Apparatus Orsat

Flue gas adalah gas yang terbuang ke atmosfir dalam suatu reaksi pembentukan gas seperti reaksi pembakaran. Gas ini berupa oksigen, karbon monoksida dan karbon dioksida. Analisa flue gas dilaksanakan untuk memantau kesuksesan sebuah proses pembakaran. Peralatan untuk mengukur konsentrasi flue gas dinamakan peralatan Orsat. Peralatan Orsat ditemukan oleh H Orsat tahun 1873..

Alat ini juga dapat digunakan untuk mengukur gas-gas yang terbentuk selama proses digesting dalam pengolahan limbah.

Gambar Peralatan Orsat

Sumber : http://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc12305/m1/21/sizes/l/

Beberapa bagian utama yang terdapat dalam peralatan Orsat adalah :

1.    Buret Pengukur (measuring burette)

Volume buret adalah 100 mL (cc). Buret digunakan untuk mengukur volume gas selama proses analisa. Buret di pasang dalam water jacket untuk menghindari perubahan suhu tiba-tiba selama pengukuran.  Bagian bawah buret terhubung ke dalam reservoir berisi air.

2.    Pipet Absorpsi (Absorption Pippete)

Pipet absorpsi adalah pipet berbentuk huruf U yang berisi larutan untuk menangkap flue gas. Ada tiga larutan yang terdapat dalam pipet absorpsi. Larutan pertama (bulb) adalah kalium hidroksida (250g KOH dalam 500mL dalam air distilasi mendidih) yang berfungsi untuk menangkap gas karbon dioksida. Reaksi yang terjadi adalah :

2KOH + CO₂ ↔ K₂CO₃+ H₂O

Larutan kedua adalah larutan alkali dari asam pirogalat (25g asam pirogalat + 200g KOH in 500 mL of air distilasi) yang berfungsi menangkap gas oksigen. Reaksi yang terjadi adalah :

2 C₆H₃(OH)₃(pyrogallol)+ 2 KOH jenuh + O₂ ↔ 4 H₂O + 2 C₅H₃OCOOK

Larutan ketiga adalah larutan amoniakal dari tembaga klorida (100g tembaga klorida + 125 mL ammonia cair +375 mL air) untuk menangkap gas karbon monoksida. Reaksi yang terjadi adalah :

2CuCl + 2CO →(in NH3 solution)→ [CuCl(CO)]2

3.    Botol Pengukur (Levelling Bottle).

Botol ini berisi air dan terhubung ke buret pengukur. Level air dalam botol mengakibatkan terjadinya peningkatan tekanan dan mendorong gas ke buret pengukur. Air dalam botol juga berfungsi sebagai pengatur tekanan ketika volumenya diukur.

4.    Header

Header terbuat dari tabung gelas dilengkapi lubang kecil. Buret pengukur dan pipet absorpsi terhubung ke header dengan pipa karet. Semua koneksi harus terhubung kuat. Header dilengkapi three-way stopcock untuk mengatur gas yang diukur atau dilepaskan (discharge). 

Cara Pengoperasian Alat :

1.    Pastikan semua alat bersih dan tersambung dengan baik, uji dengan udara bertekanan untuk meyakinkan tidak ada kebocoran.

2.    Isi absorption bulb dengan 3 jenis larutan seperti dijelaskan diatas.

3.    Stop-cock ditutup, botol pengukur  dan water jacket diisi dengan air.

4.     Three-way stopcock dibuka dan botol pengukur diangkat hingga buret berisi air dan udara keluar dari buret.

5.    Three-way stopcock dihubungkan dengan sistem penyuplai gas dan botol pengukur diturunkan sehingga gas terukur di buret pengukur.

6.    Sampel gas berisi udara dalam peralatan, sehingga  three-way stopcock dibuka agar udara tersebut terbuang ke atmosfir.

7.    Ulang proses pembuangan udara 3-4 kali agar sampel gas telah murni untuk diukur.

8.    Selanjutnya sampel gas tersedot buret dan diukur dengan kapasitas maksimal buret 100 mL pada tekan atmosfir.

Minyak Kemukus (Piper Cubeba L.f)

Minyak Kemukus (Piper Cubeba L.f)

Pendahuluan

Kemukus (piper cubeba L.f) tumbuh di bawah naungan naungan pohon kopi, kakao dan randu. Buah kemukus diperoleh ketika sudah berumur tiga tahun, berbenatuk seperti lada, diujung buah terdapat ekor sehingga sering disebut buah berekor. Kemukus tumbuh baik pada ketinggian 300 dpl, banyak ditemukan di daerah Purbalingga, Banyumas, Temanggung dan Semarang (Rusli, 2010).

