Kegunaan Hidrokarbon Dalam Kehidupan Sehari-hari

Proses pembuatan polyester

Halah… akhirnya saya nyerah juga….

Belakangan ini saya dapet banyak permintaan serupa baik yang ditulis di komentar beberapa artikel disini maupun yang langsung lewat email / japri, yaitu tentang Kegunaan Hidrokarbon di Bidang Sandang, Pangan, Papan, Seni dan Estetika.

Saya sedikit heran, kenapa kok bisa timbul banyak permintaan yang sama dalam waktu yang hampir bersamaan. Saya pikir mungkin karena di kurikulum SMU memang sudah waktunya untuk diberikan tugas tersebut ke siswa. Setelah saya googling mencari kurikulum / silabus mengguanakan kata kunci kegunaan hidrokarbon ternyata benar, saya dapet silabus lengkap disini. Saya pikir silabus ini akan saya perlukan untuk jadi acuan topik yang akan saya tulis nantinya di persembahanku ini (atau blogger lainnya yang mungkin aware dengan edukasi teruna/teruni), makanya kemudian silabus tersebut saya back-up disini.

Sebelumnya saya minta maaf karena saya agak lambat memenuhi permintaan adik-adik tentang subjek tersebut diatas. Ini bukan tidak sengaja, tapi emang disengaja…

-  Yee….. emang napa, Kang ?

Sengaja saya lambatkan supaya adik-adik bisa fight dulu, sampai dimana usaha yang sudah adik-adik lakukan. Jangan sampai kejadiannya seperti tulisan saya disini. Dan saya suka adik-adik sudah mau usaha untuk mencari tau sampai ada yang hampir semalaman chatting di YM dan SMS dengan saya.

Well… jadi gini penjelasannya…

Untuk permintaan adik-adik ada dua hal yang berbeda :

Untuk urusan Sandang, Papan, Seni dan Estetika kita bisa berbicara tentang hidrokarbon. Tapi ketika sudah bicara pangan maka yang akan kita bicarakan adalah karbohidrat. Memang didalamnya masih ada hidrokarbonnya, tapi dengan tambahan oksigen didalam molekulnya. Lagipula selama ini yang saya tahu rasanya belum ada sumber pangan yang berasal dari hidrokarbon atau minyak bumi.. :p

So, sekarang mari kita ngobrol tentang hidrokarbon dulu.

Tapi supaya mudah mengertinya saya minta adik-adik baca dulu tulisan saya tentang :

1.  Proses Pengolahan Minyak Bumi,2.  Komposisi Minyak Bumi I,3.  Komposisi Minyak Bumi II dan4.  Peta proses petrokimia seperti gambar diatas, sebab

saya tidak akan menjelaskan dari awal lagi, tapi langsung ke topik.

SANDANG

Dari bahan hidrokarbon yang bisa dimanfaatkan untuk sandang adalah PTA (purified terephthalic acid) yang dibuat dari para-xylene dimana bahan dasarnya adalah kerosin (minyak tanah). Dari Kerosin ini semua bahannya dibentuk menjadi senyawa aromat, yaitu para-xylene. Rumus kimianya tau kan ? Bentuknya senyawa benzen (C6H6), tetapi ada dua gugus metil pada atom C1 dan C3 dari molekul benzen tersebut.

Para-xylene ini kemudian dioksidasi menggunakan udara menjadi PTA (lihat peta proses petrokimia diatas). Nah dari PTA yang berbentuk seperti tepung detergen ini kemudian direaksikan dengan metanol menjadi serat poliester. Serat poli ester inilah yang menjadi benang sintetis yang bentuknya seperti benang. Hampir semua pakaian seragam yang adik-adik pakai mungkin terbuat dari poliester. Untuk memudahkan pengenalannya bisa dilihat dari harganya. Harga pakaian yang terbuat dari benang sintetis poliester biasanya relatif lebih murah dibandingkan pakaian yang terbuat dari bahan dasar katun, sutra atau serat alam lainnya.

Kehalusan bahan yang terbuat dari serat poliester dipengaruhi oleh zat penambah (aditif) dalam proses pembuatan benang (saat mereaksikan PTA dengan metanol). Salah satu produsen PTA di Indonesia adalah di Pertamina Unit Pengolahan III dengan jenis produk dan peruntukannya disini.

Sebetulnya ada polimer lain yang juga dibunakan untuk pembuatan serat sintetis yang lebih halus atau lembut lagi. Misal serat untuk bahan isi pembalut wanita. Polimer tersebut terbuat dari polietilen.

PAPAN

Bahan bangunan yang berasal dari hidrokarbon pada umumnya berupa plastik. Bahan dasar plastik hampir sama dengan LPG, yaitu polimer dari propilena, yaitu senyawa olefin / alkena dari rantai karbon C3. Dari bahan plastik inilah kemudian jadi macam2… mulai dari atap rumah (genteng plastik), furniture, peralatan interior rumah, bemper mobil, meja, kursi, piring, dll. Pokoknya untuk jenisnya silahkan sebutkan sendiri… banyak kok… pokoknya cari aja dalam rumah yang berbahan dasar plastik deh.

Salah satu produsen bahan baku barang plastik di Indonesia adalah di Pertamina Unit Pengolahan III Palembang tempat saya kerja dengan jenis produk yang bermacam-macam.

