aa1

123

TEKNIK NEGERI

KIMIA

MEMBANGUN

(Makalah Ilmiah)

Oleh : NAMA : HARIANSYAH NPM : 0715041044

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR 2007 LAMPUNG

i

KATA PENGANTARAssalamualaiku m wr. wb. Segala puji kita panjatkan kehadirat Allah Swt yang telah memberikan kita semua iman dan takwa serta kesehatan baik jasmani maupun rohani sehingga pada saat ini kita semua masih senantiasa dapat melaksanakan kewajiban-NYA yaitu mencari ilmu. Tak lupa kita panjatkan shalawat serta salam kepada junjungan kita nabi besar Muhammad Saw yang telah menuntun kita dar i jaman kebodohan (jahiliyah) kepada jaman penerangan. Makalah ilmiah ini dibuat oleh penulis sebagai tugas dari senio r tingkat dan sebagai pemicu awal masuknya penulis ke Universitas Lampung Fakultas Teknik Jurusan Teknik Kimia. Makalah ilmiah ini dibuat sebagai rujukan sejauh mana penulis mengetahui segala sesuatu yang akan dihadapi maupun yang akan dijalani dalam perkuliahan di jurusan Teknik Kimia. Makalah ilmiah ini tidak luput pula dari berbagai partisipasi kerabat-kerabat penulis baik Orang tua, kakak senior tingkat, teman-teman se-angkatan, maupun sanak saudara yang telah mambantu terbentuknya karya ilmiah ini. Namun Makalah ilmiah ini masih sangat jauh dari kesempur naan, mengingat dikerjakan dalam waktu yang singkat dan kekurang pahaman penulis mengenai cara serta proses pembuatannya. Oleh karena itu jika pembaca memiliki pesan dan saran mo ho n disampaikan kepada penulis untuk rujukan bagi penulis dimasa yang akan datang. Semoga saja karya kecil ini dapat memberi sedikit wawasan kepada pembacanya maupun penulis pr ibadi. Wassalam. Bandar Lampung, 13 September 2007

Penulis

ii

DAFTAR ISIHalaman JUDU .... i L KATA PENGANTAR . .. ii DAFTAR ISI .. iii

BAB I KIMIA

PENGERTIAN DAN RUANG LINGKUP TEKNIK

1. Pengertian Teknik Kimia .. 1

2. Ruang Lingkup Teknik Kimia .. 3 a. Neraca Massa 4 b. Neraca Energi .. 5 c. Peristiwa Perpindahan Massa . . 6 d. Reaksi Kimia 7 e. Termok imia .. 9 f. Termodinamika . 9 g. Mekanika Fluida .. 12BAB II PERAN INDONESIA DAN KONDISI TEKNIK KIMIA DI INDUSTRI

1. Peran Teknik Kimia dalam Pembangunan Daerah dan Nasio nal 16 a. Dalam Pembangunan Daerah ... 16 b. Dalam Pembangunan Nasional 17 2. Peranan Mahasiswa Teknik Kimia dalam Pr oses Perubahan .. 18 3. Kondisi Perindustr ian Kimia Indonesia . .. 19

BAB III SARAN

KESIMPULAN

DAN

1. Kesimpu lan . 21 2. Saran . 21

DAFTAR PUSTAKA . 22

iii

BAB I PENGERTIAN DAN LINGKUP TEKNIK KIMIA RUANG

1. Pengertian Teknik Ki mia Menurut Bahasa atau asal katanya, Teknik adalah proses atau cara membuat sesuatu,sedangkan Kimia adalah bahan-bahan yang bersifat biologis maupun fisis yang sering digunakan oleh manusia didalam kehidupannya sehari-hari. Jika di gabung maka teknik kimia menurut bahasa adalah pr oses/cara membuat sesuatu yang bahan dasanya berupa zat baik bersifat biologis maupun fisis yang sering diketemukan dalam kehidupan sehari- hari.

Menurut Pandangan Umum serta perkuliahan, Teknik kimia atau yang biasa disebutChemical Engineering adalah ilmu teknik atau rekayasa yang mempelajari pemro sesan bahan mentah menjadi barang yang lebih berguna, dapat berupa barang jadi ataupun barang setengah jadi. Ilmu teknik kimia diaplikasikan terutama dalam perancangan dan pemeliharaan proses-pr oses kimia, baik dalam skala kecil maupun dalam skala besar seperti perusahaan-perusahaan yang berbahan dasar kimia. Insinyur teknik kimia yang peker jaannya bertanggung jawab terhadap perancangan dan perawatan proses kimia pada skala pabrik dikenal dengan sebutan "insinyur proses" ( process ). engineer Selain itu menurut pandangan penulis sendiri, Teknik Kimia adalah suatu ilmu tentang rekayasa bahan kimia yang mempro ses bahan mentah menjadi bahan jadi dengan mengutamakan unsur ekonomis dan dapat juga dikatakan ilmu ini adalah induknya semua ilmu yang diketemukan dalam kehidupan sehari- hari.

Teknik Kimia ini sangat berbeda dengan Kimia Dasar, bukan hanya dalampenger tiannya saja namun juga dalam pelajaran yang diajarkannya. Contohnya saja dalam hal belajar, di Teknik Kimia kita tidak akan bertemu dengan pelajaran meneliti suatu zat atau menemukan zat-zat baru yang biasa dilakukan o leh Kimia Dasar. Namun kita akan lebih difokuskan untuk mengaplikasikan dan mengembangkan zat-