Gambar 1. Tanaman dan Buah Kemukus (www.indonework.co.id)

Minyak atsiri dari kemukus berwarna kuning pucat (gambar 2), diperoleh melalui penyulingan (distilasi uap) buah yang siap panen, kering dan berwarna hitam.

Gambar 2. Minyak kemukus (www.indonetwork.co.id)

Kemukus adalah salah tumbuhan penghasil minyak atsiri utama dari Indonesia. Minyak kemukus dengan nama pasaran cubeb oil adalah minyak atsiri yang berfungsi sebagai bahan baku pembuatan makanan, minuman, perasa, sabun, deterjen, parfum dan bahan baku obat-obatan (Departemen Perdagangan, 2011).

Minyak Atsiri dalam Kemukus

Minyak kemukus adalah penghasil minyak atsiri yang didominasi oleh senyawa terpen (gambar 3), yang tersusun oleh molekul isopren,(C₅H₈)_n. Jika n molekul isopren adalah 2 disebut monoterpen (C₅H₈)₂, sesquiterpen memiliki 3 molekul isopren (C₅H₈)₃. Terpen oxygenat mengandung senyawa okisgen dalam rantai karbon penyusunnya.

(a) (c)	(b) (d)

Gambar 3. Senyawa Terpen : (a) Isopren, (b) monoterpen : a-pinen, (c) monoterpen oxygenat : cis-sabinen, (d) sesquiterpen : β-caryophyllen

Kemukus mengandung minyak atsiri, seskuiterpen, asam kubebat, zat pahit kubebin, piperina, piperidin, zat pati, gom dan resin. Sedangkan minyaknya mengandung terpen, δ-sabinen, dipenaten, sineol, δ -terpenol, kadinen, kadinol, derivat seskuiterpen. Setiap tahun pasar dunia seperti Eropa, India, China, Jepang, dan AS membutuhkan sekitar dua juta ton kemukus untuk bahan baku kosmetik, bumbu masak, farmasi, dan obat tradisional. (Departemen Pertanian, 2007).

Bos, dkk (2007) telah melakukan hidrodistilasi buah matang dan daun kemukus (piper cubeba) asal Tulungagung, Jawa Tengah. Hasil hidrodistilasi menghasilkan yield yang berbeda, masing-masing yaitu 11.8 % (w/w) dan 0.9 % (v/w). Berdasarkan analisa komponen produk hidrodistilasi, buah mengandung minyak atsiri 59.6 % (103 komponen) sedangkan daun 77.9 % (62 komponen). Minyak yang terdapat dalam buah dan daun tersebut mengandung monoterpen masing-masing 16.8 % dan 17.0 %. Monoterpen oxygenat adalam buah dan daun masing-masing adalah 3.6 % dan 10.6 %. Sesquiterpen utama dalam buah 23.7 %  dan daun 30.9 %. Sesquiterpen oxygenat pada buah dan daun masing-masing 15.5 % dan 18.6 %. epi-cubebol pada buah dan daun masing-masing adalah 4.6 % dan 4.2 % dan cubebol (gambar 4) masing-masing 5.6 % dan 4.8 %. Kedua komponen tersebut merupakan sesquiterpen utama dalam minyak kemukus. Senyawa cubebol (cubeb oil) adalah komponen perasa yang menimbulkan rasa dingin dalam mulut. Komponen lainnya adalah guaiol (2.9%) dalam buah, γ -cadinol (2.7%) dan α-cadinol (1.9%) dalam daun.

Gambar 4. Cubebol

Lawrence (1980) mengidentifikasi sampel komersial buah kemukus Indonesia dan menemukan bahwa senyawa terpen utama dalam minyaknya adalah α-copaen (10.4%), β-cubeben (11.0%) dan cubebol (10.0%), dimana cubenol dan epi-cubenol adalah 3.5%.

Minyak kemukus secara umum didominasi oleh kumpulan senyawa terpen walaupun dinamakan cubeb oil. Kumpulan senyawa terpen tersebut adalah senyawa karbon yang memiliki gugus alkil bercabang dan ikatan rangkap tunggal cukup besar. Oleh karena itu komponen terpen dalam minyak kemukus merupakan salah satu sumber alternatif produksi senyawa biohidrokarbon.

