Selasa, 23 Juni 2009

Artikel Kimia Fisika Baru

Penguraian Air dengan Gelombang Radio


Pepatah lama yang mengatakan bahwa air adalah lawannya api mungkin sudah tidak relevan lagi digunakan pada jaman modern sekarang. Hal ini secara tidak sengaja ditemukan oleh seorang peneliti dari USA yang bernama John Kanizius.

Dalam tulisannya yang berjudul “Observations of polarised RF radiation catalysis of dissociation of H2O-NaCl solutions”, Kanizius mengatakan bahwa, larutan garam (H2O-NaCl dengan konsentrasi 1 - 30%) akan menghasilkan gas hidrogen dan oksigen yang dapat menimbulkan nyala api, ketika dikenai gelombang radio sebesar 13,56 MHz pada suhu kamar. Gambar muka adalah nyala api yang ditimbulkan oleh larutan 0.3% NaCl.

Temuan spektekuler ini sempat menjadi kontroversi di kalangan ilmuan USA karena isu ini berkembang secara meluas sebagai teknik yang cukup efisien untuk memecah air menjadi komponen-komponennya. Dengan kata lain, teknik ini cukup efisien untuk memecah air menjadi hidrogen yang kemudian bisa digunakan sebagai energi alternatif pengganti fossil fuel. Untuk membuktikan hasil penemuannya, Kanizius kemudian diminta memverifikasi hasil temuannya tersebut oleh salah satu Profesor dari Penn State University, Prof. Rustum Roy. Hasil verifikasi yang mereka lakukan adalah bahwa ternyata benar bahwa gelombang radio dengan keberadaan garam NaCl dapat menyebabkan pemecahan molekul air menjadi hidrogen dan oksigen. Dia menyimpulkan bahwa campuran gas hidrogen dan oksigen dari air serta udara sekitar lah yang menyebabkan terciptanya nyala api. Namun, dari hasil verifikasi tersebut, John Kanzius juga tidak pernah mengklaim bahwa penemuannya adalah proses yang efisien secara energi untuk memecah air. Serta memastikan bahwa ini merupakan suatu fenomena baru.

Dibuktikan bahwa tinggi nyala api yang dihasilkan bekisar antara 4-5 inci pada larutan dengan konsentrasi NaCl yang cukup tinggi. Hal ini terjadi secara spontan setelah gelombang radio diaplikasikan kepada sistem. Namun sebaliknya, apabila gelombang radio dipadamkan, nyala api akan padam pula. Kanizius mengatakan bahwa kunci dari fenomena ini adalah penggunaan radiasi elektromagnetik lemah untuk mendisosiasi air menjadi hidrogen dan oksigen. Selain itu, spektral raman dari larutan garam menunjukkan bahwa adanya perubahan struktural pada struktur air yang terjadi sebelum dan sesudah pembakaran dilakukan.

Nuklir

Bom Nuklir Nagasaki

Jika saya mengucapkan kata "Nuklir" pada orang awam, mungkin dibenaknya saya sedang membicarakan kata yang sepada maknanya yaitu “Kematian”. Tragedi Hiroshima dan Nagasaki 60 tahun silam telah cukup meninggalkan “cacat bawaan” terhadap nuklir sebagai teknologi yang harus ditolak dan menutup mata bahwa sekarang ini, teknologi nuklir telah banyak didayagunakan untuk meningkatkan kesejahteraan masyarakat.

Indonesia sendiri telah lama mengembangkan teknologi nuklir dan memiliki tiga reaktor nuklir yaitu Reaktor G. A Siwabessy di Serpong, Reaktor Triga 2000 di Bandung dan Reaktor Kartini di Yogyakarta. Ketiga reaktor ini termasuk dalam jenis reaktor riset yang tujuannya pun untuk berbagai penelitian dibidang nuklir dan menghasilkan berbagai macam teknologi yang penggunaanya non energi, misalnya untuk bidang pertanian, biologi, peternakan, industri, kedokteran, dan bidang-bidang non energi lainnya.

Nuklir, Inti Atom Tanpa Kulit
Untuk mengenal lebih jauh tentang nuklir, kita harus mengetahui lebih dahulu apa itu atom. Atom merupakan bagian terkecil dari suatu molekul, sedangkan molekul adalah bagian terkecil dari benda yang masih memiliki sifat-sifat fisik dan kimia. Atom dan molekul sendiri memiliki sifat yang berbeda. Dalam modelnya, atom digambarkan sebagai sebuah bola kecil yang terdiri dari inti atom bermuatan positif dan kulit atom bermuatan negatif. Elektron dikulit terluar atom tidak memiliki massa (massa=0) sedangkan proton dan neutron masing-masing memiliki massa 1 sma (1,7x 10-27 Kg). Sehingga dapat dikatakan bahwa massa atom terpusat didalam inti yang meliputi 99,975% total massa atom.

Didalam ilmu fisika, inti inilah yang disebut nuklir. Jadi nuklir merupakan bagian terkecil dari atom dimana massa atom terkumpul. Nuklir tidak mempunyai struktur yang khas dan hanya merupakan inti yang terkandung dalam atom sebagaimana nukleus yang terdapat dalam inti sel dalam ilmu biologi. Sehingga bila berbicara tentang nuklir, sebenarnya kita sedang berbicara tentang inti atom yang “telanjang” tanpa kulit yang mengelilinginya.

Reaksi Nuklir
Bahan bakar yang digunakan untuk melakukan reaksi nuklir adalah Uranium dan tidak dapat menggunakan sembarang unsur. Umumnya Uranium yang digunakan adalah Uranium-235 (92U235) yang merupakan isotop dari Uranium-238 (92U238). Ada dua macam reaksi pada nuklir yaitu reaksi fisi (pembelahan inti) dan reaksi fusi (penggabungan inti). Pada reaksi fisi, inti atom akan pecah menjadi inti-inti yang lebih kecil. Secara eksperimen hal ini dapat dijelaskan melalui penembakan unsur U235 dengan partikel neutron termik (partikel neutron yang bergerak sangat lambat). Saat partikel neutron ini menembus inti Uranium maka inti tersebut akan tereksistasi dan menjadi tidak stabil dan akan kehilangan bentuk asalnya. Inti akan membelah menjadi unsur-unsur yang lebih kecil dengan melepaskan energi dalam bentuk panas, sekaligus melepas 2-3 neutron. Saat inti mengalami perubahan bentuk, inti memancarkan radiasi-radiasi alfa, beta, dan gamma.

Reaksi lain yang terjadi pada nuklir adalah reaksi fusi. Pada reaksi jenis ini inti-inti atom bergabung membentuk inti atom yang lebih besar. Reaksi ini biasanya terjadi pada matahari atau bintang-bintang dan ledakan bom hidrogen. Reaksi fusi ini digolongkan dalam reaksi endotermik (bereaksi dengan memerlukan energi), sedangkan reaksi fisi termasuk reaksi eksotermik yaitu bereaksi dengan melepas energi. Energi yang dihasilkan dari reaksi fisi sangatlah luar biasa besar. Sebagai ilustrasi: dalam 1 gram U235 terdapat 25,6×1020 atom U235. Atom ini bereaksi dengan melepaskan energi sebesar 200 MeV, sehingga 1 gram U235 dapat melepas energi sebesar 51,2x 1022 MeV atau sebesar 81,92×109 Jolue. Energi ini biasanya dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik (PLTN), pengerak kapal selam atau kapal induk sehingga bisa bertahan di lautan bertahun-tahun tanpa perlu suplai energi dari luar.

Proteksi Radiasi Nuklir
Karena reaksi nuklir merupakan reaksi yang sangat berbahaya, maka reaksi nuklir harus dilakukan didalam suatu reaktor nuklir. Hal ini dilakukan untuk memproteksi masyarakat, peneliti nuklir, dan lingkungan dari radiasi nuklir yang berbahaya. Untuk itu, reaktor nuklir dilengkapi dengan sistem keselamatan terpasang dan ditambah dengan lapisan-lapisan pelindung/proteksi lainnya.

Sistem keselamatan terpasang berupa air pendingin yang bekerja untuk mendinginkan reaktor. Bila suhu dalam teras reaktor naik melebihi suhu operasi normal, maka suhu air akan naik pula dan air akan menjadi uap sehingga air tersebut tidak dapat lagi memperlambat gerakan neutron cepat hasil fisi. Karena neutron dalam keadaan cepat maka neutron ini tidak dapat lagi digunakan untuk reaksi nuklir selanjutnya. Selain itu, reaktor juga dilengkapi dengan tujuh lapisan pengaman yaitu penghalang pertama adalah matrik bahan bakar yang berbentuk padat. Ini dimaksudkan agar semua limbah radioaktif tetap terikat pada bahan bakar. Penghalang kedua adalah kelongsong bahan bakar yang dirancang tahan terhadap korosi pada temperatur tinggi dan dibuat dari campuran khusus (zircaloy).

Penghalang ketiga adalah sistem pendingin yang akan melarutkan bahan radioaktif apabila terlepas dari kelongsong. Penghalang keempat adalah perisai beton yang berbentuk kolam sebagai wadah atau penampung air. Penghalang kelima dan keenam adalah sistem pengukung reaktor secara keseluruhan yang terbuat dari pelat baja dan beton setebal dua meter dan kedap udara dan penghalang terakhir adalah jarak, karena umumnya reaktor nuklir dibangun didaerah yang cukup jauh dari pemukiman penduduk.