iv

zat yang sudah diketemukan sebelumnya. Memang secara tidak langsung teknik kimia tidak menemukan hal baru dalam dunia zat, namun dalam konteks produksi bahan-bahan jadi, teknik kimialah yang berperan penting dalam menguasai bidang produksi di dalam kehidupan sehari-hari. Seper ti halnya membuat sebuah sabun, mungkin banyak o rang yang beranggapan bahwa sabun diketemukan o leh orang Kimia Dasar, namun sebenarnya orang yang mengolah bahan menjadi sabun dengan harga ekonomis itu hanya dilakukan oleh orang Teknik Kimia. Jadi salahlah anggapan o rang yang mengatakan bahwa semua o rang teknik kimia konteksnya tidak jauh dar i mencari dan menemukan zat-zat kimia. Lalu dalam hal skala yang dipelajarinya juga jauh ber beda, o rang-orang Kimia dasar biasanya melakukan percobaan dengan skala yang kecil, berbeda dengan orang-o rang Teknik Kimia yang biasa melakukan perco baan dengan skala besar dikarenakan perco baan tersebut akan diterapkan pada bidang industri. Jadi jelaslah pengertian Teknik Kimia dan Kimia dasar sangat jauh berbeda baik dalam segi pelajar an maupun pekerjaan yang akan dihadapinya. Kemajuan kehidupan manusia menuntut kehidupan hidup yang semakin banyak dan beragam, seperti pakaian, makanan, o bat-obatan, r umah tinggal, alat-alat rumah tangga, kendaraan dan informasi. Kebutuhan-kebutuhan tersebut perlu disediakan dalam jumlah yang cukup dan waktu yang singkat serta harga yang relatif murah. Untuk menjawab tantangan tersebut diperlukan teknologi proses yang memadai, sehingga tujuan penyediaan kebutuhan tersebut dapat tercapai. Dalam teknologi proses inilah peran pendidikan teknik kimia diperlukan. Bidang teknik kimia mempelajar i cara mengubah secara ekonomis suatu bahan melalui proses kimia ataupun fisika menjadi bahan lain yang bermanfaat dan mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Jurusan Teknik Kimia dirancang untuk menghasilkan lulusan yang mampu merancang, mengoperasikan dan memelihara peralatan proses secara handal, efisien dan pro duktif. Bidang aplikasi teknik kimia sangat luas, seperti pada industri petrokimia, minyak dan gas bumi, tekstil, po limer, makanan dan obat-obatan, khususnya dalam hal perancangan alat proses, ser ta produksi dan operasional. Selain bidang aplikasi tersebut, lulusan jurusan Teknik Kimia dapat bekerja di bidang pendidikan dan-

v

penelitian teknik kimia, pemasaran per alatan proses dan bahan kimia, serta sebagai konsultan bidang teknik kimia. Pesatnya pertumbuhan industri kimia dan terbatasnya lulusan pendidikan tinggi teknik kimia, memberikan prospek yang cerah bagi lulusan teknik kimia pada masa yang akan datang. Dengan dukungan kurikulum yang up-to-date, tenaga pengajar berderajat doktor dan master lulusan dalam dan luar neger i, fasilitas laboratorium yang lengkap (laborato rium ilmu-ilmu dasar, pengantar teknik kimia, operasi teknik kimia, teknologi pembuatan benang dan kain, teknologi kimia tekstil dan evaluasi tekstil) diharapkan dapat menghasilkan tenaga ahli teknik kimia yang berkualitas.

2. Ruang Lingkup Teknik Kimia Ruang Lingkup teknik kimia sangatlah luas, mereka bukan hanya menitik beratkanpekerjaannya untuk menghasilkan proses yang ekonomis namun juga bagaimana menghadapi kendala-kendala yang akan dihadapi selama proses berlangsung. Untuk mencapai tujuan ini, seor ang insinyur teknik kimia dapat menyederhanakan atau memper umit aliran pro ses produksi untuk memperoleh proses yang ekonomis. Selain melalui perancangan aliran pr oses produksi, seorang insinyur teknik kimia juga dapat menghasilkan pro ses yang eko no mis dengan merancang kondisi o perasi. Beberapa reaksi kimia memiliki laju reaksi yang lebih tinggi pada tekanan atau temperatur operasi yang lebih tinggi. Proses produksi amonia adalah co ntoh dari pemanfaatan tekanan tinggi. Agar laju pembentukan amonia cepat, reaksi dilangsungkan dalam suatu reaktor bertekanan tinggi. Proses-proses kimia berlangsung dalam peralatan proses. Peralatan proses umumnya merupakan satu unit operasi. Unit-unit oper asi kemudian dirangkaikan untuk melakukan berbagai kebutuhan dari sintesa kimia ataupun dari pro ses pemisahan. Pada beberapa unit o perasi, peristiwa sintesa kimia dan pro ses pemisahan berlangsung secara bersamaan. Penggabungan dari keduanya ini bisa dilihat dari pr oses distilasi reaktif. Semua ini hanya dapat dilakukan oleh orang- orang yang menguasai bidang teknik kimia.

vi

Ruang Lingkup yang menjadi dasar Teknik Kimia antara lain :NERACA MASSA Neraca Massaadalah cabang keilmuan yang mempelajari kesetimbangan massa dalam sebuah sistem. Dalam neraca massa, sistem adalah sesuatu yang diamati atau dikaji. Neraca massa adalah konsekuensi logis dari Hukum Kekekalan Massa yang menyebutkan bahwa di alam ini jumlah to tal massa adalah kekal; tidak dapat dimusnahkan ataupun diciptakan. Co ntoh dari pemanfaatan neraca massa adalah untuk merancang reakto r kimia, menganalisa berbagai alternatif proses produksi bahan kimia, dan untuk memodelkan pendispersian polusi. Massa yang masuk ke dalam suatu sistem harus keluar meninggalkan sistem tersebut atau terakumulasi di dalam sistem. Konsekuensi logis hukum kekekalan massa ini memberikan persamaan dasar neraca massa : [massa masuk] = [massa keluar] + [akumulasi massa] dengan [massa masuk] merupakan massa yang masuk ke dalam sistem, [massa keluar] merupakan massa yang keluar dari sistem, dan [akumulasi massa] merupakan akumulasi massa dalam sistem. Akumulasi massa dapat bernilai negatif atau positif. Pada umumnya, neraca massa dibangun dengan memperhitungkan total massa yang melalui suatu sistem. Pada per hitungan teknik kimia, neraca massa juga dibangun dengan memperhitungkan total massa ko mponen-komponen senyawa kimia yang melalui sistem (contoh: air) atau total massa suatu elemen (conto h: karbon). Bila dalam sistem yang dilalui terjadi reaksi kimia, maka ke dalam per samaan neraca massa ditambahkan variabel [pro duksi] sehingga persamaan neraca massa menjadi: [massa masuk] + [produksi] = [massa keluar] + [akumulasi massa] Variabel [produksi] pada persamaan neraca massa termodifikasi merupakan laju reaksi kimia. Laju reaksi kimia dapat berupa laju reaksi pembentukan ataupun laju reaksi pengurangan. Oleh karena itu, variabel [produksi] dapat bernilai positif atau negatif.