Minyak Kemukus sebagai Sumber Biohidrokarbon

Pengulangan gugus isopren yang mengandung beberapa cabang (alkil) dan melalui hidrogenasi total ikatan rangkap (unsaturated) akan menghasilkan bahan bakar yang memiliki sifat lebih unggul dibanding bahan baku yang lain. Permasalahan yang muncul saat ini adalah perlunya peningkatan salah satu parameter bahan bakar namun parameter yang lain masih memenuhi standar bahan bakar yang berlangsung di suatu negara. Sebagai contoh adalah permasalahan titik tuang dan titik awan biodiesel apabila digunakan di daerah yang memiliki empat musim seperti di Eropa. Upaya yang telah dilakukan adalah dengan melakukan reaksi hidrogenasi parsial untuk menghasilkan ikatan rangkap tunggal (monounsaturated).

Bahan bakar diesel adalah bahan bakar dengan kandungan senyawa hidrokarbon C₁₃-C₁₇. Bahan bakar diesel menghendaki adanya gugus iso-alkana untuk meningkatkan titik tuang dan titik beku, terutama untuk daerah-daerah yang memiliki musim dingin. Setana (C₁₆) merupakan senyawa standar penentuan angka setana bahan bakar diesel dengan angka setana 100, namun hanya memiliki titik beku 18 ⁰C. Salah satu cara untuk menurunkan titik beku tersebut adalah dengan mengisomerisasi atau mengalkilasi hingga terbentuk senyawa bercabang. Biohidrokarbon dari senyawa terpen tidak memerlukan proses lanjutan karena langsung menghasilkan bahan bakar diesel dengan titik beku jauh lebih rendah.

Bahan bakar seperti bensin yang umum digunakan saat ini adalah bahan bakar dengan kandungan iso-alkana 25-40 %. Untuk meningkatkan karakteristik bensin merujuk ke standar yang ada, maka upaya untuk menurunkan titik beku bensin dengan angka oktan tinggi adalah menambahkan senyawa iso-alkana dalam jumlah yang lebih besar dan sifat yang lain masih memenuhi standar. Jenis bahan bakar lain seperti avtur juga membutuhkan campuran dari berbagai hidrokarbon yang mendukung terbentuknya bahan bakar dengan karakteristik unggul. Komposisi bahan avtur didominasi oleh senyawa alkana, terutama n-alkana dan isoalkana. Selain kedua komponen tersebut, alkana siklis juga dibutuhkan dalam jumlah lebih kurang 20 % seperti yang dilaporkan Colket (2007).

Pemanfaatan terpen sebagai salah satu komponen untuk memperoleh bahan bakar dengan karakteristik lebih baik telah dilakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya. Salah satunya dalam rangka menghasilkan bahan bakar dengan densitas lebih tinggi. Meylemans (2012) menggunakan senyawa terpen α-pinen, camphen, limonen dan terpentin untuk menghasilkan bahan bakar tersebut. Sebagai contoh yang dilaporkan dalam penelitiannya adalah β-pinen di-isomerisasi/dimerisasi, kemudian dihidrogenasi untuk menghasilkan hidrokarbon dengan densitas lebih baik (gambar 5). Bahan bakar yang dihasilkan berada termasuk dalam klasifikasi bahan bakar jet, diesel dan kendaraan taktis.

Gambar 5. Isomerisasi/Dimerisasi β –pinen

Gambar 6. Konversi Bioisopren dalam Reaksi Metatesis Minyak Bumi

McAuliffe (2015) baru-baru ini memanfaatkan isopren dan turunannya sebagai bahan baku campuran isoprene dari minyak bumi untuk menghasilkan berbagai jenis bahan bakar yang memiliki sifat lebih baik (Gambar 6). Isopren dari minyak bumi memiliki pengotor dan biaya yang dibutuhkan untuk menghilangkan tersebut pengotor cukup besar. Oleh karena itu isopren hasil biosintesis (bioisopren) kemudian dijadikan sumber lain dalam rangka meningkatkan sifat bahan bakar yang dihasilkan. Bioisopren dikontakkan dengan katalis dalam reaksi metatesis untuk menghasilkan senyawa olefin kemudian dihidrogenasi parsial menjadi senyawa alkana. Produk yang dihasilkan adalah alkana C₇-C₁₅ tergantung kompleks logam yang terlibat sebagai dalam reaksi metatesis.

Kesimpulan

Berdasarkan contoh-contoh diatas dapat diperoleh kesimpulan bahwa pemanfaatan senyawa terpen yang diperoleh dari minyak kemukus adalah satu bahan baku potensial untuk menghasilkan berbagai jenis bahan bakar dengan karakteristik lebih unggul dibanding bahan baku yang lain tanpa memerlukan reaksi lanjutan.

