Terapan

PENGGUNAAN BATEREI ISI ULANG PADA TELEPON SELULER

Ida Ayu Nyoman DS

S830208013/P.Sain/IPA

BAB  I.  PENDAHULUAN

Baterei berfungsi sebagai media penyimpan dan penyedia energi listrik. Sumber listrik yang digunakan sebagai pembangkit power dalam bentuk arus searah (DC). Alat ini digunakan elektronika termasuk diantaranya telepon seluler dan komputer. Baterei merupakan sekumpulan sel-sel kimia yang masing-masing berisi dua electron logam yang dicelupkan dalam larutan penghantar yang disebut elektrolit. Akibat reaksi-reaksi kimia antara konduktor-konduktor dan elektrolit satu elektroda anoda bermuatan positif dan lainnya,katoda ,menjadi bermuatan negatif. Baterai adalah alat listrik-kimiawi yang menyimpan energi dan mengeluarkannya dalam bentuk listrik. Baterei telah menjadi bagian dari kehidupan sehari – hari khususnya bagi masyarakat modern saat ini. Banyak alat – alat yang tidak lepas dari peranan baterei  mulai dari jam dinding yang sederhana, panel pesawat terbang yang kompleks hingga perlengkapan komunikasi selular. Begitu pentingnya peranan baterei bagi kehidupan sehari – hari, terutama bagi dunia telekomunikasi. Perkembangan baterei dimulai dengan percobaan oleh Volta yang menemukan Elemen Volta.  Baterei memiliki jenis sel yang berlainan yaitu baterei dengan sel kering contohnya yang kita kenal dengan batu baterei dan sel basah yaitu  contohnya accumulator.

Baterei dikelompokan menjadi 2 jenis yaitu baterei Primer yaitu baterei yang hanya digunakan satu kali, dan setelah habis dan baterei  sekunder yaitu baterei  yang bisa digunakan berkali kali dengan mengisi kembali muatannya. Dengan semakin meningkatnya penggunaan peralatan elektronik portable, penggunaan baterai yang rechargeable juga semakin banyak. Sebagai alat telekomunikasi yang diciptakan untuk membantu kehidupan manusia, kehadiran telepon selular (ponsel) kini mulai menjadi semacam ketergantungan atau kebutuhan vital bagi masyarakat. Bukan hanya monopoli masyarakat perkotaan, masyarakat di pinggiran  dan bahkan dipedesaan pun kini mulai akrab dengan teknologi telepon gengam. Eksistensi atau kehadiran ponsel baru terasa penting ketika alat itu tiba-tiba tidak dapat berfungsi.  Baterei bisa dianggap sebagai sumber nyawa telepon seluler . Sumber energi yang membuat ponsel tetap ON .  Jika baterei lemah maka komunikasi  pun terhambat.

Pada saat pembelian ponsel  didalam ponsel tersebut sudah terdapat baterei. Cargernnya mungkin sudah tersedia pada saat pembelian ponsel tersebut atau disedikan secara terpisah. Fase telephone selular diperkirakan 10% transmit, 10 % receive mode, 80 % standby. Baterei dari beberapa pabrik menerangkan bahwa baterei tersebut hanya digunakan untuk merk dan model ponsel tertentu. Kerusakan ponsel mungkin terjadi karena penggunaan baterei yang salah dan baterei yang tidak bersertifikat/bermerk. Beberapa pabrik baterei melakukan penggantian produksi baterei  yang hanya untuk salah satu merk dan model baterei menjadi baterei yang dapat digunakan untuk merk dan model apapun. Karena dengan adanya bermacam-macam model dan merk ponsel akibatnya pabrik baterei harus menyediakan berlusin-lusin macam baterei untuk memenuhi kebutuhan beratus-ratus model ponsel dan dengan beberapa merk yang berbeda. Pengguna atau customer disarankan untuk mengecek baterei tersebut apakah jalan atau tidak memiliki sertifikat atau jaminan serta garansi sebelum pembelian.Karena pada saat ini banyak baterei palsu yang beredar dipasaran.

BAB  II   BATEREI

A. Parameter Baterei
Kapasitas arus batere dinyatakan dengan  Ampere hours (Ah) yaitu kemampuan untuk menyimpan atau memberikan enegi listrik. Kapasitas = watt hours(Ah.V). Tegangan batere ditentukan oleh bahan plat dan jumlah sel yang ada. Contohnya pada asam timbal = 20 v untuk 1 sel dan batere MnO₂ = alkaline yaitu sebesar 1,5 v tiap sel. Efisiensi Perbandingan antara energi listrik yang dihasilkan pada pengosongan dengan energi listrik yang disimpan pada proses pengisian sampai batere penuh sebesar 90 – 95 %. Berat jenis elektrolit tergantung pada jenis batere yang digunakancontoh batere portable Berat jenis elektrolitnya 1,23 – 1,25. Pada proses pengisian, Berat jenis akan naik sebaliknya pada proses pengosongan akan turun.Temperature Secara umum batere berangsur-angsur akan memburuk sesuai dengan kenaikan temperature diatas 25°C (77°F). Dan memburuk dengan cepat diatas temperature 55°C (131°F). Disaat temperature rendah (-20°C [-4°F] sampai 0°C [32°F]), batere tidak menunjukan kemampuannya secara maksimal. Perubahan temperature batere akan menyebabkan kepekatan dari elektrolit dan resistansi elektrolity. Disaat temperature rendah, energi yang hilang mengurangi reaksi kimia yang terjadi dan meningkatkan hambatan dalam elektrolit. Pada saat temperature tinggi, energi yang hilang meningkatkan reaksi kimia di elektrolit yang tidak diinginkan.
Suhu maximum batere secara umum = 45 °C

B. Prinsip Kerja Baterei

Baterei adalah perangkat yang mampu menghasilkan tegangan DC, yaitu dengan cara mengubah energi kimia yang terkandung didalamnya menjadi energi listrik melalui reaksi elektro kima, Redoks (Reduksi – Oksidasi). Baterei terdiri dari beberapa sel listrik, sel listrik tersebut menjadi penyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia. Sel baterei  tersebut merupakan elektroda – elektroda. Elektroda negatif disebut katoda, yang berfungsi sebagai pemberi elektron. Elektroda positif disebut anoda yang berfungsi sebagai penerima elektron. Antara anoda dan katoda akan mengalir arus yaitu dari kutub positif (anoda) ke kutub negatif (katoda). Sedangkan electron akan mengalir dari katoda menuju anoda.  Terdapat 2 proses yang terjadi pada baterei yaitu proses pengisian merupakan proses pengubahan energi listrik menjadi energi kimia dan  proses pengosongan merupakan proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik . Proses pengosongan baterei sebenarnya merupakan reaksi kebalikan dari proses pengisian ulang baterei. Pada proses pengosongan baterei sekunder secara umum sama dengan proses pengosongan baterei primer. Gambar 1 berikut ini dapat dijelaskan arah aliran elektron pada baterei.

