Memproduksi Biodiesel dari Minyak Biji Jarak Pagar

Telaah Tentang Kemungkinan Memproduksi Biodiesel Dari Minyak Jarak Pagar Sebagai Bahan Pengganti Automotive Diesel Oil

(Master Theses from JBPTITBPP)

Minyak solar (Automotive Diesel Oil) mengalami perkembangan permintaan dan mempunyai pertumbuhan yang tinggi bila dibandingkan dengan bahan bakar cair lainnya di Indonesia, dan yang mengkonsumsi minyak solar terbesar adalah sektor transportasi. Melihat kenyataan bahwa impor minyak solar juga yang tertinggi diantara impor bahan bakar minyak yang disebabkan keterbatasan produksinya, maka dilakukan telaah tentang kemungkinan mensubstitusi minyak solar dengan biodiesel yang berasal dari minyak jarak pagar.

Minyak jarak pagar (Jatropha curcas) dipilih sebagai bahan baku biodiesel karena :

• sifat fisika-kimia nya sesuai dengan sifat bahan baku untuk memproduksi biodiesel,
• minyak jarak tidak termasuk minyak pangan,
• tanaman jarak dapat tumbuh baik di lahan kering/kritis sehingga berpotensi mengubah lahan kritis menjadi lahan yang produktif.

Dalam kajian awal ini, secara khusus diajukan beberapa pertanyaan:

1. faktor apa saja yang mempengaruhi produktivitas biji jarak dan berapa besar biaya usahanya.
2. bagaimana gambaran proses produksi biodiesel dari minyak jarak pagar dan bagaimana perhitungan ekonominya, diantaranya biaya investasi, biaya operasi dan kemampulabaan untuk mengekstraksi minyak jarak dari bijinya sampai dikonversikannya menjadi biodiesel
3. apa implikasi yang ditimbulkan terhadap perekonomian masyarakat dan terhadap lingkungan.

Kesimpulan umum yang ditarik dari kajian ini adalah sebagai berikut:

1. Saat ini tingkat produktivitas penanaman biji jarak di Indonesia kira-kira 2 ton/ha untuk sekali musim panen, dengan masa tanam selama 6 bulan dan penanaman biasanya dilakukan selama musim kemarau. Produktivitas ini dapat ditingkatkan sampai 5 ton/ha dengan cara memilih bibit yang lebih baik dan menggunakan dosis pupuk yang sesuai.
2. Rendemen ekstraksi minyak jarak kurang lebih 42% dan minyak hasil ekstraksi dapat dikonversikan menjadi biodiesel melalui proses trans- esterifikasi dengan menggunakan metanol atau etanol, yang dapat dilakukan dengan system proses yang relatif sederhana. Proses konversi tersebut mempunyai rendemen kurang lebih 98% dan menghasilkan produk samping yang bernilai tinggi, seperti gliserol.
3. Dengan asumsi produktivitas biji jarak 5 ton/ha dan rendemen proses seperti diatas, maka biaya produksi untuk biodiesel per liter diperkirakan Rp 1.224,-. Perhitungan didasarkan pada nilai investasi pabrik dengan kapasitas 3000 ton biodiesel per tahun yang diperkirakan senilai Rp 3.271.520.000,-. Hal ini menunjukkan bahwa biaya produksi biodiesel masih kompetitif dengan biaya produksi minyak solar, terutama apabila subsidi dihapuskan.
4. Berbagai dampak menguntungkan dapat diperoleh dengan masuknya biodiesel sebagai komponen bahan bakar di Indonesia:(i) pengurangan kebutuhan impor bahan bakar minyak secara nyata akan dapat dicapai. Misalnya dengan tingkat impor minyak solar saat ini sejumlah 5.770 juta liter per tahun, maka pengeluaran biaya impor yang dapat dihemat, diperkirakan senilai USD 1.154 juta.(ii) berpotensi memberikan pendapatan kepada masyarakat di pedesaan sebesar Rp 376,- untuk tiap liter biodiesel yang dihasilkan, dan berpeluang menyerap tenaga kerja sebanyak 277 orang untuk perkebunan dan mengoperasikan pabrik biodiesel dengan kapasitas 3000 ton/tahun(iii) penanaman jarak pagar untuk menghasilkan biodiesel mampu memperbaiki areal lahan kritis seluas 2.800.000 ha menjadi lahan yang produktif(iv) berpotensi mengurangi emisi karbon sebanyak 2.636 gram CO2 equivalent untuk setiap pembakaran 1 liter biodiesel, dengan demikian secara global berpotensi untuk mengurangi emisi gas-gas rumah kaca Merpertimbangkan banyaknya potensi dampak yang menguntungkan dengan masuknya biodiesel sebagai bahan bakar cair di Indonesia, dapatlah direkomendasikan penelitian lanjutan yang meliputi kajian khusus untuk meningkatkan produktivitas penanaman, aspek teknis penggunaan biodiesel pada mesin diesel kendaraan dan standar mutu yang dibutuhkannya, potensi pasar untuk ekspor biodiesel, dan implikasinya terhadap perekonomian masyarakat dari penanaman jarak pagar secara menyeluruh.

Oleh : Melanie Cornelia, S2 - Development Studies (melcor@mailcity.com)Dibuat : 2000-10, dengan 1 fileKeyword : biodiesel, Jarak Pagar, bahan bakar cair pengganti untuk transportasi

Dunia Nanokomposit, Nanocomposite

Nanokomposit digunakan pada plastik, dipelopori oleh pabrik mobil General Motor dan Toyota. Plastik akan lebih tahan gores, ringan-kuat, sehingga mengurangi beban mobil dan mengurangi biaya bahan bakar, umur pemakaian lebih panjang. Toyota telah mempergunakan sejak 2001 untuk bumper, dapat mengurangi berat hingga 60% dan dua kali lebih tahan benturan dan gores. Industri transportasi akan dapat menarik keuntungan dari penggunaan nanokomposit ini. Nanoclay dapat meningkatkan ketahanan akan permeabilitas sehingga bagus untuk penggunaan pengemas makanan dan minuman. Selain itu nanoclay juga dapat dipergunakan untuk mengurangi kemudahan plastik untuk terbakar. Nanoclay dilapisi dengan butyl rubber membuat bola tennis lebih memantul dan tahan lama.
NanokristalLogam nanokristal mempunyai kekuatan mekanik lebih tinggi, lebih tahan gores, sehingga dapat digunakan sebagai ‘bearing’ atau alat lain seperti komponen kompoter, sensor dan lainnya. Kekerasan logam meningkat dua hingga tiga kali lipat. Nano kristal juga dapat mengabsorb dan memancarkan cahaya dengan berbeda warna (Quantum DotTM). Nanosilver telah dipasarkan, dapat dimasukkan kedalam polimer, tekstil, dapat membunuh bakteri dalam waktu 30 menit. Nano kristal dapat mengabsorb cahaya matahari lebih bagus sehingga dapat dipergunakan untuk alat potovoltaik.
NanopartkelDipergunakan pencegah kotor pada pakaian dimana pada permukaan direkatkan bulu-bulu dengan ukuran nano sehingga mirip permukaan daun talas. Polimer ukuran nano mulai dari 10 nm hingga 100 nm dipergunakan untuk cat tembok luar, perekat, pelapis kertas, pelapis kain, juga kosmetik sebagau penahan sinar UV. Penahan cahaya matahari juga merupakan contoh penggunaan nanopartikel. Karena ukuran yang kecil sehingga mudah didespersikan dan mengabsurb sinar UV. Penggunaan penahan cahaya ini sangat luas di Australia hingga menguasai pasar 60%. Nanopartikel alumunium dipergunakan untuk campuran propelan (bahan bakar) dapat mempercepat pembakaran hingga dua kali lipat. Nano tembaga dicampurkan minyak pelumas untuk mencegah keausan mesin. Nano kalsium dan posfat komposit dipergunakan sebagai tulang sintetis sebagai penggan tulang manusia.
Bahan nanostrukturNanodyne membuat logam paduan dengan sintering komposit bubuk dari Tunsten-karbida-kobalt yang mempunyai ukuran partikel 15 nm. Diperoleh bahan mempunyai kekerasan sama dengan intan dan dipergunakan untuk alat pemotong, bor, bahan mesin jet, bahan tahan peluru. Kodak memproduksi OLED (‘organic light emitting diode’) layar berwarna sehingga memungkinkan diperolehnya layar yang lebih tipis, lentur, kurang konsumsi enerji untuk layar komputer, telepon genggam, televisi dan alinnya. OLED diharapkan dapat menggantikan Tabung TV, LCD (liquid crystal display).
NanotubesMirip dengan serat mempunyai diameter beberapa nanometer, sangat kuat, bersifat kondukto, dapaty pejal atau beronggar. Carbon nano tube berdasarkan emisi elektron dapat dipergunakan pula untuk layar monitor monokrom. Dari BBC News dilaporkan: riset sedang dikembangkan nanotube dengan lebar separuh molekul DNA dipergunakan untuk menyalurkan cahaya ‘near-infra red’ dari laser ke sel kanker. Kemudian jaringan kangker dipanaskan dengan cahaya tersebut hingga 70 oC dalam waktu 2 menit dan sel menjadi rusak. Jika berhasil cara ini akan menggantikan penggunaan kemoterapi yang merontokan rambut.
NanokatalisKatalis skala nano berbasis gel dapat dipergunakan untuk mencairkan batu bara yang kemudian dijadikan minyak disel, bensin. Cara ini disukai karena dapat mengurangi kadar belerang pada penggunaan batubara. Ukuran nano mempunyai permukaan yang sangat luas. Sehingga sangat efektif, murah untuk dipakai sebagai katalis konverter pada mobil.
NanofilterSerat alumina ukuran nano dapat dipakai untuk menyaring partikel ukuran sangat kecil, 99,9999% virus dengan kecepatan aliran beberapa ratus kali lebih besar dibanding membran ultra filtrasi. Sehingga air minum tidak memerlukan sterilalisasi lagi.
Sumber : (www.nanotech-now.com- Current Uses)