Daftar Pustaka

Bos, R., Woerdenbag, H., J., Kayser, O., Quax, W.J., Ruslan, K. dan Elfami, 2007, Essential Oils Constitutents of Piper Cubeba L.f fils. from Indonesia, J. Essent. Oil, 19, hal 14-17.

Colket, M., 2007, Development of an Experimental Database and Kinetic Models for Surrogate Jet Fuels, hal. 1-21.

Departemen Perdagangan 11, 2011, Indonesia Essential Oil ; The Scent Of Natural Life, Cetakan pertama, hal. 19, Jakarta

Departemen Pertanian, 2013, Tanaman Kemukus, The dan Kopi, online : http://ditjenbun.pertanian.go.id/tanregar/berita-210-tanaman-kemukus-teh-kopi-.html, Jakarta. diakses 11 April 2015

Lawrence, B., M., 1980, Progress in Essential Oils, Flavor, Edisi 5, hal. 27-32.

Meylemans, H., A., Quintana, R., L. dan Harvey, B., G., 2012, Efficient conversion of pure and mixed terpene feedstocks to high density fuels, hal 560-568.

McAuliffe, J., C., 2015, Fuel Composition Comprising Isoprene Derivative, Patent US8933282 B2.

Rusli, M., S., 2010, Sukses Memproduksi Minyak Atsiri, Cetakan Pertama, hal. 45-46, Jakarta.

Wijaya, W., Minyak Kemukus, online : http://www.indonetwork.co.id/ pt_putera_j_persada/3652546/cubeb-oil-minyak-kemukus.htm, Jakarta, diakses 11 April 2015 

Radiocarbon Analysis

Istilah radiokarbon digunakan untuk menunjukkan atom karbon ¹⁴C, sebuah isotop karbon radioaktif dengan waktu paruh sekitar 5730 tahun dan memiliki berat 14 kali berat atom hidrogen. ¹⁴C dihasilkan oleh sinar kosmik di lapisan atas stratosfir dan troposfir. ¹⁴C tidak stabil dan mengalami peluruhan dalam jangka waktu yang lama. Jika terjadi peluruhan atau berubah kembali menjadi nitrogen ¹⁴N, akan dihasilkan energi radioaktif. Karbon ini kemudian didistribusikan ke permukaan atmosfir, lautan, dan cadangan karbon lainnya dalam perut bumi. Dalam atmosfir, terdapat 1 part per trillion (ppt) karbon ¹⁴C. Semua organisme akan menyerap dan mengkonsumsi karbon ¹⁴C tersebut.

sumber : anonim (2011)

Dalam kehidupan, selain berubah menjadi ¹⁴N,  ¹⁴C juga berinteraksi dengan organisme sekitarnya. Secara total jumlah karbon dalam atmosfir tetap. Jika suatu organisme mati, maka penyerapan karbon berhenti, Jumlah ¹⁴C akan berkurang, artinya rasio 14C/12C menjadi lebih kecil. Dengan adanya mekanisme tersebut, maka dapat diprediksi umur organisme dalam kehidupan di alam. Hal ini juga berlaku dalam penentuan umur tanaman dan senyawa organik yang terkandung di dalamnya (lihat gambar). Konsep ini telah diterapkan dalam penentuan komposisi bahan organik dalam bahan bakar (Dijs dkk, 2006), polimer (Onishi dkk, 2010) dan analisa flue gas (Calcagnile dkk, 2011).

Metode penentuan ¹⁴C didasarkan pada konsep radiocarbon dating, suatu metode yang didasarkan pada perhitungan aktivitas ¹⁴C yang masih terkandung dalam suatu sampel karbon. Metode penentuan umur menggunakan ¹⁴C selama ini dilakukan dengan cara mencacah Benzena (C₆H₆) dengan pencacah sintilasi cair, mencacah C dalam bentuk grafit dengan Accelerator Mass Spectrometry, dan mencacah CH₄ dengan Mini Gas Proportional Spectrometry. Penentuan komposisi senyawa organik dalam material campuran didasarkan pada perubahan rasio jumlah radiokarbon suatu sampel terhadap standar material yang disebut persen Modern Carbon (pMC). Jika suatu material karbon yang diukur adalah campuran material hari ini dan material fossil, maka nilai pMC berhubungan langsung dengan biomassa yang terdapat dalam campuran material tersebut.

American Standar for Testing Material (ASTM) telah menentukan metode standar, yaitu ASTM D6866 : Standar Test Methods for Determining the Biobased Content of Solid, Liquid, and Gaseous Samples Using Radiocarbon Analysis. ASTM D6866 adalah metode banyak digunakan dalam industri bioplastik. ASTM D6866 pertama kali diterbitkan pada tahun 2004. Ada beberapa versi yang dirilis sejak saat itu. Versi yang sedang aktif dari standar ini adalah ASTM D6866-12 efektif 11 Mei 2012.

