian Terobosan Elektron

(Scanning Tunneling Microscope, STM). Prinsip dasar kedua

mikroskop tersebut adalah seperti menggerakkan "tangan

peraba" dalam koordinat x-y, sambil mempertahankan jarak

(koordinat z) antara "tangan peraba" dengan sampel yang

dipelajari.

Mula-mula memang instrumen-instrumen ini terbatas

hanya digunakan untuk keperluan karakterisasi atau 'pencitraan'

sampel. Tapi, belakangan ini, mulai pula digunakan untuk

memanipulasi molekul dan atom. Dengan mengubah besar arus

terobosan pada STM misalnya, kita bisa mengambil atom O dan

mereaksikannya dengan molekul CO untuk membentuk molekul

CO2 dan semuanya ini dilakukan dengan presisi molekul tunggal.

Pada reaksi kimia biasa, diperlukan cukup banyak komponen

molekul yang bereaksi untuk memungkinkan, secara statistik,

terjadinya "tumbukan" antar molekul tersebut.

Penerapan nanoteknologi dalam bioteknologi analitis

misalnya memungkinkan metode-metode baru yang jauh lebih

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 9

sensitif dan stabil dibandingkan metode konvensional.

Perkembangan MEMS, yang sekalipun berangkat dari teknologi

konvensional IC, masih berlangsung demikian pesat, dengan

adanya aplikasi-aplikasi baru dalam optik (muncul MOEMS - Micro

Optical Electro Mechanical System), dalam sistem sensor

terintegrasi nir-kawat, dan juga dalam aplikasi RF (Radio

Frequency)-MEMS.

Pada pengembangan nanoteknologi inilah demikian terasa,

betapa latar belakang ilmu dan teknologi yang multi disiplin

sangat diperlukan: matematika untuk pemodelan, fisika untuk

pemahaman fenomena-fenomena gaya dan energi, kimia

(anorganik maupun organik) untuk pemahaman sifat material,

serta biologi untuk pembelajaran sistem-sistem rekayasa pada

makhluk hidup.

Selain itu kreativitas dan daya kreasi yang tinggi sangat

diperlukan untuk menemukan terobosan teknik dan metoda

baru, serta aplikasi yang cocok? Tentu saja keluhuran moral dan

agama tetap diperlukan agar penerapan teknologi ini tidak

malah merugikan keberlangsungan hidup ummat manusia.

B. Hidrogen yang Unik

Hidrogen dalam bahasa Yunani, hydro artinya air, dan

genes artinya pembentukanHidrogen telah digunakan bertahun-

tahun sebelum akhirnya dinyatakan sebagai unsur yang unik

oleh Cavendish di tahun 1776.

Dinamakan hidrogen oleh Lavoisier, hidrogen adalah unsur

yang terbanyak dari semua unsur di alam semesta. Elemen-

elemen yang berat pada awalnya dibentuk dari atom-atom

hidrogen atau dari elemen-elemen yang mulanya terbuat dari

atom-atom hidrogen.

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 10

Hidrogen diperkirakan membentuk komposisi lebih dari

90% atom-atom di alam semesta (sama dengan tiga perempat

massa alam semesta). Unsur ini ditemukan di bintang-bintang

dan memainkan peranan yang penting dalam memberikan

sumber energi jagat raya melalui reaksi proton-proton dan siklus

karbon-nitrogen. Proses fusi atom-atom hidrogen menjadi helium

di matahari menghasilkan jumlah energi yang sangat besar.

Walau hidrogen adalah benda gas, kita sangat jarang

menemukannya di atmosfer bumi. Gas hidrogen yang sangat

ringan, jika tidak terkombinasi dengan unsur lain, akan

berbenturan dengan unsur lain dan terkeluarkan dari lapisan

atmosfer. Di bumi hidrogen banyak ditemukan sebagai senyawa

(air) di mana atom-atomnya bertaut dengan atom-atom oksigen.

Atom-atom hidrogen juga dapat ditemukan di tetumbuhan,

petroleum, arang, dan lain-lain. Sebagai unsur yang independen,

konsentrasinya di atmosfer sangat kecil (1 ppm by volume).

Sebagai gas yang paling ringan, hidrogen berkombinasi dengan

elemen-elemen lain ? kadang-kadang secara eksplosif ? untuk

membentuk berbagai senyawa.

Hidrogen banyak digunakan untuk mengikat nitrogen

dengan unsur lain dalam proses Haber (memproduksi amonia)

dan untuk proses hidrogenasi lemak dan minyak. Hidrogen juga

digunakan dalam jumlah yang banyak dalam produksi methanol,

di dealkilasi hidrogen (hydrodealkylation), katalis hydrocracking,

dan sulfurisasi hidrogen. Kegunaan-kegunaan lainnya termasuk

sebagai bahan bakar roket, memproduksi asam hidroklorida,

mereduksi bijih-bijih besi dan sebagai gas pengisi balon.