Gambar 1 :  Arah aliran elektron pada baterei secara  umum

Sumber : Kimia Kecakapan Dan Lingkungan Hidup

C.  Metode Pengisian Baterei

Secara umum ada dua metode pengisian baterei sekunder yaitu dengan tegangan konstan dan dengan arus konstan.

1. Metode Tegangan Konstan yaitu Pada metode ini baterei dihubungkan dengan suatu sumber tegangan konstan dengan polaritas seperti ditunjukkan pada   gambar 2 berikut ini :

Gambar 2: Pengisian baterei dengan metode tegangan konstan

Sumber : http://ejournal.gunadarma.ac.id/files/E08.pdf

Besar arus pengisian pada metode ini tergantung dari perbedaan tegangan antara sumber tegangan dengan tegangan baterei. Pada permulaan pengisian tegangan baterei masih rendah sehingga arus pengisian tinggi, dan setelah proses pengisian berjalan cukup lama, tegangan baterei akan naik sehingga arus pengisian juga berkurang. Kekurangan dari metode ini adalah kesulitan untuk menghitung perkiraan seberapa arus yang telah diserap oleh baterei.

2.   Metode Arus Konstan yaitu Pada metode ini sebuah sumber arus konstan

dihubungkan dengan baterei seperti ditunjukkan pada gambar 3 berikut   ini

Gambar 3:  Pengisian baterei dengan metode arus konstan

Sumber : http://ejournal.gunadarma.ac.id/files/E08.pdf

Sumber arus konstan harus didisain agar perubahan tegangan pada baterei saat proses pengisian tidak mempengaruhi besarnya arus yang mengalir pada baterei.

D.  Penggunaan Baterei Isi Ulang Pada Telepon Seluler

Telepon seluler dalam perkembangannya mengalami 4(empat) kali perubahan penggunaan baterei jenis rechargeable battery yaitu:
1. NiCD / NiCad
2. NiMH / Metal
3. Li-Ion / Lithium Ion
4. Li-Poly / Lithium Polymer
Karena perbedaan tersebut maka proses charging yang benar juga berbeda-beda.

1. NiCD / NiCad
Beterei nikel cadmium aalah baterei kering yang dapat diisi ulang. Baterei ini terdiri dari anoda logam cadmium dan katoda nikel oksida(NiO₂). KOH merupakan elektrolitnya yang berbentuk pasta. Beterei ini merupakan jenis baterei sekunder yang dapat diisi ulang seperti aki dikarenakan hasil reaksinya berupa zat padat yang menempel pada setiap elektrodanya. Contoh dari baterei NiCd dapat dilihat pada gambar 4 berikut ini :

Gambar 4 : Baterei Nikel Cadmium

Sumber : Gracindo KIMIA SMA XII

Baterei NiCd (Nikel Cadmium) adalah sumber energi listrik arus searah, dengan mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterei NiCd adalah type rechargeable baterai paling lama yang ada di dunia dan karena kapasitasnya yang besar maka bateraiini dipilih untuk ponsel-ponsel lama yang menggunakan tenaga besar. Saat ini sudah sangat jarang atau bisa dikatakan tidak ada lagi ponsel yang masih menggunakan baterai jenis ini, karena ukuran dan beratnya yang besar, juga proses chargingnya yang merepotkan. Proses charging baterai NiCd yang benar adalah sebagai berikut untuk Battery baru charge selama 12 jam nonstop dan selanjutnya charge pada saat battery NiCd sudah benar-benar habis atau kalau perlu dicharge di desktop charger dahulu sebelum menchargenya, karena baterei NiCd mempunyai permanen memory effect bila dicharge pada saat tidak benar-benar habis, sehingga battery semakin lama kapasitasnya semakin menurun dan akhirnya mati total. Artinya jika mencharge baterei saat baterei belum habis betul hal ini akan berpengaruh pada umur baterei. Makin lama kapasitasnya makin menurun. Lambat laun baterei pun mati. Inilah yang biasanya dikenal dengan istilah memory effect. Karena sifatnya yang tidak praktis, ditambah lagi dengan ukurannya yang besar, jenis baterei NiCd sudah ditinggalkan.

2. NiMH / Metal

Batere ini didesain/dibuat setelah dilakukan penelitian beberapa macam logam yang dapat digunakan untuk produksi baterei selain cadmium untuk menghasilkan energi sekunder baterei yang tinggi dengan harga yang relatif murah. Dan nickel-metal-hydrid adalah alternatifnya. Anoda dari Ni-MH dibuat dari hydrogen dengan campuran logam, katoda dari nikel oxide. Ni-MH dapat bertahan 40 % lebih lama dari Ni-Cd dan dapat diisi ulang hingga 600 kali. Hal ini membuat Ni-MH dapat digunakan untuk alat-alat yang membutuhkan energi tinggi seperi laptop, telepon seluler.
NiMH (Nikel Metal Hydryd )adalah generasi baru dari rechargeable battery, keuntungannya dibanding battery NiCd adalah beratnya yanglebih ringan serta memory effect yang bersifat temporary  tetapi memory effect ini bisa menjadi permanen bilamana penge-charge-an yang dilakukan tidak benar. Metal Hydride merupakan gabungan dari dua logam dengan komposisi tertentu. Selain ukuran dan berat NiMH yang lebih ringan, juga battery NiMH lebih ramah terhadap lingkungan, tetapi walau begitu battery NiMH tidak bisa dibuang di sampah begitu saja, karena ada proses khusus untuk me-recycle battery jenis ini. Sampai sekarang battery NiMH masih sering kita temui dipasaran, terutama untuk ponsel-ponsel yang menengah kebawah, hal ini  dikarenakan battery NiMH harganya lebih murah sehingga bisa menekan harga ponsel secara keseluruhan. Contoh baterei NiMH dapat dilihat pada gambar berikut ini .

Gambar 5: Contoh Baterei NiMH

Sumber : http://blog.tommybudiawan.com

Cara perawatan baterei NiMH yang benar adalah sebagai berikut yaitu untuk baterai baru, usahakan charge baterei NiMH anda paling tidak 12 jam untuk kali pertama, sedang untuk selanjutnya charge baterai anda sesuai dengan petunjuk yang terdapat pada  ponsel sedikit tambahan (sekitar 30-60 menit) untuk memberikan kesempatan bagi baterai NiMH untuk melakukan “trickle charge“. Pengisian dilakukan pada saat baterei sudah benar-benar habis dan tidak perlu melakukan discharge di desktop charger untuk pengisian selanjutnya seperti pada baterai NiCD, apabila suatu saat baterei NiMH belum habis maka  bisa melakukan charging walaupun pada saat tersebut baterei anda belum benar-benar habis, konsekuensinya pada saat digunakan maka baterei NiMH akan terasa cepat habis, tapi hal ini hanya berlangsung secara temporer karena bila sudah benar-benar menghabiskan baterei charging dapat dilakukan lagi, maka performa baterei anda akan kembali seperti semula. Artinya  kalau mencharge baterei dalam kondisi yang belum habis betul, bersiap menanggung akibatnya. Baterei hanya sanggup menampung sedikit daya. Setelahnya baterei mudah cepat habis.