SENI

Untuk urusan seni, terutama seni lukis, peranan utama hidrokarbon ada pada tinta / cat minyak dan pelarutnya. Mungkin adik-adik mengenal thinner yang biasa digunakan untuk mengencerkan cat. Sementar untuk urusan seni patung banyak patung yang berbahan dasar dari plastik atau piala, dll….

Hidrokarbon yang digunakan untuk pelarut cat terbuat dari Low Aromatic White Spirit atau LAWS mmerupakan pelarut yang dihasilkan dari Kilang PERTAMINA di Plaju dengan rentang titik didih antara 145o C — 195o C.

Senyawa hidrokarbonyang membentuk pelarut LAWS merupakan campuran dari parafin, sikloparafin, dan hidrokarbon aromatik. Untuk daftar pelarut lebih lengkap dan kegunaannya bisa dilihat disini.

ESTETIKA

Sebetulnya seni juga sudah mencakup estetika. Tapi mungkin lebih luas lagi dengan penambahan kosmetika. Jadi bahan hidrokarbon yang juga digunakan untuk estetika kosmetik adalah lilin. Misal lipstik, waxing (pencabutan bulu kaki menggunakan lilin) atau bahan pencampur kosmetik lainnya, farmasi atau semir sepatu. Tentunya lilin untuk keperluan kosmetik spesifikasinya ketat sekali.

Lilin parafin di Indonesia diproduksi oleh Kilang PERTAMINA UP- V Balikpapan melalui proses filtering press. Kualifikasi mutu lilin PERTAMINA berdasarkan

kualitas yang berhubungan dengan titik leleh, warna dan kandungan minyaknya. Jenis lilin dan peruntukannya secara lebih luas ada disini.

PANGAN

Nah, seperti saya sebutkan diatas, jika sudah berbicara pangan maka bahasannya bukan hidrokarbon murni lagi, tapi sedikit lebih luas, yaitu karbohidrat. Adik-adik tau kan jenis-jenis karbohidrat ? … Harus tau… sebab saya tidak akan bicara jenisnya lagi.

Karbohidrat atau sakarida adalah segolongan besar senyawa organik yang tersusun dari atom karbon, hidrogen, dan oksigen. Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana. Kalau atom karbon dinotasikan sebagai bola berwarna hitam, okeigen berwarna merah dan hidrogen berwarna putih maka bentuk molekul tiga dimensi dari glukosa akan seperti gambar disamping ini. Banyak karbohidrat yang merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta bercabang-cabang.

Karbohidrat merupakan bahan makanan penting dan sumber tenaga yang terdapat dalam tumbuhan dan daging hewan. Selain itu, karbohidrat juga menjadi komponen struktur penting pada makhluk hidup dalam bentuk serat (fiber), seperti selulosa, pektin, serta lignin.

Karbohidrat menyediakan kebutuhan dasar yang diperlukan tubuh. Tubuh menggunakan karbohidrat seperti layaknya mesin mobil menggunakan bensin. Glukosa, karbohidrat yang

paling sederhana mengalir dalam aliran darah sehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa. Gula ini kemudian oleh sel dioksidasi (dibakar) dengan bantuan oksigen yang kita hirup menjadi energi dan gas CO2 dalam bentuk respirasi / pernafasan. Energi yang dihasilkan dan tidak digunakan akan disimpan dibawah jaringan kulit dalam bentuk lemak.

Reaksi pembakaran gula dalam tubuh :

C6H12O6 (gula) + 6O2 (udara yang dihirup) —- >Energi + 6CO2 (udara yang dikeluarkan) + 6H2O (keringat atau air seni).

Segitu aja dulu… mudah2an cukup membantu…

Selamat belajar……

Sumber :

1. Proses pembuatan serat poliester : http://www.swicofil.com/pes.html2. Cat minyak : http://www.kathleenwaterloo.com/encaustic.html

3. Lipstik : http://www.ouithreequeens.com/welcome.html

4. Molekul Glukosa : http://library.advanced.org/11226/main/s03.htm

5. Monomer Lignin : http://ocean.fsu.edu/faculty/dittmar/dittmarmethods.html

6.

7. Sumber Asli Hidrokarbon8.  

9. Petroleum dan Gas Asli

10.

11. Petroleum ialah sejenis cecair pekat hitam yang dijumpai dalam tanah. Ia merupakan sumber asli hidrokarbon.

12. Petroleum terbentuk berjuta-juta tahun dahulu daripada hidupan laut yang mati, kemudian tertimbus oleh lumpur dan pasir. Apabila hidupan laut mati , bangkai mereka tenggelam ke dasar laut, kemudian ditimbus oleh sedimen . Melalui tindakan bakteria , pereputan separa berlaku dalam keadaan kekurangan oksigen. Penguraian seterusnya di bawah suhu dan tekanan yang tinggi akhirnya menghasilkan petroleum dan gas asli. Petroleum berkumpul apabila terperangkap di antara dua lapisan batuan yang tidak telap.Gas asli biasanya terkumpul di atas cecair petroleum. Gas asli terutamanya terbina daripada metana , sedikit etana , propana serta hidrokarbon berat .