Indonesia

Beberapa industri telah mempergunakan bahan nano partikel atau berusaha untuk memproduksinya. Ukuran partikel pada umumnya masih sekitar 300 nm. Karbon black telah lama dipergunakan oleh industri karet atau ban. Titanium oksida dengan ukuran yang sama untuk industri kertas, cat tembok, pipa plastik. Kalsium karbonat, silika dipergunakan untuk filer tinta, dan industri plastik.
Produk nanosilver (perak) dengan ukuran yang lebih kecil antara 10-100 nm, telah masuk di Indonesia sebagai produk anti mikroba Produk telah beredar dalam bentuk cat tembok luar, wadah makanan plastik, sikat gigi, plester, dan baju dalam.
Riset telah dilakukan sendiri-sendiri di universitas dan lembaga riset negara lebih awal. Seminar tetntang nanoteknologi juga telah diadakana diberbagai tempat. Web site masyarakat naono teknologi di Indonesia dapat di klik di www.nano.lipi.go.id. Mulai dari tahun 2005 pemerintah melalui Kementerian Negara Riset dan Teknologi memberikan bantuan dana untuk riset bidang nano teknologi
Aktifitas Nanoteknologi di berbagai lembaga:
FT UI akan mengembangkan alat sensor nano, melakukan studi nano komposit magnit dan bahan struktur nano. Bersama dengan P2F LIPI membuat disain planetary ball mill untuk membuat bahan nano partikel.
ITB, Dep Fisika mempunyai potensi untuk membuat lapisan nano pada bahan magnit dalam bentuk Quantum Dot partikel nano silika. Dep Fisika Teknik mengembangkan pembuatan nano silika dengan metoda sol-gel.
UGM, Dep Kimia mempunyai potensi membuat bahan katalis nano.UPH Universitas Pelita Hrapan,di Karawaci, Tangerang, mempunyai pusat penelitian nanoteknologi dan bioteknologi.
LIPI, P2F membuat baja partikel nano dengan metoda ‘mechanical alloying’, juga mampu membuat bahan silika nano partikel untuk bahan bangunan dan mempersiapkan lapisan tipis dengan ‘sputtering’. PPET sedang mendisain sensor seperti LED, CO2, biosensor untuk mengontrol gula dalam darah.
BATAN, P2TBDU mengembangkan teknologi pelapisan grafit pada struktur untuk menjadi pelumas padat. P3IB sedang mengembangkan bahan fero magnetik untuk agen kontras MRI, dan nanokomposit NdFeB. P3TIR sedang membuat bio-material hydroxyapatite (HAp) sebagai bahan biokompatibel untuk mengganti bahan gigi dan tulang manusia.
BPPT, P3TM mengembangkan nano komposit, keramik, dan bahan biokompatibel. STP mengembangkan nano komposit berbasis tanah liat dengan polimer.
Beberapa industri mengembangkan bahan ukuran nano untuk silika dan kalsium karbonat.
Pada tahun anggaran 2005 KMNRT mempunyai progran dukungan non-insentive dibidang nano teknologi. Program ini ditawarkan nano teknologi pada kelompok peneliti Indonesia untuk mengajukan usulan penelitian. Pada tahun anggaran 2006 pemerintah menyediakan dana dengan lebih dari 750 juta.. Lima topik judul penelitian disetujui untuk mendapatkan dana setelah dilakukan seleksi dari 35 pengusul. Kelompok peneliti yang diterima untuk mendapatkan dana adalah Fisika LIPI dengan topik Pengembangan Prototipe Alat Pembuatan Nano Partikel, Elektronika LIPI dengan topik Pengembangan Penyusunan Prototipe Alat Mikro, BATAN dan ITS dengan topik Pengembangan Bahan ‘Coating’, UGM dengan topik Penyusunan Prototipe Bahan –Bio/Kompatibel Biomaterial, BPPT dan UI dengan topik Penyusunan Prototipe Komposit/Polimer/Katalis.
Pada saat ini produk yang sudah ada dipasaran hingga saat ini adalah: nano silver, carbon black (300 nm), silika (300 nm), TiO2 (300 nm), Nanotube, Nanoclay dan mungkin segera produk lainnya.

by Johan Nasiri,

Biodiesel, sebagai usaha untuk mengamankan cadangan minyak bumi

Oleh Johan AN

Ketika harga bahan baku minyak bumi menjadi 62 USD, maka problem enerji telah berada didepan mata. Walaupun harga tersebut sangat mahal tampaknya para konsumer tidak keberatan, namun kekhawatiran akan habisnya bahan bakar fosil ini menjadi perhatian dimasa depan. Pengganti minyak masih mahal dan tidak mudah untuk dipergunakan bahan bakar alat transport. Bahan bakar yang mungkin dapat menggantikan minyak bumi adalah: listrik, gas, matahari, nuklir, air, batu bara, produk tanaman, angin, namun semuanya mempunyai kekurangan untuk dipergunakan pada alat transportasi. Kegunaan lain dari minyak bumi ini adalah untuk bahan baku petrokimia seperti solven, kimia organic, plastic dan lainnya.
Penggunaan minyak goreng sebagai bahan bakar mesin diesel akan mengingatkan kita pada Dr. Rudolf Diesel. Pada pameran internasional tahun 1900 di Paris dia memamerkan mesin diesel dengan bahan bakar minyak nabati, pada waktu itu digunakan minyak kacang. Minyak goreng berasal dari tanaman, merupakan bahan yang terbarukan, ramah lingkungan dan ada dimana-mana. Namun sayangnya dalam perkembanganya minyak bumi ternyata masih lebih murah dan mudah didapat. Penggunaan minyak bumi masih terus hingga sekarang walaupun ketersediaannya minyak bumi semakin menipis.
Hingga saat ini mesin diesel masih mempergunakan bahan bakar solar berasal dari minyak bumi, dan ada kemungkinkan untuk mengganti sebagian atau seluruh jenis bahan bakar ini dengan minyak goreng. Minyak goreng yang berasal dari tumbuhan dapat langsung dipergunakan untuk mejalankan mesin diesel. Minyak goreng yang dipergunakan dapat dalam berbagai bentuk: minyak goreng biasa, minyak goreng bekas, ester yang mempunyai berat molekul lebih kecil (bio diesel), dan minyak goreng padat.
Minyak goreng bekas biasanya dari tumbuhan dan tercampur dengan lemak binatang binatang, karena merupakan sisa penggorengan. Minyak goreng di pasar biasanya diperoleh dari berbagai sumber seperti kelapa sawit (CPO, PKO), kelapa, bunga matahari, bunga kanola, bijih kapok, bijih kedelai, bijih jarak dan lainnya. Minyak goreng dari CPO mempunyai fraksi padat stearin yang jumlahnya hingga 50%, fraksi cair atau olein yang biasanya dijual sebagai minyak goreng dan sedikit asam lemak bebas. Stearin yang padat biasanya untuk margarin, dan untuk kue, untuk bahan baker diesel harus dipanaskan karena harus dialirkan. Asam lemak bebas yang ada pada minyak harus dinetralkan dengan methanol,alkohol atau soda agar tidak membuat karat atau korosi pada logam. Kesulitan dari penggunaan minyak goreng karena bersifat cair sehingga akan bersaing dengan kebutuhan konsumsi masyarakat. Dimasa lalu pernah terjadi krisis kekurangan minyak goreng, sehingga harga meningkat tinggi.
Kelebihan lain, bahan dasar minyak goreng ini adalah bahwa sisa minyak goreng juga dapat dipergunakan, sehingga mengurangi beban lingkungan karena sampah. Dibanding dengan minyak solar, minyak goreng dapat mengurangi polusi karena kadar belerang yang lebih rendah, dan kurang berisik. Penggunaan minyak goreng untuk bahan bakar tidak menambah jumlah gas karbondioksida, karena minyak berasal dari tumbuhan yang mengkonsumsi gas hasil pembakaran itu. Sedang kekurangan adalah lebih kental sehingga mudah untuk menyumbat saluran, terlebih lagi jika tercampur dengan fraksi padat, minyak bekas atau jika cuaca dingin.
Penggunaan atau aplikasi lapangan belum begitu banyak, sehingga harus hati-hati bila memasukkan minyak goreng dalam mesin diesel kita. Perhatian harus diberikan karena penggunaan minyak goreng dapat memadat sehingga menyumbat saluran pipa, saringan dan terutama pada penyembur atau nozle. Pembakaran minyak juga dapat tidak terbakar sempurna, sehingga menimbulkan banyak asap dan memungkinkan terjadinya endapan karbon pada ujung penyembur minyak. Kesulitan-kesulitan tersebut dapat diatasi dengan cara memanaskan minyak, saluran dan saringan, sebelum pembakaran pada mesin. Penggunaan minyak untuk bahan bakar diesel juga akan akan menimbulkan busa pada saluran pipa balik dari sisa penyemburan didalam mesin (lihat gambar). Busa timbul pada awal pembakaran sehingga disarankan agar tidak mengisi penuh tangki bahan bakar agar dapat menampung busa.
Saluran pipa balik pada mesin diesel, busa terjadi pada awal pembakaran karena ada sisa minyak bertekanan pada penggunaan minyak goreng.
Penggunaan bersama minyak diesel atau pencampuran sangat bagus karena akan mengurangi kemungkinana minyak goreng menyumbat dimanana-mana dan akan memperbaiki sifat pelumasan minyak diesel. Penggunaan minyak yang cenderung padat dapat dilakukan untuk mesin diesel yang tetap atau sebagai pembangkit tenaga listrik. Karena modifikasi mesin mudah dilaksanakan seperti pemasangan alat pemanas pada tangki, saluran, penyaringan dan pemanasan awal sebelum masuk ruang pembakaran. Pengopersian biasanya diawali atau harus dilakukan dengan minyak solar untuk memperoleh pemanasan yang akan dipergunakan untuk mencairkan minyak padat. Demikian pula jika akan mematikan mesin diesel minyak padat harus dihentikan lebih dahulu diganti dengan minyak solar agar saluran tidak tersumbat pada penyalaan mesin berikutnya.
Penggunaan minyak padat atau minyak bekas cukup menarik karena kurang bersaing dengan konsumsi masyarakat sehingga harganya dapat lebih murah. Minyak padat bisanya dipergunakan untuk roti, kue, margarin, biskuit. Untuk bahan bakar minyak goreng padat tidak harus dipucatkan, sehingga harga lebih murah. Kesulitan yang mungkin terjadi adalah penyumbatan terutama pada saringan yang harus selalu dibersihkan dengan solven seperti minyak tanah. Minyak goreng padat harus selalu dipanaskan (80 oC) agar dapat dialirkan. Minyak goreng padat biasanya diperoleh dari minyak binatang, minyak kelapa sawit dan dari hidrogenasi minyak goreng cair.
Pencampuran dengan minyak tanah atau kerosene merupakan kombinasi bagus. Minyak padat mempunyai kekentalan, dan pelumasan tinggi, sedang minyak tanah sebagai pengencer dan namun kurang bagus dalam pelumasan. Pencampuran minyak goreng padat maupun cair dilakukan biasanya 30% kerosene dan 70% minyak goreng, ada yang mempergunakan campuran 50/50. Hasil positif dari pencampuran ini diperoleh suhu mesin 10 oC lebih rendah, sedang buangan asap berbau mirip pembakaran ‘burger’.