3. Li-Ion / Lithium Ion
Baterei litium telah mengalami berbagai penyempurnaan. Baterei litium yang kini banyak digunakan adalah baterei  litium ion. Baterei litium ion tidak menggunakan logam litium tetapi ion litium.  Baterei ini adalah baterei  generasi ke 3 dari rechargeable baterey dan keuntungannya terhadap baterei NiMH maupun NiCd adalah berat dan ukurannya yang ringan, sehingga bisa membuat ponsel menjadi berukuran kecil dan ringan. Kebanyakan ponsel yang keluar sekarang sudah menggunakan battery jenis ini sebagai sumber dayanya sehingga lambat laun harga battery Li-Ion semakin murah saja. Batere Litium merupakan jenis baterei dari sel sekunder  yang mempunyai  tegangan out put yang tinggi, memiliki umur yang panjang, ringan dan kecil. Sehingga baterei ini digunakan untuk pemakaian khusus. Tegangan out put tanpa beban sebesar 2,9 volt atau 3,7 volt, tergantung dari elektrolit yang digunakan. Keunggulan batterei ini adalah tidak adanya memory effect pada saat charging sehingga tidak perlu menunggu battery ini habis baru melakukan charge, namun demikian ada pula beberapa perawatan yang perlu dilakukan pada battery ini. Contoh baterei litium dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 6 : Contoh Baterei Litium

Sumber : http://202.158.49.149/19122004/Ponsel/jangan.htm

Untuk batterei baru, charge battery sesuai dengan petunjuk atau sampai lampu/indikator ponsel menandakan battery full, setelah itu segera lepas charger, demikian juga untuk selanjutnya tidak perlu melakukan over charge untuk mendapatkan trickle charge seperti pada battery NiCD dan NiMH, karena pada battery Lithium tidak ada istilah trickle charge, bahkan overcharge battery lithium ion bisa menurunkan kemampuannya. Walaupun tidak ada memory effect pada battery jenis ini, anda sebaiknya melakukan charging pada saat battery ini sudah habis atau indikator ponsel anda sudah menunjukkan “battery low”, ini dikarenakan battery Lithium Ion memiliki “life cycle” (umur charging) yang lebih sedikit dari battery jenis NiCd dan NiMH .

4. Li-Poly / Lithium Polymer
Lithium Polymer adalah  generasi terbaru dari rechargeable battery, keunggulannya adalah ramah terhadap lingkungan, sedang kemampuan lainnya sama persis dengan baterei LIthium Ion.Untuk perawatan battery Lithium Polymer ini sama persis dengan baterei Lithium Ion, hanya saja pengunaan  battery Li-Poly harus sedikit hati-hati mengingat sifatnya yang liquid sehingga bisa mengakibatkan bentuk battery bisa berubah karena tekanan.

E. Prinsip Kerja Beterei  Isi Ulang.

1.   Prinsip Kerja Beterei  NiCd  dan   NiMH

Baterey NiCd dan NiMHadalah sumber energi listrik arus searah, dengan mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Dilihat dari segi bentuk baterei NiCd dan NiMh terdiri dari banyak jenis dengan bentuk konstruksi yang berbeda-beda. Secara umum baterei NiCd dan NiMH memiliki konstruksi yang terdiri dari elektroda positif dan negatif, separator atau pemisah, elektrolit, dan wadah sel. Elektroda merupakan bahan elektrokimia aktif. Untuk baterei NiCd dan NiMh elektroda positifnya adalah Ni(OH)₂ sedangkan elektroda negatif untuk NiCd adalah Cd(OH)₂dan M (Metal Hydride) untuk elektroda negatif baterei NiMh. Metal Hydride merupakan gabungan dari dua logam dengan komposisi tertentu. Sedangkan elektrolit yang sering dipakai dalam baterei NiCd dan NiMh adalah KOH. Jenis elektrolit ini memiliki kelebihan dalam hal konduktivitas yang tinggi dan titik bekunya yang rendah.

Pada saat baterey dalam proses pengosongan terjadi aliran elektron dari elektroda negatif ke elektroda positif. Sedangkan pada saat baterey dalam proses pengisian, terjadi aliran elektron dari elektroda positif menuju ke elektroda negatif. Reaksi kimia yang terjadi pada elektroda positif baterei NiCd adalah sebagai berikut:

Ni(OH)₂ + 2OH⁻ ⇄ NiO₂ + 2H₂O + 2e⁻

Sedangkan reaksi kimia pada elektroda negatifnya adalah sebagai berikut.

Cd(OH)₂ + 2e⁻ ⇄ Cd + 2OH⁻

Pada baterei NiMh, reaksi kimia yang terjadi pada elektroda positifnya adalah sebagai berikut.

Ni(OH)₂ + OH⁻ ⇄ NiO₂ + 2H₂O + 2e⁻

Dan reaksi kimia pada elektroda negatifnya adalah sebagai berikut.

M + H₂O + e ⇄ MH + OH⁻

2.   Prinsip Kerja Beterei  Litium

Baterei litium tidak menggunakan logam litium tetapi menggunakan ion litium. Ketika digunakan ion litium berpindah dari satu elektroda ke elektroda yang lainnya melalui elektrolit. Ketika di-charge arah aliran ion litium dibalik. Baterei litium diperdangkan dalam bentuk kosong. Prinsip kerja baterei litium dalam proses pengosongan maupun proses pengisia dapat dilihat pada gambar 6 berikut ini :

Gambar

Gambar 7 : Baterei litium ion proses  pengisian  dan pengosongan

Sumber : Kimia Untuk SMA Erlangga

Selama proses pengisian terjadi perpindahan ion litium dari LiCoO₂ ke elektroda grafit (Li⁺) tetapi pada saat proses pengosongan atau penggunaan ion litium kembali ke elektroda LiCoO₂ .

BAB   III  PENUTUP

Dari sekian banyaknya sumber energi, batu baterai termasuk bagian yang memiliki peranan sangat besar. Salah satu sumber energi yang sangat diandalkan oleh perangkat yang saat ini mulai menjadi tren dalam masyarakat. Semua perangkat elektronik yang tidak lagi menggunakan kabel, sangat mengandalkan keberadaan batu baterai. Oleh sebab itu perkembangan teknologi batu baterai telah mencuri perhatian yang tidak kecil dari kalangan produsen CE (consumer electronic) dan komputer.
Kita perhatikan saja batu baterai yang digunakan pada ponsel. beberapa tahun yang lalu ponsel hanya menggunakan batu baterai NimH atau NiCad, namun sekarang hampir seluruh ponsel yang diproduksi sudah menggunakan batu baterai Lithium. Lithium memiliki fisik yang lebih kecil dan ringan dibandingkan NimH atau NiCad. Selain itu Lithium juga lebih fleksibel dan tahan lama digunakan. Namun kemampuan yang dimiliki oleh Lithium masih dianggap kurang mencukupi.

