JOBSHEET

Pemanfaatan Buah Nanas untuk Menghasilkan Energi Listrik

OLEH

Haniati Zahra1301836/2013Kimia NK B

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

A. Tujuan PenelitianTujuan dari penelitian ini adalah untuk uji kinerja sel volta buah nanas sebagai

sumber listrik alternatif.

B. Tinjauan Pustaka

ElektrokimiaReaksi elektrokimia dapat dibagi menjadi dua kelas yang menghasilkan arus

listrik (proses yang terjadi dalam baterai) dan yang dihasilkan oleh arus listrik yaitu elektrolisis. Tipe pertama reaksi bersifat serta merta, dan energi bebas sistem kimianya berkurang. Sistem itu dapat melakukan kerja, misalnya menjalankan motor. Tipe kedua harus dipaksa agar terjadi (oleh kerja yang dilakukan terhadap sistem kimia), dan energi bebas sistem kimia bertambah. Sel volta adalah penataan bahan kimia dan penghantar listrik yang memberikan aliran elektron lewat rangkaian luar lewat suatu zat kimia yang teroksidasi ke zat kimia yang direduksi. Dalam sel volta, oksidasi berarti dilepaskannya elektron oleh atom, molekul atau ion dan reduksi berarti diperolehnya elektron oleh partikel-partikel ini. (Keenan,1980:29).

Sel elektrokimia yang dibicarakan menghasilkan listrik sebagai hasil perubahan kimia spontan. Sel ini disebut sel galvani (galvanic) atau volta (voltaic). Kemungkinan lain yang dibicarakan kemudian adalah produksi perubahan kimia nonspontan melalui pemakaian listrik (Petruci,1985: 12).

Sebuah sel elektrokimia yang beroperasi secara spontan disebut sel galvani atau sel volta. Sel ini mengubah energi kimia menjadi energi listrik yang dapat digunakan untuk melakukan kerja (Oxtoby:1999).

Hubungan listrik antara dua setengah-sel harus dilakukan dengan cara tertentu. Kedua elektroda logam dan larutannya harus berhubungan, dengan demikian lingkar arus yang sinambung terbentuk dan merupakan jalan agar partikel bermuatan mengalir. Secara sederhana elektroda saling dihubungkan dengan kawat logam yang memungkinkan aliran elektron. Sel terdiri dari dua setengah sel yang elektrodanya dihubungkan dengan kawat dan larutannya dengan jembatan garam (ujung jembatan garam disumbat dengan bahan berpori yang memungkinkan ion bermigrasi, tetapi mencegah aliran cairan dalam jumlah besar). Potensiometer mengukur perbedaan potonsial antara dua elektrode (Petruci,1985:9).

Elektrode mana yang disebut katode atau anode didasarkan pada tipe reaksi kimia yang berlangsung pada permukaan elektrode itu. Elektrode pada mana berlangsung reaksi oksidasi disebut anode dan pada mana berlangsung reaksi reduksi disebut katode (Keenan,1980:32).

Aliran listrik antara dua larutan harus berbentuk migrasi ion. Hal ini hanya dapat dilakukan melalui larutan yang “menjembatani” kedua setengah-sel, tak dapat dihubungkan dengan kawat biasa : hubungan ini disebut jembatan garam (salt bridge) (Petrucci,1985:10).

Light Emitting Dioda (LED) adalah perangkat semikonduktor yang memancarkan spektrum cahaya dangkal incoherent, ketika secara elektrikal dipantulkan dari arah depan. Efek ini adalah bentuk dari cahaya electroluminescence. Warna dari cahaya yang dipancarkan, bergantung pada komposisi kimiawi dari bahan semiconducting yang digunakan. Sama seperti dioda, LED akan bekerja jika terjadi bias forward, bedanya pada LED kemampuan mengalirkan arusnya hanya 20 mA. Dalam penelitian ini menggunakan LED karena relatif lebih murah dan cahaya yang dihasilkan lebih efisien meski sumber tegangan rendah.(Faissler 1991)

Gambar 1. Lampu LEDTegangan kerja / jatuh tegangan  pada sebuah menurut warna yang dihasilkan : 1. Infra merah : 1,6 V2. Merah : 1,8 V – 2,1 V3. Oranye : 2,2 V4. Kuning : 2,4 V5. Hijau : 2,6 V6. Biru : 3,0 V – 3,5 V7. Putih : 3,0 – 3,6 V8. Ultraviolet : 3,5 V