vii

Jenis Neraca Massa : Neraca massa dapat berjenis integral atau diferensial. Suatu neraca massa integral menggunakan pendekatan kotak hitam dan berfo kus pada karakter istik menyeluruh dari sistem. Sementara itu, ner aca massa diferensial berfokus pada detail yang terjadi dalam sistem (yang juga mempengaruhi karakteristik menyeluruh) . Untuk membuat suatu neraca massa integral, pada awalnya harus diidentifikasi batasan sistem, bagaimana sistem terhubung dengan lingkungan dan bagaimana lingkungan mempengaruhi sistem. Pada beberapa sistem, batasan sistem dengan mudah dapat diidentifikasi. Contohnya adalah suatu tangki reaktor dengan dinding tangki sebagai batas sistem. Pada tangki reaktor ini, lingkungan mempengaruhi sistem melalui saluran masuk tangki dan saluran keluar tangki. Untuk kasus seperti studi tanah perhutanan, penetapan vegetasi sebagai eksternal atau internal sistem (pendefinisian batasan sistem) sangat tergantung dari fo kus dan tujuan studi yang dilakukan. Untuk membuat suatu neraca massa diferensial, pada awalnya perlu diidentifikasi detail yang ada dalam sistem. Reaksi yang terjadi dalam sistem dan senyawa kimia apa saja yang terlibat di dalamnya perlu dengan jelas diketahui. NERACA ENERGI Neraca Energi adalah cabang ke ilmuan yang mempelajari kesetimbangan energi dalam sebuah sistem. Neraca energi dibuat berdasarkan pada hukum pertama termodinamika. Hukum pertama ini menyatakan kekekalan energi, yaitu energi tidak dapat dimusnahkan atau dibuat, hanya dapat diubah bentuknya. Perumusan dari neraca energi suatu sistem mirip dengan perumusan neraca massa. Namun demikian, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu suatu sistem dapat ber upa sistem tertutup namun tidak terisolasi (tidak dapat terjadi perpindahan massa namun dapat terjadi perpindahan panas) dan hanya terdapat satu neraca energi untuk suatu sistem ( tidak seperti neraca massa yang memungkinkan adanya beberapa neraca ko mpo nen). Suatu neraca energi memiliki per samaan: Energi masuk = Energi keluar + Energi akumulasi Tidak seperti neraca massa yang memiliki variabel pro duksi, neraca energi tidak memiliki variabel produksi. Hal ini disebabkan energi tidak dapat diproduksi, hanya dapat diubah bentuknya. Namun demikian, bila terdapat suatu jenis energi diabaikan,-

viii

misalnya bila neraca dibuat dengan hanya memper hitungkan energi kalor saja, maka persamaan neraca energi akan menjadi Kalor masuk akumulasi + Kalor produksi = Kalor keluar + Kalor

dengan Kalor bernilai negatif jika kalor diko nsumsi. Neraca energi digunakan produksi secara luas pada bidang ilmu murni seperti fisika, biologi, kimia dan geo grafi. PERISTIWA PERPINDAHAN MASSA Massa adalah sifat fisika dari suatu benda, yang secara umum dapat digunakan untuk mengukur banyaknya materi yang terdapat dalam suatu benda. Massa merupakan konsep utama dalam mekanika klasik dan subyek lain yang berhubungan. Dalam Sistem Internasio nal, SI, massa diukur dalam satuan kilo gram. Alat yang digunakan untuk mengukur massa biasanya adalah timbangan. Tidak seperti berat, massa disetiap tempat selalu sama. Misalnya: massa kita ketika di bumi dan di bulan sama, akan tetapi ber at kita di bumi dan di bulan berbeda. Hubungan antara massa dan berat adalah massa*(percepatan gravitasi) merupakan berat. F= m*g. F adalah forc atau gaya/berat, m adalah massa, dan g adalah percepatan e gravitasi (daya tarik bumi). Beberapa orang menuliskan rumus tersebut dalam bentuk W=m*g , di mana W menyatakan weight atau berat/gaya. Menurut ilmu fisika, massa seseorang akan selalu sama di manapun dia berada, akan tetapi berat o rang tersebut akan berbeda untuk satu tempat dengan tempat yang lain (berat orang tersebut di kutub akan lebih besar dari pada beratnya di katulistiwa). Mirip dengan hal itu, berat suatu benda di atas permukaan laut akan lebih besar dari pada beratnya pada puncak gunung yang tinggi. Hal ini disebabkan karena percepatan gravitasi di kutub lebih besar daripada di katulistiwa, dan percepatan-

ix

gravitasi di atas permukaan laut lebih besar dari pada di tempat yang lebih tinggi (karena jaraknya ke pusat bumi lebih jauh). REAKSI KIMIA Reaksi kimia adalah suatu reaksi antar senyawa kimia atau unsur kimia yang melibatkan perubahan struktur dari molekul, yang umumnya ber kaitan dengan pembentukan dan pemutusan ikatan kimia. Dalam suatu reaksi kimia terjadi proses ikatan kimia, di mana atom zat mula-mula (edukte) bereaksi menghasilkan hasil (produk). Berlangsungnya pro ses ini dapat memerlukan energi (r eaksi endotermal) atau melepaskan energi (reaksi eksotermal). Ciri - ciri reaksi kimia : - Terbentuknya endapan - Terbentuknya gas - Terjadinya perubahan warna - Terjadinya perubahan suhu atau temperatur Kecepatan Reaksi, Ada beberapa hal yang mempengaruhi kecepatan reaksi antara lain : 1. Kecepatan Reaksi dipengaruhi oleh ukuran partikel/zat "Semakin luas permukaan zat maka semakin banyak tempat bersentuhan untuk berlangsungnya reaksi". Luas permukaan zat dapat dicapai dengan cara memperkecil ukuran zat tersebut. Conto h : Kentang yang diiris tipis lebih cepat matang dibandingkan kentang yang berukuran besar dan belum diiris tipis. 2. Kecepatan Reaksi dipengaruhi oleh suhu atau temperatur"