Bahan terbarukan dalam suatu produk adalah jumlah bahan karbon berbasis karbon (unsur C) dalam material atau produk seperti plastik atau bahan bakar. Prosentase biobased content tersebut adalah jumlah persen berat atau fraksi berat kandungan organik total dalam suatu produk seperti disajikan persamaan berikut :

ASTM D6866 mampu membedakan karbon yang dihasilkan dari input berbasis biomassa dengan input berbasis fosil. Biomassa mengandung jumlah karbon 14 yang mudah dibedakan dari bahan lain seperti bahan bakar fosil yang tidak mengandung karbon 14. Karena jumlah karbon 14 dalam biomassa diketahui, persentase karbon dari sumber terbarukan dapat dihitung mudah dari karbon organik total dalam sampel.

Standar terbaru radiocarbon dating adalah standar National Institute of Standar and Technology (NIST), yaitu dengan mengetahui kadar karbon ¹⁴C yang setara dengan tahun 1950 (AD 1950). Tahun 1950 dipilih karena adanya peningkatan jumlah karbon di atmosfir setelah peningkatan aktifitas nuklir, termasuk bom atom. AD 1950 dianggap sebagai 100 pMC. Jika material hari ini diukur, akan mendekati angka pMC 107,5. Jika suatu sampel hidrokarbon hari ini seperti Fatty Acid Methyl Ester (FAME) diukur dalam campuran B50 Biodiesel maka diperoleh nilai pMC 54.

Berikut contoh laporan pengukuran analisa biobased content (Blown Film) menggunakan ASTM D6866 :

Diolah dari berbagai sumber

Asam Fitanoat

Asam fitanoat atau asam fitanik adalah asam lemak bercabang dengan rumus molekul C₂₀H₄₀O₂.

Gambar Struktur Molekul Asam Phitanat (phytanic acid)

Tabel. Sifat fisika dan Kimia Asam Fitanoat

Keterangan	Asam Phitanat
Nama IUPAC	3,7,11,15-Tetramethylhexadecanoic Acid
Formula	C20H40O2
Berat Molekul (gr/mol)	312.531
Warna	Cairan tidak berwarna
Titik Leleh (0C)	-    65
Titik Didih (0C)	Tidak ada data
Kelarutan dalam air a	< 100 mg/mL 25
Tekanan uap (mmHg) a	44.6 20

Sumber : 

CRC Handbook of Chemistry and Physics, 95th Edition

https://www.caymanchem.com/msdss/90360m.pdf

Asam fitanoat diperoleh beberapa spesies hewan dengan memakan tanaman atau produk hewani. Pada hewan ruminansia (berlambung empat : rumen, retikulum, omasum, abomasum), fermentasi bahan tanaman dicerna oleh mikroba dalam usus dengan membebaskan fitol, konstituen penyusun klorofil. Fitol dimetabolisme dengan cepat dalam tubuh hewan ruminansia membentuk asam fitanoat dan disimpan dalam lemak. Contoh hewan ruminansia adalah sapi, kerbau, kambing dan domba. Selain pada hewan ruminansia, asam fitanoat ditemukan pada hewan laut seperti beberapa jenis ikan, moluska dan lemak lumba-lumba dan beberapa jenis kera.

Manusia bisa memperoleh asam fitanoat dengan mengkonsumsi klorofil dari tanaman, namun tidak mencukupi. Oleh karena itu manusia dapat memperoleh asam fitanoat dari lemak hewan ruminansia, lemak ikan dan susu. Proses metabolism asam fitanoat diawali dengan alfa-hidroksilasi diikuti oleh dehidrogenasi dan dekarboksilasi. Kelebihan asam fitanoat menyebabkan terjadinya penumpukan dalam jaringan, dikenal dengan penyakit refsum, salah satu penyakit keturunan yang jarang terjadi.