Pengolahan Limbah Radioaktif
Sebagaimana proses industri, pengolahan nuklir untuk tujuan penelitian juga menghasilkan limbah yang dinamakan limbah radioaktif. Limbah ini hampir 99% berasal dari bahan bakar bekas yang radioaktifitasnya masih tinggi, sedangkan 1% berasal dari baju pelindung, kain pembersih, peralatan laboratorium, dan sarung tangan yang digunakan oleh para pekerja reaktor. Untuk proses pengolahan limbah nuklir di Indonesia, dilakukan di Instalasi Pengolahan Limbah Radioaktif (IPLR) di PPTN Serpong.

Tahapan pengolahan limbah radioaktif ini dimulai dari pengangkutan limbah dari instalasi penimbun limbah ke IPLR dengan mobil pengangkut khusus. Untuk limbah padat dimasukkan kedalam drum yang dilengkapi dengan label informasi limbah, sedangkan limbah cair dimasukkan dalam tangki penampung. Pengolahan limbah cair dilakukan dengan cara evaporasi untuk mereduksi volume limbah. Konsentrat hasil evaporasi selanjutnya dikungkung dalam shell beton 950 dengan campuran semen. Sedangkan untuk limbah radioaktif cair korosif yang mengandung flour, dilakukan secara kimia pada fasilitas chemical treatmen.

Untuk limbah cair organik dan limbah padat terbakar, direduksi volumenya dengan cara insenerasi dengan kapasitas pembakaran 50 kg/jam beserta peralatan sementasi abu dalam drum 100L. Untuk limbah padat termampatkan proses reduksi volume dilakukan dengan cara kompaksi dengan kekuatan 600 kN. Sedangkan untuk limbah padat tak terbakar dan tak termampatkan, pengolahannya dilakukan secara langsung dengan cara sementasi dalam shell beton 350L/200L. Selanjutnya limbah dengan berbagai aktivitas (aktivitas tinggi, menengah, dan rendah) disimpan di fasilitas penyimpanan limbah sementara, yang kedap air berdasarkan kelompok aktivitasnya masing-masing. Waktu penyimpanan sementara berkisar antara 10-50 tahun dan selama itu, aktivitas zat radioaktif selalu dipantau, hingga waktu paruhnya benar-benar telah habis dan aman bagi lingkungan.

Pemanfaatan Nuklir
Seperti telah disinggung di awal, bahwa teknologi nuklir dewasa ini telah didayagunakan untuk meningkatkan kesejahteraan manusia. Terlepas dari pemanfaatannya sebagai senjata perang, tenaga nuklir khususnya zat radioaktif telah dipergunakan secara luas dalam berbagai bidang. Bidang-bidang itu antara lain bidang energi, kedokteran, pertanian, industri, peternakan, dan lain sebagainya.

Dibidang energi, tenaga nuklir telah dimanfaatkan secara besar-besaran untuk Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Bidang kedokteran telah mengambil manfaat dari tehnik nuklir seperti pemeriksaan medik dengan menggunakan pesawat gamma kamera, renograf-prototipe yang berguna untuk diagnosis fungsi ginjal, pesawat sinar X-prototipe yang berguna sebagai diagnosis anatomi organ tubuh, Thyroid uptake-prototipe untuk uji tangkap gondok, dan brachterapi yang digunakan sebagai terapi kanker rahim, pemeriksaan jantung koroner, dan mendeteksi pendarahan pada saluran pencernaan. Dibidang pertanian, tehnik nuklir dimanfaatkan untuk mendapatkan varitas tanaman yang unggul seperti varitas padi dan kedelai melalui tehnik irradiasi.

Dibidang industri, Distributed Control System (DCS) dan Nucleonic Control System (NCS) telah dipergunakan untuk mendeteksi berbagai kesalahan atau kelainan pada sistem kerja alat industri. DSC dan NSC akan secara otomatis melakukan pengendalian jika terdapat ada kelainan dalam operasi terutama dalam sistem produksi. Dibidang peternakan, tehnik nuklir telah dimanfaatkan untuk memproduksi vaksin untuk anak ayam, penggemukan hewan ternak, peningkatan daya tahan ternak terhadap penyakit, dan lain sebagainya.

Penutup
Merujuk pada kenyataan bahwa nuklir telah memberikan manfaat yang sangat besar bagi masyarakat sebagaimana telah dijelaskan diatas, maka sudah saatnya phobia akan tragedi Hiroshima dan Nagasaki 60 tahun silam menjadi berkurang atau bahkan hilang sama sekali. Tidaklah bijak jika masyarakat kita mengadili (menilai buruk) sesuatu, sementara dia sendiri tidak mengerti tentang substansi apa yang disalahkan. Untuk itu sudah saatnya masyarakat kita, mesti berpikir positif akan setiap perkembangan teknologi nuklir. Demikian juga dengan peneliti dan ahli nuklir, dengan adanya kepercayaan dari masyarakat, diharapkan mereka dapat profesional melakukan kerjanya berdasarkan kaidah-kaidah ilmiah yang telah ada dan meminimalisasi kegagalan yang mungkin terjadi. Tentunya masyarakat kita tidak ingin Tragedi Chernobyl di Ukrania akan terulang dan bahkan terjadi di Indonesia.

Elektrosintesis, Metode Elektrokimia untuk Memproduksi Senyawa Kimia


Selama ini kita hanya mendengar bahwa metode elektrokimia selalu didayagunakan atau berkonotasi dengan kata pemurnian logam dan proses penyepuhan/elektroplating (melindungi logam dari korosi). Ini termasuk juga dengan pandangan penulis dan mungkin rekan-rekan lainnya selama ini. Sebuah pandangan yang tidak sepenuhnya salah karena memang aplikasi utama dari metode elektrokimia adalah untuk pemurnian logam dan elektroplating. Selain itu di laboratorium pun, memang kita paling sering melakukan percobaan elektrokimia terutama percobaan sel elektrolisis, sehingga memang klop rasanya jika kita menyandarkan kata elektrokimia dengan elektroplating dan pemurnian logam.

Sesuai dengan namanya, metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks, yakni gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama/berbeda dalam suatu sistim elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi elektrokimia. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi spontan di dalamnya di sebut sel galvani. Sedangkan sel elektrokimia di mana reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya di sebut sel elektrolisis. Peralatan dasar dari sel elektrokimia adalah dua elektroda -umumnya konduktor logam- yang dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion (yang dapat berupa larutan maupun cairan) dan sumber arus. Karena didasarkan pada reaksi redoks, pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang di pasok dari suatu sumber listrik. Sesuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni elektroda di mana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung dan anoda di mana reaksi oksidasi (reaksi anodik) berlangsung.

Aplikasi metode elektrokimia untuk lingkungan dan laboratorium pada umumnya didasarkan pada proses elektrolisis, yakni terjadinya reaksi kimia dalam suatu sistem elektrokimia akibat pemberian arus listrik dari suatu sumber luar. Proses ini merupakan kebalikan dari proses Galvani, di mana reaksi kimia yang berlangsung dalam suatu sistem elektrokimia dimanfaatkan untuk menghasilkan arus listrik, misalnya dalam sel bahan bakar (fuel-cell). Aplikasi lainnya dari metode elektrokimia selain pemurnian logam dan elektroplating adalah elektroanalitik, elektrokoagulasi, elektrokatalis, elektrodialisis dan elektrorefining.

Sedangkan aplikasi lain yang tidak kalah pentingnya dari metode elektrokimia dan sekarang sedang marak dikembangkan oleh para peneliti adalah elektrosintesis. Teknik/metode elektrosintesis adalah suatu cara untuk mensintesis/membuat dan atau memproduksi suatu bahan yang didasarkan pada teknik elektrokimia. Pada metode ini terjadi perubahan unsur/senyawa kimia menjadi senyawa yang sesuai dengan yang diinginkan. Penggunaan metode ini oleh para peneliti dalam mensintesis bahan didasarkan oleh berbagai keuntungan yang ditawarkan seperti peralatan yang diperlukan sangat sederhana, yakni terdiri dari dua/tiga batang elektroda yang dihubungkan dengan sumber arus listrik, potensial elektroda dan rapat arusnya dapat diatur sehingga selektivitas dan kecepatan reaksinya dapat ditempatkan pada batas-batas yang diinginkan melalui pengaturan besarnya potensial listrik serta tingkat polusi sangat rendah dan mudah dikontrol. Dari keuntungan yang ditawarkan menyebabkan teknik elektrosintesis lebih menguntungkan dibandingkan metode sintesis secara konvensional, yang sangat dipengaruhi oleh tekanan, suhu, katalis dan konsentrasi. Selain itu proses elektrosintesis juga dimungkinkan untuk dilakukan pada tekanan atmosfer dan pada suhu antara 100-900oC terutama untuk sintesis senyawa organik, sehingga memungkinkan penggunaan materi yang murah.

Prinsip Elektrosintesis

Prinsip dari metode elektrosintesis didasarkan pada penerapan teori-teori elektrokimia biasa sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Baik teknik elektrosintesis maupun metode sintesis secara konvensional, mempunyai variabel-variabel yang sama seperti suhu, pelarut, pH, konsentrasi reaktan, metode pencampuran dan waktu. Akan tetapi perbedaannya, jika di elektrosintesis mempunyai variabel tambahan yakni variabel listrik dan fisik seperti elektroda, jenis elektrolit, lapisan listrik ganda, materi/jenis elektroda, jenis sel elektrolisis yang digunakan, media elektrolisis dan derajat pengadukan.