Biodiesel

Biodiesel merupakan modifikasi dari minyak goreng. Biodiesel biasanya dibuat pada ester asam lemak dari minyak goreng cair yang mempunyai sifat lebih encer tidak mudah membeku terutama jika dipergunakan dinegara ‘dingin’. Sedang kekurangan adalah bahan ini dapat melarutkan atau merusak karet yang biasanya tahan terhadap minyak diesel. Pembuatan biodiesel sedikit sulit karena memerlukan methanol, katalis (soda api, KOH) dan pemisahan gliserin yang berasal dari reaksi samping. Sehingga biodiesel mempunyai harga yang lebih mahal dibanding minyak goreng pada pemakaian langsung
Biodiesel yang dikenal merupakan bahan terbarukan, tidak beracun, bahkan dapat dibanding dengan garam dapur, dan tidak iritasi pada kulit jika dibanding dengan sabun. Jika tertumpah biodiesel akan dapat dikonsumsi oleh mikroba, hingga 98% dalam waktu 3 minggu. Biodiesel mempunyai efek maksimum untuk daerah perairan, laut, sumber air, hutan, penangkapan ikan, dan terutama yang sensitive terhadap adanya tumpahan minyak. Pusat kota yang penuh dengan aktifitas manusia, ruangan yang tertutup seperti pergudangan, pabrik, pengolah makanan, gedung bertingkat, pertambangan bawah tanah akan memperoleh manfaat yang sangat besar dengan adanya biodiesel. Daerah perairan yang sensitive terhadap pencemaran seperti pelabuhan, kanal, danau, daerah parawisata, hutan ‘mutlak harus’ mempergunakan biodiesel disbanding solar.
Biodiesel secara nyata dapat mengurangi pencemaran, mengurangi hidrokarbon yang tidak terbakar, karbon monoksida, sulfat, polisiklikaromatik hidrokarbon, dan hujan asam. Kandungan belerang yang sangat rendah akan memungkinkan penggunaan katalis pada system gas buang. Jika dipergunakan bersama minyak solar, biodiesel dapat mengurangi atau menghilangkan kebutuhan belerang dalam minyak diesel. Biasanya belerang dibutuhkan lebi 500 ppm (per 1 juta bagian) atau 0,05% dalam minyak solar untuk menambah pelumasan. Pencampuran biodiesel dengan solar dapat mengurangi kadar belerang hingga 15 ppm atau 0,0015%. Pencampuran yang dilakukan dengan 1% biodiesel akan memperoleh 65% pelumasan. Untuk maksud pengurangan kadar belerang ini cukup hanya dengan menambahkan biodiesel kedalam solar sebanyak 0,4-0,5%. Perbandingan penggunaan bahan bakar lain:
Penggunaan methanol murni sebagai bahan bakar, mempunyai kesulitan dalam penyimpanan, pengisian bahan bakar, dan modifikasi mesin bis. Gas alam atau CNG mempunyai kesulitan juga dalam penyimpanan karena berbentuk gas yang mudah terbakar, dan bisa meledak sehingga lebih memerlukan tenaga terdidik dalam menanganinya. Sedang biodiesel mempunyai kelebihan kurang mudah menyala dibanding solar, lebih mudah dalam penyimpananya, dan dapat dicampur dengan solar. Penggunaan minyak goreng langsung mempunyai kelebihan lebih murah namun mempunyai kekurangan kekentalan, dan mengganggu ketersediaan untuk konsumsi masyarakat.
Penggunaan biodiesel yang maksimal hanya dapat diperoleh jika mepergunakan 100% biodiesel tanpa mencampur dengan minyak solar
Bagaimana orang mempergunakan biodiesel?.
Biodiesel yang diperoleh dari hasil esterifikasi dengan methanol yang dapat dipergunakan dalam keadaan murni atau campuran dengan solar. Biodiesel dapat dipergunakan 100% atau dikenal dengan B100. Namun harus diperhatikan bahwa biodiesel merupakan ester yang dapat melunakan polimer karet, sehingga bahan tersebut harus diganti dengan jenis yang tahan terhadap ester. Untuk itu sebagai alternative lain adalah mencampur biodiesel sebanyak 20% dalam minyak solar yang selanjutnya dikenal dengan B20. Campuran ini dapat dipergunakan langsung tanpa memerlukan penggantian peralatan dari jenis karet. Sebagaimana diketahui pada otomotif banyak mempergunakan bahan karet sebagai pipa saluran bahan baker, ‘seal, packing’ atau penyekat kebocoran. Penggunaan B100 atau lebih besar dari 20% bio diesel akan memerlukan bahan polimer yang tahan solar dan ester.

Membuat biodiesel

Pada skala kecil dapat dilakukan dengan bahan minyak goreng 1 liter yang baru atau bekas. Methanol sebanyak 200 ml atau 0.2 liter. Soda api atau NaOH 3,5 gram untuk minyak goreng bersih, jika minyak bekas diperlukan 4,5 gram atau mungkin lebih. Kelebihan ini diperlukan untuk menetralkan asam lemak bebas atau FFA yang banyak pada minyak goreng bekas. Dapat pula mempergunakan KOH namun mempunyai harga lebih mahal dan diperlukan 1,4 kali lebih banyak dari soda. Proses pembuatan; Soda api dilarutkan dalam Methanol dan kemudian dimasukan kedalam minyak dipanaskan sekitar 55 oC, diaduk dengan cepat selama 15-20 menit kemudian dibiarkan dalam keadaan dingin semalam. Maka akan diperoleh biodiesel pada bagian atas dengan warna jernih kekuningan dan sedikit bagian bawah campuran antara sabun dari FFA, sisa methanol yang tidak bereaksi dan glyserin sekitar 79 ml. Biodiesel yang merupakan cairan kekuningan pada bagian atas dipisahkan dengan mudah dengan menuang dan menyingkirkan bagian bawah dari cairan. Untuk skala besar produk bagian bawah dapat dimurnikan untuk memperoleh gliserin yang berharga mahal, juga sabun dan sisa methanol yang tidak bereaksi. Mengapa minyak bekas mengandung asam lemak bebas?.
Ketika minyak digunakan untuk menggoreng terjadi peristiwa oksidasi, hidrolisis yang memecah molekul minyak menjadi asam. Proses ini bertambah besar dengan pemanasan yang tinggi dan waktu yang lama selama penggorengan makanan. Adanya asam lemak bebas dalam minyak goreng tidak bagus pada kesehatan. FFA dapat pula menjadi ester jika bereaksi dengan methanol, sedang jika bereaksi dengan soda akan mebentuk sabun. Produk biodiesel harus dimurnikan dari produk samping, gliserin, sabun sisa methanol dan soda. Sisa soda yang ada pada biodiesel dapat henghidrolisa dan memecah biodiesel menjadi FFA yang kemudian terlarut dalam biodiesel itu sendiri. Kandungan FFA dalam biodiesel tidak bagus karena dapat menyumbat filter atau saringan dengan endapan dan menjadi korosi pada logam mesin diesel.
Perhitungan biaya untuk bis kota di Amerika Serikat (1 USD= Rp 10.000).
Perbandingan harga dihitung meliputi: infra struktur, modifikasi pada bis, sistem pengisian bahan bakar, perawatan, dan umur bis 30 tahun. Bahan bakar solar untuk mesin diesel akan memerlukan biaya per-mil (1,6 km) Rp. 2470, gas methan atau CNG bervariasi mulai Rp. 3750-4200, biodiesel murni Rp. 4750, sedang campuran biodiesel dan solar akan bervariasi dari Rp. 2790-4750, methanol murni Rp. 7360. Walaupun harga biodiesel murni atau campuran lebih mahal dibanding solar namun dapat berkompetisi dengan gas methan dan methanol. Kelebihan lain dari campuran solar-biodiesel dibanding minyak solar murni adalah dapat dipergunakanya minyak solar dengan kadar belerang rendah.

Kegunaan lain dari biodiesel

Bio diesel dapat dipergunakan keperluan lain seperti; pelindung kayu termasuk interior rumah yang terbuat dari kayu. Sebagai pelumas dan pelindung korosi pada peralatan rumah tangga, pertanian yang terbuat dari logam. Biodiesel dapat pula dicampur dengan bensin untuk mesin 2 langkah sebagai bahan bakar dan pelumasan. Biodiesel tidak dapat menggantikan minyak tanah untuk keperluan kompor dan lampu minyak karena sifat tidak bisa merambat keatas. Untuk keperluan lampu petromax dengan terang yang sama, biodiesel dapat dipergunakan hingga 8 jam dan kurang memerlukan pemompaan. Biodiesel juga dipergunakan untuk membersihkan noda ‘crayon’ pada baju dengan lebih baik dibanding deterjen.

BIO-ETANOL, siapakah dia ini?

Polimer dan bahan bakar mempunyai kepentingan sama yaitu memerlukan minyak bumi sebagai bahan baku. Bahan bakar lebih mudah untuk memperoleh alternatif bahan baku dibanding polimer. Brasil sebagai contoh menjadi negara berhasil mengurangi kebutuhan bahan bakar dengan penggunaan etanol. Kesuksesan ini banyak diperhatikan dan ditiru oleh negara lain termasuk Indonesia. Bahan bakar etanol diproduksi dari sari tanaman tebu akan lebih mudah dibanding dengan fermentasi karbohidrat dari jagung. Selain itu tebu juga lebih mudah ditanam, dapat menghasilkan gula dan ampasnya dipergunakan untuk menghasilkan enerji listrik. Tanaman tebu dapat dipanen secara manual ataupun mekanis dan dapat di transportasi keberbagai daerah. Di kilang, tebu digiling ditekan dengan silinder berputar untuk memperoleh sari cairan manis dan menyisakan residu berserat atau bagas. Cairan manis dapat langsung difermentasi oleh ragi yang akan memecah gula menjadi gas CO2 dan etanol. Campuran air etanol di distilasi atau dipanaskan diuapkan untuk memperoleh etanol atau alkohol dengan kandungan air 5%. Alkohol ini sudah dapat dijual untuk bahan bakar mobil. Namun jika dikehendaki sebagai aditif dengan menambakan 10% kedalam bensin (gasohol), maka alkohol perlu dimurnikan hingga 100%. Pemurnian hingga 100% dapat dilakukan dengan absorbsi.
Tebu yang dikirim ke kilang setiap 1000 kg mengandung serat bagas 145 kg, gula sukrosa 138 kg. Dari jumlah gula tersebut hanya 112 kg yang dapat dijadikan gula pasir, sisanya 23 kg berupa gula tetes yang berharga murah. Jika sari tebu tersebut difermentasi akan menghasilkan 72 liter alkohol. Bagas serat dapat dibakar panas dapat dipergunakan untuk destilasi, pengeringan dan tenaga listrik sebesar 288 MJ. Enerji tersebut: 180 MJ untuk pabrik dan 108 dapat dijual ke perusahaan listrik.Dengan perbaikan kwalitas tanaman dan teknik penanaman di Brasil dapat menghasilkan alkohol 550 m3/km2. Harga alkohol sampai di konsumer dapat ditekan hingga sebesar Rp. 1700 per liter. Di Amerika Serikat memproduksi alkohol paling murah dari selulosa, memerlukan biaya Rp 3.300,- per liter, sementara itu nilai enerji alkohol hanya 2/3 bensin, ditambah transport, pajak, keuntungan pengecer, harga akan naik menjadi Rp. 7.300,-. Pada saat yang bersamaan harga bensin di Amerika (paling murah dinegara maju) mempunyai harga Rp. 7.900,- per liter. Keadaan harga minyak bumi melangit, Brasil banyak mengambil keuntungan. Dengan menanam tebu, Brasil selain mengekspor minyak bumi juga mengekspor alkohol, ekspor gula pasir jika harga bagus dan dapat enerji listrik dari bagas.
Sugar cane plant (Saccharum officinarum).Kilang etanol tidak memerlukan enerji dari luar, bagas yang dibakar di kilang dipergunakan untuk pemanasan distilasi dan tenaga listrik untuk menjalankan mesin, bahkan dapat menjual sisanya. Produksi enerji di brasil dari bagas mencapai 700 MW, sisa untuk keperluan pabrik sebesar 100 MW dijual ke perusahaan listrik. Harga enerji listrik di Brasil Rp 460,- per kWh untuk kontrak jangka 10 tahun. Enerji listrik dari bagas ini sangat berguna karena diproduksi pada umumnya pada saat musim kering dimana listrik dari hidroelektrik dan dam lagi kekurangan. Diharapkan dengan teknologi gasifikasi biomas akan dapat menggantikan teknologi ketel uap bertekanan rendah dengan turbin tekanan tinggi. Bersama dengan sisa produk pertanian yang ditinggal di kebun diprrkirakan akan menghasilkan enerji 1.000 hingga 9.000 MW.Kilang dengan kapasitas sedang 1 juta ton gula pasir pertahun, dapat menjual kelebihan listrik 5 MW. Dari penjualan gula pasir dan alkohol dapat diperoleh pemasukan 18 juta USD dan 1 juta USD dari kelebihan tenaga listrik. Sayangnya Bank Dunia hanya akan membiayai investasi jika tenaga listrik dari bagas ini dapat dijual dengan harga Rp 580,- per kWh.Keramahan terhadap lingkungan enerji listrik dari bagas merupakan kelebihan dari pada minyak dan batu bara. Kandungan abu hanya 2,5% dibanding batu bara 30-50%, tidak mengandung belerang dan sedikit mengandung nitrit.