Berdasarkan struktur molekulnya, asam fitanoat adalah asam lemak dengan rantai alkil C16 (hexadekana), setara dengan senyawa parafin penyusun minyak diesel. N-hexadekana adalah senyawa parafin yang memiliki angka setana 100. Adanya gugus metil sebagai cabang rantai lurus alkil memungkinkan produksi bahan bakar dari asam fitanoat dengan karakteristik yang lebih baik, terutama untuk meningkatkan kerentanan perubahan karakteristik bahan bakar solar pada suhu rendah, seperti titik tuang (pour point) dan titik awan (cloud point). Melihat sumber-sumber ditemukan asam fitanoat masih terbatas, maka pembuatan senyawa hidrokarbon dari asam fitanoat dapat digunakan sebagai aditif untuk meningkatkan ketahanan bahan bakar solar pada cuaca dingin (cold properties). 

membaca sambil menulis : DASAR-DASAR KATALIS

Tengah malam mencoba membaca kembali dasar-dasar tentang katalis, terus agar dapat dipahami, saya tulis aja kesimpulan sederhana dalam blog ini. Sekedar sharing pengetahuan dasar tentang katalis. 

http://hexogenerz.files.wordpress.com/2010/08/katalis.jpg

Katalis merupakan bahan/zat yang dapat meningkatkan laju reaksi untuk mencapai kesetimbangan, dimana katalis terlibat di dalam reaksi secara tidak permanen. Kata kunci defenisi secara tidak permanen, karena katalis dan reaktan akan berinteraksi terlebih dahulu sebelum reaksi berlangsung. Produk interaksinya adalah suatu intermediet reaktif yang akan membentuk produk. Insteraksi substrat-katalis dapat terjadi secara homogen dimana reaktan dan katalis berada dalam fasa yang sama, biasanya cairan  atau interaksi dapat terjadi diantara interface kedua fasa. 

Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi untuk sementara terjerap. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. katan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya (wikipedia.org).

Reaksi terkatalis secara heterogen biasanya menggunakan katalis padat, dimana interaksinya terjadi pada interface gas/padat atau cair/padat. Masalah transfer fasa dapat terjadi jika reaktan berupa gas juga terdapat di dalam sistem cair/padat. 

Walaupun katalis dapat meningkatkan laju reaksi, katalis tidak dapat digunakan untuk mengawali suatu reaksi yang secara termodinamika tidak mungkin terjadi. Entalpi reaksi dan faktor-faktor termodinamika lainnya adalah fungsi natural reaktan dan produk saja, sehingga tidak dapat dimodifikasi oleh keberadaan katalis. Faktor kinetik seperti laju reaksi, energi aktivasi, keadaan dasar transisi dan lainnya, merupakan karakteristik reaktan yang dipengaruhi oleh katalis.

Sifat-sifat katalis :

1. Katalis tidak mengalami perubahan yang permanen dalam reaksi, tapi terlibat dalam mekanisme reaksi.

2. Katalis mempercepat laju reaksi tetapi tidak mengubah jenis maupun jumlah hasil reaksi.

3. Katalis dapat menurunkan energi aktivasi, tetapi tidak mengubah entalpi reaksi.

4. Katalis mengubah mekanisme reaksi dengan menyediakan tahap-tahap yang mempunyai energi pengaktifan lebih rendah.

5. Katalis mempunyai aksi spesifik, artinya hanya dapat mengkatalisis reaksi tertentu.

6. Katalis hanya diperlukan dalam jumlah sedikit.

7. Katalis dapat teracuni.

sumber : Kimia Katalis (Prof Wega), wikipedia dan sumber lain.

Katalis homogen dan heterogen?studi kasus?I am reading n thinking.....

PRODUKSI BIOGAS MELALUI PEMANFAATAN LIMBAH CAIR PABRIK MINYAK KELAPA SAWIT DENGAN DIGESTER ANAEROB

PARPEN SIREGAR


ABSTRAK

Pabrik minyak kelapa sawit (PMKS) merupakan industri yang sarat dengan residu pengolahan. Limbah cair PMKS merupakan sumber pencemaran yang potensial bagi manusia dan lingkungan, sehingga pabrik dituntut untuk mengolah limbah melalui pendekatan teknologi pengolahan limbah (end of the pipe). Diantaranya dengan memanfaatkan limbah cair PMKS dengan proses digester anaerob untuk memproduksi biogas. Potensi biogas yang dihasilkan dari 600-700 kg limbah cair PMKS dapat diproduksi sekitar 20 m3 biogas dan setiap m3 gas methan dapat diubah menjadi energi sebesar 4.700 – 6.000 kkal atau 20-24 MJ. Proses produksi biogas dengan digester anaerob akan maksimal jika tersedia mikroba methanogenik, tingkat keasaman (pH) yang sesuai, suhu yang sesuai, adanya agitasi (pengadukan), tersedianya nutrisi yang cukup (P dan N), lamanya waktu fermentasi, kadar air dan oksigen, serta tidak ada bahan toksik. Selain itu desain perancangan tangki digester memperhatikan konstanta laju pertumbuhan mikroba maksimum dan menetukan waktu tinggal biomassa minimum.

