rangkuman hasil jurnal

BIOFIKASI CO2 OLEH MIKROALGA spirulina sp DALAM UPAYA PEMURNIAN BIOGAS

Latar belakang

Biogas merupakan salah satu produk dari teknologi hijau yang sekarang sedang di kembangkan. Hal ini di karenakan gas yang di hasilkan dari proses biologis mampu menghasilkan gas gas seperti CH4, CO2, H2S, H2O dan gas gas lain. Biogas yang mempunyai komponen utama CH4, karena CH4 memiliki nilai kalor/panas yang dapat di gunakan sebagai bahan bakar. biogas merupakan energi terbukaan yang nantinya di harapkan bisa jadi fuel gas. Namun keberadaan CO2 dalam biogas dapat menurunkan nilai kalornya. Salah satu cara ramah lingkungan untuk memurnikan biogas adalah dengan menggunakan mikroalga spirulina sp yang mempunyai kemampuan biofikasi CO2. Jika di bandingkan dengan teknologi pemurnian biogas yang sudah di lakukan maka teknologi pemurnia biogas dengan pemanfaatan mikroalga memberi biaya yang paling murah.

 Hasil dan pembahasan

Mikroalga yang di gunakan adalah spirulina sp, penelitian dilakukan menerapkan dua variable. Variable yang di gunakan antara lain variable laju alir dan variable konsentrasi CO2. Penelitian dilakukan dengan alat fotobioreaktor jenis tubular.

Pengaruh laju alir terhadap banyaknya biomasa spirulina

CO2 yang berlebih yang terdifusi menjadi HCO3 tidak bisa terserap seluruhnya oleh spirulina menyebabkan pH system menjadi asam, pH asam ini akan menurunkan kemampuan pertumbuhan spirulina, pH efektif untuk pertumbuhan spirulina adalah 8-9. Dari percobaan ini laju alir yang memberikan hasil pertumbuhan biomassa paling efektif adalah pada laju alir 1 L/  menit

Pengaruh laju alir terhadap penyerapan CO2

Pada laju alir 1L / menit hingga 1.5L/ menit memiliki kemampuan penyerapan CO2 yang tidak bagus di karenakan pada saat peningkatan CO2, maka CO2 masuk yang lolos dalam fotobioreactor juga mengalami peningkatan, , namun kemampuan penyerapan mempuyai kecenderungannya yang konstan walaupun umpan CO2 dinaikkan menyebabkan efisiensi penyerapan dari system ini mempunyai kecenderungan menurun seiring dengan naiknya CO2 yang di masukan. Pada lajur alir 1L/ menit – 1.5L/ menit di hasilkan trend pertumbuhan mikroalga yang tidak bagus, sehingga jumlah mikroalga yang berlaku sebagai agen penyerap CO2 tidak besar, sehingga penyerapan pun akan tidak optimum.

Pengaruh konsentrasi CO2 terhadap banyaknya biomassa spirulina

Meningkatnya konsentrasi CO2 umpan dari 25% menjadi 30% menyebabkan terjadi biomassa yang dihasilkan. Semakin banyaknya CO2  yang di umpamakan ke dalam kultur maka akan semakin banyak CO2 yang di serap oleh spirulina berfotosintesis. Hasil fotosintesis tersebut adalah karbohidrat yang merupakan sumber utama dari mikroalga.

Namun apabila konsentrasi CO2 di tambah menjadi 35% dan 40% hal yang terjadi adalah penurunan biomassa yang di hasilkan. Pada percobaan ini menggunakan OD awal untuk kultur spirulina yaitu sebesar 0.2 (n=680), dengan jumlah biomassa awal yang relatif sedikit. Karena sedikitnya jumlah biomassa spirulina maka kemampuan dalam menyerap CO2 juga kecil sehingga di berikan beban konsentrasi CO2 yang terlalu besar akan menyebabkan terganggunya pertumbuhan spirulina

Pengaruh konsentrasi CO2 terhadap penyerapan CO2

Tren menurunnya penyerapan CO2 pada pemberian konsentrasi umpan 35%-40% di sebabkan karna CO2 dalam sistem yang terkonversi di kultur menjadi ion karbonat tidak bisa di serap sepenuhnya oleh spirulina untuk proses fotosintesa, sehingga larutan karbonat yang tidak terserap ini akan menrunkan pH sistem menjadi asam dan mempengaruhi pertumbuhan spirulina yang berdampak langsung terhadap jumlah terserapnya CO2.

Aplikasi spirulina sebagai agen pemurnia biogas

Berdasarkan penelitian yang telah di lakukan, kandungan CO2 dalam biogas adalah sekitar 27% - 40%. Dalam penelitian di harapkan spirulina mampu menyerap CO2 dalam semua range konsentrasi tersebut. Penelitian di lakukan menggunakan variable berubah konsentrasi CO2 dan laju alir, pada penelitian didapatkan bahwa variable paling optimum adalah pada konsentrasi 30% CO2, dan pada lajur alir 0.5L/ menit. Pada variable optimum, CO2 yang dapat di serap oleh spirulina adalah 0.47%

Peluang penelitian selanjutnya

Pada penelitian yang telah dilakukan belum bisa mencapai target pemurnia biogas. Sehingga hasil penelitian ini belum bisa diaplikasikan untuk pemurnian biogas yang sebenarnya. Namun penelitian ini sudah membuktikan bahwa spirulina mampu menyerap CO2 dalam upaya pemurnian biogas dan penelitian ini perlu di modifikasi lebih lanjut. Untuk dapat menyerap CO2 dalam konsentrasi yang tinggi diperlukan modifikasi ireaktor meliputi memperpanjang tube pada photobioreactor jenis tublar, sehingga waktu tinggi gas lebih lama. OD awal spirulina harus di perbesar, pada penelitian ini hanya menggunakan OD awal 0.2 yang relatif sedikit biomassanya. Waktu paparan CO2 yang di buat berkala, pada penelitian ini digunakan papran kontinu 24/hari, jadi perlu modifikasi waktu paparan menjadi 9 jam/hari karena waktu paparan efektif untuk spirulina menyerap CO2 adalah 9 jam/hari.