13. Petroleum terdiri daripada campuran hidrokarbon yang kompleks yang boleh diasingkan kepada pecahan berlainan melalui kaedah penyulingan berperingkat kerana setiap pecahan mempunyai takat didih yang berlainan.

14.15.

16. Proses Penyulingan Berperingkat

Hidrokarbon dalam petroleum diasingkan melalui proses penyulingan berperingkat. Semasa penyulingan berperingkat , petroleum dipanaskan dalam sebuah menara pemeringkat . Hidrokarbon dengan takat didih yang lebih rendah meruap terlebih dahulu , naik ke bahagian atas menara lalu dikondensasikan dan diasingkan. Hidrokarbon dengan takat didih yang lebih tinggi akan terkumpul di bahagian bawah menara dan dikondensasikan sebagai cecair.

Hidrokarbon (pecahan) dalam petroleum dapat diasingkan kerana setiap hidrokarbon mempunyai takat didihnya tersendiri.

Proses peretakan digunakan untuk memecahkan molekul hidrokarbon yang besar kepada molekul hidrokarbon yang kecil . Sebelum setiap hidrokarbon dipasarkan , proses peretakan dan penulenan dilakukan bagi menjamin mutu pecahan tersebut.

17. Anda digalakkan untuk membaca selanjutnya tentang   eksperimen penyulingan petroleum. ( Eksperimen ini boleh dijalankan di makmal. )

18.  

19. Sifat Pecahan-Pecahan  Petroleum Yang Diperolehi20. Makin rendah takat didih pecahan petroleum itu ;

makin kurang likat pecahan itu

makin cerah warnanyamakin mudah pecahan itu terbakarmakin bersih nyalanya ( kurang berjelaga )21. Makin tinggi takat didih pecahan petroleum itu ;

makin likat pecahan itumakin gelap warnanyamakin sukar pecahan itu terbakarmakin berjelaga nyalanya.22.  23. Pecahan-pecahan Petroleum Dan Kegunaannya.

Pecahan Petroleum Kegunaan

Gas-gas petroleum(takat didih paling rendah )

Dicairkan di bawah tekanan dan digunakan sebagai gas untuk memasak.

Petrol Digunakan sebagai bahan api untuk kereta dan kenderaan ringan.

Nafta Sumber bagi pembuatan plastik, dadah, dan kain sintetik dalam industri petrokimia dan sebagai pelarut

Kerosin Digunakan sebagai bahan api untuk pesawat terbang serta untuk pemanasan dan pencahayaan (lampu kerosin )

Diesel Digunakan sebagai bahan api untuk kenderaan berat seperti bas , lori dan kereta api.

Minyak pelincir Digunakan sebagai pelincir untuk mengurangkan geseran

Parafin Digunakan untuk membuat lilin,bahan penggilap dan bahan pencuci

Minyak Bahan Api Digunakan sebagai bahan api dalam kapal , mesin kilang dan stesen jana kuasa

Bitumen Digunakan untuk membuat jalan raya dan bahan

(takat didih paling tinggi) kalis air.

24.  

25. Arang batu .

26.27. Arang batu juga merupakan sumber asli hidrokarbon.Arang batu terbentuk

daripada sisa tumbuhan (di kawasan berpaya) yang mati , kemudian tertimbus , berjuta-juta tahun dahulu . Sisa tumbuhan itu terdedah kepada suhu dan tekanan yang tinggi , seterusnya bertukar kepada arang batu.

28. Arang batu digunakan sebagai bahan api dan sumber pelbagai jenis bahan kimia seperti minyak wangi , cat , plastik , detergen dan bahan letupan. Metana dapat diperoleh dengan memanaskan arang batu kepada suhu 1300 darjah Celsius.

29.

30. Eksperimen31.  

32. Eksperimen : Mengkaji penyulingan petroleum (minyak mentah) di dalam makmal.

33.34.  35. Kaedah :

Radas penyulingan ringkas seperti pada rajah di atas disediakan .Minyak mentah dalam tabung didih dipanaskan dan hasil sulingan dikumpulkan pada julat suhu yang berbeza.Hasil sulingan dipungut dan sifat setiap pecahan dikaji dari aspek berikut , iaitu kelikatan, warna pecahan , sifat nyalaan dan kebolehbakaranUntuk menentukan sifat kelikatan , sedikit pecahan tertentu dituang ke dalam piring kaca. Piring kaca itu dicondongkan sedikit dan pemerhatian dibuat samada pecahan itu mudah mengalir atau tidak.Untuk menentukan warna pecahan , perbandingan warna dibuat bagi setiap pecahan itu.Untuk mengkaji sifat nyalaan , pecahan tertentu dimasukkan ke dalam mangkuk pijar . Sekerat benang dicelup ke dalam pecahan itu untuk bertindak sebagai sumbu. Sumbu itu dinyalakan . Warna nyalaan itu diperhatikan . Sekeping kertas turas diletak di atas nyala untuk lihat kuantiti jelaga yang terkumpul dari nyala itu.