Kata kunci : Limbah Cair PMKS, digester anaerob, produksi biogas

Lignoselulosa

Karaketristik Lignoselulosa

Lignoselulosa terutama tersusun atas lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Kandungannya bervariasi tergantung pada jenis dan umur tanaman.

Lignin

Lignin adalah polimer tri-dimensional phenylphropanoid yang dihubungkan dengan beberapa ikatan berbeda antara karbon-ke-karbon dan beberapa ikatan lain antara unit phenylprophane yang tidak mudah dihirolisis (33). Di alam lignin ditemukan sebagai bagian integral dari dinding sel tanaman, terbenam di dalam polimer matrik dari selulosa dan hemiselulosa. Lignin adalah polimer dari unit phenylpropene: unit guaiacyl (G) dari prekusor trans-coniferyl-alcohol, syringyl (S) unit dari trans-sihapyl-alcohol, dan p-hydroxyphenyl (H) unit dari prekursor trans-p-coumaryl alcohol. Komposisi lignin di alam sangat bervariasi tergantung pada spesies tanaman. Pengelompokan seperti kayu lunak, kayu keras, dan rumput-rumputan, lignin dapat dibagi menjadi dua kelompok utama, yaitu: guaiacyl lignin dan guaiacyl-syringyl lignin (Gibbs, 1958 in (34)). Guaiacyl lignin adalah produk polimerisasi yang didominasi oleh coniferyl alcohol, sedangkan guaiacyl-syringlyl lignin tersusun atas beberapa bagian dari inti aromatic guaiacyl dan syringyl, bersama dengan sejumlah kecil unit p-hydroxyphenyl. Kayu lunak terutama tersusun atas unit guaiacyl, sedangkan kayu keras juga tersusun atas unit syringyl. Kayu lunak ditemukan lebih resisten untuk didelignifikasi dengan ekstraksi basa daripada kayu keras (35). Hal ini menimbulkan dugaan bahwa guaiacyl lignin membatasi pemekaran (swelling) serat dan dengan demikian menghalangi serangan enzim pada syringyl lignin. Struktur yang lebih resisten dari guaiacyl lignin juga telah diobservasi di dalam study degradasi dari lignin sintetis oleh fungi perombak lignin Phanerochaeta chrysosporium (Faix et al., 1985).
Beberapa study lignin terbaru menemukan bahwa terdapat struktur lignin yang bermacam-macam (36). Lignin seperti terdiri dari daerah amorphous dan bentuk-bentuk tersturktur seperti partikel tabung dan globul. Ada indikasi pula bahwa struktur kimia dan tri-dimensional lignin sangat dipengaruhi oleh matrik polisakarida. Simulasi dinamik menunjukkan bahwa gugus hydroxyl dan methoxyl di dalam prekusor lignin dan oligomer mungkin berinteraksi dengan mikrofibril selulosa sejalan dengan fakta bahwa lignin memiliki karakteristik hidrofobik.

Tipe ikatan utama lignin di dalam kayu spruce adalah ikatan (linkage) ether, di mana ikatan arylglycerol--aryl ether adalah yang utama. Sebagai tambahan, unit phenylpropene diikat oleh ikatan karbon-ke-karbon (37). Grup fungsional yang mempengaruhi reaktifitas lignin meliputi gugus phenolic hydroxyl bebas, methoxyl, benzylic hydroxyl, benzyl alcohol, noncyclic benzyl ether dan carbonyl. Guaiacyl lignin mengandung gugus phenolic hydroxyl daripada syringyl. Skema struktur dari lignin kayu lunak, termasuk struktur baru dibenzodiaxocin, diperlihatkan pada Gambar 1.

struktur lignin

Gambar 1. Struktur lignin kayu lunak (Brunov, 1998). Gugus struktur dan fungsional yang umum ditemukan di dalam molekul lignin juga ditampilkan.

Struktur kimia asal lignin mengalami perubahan di bawah kondisi suhu yang tinggi dan asam, seperti pada pretreatment dengan uap panas. Reaksi pada temperature tinggi di atas 200oC, lignin terpecah menjadi partikel yang lebih kecil dan terlepas dari selulosa (38). Penelitian awal pada lignin kayu keras menunjukkan bahwa ikatan -O-4 aryl ether terpecah pada saat perlakuan steam-explotion yang menyebabkan penurunan bobot molekul dan meningkatkan kandungan phenolic (38).