Penggunaan Alkohol untuk Bahan Bakar
Rekaman sejarah penggunaan alkohol sebagai behan bakar kendaraan dimulai dari Samuel Morey pada tahun 1826 mengembangkan mesin dengan bahan bakar alkohol dan terpentin. Nicholas Otto pada tahun 1860, mempergunakan alkohol sebagai salah satu bahan bakar mesin. Pak Otto dikenal baik dengan pengembangan mesin pembakaran internal (Otto Cycles) di tahun 1876. Pada tahun 1908 Henry Ford memproduksi model T dimana mobil dapat mempergunakan bahan bakar alkohol atau bensin, atau kombinasi dari keduanya.
Perbandingan harga bensin di berbagai negara ( Mei 2006): Amerika Serikat Rp 7.800,-per liter, Australia Rp. 10.000,- per liter, Jepang Rp. 12.500 per liter, Inggris Rp. 16.250 per liter, Malaysia Rp. 5.450,- per liter (Februari 2006), Indonesia Rp.4.500,- per liter.
Alkohol merupakan bahan bakar yang bersih, hasil pembakaran menghasilkan CO2 dan H2O. Penambahan bahan yang mengandung oksigen pada sistem bahan bakar akan mengurangi emisi gas CO yang sangat beracun dari sisa pembakaran. Aditif MTBE pada mulanya dipergunakan untuk meningkatkan nilai oktan, namun saat ini dilarang dipergunakan. MTBE dapat dideteksi dan menyebabkan pencemaran pada air tanah sehingga alkohol merupakan alternatif yang menarik untuk mengurangi emisi gas CO.. Penggunaan alkohol murni dibanding dengan bensin secra umum akan mengurangi kadar CO2 hingga 13% karena merupakan hasil dari pertanian. Seperti diketahui produk pertanian memerlukan gas CO2 untuk metabolismenya. Penggunaan alkohol bukan tanpa problem pada lingkungan hidup, dimana VOC atau komponen bahan organik mudah menguap meningkat, kebutuhan lahan pertanian dikhawatirkan akan mengurangi jumlah hutan dan tentunya akan bersaing dengan kebutuhan makanan.
Penggunaan etanol di Brasil dimulai sejak tahun 1980-an dengan bahan baku sari tebu atau sisanya sebagai gula tetes. Sejak tahun 2004 menjadi produsen dan konsumer terbesar alkohol untuk bahan bakar. Brasil memproduksi sekitar 14,8 juta m3 per tahun, dengan harga jual Rp. 2.700,- per liter. Penggunaan alkohol untuk bahan bakar merupakan kebijakan pemerintah, bensin harus mengandung 20-25% alkohol. Mobil baru di Brasil dapat dijalankan dengan bahan bakar campuran bensin-alkohol, atau alkohol murni. Kebijakan ini telah mengurangi ketergantungan Negara pada minyak bumi, memperbaiki kualitas udara dan memberikan hasil samping enerji listrik.
Program bahan bakar alkohol di Kolumbia dimulai sejak tahun 2002 ketika Pemerintah menetapkan undang-undang peningkatan kadar oksigen dalam bahan bakar. Pada awalnya kebijakan ini untuk mengurangi emisi gas CO dari kendaraan. Regulasi selanjutnya adalah pengurangan pajak etanol sehingga lebih murah dari bensin, Di Kolumbia harga bensin dan alkohol dikontrol oleh pemerintah. Melengkapi program etanol juga dilakukan program biodiesel untuk menambah kandungan oksigen bahan bakar diesel dan memproduksi biodiesel dari minyak tumbuhan. Pemerintah secara perlahan merubah suplai bahan bakar dengan campuran 10% alkohol. Produksi alkohol di Kolumbia berasal dari ubi kayu dan perkebunan Tebu namun produksi alkohol dari singkong masih tetap lebih mahal. Produksi etanol di Kolumbia dimulai tahun 2005 dengan 300 m3 per hari, pada tahun 2006 meningkat menjadi 1.050 m3 per hari. Dengan total investasi 100 juta USD pada tahun 2007 diharapkan dapat menghasilkan 2.500 m3 per hari untuk keperluan 10% etanol dalam bensin. Kelebihan dari negeri ini adalah Tebu dapat dipanen sepanjang tahun.
Penggunaan dan produksi etanol di Amerika Serikat (AS) terus meningkat sehubungan dengan meningkatnya harga minyak bumi. Baru 0,4% dari stasion pompa bensin di AS yang menjual E85 yaitu 85% etanol dan 15% bensin dan hanya ada di aderah Midwest dan California. Sejak Juni 2006 investasi besar-besaran dilakukan untuk memproduksi 8,4 juta m3 etanol per tahun.
Belajar dari keberhasilan Brasil, China juga mempunyai program alkohol untuk bahan bakar. Selain untuk memenuhi kebutuhan tersebut akan membantu petani menjaga harga gandum agar dapat meningkatkan pendapatan dan mengurangi polusi udara. Etanol untuk bahan bakar pada saat ini diproduksi di Henan dengan kapasitas 200.000 Ton per tahun. Proyek yang sama sedang dikembangkan untuk kapasitas 800.000 T per tahun mempergunakan jagung sebagai bahan baku. Diharapkan 2 Ton jagung akan menghasilkan 1 Ton alkohol. China mengkonsumsi bahan bakar 36 juta Ton bensin per tahun, dan sejak 9 tahun lalu China telah mengimport minyak bumi. China pada saat ini memproduksi 500 juta Ton bijih-bijihan per tahun, di Henan mempunyau surplus 5 juta Ton per tahun.Empat negara telah mengembangkan program etanol secara nyata yaitu Brasil, AS, China dan Kolumbia. Etanol dapat diproduksi dari dari berbagai bahan makanan seperti gula, beet, sorgum, singkong, ubi, rumput, gandum, hemp, knaf, kentang, tetes, jagung, kayu, kertas, sampah selulosa dsb. Langkah produksi etanol adalah pemurnian pati, pencairan dan pembentukan gula (hidrolisis), fermentasi, distilasi, dehidrasi, denaturasi jika diperlukan. Selama fermentasi glukose atau gula dirubah menjadi alkohol dan gas CO2 sebagai berikut:

C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2

Etanol untuk dipergunakan sebagai bahan harus dimurnikan dari air. Cara lama dilakukan dengan destilasi tetapi kemurnian hanya sampai 96% karena adanya peristiwa azeotrop antara campuran alkohol dan air. Tidak mungkin memperoleh alkohol murni dengan cara ini maka dipergunakan absorbsi fisik atau molecular sieve. Pada umumnya alkohol ditambahkan dalam bensin sebanyak 10% atau dikenal dengan E10. Maksud penambahan pada mulanya untuk mengurangi emisi gas CO dan sedikit meningkatkan nilai oktan. Namun penambahan ini menjadi bernilai ekonomis ketika harga minyak bumi mencapai 80 USD per barel. Alkohol yang ditambahkan harus bebas dari kandungan air untuk melindungi mesin mobil dari korosi dan kerusakan bahan packing dari polimer. E10 dapat langsung dipergunakan pada mobil tanpa banyak perubahan. Campuran E85 dengan etanol 85% besin 15%, dipergunakan untuk mobil kusus untuk bahan bakar etanol. Jumlah bensin 15% diperlukan karena etanol kurang mudah menguap sehingga pada suhu dingin kesulitan untuk menyalakan mesin. Keluhan dari beberapa pengguna bensin-etanol adalah: sering harus menguras air dari tangki minyak, etanol cenderung mengabsorb air dan air terpisah dalam tangki. Selain itu enerji menjadi berkurang atau jumlah bahan bakar bertambah, karena etanol telah mengandung oksigen. Siena 1.4 Tetrafuel, Fiat untuk bb: gas alam, bensin, etanol (E100) dan gasohol (20% alkohol/bensin).Kabar menarik dari Brasil adalah digunakannya alkohol untuk mesin diesel atau dikenal dengan O2Diesel untuk mengurangi emisi gas. Jika program ini berhasil mungkin kita di Indonesia dapat mencoba campuran dari CPO yang kental dengan alkohol yang encer dan kemudian mengatur angka cetane. Alkohol dan CPO dapat diproduksi secara besar-besaran di Indonesia, ... mudah-mudahan merupakan salah satu solusi.