Pada dasarnya semua jenis sel elektrolisis termasuk elektrosintesis selalu berlaku hukum Faraday yakni:

  • Jumlah perubahan kimia yang terjadi dalam sel elektrolisis, sebanding dengan muatan listrik yang dilewatkan di dalam sel tersebut
  • Jumlah muatan listrik sebanyak 96.500 coulomb akan menyebabkan perubahan suatu senyawa sebanyak 1,0 gramekivalen (grek)

Sebelum melaksanakan elektrosintesis, sangatlah penting untuk memahami reaksi yang terjadi pada elektroda. Di dalam sel elektrolisis akan terjadi perubahan kimia pada daerah sekitar elektroda, karena adanya aliran listrik. Jika tidak terjadi reaksi kimia, maka elektroda hanya akan terpolarisasi, akibat potensial listrik yang diberikan. Reaksi kimia hanya akan terjadi apabila ada perpindahan elektron dari larutan menuju ke elektroda (proses oksidasi), sedangkan pada katoda akan terjadi aliran elektron dari katoda menuju ke larutan (proses reduksi). Proses perpindahan elektron dibedakan atas perpindahan elektron primer, artinya materi pokok bereaksi secara langsung pada permukaan elektroda, sedangkan pada perpindahan elektron secara sekunder, elektron akan bereaksi dengan elektrolit penunjang, sehingga akan dihasilkan suatu reaktan antara (intermediate reactan), yang akan bereaksi lebih lanjut dengan materi pokok di dalam larutan. Reaktan antara ini dapat dihasilkan secara internal maupun eksternal:

Perpindahan elektron secara primer : O + ne → P
Perpindahan elektron secara sekunder : X + ne → I, O + I → P

Perlu diketahui juga dalam mengelektrosintesis terutama sintesis senyawa organik bahwa reaksi pada elektroda dapat saja berubah bila kondisi berubah. Salah satu parameter yang penting untuk memahami reaksi yang terjadi adalah dengan mengetahui potensial elektrolisis untuk reaksi oksidasi dan reduksi. Tabel 1 dan 2 berikut ini memperlihatkan potensial reduksi dan oksidasi beberapa senyawa organik:

Senyawa E1/2 (Volt)
Phenacyl Bromide - 0.16
Kloroform - 1.67
Methylen Klorida - 2.33
Benzoquinon + 0.44
Benzoquinon - 0.40
Mesityl oxide - 1.6
Camphor Anil - 2.6
Benzalanin - 1.83
Anthracene - 1.94
Phenantherene - 2.46
Napthalene - 2.47

Tabel . 1 Potensial reduksi senyawa organik


Senyawa E1/2 (Volt)
Anthracene 1.20
Phenantherene 1.68
Napthalene 1.72
Phenol 1.35
Anisol 1.67
Thioanisol 1.82
Bitropyl 1.29
Tropylidiine 1.39
Thiopene 1.91

Tabel. 2 Potensial oksidasi senyawa organik



Sumber: Buchori 2003

Pengaturan potensial juga amat penting dilakukan terutama bila reaksi melibatkan molekul bergugus fungsi banyak (kompleks polyfunctional molecule). Sebagai contoh reaksi reduksi kromida aromatik pada kondisi katon dan alkil klorida tidak aktif dan alpha-kromoketon yang lebih mudah tereduksi dari pada arilkromida. Reaksi reduksi selektif ini dapat diramalkan berjalan sesuai dengan arah yang diinginkan melalui pengaturan potensial. Pengaturan potensial juga berguna untuk suatu reaksi transformasi pembuatan suatu senyawa organik yang melibatkan iodikal, karbanion ataupun korbonium, yang secara kimia biasa tidak dapat dilakukan ternyata dapat dilaksanakan secara elektrokimia.

Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan diketahui bahwa sebenarnya dasar dari terjadinya reaksi elektrosintesis adalah :

  1. Pemutusan ikatan tunggal
    Beberapa jenis ikatan tunggal yang elektroaktif antara lain : alkil halida, ikatan karbon-oksigen, ikatan karbon-nitrogen, ikatan karbon-belerang, ikatan karbon-fosfor dan ikatan oksigen-oksigen.
  2. Reduksi Ikatan rangkap (rangkap dua dan rangkap tiga)
    Beberapa kelompok ikatan rangkap yang elektroaktif, antara lain gugusan karbonil (aldehida, keton, karboksilat dan turunannya), ikatan ganda karbon nitrogen (Irium, turunan karbonil lainnya), gugus nitro (senyawa nitro aromatik, nitro alifatik), ikatan rangkap lainnya (senyawa azo dan nitrozo, diazo dan diazinum).

Aplikasi Metode Elektrosintesis

Dari beberapa contoh hasil penelitian yang penulis peroleh, metode elektrosintesis telah banyak dimanfaatkan oleh para peneliti dalam mensintesis senyawa organik (elektrosintesis organik) dan elektrosintesis bahan konduktor organik serta yang tak kalah bergengsinya dan sedang dikembangkan saat ini adalah pemanfaatan polutan menjadi senyawa yang bermanfaat melalui metode elektrosintesis. Aplikasi di luar yang penulis ketahui sebagaimana tersebut di atas mungkin telah sangat jauh berkembang karena memang sifat ilmu pengetahuan yang dinamis dan selalu berkembang seiring waktu.

Untuk sintesis bahan organik, didasarkan pada reaksi penggabungan, substitusi, siklisasi dan reaksi eliminasi yang diikuti pengaturan kembali secara elektrokimia. Ini berbeda dengan metode secara konvensional yang memakai dasar reduksi aldehid, oksidasi alkohol, reduksi senyawa nitro dan oksidasi senyawa sulfur. Kesulitan yang timbul selama elektrosintesis organik yakni apabila zat antara yang diinginkan memiliki kestabilan yang rendah, cara mengatasinya adalah dengan menyediakan zat perangkap (trapping agent) di dalam larutan dengan syarat zat perangkap ini tidak bereaksi dengan zat elektroaktif dan tidak mengalami elektrolisis.

Berikut adalah contoh gambar rangkaian sel elektrolisis dengan menggunakan dua buah elektroda untuk sintesis senyawa organik:


Sumber : Suwarso., et al (2003)

Beberapa contoh dari elektrosintesis organik adalah pembuatan chiral drug untuk industri farmasi (Weinberg, 1997), sintesis p-aminofenol melalui reduksi nitrobenzena secara elektrolisis (Suwarso., et al, 2003), pembuatan soda (NaOH) dan asam sulfat (H2SO4) dari Na2SO4 melalui proses splitting electrochemistry (Genders., et al, 1995), reduksi senyawa Triphenylbiomoethylene menjadi Triphenilethylene dan Triphenylethane (Miller, 1968) serta ratusan senyawa organik lainnya yang telah berhasil dibuat untuk keperluan bahan baku obat (Buchari, 2003). Untuk skala perusahaan/pabrik telah dilakukan oleh Perusahan Monsanto (Kanada) dengan memproduksi adiponitril (bahan dasar nylon 6,6) dan produksi fluorokarbon oleh Perusahaan Philips (Belanda).

Sedangkan metode elektrosintesis bahan konduktor organik telah dilakukan oleh para peneliti di Pusat Penelitian dan Pengembangan Bahan (P3IB) Batan Indonesia yakni polipirol dan polialanin, pembuatan lapisan tipis superkonduktor YBCO-123 dan Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O serta pengkajian pembuatan prekursor superkonduktor YBCO-123.Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O, Ti-Sr-Ca-Cu-O dan lain-lain yang didasarkan pada elektrodeposisi unsur-unsur penyusun superkonduktor tersebut.

Penanggulangan masalah polutan dalam arti pemisahan polutan dari lingkungan mungkin telah sering kita dengar, tetapi metode atau aspek lain pemanfaatan polutan menjadi senyawa yang bermanfaat mungkin hal baru bagi sebagian orang (terutama non kimia). Untuk tujuan ini, elektrosintesis merupakan metode yang paling banyak mendapat perhatian dan sedang giat dikembangkan oleh para ahli lingkungan dewasa ini. Polutan yang paling banyak diteliti dalam perspektif elektrosintesis adalah karbondioksida. Karbon dioksida mendapat perhatian khusus karena polutan ini merupakan gas buangan paling banyak yang ditemukan dan dampaknya yang sudah dikenal secara luas terhadap atmosfir bumi, terutama terjadinya efek rumah kaca. Penelitian untuk pemanfaatan karbondioksida yang sedang dilakukan dewasa ini adalah pengubahan polutan ini menjadi metana, yang telah dikenal luas sebagai bahan bakar ramah lingkungan. Meskipun baru dalam tahap pengembangan, hasil percobaan oleh Kaneco., et al (2002) telah menunjukkan tingkat konversi karbon dioksida menjadi metana hingga sekitar 45%. Di samping metana, hasil lain dari elektrosintesis dengan bahan baku karbondioksida yang telah diidentifikasi adalah asetilena dan metanol, yang juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Meskipun jumlah polutan yang diteliti masih terbatas, hasil yang dicapai dengan elektrosintesis ini mempunyai makna lain, yakni tidak tertutup kemungkinan bahwa polutan lain baik yang terdapat dalam limbah cair, padat dan gas untuk dapat dimanfaatkan menjadi senyawa yang bermanfaat dengan penggunaan metode yang sama.

Hasil-hasil penelitian tentang aplikasi teknik/metode elektrosintesis seperti disajikan dalam tulisan ini hanya sebagian kecil dari penelitian yang telah dilakukan di berbagai negara termasuk Indonesia. Cakupan aplikasi yang sangat luas merupakan keuntungan yang membuat elektrosintesis oleh para peneliti dianggap sebagai salah satu teknologi masa depan bagi sintesis organik dan penanggulangan permasalahan lingkungan yang berkaitan dengan polutan. Dalam konteks ini yang dimaksud dengan para peneliti, tidak hanya dosen ataupun peneliti di institusi penelitian yang telah memiliki gelar S.Si, MSc, Dr, Ph.D ataupun Profesor tetapi juga para mahasiswa yang belum bergelar yang tertarik menjadikan elektrosintesis sebagai bahan skripsi ataupun studi riset biasa semisal untuk bahan karya tulis.