Suhu juga dapat mempengaruhi kecepatan reaksi"

x

Conto h: Susu yang dilar utkan dengan air panas lebih cepat larut dibandingkan susu yang dilarutkan dengan air. '''Massa''' adalah sifat fisika dari suatu benda, yang secara umum dapat digunakan untuk mengukur banyaknya materi yang terdapat dalam suatu benda. Massa merupakan konsep utama dalam mekanika klasik dan subyek lain yang berhubungan. Dalam Sistem Internasional, [SI], massa diukur dalam satuan [kilogram]. Alat yang digunakan untuk mengukur massa biasanya adalah timbangan. Tidak seperti berat, massa disetiap tempat selalu sama. Misalnya: massa kita ketika di bumi dan di bulan sama, akan tetapi ber at kita di bumi dan di bulan berbeda. Hubungan antara massa dan berat adalah massa x percepatan gravitasi merupakan : F= m x g. F adalah ''force'' atau gaya/berat, m adalah massa, dan g adalah percepatan [gravitasi] (daya tarik bumi). Beberapa orang menuliskan rumus tersebut dalam bentuk : W= m x g di mana W menyatakan weight atau berat/gaya. Menurut ilmu fisika, massa seseorang akan selalu sama di manapun dia berada, akan tetapi berat orang tersebut akan berbeda untuk satu tempat dengan tempat yang lain (berat orang tersebut di kutub akan lebih besar dari pada beratnya di katulistiwa). Mirip dengan hal itu, berat suatu benda di atas permukaan laut akan lebih besar dar i pada beratnya pada puncak gunung yang tinggi. Hal ini disebabkan karena percepatan gravitasi di kutub lebih besar daripada di khatulistiwa, dan percepatan gravitasi di atas permukaan laut lebih besar dari pada di tempat yang lebih tinggi (karena jaraknya ke pusat bumi lebih jauh).

xi

TERMOKIMI A Termokimia ialah cabang kimia yang ber hubungan dengan hubungan timbal balik panas dengan reaksi kimia atau dengan perubahan keadaan fisika. Secar a umum, termokimia ialah penerapan termodinamika untuk kimia. Termokimia ialah sinonim dari termodinamika kimia . Tujuan utama termo dinamika kimia ialah pembentukan kriteria untuk ketentuan penentuan kemungkinan terjadi atau spontanitas dari transformasi yang diperlukan. Dengan cara ini, termokimia digunakan memperkirakan per ubahan energi yang terjadi dalam pro ses-pro ses berikut : 1. reaksi kimia 2. perubahan fase 3. pembentukan larutan Termokimia ini terutama berkaitan dengan fungsi keadaan, berikut ini yang ditegaskan dalam termodinamika : Ener gi dalam U) ( Entalpi (H). Entropi (S) Ener gi bebas Gibbs G) ( Sebagian besar ciri-ciri dalam termokimia berkembang dari penerapan hukum I termodinamika, hukum 'kekekalan' energi, untuk fungsi keadaan diatas. TERMODINAMIKA Termodinamika (bahasa Yunani: thermo = 'panas' and dynami = 'perubahan') s c adalah fisika ener gi , panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika berhubungan dekat dengan mekanika statistik di mana banyak hubungan termodinamika berasal. Pada sistem di mana terjadi proses perubahan wujud atau pertukaran energi, termodinamika klasik tidak berhubungan dengan kinetika reaksi (kecepatan suatu proses

xii

reaksi berlangsung). Karena alasan ini, penggunaan istilah "termodinamika" biasanya merujuk pada termo dinamika setimbang. Dengan hubungan ini, konsep utama dalam termodinamika adalah proses kuasistatik, yang diidealkan, pro ses "super pelan". Proses termodinamika bergantung waktu dipelajari dalam termodinamika tak setimbang. Karena termodinamika tidak ber hubungan dengan konsep waktu, telah diusulkan bahwa termodinamika setimbang seharusnya dinamakan termostatik. Hukum ter mo dinamika kebenarannya sangat umum, dan hukum-hukum ini tidak bergantung kepada rincian dari interaksi atau sistem yang diteliti. Ini berarti mereka dapat diter apkan ke sistem di mana seseorang tidak tahu apa pun kecuali perimbangan transfer energi dan wujud di antara mereka dan lingkungan. Contohnya ter masuk perkiraan Einstein tentang emisi spontan dalam abad ke-20 dan riset sekarang ini tentang termodinamika benda hitam. Ko nsep dasar dalam termodinamika : Pengabstrakan dasar atas termodinamika adalah pembagian dunia menjadi sistem dibatasi oleh kenyataan atau ideal dari batasan. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digo lo ngkan sebagai lingkungan. Dan pembagian sistem menjadi subsistem masih mungkin terjadi, atau membentuk beberapa sistem menjadi sistem yang lebih besar. Biasanya sistem dapat diberikan keadaan yang dirinci dengan jelas yang dapat diuraikan menjadi beberapa parameter. Sistem termodinamika adalah bagian dari jagat raya yang diperhitungkan. Sebuah batasan yang nyata atau imajinasi memisahkan sistem dengan jagat raya, yang disebut lingkungan. Klasifikasi sistem termodinamika berdasarkan pada sifat batas system lingkungan dan per pindahan materi, kalor dan entro pi antara sistem dan lingkungan. Ada tiga jenis sistem berdasarkan jenis pertukaran yang terjadi antara sistem dan lingkungan : sistem terisolasi : tak terjadi pertukaran panas, benda atau kerja dengan lingkungan. Contoh dari sistem terisolasi adalah wadah terisolasi, seperti tabung gas teriso lasi.

xiii

sistem ter tutup : terjadi pertukaran energi ( panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran benda dengan lingkungan. Rumah hijau adalah contoh dari sistem tertutup di mana terjadi pertukaran panas tetapi tidak terjadi pertukaran kerja dengan lingkungan. Apakah suatu sistem terjadi pertukaran panas, kerja atau keduanya biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya :o o

pembatas ad iabatic : tid ak memperbo lehkan pertukaran panas.