dari Majalah Sentra Polimer

Teknik Analisa Kerusakan (Failure Analysis) pada Komponen Plastik

Oleh Chandra Liza

Analisa kerusakan merupakan salah satu teknik analisa yang saat ini berkembang. Tujuan analisa ini adalah untuk mengetahui penyebab terjadinya kerusakan yang spesifik dari peralatan, perlengkapan, proses dan material baku yang digunakan serta untuk menentukan tindakan pencegahan agar kerusakan tidak terulang. Untuk jangka pendek diharapkan dapat memperbaiki design dan memperbaiki proses serta metoda fabrikasi, sedangkan untuk jangka panjangnya dapat dipakai pengembangan material dan sebagai metoda mutakhir untuk evaluasi dan memprediksi performance material serta untuk memperbaiki sistem pemeliharaan. Kegagalan pembuatan part plastik pada umumnya disebabkan oleh 4 faktor berikut : 1. Seleksi Material2. Disain3. Proses4. Kondisi service1. SELEKSI MATERIALKegagalan yang terjadi karena seleksi material yang terburu-buru, merupakan hal yang sering terjadi pada plastik atau industri lainnya. Pada aplikasi yang membutuhkan ketahanan impak yang tinggi, diperlukan material dengan ketahanan impak tinggi. Jika material yang digunakan untuk aplikasi di luar ruang dalam jangka waktu yang lama, diperlukan material dengan ketahanan UV. Untuk mendapatkan seleksi material yang tepat memerlukan perencanaan yang baik, pemahaman material plastik yang cermat dan pengujian prototipe sesuai persyaratan. Pemilihan material sebaiknya tidak hanya berdasarkan biaya. Dalam proses pemilihan material ini diperlukan pendekatan yang sistematik untuk aplikasi yang berbeda. Teknik pemilihan material yang tepat termasuk menentukan persyaratan aplikasi, seperti: sifat mekanik, termal, lingkungan, elektrik dan kimia. Pada kebanyakan industri, termasuk supplier material sudah mengembangkan software untuk membantu melakukan seleksi material dengan mudah melalui seleksi persyaratan aplikasi sebagai hal utama.2. DISAINHanya melakukan pemilihan material yang tepat tidak cukup untuk mencegah kegagalan produk. Pada saat mendisain produk, disainer harus menggunakan aturan dasar dan pedoman yang diberikan supplier material untuk disain part khusus. Pada saat disain part plastik perlu diingat beberapa aturan dasar, dengan pengecualian bahwa kriteria disain berubah pada setiap material dan setiap aplikasi. Pada saat ini, kegagalan karena disain merupakan hal yang sering terjadi. 3. PROSESSetelah dilakukan pemilihan material dan disain yang tepat, permasalahan selanjutnya ada pada pemrosesan plastik. Disain yang inovatif dan pemilihan material yang selektif tidak cukup untuk menghasilkan produk yang baik dengan proses yang jelek. Stress, void, weld lines dan kelembaban pada hasil molding merupakan penyebab kegagalan prematur yang sering terjadi. Pencatatan parameter proses merupakan hal yang penting untuk melakukan analisa pada kegagalan produk. Proses lanjutan dan perakitan part juga harus dievaluasi untuk mencegah kegagalan prematur. Kegagalan pada produk sering kali disebabkan oleh stress cracking, drilled holes dan welded joints.4. KONDISI SERVICE Meskipun sudah ada label peringatan mengenai keamanan dan instruksi penggunaan, kegagalan karena kondisi service seringkali terjadi pada produk plastik. Lima kategori kondisi service yang tidak disengaja antara lain :a) Pemakaian produk yang tidak tepat. b) Penggunaan produk melebihi masa penggunaan (life time). c) Kegagalan produk karena kondisi service yang tidak stabil.d) Kegagalan karena kondisi service melebihi penggunaan yang sesuai. e) Aplikasi simultan dari stress yang sinergi. Stress pada produk merupakan faktor dominan yang sangat menentukan kualitas produk tersebut, yang dibagi dalam kategori : termal, kimia fisik, biologi mekanik dan elektrik.MENGENAL TIPE KEGAGALAN PADA PRODUK PLASTIKKEGAGALAN MEKANIKKegagalan mekanik disebabkan adanya gaya eksternal pada material. Jika gaya tersebut melebihi yield strength material, maka dapat menjadi penyebab kerusakan (berubah bentuk, retak atau patah menjadi beberapa bagian). Gaya yang terjadi dapat berupa gaya tarik, kompresi atau impak untuk jangka waktu pendek atau lama pada temperatur dan humiditi yang berbeda.KEGAGALAN TERMALKegagalan termal terjadi karena produk terkena panas atau dingin yang berlebihan dari lingkungan. Pada temperatur tinggi yang abnormal, produk akan mengalami pengkerutan, twist, melt bahkan bisa sampai terbakar. Pada umumnya plastik menjadi getas pada temperatur rendah. Jika produk dalam kondisi ini mendapat gaya yang kecil sekalipun, akan dengan mudah mengalami retak bahkan patah.KEGAGALAN KIMIAHanya beberapa plastik yang total tahan terhadap semua bahan kimia. Kegagalan yang terjadi karena produk terkena bahan kimia tertentu seringkali terjadi. Residu atau molded stress, temperatur yang tinggi dan beban eksternal cenderung untuk mempercepat kerusakan.KEGAGALAN LINGKUNGANPlastik yang digunakan untuk aplikasi di luar ruang akan terkena banyak faktor penyebab kerusakan. Sinar Ultra violet, kelembaban, mikro organisme, ozone, panas dan polusi merupakan faktor lingkungan yang banyak berpengaruh pada plastik. Efek dari hal tersebut dapat berupa warna yang pudar, slight crazing dan retak kecil hingga terjadinya kerusakan pada struktur polimer.LANGKAH ANALISA KERUSAKAN (FAILURE ANALYSIS)Langkah pertama dalam melakukan analisa pada setiap kegagalan adalah menentukan penyebabnya. Sebelum melakukan uji keseluruhan, beberapa informasi dasar mengenai produk harus sudah didapat. Jika produk berasal dari fabrikasi, harus didapat informasi dasar seperti, tanggal pemesanan, tanggal instalasi, tanggal pertama kali kegagalan diketahui, kondisi geografis dari lokasi, bahan kimia yang digunakan untuk, atau di sekitar produk. Tak kalah penting adalah informasi apakah produk digunakan untuk aplikasi di dalam atau di luar ruang. Semua informasi ini sangat penting untuk menganalisa penyebab kerusakan pada produk. Sebagai contoh, jika catatan dari fabrikasi dan produk gagal mengindikasikan digunakannya bahan kimia tertentu pada produk, maka dengan mudah dapat dilakukan uji kompatibilitas bahan kimia terhadap produk atau lebih lanjut lagi lakukan simulasi kompatibilitas bahan kimia dengan produk sesuai kondisi di lapangan menggunakan bahan kimia yang sama. Catatan mengenai produk juga akan mempermudah analisa kegagalan produk. Kode tanggal atau identifikasi nomor cavity akan mempermudah penelusuran. Banyak tipe dan bentuk check list yang sudah dikembangkan untuk dapat membantu melakukan analisa kegagalan produk. Tujuh metoda dasar untuk melakukan analisa kerusakan adalah :1. Pengamatan visual2. Analisa Identifikasi3. Analisa stress4. Microtoming5. Uji Mekanik6. Analisa Termal7. Teknik Nondestructive Testing (NDT)Dengan mengetahui secara akurat tipe kegagalan, akan mempermudah memilih metoda analisa kegagalan yang tepat. Berikut ini diuraikan poin-poin dari metode dasar analisa kerusakan yang sering terjadi.Pengamatan VisualPengamatan visual yang teliti terhadap produk gagal akan mendapatkan informasi yang banyak. Banyaknya splay marks menunjukan bahwa proses pengeringan material tidak cukup sebelum dilakukan pemrosesan. Kesalahan pada saat proses pengeringan pada material yang higroskopik dapat menurunkan sifat fisik produk dan pada beberapa kasus dapat menyebabkan menjadi getas. Adanya material lain dan kontaminan juga merusak dan produk menjadi gagal. Burn mark pada produk hasil Injection Molding mudah diketahui, biasanya berupa bercak (spot) coklat atau hitam. Tanda ini menunjukan kemungkinan material terdegradasi yang disebabkan struktur molekul rusak dan dapat mengakibatkan penurunan sifat fisik. Sink mark dan weld lines, dapat langsung terlihat pada produk hasil Injection Molding, disebabkan oleh pemrosesan yang tidak baik dan dapat mengakibatkan kegagalan produk.Pengamatan visual yang teliti juga dapat mengetahui kasalahan pada penanganan produk. Adanya bahan kimia yang tidak lazim seperti grease, pipe dope dan material lain dapat dijadikan petunjuk. Goresan, tanda cekungan merupakan tanda terjadinya gaya eksternal yang berlebihan.Produk gagal juga harus dibelah menggunakan alat pemotong yang tajam, untuk melihat void yang disebabkan gas yang terjebak dan shrinkage (kerutan) yang berlebihan, terutama pada produk yang tebal pada proses Injection Molding. Pengurangan ketebalan produk yang terdapat void dapat menyebabkan produk tidak cukup kuat terhadap gaya kompresi atau tarik, atau terhadap beban impak dan dapat menyebabkan kegagalan produk. Terakhir, jika kegagalan produk disebabkan oleh akibat terkena paparan sinar UV dan faktor lingkungan lainnya, akan menimbulkan efek sebagai berikut: chalking, retak mikroskopik, retak yang dapat terlihat atau warna yang memudar.Analisa IdentifikasiSalah satu alasan utama kegagalan produk biasanya adalah penggunaan material yang tidak tepat. Jika ada produk gagal yang dikembalikan, pengujian identifikasi material harus dilakukan untuk memastikan jenis material yang digunakan, meskipun spesifikasi material sudah tertera pada product drawing. Akan tetapi, identifikasi jenis material tidaklah cukup. Sementara itu, material plastik diproduksi dalam beragam grade dengan rentang sifat yang cukup lebar, sehingga grade dari material tersebut juga harus diketahui. Teknik sederhana seperti uji Melt Index (MFR) dapat menentukan grade dari materialyang digunakan. Persentase material regrind yang dicampur dengan material virgin mempunyai efek yang signifikan terhadap sifat fisik. Umumnya semakin banyak material regrind yang digunakan, akan semakin rendah sifat fisik produk tersebut. Jika pada saat pemrosesan dilakukan pada temperatur lebih tinggi dan waktu tinggal lebih lama dari yang direkomendasikan, kemungkinan material akan terdegradasi. Material yang terdegradasi jika di-regrind dan dicampur dengan material virgin akan menyebabkan penurunan yang cukup signifikan pada keseluruhan sifatnya.Kegagalan produk karena pengotor dan kontaminan pada material virgin seringkali terjadi. Kontaminan pada material biasanya terjadi selama pemrosesan. Beragam material untuk purging digunakan untuk menghilangkan material sebelumnya dari barrel ekstruder, sebelum menggunakan material baru. Tidak semua material untuk purging compatible. Incompatibility dapat menyebabkan penurunan sifat, kegetasan (brittleness), dan delaminasi. Pada pembuatan kompon vinil, kegagalan terjadi pada penambahan aditif, seperti impak modifier yang dapat menyebabkan kegagalan prematur pada part.Teknik uji sederhana tidak dapat mengidentifikasi impuritis, komtaminan atau adanya aditif. Untuk itu dapat digunakan teknik yang lebih expand, seperti Fourier Transform infrared (FT-IR), Gas Chromatography (GC) dan High Performance Liquid Chromathography (HPLC). Metoda ini digunakan dengan perlakuan awal, yaitu pemisahan aditif dengan material dasar.Analisa StressJika kegagalan produk disebabkan proses molding yang tidak bagus atau menggunakan material yang tidak tepat berdasarkan pengamatan visual, dan mengenyampingkan identifikasi material, langkah selanjutnya adalah melakukan percobaan analisa stress. Percobaan analisa stress merupakan metoda yang mudah dilakukan untuk analisa kegalan produk karena hal tersebut diatas. Pada part bisa terdapat stress eksternal atau stress residu atau molded-in stress. Stress eksternal atau molded-in stress atau kombinasi keduanya dapat menyebabkan kegagalan prematur pada part. Analisa stress merupakan hal yang penting dalam identifikasi kegagalan produk. Mengetahui residu stress mempunyai arti yang berbeda dengan mengevaluasi stress karena adanya gaya. Kegagalan produk dimungkinkan karena disain yang kurang baik, atau mengabaikan gaya. Kesalahan ini biasanya diketahui dari uji ketahanan atau pada awal produksi. Residual stresses adalah hal yang berbeda : proses molding dapat menimbulkan residual stress pada bagian mana saja dan kapan saja. Lima metoda dasar yang digunakan untuk menentukan analisa stress :1. Photoelastic 2. Brittle coatings 3. Strain gauge 4. Chemical 5. Heat reversion MicrotomingMicrotoming adalah teknik pemotong produk yang sangat tipis untuk melakukan pengujian mikroskopik. Ilmuwan biologi dan metalurgi telah menggunakan teknik ini selama bertahun-tahun, tetapi hanya baru beberapa dekade. Teknik ini juga digunakan sebagai tools yang sangat membantu untuk analisa kegagalan.Proses analisa: mula-mula dilakukan pemotongan bagian part sepanjang ± 8 – 10 mm, kemudian potongan tersebut diletakan pada kaca preparat. Potongan ini kemudian diamati menggunakan light transmission microscope polarizer untuk analisa photoelastic. Dengan perbesaran 1000 x dapat diamati struktur sampel berwarna. Dengan melakukan pengamatan mikrostruktur material, akan didapat banyak informasi. Sebagai contoh: pengamatan mikrostruktur material dari part yang terlalu getas dapat mengindikasikan temperatur leleh yang tidak uniform atau terlalu rendah. Adanya partikel yang tidak leleh merupakan tanda yang biasa terdapat untuk kasus seperti ini. Hal-lain yang sering terjadi pada injection molding part adalah karena waktu tinggal dan tekanan yang berlebih, sehingga terjadi pendinginan material pada gate. Pada bagian tengah part akan terbentuk void wall shrinkage. Void cenderung akan menurunkan kemampuan load bearing dan toughness pada part karena stress yang terkonsentrasi pada area tersebut. Kontaminan diindikasikan dengan ketidak normalan pada mikrostruktur. Kontaminan yang disebabkan karena tercampur dengan polimer yang berbeda dapat diketahui dengan analisa mikrostruktur. Seringkali, pendispersian warna yang tidak bagus dapat menyebabkan part menjadi getas. Hal ini dapat terlihat dengan teknik microtoming. Untuk mendapatkan produk dengan sifat-sifat yang optimum, aditif dan filler seperti serat gelas harus terdispersi dengan baik. Teknik microtoming pada part plastik dengan penguat serat gelas dapat memperlihatkan ikatan yang terbentuk antara matrik resin dengan serat gelas, pendipersian dan orientasi dari serat gelas tersebut. Molded in stress dan juga stress yang disebabkan beban eksternal dapat diamati dengan cross-polarized light dengan adanya perubahan pada birefringence jika struktur molekul mengalami kerusakan. Mechanical TestingProduk yang dikembalikan seringkali dilakukan uji mekanik untuk melihat kualitas produk secara keseluruhan. Ada dua metoda dasar yang digunakan, pertama adalah uji mekanik seperti uji tarik, impak atau kompresi pada part aktual atau sampel yang diambil dari produk jadi. Hasil uji kemudian dibandingkan dengan hasil uji yang didapat dari produk yang dikembalikan. Metoda kedua adalah dengan melakukan grinding pada produk gagal dan membuat standard spesimen uji baik dengan kompresi maupun injection molding, lalu dilakukan uji mekanik. Hasil tes dibandingkan dengan data dari material virgin. Jumlah material yang ada seringkali tidak cukup untuk pembuatan spesimen uji dengan injection molding, maka data uji diperoleh dengan spesimen yang dipesiapkan dari compression-mold, Hasil ini umumnya lebih rendah dibandingkan specimen menggunakan injection molding. Uji fatique seperti flexural fatique atau tensile fatique dapat digunakan untuk mengetahui kagagalan prematur dari cycling loading. Thermal AnalysisTeknik analisa termal yang biasa digunakan antara lain : Differential Scanning Calorimetri (DSC) digunakan untuk menentukan Temperatur glas transisi (Tg) dan Melting Point (Tm). Sebagai contoh, untuk menentukan kopolimer polipropilen dengan polietilen dari hasil termogram DSC akan terlihat apakah material tersebut adalah kopolimer, yaitu ditunjukkan dengan adanya dua puncak pada temperatur leleh dari PP dan PE. Thermo Mechanical Analysis (TMA) digunakan untuk menentukan ekspansi termal dan kesusutan dari sampel yang disertai dengan perubahan dimensi. Sedangkan Thermo Gravimetry Ananlysis (TGA) untuk melihat komposisi matriks dan filler dari sampel secara kuantitatif. [CLH]