36.37. Ujian Sifat Nyala

38. Keputusan :

Pecahan Julat Suhu

( 0C )

Warna Pecahan

Kelikatan Keboleh bakaran

Kuantiti jelaga

1 50- 100 0C Tidak berwarna

Cair / mudah mengalir

Mudah terbakar

Tiada jelaga

2 101-150 0C Kuning muda

Pekat sedikit Mudah terbakar

Sedikit jelaga

3 151- 200 0C Kuning tua Agak pekat Susah terbakar

Agak banyak jelaga

4 201- 250 0C Perang Agak pekat Amat sukat terbakar

Amat banyak jelaga

Baki Lebih dari 250 0C

Perang tua - hitam

Amat likat / sangat sukar mengalir

Tidak terbakar

-

39. Perbincangan :40. 1) Daripada keputusan eksperimen , didapati sifat(ciri) pecahan berubah dengan

bertambahnya takat didih pecahan.41. Semakin tinggi takat didih pecahan itu :

Semakin likat pecahan itu ( kerana saiz molekul pecahan semakin besar dan daya

tarikan antara molekul-molekulnya semakin kuat menyebabkan molekul –molekul sukar bergelongsor antara satu sama lain. )Semakin sukar ia terbakar dan kuantiti jelaga semakin bertambah .( sebab peratus karbon per molekul semakin bertambah dengan bertambahnya takat didih pecahan itu.)Semakin gelap warna pecahan itu .42. 2) Pecahan-pecahan itu mempunyai sifat yang sama dari segi :43. Keterlarutan dalam air - Semua pecahan petroleum tidak larut dalam air.44. PH – Semua pecahan petroleum bersifat neutral .45. Hasil pembakaran sama - Semua pecahan terbakar dalam udara berlebihan

untuk menghasilkan gas karbon dioksida dan air.

Monday, 14 January 2008

Minyak Bumi dan Proses Destilasi

Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin petrus – karang dan oleum – minyak), dijuluki juga sebagai emas hitam, adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak Bumi. Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya.Komposisi

Komponen kimia dari minyak bumi dipisahkan oleh proses distilasi, yang kemudian, setelah diolah lagi, menjadi minyak tanah, bensin, lilin, aspal, dll.Minyak bumi terdiri dari hidrokarbon, senyawaan hidrogen dan karbon.Empat alkana teringan— CH4 (metana), C2H6 (etana), C3H8 (propana), dan C4H10 (butana) — semuanya adalah gas yang mendidih pada -161.6°C, -88.6°C, -42°C, dan -0.5°C, berturut-turut (-258.9°, -127.5°, -43.6°, dan +31.1° F).Rantai dalam wilayah C5-7 semuanya ringan, dan mudah menguap, nafta jernih. Senyawaan tersebut digunakan sebagai pelarut, cairan pencuci kering (dry clean), dan produk cepat-kering lainnya. Rantai dari C6H14 sampai C12H26 dicampur bersama dan digunakan untuk bensin. Minyak tanah terbuat dari rantai di wilayah C10 sampai C15, diikuti oleh minyak diesel (C10 hingga C20) dan bahan bakar minyak yang digunakan dalam mesin kapal. Senyawaan dari minyak bumi ini semuanya dalam bentuk cair dalam

suhu ruangan.Minyak pelumas dan gemuk setengah-padat (termasuk Vaseline®) berada di antara C16 sampai ke C20.Rantai di atas C20 berwujud padat, dimulai dari "lilin, kemudian tar, dan bitumen aspal.Titik pendidihan dalam tekanan atmosfer fraksi distilasi dalam derajat Celcius:

minyak eter: 40 - 70 °C (digunakan sebagai pelarut)minyak ringan: 60 - 100 °C (bahan bakar mobil)minyak berat: 100 - 150 °C (bahan bakar mobil)minyak tanah ringan: 120 - 150 °C (pelarut dan bahan bakar untuk rumah tangga)kerosene: 150 - 300 °C (bahan bakar mesin jet)minyak gas: 250 - 350 °C (minyak diesel/pemanas)minyak pelumas: > 300 °C (minyak mesin)sisanya: tar, aspal, bahan bakar residu

Beberapa ilmuwan menyatakan bahwa minyak adalah zat abiotik, yang berarti zat ini tidak berasal dari fosil tetapi berasal dari zat anorganik yang dihasilkan secara alami dalam perut bumi. Namun, pandangan ini diragukan dalam lingkungan ilmiah.

Proses Operasi di dalam Kilang Minyak

Minyak mentah yang baru dipompakan ke luar dari tanah dan belum diproses umumnya tidak begitu bermanfaat. Agar dapat dimanfaatkan secara optimal, minyak mentah tersebut harus diproses terlebih dahulu di dalam kilang minyak.Minyak mentah merupakan campuran yang amat kompleks yang tersusun dari berbagai senyawa hidrokarbon. Di dalam kilang minyak tersebut, minyak mentah akan mengalami sejumlah proses yang akan memurnikan dan mengubah struktur dan komposisinya sehingga diperoleh produk yang bermanfaat.Secara garis besar, proses yang berlangsung di dalam kilang minyak dapat digolongkan menjadi 5 bagian, yaitu:Proses Distilasi, yaitu proses penyulingan berdasarkan perbedaan titik didih; Proses ini berlangsung di Kolom Distilasi Atmosferik dan Kolom Destilasi Vakum.Proses Konversi, yaitu proses untuk mengubah ukuran dan struktur senyawa hidrokarbon. Termasuk dalam proses ini adalah:Dekomposisi dengan cara perengkahan termal dan katalis (thermal and catalytic cracking)Unifikasi melalui proses alkilasi dan polimerisasiAlterasi melalui proses isomerisasi dan catalytic reformingProses Pengolahan (treatment). Proses ini dimaksudkan untuk menyiapkan fraksi-fraksi hidrokarbon untuk diolah lebih lanjut, juga untuk diolah menjadi produk akhir.Formulasi dan Pencampuran (Blending), yaitu proses pencampuran fraksi-fraksi hidrokarbon dan