pembatas rigi : tidak memperbo lehkan pertukaran kerja. d sistem ter buka: terjadi pertukaran energ i (panas dan kerja) dan benda dengan lingku ngannya. Sebuah pembatas memperbolehkan pertukaran benda disebut per meabel. Samudra merupakan contoh dari sistem ter buka. Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat teriso lasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan ener gi yang keluar dari sistem. Keadaan ter mo dinamika : Ketika sistem dalam keadaan seimbang dalam ko ndisi yang ditentukan, ini disebut dalam keadaan pasti (atau keadaan sistem). Untuk keadaan termo dinamika tertentu, banyak sifat dari sistem dispesifikasikan. Properti yang tidak tergantung dengan jalur di mana sistem itu membentuk keadaan tersebut, disebut fungsi keadaan dar i sistem. Bagian selanjutnya dalam seksi ini hanya mempertimbangkan properti, yang merupakan fungsi keadaan. Jumlah properti minimal yang harus dispesifikasikan untuk menjelaskan keadaan dari sistem tertentu ditentukan oleh Hukum fase Gibbs. Biasanya seseorang berhadapan dengan properti sistem yang lebih besar, dari jumlah minimal tersebut. Pengembangan hubungan antara pro perti dari keadaan yang berlainan dimungkinkan. Persamaan keadaan adalah contoh dari hubungan ter sebut.

Hukum -hukum Dasar TermodinamikaTerdapat empat Hukum Dasar yang ber laku di dalam sistem termod inamika, yaitu: Hukum Awal (Zero th Law) Termodinamika

xiv

Hukum ini menyatakan bahwa dua sistem dalam keadaan setimbang dengan sistem ketiga, maka ketiganya dalam saling setimbang satu dengan lainnya. Hukum Pertama Ter mo dinamika Hukum ini terkait dengan kekekalan energi. Hukum ini menyatakan perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari jumlah energi kalo r yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap sistem. Hukum kedua Termodinamika Hukum kedua termo dinamika terkait dengan entro pi. Hukum ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya. Hukum ketiga Termodinamika Hukum ketiga termodinamika ter kait dengan temperatur no l absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum. Hukum ini juga menyatakan bahwa entr opi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol abso lut bernilai nol.

Ruang Lingkup yang menjadi pendukung Teknik Kimia yaituMekanika fluida danMaterial. Mekanika fluida adalah subdisiplin dari mekanika kontinum yang mempelajari fluida (yang dapat berupa cairan dan gas). Mekanika fluida dapat dibagi menjadi fluida statis dan fluida dinamis. Fluida statis mempelajari fluida pada keadaan diam sementara fluida dinamis mempelajari fluida yang bergerak. Dalam pandangan secara mekanis, sebuah fluida adalah suatu substansi yang tidak mampu menahan tekanan tangensial. Hal ini menyebabkan fluida pada keadaan diamnya berbentuk mengikuti bentuk wadahnya.

xv

Asumsi : Seperti halnya model matematika pada umumnya, mekanika fluida membuat beberapa asumsi dasar berkaitan dengan studi yang dilakukan. Asumsi-asumsi ini kemudian diter jemahkan ke dalam persamaan-persamaan matematis yang harus dipenuhi bila asumsi-asumsi yang telah dibuat ber laku. Mekanika fluida mengasumsikan bahwa semua fluida mengikuti: @ Hukum kekekalan massa @ Hukum kekekalan mo mentum @ Hipo tesis kontinum, yang dijelaskan di bagian selanjutnya. Terkadang, akan lebih bermanfaat (dan realistis) bila diasumsikan suatu fluida bersifat inkompresibel. Maksudnya adalah densitas dari fluida tidak berubah ketika diberi tekanan. Cairan terkadang dapat dimodelkan sebagai fluida inko mpresibel sementara semua gas tidak bisa. Selain itu, terkadang visko sitas dar i suatu fluida dapat diasumsikan bernilai nol (fluida tidak viskos). Terkadang gas juga dapat diasumsikan bersifat tidak viskos. Jika suatu fluida bersifat viskos dan alirannya ditampung dalam suatu cara (seperti dalam pipa), maka aliran pada batas sistemnya mempunyai kecepatan nol. Untuk fluida yang viskos, jika batas sistemnya tidak berpori, maka gaya geser antara fluida dengan batas sistem akan memberikan resultan kecepatan nol pada batas fluida. Hipotesis kontinum : Fluida disusun oleh mo lekul-molekul yang bertabrakan satu sama lain. Namun demikian, asumsi kontinum menganggap fluida bersifat kontinu. Dengan kata lain, properti seperti densitas, tekanan, temperatur, dan kecepatan dianggap terdefinisi pada titik-titik yang sangat kecil yang mendefinisikan REV (Reference Element of Vo lume) pada orde geo metr is jarak antara mo lekul-molekul yang berlawanan di fluida. Pr operti tiap titik diasumsikan berbeda dan dirata-ratakan dalam REV. Dengan cara ini, kenyataan bahwa fluida terdiri dari mo lekul diskrit diabaikan. Hipo tesis kontinum pada dasarnya hanyalah pendekatan. Sebagai akibatnya, asumsi hipo tesis kontinum dapat memberikan hasil dengan tingkat akurasi yang tidak diinginkan. Namun demikian, bila kondisi benar, hipotesis ko ntinum menghasilkan hasil yang sangat akurat. Masalah akurasi ini biasa dipecahkan menggunakan mekanika statistik. Untuk menentukan perlu menggunakan dinamika fluida konvensial atau mekanika statistik, angka Knudsen permasalahan har us dievaluasi. Angka Knudsen didefinisikan sebagai