Bioplastc, Biodegradable plastik, Bioplastik

Bioplastik Bukan Material Baru : Mengapa di Indonesia belum diproduksi secara masal?

by saeful@sentrapolimer.com

Pengantar

Bioplastik atau plastik dapat terdegradasi secara alamiah adalah plastik atau polimer yang secara alamiah dapat dengan mudah terdegradasi baik melalui serangan mikroorganisme maupun oleh cuasa (kelembaban dan radiasi sinar matahari). Sedangkan plastik sintesis terbuat dari hidrokarbon minyak bumi yang sulit diuraikan di alam. Menurut Suryati dari LIPI pada tahun 1994 menyatakan bahwa faktor utama polimer yang dapat terdegradasi secara alamiah adalah polimer alam yang mengandung gugus hidroksil (-OH) dan gugus karboksil (=CO) dan proses degradasi terutama dikaenakan serangan mikroorganisme. Proses degadasi dapat digambarkan seperti pada Gambar 1. di bawah ini.
Bioplastik atau disebut juga sebagai plastik dapat terurai, secara global sudah dikenal dan telah dikembangkan sejak puluhan tahun yang lalu, demikian pula di Indonesia sudah dua puluh tahunan penelitian telah dilakukan dan dikembangkan. Namun demikian di Indonesia masih sangat sulit ditemukan propduk berbahan baku material bioplastik. Mengapa hal ini bisa terjadi?. Tentu saja bukan berarti ilmuan Indonesia tidak mampu membuat atau memproduksi bioplastik, namun permasalahan yang utama ada pada “market” dan “kebijakan pemerintah’. Hal ini sangat berkaitan sejauh mana kebijakan pemerintah dalam melindungi keselamatan lingkungan di Indoneisa. Pemerintah tidak mampu berintrospeksi atas kerusakan lingkungan yang disesbabkan oleh sampah pengemas dan produk plastik lainnya, yang salah satu diantaranya dapat menyebabkan banjir, demikian pula polusi udara yang disebabkan oleh pembakaran sampah plastik. Memang hingga saat ini biaya produksi material bioplastik masih lebih tinggi dibanding biaya produksi material plastik minyak bumi. Namun demikian jika pemerintah bijak dan serius dalam melindungi kelestarian alam, maka pemeintah dengan “power kebijakannya” seharusnya mampu menerapkan pemakaian produk bioplastik di masyarakat dengan kebijakannya tersebut dan sedikit menganggarkan dana untuk reward bagi produser bioplastik nasional, misalnya bentuk subsidi.



Publikasi Penelitian Bioplastik

Pada tahun 1974 Giffin telah mempublikasikan kesuksesannya dalam membentuk film bioplastik dari hasil reaksi cangkok polietilena dengan karbohidrat pati. Perkembangannya sangat pesat sehingga kini produk bioplastiknya tersebar ke berbagai negara. Oney pada tahun 1977 telah mempublikasikan hasil penelitian material bioplastiknya melalui reaksi cangkok antaa etilena dengan asam akrilat dan berhasil dapat terdegradasi secara alamiah. Gaylord pada tahun 1981 telah berhasil mencangkokkan maleat anhidrida (MAH) dalam polietilena tanpa penambahan pelarut.
Para peneliti Indonesiapun tidak ketinggalan dalam penelitian produksi bioplastik seperti yang dipublikasikan Haryudi dan kawan-kawan dari Universitas Gajah Mada yang menggunakan teknik asetilasi dari susu dan tapioka, peneliti lainnya Subowo dan kawan-kawannya pada tahun 1994 dari LIPI telah berhasil membentuk bioplastik dari pencangkokkan pati pada LDPE, demikian juga Yusiadi dan kawan-kawannya dai LIPI pada tahun tahun yang sama mempublikasikan hasil penelitiannya dalam pembentukan bioplastik hasil blending dari LDPE dengan poliuretan dengan plasticizer gliserin. Pada tahun 1995 melalui Simposium Polimer pertama, Retno dan kawan-kawan dari LIPI juga mempublikasikan bahwa mereka telah berhasil membuat material bioplastik dari PE yang dicangkok dngan pati dengan coupling agent asam maleat anhidrida (MAH). Pada even yang sama, Lies A W dan Jayatin dari BPPT juga mempublikasikan hasil penelitiannya berupa material bioplastik hasil pencangkokan dari polimer PMMA dengan tepung pati, jagung dan sagu.
Penelitian bioplastik lainnya yaitu jenis edible (pengemas dapat dimakan). Dalam hal edible plastik Natalie G. dari ENSIA-SIARC, Francis menyatakan bahwa penelitian dan pengembangan produk bioplastik sudah lama dilakukan dan dikembangkan dalam berbagai keperluan pengemas yang bisa dimakan langsung, biasanya untuk pembungkus kue dan permen. Bioplastik edible juga memiliki sifat penampilan yang menarik dan dapat menahan (barier) dari gas dan uap air. Pembuatannya bisa dari gula, protein terutama yang berasal dari gandum, yang paling dikenal sekarang ini dibuat dari agar dan gelatin.
Beberapa peneliti Indonesia Suharwaji Sentana dai LIPI, Susilowati V. P. dari ITB telah mengembangkan biopolimer edible, penelitiannya diutamakan pada bahan baku PLA dengan mengatur besar molekulnya yang sesuai dengan kebutuhan penggunaan (market). Berat molekul ideal dari PLA untuk bioplastik adalah antara 2500 hingga 4000. Untuk menekan harga PLA, maka para peneliti Indonesia mengembangkannya dari fermentasi tapioka dan bahkan bisa pula dari limbah (sisa) tapioka.

Proses biodegadasi

Proses degadasi secara kimia lingkungan terbagi atas 2 lingkungan degradasi, yaitu lingkungan biotik dan abiotik.
Degradasi dalam lingkungan biotik umumnya terjadi karena serangan mikroba seperti bakteri, kapang, ganggang dan lainnya, sedangkan proses degradasi pada lingkungan abiotik meliputi degradasi karena sinar UV, panas, hidrolisis, oksidasi dan lainnya.