penambahan bahan aditif untuk mendapatkan produk akhir dengan spesikasi tertentu.Proses-proses lainnya, antara lain meliputi: pengolahan limbah, proses penghilangan air asin (sour-water stripping), proses pemerolehan kembali sulfur (sulphur recovery), proses pemanasan, proses pendinginan, proses pembuatan hidrogen, dan proses-proses pendukung lainnya.

Proses Distilasi

Tahap awal proses pengilangan berupa proses distilasi (penyulingan) yang berlangsung di dalam Kolom Distilasi Atmosferik dan Kolom Distilasi Vacuum. Di kedua unit proses ini minyak mentah disuling menjadi fraksi-fraksinya, yaitu gas, distilat ringan (seperti minyak bensin), distilat menengah (seperti minyak tanah, minyak solar), minyak bakar (gas oil), dan residu. Pemisahan fraksi tersebut didasarkan pada titik didihnya.Kolom distilasi berupa bejana tekan silindris yang tinggi (sekitar 40 m) dan di dalamnya terdapat tray-tray yang berfungsi memisahkan dan mengumpulkan fluida panas yang menguap ke atas. Fraksi hidrokarbon berat mengumpul di bagian bawah kolom, sementara fraksi-fraksi yang lebih ringan akan mengumpul di bagian-bagian kolom yang lebih atas.Fraksi-fraksi hidrokarbon yang diperoleh dari kolom distilasi ini akan diproses lebih lanjut di unit-unit proses yang lain, seperti: Fluid Catalytic Cracker, dll.Produk-produk Kilang MinyakProduk-produk utama kilang minyak adalah:Minyak bensin (gasoline). Minyak bensin merupakan produk terpenting dan terbesar dari kilang minyak.Minyak tanah (kerosene)LPG (Liquified Petroleum Gas)Minyak distilat (distillate fuel)Minyak residu (residual fuel)Kokas (coke) dan aspalBahan-bahan kimia pelarut (solvent)Bahan baku petrokimiaMinyak pelumasDistilasiDistilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.

SejarahDistilasi pertama kali ditemukan oleh kimiawan Yunani sekitar abad pertama masehi yang akhirnya

perkembangannya dipicu terutama oleh tingginya permintaan akan spritus. Hypathia dari Alexandria dipercaya telah menemukan rangkaian alat untuk distilasi dan Zosimus dari Alexandria-lah yang telah berhasil menggambarkan secara akurat tentang proses distilasi pada sekitar abad ke-4 Bentuk modern distilasi pertama kali ditemukan oleh ahli-ahli kimia Islam pada masa kekhalifahan Abbasiah, terutama oleh Al-Razi pada pemisahan alkohol menjadi senyawa yang relatif murni melalui alat alembik, bahkan desain ini menjadi semacam inspirasi yang memungkinkan rancangan distilasi skala mikro, The Hickman Stillhead dapat terwujud. Tulisan oleh Jabir Ibnu Hayyan (721-815) yang lebih dikenal dengan Ibnu Jabir menyebutkan tentang uap anggur yang dapat terbakar, ia juga telah menemukan banyak peralatan dan proses kimia yang bahkan masih banyak dipakai sampai saat kini. Kemudian teknik penyulingan diuraikan dengan jelas oleh Al-Kindi (801-873).[1]Salah satu penerapan terpenting dari metode distilasi adalah pemisahan minyak mentah menjadi bagian-bagian untuk penggunaan khusus seperti untuk transportasi, pembangkit listrik, pemanas, dll. Udara didistilasi menjadi komponen-komponen seperti oksigen untuk penggunaan medis dan helium untuk pengisi balon. Distilasi juga telah digunakan sejak lama untuk pemekatan alkohol dengan penerapan panas terhadap larutan hasil fermentasi untuk menghasilkan minuman suling.[sunting] Distilasi Skala IndustriUmumnya proses distilasi dalam skala industri dilakukan dalam menara, oleh karena itu unit proses dari distilasi ini sering disebut sebagai menara distilasi (MD). MD biasanya berukuran 2-5 meter dalam diameter dan tinggi berkisar antara 6-15 meter. Masukan dari MD biasanya berupa cair jenuh (cairan yang dengan berkurang tekanan sedikit saja sudah akan terbentuk uap) dan memiliki dua arus keluaran, arus yang diatas adalah arus yang lebih volatil (lebih ringan/mudah menguap) dan arus bawah yang terdiri dari komponen berat. MD terbagi dalam 2 jenis kategori besar:Menara Distilasi tipe Stagewise, MD ini terdiri dari banyak plate yang memungkinkan kesetimbangan terbagi-bagi dalam setiap platenya, dan Menara Distilasi tipe Continous, yang terdiri dari packing dan kesetimbangan cair-gasnya terjadi di sepanjang kolom menara.