Unsur Nomor 118: Unsur Terkenal Yang Tak Pernah Lahir

Di tahun 2002 lalu, dunia fisika digemparkan oleh dua skandal besar. Salah satunya adalah ditariknya tulisan ilmiah mengenai penemuan unsur nomor 118. Unsur terberat yang pernah ditemukan manusia ini diberitakan di jurnal prestisius Physical Review Letters (PRL) di tahun 1999. Lantas pada tahun 2001, Lawrence Berkeley National Laboratory di California, AS, laboratorium tempat unsur nomor 118 ini disintesis, mengumumkan bahwa penemuan unsur ini kemungkinan besar merupakan suatu kesalahan. Waktu paruh unsur ini sangat pendek. Pada pertengahan tahun lalu, tulisan ilmiah itu resmi ditarik dari jurnal PRL di saat sebuah tim melakukan investigasi mengenai hal ini. Pada akhirnya, setelah investigasi selesai, seorang ilmuwan, Dr. Victor Ninov dipecat dari institusi tersebut dan beberapa ilmuwan lainnya mendapat teguran keras karena keteledoran mereka atas hal yang cukup memalukan ini. Sepanjang sejarahnya, Lawrence Berekeley Lab yang pernah dipimpin oleh Dr. Glenn T. Seaborg, telah berhasil mensintesa unsur-unsur berat seperti Plutonium (94), Kurium (96), Berkelium (97), Kalifornium (98), Einstenium (99), Fermium (100), Mendelevium (101), Lawrencium (103) dan tentu saja Seaborgium (106). Tetapi di tahun 1980an, Berkeley menemukan persaingan yang cukup berarti dari grup Jerman yang bekerja di GSI (Laboratorium untuk Riset Ion Berat). Para ilmuwan GSI berhasil menemukan bohrium/unnilseptium (107), hassium/unniloctium (108), meitnerium/unnilonium (109), dan unsur-unsur berat lainnya (110, 111, dan 112) yang belum punya nama. Ilmuwan Russia pun memberikan saingan yang ketat ketika pada tahun 1998 mereka mengumumkan penemuan unsur 114. Dengan peralatan deteksi baru, Berkeley gas-filled separator (BGS) dan dua ilmuwan cemerlang: Dr. Kenneth E. Gregorich dan Dr. Victor Ninov-yang terakhir datang dari GSI dan membantu menemukan unsur 110, 111, 112-Berkeley Lab mencoba mengangkat posisinya seperti dulu. Dr. Robert Smolanczuk, seorang pakar teori dari Polandia mempunyai satu teori yang cukup meyakinkan. Menurutnya dalam kondisi yang mendukung, seseorang dapat melompati unsur 113, 114, 115, 116, dan 117 untuk mensintesa unsur 118. Dan kemungkinan untuk menciptakan unsur ini di laboraturium cukup besar.

Akhirnya diputuskan untuk mencoba teori Dr. Smolanczuk ini. Selama lima hari pada awal April 1999, para ilmuwan di Berkeley Lab membombardir target timah dengan nukleus unsur kripton. Puing-puing hasil hujanan nukleus tersebut dimasukkan ke dalam BEG dan berbagai macam detektor mencatat enerji, posisi dan waktu setiap tumbukan. Hasilnya merupakan data eksperimen yang sangat besar yang diproses oleh Dr. Ninov menggunakan software yang telah dikuasainya di GSI. Karena dia satu-satunya yang tau menjalankan program ini, dia pulalah yang diberikan tugas untuk menganalisa data eksperimen tersebut. Singkat kata, Dr. Ninov menunjukkan hasil analisanya dan mengumumkan bahwa dia menemukan jejak nukleus unsur 118 yang mengurai jadi unsur 116, 114, 112, terus sampai 106. Para koleganya mempercayai hasil analisanya dan grup tersebut memberikan tulisan ilmiah mereka ke PRL yang dipublikasikan pada tanggal 9 Agustus 1999. Sebelum resmi mendapatkan nama dan dimasukkan ke dalam Tabel Periodik, unsur nomor 118 ini harus dibuktikan keberadaannya oleh lab-lab yang lain. Di tahun yang sama GSI mencoba membuktikan, tapi tanpa hasil. Usaha yang sama oleh Riken Institute di Jepang juga membuah hasil yang nihil. Tetapi ini tidak membuat Berkeley Lab curiga, sampai di musim semi tahun 2000. Berkeley Lab mencoba sekali lagi mengulangi eksperimen mereka, tapi kali ini tidak menemukan jejak unsur 118 sama sekali. Masih belum ada yang curiga soal penipuan. Yang ada mereka memperbaiki alat eksperimen mereka dengan harapan alat deteksi yang diperbarui dapat mendeteksi unsur 118 seperti yang telah diberitakan. Setahun kemudian mereka mencoba sekali lagi. Sayangnya hasilnya masih sama. Setelah diusut lebih lanjut, maka terungkap bahwa Dr. Ninov telah memalsukan hasil analisanya mengenai jejak unsur 118. Walau Dr. Ninov bersikeras bahwa dia tidak menipu, dia akhirnya dipecat dari Berkeley Lab dan tulisan ilmiahnya ditarik dari jurnal TRL. Dan unsur nomor 118 yang sempat membuat heboh dunia sains itupun ternyata tidak pernah ditemukan.

Misteri Hilangnya Xenon

Unsur Xenon
Para astrokimiawan dan geokimiawan telah lama penasaran dengan fakta bahwa gas mulia xenon itu jauh lebih sedikit ditemukan di atmosfir dan di kulit bumi dibanding di matahari (dilihat dari spektrum sinarnya) dan meteor-meteor. Satu penjelasan yang disodorkan adalah bahwa unsur ini tersembunyi dalam senyawa kimia yang terbentuk pada temperatur dan tekanan yang sangat tinggi di inti bumi. (Walaupun secara umum gas-gas mulia bersifat inert (tidak/sukar bereaksi dengan zat-zat lain), sebagian dari mereka, terutama argon dan xenon dapat membentuk senyawa kimia). Jules Verne, seorang novelis fiksi sains bangsa Perancis abad ke-19 pernah menulis buku dengan judul “Journey to the Center of the Earth” pada tahun 1864. Di dalam novel ini dia bercerita tentang seorang ilmuwan yang menemukan jalan menuju ke pusat bumi melalui gunung berapi yang sudah tidak aktif lagi. Ide yang dicetuskan Verne sangat maju untuk waktu itu. Bahkan sampai sekarang pun, keinginan manusia untuk menjelajahi perut bumi sampai ke dasarnya belum terealisasikan. Banyak para ilmuwan (termasuk kimiawan yang penasaran ingin membuktikan penjelasan tentang xenon di atas) yang ingin dapat ikut serta dalam penjelajahan tersebut kalau sudah ada kendaraan yang diciptakan khusus untuk ekspedisi ini. Tetapi justru karena belum adanya kendaraan inilah, para geokimiawan di University of California, Berkeley putar otak untuk membuktikan penjelasan tersebut dengan cara lain. Satu tim ilmuwan yang dipimpin oleh Wendel A. Caldwell dan Raymond Jeanloz mencoba membuat senyawa kimia antara unsur besi dan xenon pada suhu 3000 K dan tekanan sampai 70 Gpa di dalam diamond anvil cell yang dipanasi dengan laser. Mereka memonitor hasilnya memakai teknik difraksi sinar X, yang pada prinsipnya adalah memonitor perubahan jarak antar atom-atom. Walaupun mereka berhasil melihat perubahan fase unsur xenon itu sendiri (yang biasanya memang terbentuk pada kondisi ekstrim yang mereka tiru di lab), tetapi mereka tidak mendeteksi terbentuknya senyawa antara xenon dan besi.

Mereka pun menyelidiki lebih mendalam masalah ini memakai teori-teori kimia yang mereka kuasai. Ternyata setelah menghitung-hitung senyawa hipotesa xenon dan besi, mereka berkesimpulan bahwa ikatan kimia yang terbentuk antara atom-atom Xe-Fe terlalu lemah dan energi yang dihasilkan tidak dapat melepas ikatan Fe-Fe yang lebih kuat. Kembali ke soal misteri “hilangnya xenon”, para ilmuwan tersebut akhirnya menyatakan bahwa problem ini harus dijelaskan dengan mekanisme yang lain. Mereka berkesimpulan, “pola keberadaaan gas-gas mulia ini sepertinya terbentuk sebelum bumi dan planet-planet lain terbentuk secara sempurna; bukannya berubah setelah itu karena terperangkapnya gas-gas di inti bumi”.

Artikel Kimia Fisika

Katalis Homogen Yang Unik, Terpisah Sendiri Setelah Reaksi

katalis

Apa itu katalis homogen ? Bila kita menggunakan larutan asam untuk katalisasi esterifikasi maka larutan tadi tentu saja akan bercampur sempurna dengan senyawa reaktan dan produknya. tSecara umum, katalis homogen adalah senyawa yang memiliki fase sama dengan reaktan ketika reaksi kimia berlangsung. Sebenarnya banyak sekali penggunaan katalis homogen dalam industri, mulai dari yang konvensional, murah meriah semacam katalis asam atau basa hingga senyawa-senyawa organometalik yang mahal. Selektifitas hasil reaksi dan kondisi reaksi yang lembut adalah pertimbangan utama pemilihan katalis homogen.

Persoalan utama yang sering dijumpai dalam industri maupun sintesa kimia menggunakan katalis homogen adalah sulitnya melakukan pemisahan katalis dari produk. Metode yang jamak digunakan adalah destilasi atau mengubah kepolaran dan hal tersebut menyita material maupun energi cukup besar.