Sebuah ponsel dengan baterai Lithium kurang bertahan lama dan jika digunakan untuk sebuah notebook maksimal dapat bekerja antara 2 sampai 4 jam. Padahal tidak jarang jarak tempuh perjalanan dapat melebihi 4 jam. Sehingga peningkatan daya tahan baterai tentu saja sangat berpengaruh. Baterai masa depan dengan teknologi yang masih dikembangkan menjadi harapan saat ini  agar sebuah ponsel atau sebuah notebook tidak lagi bekerja hanya 2 sampai 4 jam saja, melainkan dapat terus menyala sampai 20 jam tanpa harus diisi ulang.

Saat ini ilmuwan masih terus melakukan penelitian dan percobaan untuk dapat menemukan sebuah batu baterai baru yang dapat menggantikan batu baterai yang ada saat ini. Batu baterai yang tidak hanya memiliki kemampuan lebih, namun juga lebih aman dan bersih pada penggunaannya. Para periset berharap ke depan bisa mendapatkan efisiensi konversi tenaga listrik hingga 20 persen atau lebih . Untuk mengurangi dampak kerusakan lingkungan maka disarankan menggunakan baterei sekunder. Karena menggunakan beterei sekunder lebih efektif dibandingkan menggunakan baterei primer.Penggunaan baterei sekunder ini dapat mengurangi jumlah baterei yang tidak terpakai yang membuat volume tanah bertambah, karena baterei sekunder dapat diisi ulang 25-100 kali.

DAFTAR  PUSTAKA

Ardietna : Potensi Ponsel sebagai Detonator Bom! : http://www.indoforum.org/ showthread.php?t=28866v

contoh penggunaan batere: http://pagimentari.blogspot.com/2008_01_20_archive.html

diakses 8 november 2008

Elenia : Type-type  Battery: http://elennia.blogspot.com/2006/09/tipe2-baterei-ponsel.html, diakses 8 november 2008

Maria Suharsini,et al, 2006 : Kimia Dan Kecakapan Hidup, Ganeca Ecact, Bandung.

Michael Purba, 2006 : Kimia unutk SMA kelas XII, Erlangga Jakarta.

Pengisian pulsa : http://ejournal.gunadarma.ac.id/files/E08.pdf, diakses 8 november 2008

Ratna Ariyanti : Jangan Main-main dengan Baterai Ponsel :http://202.158.49.149  /19122004/Ponsel/jangan.htm , diakses 8 november 2008

Tips Memilih Charger Handphone http://sihar hutahaean.blogspot.com/ 2007_11_01_archive.html

Yudi Somantri : Charger Universal untuk Perangkat Digital : http://202.158.49.149/ 31082003/ Artikel/TrenAksesoris.doc, diakses 8 november 2008

PROSES ELEKTROLISIS PADA AIR REVERSE OSMOSIS SEDERHANA

DALAM PENGOLAHAN AIR LAUT MENJADI AIR TAWAR

Kuncoro PR

S830208014/P.Sains/IPA

BAB I

PENDAHULUAN

Air laut mempunyai sifat asin, karena mengandung garam NaCl berkisar 3 %. Dengan kondisi seperti ini, air laut tidak memenuhi syarat sebagai air minum. Air laut juga mengandung berbagai macam mineral lainnya, seperti : yod, kalsium, magnesium; dan kotoran lainnya. Untuk mendapatkan air tawar/minum, air laut harus mengalami pengolahan yang berfungsi menurunkan atau menghilangkan kadar garam dan kotoran yang tidak dipersyaratkan dalam air minum. Beberapa cara pengolahan air laut menjadi air tawar yang dilakukan antara lain adalah : proses desalinasi, proses penguapan atau kristalisasi, proses ion exchange dan proses water reverse osmosis.

Gambar 1. Skema Water Desalinazation Process

Gambar 2. Skema Ion Exchange Process

Gambar 3. Skema Reverse Osmosis Process

( Sumber : http://www.cr-cleanup.com )

Pada proses reverse osmosis gambar 3, menggambarkan proses pengolahan air laut dengan menggunakan tabung membran sebagai osmosis terbalik dengan bantuan pompa bertekanan tinggi dan bahan-bahan kimia untuk mendapatkan air tawar yang dapat diminum. Tetapi pada proses tersebut sudah menggunakan teknologi yang tinggi dan beaya yang besar.

Alternatif pemecahan yang dapat dilakukan secara sederhana dan relatif murah adalah memodifikasi membran osmosis dengan bahan keramik dan mediafilter dengan zeolit dan arang aktif, kemudian proses elektrolisis dipergunakan untuk memisahkan kadar garam ( ion Na⁺ dan Cl^– ) sehingga air dapat dengan mudah melewati membran keramik.

BAB II

PROSES OSMOSIS SEDERHANA DAN ELEKTROLISIS

A. Osmosis Sederhana

Air laut

membran keramik

arang aktif

zeolit

Air tawar

Gambar 4. Bagan Proses osmosis sederhana

Membran keramik berguna agar kadar garam dan kotoran air laut tidak dapat melewati membran, sehingga membran keramik dibuat dengan berpori yang sangat kecil dibawah ukuran partikel garam atau bakteri ( jika ada ). Membran keramik dibentuk setengah bola dan ditempatkan dalam tabung terbalik dengan direkatkan pada lantai tabung yang berlubang ( menyesuaikan diameter membran keramik ). Arang aktif dan zeolit dimanfaatkan sebagai adsorben dan filter.

Membran keramik menyebabkan kecepatan air yang dihasilkan relatif lambat karena pemisahan garam atau partikel lain terpisah ( tertinggal ) setelah kontak dengan membran keramik. Untuk mengatasi hal tersebut maka pada tabung air laut ditambahkan elektroda ( dapat berupa grafit atau platina ) yang dialiri arus listrik searah ( 3 – 6 volt ). Proses elektrolisis mengakibatkan garam lebih cepat terendapkan disekitar membran, untuk itu membran diletakkan terbalik menghindari penumpukan endapan garam.

B. Elektrolisis

Proses elektrolisis merupakan reaksi yang tidak spontan sehingga memerlukan energi dan berlangsung pada suatu rangkaian elektrode dengan diberi sumber arus listrik searah. Elektrolisis merupakan proses penguraian suatu senyawa oleh arus listrik. Sel elektrolisis memerlukan energi untuk memompa elektron. Proses elektrolisis dimulai dengan masuknya elektron dari arus listrik searah kedalam larutan melalui kutub negatif. Spesi tertentu atau ion yang bermuatan positif akan menyerap elektron dan mengalami reaksi reduksi di katode. Spesi yang lain atau ion yang mermuatan negatif akan melepas elektron dan mengalami reaksi oksidasi dikutub positif atau anode.