Ketika dua buah konduktor yaitu Cu dan Zn, terhubung melalui larutan dengan konsentrasi pembawa muatan positif dan negatif tidak seimbang, maka satu jenis pembawa muatan akan terkumpul pada satu konduktor dan lainnya akan terkumpul pada konduktor lainnya, sehingga di kedua ujung konduktor tersebut terdapat beda potensial. Sistem ini dikenal dengan sel volta (cell voltaic). Mengingat di kedua ujung konduktor terjadi reaksi redoks terus menerus, maka pada terjadi pertukaran pembawa muatan dari elektroda ke larutan elektrolit maupun sebaliknya yaitu dari larutan elektrolit ke elektroda, menyebabkan aliran pembawa muatan (arus listrik) pada rangkaian tertutup kedua elektroda tersebut. Dengan kalimat lain gaya gerak listrik dari sel merupakan hasil perubahan energi kimia melalui reaksi redoks. Dari kenyataan sistem sel volta ini, maka energi listrik yang dihasilkan utamanya bergantung pada jenis larutan dan elektroda baik jenis material maupun modifikasi dimensi elektroda.

Berkenaan dengan larutan elektrolit, baik larutan elektrolit hasil sintesis maupun bahan organik telah banyak digunakan. Khusus untuk bahan organik, ragam sayuran maupun buah-buahan telah berhasil didemonstrasikan dan berperan baik sebagai

elektrolit pada sistem sel volta. Namun demikian, sebagian besar arus yang dihasilkan dari bahan organik ini sangat kecil yaitu berorde 100-an mikro ampere (μA). Sedangkan tegangan yang dihasilkan bergantung dari pemilihan jenis elektroda yaitu berada pada kisaran 300 mV sampai dengan 900 mV. Salah satu jenis buah yang menghasilkan tegangan cukup tinggi (800 mV) adalah buah nanas.

Pada penelitian ini, sistem sel volta berbahan dasar ekstrak buah nanas dengan elektroda Cu dan Zn akan diinvestigasi. Nanas (Ananas comosus L. Merr) adalah salah satu jenisbuah yang terdapat di Indonesia yang pemasarannya cukup merata di daerah-daerah Indonesia.Parameter optimasi sel volta meliputi variasi ekstrak buah nanas yaitu ekstrak yang telah dan tidak disaring. Parameter optimasi lainnya adalah dimensi luasan elektroda dan jarak antara dua elektroda. Akhirnya, ketergantungan arus terhadap waktu yang merupakan eksplisit daya listrik yang dihasilkan menjadi fokus diskusi pada naskah ini.

Nanas, nenas, atau ananas (Ananas comosus (L.) Merr.) adalah sejenis tumbuhan tropis yang berasal dari Brasil, Bolivia, dan Paraguay. Tumbuhan ini termasuk dalam familia nanas-nanasan (Famili Bromeliaceae). Perawakan (habitus) tumbuhannya rendah, herba(menahun) dengan 30 atau lebih daun yang panjang, berujung tajam, tersusun dalam bentuk roset mengelilingi batang yang tebal. Buahnya dalam bahasa Inggris disebut sebagai pineapple karena bentuknya yang seperti pohon pinus. Nama 'nanas' berasal dari sebutan orang Tupi untuk buah ini: anana, yang bermakna "buah yang sangat baik". Burung penghisap madu (hummingbird) merupakan penyerbuk alamiah dari buah ini, meskipun berbagai serangga juga memiliki peran yang sama.

Buah nanas sebagaimana yang dijual orang bukanlah buah sejati, melainkan gabungan buah-buah sejati (bekasnya terlihat dari setiap 'sisik' pada kulit buahnya) yang dalam perkembangannya tergabung—bersama-sama dengan tongkol (spadix) bunga majemuk—menjadi satu 'buah' besar. Nanas yang dibudidayakan orang sudah kehilangan kemampuan memperbanyak secara seksual, namun ia mengembangkan tanaman muda (bagian 'mahkota' buah) yang merupakan sarana perbanyakan secara vegetatif. nanas meningkatkan pencernaan dan mengurangi jerawat. Di Indonesia, provinsi Lampung merupakan daerah penanaman nanas utama, dengan beberapa pabrik pengolahan nanas juga terdapat di sana. (https://id.wikipedia.org/wiki/Nanas)