Co-production of Bioethanol

by Rendra Bayu on 08/02/08 at 2:15 pm | 144 Comments | Print article | Email article

Seperti yang telah kita ketahui bersama, Indonesia kaya akan biomassa, apapun itu bentuknya. Oleh karena itu, pemanfaatan biomassa sebagai sumber energi sangat potensial untuk dikembangkan. Berikut ini adalah paparan ringkas tentang produksi bioetanol dari bahan baku biomassa (bahan berselulosa) yang dikaitkan dengan produksi biofuel yang lain serta sedikit pembahasan tentang bio/catalytic refineries dan integrasinya dengan conventional refineries.

Hydrogen Production

Konversi biomassa menjadi hidrogen secara biologi dapat dilakukan dengan proses photofermentation maupun darkfermentation. Perolehan hidrogen dengan dark fermentation hanya mencapai 10-20% dari jumlah kandungan hidrogen dalam bahan organik teoretik. Perolehan hidrogen bervariasi dari 0,52 mol/mol heksosa yang diperoleh jika menggunakan subtrat molase dalam batch culture Enterobacter aerogenes, hingga 2,3 mol/mol heksosa jika menggunakan glukosa sebagai substrat dalam continuous culture Clostridium butyricum. Selain perolehan yang rendah, permasalahan lain yang ada dalam produksi hidrogen secara fermentasi adalah konsumsi hidrogen oleh organisme lain seperti metanogenik sehingga substrat awal harus di sterilisasi terlebih dahulu dan menggunakan inokulum yang dalam keadaan murni. Proses produksi hidrogen yang berdiri sendiri dengan cara ini masih tidak laik untuk diaplikasikan saat ini.

Methane Production

Dalam ekosistem anaerobik degradasi biomassa (yang tak tersterilisasi) secara normal dapat mengikuti jalur yang diilustrasikan pada Fig 1. Jika tidak ada akseptor elektron anorganik seperti sulfat atau nitrat, metana menjadi produk akhir proses karena semua senyawa intermediet dari bakteri fermentasi dapat di degradasi menjadi metana, karbondioksida, dan air. Hampir 90% energi dalam biomassa terkonversi menjadi produk akhir dan hanya 10% digunakan untuk bakteri fermentasi. Dalam tahap akhir proses pembentukan metana, karbon (dalam biomassa) hampir sepenuhnya diubah menjadi keadaan paling teroksidasi (CO2) dan paling tereduksi (CH4). Hanya 4% energi digunakan unuk mikroorganisme dan 86% energi terkandung dalam metana.

Dalam proses fermentasi metanogenik secara umum diperoleh perolehan metana mendekati perolehan maksimum teoretik 3 mol CH4/mol glukosa.

Production Biofuels Using the Maxifuel Concept

Proses produksi hidrogen, metana, dan bioetanol dapat dilangsungkan secara terintegrasi, seperti dalam Maxifuel concept (ilustrasi Fig 2). Konsep ini didesain untuk produksi Etanol dari bahan

lignoselulosa, untuk menghasilkan jumlah biofuel yang maksimum per unit raw material dan memanfaatkan residu untuk konversi lebih lanjut menjadi energi. Produk utama bioetanol digunakan untuk bahan bakar transportasi dan penekanan proses ini untuk optimasi produksi etanol. Produksi biofuel yang lain seperti metana, hidrogen, dan produk bernilai lain seperti bahan bakar padat akan menambah nilai lebih pada proses. Proses ini juga ramah lingkungan karena dilakukan recycle dan reuse aliran keluaran. Pengembangan produksi etanol berbasis bahan lignoselulosa dapat diintegrasikan lebih lanjut dalam produksi bioetanol konvensional dari bahan jagung, dimana residu jagung dan fiber dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan produktivitas 20% seperti tertera pada ilustrasi Fig 3.

Lebih dari 19% bahan baku terpisahkan sebagai padatan, yang dapat dimanfaatkan untuk proses pembakaran. Jika diinginkan, fraksi ini dapat ditingkatkan, sebaliknya jika tidak diinginkan dapat diresirkulasi pada proses pretreatment bersama dengan bahan baku. Neraca massa dari proses Maxifuel dapat dilihat pada ilustrasi Fig 4. Pilot plant proses ini telah di buat di Technical University of Denmark, DTU (ilustrasi Fig 5) dan konsep ini akan didemonstrasikan pada tahun 2008.

Proses Maxifuel yang telah dipatenkan terdiri dari beberapa tahapan sebagai berikut:

1. PretreatmentProses pretreatment dari bahan lignoselulosa lebih intensif dibandingkan dengan bahan gula dan bahan berpati. Metode pretreatment bahan lignoselulosa sekarang ini mengonsumsi 30-40% biaya total untuk produksi bioetanol.

2. HydrolysisHidrolisa keluaran tahap pretreatment direaksikan dengan enzim untuk memecah selulosa dan hemiselulosa menjadi heksosa dan pentosa sehingga dapat di fermentasi mejadi etanol. Harga enzim sangat mahal, sehingga penelitian untuk mendapatkan enzim dengan aktivitas tinggi dan harga murah adalah kunci untuk mengatasi hambatan ini. Adapun cara lain untuk mereduksi biaya adalah dengan melakukan recycle loops untuk mengumpan balik enzim dalam tangki hidrolisis enzimatik.