Jenis elektrode yang digunakan dalam proses elektrolisis sangat berpengaruh pada hasil elektrolisis. Elektroda dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan keaktifannya, yaitu elektroda tidak aktif (inert) seperti C, Pt dan elektroda aktif ( selain C,Pt) pada proses elektrolisis. Elektrode aktif berlangsung reaksi elektrode dan reaksi elektrolitnya, sedangkan elektrode inert hanya terjadi reaksi elektrolitnya saja.

Jika dalam elektrolisis digunakan elektrolit berupa larutan maka reaksi yang terjadi tidak hanya melibatkan ion-ion dalam larutan, tetapi juga air. Hal tersebut menyebabkan terjadinya kompetisi antara ion dengan molekul pelarutnya atau ion-ion lain dalam larutan pada saat mengalami reaksi di anode dan katode. Spesi yang memiliki harga Eo lebih besar akan menang dalam kompetisi tersebut.

	+				–

Larutan Elektrolit

	Anode		Katode

Gambar 5. Sel Elektrolisis

Air laut

membran keramik

arang aktif

zeolit

Air tawar

elektroda

sumber arus

Gambar 6. Alat Osmosis yang dilengkapi elektrode

Air laut mengandung garam NaCl ( ion Na⁺ dan ion Cl^– ) yang konsentrasinya relatif kecil sehingga pada saat elektrolisis yang bereaksi adalah air, baik pada anode maupun katode.

Katode : ( 2 H₂O + 2 e “ H₂(g) + 2 OH^– ) x 2

Anode : 2 H₂O “ O₂(g) + H⁺ + 4e +

6 H₂O “ 2H₂(g) + O₂(g) + 4 H⁺ + 4OH^–

atau

2 H₂O “ 2H₂(g) + O₂(g)

Proses elektrolisis tersebut menyebabkan ion Na⁺ dan Cl^– akan mengendap menjadi kristal NaCl, sedangkan air menjadi lebih murni yang berakibat akan lebih mudah melewati membran keramik. Disamping itu proses elektrolisis juga mengakibatkan kematian bakteri atau kuman jika ada dalam larutan air laut. Hasil samping yang berupa gas H₂ dan O₂ dapat dimanfaatkan sebagai sumber oksigen atau bahkan memungkinkan untuk sumber energi berbahan gas.

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Proses elektrolisis merupakan reaksi penguraian dengan bantuan arus listrik searah.
2. Proses elektrolisis dalam air reverse osmosis sederhana pada air laut dilakukan untuk memurnikan air dan mengendapkan garam.

B. Saran

Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan efektivitas dan efisiensi dari proses elektrolisis tersebut.

REFERENSI

1. Rukaaesih Achmad. 2004. Kimia Lingkungan. Yogyakarta: Andi
2. Suyatno, dkk. 2007. Kimia untuk SMA Klas XII.Jakarta : Grasindo
3. Syukri S. 1999. Kimia Dasar 3. Bandung: penerbit ITB
4. Tan Yin Toon. 2007. G.C.E.”O” Level, Chemistry Matters. Singapore: Marshal Cavendish Education
5. Totok Sutrisno. 2006. Teknologi Penyediaan Air Bersih. Jakarta : PT Rineka Cipta
6. http://www.cr-cleanup.com, Cr-Cleanup; Chromium Research Council: Local Efficiency and Nationwide Utility Protection ( posted by Rofiqi Hasan 19 Desember 2006 )
7. Ronny dalam http://air-murni.blogspot.com/2008/04/hasil-uji-kualitas-air-metode.html posted 8 april 2008


Ida ayu NDS

APLIKASI PRINSIP KESETIMBANGAN KIMIA DALAM PROSES PEMBUATAN AMONIA

A. PENDAHULUAN

Dari semua macam senyawa nitrogen, amonia adalah senyawa nitrogen yang paling penting. Amonia merupakan salah satu senyawa dasar nitogen yang dapat direaksikan dengan berbagai senyawa yang berbeda, selain itu proses pembuatan amonia terbukti ekonomis dan efisiensi yang sampai sekarang terus ditingkatkan. Sebagian besar amonia diperoleh dengan cara pembuatan sintetis di pabrik dan sebagian kecilnya diperoleh dari hasil samping suatu reaksi.

Amonia merupakan gas bening pada suhu kamar dengan bau yang tajam dan titik didihnya -33.5 °C. Gas ini mudah dikompres, dengan tekanan 10 bar pada suhu ruang sudah cukup membuatnya menjadi cair untuk maksud transportasi. Amonia membutuhkan banyak energi untuk menguapkannya (233 kJ/mol). Sifat ini dimanfaatkan pada instalasi pendinginan. Amonia juga larut di dalam air. Pada temperatur 20 °C, kelarutannya di dalam air sebesar 30 mol/L dan pada 0 °C sebesar 53 mol/L. Dengan demikian, amonia biasa disuplai berbentuk larutan. Larutan 25% (13.3 mol/L dengan densitas relatif 0.91) digunakan pada laboratorium kimia. 89.5 % amonia digunakan pada produksi pupuk buatan yang menggunakan amonium nitrat, amonium sulfat, amonium hidrogen fosfat, karbamida, atau urea (NH₂)₂CO. Amonia juga dimanfaatkan pada produksi Nylon^® (7.5 %) dan eksplosif (2.5 %), sebagai pelarut dan pendingin dalam instalasi pendingin dan untuk es (0.5 %).

Amonia kualitas komersial meliputi NH₃ cair murni dan yang larut dalam air dengan konsentrasi 28 %NH₃. Transportasi bahan ini sebagian besar memakai tangki silinder dan sebagian lagi ada yang langsung disalurkan melalui pipa. Belakangan ini pemakaian pipa mulai berkembang pesat, terutama dari pusat produksi ke pusat distribusi yang keseluruhan panjangnya bisa mencapai 1.000 Km

B.  PRINSIP KESETIMBANGAN KIMIA

Pada umumnya reaksi-reaksi kimia tersebut berlangsung dalam arah bolak-balik (reversible), dan hanya sebagian kecil saja yang berlangsung satu arah. Pada awal proses bolak-balik, reaksi berlangsung ke arah pembentukan produk, segera setelah terbentuk molekul produk maka terjadi reaksi sebaliknya, yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul produk. Ketika laju reaksi ke kanan dan ke kiri sama dan konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah maka kesetimbangan reaksi tercapai.