xvi

rasio dari rata-rata panjang jalur bebas molekular ter hadap suatu skala panjang fisik representatif tertentu. Skala panjang ini dapat berupa radius suatu benda dalam suatufluida. Secara sederhana, angka Knudsen adalah berapa kali panjang diameter suatu partikel akan bergerak sebelum menabrak partikel lain. Persamaan Navier- Stokes : (dinamakan dari Claude-Louis Navier dan George Gabriel Stokes) adalah serangkaian per samaan yang menjelaskan pergerakan dari suatu fluida seperti cairan dan gas. Per samaan-persamaan ini menyatakan bahwa perubahan dalam momentum (percepatan) partikel-partikel fluida bergantung hanya kepada gaya viskos inter nal ( mirip dengan gaya friksi) dan gaya viskos tekanan eksternal yang bekerja pada fluida. Oleh karena itu, persamaan Navier-Stokes menjelaskan kesetimbangan gaya- gaya yang bekerja pada fluida. Persamaan Navier-Stokes memiliki bentuk persamaan diferensial yang menerangkan pergerakan dari suatu fluida. Persaman seperti ini menggambarkan hubungan laju perubahan suatu variabel terhadap variabel lain. Sebagai contoh, persamaan Navier-Stokes untuk suatu fluida ideal dengan viskositas bernilai nol akan menghasilkan hubungan yang pr oposio nal antara percepatan (laju perubahan kecepatan) dan derivatif tekanan internal. Untuk mendapatkan hasil dari suatu permasalahan fisika menggunakan persamaan Navier-Sto kes, perlu digunakan ilmu kalkulus. Secara praktis, hanya kasuskasus aliran sederhana yang dapat dipecahkan dengan cara ini. Kasus-kasus ini biasanya melibatkan aliran non-turbulen dan tunak ( aliran yang tidak berubah terhadap waktu) yang memiliki nilai bilangan Reyno ld kecil. Untuk kasus-kasus yang kompleks, seperti sistem udara global seperti El Nio atau daya angkat udara pada sayap, penyelesaian per samaan Navier-Stokes hingga saat ini hanya mampu diperoleh dengan bantuan komputer. Kasus-kasus mekanika fluida yang membutuhkan penyelesaian berbantuan komputer dipelajari dalam bidang ilmu tersendiri yaitu mekanika fluida komputasional. Fluida Newtonian vs. non-Newtonian : Sebuah Fluida Newto nian (dinamakan dari Isaac Newto n) didefinisikan sebagai fluida yang tegangan gesernya berbanding

xvii

lurus secara linier dengan gr adien kecepatan pada arah tegak lurus dengan bidang geser. Definisi ini memiliki arti bahwa fluida newtonian akan mengalir tanpaterus dipengaruhi gaya-gaya yang bekerja pada fluida. Sebagai conto h, air adalah fluida Newtonian kar ena air memiliki properti fluida sekalipun pada keadaan diaduk. Sebaliknya, bila fluida non-Newto nian diaduk, akan tersisa suatu "lubang". Lubang ini akan terisi seiring dengan berjalannya waktu. Sifat seperti ini dapat teramati pada material-material seperti puding. Peristiwa lain yang terjadi saat fluida no nNewtonian diaduk adalah penurunan viskositas yang menyebabkan fluida tampak "lebih tipis" (dapat dilihat pada cat) . Ada banyak tipe fluida non-Newtonian yang kesemuanya memiliki properti tertentu yang berubah pada keadaan tertentu. Persamaan pada fluida Newtonian : Konstanta yang menghubungkan

tegangan geser dan gradien kecepatan secara linier dikenal dengan istilah viskositas. Persamaan yang menggambarkan perlakuan fluida Newtonian adalah : t adalah tegangan geser yang dihasilkan oleh fluida adalah visko sitas fluida-sebuah konstanta pro porsio nalitas g adalah gradien kecepatan yang tegak lur us dengan arah geseran Viskositas pada fluida Newtonian secara definisi hanya ber gantung pada temperatur dan tekanan dan tidak bergantung pada gaya-gaya yang bekerja pada fluida. Jika fluida bersifat inko mpresibel dan viskositas bernilai tetap di seluruh bagian fluida, persamaan yang menggambarkan tegangan geser (dalam ko ordinat kartesian) adalah t i adalah tegangan geser pada bidang ith dengan arah jth , vi adalah kecepatan pada arah ith , xj adalah koordinat berarah jth Jika suatu fluida tidak memenuhi hubungan ini, fluida ini disebut fluida no nNewtonian.j

Ruang Lingkup secara keseluruhan teknik kimia antara lain : teknik bioproses (atauteknik biokimia), teknik biomedik, teknik biomolekular, kimia dan bioteknologi, dan masih banyak lagi.

xviii

xix

BAB II PERAN DAN KONDISI TEKNIK KIMIA DI PERINDUSTRIAN INDONESIA

1. Peran Teknik Kimia dalam Pembanguna n Daerah dan Nasiona l Dalam Pembangunan Daerah, Ahli Teknik Kimia sangat berperan penting.Sebagaimana dikatakan oleh Prof. Hansen dalam seminar nya yang bertemakan Workshop o n Cleaner Production yang banyak menekankan mengenai pentingnya sustainable development dalam ko nteks proses produksi dan ko nsumsi, Rabu 11 Mei 2005 lalu, "Hanya ahli-ahli teknik kimialah yang mampu memproduksi barang yang ekonomis dengan mutu luar biasa yang dapat membantu pemerintah dalam pembangunan daerah". Didalam penjelasannya Prof. Hansen menggunakan teo ri sustainablility yang artinya keberlanjutan pembangunan. Teor i tersebut dapat dijabarkan ke dalam tiga aspek utama yaitu ekonomi, lingkungan, dan sosial. Disana dikatakan sekali lagi bahwa ahli Teknik Kimialah yang menguasai ketiga aspek tersebut. Ko nsep keberlanjutan yang dalam ko nteks ekonomi secara eksplisit harus terwujud dalam kesejahteraan (pr osperity), ekoefisien, dan pertanggungjawaban sosial. Dalam konteks lingkungan, konsep keberlanjutan harus mendukung ekologi, mengangkat yang di bawah, serta mendukung kapitalisme alamiah (natural capitalism). Terakhir, dalam konteks sosial, keberlanjutan berar ti mewujudkan keadilan (equity) , kapitalisme pemegang kepentingan (stakeholder capitalism), serta pertumbuhan yang cerdas (smart growth). Untuk memperkaya pemahaman mengenai urgensi pembangunan berkelanjutan, Prof. Hansen mengangkat pula isuisu lingkungan mutakhir, seperti pemanasan global dan perubahan iklim yang menyertainya serta kerusakan lingkungan akibat polusi dan emisi kegiatan antro pogenik. Secara khusus, beliau mengangkat mengenai imej industri kimia yang buruk. Bahkan, 7990 persen limbah B3 Amerika Serikat ber asal dari hasil manufaktur kimia. Sisanya, juga sebagian besar