3. Fermentation of C6 sugars Tahap hidrolisis dapat dioptimalkan dengan melakukan kombinasi hidrolisis enzymatik bersamaan dengan proses fermentasi oleh ragi (simultaneous saccharification and fermentation, SSF). Temperatur optimum enzim yang lebih tinggi dari pada temperatur optimum ragi dapat mengurangi keuntungan menggunakan proses SSF dibandingkan dengan proses terpisah. Ragi roti Saccharomyces cerevisiae digunakan untuk menghasilkan etanol, dan telah banyak digunakan dalam produksi skala industrial. Produktivitas etanol yang besar serta toleran terhadap etanol dan inhibitor lain dalam hidrolisa biomassa adalah alasan penting digunakannya organisme ini, meskipun proses fermentasi xylose organisme ini kurang.

4. SeparationSetelah fermentasi glukosa oleh ragi dalam konsep Maxifuel, lignin dipisahkan dengan menggunakan filter, yang sangat mungkin didapatkan lignin dengan berat kering yang tinggi untuk menghindari pembuangan xylose dan etanol yang berada dalam fasa likuid.

5. Fermentation of C5 sugarsGula residu dalam hidrolisat setelah proses fermentasi oleh ragi di fermentasikan lagi menggunakan mikroorganisme termofilik, Thermobacter BG1. Modifikasi genetik pada mikroorganisme ini dapat menghasilkan 38,7 g/L atau 5,4% v/v etanol dalam sistem kontinu dari hidrolisa bahan nondetoxified lignoselulosa. Temperatur pertumbuhan pada 75oC memberi kemudahan untuk proses distilasi etanol dari reaktor. Operasi pada kondisi termofilik dapat menurunkan pengaruh kontaminasi, yang merupakan hambatan utama proses fermentasi pada kondisi mesofilik. Selama proses fermentasi gula residu ini, 0,5 sampai 1,1 mol hidrogen/mol substrat dihasilkan sebagai produk samping. Untuk optimasi kelayakan, proses fermentasi termofilik bioetanol dilakukan dalam sistem reaktor terimobilisasi. Imobilisasi organisme ini dalam up flow reactor meningkatkan toleransi etanol, meningkatkan konversi substrat, dan menurunkan sensitivitas ketidakseimbangan proses fermentasi

6. Anaerobic digestion of process water and recirculationEfluen dari produksi bioetanol masih mengandung bahan organik yang besar, kecuali karbohidrat. Anaerobik digestion telah lama digunakan untuk mengolah limbah yang mengandung zat organik dalam konsentrasi yang tinggi. Keuntungan proses ini antara lain menstabilkan aliran limbah, efisiensi reduksi kandungan zat organik tinggi, dan produksi metana sebagai bahan baku energi. Pendapatan dari produksi metana dapat mengurangi biaya produksi bioetanol hingga mencapai 34%. Efluen dari tahap fermentasi mengandung lignin berberat

molekul rendah yang dihasilkan selama proses fisik-kimia pada tahap pretreatment, yang berupa senyawa aromatik. Senyawa aromatik ini secara umum sukar di degradasi pada proses anaerob, dan jika digunakan kembali akan menginhibisi proses fermentasi. Oleh karena itu, pencapaian dalam proses purifikasi anaerobik yang dapat mendegradasi senyawa ini sangat penting dilakukan.

Bio/Catalytic Refineries

Perkembangan lanjut biorefineries dapat dilakukan dengan teknik hibrida menggabungkan proses konversi biologi dengan proses hilir katalitik. Proses dalam autothermal reformer dengan efisiensi tinggi dapat mengubah 1 mol etanol menjadi 5 mol hidrogen. Jika digabungkan dengan proses biologi dimana 2 mol etanol dihasilkan dari setiap molekul gula (glukosa) perolehan hidrogen dalam dua tahap menjadi 83 % dari nilai maksimum teoretik, lebih besar jika dibandingkan dengan proses fermentasi yang hanya mencapai 10-20%. Selain itu, dihasilkan juga hidrogen dari proses fermentasi termofilik yang akan menambah perolehan hidrogen pada keseluruhan proses mendekati nilai maksimal teoretik yaitu 12 mol hidrogen/mol monosakarida.

Hidrogen dipandang sebagai salah satu energi masa depan. Pengenalan proses hilir konversi katalitik biofuel memungkinkan digunakannya bahan bakar yang tidak memerlukan perlakuan yang lebih kompleks (etanol untuk menghasilkan hidrogen) untuk alat transportasi dengan menggabungkan teknologi fuel cell.