Ketika suatu reaksi kimia berlangsung, laju reaksi dan konsentrasi pereaksipun berkurang. Beberapa waktu kemudian reaksi dapat berkesudahan, artinya semua pereaksi habis bereaksi. Namun banyak reaksi tidak berkesudahan dan pada seperangkat kondisi tertentu, konsentrasi pereaksi dan produk reaksi menjadi tetap. Reaksi yang demikian disebut reaksi reversibel dan mencapai kesetimbangan. Padareaksi semacam ini produk reaksi yang terjadi akan bereaksi membentuk kembali pereaksi. ketika reaksi berlangsung laju reaksi ke depan (ke kanan), sedangkan laju reaksi sebaliknya kebelakang (ke kiri) bertambah, sebab konsentrasi pereaksi berkurang dan konsentrasi produk reaksi semakin bertambah.

Pada umumnya suatu reaksi kimia yang berlangsung spontan akan terus berlangsung sampai dicapai keadaan kesetimbangan dinamis. Berbagai hasil percobaan menunjukkan bahwa dalam suatu reaks kimia, perubahan reaktan menjadi produk pada umumnya tidak sempurna, meskipun reaksi dilakukan dalam waktu yang relatif lama. Umumnya pada permulaan reaksi berlangsung, reaktan mempunyai laju reaksi tertentu. Kemudian setelah reaksi berlangsung konsentrasi akan semakin berkurang sampai akhirnya menjadi konstan. Keadaan kesetimbangan dinamis akan dicapai apabila dua proses yang berlawanan arah berlangsung dengan laju reaksi yang sama dan konsentrasi tidak lagi mengalami perubahan atau tidak ada gangguan dari luar. Sebagai contoh reaksi pembuatan amonia dengan persamaan reaksi kesetimbangan berikut ini :

N₂(g) + 3H₂(g) ⇄ 2NH₃(g)    ∆H = -92,4Kj

Pergeseran kesetimbangan dapat terjadi jika pada sistem kesetimbangan diberikan aksi, maka sistem akan berubah sedemikian rupa sehingga pengaruh aksi tadi diupayakan sekecil mungkin. Aksi-aksi yang dapat mempengaruhi terjadinya pergeseraan kesetimbangan antara lain perubahan konsentrasi, perubahan volume, perubahan tekanan, perubahan jumlah mol, perubahan temperatur. Untuk memperjelas tentang terjadinya pergeseran kesetimbangan dapat dilakukan dengan menggunakan azas Le Chatelier. Dengan menggunakan azas Le Chatelier kita dapat memperkirakan arah pergeseran kesetimbangan jika ada pengaruh dari luar sistem. Faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan dapat dijelaskan sebagai berikut :

1.   Pengaruh temperatur

Sesuai dengan azas Le Chatelier, jika suhu atau temperatur suatu sistem kesetimbangan dinaikkan, maka reaksi sistem menurunkan temperatur, kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang menyerap kalor (ke pihak reaksi endoterm). Sebaliknya jika suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi eksoterm.

2.   Pengaruh konsentrasi

Sesuai dengan azas Le Chatelier (Reaksi =  aksi) , jika konsentrasi salah satu komponen tersebut diperbesar, maka reaksi sistem akan mengurangi komponen tersebut. Sebaliknya, jika konsentrasi salah satu komponen diperkecil, maka reaksi sistem adalah menambah komponen itu. Oleh karena itu, pengaruh konsentrasi terhadap kesetimbangan.

3.   Pengaruh tekanan dan volume

Penambahan tekanan dengan cara memperkecil volume akan memperbesar konsentrasi semua komponen. Sesuai dengan azas Le Chatelier, maka sistem akan bereaksi dengan mengurangi tekanan. Sebagaimana anda ketahui, tekanan gas bergantung pada jumlah molekul dan tidak bergantung pada jenis gas. Oleh karena itu untuk mengurangi tekanan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih kecil. Sebaliknya jika tekanan dikurangi dengan cara memperbesar volume, maka sistem akan bereaksi dengan menambah tekanan dengan cara menambah jumlah molekul. Reaksi akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih besar.

C.  APLIKASI PRINSIP KESETIMBANGAN PADA PEMBUATAN AMONIAK

Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hydrogen ditemukan oleh Fritz Haber (1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari Jerman. Persamaan termokimia reaksi sintesis amonia adalah :

N₂(g) + 3H₂(g) ⇄ 2NH₃(g)    ∆H = -92,4Kj  Pada 25^oC :  Kp = 6,2×105

Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukanNH₃) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu 500^oC sekalipun. Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Proses Haber-Bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar 500^oC dan tekanan sekitar 150-350 atm dengan katalisator, yaitu serbuk besi dicampur dengan Al₂O₃, MgO, CaO, dan K₂O.

Reaksi kekanan pada pembuatan amonia adalah reaksi eksoterm. Reaksi eksoterm lebih baik jika suhu diturunkan, tetapi jika suhu diturunkan maka reaksi berjalan sangat lambat . Amonia punya berat molekul 17,03. Amonia ditekanan atmosfer fasanya gas. Titik didih Amonia -33,35 ^oC, titik bekunya -77,7 ^oC, temperatur & tekanan kritiknya 133 ^oC & 1657 psi. Entalpi pembentukan (∆H), kkal/mol NH_3(g) pada 0^oC, -9,368; 25 ^oC, -11,04. Pada proses sintesis pd suhu 700-1000^oF, akan dilepaskan panas sebesar 13 kkal/mol. Kondisi optimum untuk dapat bereaksi dengan suhu 400- 600^oC, dengan tekanan 150-300 atm. Kondisi optimum pembuatan amonia (NH₃) dapat digambarkan pada tabel  berikut :

Tabel  : Kondisi Optimum Pembuatan NH₃

No	Faktor	Reaksi : N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g)                     ∆H= -924 kJ	Kondisi Optimum
1.	Suhu	1.  Reaksi bersifat eksoterm 2. Suhu rendah akan menggeser kesetimbangan kekanan. 3.   Kendala:Reaksi berjalan lambat	400-600oC
2.	Tekanan	1.      Jumlah mol pereaksi lebih besar dibanding dengan jumlah mol produk. 2.      Memperbesar tekanan akan menggeser kesetimbangan kekanan. 3.      Kendala Tekanan sistem dibatasi oleh kemampuan alat dan faktor keselamatan.	150-300 atm
3.	Konsentrasi	Pengambilan NH3 secara terus menerus akan menggeser kesetimbangan kearah kanan	_
4.	Katalis	Katalis tidak menggeser kesetimbangan kekanan, tetapi mempercepat laju reaksi secara keseluruhan	Fe dengan campuran Al2O3 KOH dan garam lainnya

Pengaruh katalis pada sistem kesetimbangan adalah dapat mempercepat terjadinya reaksi kekanan atau kekiri, keadaan kesetimbangan akan tercapai lebih cepat tetapi katalis tidak mengubah jumlah kesetimbangan dari spesies-spesies yang bereaksi atau dengan kata lain katalis tidak mengubah nilai numeris dalam tetapan kesetimbangan. Peranan katalis adalah mengubah mekanisme reaksi kimia agar cepat tercapai  suatu produk.