Selulosa

Selulosa adalah komponen utama yang mencapai 62.9% dari bobot kering TKKS (6). Selulosa sangat erat berasosiasi dengan hemiselulosa dan lignin. Isolasi selulosa membutuhkan perlakuan kimia yang intensif (5). Selulosa terdiri dari unit monomer D-glukosa yang terikat melalui ikatan -1-4-glikosidik. Residu glukosa tersusun dengan posisi 180o antara satu dengan yang lain, dan selanjutnya pengulangan unit dari rantai selulosa membantuk unit selobiosa (Gambar 2). Derajat polimerasi(DP) selulosa bervariasi antara 7000 – 15000 unit glukosa, tergantung pada bahan asalnya.

(A)

(B)
Gambar 2. Gambar skema selulosa (A) (sumber http://www.scientificpsychic.com/fitness/carbohydrates.html ) dan model molekul selulosa (B) (sumber http://www.lsbu.ac.uk/water/hycel.html).

Gugus fungsional dari rantai selulosa adalah gugus hydroxyl. Gugus – OH ini dapat berinteraksi satu sama lain dengan gugus –O, -N, dan –S, membentuk ikatan hydrogen. Ikatan –H juga terjadi antara gugus –OH selulosa dengan air. Gugus-OH selulosa menyebabkan permukaan selulosa menjadi hidrofilik. Rantai selulosa memiliki gugus-H di kedua ujungnya. Ujung –C1 memiliki sifat pereduksi. Struktur rantai selulosa distabilkan oleh ikatan hydrogen yang kuat disepanjang rantai. Di dalam selulosa alami dari tanaman, rantai selulosa diikat bersama-sama membentuk mikrofibril yang sangat terkristal (highly crystalline) dimana setiap rantai selulosa diikat bersama-sama dengan ikatan hydrogen. Sebuah kristal selulosa mengandung sepuluh rantai glukan dengan orientasi pararel. Tujuh kristal polymorphs telah diidentifikasi untuk selulosa, yang dikodekan dengan Iα, I, II, IIII,IIIII, IVI dan IVII (39). Di alam, kristal selulosa jenis Iα dan I ditemukan melimpah (41). Sebagai tambahan di dalam area yang sangat terkristal, selulosa alami mengandung area amorphous yang lebih sedikit.

Hemiselulosa

Hemiselulosa umumnya dikelompokkan berdasarkan residu gula utama yang menyususun rangkanya, seperti: xylan, mannan, galactan, dan glucan, dengan xylan dan mannan adalah gugus utama dari hemiselulosa (Gambar 3). Hemiselulosa umumnya dilaporkan berasosiasi secara kimia atau terikat-silang dengan polisakarida, protein, atau lignin. Xylan kemungkinan sebagai wilayah ikatan utama antara lignin dan karbohirat lain. Hemiselulosa lebih mudah larut daripada selulosa, dan dapat diisolasi dari kayu dengan ekstraksi. Rata-rata derajat polimerisasi (DP) dari hemiselulosa bervariasi antara 70 dan 200 tergantng pada jenis kayu (34).

Gambar 3. Beberapa gula penyusun hemiselulosa (sumber (15))

Hemiselulosa di dalam kayu keras dan tanaman semusim terutama tersusun atas xylan (15-30%), sedangkan hemiselulosa kayu lunak tersusun atas galaktoglukomannan (15 – 20%) dan xylan (7 – 10%). Xylan kayu keras terdiri atas unit -D-xylopyranosyl, yang mengandung asam 4-O-methyl-α-D-glucuronic dan gugus samping acetil. Asam 4-O-methyl-α- D-glucuronic diikat ke rangka xylan melalui ikatan O-(12) glycosidic dan asam asetik diesterifikasi pada gugus karbon 2 dan/atau 3 hydroxyl. Rasio molar antara xylosa : asam glukoronat : residu acetil adalah antara 10:1:7. Xylan kayu lunak adalah arabino-4-O-methylglucuronoxylan, di mana tidak terasetilasi, tetapi rangka xylan disubstitusi pada karbon 2 dan 3 secara berurutan dengan asam 4-O-methyl-α-D-glucuronic dan residu α-L-arabinofuranosyl (35).

Galaktoglukomannan kayu lunak memiliki rangka ikatan--1-4 unit -D-glucopyranosyl dan -D-mannopyranosyl, yang sebagian disubstitusi oleh α-D-galactopyranosyl dan gugus asetil (39). Terdapat dua macam galaktoglukomanan: fraksi larut air dan alkali, dengan rasio mannose:glukosa:galaktosa:residu asetil 3:1:1:0.24 untuk faksi larut air, dan 3:1:0.1:0.24 untuk fraksi larut alkali (Timell, 1967 in (34)).

disadur dari : www.isroi.wordpress.com