Dalam keadaan yang normal, gas hidrogen merupakan

campuran antara dua molekul, yang dinamakan ortho- dan para-

hidrogen, yang dibedakan berdasarkan spin elektron-elektron

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 11

dan nukleus. Hidrogen normal pada suhu ruangan terdiri dari

25% parahidrogen dan 75% ortho-hidrogen. Bentuk ortho tidak

dapat dipersiapkan dalam bentuk murni. Karena kedua bentuk

tersebut berbeda dalam energi, sifat-sifat kebendaannya pun

juga berbeda. Titik-titik lebur dan didih parahidrogen sekitar 0.1

derajat Celcius lebih rendah dari hidrogen normal.

Hidrogen adalah komponen utama planet Jupiter dan

planet-planet gas raksasa lainnya. Karena tekanan yang luar

biasa di dalam planet-planet tersebut, bentuk padat hidrogen

molekuler dikonversi menjadi hidrogen metalik.

Hidrogen dalam bentuk cair sangat penting untuk bidang

penelitian suhu rendah (cryogenics) dan studi superkonduktivitas

karena titik cairnya hanya 20 derajat di atas 0 Kelvin.

Salah satu keunikan hydrogen, yaitu bias menjadi bahan

bakar alternative. Ketika mendengar “hydrogen fuel” atau bahan

bakar hidrogen, seringkali di benak ini yang terisi adalah

pemikiran “membakar” hydrogen sehingga mendapatkan energi

siap pakai (listrik, gerak, panas). Namun perlu diketahui FUEL

dalam hal ini jangan diterjemahkan “bahan bakar” yang

mengandung pengertian “combustion” seperti motor bakar.

Sehingga sering disebut juga FUEL CELL (bahan bakar sel)

Hydrogen fuel cell yang dipakai dalam transportasi adalah

hydrogen yang dipergunakan untuk menghasilkan listrik.

Kemudian listriknya dipergunakan untuk kebutuhan lain, misal

penggerak motor elektrik.

Sebagai “bahan bakar“, hydrogen tidak pernah dijumpai di

alam. Hydrogen selalu berupa gas “buatan”, man made fuel. Nah

pembuatannya memang bisa dilakukan dengan elektrolisa dari

sumber air (H2O), atau dapat dihasilkan dari proses pemecahan

Hydrocarbon (CH). Oleh sebab itu disinilah rumitnya perhitungan

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 12

efisiensi energi yang akhirnya berujung pada nilai keekonomian

pemanfaatan hydrogen fuel.

Sel bahan bakar (Fuel cell) tidak beroperasi pada siklus

termal. Dengan demikian, mereka tidak dibatasi hukum-hukum

termodinamika seperti mesin pembakaran, seperti efisiensi siklus

Carnot. Namun, juga banyak yang salah mengartikan dengan

mengatakan bahwa sel bahan bakar dibebaskan dari hukum

termodinamika, karena sebagian besar orang berpikir

termodinamika dalam hal proses pembakaran (entalpi

pembentukan). Hukum termodinamika juga berlaku untuk proses

kimia (energi bebas Gibbs) seperti sel bahan bakar, namun

efisiensi maksimum teoritis lebih tinggi (83% efisien 298K dalam

kasus hidrogen / reaksi oksigen) dari siklus Otto efisiensi termal (

60% untuk rasio kompresi 10 dan rasio panas spesifik 1.4).

Membandingkan batas termodinamika bukanlah prediktor

yang baik pada efisiensi praktis yang dicapai. Juga, jika

“penggerak mekanik” adalah tujuan, output listrik dari sel bahan

bakar harus masih dikonversi menjadi daya mekanik yang

tentusaja menurunkan efisiensi. Dengan mengacu pada klaim

diatas, klaim yang benar adalah bahwa “keterbatasan yang

ditetapkan oleh hukum kedua termodinamika pada operasi sel

bahan bakar jauh lebih parah daripada pembatasan yang

dikenakan pada sistem konversi energi konvensional”.

Akibatnya, mereka dapat memiliki efisiensi yang sangat tinggi

dalam mengkonversi energi kimia menjadi energi listrik,

terutama ketika mereka dioperasikan dengan kerapatan daya

rendah, dan pemakaian bahan bakar hidrogen dan oksigen murni

sebagai reaktan.

C. Mengubah Urin Menjadi Bahan Bakar Hidrogen

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 13

Peneliti dari Amerika telah mengembangkan cara yang

efisien untuk memproduksi gas hidrogen dari urin. Tentu saja hal

ini menjadi salah satu alternative untuk sumber bahan bakar

mobil dimasa depan melainkan juga menjadi cara untuk

memperdayagunakan limbah yang dihasilkan oleh manusia.

Penggunaan gas hydrogen untuk bahan bakar mobil telah

menjadi alternative bahan bakar yang penggunaannya semakin

meningkat, hal ini disebabkan dengan mengggunakan gas

hydrogen maka gas buang yang dihasilkan tidak mencemari

lingkuangan karena yang keluar hanya uap air. Akan tetapi salah

satu kendala yang dihadapi adalah kurangnya sumber gas

hydrogen yang murah dan mudah diperbaharui. Gerardine Botte

dari Universitas Ohio kemungkinan telah menemukan jawaban

atas permasalahan tersebut, dengan menggunakan pendekatan

proses elektrolisis dia berhasil menghasilkan gas hydrogen dari

urin, salah satu limbah yang sangat berlimpah di bumi dan tentu

saja urine ini menjadi sumber gratis sehingga dapat memangkas

biaya produksi gas hydrogen.