Impian para ilmuwan katalis dan industrialis adalah mendapatkan katalis homogen yang memenuhi syarat-syarat ekonomis dan mudah dipisahkan setelah reaksi berlangsung sehingga dapat segera dipakai lagi. Pada bulan Agustus 2003, ilmuwan dari laboratorium nasional Brookhaven, R. Morris dan Vladimir Dioumaev memperlihatkan semacam katalis homogen yang bisa mengendap setelah reaksi hidrosililasi senyawa keton selesai berlangsung. Senyawa kation kompleks tungsten yang memiliki ikatan koordinasi lemah terhadap anion merupakan pemecahan persoalan dalam reaksi tersebut.

Logika prosesnya sebenarnya sederhana yaitu, sebelum terjadi reaksi, katalis dan reaktan benar-benar larut sempurna karena memiliki kepolaran yang sama. Namun, seiring proses berjalan, ternyata produk yang dihasilkan memiliki kepolaran berbeda dan akibatnya adalah terpisahnya katalis dari produk dengan sendirinya. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah terbentuknya dua fasa yaitu produk dan katalis yang membentuk material semacam minyak.

Memang teknologi ini belum bisa digeneralisir karena reaksi hidrosililasi keton adalah reaksi yang spesifik dan tidak digunakannya pelarut apapun pada reaksi tersebut. Namun ini benar-benar penemuan baru dan menggembirakan karena terbuka kesempatan melakukan penelitian lebih lanjut, khususnya bidang katalis homogen.

Es “panas” bisa dijadikan peranti medis

face_00011

Fisikawan di Harvard telah menunjukkan bahwa lapisan-lapisan berlian yang diperlakukan khusus bisa menjaga air membeku pada suhu tubuh, sebuah temuan yang bisa memiliki aplikasi dalam implan-implan medis di masa mendatang.

Mahasiswa Doktor, Alexander Wissner-Gross dan Efthimios Kaxiras, profesor fisika dan Gordon McKay profesor Fisika Terapan, menghabiskan waktu satu tahun untuk membangun dan menguji model-model komputer yang menunjukkan bahwa sebuah lapisan berlian yang dilapisi dengan atom-atom natrium akan menjaga air tetap membeku sampai pada suhu 108 derajat Farenheit.

Dalam bentuk es, molekul-molekul air tertata dalam kerangka kaku yang memberikan karakeristik keras bagi zat tersebut. Proses pelelehan mirip dengan bangunan yang runtuh: bagian-bagian yang telah ditata menjadi struktur kuat bergerak dan mengalir satu sama lain, sehingga menjadi cair.

Model komputer menunjukkan bahwa kapanpun molekul air di dekat permukaan berlian-sodium mulai bergerak, permukaan tersebut menstabilkannya dan merakit ulang struktur kristal es.

Simulasi-simulasi menunjukkan bahwa proses ini bekerja hanya untuk lapisan-lapisan es yang begitu tipis yang lebarnya hanya terdiri dari beberapa molekul - tiga nanometer pada suhu kamar dan dua nanometer pada suhu tubuh. Satu nanometer sama dengan sepermilyar meter.

Lapisan tersebut harus cukup tebal untuk membentuk sebuah perisai yang kompatibel biologis pada permukaan berlian dan untuk membentuk lapisan-lapisan berlian yang lebih bermanfaat dalam peranti-peranti medis, kata Wissner-Gross.

Penelitian ini bukan penelitian pertama yang menunjukkan bahwa air bisa membeku pada suhu tinggi. Ilmuwan di Belanda sebelumnya telah menunjukkan bahwa es bisa terbentuk pada suhu kamar jika ditempatkan diantara ujung tungsten dan permukaan grafit. Penelitian Kaxiras dan Wissner-Gross menunjukkan bahwa es bisa dipertahankan pada permukaan yang luas pada suhu dan tekanan tubuh.

Perusahaan-perusahaan yang memproduksi peranti medis telah mempertimbangkan menggunakan lapisan-lapisan berlian dalam implan-implan medis karena kekerasannya. Akan tetapi, ada kekhawatiran yang meningkat karena lapisan-lapisan ini sulit untuk dijadikan halus, abrasi jaringan di sekitar implan bisa terjadi, dan berlian bisa memiliki peluang yang lebih tinggi untuk menyebabkan bekuan darah dibanding material lainnya.

Wissner-Gross mengatakan sebuah lapisan es dua-nanometer hanya akan mengisi ujung-ujung pada permukaan berlian, memperhalusnya dan tidak mendukung protein-protein pembekuan dalam melekat ke permukaan tersebut.

“Lapisan ini sudah cukup halus dan cukup ramah-air untuk memperhalus kekurangan berlian,” kata Wissner-Gross

Wissner-Gross dan Kaxiras sedang merencanakan eksperimen-eksperimen untuk menguatkan temuan-temuan model komputer ini dalam dunia nyata. Wissner-Gross mengatakan mereka mengharapkan hasil dalam waktu satu tahun ini.

“Kami sangat yakin kami mampu merealisasikan efek tersebut secara eksperimental,” kata Wissner-Gross.

Wissner-Gross, yang telah menjadi mahasiswa program doktor Harvard sejak 2003, mengatakan penelitian ini dilatarbelakangi oleh ketertarikan terhadap interaksi fisik permukaan-permukaan nanostruktur dengan molekul-molekul yang relevan secara biologis, seperti air. Lapisan-lapisan berlian semakin murah, kata Wissner-Gross, dan seiring dengan turunnya harga berbagai kegunaan material ini akan semakin berkembang.

“Kami punya ide bahwa akan sangat menarik jika kami dapat mengkombinasikan teori berkenaan permukaan-permukaan berlian dengan apa yang terjadi dalam kriobiologi,” kata Wissner-Gross. “Kami sedang memikirkan bagaimana caranya agar temuan ini dalam melakukan sesuatu yang menarik dalam bidang kedokteran.”

Wissner-Gross mengatakan dia berencana untuk melanjutkan penelitian bukan hanya tentang proyek ini, tetapi juga dalam upaya-upaya lain tentang fisika permukaan yang memiliki sifat-sifat terbaru.

Rahasia di balik kemahiran tokek merayap

tokek

Pernahkah anda melihat tokek (Gecko gecko)? Atau saudara kecilnya, cicak? Saya yakin anda sudah pernah melihatnya. Tokek/cicak dapat berjalan di dinding dengan sudut yang sangat curam. Bahkan dapat pula berjalan di langit-langit. Mereka dapat menempel dimana saja. Pada permukaan apa saja. Kaca yang permukaannya halus, atau tembok dengan permukaan yang tidak rata. Mereka juga dapat menempel pada permukaan yang kotor dan berdebu.

Pernahkah terbersit pertanyaan bagaimana cara mereka melakukannya. Tentunya akan sangat berguna jika manusia mampu mengetahui rahasia besar ini.

Baru-baru ini para ilmuan telah berhasil membuat bulu halus yang terdapat pada kaki tokek yang digunakan untuk menempel. Bulu buatan ini, meski masih belum sempurna, bekerja mirip dengan jutaan bulu halus pada kaki tokek yang memungkinkan untuk menempel diatas permukaaan yang berbeda, tidak rata, kotor bedebu, dan lingkungan dimana lem-adhesive biasa tidak mampu.

Full, besama rekannya di Lewis & Clark College, UC Santa Barbara, dan Stanford University, melaporkan temuannya tentang rahasia tokek dalam menggunakan bulu halusnya untuk menempel tanpa penggunaan penghisap, lem, ataupun listrik statis. Mereka menemukan bahwa sudut antara bulu halus dengan bidang permukaan adalah hal yang menentukan dalam mengontrol daya menempel dan melepaskan pada tokek. Ratusan atau ribuan lapisan kecil yang terdapat pada ujung bulu-bulu halus tokek (disebut spatulae) akan menempel pada permukaan bidang dan berinteraksi secara molekuler.

Dengan lebih dari 500 ribu bulu halus untuk setiap kaki, dan ratusan sampai ribuan spatulae per bulu, akan menghasilkan interaksi molekular (dalam kimia di sebut gaya van der waals) total sebesar 1000 kali berat tubuh tokek.

Awalnya, tim ilmuan menduga daya rekat pada tokek sama dengan pada beberapa hewan, kodok, serangga, dan beberapa mamalia yang dapat menempel pada permukaan berdasarkan daya rekat kapiler, mengambil keuntungan dari tegangan permukaan cairan. Kebanyakan dari hewan-hewan ini memiliki semacam kelenjar pada kakinya yang menghasilkan cairan yang membuat mereka dapat menempel. Namun diketahui ternyata tokek tidak memiliki kelenjar seperti itu. Tak diragukan, spatulae pada ujung bulu-bulu halus di kaki dapat berinteraksi dengan lapisan air sangat tipis yang terdapat pada hampir seluruh permukaan.

Pada 2005, sebuah tim yang diketuai oleh Kellar Autumn, dosen biologi di Lewis & Clark College di Portland, Oregon, untuk pertama kalinya berhasil mengungkapkan bahwa tokek menjaga kaki lengketnya tetap bersih dengan mengebaskan partikel tanah setiap kali melangkah.

Kaki tokek sangat berlawanan dengan selotip yang menjadi “magnet” untuk menarik debu serta kotoran dan tidak dapat dipakai ulang. Dengan perekat tokek ini, bisa dibuat material pertama yang dapat menempel sekaligus membersihkan diri dari debu setiap kali kontak.

Saat ini ilmuwan di University of California, Berkeley, Amerika Serikat, telah berhasil menciptakan lem sintetis yang mirip dengan cara kerja kaki lengket tokek. Ini adalah lem pertama yang dapat membersihkan sendiri kotoran dan debu yang melekat sehabis digunakan tanpa memerlukan air atau bahan kimia (self-cleaning dry adhesive). Tidak seperti isolasi yang hanya bisa sekali pakai karena kotoran dan gangguan debu yang ikut menempel. A self-cleaning dry adhesive akan mempunyai banyak manfaat, seperti pada teknologi super konduktor, dan dapat menempel di bawah air dan di luar angkasa.