Katalis yang dipergunakan untuk mempercepat reaksi memberikan mekanisme suatu reaksi yang lebih rendah dibandingkan reaksi yang tanpa katalis. Dengan energi aktivasi lebih rendah menyebabkan maka lebih banyak partikel yang memiliki energi kinetik yang cukup untuk mengatasi halangan energi aktivasi sehingga jumlah tumbukan efektif akan bertambah sehingga laju meningkat. Perbandingan reaksi dengan katalis dan tanpa katalis dapat dilihat pada gambar dihalaman berikut:



Gambar 1 : Perbandingan mekanisme reaksi menggunakan

katalis dan tanpa katalis

Sumber : KIMIA SMA, ESIS

Mekanisme katalis Fe dalam menurunkan energi aktivasi untuk proses pembuatn amonia dapat dilihat pada gambar 2 berikut ini :

Gambar 2 : Mekanisme kerja katalis pada proses pembuatan amonia

dengan proses Haber Bosch

Sumber : KIMIA SMA, ESIS

Dengan kemajuan teknologi sekarang  digunakan tekanan yang jauh lebih besar, bahkan mencapai 700 atm. Untuk mengurangi reaksi balik, maka amonia yang terbentuk segera dipisahkan. Mula-mula campuran gas nitrogen dan hidrogen dikompresi (dimampatkan) hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Kemudian campuran gas dipanaskan dalam suatu ruangan yang bersama katalisator sehingga terbentuk amonia.  Diagram alur dari proses Haber-bosch untuk sintesis amonia

diberikan pada Gambar 1 berikut ini :



Gambar 3:  Skema pembuatan amonia menurut proses Haber-Bosch

Sumber : Pustakamaya ictcenter

Konversi  kesetimbangan dari gas N₂ dan gas H₂ menjadi NH₃ dari keadaan teoritis dengan hasil yang dicapai pada kondisi operasional dipabrik mempunyai perbedaan yang sangat jauh dan dapat dilihat  pada gambar 4 berikut  ini :

Gambar 4 : Konversi  kesetimbangan dari gas N₂ dan gas H₂ menjadi NH₃

sebagai fungsi pada suhu dan tekanan

Sumber : Kimia Dasar Prinsip Dan Terapan

D. Tahap-Tahap Proses Pembuatan Amonia

Amoniak diproduksi dengan mereaksikan gas Hydrogen (H₂) dan Nitrogen (N₂) dengan rasio H₂ : N₂ = 3 : 1 . Pada pembuatan amonia yang dilaksanakan pada industri(PT PUSRI) secara garis besar dibagi menjadi 4 Unit dengan urutan sebagai berikut :

1.      Feed Treating Unit  dan Desulfurisasi

2.      Reforming Unit

3.      Purification & Methanasi

4.      Synthesa Loop & Amoniak Refrigerant .

Untuk proses tiap unit dapat dijelaskan sebagai berikut :

1.  Feed Treating Unit

Gas alam yang masih mengandung kotoran (impurities), terutama senyawa belerang sebelum masuk ke Reforming Unit harus dibersihkan dahulu di unit ini, agar tidak menimbulkan keracunan pada Katalisator di Reforming Unit. Untuk menghilangkan senyawa belerang yang terkandung dalam gas alam, maka gas alam tersebut dilewatkan dalam suatu bejana yang disebut Desulfurizer. Gas alam yang bebas sulfur ini selanjutnya dikirim ke Reforming Unit. Jalannya proses melalui tahapan berikut :

a.       Sejumlah H₂S dalam feed gas diserap di Desulfurization Sponge Iron dengan sponge iron sebagai media penyerap. Persamaan Reaksi :

Fe₂O₃.6H₂O   +    H₂S   → Fe₂S₃ 6 H₂O   +  3   H₂O

b.   CO₂ Removal Pretreatment Section

Feed   Gas dari Sponge Iron dialirkan ke unit CO₂ Removal Pretreatment Section   Untuk memisahkan CO₂ dengan menggunakan larutan Benfield sebagai penyerap. Unit ini terdiri atas CO₂ absorber tower, stripper tower dan benfield system.

c.   ZnO Desulfurizer

Seksi ini bertujuan untuk memisahkan sulfur organik yang terkandung dalam feed gas dengan cara mengubahnya terlebih dahulu mejadi Hydrogen Sulfida dan mereaksikannya dengan ZnO.  Persamaan Reaksi :

H₂S    +    ZnO → ZnS    +    H₂O

2. Reforming Unit

Di Reforming Unit gas alam yang sudah bersih dicampur dengan uap air, dipanaskan, kemudian direaksikan di Primary Reformer, hasil reaksi yang berupa gas-gas Hydrogen dan Carbon Dioksida dikirim ke Secondary Reformer dan direaksikan dengan udara sehingga dihasilkan gas-gas Hidrogen , Nitrogen dan Karbon Dioksida Gas-gas hasil reaksi ini dikirim ke Unit Purifikasi dan Methanasi untuk dipisahkan gas karbon dioksidanya. Tahap-tahap reforming unit adalah :

a.   Primary Reformer

Seksi ini bertujuan untuk mengubah feed gas menjadi gas sintesa secara ekonomis melalui dapur reformer dengan tube-tube berisi katalis nikel sebagai  media kontak feed gas dan steam  pada temperature (824 ^oC)dan tekanan (45 – 46 kg/cm²) tertentu . Adapun kondisi operasi acuan adalah  perbandingan   steam   to  carbon ratio 3,2 : 1.  Persamaan Reaksi :

CH₄ +    H₂O  → CO   +   3 H₂ ∆H = – Q

CO     +    H₂O  →  CO₂ +     H₂ ∆H = + Q

Secara overall reaksi yang terjadi adalah reaksi endothermic sehingga membutuhkan burner dan gas alam sebagai fuel.

b.   Secondary Reformer

Gas yang keluar dari primary reformer masih mengandung kadar CH₄ yang cukup tinggi, yaitu 12 – 13 %, sehingga akan diubah menjadi H₂ pada unit ini dengan perantaraan katalis nikel pada temperature 1002,5 ^oC.