Botte mengatakan bahwa ide ini muncul kepadanya

beberapa tahun lalu pada saat dia menghadiri konferensi bahan

bakar, saat itu dia mendiskusikan bagaimana cara mengubah

sumber daya air menjadi sumber daya energi yang bersih. “Saya

berharap kita bisa mengubah air menjadi sumber energi yang

ramah lingkungan”, katanya. Dia pun mulai memikirkan dengan

mencari sumber limbah yang dapat dijadikan sebagai sumber

untuk menghasilkan gas hydrogen.

Kandungan urin terutama adalah urea, dimana urea ini

memiliki empat atom hydrogen per molekulnya, iktan hydrogen

dengan ataom N dalam urea lebih lemah dibandingkan ikatan

hydrogen dengan atom O dalam air. Botte kemudian

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 14

memutuskan untuk menggunakan elektrolisis untuk memecah

bagian molekul urea ini dengan menggunakan elektroda berbasis

nikel yang bersifat selektif dan efisien untuk mengoksidasi urea.

Untuk memecah molekul urea ini diperlukan voltase sebesar 0,37

Volt yang mana voltase ini masih lebih rendah jika dibandingkan

yang diperlukan untuk mengelektrolisis air yaitu sekitar 1,23

volt.

Selama proses yang terjadi urea teradsorbsi pada

elektroda nikel, yang kemudian mengalirkan electron yang

kemudian molekul urea terurai. Gas hydrogen murni terbentuk

pada katoda, gas nitrogen dan sedikit gas oksigen dan hydrogen

terbentuk di anoda. Gas karbondioksida juga dihasilkan pada

saat elektrolisis akan tetapi gas ini tidak bercampur dengan gas

yang dihasilkan pada anoda dan katoda disebabkan gas ini

bereaksi dengan KOH membentuk kalium karbonat. “Perlu waktu

bagi kami untuk menggunakan rine manusia sebagai percobaan

sehingga kami bisa mempubilkasikan penelitian kami ini”, kata

Botte.

Menurut Botte, proses yang ada untuk memisahkan urin

dari air saat ini sangat mahal dan tidak efisien. Urin umumnya

terhidrolisis menjadi amonik sebelum terlepas keudara sebagai

gas ammonia. Terbentuknya gas ini akan membentuk

ammonium sulfat dan partikel nitral di udara, dimana kedua zat

ini dapat menyebabkan berbagai macam permasalahan bagi

kesehatan manusia seperti asma, bronchitis, dan kematian dini.

Grup peneliti tersebut telah menghabiskan banyak waktu

untuk mempelajari sitem elektrolisis yang akan dipakai termasuk

mempelajari mekanisme reaksinya secara komputasional. Botte

meyakini bahwa teknologi ini akan mampu dibuat dalam skala

yang besar untuk menghasilkan gas hydrogen. “salah satu

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 15

kendala yang menghalangi proses adalah banyaknya garam

yang ada dalam sumber urin,” kata Botte.

Bruce Logan, seorang ahli energi dari limbah dan direktur

Pennsylvania State University’s H2E Center and Engineering

Environmental Institute memberikan applause pada Botte yang

telah memberi kontribusi atas alternative produksi hydrogen

tanpa memecah molekul air. Bagaimanapun juga dia memberi

suatau pernyataan bahwa urea lebih cepat diubah menjadi

ammonia dengan menggunakan bakteri, hal ini tentu saja

menjadi batasan penelitian yang dilakukan oleh Botte. Tapi

Logan merasa bahwa ide Botte sangat bagus dengan memikirkan

bagaimana cara untuk mengolah limbah urine kita tidak hanya

untuk menghasilkan hydrogen akan tetapi juga untuk

menghasilkan sumber lain misalnya fosfor sebagai sumber pupuk

menginggat dimasa mendatang seperti halnya minyak bumi

fosfor bisa menjadi barang yang langka dan kita harus

memikirkan cara untuk mericycle fosfor untuk keperluan di masa

datang.

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 16

Bab III. Penutup

A. Kesimpulan

Setelah memahami isi pembahasan makalah ini, dapat

disimpulkan bahwa Kimia merupakan suatu ilmu yang sangat

menarik dan penting, sehingga bisa dikatakan bahwa Kimia itu

fantastik (Chemistry is Very fantastic) dengan melihat beberapa

peranan penting ilmu Kimia yang sudah dibahas di atas.

Nanoteknologi, Hidrogen yang unik, sampai pada pembuatan

bahan bakar hydrogen dari urin.

B. Saran

Mempelajari Kimia akan sangat menarik, jika kita

memahaminya. Dan jangan berpikir bahwa Kimia itu berbahaya

dan harus dijauhi.

CHEMISTRY IS VERY FANTASTIC

Andrio Suwuh – chemistry is very fantastic 17