Integrated Conventional and Bio/Catalytic Refineries

Adanya perhatian dan perkembangan yang pesat pemanfaatan biomassa sebagai bahan baku energi, tidak menutup kemungkinan bahan bakar minyak akan terganti semua dalam kurun waktu 50 tahun. Integrasi antara conventional refineries dengan bio/catalytic refineries akan menimbulkan kesinergian dalam proses, ketersediaan bahan kimia, dan logistik. Beberapa aliran proses, limbah, dan panas dari conventional refinery dapat dimanfaatkan dalam biorefinery (ilustrasi Fig 6). Air pendingin dan beberapa aliran efluen dapat digunakan sebagai air proses dalam biorefinery. Conventional refinery memiliki sejumlah besar energi dengan temperatur rendah yang dapat ditukar dan dimanfaatkan untuk energi proses dalam biorefinery. Produk biorefinery dapat digunakan sebagai bahan baku untuk bermacam-macam proses dalam conventional refinery. Sebagai contoh, etanol digunakan sebagai bahan campuran produk gasolin.

Hidrogen yang dihasilkan dari proses biologi dapat dimanfaatkan untuk proses hidrogenasi dalam conventional refiery. Methane dari proses biorefinery dapat digunakan untuk bahan bakar, dan dapat juga digunakan sebagai bahan baku proses reformasi katalitik untuk menghasilkan hidrogen. Dapat juga digunakan untuk menghasilkan gas sintesis (CO/H2), yang dapat dimanfaatkan dalam proses gas to liquids atau produksi metanol. Adanya tahap proses katalitik antara kedua refinery ini dapat meningkatkan keuntungan dua kali lipat , karena hidrokarbon keluaran proses katalitik dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku proses refining lebih lanjut pada coventional refinery.

Referensi: Bioscience and Technology, BioCentrum-DTU, Technical University of

Politik dan Ekonomi | 29.05.2008

Qatar: Uang Minyak untuk Investasi

Großansicht des Bildes mit der Bildunterschrift: Instalasi Penyulingan Gas Bumi di Qatar

Pada daftar negara yang mengenyam keberuntungan ini, negara-negara teluk Persia yang memililki cadangan minyak bumi terbesar di dunia berada di paling atas. Lalu apa yang diperbuat negara-negara itu dengan penghasilannya

Qatar bukan saja termasuk negara penghasil minyak bumi terbesar di dunia. Qatar juga berada di tangga atas peringkat negara yang penduduknya menyandang sakit gula. Setiap satu di antara lima warga Qatar berpenyakit diabetes. Penyakit ini meluas tanpa betul-betul disadari, yakni semenjak minyak bumi ditemukan di kawasan itu dan gaya hidup masyarakat semakin luksus.

“Dulu ketika bangsa ini masih hidup di tenda-tenda, hidup berpindah-pindah dan melakukan perjalanan dengan onta, orang-orangnya masih membutuhkan banyak kalori. Sekarang, mobil-mobil Land Cruiser sudah menggantikan onta. Kenyamanan yang tersedia membuat banyak orang menjadi malas bergerak", begitu menurut Thomas Flock, yang memimpin Akademi Olah Raga Aspire.

Di kompleks bangunan Aspire itu, terdapat ruangan olah raga terbesar di dunia. Di bawah kubahnya bisa diselenggarakan 12 acara olahraga sekaligus.  Milyaran dolar dikeluarkan oleh Emir Qatar untuk membangun Akademi Olah Raga Aspire empat tahun yang lalu. Tujuannya adalah agar rakyat Qatar yang kelewat gemuk bisa kembali sehat.

Itu hanya salah satu contoh nyata tentang apa yang dilakukan oleh ke enam kerajaan di teluk Persia dengan harta kekayaan mereka. Tahun lalu, hanya dari ekspor gas dam minyak bumi saja, penghasilan negara-negara Teluk ini mencapai 407 milyar dolar.  Bila harga minyak bumi tetap stabil pada 100 dolar  per barel, maka sampai tahun 2020 negara-negara itu akan menghasilkan 9 trilyun dolar. Mengelola jumlah uang sebanyak ini dengan baik merupakan tantangan yang besar. 

Negara-negara Teluk Persia menginvestasikan dananya di Barat selama empat tahun. Namun kemudian terjadi peristiwa pemboman 11 September 2001, dan suasana di Amerika Serikat berubah drastis dengan meluasnya sentimen anti Arab,  anti Muslim.

Para penanam modal dari negara telukpun bereaksi. Begitu keterangan sejarahwan Jerman, Frauke Heard-Bey  yang telah 40 tahun menetap di Abu Dhabi: “Sekarang Amerika Serikat tidak selalu menjadi lokasi penanaman modal. Kalau dulu orang-orang bisa dengan cepat memilih untuk berinvestasi di Amerika Serikat. Sekarang modal itu ditarik kembali dan harus diinvestasikan di tempat lain."

Pada tahun  50' dan 60'an, negara-negara Arab menggunakan pemasukan hasil minyak bumi itu untuk membangun sekolah-sekolah dan rumah-rumah sakit. Sekarang setelah standar hidup di negara-negara ini sama dengan di Eropa, ketergantungan pada minyak dan gas bumi menurun. Ekonomi negara diberi landasan yang lebih luas.

Sekarang kebanyakan investasi yang dilakukan adalah di bidang perdagangan, keuangan, pelayanan dam pariwisata. Yang sangat mengagumkan adalah jumlah dana yang ditanam kembali di dalam negeri. Total dari biaya proyek-proyek yang dikembangkan di enam kerajaan di teluk Persia ini mencapai 1,9 Trilyun dolar, 43% lebih banyak daripada tahun lalu. (ek)