Poses yang berkemungkinan pada degradasi bioplastik Aerobik:

Cbioplastik + O2 CO2 +H2O + Cresidu + Biomasa

Poses yang berkemungkinan pada degradasi bioplastik Anaerobik

Cbioplastik CH4 +H2O + Cresidu + Biomasa


Proses pembentukan dan degradasi bioplastik merupakan satu siklus yang berkesinambungan yang dapat diperbahaui (reneweble), seperti terlihat pada Gambar 2. di bawah Ini,


Gambar 2. Proses pembentukan dan degradasi bioplastik

Sumber Daya Bioplastik

Bahan baku bioplastik melimpah ruah dimanapun dan dapat diperbaharui melalui perkebunan/pertanian. Bahan bioplastik yang pertama kali dibuat adalah dari tepung jagung berkembang pada tepung pati, gula dan sekarang banyak digunakan bentuk PLA. Poly(lacatate acid), PLA merupakan poliester alifatik yang dibentuk dari asam laktat yang diperoleh dari hasil fermentasi karbohidrat. Pada umumnya atau selama beberapa tahun yang lalu deapat dengan mudah PLA ini diperoleh dari proses hidrolisa tepung jagung, namun karena harganya cukup mahal, maka sekarang ini banyak diusahakan dari tepung tapioka (starch)
Sifat fisik yang baik dari PLA diantanya adalah titik lelehnya cukup tinggi, yaitu 180oC, transparan dan yang utama adalah dapat terdegradasi alamiah dalam waktu yang tidak terlalu lama. Sifat mekanik dari PLA dapat ditentukan melalui besar molekul yang dibentuknya, sebagai contoh untuk pemakaian pengemas yang tahan lama maka diperlukan PLA dengan berta molekul tinggi, sedangkan untuk PLA yang dapat dicerna langsung dalam tubuh seperti untuk kapsul obat maka diperlukan PLA dengan berat molekul yang sangat rendah. Namun pada umumnya jenis PLA ini banyak digunakan sebagai bioplastik untuk pengemas.
Selain PLA material bioplastik ini adalah PHA (Poli-3-Hidroksialkanoat). PHA dibuat dari substrat hidrolisa pati dengan bantuan kerja mikroorganisme Ralstonia Eutropa. PHA juga bisa dihasilkan dai hidrolisat minyak sawit dengan bantuan mikroorganisme yang sama dengan di atas. Bebeapa manfaat dari bioplastik Pha ini antara lain sebagai bagan pengemas makanan dan minuman, juga digunakan dalam kesehatan sebagai implan, kain kasa, filamen jahitan dan lainnya.
Suatu kemajuan teknologi bioplastik telah dengan sukses diluncurkan oleh perusahaan kendaraan Jepang TOYOTA. Toyota’s Bio-Plastic Project Departement berhasil mengembangkan material bioplastik dari tanaman tebu sebagai substitusi komponen kendaraan mewah, dimana bioplastik dari tebu ini digunakan untuk bagian bumper, spare wheel cover, karpet dalam, panel dan lainnya. Mobil pertama yang diluncurkannya adalah tipe Raum pada tahun 2003 dan generasi kedua adalah tipe Prius pada tahun 2005.
Bahan biopolymer lainnya yang sudah lama digunakan diantaranya jenis pengemas yang dapat dimakan (edible), jenis ini biasanya didominasi oleh gula, protein, gandum, agar, gelatin dan bahkan PLA juga. Para peneliti Indonesiapun telah ahli dalam pembuatan bioplastik edible dan akhir-akhir ini telah dapat disintesa dari tepung tapioka melalui proses hidrolisa dengan asam asetat, untuk sifat plastis bisa ditambahkan dengan gliserol.


Beberapa Standar Pengujian Bioplastik

Standar pengujian biopolymer bervariasi yang disesuaikan dengan lingkungan pemekaian dari material biopolimernya sendiri dan negara pengguna, baik dengan tipe ISO, CEN DIN, JIS, ASTM dan masih banyak yang lainnya.
Standar pengujian biodegradasi bioplastik oleh mikroba, kapang, ganggang mikroorganisme lainnya didasarkan pada ASTM D883-00 dan ASTM D5338.
Sedangkan pengujian biopolymer untuk degradasi an aerobic menggunakan standar uji ASTM D5210. dan ASTM D5226.
Di Uni Eropa, pemilihan standar pengujian degradasi biopolimer yang utama adalah EN 13432, Standar ini meliputi aturan yang diantaranya:
Seluruh material bioplastik harus memiliki sertifikat serta dalam bentuk produknya harus diberi tanda bioplastik.
Dapat terurai (minimal 90% dapat lolos pada sieve analysis ukuran lubang 2mm setelah 12 minggu dikomposting.).
Harus terdegradasi (paling tidak 90% terdegradasi membentuk CO2 setelah 6 bulan).
Residu tidak beracun (atau sangat rendah tingkat acunnya).

Dalam hal standar pengujian biomaterial, Australia memiliki standar pengujian tersendiri untuk material bioplastik ini, yaitu standar uji AS 14852-2005 dan AS 14855-2005, yaitu untuk degradasi pada kondisi aerobic dan anaerobic


Penandaan Produk dengan Bahan Baku Bioplastik

Beberapa negara memiliki perbedaan penandaan material bioplastik, dan biasanya diikuti dengan tipe standar uji degradasinya. Beberapa contoh tanda material bioplastik dan metode uji degradasinya, yang terkadang juga disebutkan nama negaranya dapat dilihat pada Gambar 3. di bawah ini::

Contoh Produk berbahan baku Bioplastik
Produser bioplastik Internasional.

Di Eropa bioplastik PLA sudah mulai dapat menggantikan plastik PET. Beberapa produser perabotan berbahan baku bioplastik di Eropa diantaranya Protech 7, dan Grenidea. Protech 7 banyak memproduksi perlengkapan bioplastik berbahan baku PLA sedangkan Granidea telah mampu memproduksi bahan baku serak minyak goreng.
Bahan baku bioplastik terbesar masih diproduksi oleh industri penghasil resin terbesar di dunia seperti BASF di Jerman, Cargill Dow Amerika, Novamont di Italia, Rodenburg Biopolymer di Belanda, Dupont serta Eastmen. Perusahaan-perusahaan besar tersebut merupakan pemasok resin biopolimer di Eropa yang mencapai 90 % market di sana.

Penutup

Penelitian dan pengembangan material biopolymer sudah berjalan berpuluh-puluh tahun. Di luar negeri, terutama di Eropa pemekaian material bioplastik sudah biasa dan untuk produk tertentu di daerah tertentu sudah diwajibkan untuk digunakan, sebagai contoh tas/kantong belanja dari swalayan. Bahkan untuk Negara yang sangat maju seperti Jerman pemakaian bioplastik sudah merambah ke berbagai perabotan rumah tangga, mainan anak sampai komponen kendaraan dan elektronika selain sebagai pengemas.
Di Indonesia hingga kini sulit sekali ditemukan produk berbahan baku bioplastik selain edible, padahal pemerintah sejak PELITA VI telah memperiritaskan program untuk memproduksi bahan baku biopolymer melalui perkebunan dan pertanian. Namun demikian program yang sudah canangkan lebih dari dua decade ini masih belum terealisasikan hingga sekarang ini. Untuk itu maka diperlukan keseriusan pemerintah dalam program pemakaian bioplastik demi menjaga kelestarian lingkungan selain untuk menghemat minyak bumi yang semakin tipis persediaannya. Masyarakat Indonesia juga harus menyadari akan pentingnya pemakaian bioplastik sebagai suatu alternatif yang dapat memecahkan sebagaian persoalan lingkungan. (Saeful Rohman)

Pelat Bipolar Bahan Bakar (Bipolar Plate Fuel Cell)

Pelat Bahan Bakar Bipolar (bipolar plate Fuel Cell)

by saeful@sentrapolimer.com

Bipolar Plate Fuel Cell, adalah suatu pelat atau lempengan struktu penguat dalam divais fuel cell (bahan bakar), selain itu dia juga berfungsi sebagai pengumpul arus muatan listrik (electrical current), sebagai alur pemasok bahan bakar divais itu sendiri, penahan lewatnya gas secara langsung (gas barrier) juga sebagai penyalur sisa reaksi/hasil samping.
Pada awalnya pelat bipolar terbuat dari bahan konduktor tinggi seperti tembaga, grafit maupun alumunium. Pelat bipolar dengan bahan baku seperti tiu memiliki banyak kekurangan seperti pembuatannya yang relatif lama san sulit serta berat yang terlalu besar. Lamanya pembuatan pelat tersebut karena pengolahan permukaan untuk mendapatkan permukaan yang luas dan mudah mengalirkan suatu masa. Sedangkan pelat dengan bahan logam memiliki berat bisa mencapai 70 – 90 % dari berat divais bahan bakar sistem PEM.
Composite antara material plastik dengan material konduktor merupakan suatu alternatif untuk memecahkan permasalahan di atas, yaitu untuk mendapatkan masa yang lebih ringan dengan produksi yang relatif cepat. Pada awal tahun 2000-an, pelat bipolar komposit plastik ini sudah mulai di produksi, dimana plastik yang digunakan berjenis termoset, yaitu jenis plastik yang tidak bisa di daur ulang dan proses pencetakannya agak lama. Akhir-akhir ini pengembangan material plastik/polimer lebih ke arah jenis termoplastik yang memiliki sifat dapat didaur ulang dan cepat proses produksinya. Pengembangan material terus berlanjut untuk mendapatkan beberapa nilai lebih (values added).

Gorengan Plastik

Gorengan bercampur plastik

By saeful@sentrapolimer.com

Seperti telah diberitakan di berbagai mass media baik TV, surat kabar, majalah dan lainnya bahwa terjadi kenakalan para pedagang gorengan terutama gorengan yang memerlukan kerenyahan (crispy), seperti goreng tempe dan lain sebagainya. Banyak masyarakat bertanya-tanya apa mungkin plastik tadi dicampurkan dengan gorengan? ………. jawabnya mungkin.
Pemakaian polimer alam (bio plastic), sebagai pengemas makanan yang bisa dimakan (edible) sudah digunakan sejak lama, mungkin juga sebelum tahun masehi. Bahan yang digunakan sebagai edible plastic, umumnya berupa gula, agar dan berbagai protein, baik yang berasal dari tanaman maupun yang berasal dari hewan. Gelatin merupakan jenis polimer yang biasa digunakan sebagai pengemas yang dapat dimakan seperti kapsul obat dan lainnya. Gelatin terbuat atau diekstrak dari protein hewan dan tulang. Di dunia umumnya gelatin diambil dari lemak dan tulang limbah babi (pig, fork) karena limbah babi ini sangat melimpah hampi diseluruh negara, baik Cina, Eropa, maupun Amerika. Namun demikian adapula yang berasal dari limbah protein dan tulang sapi seperti dari negara-negara timur tengah. Jadi bagaimana dengan anda yang suka minum obat dalam kemasan kapsul, apakah kapsul berasal daui gelatin babi ataukah sapi, yang pasti kaena melimpahnya limbah babi, maka harganyapun akan lebih murah kan. Menurut hukum Islam makanan yang berasal dari bagian apapun babi adalah haram atau dilarang untuk dimakan.