berasal dari proses penyulingan minyak. Menurut Paneuro pean survey (CEFIC), 12 Juli 2004, rating po sitif industri kimia berada di urutan keenam, dengan nilai persentase hanya 48 persen. Ini hanya sedikit lebih baik dari industri minyak (45 persen) dan industri nuklir (35 per sen). Seharusnya, pembangunan berkelanjutan menjadi motivator tambahan untuk kemajuan dunia bisnis. Prof. Hansen lalu memberikan conto h mengenai industr i bir di Afrika Selatan. Yang patut dipuji dari industri bir di Afrika Selatan adalah sikap mereka yang telah mengimplementasikan proses berkelanjutan dalam industri mer eka. Hasilnya mengagumkan : secara ekonomi, ongkos pr oduksi mereka sangat rendah. Penggunaan air baku mereka dapat ditekan menjadi sangat rendah; 3 liter air untuk 1 liter bir. Di banyak industri yang telah mengimplementasikan proses industri yang berkelanjutan, efisiensi mereka meningkat dan industriindustri itu memperoleh imej po sitif (green image). Proses industri yang berkelanjutan menjadi mar ket differentiator bagi mereka dan pemicu untuk terus berinovasi.

Dalam Pembangunan Nasio nal, sekali lagi teknik kimialah yang berperan luas &menguasai semua bidangnya. Contohnya saja dalam hal teknologi pangan dan makanan. Banyak makanan dan minuman yang telah diproduksi oleh orang-orang teknik kimia dalam ko nteks yang luas dan dengan harga yang ekonomis. Orangorang teknik kimia pun bukan hanya ber gelut dengan konteks produksi namun mereka juga dapat bergelut dibidang lainnya seperti : Process Engineer, Project Eng ineer, Plant Operatio n/production dalam pengo perasian pabrik, Plant Technical Service, Quality Control, Research and Development (R&D), Enviro nment Risk Assessor , Enviro nment Health, Technical Sales, Safety and

Customer Technical Sales,

xx

Peneliti dalam bidang penelitian dan pengembangan, Ko nsultan dalam pembangu nan atau operasi pabrik, Tenaga edukatif dalam bidang pendidikan. Jadi sudah sewajarnyalah mereka yang bergelut di teknik kimia menguasai semua bidang yang berkaitan dengan pembangunan nasional. Sebagaimana telah dijelaskan di bab I bahwa teknik kimia sangat berbeda dengan kimia dasar. Indonesia adalah negara dengan sumber daya alam melimpah namun belum dimanfaatkan secara o ptimal. Tantangan strategi bangsa I ndonesia antara lain pemanfaatan sumber daya alam secara berkelanjutan, penur unan cadangan sumber daya alam yang tak terbarukan, pengembangan sumber daya manusia dan penguasaan tekno logi. Disinilah tantangan pembangunan nasional bagi mereka yang sudah berada di teknik Kimia.

2. Peranan Mahasiswa Teknik Kimia dalam Proses PerubahanDidalam proses perubahan yang sangat cepat, seorang mahasiswa teknik kimia harus mampu berdaya saing tinggi dengan mahasiswa-mahasiswa lainnya dalam konteks pelajaran, penelitian, dan pengembangan pada masyarakat. Pada era globalisasi ini, semua pasar-pasar dunia akan mencari or ang-orang yang memiliki daya saing tinggi dan menguasai semua bidang kehidupan. Seiring dengan tujuan negara ke arah pembangunan/industrialisasi, maka Pendidikan di Jurusan Teknik Kimia lebih diarahkan sebagai :Project Engineer, Designer, Process Engineer, Peneliti dan Pendidik. Oleh karena itu peranan mahasiswa teknik kimia dalam proses perubahan sangatlah dibutuhkan. Seorang mahasiswa teknik kimia harus mampu berpikir cerdas, ber akhlak mulia, dan dapat bekerja keras demi tercapainya tujuan bangsa Indonesia yang telah diikrarkan oleh para pejuang kita 62 tahun yang lalu. Didalam pro ses perubahan ini pula, Mahasiswa Teknik Kimia harus mampu menciptakan hal baru yang belum pernah ada dan juga menerapkan ilmu-ilmu yang telah didapatnya terutama untuk pelaksanaan o perasi, pengelolaan dan perancangan. Selain itu Mahasiswa teknik kimia dituntut untuk dapat-

xxi

mengembangkan diri agar mampu berkreasi di dalam tugas pengembangan, perancangan serta pengkoo rdinasian pekerjaan pengolahan bahan mentah menjadi produk dalam skala besar melalui proses kimia dan atau fisika dengan mempertimbangkan aspek teknis relevan, ekonomis yang berwawasan lingkungan.