Selain itu juga penemuan ini membawa para ilmuwan itu semakin dekat dengan tujuan membuat robot segala medan yang dapat memanjat dinding dan langit-langit di lingkungan alami, bukan cuma di atas kaca yang bersih. Robot ini bisa pergi ke mana pun diperlukan, mungkin untuk mencari korban yang selamat setelah bencana.

This illustration shows how a dirt particle clinging to the gecko-inspired adhesive becomes more attached to a glass surface than to the adhesive’s microfibers, resulting in a dry self-cleaning effect. (Fearing lab/UC Berkeley)

Dalam studi terbaru, para ahli merancang perekat dengan serat mikro yang terbuat dari polimer kaku. Dengan menggunakan bola-bola mikro berdiameter 3-10 mikrometer untuk mensimulasikan kontaminan, para ilmuwan bisa menunjukkan bahwa serat mikro menekan partikel bola-bola mikro ke ujung serat ketika perekatnya tidak menyentuh permukaan. Ketika serat menekan permukaan halus, kontaminan membuat kontak yang lebih besar dengan permukaan dibanding dengan serat.

Teknik Baru Mengungkap Rahasia Plasma

Para peneliti Universitas British Columbia (UBC) mengembangkan sebuah teknik yang dapat membawa ilmuwan satu langkah lebih maju dalam mengungkap rahasia dari bentuk materi terbesar di alam ini (plasma − red).

Plasma − atau gas yang terionisasi − dapat ditemukan di bola lampu, ataupun di ledakan nuklir. Bagian atas atmosfer bumi adalah plasma, sebagaimana petir dan semua bintang yang menerangi langit di waktu malam.

Hampir seratus tahun, fisikawan bekerja untuk mengembangkan teori- teori matematika berkaitan dengan keadaan plasma, tetapi pengetahuan terperinci tentang plasma dan dinamika interaksinya sulit untuk dipahami. Plasma convensional bersifat panas, komleks dan sulit untuk dikarakterisasi baik di alam maupun di laboratorium.

Baru-baru ini, sejumlah kecil laboratorium telah mulai mengembangkan plasma kelas baru yang sangat sederhana sehingga menjanjikan untuk membawa pemahaman kita ke tingkat yang baru. Disebut sebagai plasma lewat dingin, sistem ini dimulai dengan atom yang terperangkap, didinginkan sampai beberapa derajat di atas nol abosolut, untuk menciptakan awan ion dan elektron yang berada dalam keadaan hampir diam. Dengan kontrol ini, peneliti dapat mempelajari langkah-langkah dasar bagaimana plasma terlahir dan bertumbuh.

Untuk pertama kalinya, para peneliti UBC telah menemukan cara untuk menciptakan plasma lewat dingin dari molekul. Dimulai dengan sample gas yang didinginkan dalam pemancar molekuler supersonic, sebuah kelompok yang dipimpin Ed Grant, professor dan kepala Fakultas Kimia UBC, menciptakan sebuah plasma nitric oxide dengan temperatur ion dan elektron sedingin plasma yang diciptakan dari atom yang terperangkap.

Plasma ini bertahan selama 30 mikrodetik atau lebih, tidak seperti atom, ion-ion molekuler dapat terdisasosiasi secara cepat melalui rekombinasi dengan electron."Adalah keajaiban bahwa plasma kami bisa terbentuk sama sekali," ujar Grant."Kami pikir partikel bermuatan tinggi yang kami ciptakan ikut campur dalam rekombinasi ion − elektron."

Teknik mereka yang dijelaskan secara rinci dalam edisi terbaru jurnal Physical Review Letters, tidak hanya memproduksi plasma dengan muatan 3 kali lebih padat dari yang dibuat dengan atom yang terperangkap, tetapi juga terlihat mencapai tingkat korelasi yang lebih tinggi, sebuah faktor yang mendeskripsikan gerakan menyerupai cairan yang terjadi.

"Molekul mewakili cawan suci dari sains lewat dingin," kata Grant."Kemampuan untuk tidak menggunakan teknik atom terperangkap memberi kami kebebasan dan dapat menuntun seluruh ilmu bidang fisika ke arah yang baru."

Grant menambahkan bahwa pemahaman lebih lanjut tentang plasma lewat dingin pada tingkat molekuler dapat membuka pengetahuan baru tentang planet planet gas(Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus di tata surya kita), bintang White Darf, proses fusi termonuklir dan sinar- X.

Artikel Energi

Sel Bahan Bakar, Solusi Energi Masa Depan

fuel-cell-sumber-bahan-bakar

Sejak ditemukan oleh ilmuwan berkebangsaan Jerman, Christian Friedrich Schönbein pada tahun 1838, sel bahan bakar telah berkembang dan menjadi salah satu sumber energi alternatif. Para ahli kimia dari General Electric mengembangkan sel bahan bakar sebagai pembangkit listrik yang dimulai pada tahun 1955. Pada tahun 1958, sel bahan bakar untuk pembangkit listrik secara komersial dikembangkan pertama kalinya. Pengembangan terus berlanjut hingga pada tahun 2009 ini diprediksikan akan dapat menghasilkan keluaran listrik hingga 400 KW.

Sel bahan bakar adalah alat yang menghasilkan energi listrik secara elektrokimia. Seperti halnya sel elektrokimia, sel bahan bakar memiliki anoda dan katoda. Pada anoda terdapat bahan bakar gas hidrogen. Sedangkan pada katoda terdapat gas oksigen yang digunakan sebagai oksidator. Hidrogen yang berasal dari anoda diubah menjadi ion hidrogen dan elektron. Pada katoda, oksigen direduksi dengan adanya elektron. Perbedaan potensial yang terjadi pada anoda dan katoda inilah yang menghasilkan arus listrik.

Sel bahan bakar telah menjadi salah satu fokus penelitian di negara- negara industri dengan kelebihan-kelebihan yang dimiliki. Dengan meningkatnya isu pemanasan global oleh gas rumah kaca, sel bahan bakar menawarkan energi ramah lingkungan yang tidak mengemisi gas CO2 sebagai penyumbang utama efek rumah kaca. Efesiensi sel bahan bakar secara teoritis dapat mencapai 100% adalah salah satu kelebihan yang tidak dapat dimiliki oleh pembangkit listrik dengan bahan bakar gas, minyak bumi dan batu bara yang menggunakan prinsip mesin Carnot. Dan yang paling terpenting adalah sumber bahan bakar yang melimpah, yaitu hidrogen. Dengan luas lautan mencapai dua pertiga permukaan bumi, air adalah salah satu sumber hidrogen yang tak terbatas.

fuel-cell

Superioritas dari sel bahan bakar juga harus dibayar mahal dengan perlunya penelitian intensif guna mencapai pembangkit listrik yang murah, ramah lingkungan dan dapat diperbaharui. Pada tahun 2005, Amerika Serikat menganggarkan US$3,7 milliar untuk riset dan pengembangan sel bahan bakar dan hidrogen. Sel bahan bakar ini memerlukan material elektrokatalis sebagai anoda dan katoda yang dapat mengkatalisa reaksi oksidasi hidrogen dan reduksi oksigen. Saat ini, elektrokatalis yang superior adalah platina, logam yang sangat mahal dan langka jumlahnya sehingga banyak penelitian ditujukan untuk mencari material lain selain logam platina. Sumber hidrogen yang berasal dari air juga merupakan masalah yang saat ini dihadapi. Mahalnya proses elektrokatalisa air untuk mendapatkan hidrogen juga merupakan kendala pemasaran sel bahan bakar saat ini, sehingga belum dapat bersaing dengan bahan bakar minyak bumi.

Berkurangnya sumber daya minyak bumi dan tuntutan untuk mengurangi gas rumah kaca menjadikan sel bahan bakar ini suatu solusi guna mencegah krisis energi dan lingkungan. Dengan berkembangnya hasil penelitian, harga energi sel bahan bakar ini akan bisa ditekan dan akan menjadi salah satu sumber energi alternatif utama dimasa yang akan datang.

Baterai dengan Tenaga Biologis

led

Peneliti di Amerika telah mampu menciptakan baterai “litium ion” yang dapat diisi ulang (rechargeable) dengan memanfaatkan virus genetika yang telah diprogram sehingga dapat berfungsi sebagai sarana yang memiliki konduktivitas yang tinggi bagi elektroda. Baterai yang dihasilkan menggunakan virus ini memiliki daya dan fungsi yang serupa dengan berbagai merek baterai litium ion yang telah dikenal. Baterai ini memiliki 2 keunggulan penting yaitu dapat diperoleh dengan harga yang lebih murah serta lebih aman dibanding jenis baterai lain yang menggunakan bahan beracun (toksik).

“litium ion” merupakan jenis baterai rechargeable yang telah umum dikenal serta memiliki fungsi yang beragam pada aplikasi barang-barang elektronik mulai dari laptop hingga telepon genggam. Mereka bekerja melalui aliran ion litium diantara 2 elektroda yaitu anoda dan katoda pada media elektrolit. Saat baterai memberikan daya dalam suatu sirkuit, ion positif litium bergerak dari anoda melalui media elektrolit pada baterai menuju bagian katoda. Sebaliknya, saat dilakukan pengisian ulang prinsip yang terjadi adalah merubah polaritas elektroda pada baterai sehingga ion litium dipaksa untuk kembali ke lokasi awalnya (karena disini anoad menjadi katoda dan sebaliknya).