Persamaan Reaksi :  CH₄ +    H₂O → 3 H₂ +    CO

Kandungan CH₄ yang keluar dari Secondary reformer ini diharapkan sebesar 0.34 % mol dry basis.  Karena diperlukan N₂ untuk reaksi pembentukan Amoniak maka melalui media compressor  dimasukkan udara pada unit ini.  Persamaan Reaksi :

2H₂ +    O₂ → 2H₂O

CO     +   O₂ → 2CO₂

3.  Purification & Methanasi

Karbon dioksida yang ada dalam gas hasil reaksi Reforming Unit dipisahkan dahulu di Unit Purification, Karbon dioksida yang telah dipisahkan dikirim sebagai bahan baku Pabrik Urea. Sisa Karbon dioksida yang terbawa dalam gas proses, akan menimbulkan racun pada katalisator Ammonia Converter, oleh karena itu sebelum gas proses ini dikirim ke Unit Synloop & Refrigeration terlebih dahulu masuk ke Methanator. Tahap-tahap proses Purification dan methanasi adalah sebagai berikut :

a.  High Temperature Shift Converter (HTS)

Setelah mengalami reaksi pembentukan H₂ di Primary dan Secondary Reformer maka gas proses didinginkan hingga temperature 371 ^oC  untuk merubah CO menjadi CO₂ dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

CO     +   H₂O → CO₂ +   H₂

Kadar CO yang keluar dari unit ini adalah 3,5 % mol dry basis dengan temperature gas outlet 432 ^oC- 437 ^oC.

b.   Low  Temperature Shift Converter (LTS)

Karena tidak semua CO dapat dikonversikan menjadi CO₂ di HTS, maka reaksi tersebut disempurnakan di LTS setelah sebelumnya gas proses didinginkan hingga temperature 210 ^oC. Diharapkan kadar CO dalam gas proses adalah sebesar 0,3 % mol dry basis.

c.   CO₂ Removal

Karena CO₂ dapat mengakibatkan degradasi di Amoniak Converter dan merupakan racun maka senyawa ini harus dipisahkan dari gas synthesa melalui unit CO₂ removal yang terdiri atas unit absorber, striper serta benfield system sebagai media penyerap. System penyerapan di dalam CO₂ absorber ini berlangsung secara counter current, yaitu gas synthesa dari bagian bawah absorber dan larutan benfield dari bagian atasnya. Gas synthesa yang telah dipisahkan CO₂-nya akan keluar dari puncak absorber, sedangkan larutan benfield yang kaya CO₂ akan diregenerasi di unit CO₂ stripper dan dikembalikan ke CO₂ absorber. Sedangkan CO₂ yang dipisahkan digunakan sebagai bahan baku di pabrik urea. Adapun reaksi penyerapan yang terjadi :  K₂CO₃ +   H₂O  + CO₂ →  2KHCO₃

d.   Methanasi

Gas synthesa yang keluar dari puncak absorber masih mengandung CO₂ dan CO relative kecil, yakni sekitar 0,3 % mol dry basis yang selanjutnya akan diubah menjadi methane di methanator pada temperature sekitar 316 ^oC.

Persamaan Reaksi :  CO     +   3H₂ → CH₄ +   H₂O

CO₂ +   4H₂ → CH₄ + 2H₂O

4. Synthesa loop dan  Amonik Refrigerant

Gas proses yang keluar dari Methanator dengan perbandingan Gas Hidrogen dan Nitrogen = 3 : 1, ditekan atau dimampatkan untuk mencapai tekanan yang diinginkan oleh Ammonia Converter agar terjadi reaksi pembentukan, uap ini kemudian masuk ke Unit Refrigerasi sehingga didapatkan amoniak dalam fasa cair yang selanjutnya digunakan sebagai bahan baku pembuatan urea. Tahap-tahap poses Synthesa loop dan  Amonik Refrigerant adalah :

a.  Synthesis Loop

Gas synthesa yang akan masuk ke daerah ini harus memenuhi persyaratan perbandingan H₂/N₂ = 2,5 – 3 : 1. Gas synthesa pertama-tama akan dinaikkan tekanannya menjadi sekitar 177.5 kg/cm² oleh syn gas compressor dan dipisahkan kandungan airnya melalui sejumlah K.O. Drum dan diumpankan ke Amoniak Converter dengan katalis promoted iron. Persamaan Reaksi :

3H₂ +   N₂ → 2NH₃ .

Kandungan Amoniak yang keluar dari Amoniak Converter adalah sebesar 12,05-17,2 % mol.

b.   Amoniak Refrigerant

Amoniak cair yang dipisahkan dari gas synthesa  masih mengandung sejumlah tertentu gas-gas terlarut. Gas-gas inert ini akan dipisahkan di seksi Amoniak Refrigerant yang berfungsi untuk  Mem-flash amoniak cair berulang-ulang dengan cara menurunkan tekanan di setiap tingkat flash drum untuk melepaskan gas-gas terlarut, sebagai bagian yang integral dari refrigeration, chiller mengambil panas dari gas synthesa untuk mendapatkan pemisahan produksi amoniak dari Loop Synthesa dengan memanfaatkan tekanan dan temperature yang berbeda di setiap tingkat refrigeration.

5.      Produk Amoniak

Produk Amoniak yang dihasilkan terdiri atas dua, yaitu Warm Ammonia Product (30 ^oC) yang digunakan sebagai bahan baku untuk pabrik urea,   Cold Ammonia Product (-33 ^oC) yang disimpan dalam Ammonia Storage Tank. Blok Diagram sederhana proses pembuatan ammonia pada PT PUSRI dapat digambarkan pada gambar 5 dan gambar 6 dihalaman berikut :



Gambar 5 :  Bagan tahap-tahap proses pembuatan amonia pada PT PUSRI

Sumber : http://niaga.pusri.co.id/Pabrik-pusri/Proses_amoniak_detail.htm

Gambar 6 :  Tahap-tahap proses pembuatan Ammonia pada PT PUSRI

Sumber : http://niaga.pusri.co.id/Pabrik-pusri/Proses_amoniak_detail.htm

E. Penutup

Banyak proses industri zat kimia yang didasarkan pada reaksi kesetimbangan. Agar efesien, kondisi reaksi haruslah diusahakan sedemikian sehingga menggeser kesetimbangan ke arah produk dan meminimalkan reaksi balik. Kondisi optimum dan kondisi yang nyata dalam produksi zat kimia harus diperhitungkan secara matang agar mempunyai nilai ekonomis dalam produksi. Mengendalikan reaksi reversible harus selalu menjadi pemikiran yang serius.

DAFTAR  PUSTAKA

Departemen pendidikan Nasional, 2007 : Kesetimbangan Kimia, Pustakamaya ictcenter-kendal-ditpsmk

Danish Manufacturer of PSA Nitrogen & Oxygen Generators, 2007: Oxymat N2 & O2 Generators : http://upieks.wordpress.com/2007/04/05/amonia, diakses 15 November 2008

Johari J.M.C et all, 2004 : Kimia SMA: Esis, Erlangga Jakarta

Michael Purba, 2004 : Kimia SMA: Erlangga Jakarta

PT.PUSRI, 2007: Proses Pembuatan Amonia, http://niaga.pusri.co.id/Pabrik-pusri/ Proses_amoniak_detail.htm diakses 15 November 2008

Ralp H. Petrucci et all,200: Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Erlangga Jakarta