Plastk yang dicampukan dalam penggoengannya pedagang gorengan orang menyebutnya sebagai gorengan plastik. Tapi yang jelas plastik atau polimer yang mereka tambahkan adalah jenis plastik yang umum sebagai limbah seperti sedotan minuman, pembungkus / pengemas minyak, gula dan sebagainya, juga bisa kantong keresek dan sebagainya yang semua itu terbuat dari jenis plastik/polimer sintetik polietilena (polyetylene) (PE, LDPE, LLDPE, HDPE). Jenis polimer ini adalah sintetik atau plastik, sedangkan jenis polimer yang diuraikan di atas seperti gelatin adalah jenis polimer alam (bioplastic), diamana perbedaan utama dari plastic dan bioplastik adalah bioplastic dapat dicerna baik oleh tyubuh manusia maupun terdegradasi di alam dan sebaliknya untuk plastic (syntetic polymer). Jelas apabila plastik dimakan manusia, maka akan terjadi kerusakan dalam sistim pencernaan manusia (teracuni) dan jika konsumsi terus-menerus, maka akan terjadi akumulasi dan penghentian sistem pencernaan tubuh yang pada ujungnya akan terjadi kematian.

Apasih keuntungan pedagang tersebut mencampurkan plastik dalam gorengannya?

tunggu episode berikut ...

Fuel Cell
Sumber enerji masa depan


Jika elektrolisa dapat menguraikan air menjadi gas hidrogen dan oksigen dengan bantuan trik dan elektroda. Pada fuell cell memasukan gas hidrogen dan oksigen dengan bantuan elektrolit dan elektroda untuk memproduksi tenaga listrik.

Distribusi listrik dalam jumlah besar merupakan kesulitan tersendiri terutama untuk daerah yang ‘jauh’. Bvanyaknya saluran listrik tegangan tinggi kurang disukai orang karena ada ‘bahaya’ dan merusak pemandangan. Fuel cell bersama kincir angin dan fotocell merupakan alternatif untuk mmenyediakan listrik untuk daerah terpencil. Foto cell memelukan matahari, kincir angin memerlukan adanya angin dan berisik, sedang fuell cell memerlukan gas hidrogen. Kelebihan dari FC adalah lebih efisien, tidak berisik, tidak mengeluarkan gas buang kecuali air sehingga tidak menyebabkan polusi.

Untuk fuell cell bahan gas oksigen dapat dari udara sedang gas hidrogen dapat diperoleh dari reaksi reformer dari hidrokarbon yang pada saat ini diperoleh dari pabrik besar. Gas hidrogen mempunyai kesulitan untuk disimpan dan ditransport karena molekul yang kecil sehingga sulit untuk dicairkan dan mudah terbakar. Usaha memperoleh hidrogen dengan mudah sedang diusahakan dengan berbagai cara misalnya memperkecil reaktor reformer dengan bahan baku LPG atau gas methane, menguraikan metanol yang dibuat dari pabrik besar tetapi dalam bentuk cair sehingga mudah untuk ditransport. Gas hidrogen dapat juga diperoleh dari methanol setelah diuraikan menjadi gas CO dan hidrogen, kemudian gas CO dioksidasi menjadi CO2 dan air.

Macam bahan bakar lain seperti methan, minyak diesel dapat dipergunakan langsung untuk beberapa jenis fuel cell.

Ion yang bemigrasi dapat sebagai hidrogen, oksigen atau hidroksida. Sedang elektrolit dapat berupa membrane plastik, garam karbonat cair, lapisan oksida keramik, larutan alkali, asam phospat. Elektroda biasanya dari logam platina, nikel.

Konstruksi, elektrode dan elektrolit yang dipergunakan bermacam-macam tergantung dari nama dan jenis fuell cell. Pada saat ini dikenal berbagai macam fuel cell: Alkali (AFC), karbonat cair (MCFC), Asam posfat (PAFC), membran pemindah proton (PEM), oksida padat (SOFC).

AFC, alkali fuel cell
Memerlukan bahan baku gas hidrogen dan oksigen sebagai bahan bakar, elektrolit KOH atau kalium hidroksida, dan dioperasikan pada suhu 150-200 oC. Pada sel ini ion hidroksil (OH-) bermigrasi dari katode menuju anoda. Sedang gas hidrogen berada di anode kemudian bereaksi dengan ion OH- menjadi air bersih dan melepaskan elektron yang dapat membangkitkan listrik. Elektron menuju katode dipergunakan untuk mereaksikan gas oksigen dengan air membentuk ion hidroksil yang akan menuju ke anode melalu difusi kedalam elektrolit. Efisiensi dari proses ini adalah 70%. Air bersih sangat berguna jika cell ini dipergunakan untuk keperluan penerbangan luar angkasa. Kesulitan dari cell ini adalah; mempergunakan elektrode dari platina dan memerlukan bahan bakar yang murni karena kalau ada gas CO2 akan merusak elektrolit KOH dan timbul endapan putih. Keberhasilan diawali dengan penggunaan pada traktor pertanian pada tahaun 1959, kekuatan 15,000 watt dan berat traktor 1500 kg. Teknologi ini pernah dipergunakan oleh NASA untuk misi Apolo ke bulan pada tahun 1960-an.

Karbonat Cair (MCFC)
Diawali dengan riset di Swiss pada tahun 1930, mempergunakan garam karbonat cair sebagai elektrolit pada suhu 650 oC, ion CO3 mengalir dari katode menuju anoda. Pada anoda gas hidrogen bereaksi dengan ion tersebut dan memperoleh air, CO2 dan elektron. Elektron menuju katode dengan memberikan tenaga listrik. Karbon dioksida pada anoda direaksikan dengan oksigen dengan adanya elektron akan memperoleh ion CO3= yang akan dikembalikan kedalam fuell cell. Mempunyai kelebihan lebih tahan tehadap gas CO dibanding dengan FC pada suhu rendah, mempergunakan katode nikel yang lebih murah dibanding platina. Efisiennsi 60% dan dapat menjadi 80% jika memanfaatkan panas yang ada. Kesulitan adalah adanya elektrolit cair dan adanya pemberiasn kompensasi kehilangan ion CO3. Kapasitas terbesar tahun1996-97, 2 MW di Santa Clara, California yang disponsori oleh departemen enerji USA.

PAFC, phosphoric acid fuel cell
Dimulai agak terlambat pada tahun 1961, mempergunakan elektrolit asam posfat, dioperasikan pada suhu 150-200 oC dan mempergunakan platina sebagai elektroda. Gas hidrogen yang dimasukan pada anode dirubah menjadi ioan dan dipindahkan menuju katode melalui elektrolit. Elektron yang dibangkitkan pada anode melalui sirkuit dipergunaskan sebagai pembangkit listrik kemudian dialirkan menuju katoda. Kelebihan dari cell ini karena dioperasikan pada suhu hingga 200 oC, sehingga kurang sensitif terhadap gas CO, dapat diopersikan dengan kadar gas CO 1,5%..kerugiannya karena mempergunakan elektrolit asam maka seluruh bahan konstruksi harus tahan asam. Efisiensi dapat mencapai 40-50%, jika panas dimanfaatkan dapat menjadi 80%. Kapasitas terbesar terpasang 200 kw Yonkers waste treatment plant, di New York.pada tahun 1997. Penggunaan untuk bis transportasi 100 kw di Georgetown yang disponsori oleh departemen Transportasi pada tahun 1998.

SOFC, solid oxide fuel cell
Dimulai dari riset Baur dan Preis dari Swiss pada tahun 1930-an, mempergunakan elektrolit keramik atau oksida padat yang dioperasikan pada suhu 1000 oC. Elektrolit berupa Zirconium yttrium, cerium, lanthanum, tungsten. Popular dengan komposisi Ziconium dan Calsium Oksida yang membentuk lapisan kristal pada permukan elektroda yang berpori. Oksigen yang bermuatan negatif bermigrasi melalui lapisan kristal menuju anoda yang akan mengoksidasi bahan bakar yang mengandung hidrogen pada anoda. Elektron dibangkitkan dari anode menuju katode dipergunakan sebagai tenaga listrik dengan efisiensi 60%.. Keuntungan dari cell ini dapat dipergunakan bahan bakar selain hidrogen. Kapasitas terbesar dipasang pada tahun 2000, sebagai riset dari departemen enerji USA bersama Siemen Westinghouse di California selatan sebesar 250 kw, mempergunakan gas alam sebagai bahan bakar. Perusahaan lain Global Thermoelectric's Fuel CellGlobal Thermoelectric's Fuel Cell di Jerman mempunyai kapasitas 10 kw dengan bahan bakar minyak diesel.

PEM, proton exchange fuel cell
Dimulai dari penemuan oleh GE pada tahun 1960 bekerja sama dengan angkatan laut. Mempergunakan membran plastik tipis sebagai elektrolit, dioperasikan pada suhu 80 oC, untuk mempercepat reaksi dipergunakan katalis platina pada kedua sisi membran. Gas hidrogen melepaskan elektron dengan cara ionisasi pada katalis di anoda kemudian proton yang bermuatan positip menuju katoda dengan menembus membran tipis yang berpori. Sementara itu elektron melalui sirkuit luar mengalir kearah katoda dan dipergunakan sebagai sumber tenaga listrik. Pada katoda elektron, ion hidrogen dan oksigen bereaksi membentuk air dan sedikit panas. Effisiensi dari proses ini mencapai 40-50%. Membran harus dapat mengalirkan proton dan menahan elektro dan gas yang lebih berat.Kemajuan terbesar dari penggunaan PEM dilakukan oleh perusahaan Plug Power pada tahun 1998 yang mempergunakan PEM untuk memproduksi listrik dengan kapasitas rumah tangga yaitu 5 kw.


PEM mempunyai berbagai kelebihan misalnya dioperasikan pada suhu rendah, mempergunakan elektrolit didalam membrane polimer sehingga tipis dan dapat dengan mudah untuk transportasi. Kesulitan dari jenis ini adalah: mempergunakan gas hidrogen sebagai bahan bakar yang sulit untuk ditransportasi, mempergunakan elektroda platina yang berharga mahal.











Membrane yang sering digunakan dari jenis polimer PS, PEEK, PBI, PPS, PTFE yang tersulfonasi mempunyai ketebalan antara 125-250 mm. Kegagalan penggunaan PS pada penerbangan ruang angkasa GEMINI disebabkan karena adanya reaksi dengan senyawa radikal HO2, yang kemudian banyak digunakan polimer dari jenis PTFE seperti Nafion, Flemion, Aciplex, Gore-Select dan lainnya. Pada dasrnya membrane harus memenuhi beberapa persyaratan untuk dapat dipergunakan pada PEM seperti konduktifitas 10-2 – 10-1 S cm -1, kuat, tahan panas, dapat menyerap air diatas 15 H2O/-SO3H. Untuk lebih ekonomis membrane harus dari bahan murah, konduktifitas tinggi diatas suhu 100 oC dan dibawah 0 oC, dapat menyerap air walaupun suhu diatas 100 oC dan dapat tahan untuk dipergunakan lebih dari 10 tahun.

nano fuel cell

nano technology dan fuel cell technology, merupakan teknologi terkini yang sedang asyik digandrungi para pelajar.