Anoda yang umum dipergunakan biasanya berasal dari bahan sederhana seperti grafit, sedangkan katoda merupakan bahan yang lebih kompleks seperti senyawa litium fero fosfat ( LiFePO4). Elektroda terbaik akan lebih mudah melewatkan ion litium sehingga baterai akan memiliki kapasitas dan rataan penggunaan yang lebih tinggi. Karena alasan inilah maka banyak peneliti yang mencoba menciptakan jenis elektroda yang berbasiskan bahan nanopartikel untuk memperoleh struktur yang lebih mudah disesuaikan. Walalupun teknik penciptaannya terus dikembangkan, pada kenyatannya para peneliti ini masih belum dapat memperoleh struktur yang lebih kecil dari nanopartikel yang mampu berkeja dengan baik sebagai elektroda.

Adalah Angela Belcher dan rekan-rekan dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Amerika yang telah menemukan bahwa elektroda berbasis virus merupakan suatu alternatif yang dapat dipilih. Mereka mampu memanipulasi gen dari virus sederhana “M13″ sehingga dilengkapi dengan keberadaan polimer rantai pendek yang telah dikenal sebagai peptida. Pada satu bagian ujung virus, peptida dapat berikatan dengan carbon nanotubes. Sdangkan bagian ujung lainnya dari virus peptida dapat membatu pembentukan struktur feri (III) fosfat yang amorf (a-FePO4). Walaupun senyawa ini (a-FePO4) bukan merupakan konduktor yang baik, namun keberadaan peptida mampu membantu meningkatkan daya konduktivitas pada seluruh senyawaan pada virus.

Pengujian penggunaan katoda yang berbasiskan virus sebagai sirkuit sederhana baterai litium ion oleh para tim peneliti dari MIT memberikan hasil bahwa katoda dengan bahan ini mampu mencapai kapasitas pengisian listrik sebesar 130mAh/g yang berarti sebanding atau serupa dengan kemampuan dari material elektroda LiFePO4. Penemuan yang didapat juga menunjukkan , bahwa jenis katoda ini dapat mempertahankan kapasitas yang baik minimal sebesar 50 one-Coulomb untuk tiap siklus pengisian ulang dan penggunaan.

“Apa yang membuat kami bersemangat adalah bahwa bahan atau material penyusun baterai yang kami hasilkan terus berkembang menjadi semakin baik terus dilakukannya perbaikan struktur genetikanya”, ungkap Belcher. Kamipun sekarang sedang mencoba untuk meningkatkan dayanya dengan menggunakan jenis bahan penyusun lainnya yang saat ini tidak berharga secara komersial, untuk memperoleh materi yang memiliki kemampuan menghasilkan daya yang jauh lebih besar lagi.

Pembangkit listrik dari benang nano

Seiring dengan perkembangan teknologi nano, kini beberapa grup riset yang concern mengembangkan teknologi nano sudah mampu membuat sebuah divais dari struktur nano untuk menghasilkan arus listrik, medan electromagnetic, bahkan mampu mengeluarkan radiasi dalam orde subatomic. Divais/alat berukuran nano yang mampu membangkitkan energi listrik disebut sebagai nanogenerator.

Riset tentang nanogenerator baru dilakukan oleh beberapa grup yang berkecimpung di dunia nano. Salah satunya adalah grup riset dari Georgia Institute of Technology, mereka sedang mengembangkan sebuah prototip nanogenerator yang menggunakan struktur benang nano (nanowire) untuk menghasilkan listrik ketika wire dalam ukuran nano tersebut bergetar. Nanowire pada prototype tersebut terbuat dari bahan ZnO (seng oksida), arus yang timbul dari nanowire tersebut adalah sebagai efek dari piezoelectric (timbulnya sifat listrik akibat perubahan energy mekanis dari material). Desain dari nanogenerator tersebut hingga saat ini masih menjadi objek riset dan masih berada dalam tahap pengembangan. Para ilmuwan memprediksikan bahwa nanogenarator akan diperkenalkan ke public kira-kira pada tahun 2010-2011.

Hingga saat ini mayoritas dari perangkat elektronik yang portable (contoh : jam tangan, etc), energinya masih sangat tergantung pada baterai. Saat ini para ilmuwan sedang mengembangkan dan mendemonstrasikan bagaimana sebuah perangkat elektronik mudah dan praktis dalam suplai energinya. Hal tersebut dapat direalisasikan dengan metode pengembangkan teknologi benang nano (nanowire) dari bahan murah (ZnO) yang dapat memproduksi energy mekanik yang cukup untuk dikonversikan menjadi energy listrik.

Bagaimana listrik dihasilkan dari nano wire

Prof Zhong Lin Wang dari Georgia Tech mengilustrasikan bahwa bila kita berjalan kaki, maka daya listrik yang dihasilkan kira-kira oleh tubuh kita adalah 67 watt, gerakan jari2 kita menghsilkan 0.1 watt, pernapasan kita 1 watt. Nah bila kita mampu mengkonversikan fraksi dari daya tersebut, maka tubuh kita mampu menjadi sumber energi untuk sebuah divais elektronik. Secara konseptual lanjut Prof Zhong Lin Wang, dia mampu mendemostrasikan konversi daya yang mungkin untuk sebuah divais mencapai 17-30 persen dari total daya yang dihasilkan oleh tubuh kita.

Hasil dari penelitian di grup riset Prof Zhong Lin Wang dapat mengkonfirmasi sebuah teori bahwa: ZnO nanowire akan menunjukkan efek piezoelektrik yang sangat baik, yaitu menghasilkan sifat listrik dari respon tekanan mekanik. Biasanya muatan negative dan positif dari ion Zinc dan Oksigen di dalam kristal ZnO nanowire saling meniadakan. Namun ketika wire secara kimiawi tumbuh di permukaan elektroda, wire tersebut membengkok akibat adanya vibrasi external dari tip yang berskala nano. Tip tersebut adalah tip dari atomic force microscopy (AFM) yang terbuat dari bahan silicon (Si) yang dilapisi oleh platina (Pt). Pembengkokan dari ZnO nanowire menyebabkan terjadinya dipol listrik di dalam sebuah nanowire.

Pada bagian yang mengalami kompresi bermuatan negatif sedangkan bagian yang terekpansi bermuatan positif. Hal itu disebabkan Zn2+ dan pole negatif akibat dari O-2. Maka dengan adanya kontak metal semikonduktor mengakibatkan adanya rektifikasi Schotcky gap seperti pada jembatan semikonduktor tipe positif dan negative (p-n junction). Kontak antara tip AFM dengan kutub yang bermuatan positif disebut forward bias dan sebaliknya tip AFM dengan kutub negative disebut reverse bias.

Pada keadaan forward bias elektron akan mudah mengalir ke metal sebaliknya pada reverse bias elektron akan mengalami kesulitan. Fenomena itu dapat dilukiskan oleh grafik hubungan antara tegangan dan arus pada dioda, sedangkan mekanisme tranport-nya dapat diilustrasikan secara mudah dengan melihat diagram energi antara metal dan semikonduktor. Gambar 1(a) dan 1(b) adalah bentuk dari ZnO nanowire dan fenomena dihasilkannya arus listrik akibat kontak metal dan semikonduktor.

nanowire
pzt2

Gambar 1 (a) Nanowire dari ZnO yang mengkonversi energy mekanik menjadi listrik, (b) listrik dihasilkan dari kontak metal (tip AFM) dan semikonduktor (ZnO nanowire)

sensor-gula

Gambar 2. Sensor gula darah yang berada di bawah permukaan kulit manusia

Sungguh luar biasa perkembangan nanoteknoloi saat ini, tidak terbayangkan bila hal itu terwujud maka dalam kurun waktu 5 tahun lagi dimungkinkan kita dapat mengcharge ipod melalui sepatu/baju kita yang sudah difasilitasi dengan sumber listrik dari ZnO nanogenerator.

Prof Zhong Lin Wang menjelaskan pula bahwa, meskipun secara individual nanowire menghasilkan sebuah daya yang kecil, dengan banyaknya nanowire secara simultan akan menghasilkan jumlah daya yang besar. Beliau juga menjelaskan bahwa energi dari nanowire yang dikembangkan di laboratoriumnya disinyalir memiliki cukup energi untuk menjalankan implant medis berukuran kecil. Contoh dari implant tersebut adalah implant dari sensor gula darah di bawah permukaan kulit.

Efisiensi Energi dan Exergi secara Optimal dengan Hukum Termodinamika



Sepertinya telah menjadi kodrat manusia di dunia ini apabila sesuatu itu tersedia secara melimpah dan murah, maka penggunaannya pun cenderung boros atau tidak memperhatikan efisiensi. Hal tersebut juga berlaku dalam penggunaan di bidang energi terutama untuk penggunaan jenis energi yang vital bagi manusia dan pembangunan yaitu energi listrik dan bahan bakar minyak (BBM).

Di Indonesia, fenomena diatas pun telah lama terjadi. Selama ini rakyat Indonesia telah dimanjakan dengan biaya listrik dan harga BBM murah, sehingga menimbulkan suatu argumen bahwa energi berada dalam jumlah melimpah. Secara tidak langsung, hal ini telah menumbuhkan perilaku pola konsumsi yang konsumtif/boros dan tidak terkendali dari sebagian besar rakyat Indonesia terhadap penggunaan energi. Akibat dari pemborosan tersebut, Indonesia diprediksi oleh para ahli energi pada kurun waktu 15-20 tahun mendatang akan mengalami krisis energi.

Ditengah prediksi yang mencemaskan itu, maka masalah energi secara umum menjadi krusial untuk disiasati. Berbagai solusi dan alternatif telah ditawarkan oleh banyak para ahli, baik berupa pendiversifikasian energi, penggunaan energi alternatif, ataupun dengan konservasi energi. Secara umum semua solusi yang ditawarkan adalah tepat. Tetapi apabila tidak diikuti dengan adanya efisiensi energi oleh masyarakat, pemerintah ataupun industri, maka semua solusi tersebut bukanlah sebuah solusi pemecahan yang tuntas dan berkelanjutan.