Kandungan Buah Nanas: “Buah ini banyak mengandung vitamin A dan C sebagai antioksidan. Juga mengandung kalsium, fosfor, magnesium, besi, natrium, kalium, dekstrosa, sukrosa, dan enzim bromelain. Bromelain berkhasiat sebagai antiradang, membantu melunakkan makanan di lambung, serta menghambat pertumbuhan sel kanker. Kandungan seratnya dapat mempermudah buang air besar pada penderita sembelit.” (http://manfaatdankandungan.blogspot.co.id/2012/11/manfaat-buah-nanas.html)

Sel volta (sel galvani) adalah Sel elektrokimia di mana reaksi oksidasi-reduksi spontan terjadi dan menghasilkan beda potensial. Sel Volta mengubah energi dari suatu reaksi redoks spontan menjadi energi listrik. Sel Volta (sel Galvani) dikembangkan oleh Alessandro Volta (1745-1827) dan Luigi Galvani (1737-1798). Sel Volta disebut juga Sel elektrokimia.

Berdasarkan kegunaannya, sel Volta dibedakan atas dua macam sebagai berikut :

1) Sel Volta untuk penentuan pH larutan, energi reaksi, titrasi, kelarutan garam dan sebagainya.

2) Sel Volta untuk menghasilkan tenaga listrik, misalnya untuk penerangan, penggerak motor, radio transistor, dan kalkulator.( http://dokumen.tips/documents/sel-volta-5584686434f6d.html)

C. Eksperimental1. Alat dan Bahan

1.1 Alat Multimeter (Heles) 1 buah Lampu LED 1 buah Kabel dan Penjepit Buaya 4 buah Elektroda plat (Cu dan Zn) 3 buah

1.2 Bahan Buah Nanas 1 buah

2. MetodePada penelitian tentang pemanfaatan buah nanas sebagai sumber energi listrik

alternatif menggunakan metode sel volta.

3. ProsedurPreparasi sampel dan preparasi alat.

Gambar 1. Skema pengukuran tegangan

CuZn

Buah Nenas

Gambar 2. Skema pengujian dengan LEDEksperimen ini dilakukan hanya dalam dua tahap. Pada tahap pertama,

menyediakan 1 buah nanas dan elektroda yang akan digunakan yaitu tembaga (Cu) dan seng (Zn) yang bisa didapatkan dipasaran. Masing-masing lempeng Cu dan Zn disediakan 3 buah lempeng dengan ukuran (3,3 x 5)cm. Kemudian elektroda yang telah disediakan, dibersihkan. Langkah selanjutnya adalah uji kinerja sel volta sebagai sumber listrik alternatif pada buah nanas. Pengujian pertama dilakukan dengan memvariasikan luas lempeng elektroda. Lalu tegangan paling besar yang dihasilkan pada variasi luas lempeng elektroda dipakai untuk pengukuran tegangan dengan menyambungkan sebuah LED pada 3 potong buah nanas dengan rangkaian seri. Sedangkan untuk pengukuran tegangan saja diukur pada 1 potongan buah nanas dan 3 potong buah nanas dengan rangkaian seri. Berikut ilustrasi penelitian untuk uji kinerja sel volta buah nanas sebagai sumber listrik alternatif :

D. Tabel PengamatanTabel variasi luas lempeng elektroda :

No Buah nanas Luas lempeng elektroda yang ditancapkan pada buah nanas (cm2)

Tegangan (volt)

1 Satu potong 1 2 Satu potong 2,5

3Tiga potong bagian buah nanas dengan rangkaian seri

2,5

Cu

Zn

Buah Nenas

Tabel hasil variasi waktu terhadap tegangan :

no

t (menit)

Tegangan (v) tanpa

rangkaian seri

Tegangan (v) dengan

rangkaian seri tanpa LED

Tegangan (v) dengan

rangkaian seri +lampu LED

1 02 13 54 105 156 207 258 309 35

10 4011 4512 5013 5514 60

Daftar Pustaka

http://manfaatdankandungan.blogspot.co.id/2012/11/manfaat-buah-nanas.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Nanas

http://dokumen.tips/documents/sel-volta-5584686434f6d.html

Faissler, W. (1991). Modern Electronics. Canada, John Wiley & Sons Inc.Keenan,charles W.1980.Ilmu kimia untuk universitas edisi keenam Jilid 2.Jakarta :Erlangga.Oxtoby,David W. Dkk,1999.Prisip-prinsip kimia modern edisi keempat jilid 1.JakartaErlangga.Petrucci,Ralph H.1985.Kimia dasar prinsip dan terapan modern edisi keempat jilid .Jakarta:Erlangga.Anonim,A.2012.Elektroda.http://www.ut.ac.id/html/suplemen/peki 4310/elektroda.html.