3. Kondisi Indonesia

Perindustrian

Kimia

Pada saat sekar ang ini di era globalisasi, Kondisi Industri Kimia Indo nesia berada dalam level perkembangan. Banyak pabrik-pabrik yang menggunakan bahan kimia sudah terbentuk untuk mensiasati pembangunan yang berkelanjutan. Pemerintah pun sedang berupaya keras untuk membangun industri-industri kimia untuk menunjang kehidupan manusia di masa yang akan datang. Banyak investorinvestor asing yang telah bergabung dan menanamkan modalnya ke Indonesia. Diantara mereka lebih menitikberatkan kepada keuntungan-keuntungan yang akan diperolehnya. Tercatat bahwa hampir seluruh industri-industri di Indonesia menitikberatkan produksinya pada bahan kimia. Hal itu tidak lain karena di Indonesialah ditemukan beragam hal-hal baru dan sumber daya alam yang berlimpa-limpah. Misalnya saja di papua yang terkenal dengan kekayaan Minyak Bumi dan Batu Baranya. Banyak investo r-investor asing bersaing untuk mendapatkannya. Namun bangsa kita masih terlalu bodoh untuk hal tersebut. Oleh karena itu, bangsa kita belum dapat merasakan kekayaan alamnya sendiri. Padahal jika saja ahli- ahli kita bersatu untuk mengeksplo rasi dan memanfaatkannya, jangankan negara yang sedang berkembang, negara maju pun dapat terkalahkan oleh negar a kita. Di Indo nesia terdapat berbagai macam sumber daya alam baik alamiah maupun buatan yang mana sebagiannya telah dimanfaatkan oleh pengusaha-pengusaha asing dan dalam negeri untuk kehidupan di Indonesia. Perusahaan-perusahaan yang tercatat telah memanfaatkan sumber daya alam Indonesia, diantaranya : Pertamina, PT. Gas Bumi Nasional, PT. Semen Padang, PT. Semen Gresik, PT. Tambang Emas Newmo unt, PT. Batu Bara, PT. Petronas, PLN, WTP(Water Treatment Plant), IPTN, PT. Tekstil Indonesia, PT. VGI Indonesia, PT. Unilever

xxii

Indonesia, dan masih banyak lagi. Perusahaan-perusahaan tersebut dapat dikatakan penunjang industri-industri di Indonesia. Namun tidak jarang dari perusahaan-per usahaan tersebut sering melupakan satu hal penting yang harus dipatuhi yaitu dampak lingkungan dan keselamatan bagi masyarakat disekitar industri. Ko ndisi industri Indonesia jika dilihat dari aspek dampak lingkungan dan keselamatan, sudah jauh dari batas aman. Banyak para pengusaha-pengusaha yang tidak mau tahu tentang dampak yang disebabkan oleh perusahaan yang dipimpinnya. Dan sudah banyak pula ter jadi bencana-bencana yang disebabkan oleh kurangnya per hatian mereka terhadap lingkungan hidup. Anehnya, pemerintahpun juga tidak begitu merespon tindakan-tindakan yang telah diambil para pengusaha kita. Pemerintah hanya berkata bahwa hal tersebut sudah termasuk kategori aman dan terstandarisasikan internasio nal. Namun tetap saja kejadiankejadian tersebut terulang kembali. Seperti halnya pembuangan limbah, banyak perusahaan-per usahaan yang menggunakan zat kimia dalam prosesnya namun tidak memper hatikan limbah yang telah dihasilkannya. Limbah itu sendiri adalah buangan yang dihasilkan dar i suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai eko no mis. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini ter diri dari bahan kimia o rganik dan ano rganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Limbah industri dapat digolongkan menjadi 4 bagian : Limbah cair, Limbah padat, Limbah gas dan par tikel, Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun) yang mana semuanya itu berbahaya jika terkena oleh manusia. Oleh karena itu sudah sepatutnyalah kita masyarakat Indonesia terus memantau dan melihat kondisi perindustrian negara kita agar kita tidak terkena dampak yang dihasilkan oleh Perindustrian yang sedang berkembang di negara kita ini.

xxiii

BAB III KESIMPULAN SARAN DAN

1. Kesimpulan

Berdasarkan penjelasan-penjelasan di bab I dan bab II, penulis dapat menyimpulkan bahwa : 1. Teknik Kimia jauh berbeda dengan Kimia dasar yang dipelajari oleh orang-o rang MI PA. 2. Pelajaran teknik kimia tidak hanya sebatas produksi barang mentah menjadi barang jadi namun ko nteksnya lebih luas daripada itu. 3. Ruang lingkup masalah teknik kimia sangatlah menjurus ke semua bidang ilmu kehidupan. 4. Ahli-ahli teknik kimia sangatlah sedikit namun sangat dibutuhkan sekali dalam perindustrian-perindustrian besar. 5. Tanpa adanya ahli teknik kimia, mungkin pembangunan daerah dan pembangunan nasional akan ber jalan lambat atau tidak akan berjalan sama sekali. 6. Ko ndisi Perindustrian kimia di I ndo nesia sekarang sedang berada pada level per kembangan dan akan terus berkembang di er a globalisasi ini. 7. Sudah sepatutnya orang-orang teknik kimia di Indonesia bersatu untuk memberdayakan dan memanfaatkan kekayaan alamnya dengan memperhatikan lingkungannya. 8. Pemerintah harus lebih tegas tehadap pengusaha-pengusaha asing dalam hal pemanfaatan sumber daya alam dalam bidang industri di Indo nesia.

2. SaranSaran dari penulis yaitu semoga orang-orang teknik kimia di Indonesia dapat berpikir bagaimana untuk memajukan bangsanya dengan ilmu-ilmu yang telah didapatnya dan bisa melakukan penelitian-penelitian untuk menciptakan inovasi terbaru untuk memajukan bangsa Indo nesia dengan tiga aspek penting yaitu berpikir cerdas, berakhlak mulia, dan bekerja keras.

xxiv

DAFTAR PUSTAKASudarmo, Unggul.2004. Kimia Untuk SMA Kelas X. Erlangga : Jakarta Keenan, Charles W-Pudjaatmaka.1999. Ilmu Kimia Universitas. Erlangga : Jakarta Wiliams,L.O.2002. An End to Global Warming .Pergamo n : Amerika Serikat http://id.wikiped ia.org/wik i/Teknik_kimia http://id.wikiped ia.org/wik i/Neraca_massa http://id.wikiped ia.org/wik i/Neraca_energi htt ://id.wikiped ia.org/wik iMassa / p http://id.wikiped ia.org/wik i/Mekanika_flu ida http://id.wikiped ia.org/wik i/Pengendalian_proses http://id.wikiped ia.org/wik i/Limbah http://id.wikiped ia.org/wik i/Bioteknolo gi http://www.kimia_online.co m http://www.itb.ac.id/teknik_k imia stu_itenas2007@itenas.ac.id http://www.its.ac.id/teknik_kimia jtk_ its@ido la.net.id i_har i_coo l@yahoo.co. id

xxv