Prinsip dasar dari efisiensi energi adalah menggunakan jumlah energi yang sedikit tetapi tujuan atau hasil yang didapat sangat maksimal. Dalam upaya efisiensi energi ini, kajian kimia dan fisika terutama pada hukum Termodinamika yang membahas masalah energi telah memberikan konsep ilmiah yang berguna dalam upaya efisiensi energi secara tepat guna dan optimal. Namun sayang terkadang para pembuat kebijakan energi di negeri ini sering melupakan tentang fenomena tersebut.

Konsep Efisiensi dalam Hukum Termodinamika

Untuk merancang sebuah perencanaan yang optimal dalam memanfaatkan energi, berbagai konsep telah dikembangkan, yang salah satunya adalah dengan analisis energi dan analisis exergi yang berdasarkan pada hukum Termodinamika. Untuk analisis energi, konsepnya terfokus pada hukum ke-1 Termodinamika sedangkan analisis exergi terfokus pada hukum ke-2 Termodinamika.

Disebutkan dalam hukum ke-1 Termodinamika bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Dalam pendekatan hukum ke-1 ini, strategi efisiensi energi lebih cenderung pada pemanfaatan sumber daya energi secara efisien. Efisien yang dimaksud disini adalah penggunaan sumber-sumber energi disesuaikan dengan kualitas yang dibutuhkan. Dengan menyesuaikan sumber-sumber energi dengan penugasannya sehingga dapat mencegah pemborosan penggunaan energi berkualitas tinggi hanya untuk tugas yang berkualitas rendah. Kelemahan pada pendekatan hukum ke-1 Termodinamika ini terletak pada hukum ini tidak memperhitungkan terjadinya penurunan kualitas energi.

Untuk itu, pendekatan hukum ke-2 Termodinamika telah memberikan konsep efisiensi yang lebih baik. Dalam hukum ke-2 Termodinamika atau dikenal juga sebagai hukum degradasi energi dikemukakan bahwa tidak ada proses pengubahan energi yang efisien sehingga pastilah akan terjadi penurunan kualitas energi didalamnya. Kualitas energi ini disebut sebagai exergi. Exergi ini dapat ditransfer di antara sistem dan dapat dihancurkan oleh irreversibiltas di dalam sistem. Dalam pendekatan hukum ke-2 Termodinamika ini strategi efisiensi energi yang direkomendasikan adalah pemanfaatan energi secara optimal termasuk di dalamnya pemanfaatan exergi-exergi. Sehingga dalam pendekatan ini diharapkan tidak ada energi dan exergi yang terbuang percuma ke lingkungan.

Dari kedua analisis diatas yaitu analisis energi dan exergi. Diketahui bahwa hasil dari analisis exergi lebih mempunyai dampak secara signifikan dalam upaya efisiensi energi dan exergi secara optimal dibandingkan analisis energi. Beberapa kelebihan analisis exergi dibandingkan analisis energi menurut Agus Sugiyono (2000) adalah (1) lebih akurat dalam membuat desain yang optimal bagi proses industri maupun pembangkit listrik, (2) lebih teliti dalam menentukan energi yang hilang dalam proses maupun yang dibuang ke udara, dan terakhir (3) dapat menentukan kualitas energi. Jelasnya adalah memaksimalkan efisiensi hukum ke-2 Termodinamika akan mendorong strategi yang lebih baik daripada memaksimalkan efisiensi hukum ke-1 Termodinamika.

Contoh sederhana dalam membedakan kedua strategi antara hukum ke-1 dan 2 Termodinamika adalah dalam hal evaluasi penggunaan listrik untuk pemanas ruangan. Pendekatan hukum ke-1 Termodinamika hanya akan memberikan strategi efisiensi energi dengan cara merekomendasikan penggunaan peralatan pemanas ruangan yang efisien. Sedangkan hukum ke-2 Termodinamika menilai bahwa penggunaan listrik untuk pemanas ruangan termasuk dalam kategori pemborosan energi. Hal ini karena energi panas termasuk dalam kategori energi berkualitas rendah. Tugas dan kebutuhan energi kualitas rendah seperti pemanas ruangan ini dapat diperoleh lebih efisien dan murah dengan cara lain.

Di beberapa gedung perkantoran di beberapa negara maju, untuk memanaskan ruangan, energi panas tersebut dapat diperoleh dengan cara menangkap limbah panas yang dipancarkan dari peralatan kantor seperti komputer, mesin photocopy, dan lampu. Beberapa contoh lain yang sejenis dari strategi hukum ke-2 Termodinamika mengenai energi panas adalah dalam hal evaluasi penggunaan water heater (pemanas air), dimana untuk memanaskan air kita tidak lagi perlu menggunakan listrik, tetapi memanfaatkan limbah panas dari mesin Air Conditioner (AC) ataupun contoh lain adalah pemanfaatan limbah panas dari mesin generator listrik berbahan bakar solar untuk memanaskan air di bak mandi. Jadi dalam hal ini energi listrik yang merupakan energi dengan kualitas tinggi tetap dipertahankan untuk melakukan suatu kerja dengan kualitas yang sepadan. Sedangkan energi-energi listrik yang telah terkonversi menjadi energi panas, tidak begitu saja terbuang percuma ke lingkungan, tetapi dimanfaatkan untuk hal lain yang sepadan dengan kualitas energinya. Sehingga dengan cara ini pemanfaatan energi benar-benar dikelola secara optimal.

Lebih lanjut, dalam contoh skala yang lebih besar, semisal dalam suatu kota di pegunungan yang memerlukan kapasitas pemanas ruangan, strategi hukum ke-1 Termodinamika akan terdiri dari (1) penggunaan pemanas listrik yang sangat efisien, dan (2) membangun banyak pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN). Hal yang berbeda akan diberikan oleh hukum ke-2 Termodinamika yang akan terdiri dari (1) identifikasi sumber-sumber energi kualitas rendah dalam struktur lokal yang bisa dipanaskan dan (2) cara-cara menyalurkan sumber-sumber tersebut. Dari kasus-kasus diatas diketahui bahwa memaksimalkan efisiensi hukum ke-2 Termodinamika akan menghasilkan dampak yang lebih baik terhadap penentuan kebijakan di bidang energi.

Sejauh ini, penggunaan analisis exergi yang berdasarkan pada hukum ke-2 Termodinamika ini telah banyak diterapkan di berbagai proses industri maupun di pembangkit-pembangkit listrik. Untuk membuat model dalam analisis exergi ini melibatkan variabel-variabel data yang sangat banyak dan berinteraksi dengan persamaan yang kompleks. Penggunaan data-data primer tentang energi yang rinci dan konsisten, sangatlah diperlukan dalam mendukung pembuatan model exergi untuk kemudian dintreprestasi lebih lanjut untuk menentukan langkah-langkah efisiensi yang harus dilakukan. Tetapi jika data-data tersebut sulit diperoleh maka penggunaan data-data sekunder yang diturunkan dari data-data non energi dapatlah digunakan. Beberapa data yang diperlukan adalah pendapatan daerah, pendapatan sektor industri, jumlah rumah tangga, jumlah angkutan umum, penjualan listrik dari PLN dan data produksi dari sektor pertanian.

Penutup

Hukum Termodinamika yang telah kita pelajari dalam bangku-bangku perkuliahan secara tersirat telah memberikan sebuah konsep yang unik dalam upaya efisiensi energi yang perlu terus kita gali dan kembangkan. Geliat perkembangan di bidang termodinamika dewasa ini terus melaju dan dinamis, termasuk diperkenalkannya konsep emergy (embodied energy) atau energi yang telah disertakan dalam suatu benda oleh H. T Odum dari Environmental Enginering Sciences University of Florida. Yang menurut beberapa pakar dibidang ini lebih baik daripada konsep exergy terutama bila merujuk pada sifat heterogenitas dari sistem. Akan tetapi di Indonesia sangat sedikit sekali bahkan bisa dikatakan tidak ada peneliti yang mengkaji dan menerapkan konsep emergy ini. Sehingga penggunaan konsep exergy di Indonesia masih layak untuk tetap diaplikasikan.

Daftar Pustaka

  • Agus Sugiyono. 2000. Studi Pendahuluan untuk Analisis Energi-Exergi Kota Jakarta. Laporan Teknis. Direktorat Teknologi Konversi dan Konservasi Energi BPPT. Jakarta
  • Migas Indonesia Online. 2003. Analisa Exergy di Dunia Industri. http://www.migas-indonesia.com
  • Sudjito, Saifuddin Baedoewie, Agung Sugeng W. Konsep Dasar Termodinamika. Diktat Termodinamika Dasar Program Semi Que IV FT Jurusan Mesin Universitas Brawijaya.
  • Sinly Evan Putra. 2005. Konservasi dan Diversifikasi Energi, Solusi Mengatasi Krisis Energi dan Pencemaran Udara di Indonesia. Karya Ilmiah. Universitas Lampung (unpublished)
  • Agus Sugiyono dan M.Sidik Boedoyo. Perubahan Pola Penggunaan Energi dan Perencanaan Penyediaan Energi. BPPT. Jakarta.
  • Sophian Bachri. 2005. Energi dalam Air Terjun. Natural/Edisi 11/Th V2/Agustus 2005. Bandar Lampung
  • J.R.E. Kaligis, Samidjo BK, Mieke M. 2007. Pendidikan Lingkungan Hidup (pada Subbab Energi). Penerbit Universitas Terbuka. Jakarta.