Korosi pada beton bertulang

Beton yang selama ini dikenal sebagai material yang “tahan karat”, sebenarnya bisa juga mengalami korosi sebagaimana korosi atau karat yang terjadi pada struktur baja. Korosi yang dimaksud di sini adalah kerusakan material beton tersebut akibat proses kimia yang terjadi di dalamnya. Tentu saja

bentuk korosi beton ini tidak sama dengan korosi yang terjadi pada besi baja.

Struktur beton yang rentan terhadap korosi adalah :

ü  struktur yang terletak di lingkungan laut, seperti platform offshore, dermaga, jetty, dsb.

ü 

struktur yang terletak di dalam tanah, seperti pondasi, basement, terowongan, dsb.

ü  struktur yang terletak di lingkungan karbondioksida yang tinggi

Korosi pada struktur beton bertulang ada 2 jenis, yaitu :

ü  Korosi pada baja tulangan

ü  Korosi pada beton

 Korosi Pada Baja Tulangan

Pada korosi jenis ini, kerusakan terjadi pada tulangan di dalam beton. Ini disebabkan karena tulangan di dalam beton bereaksi dengan air dan membentuk karat. Karat yang terbentuk pada tulangan ini mengakibatkan pengembangan volume besi tulangan tersebut. Pengembangan volume ini kemudian mendesak beton sehingga beton tersebut terkelupas atau pecah.

Terjadinya karat ini disebabkan adanya reaksi antara unsur besi (Fe+) di dalam tulangan dengan unsur hidroksi (OH–) dari air.

2Fe2+ + 4OH– → 2Fe(OH)2

Lalu dari mana datangnya air yang kemudian menyebabkan besi tulangan tersebut berkarat ? Air ini dapat masuk ke dalam beton dan sampai ke tulangan melalui 2 cara, yaitu:

ü  Air yang masuk dari luar atau uap air di udara melalui pori-pori beton karena beton tidak kedap air.

ü  Proses karbonasi, yaitu reaksi antara karbondioksida (CO2) dengan unsur kalsium hidroksida di dalam beton (Ca(OH)2) karena beton tidak kedap udara. Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

Korosi Pada Beton

Foto di atas adalah contoh korosi pada beton yang terjadi di permukaan bagian bawah lantai dermaga. Korosi pada beton terjadi akibat terbentuknya ettringite akibat reaksi kimia antara unsur kalsium di dalam beton dengan garam sulfat dari luar.  Sama seperti karat pada besi, ettringite yang terjadi menyebabkan pengembangan volume beton sehingga menyebabkan massa beton terdesak dan pecah.

Secara lengkapnya, proses terjadinya ettringite ini dapat dijelaskan sebagai berikut.

Proses hidrasi antara semen (C3S dan C2S) dengan air menjadi pasta semen (3CaO.2SiO2.3H2O disingkat CSH).

C3S + H2O → CSH + Ca(OH)2

C2S + H2O → CSH + Ca(OH)2

Ca(OH)2 yang terjadi kemudian bereaksi dengan garam sulfat dari tanah atau laut

Ca(OH)2 + MgSO4 → Mg(OH)2 + CaSO4

CaSO4 yang terjadi bereaksi kembali dengan C3A dari semen dan air menjadi ettringite

C3A + CaSO4 + H2O → ettringite

Ettringite

Ettringite (6CaO.Al2O3.32H2O, atau disingkat C6AS3H32) merupakan hasil reaksi dari unsur kalsium di dalam beton dengan garam sulfat dari luar. C3A + CaSO4 + H2O → ettringite. Memiliki bentuk kristal memanjang seperti jarum. Ettringite ini menyebabkan pengembangan volume beton sehingga mebuat beton pecah.

struktur atom polielektron

definisi struktur atom

Struktur atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom beserta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya.

—Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani, yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.

atom polielektron

—Atom tersusun dari :
—1. inti atom (berupa proton & neutron)
—2. kulit atom yg mengandung elektron-elektron, Elektron  (-) yang berada pada lintasan-lintasan tertentu bergerak mengelilingi inti atom (+), Jumlah elektron sama dengan jumlah proton sehinga secara keseluruhan atom bersifat netral.

struktur atom polielektron

—Teori atom mekanika kuantum tidak berhasil menyelesaikan masalah atom polielektron secara eksek, kesulitanya adalah dengan bertambahnya jumlah elektron menimbulkan bakutarik antara elektron-inti dan baku tolak antara elektron-elektron yang makin rumit,

—Cara menagani masalah atom polielektron di gunakan metode pendekatan,yaitu menjadikan atom hidrogen yang telah di selsaikan secara eksek sebagai dasar, kemudian antar aksi yang lain di masukkan secara sistematis kedalam perhitungan ( “SELF-CONSISTENCIES FIELD ( SCF )”)

konfigurasi elektron

penulisan konfigurasi elektron

—Hal yang perlu di perhatikan dalam penulisan konfigurasi elektron atom polielektron adalah aturan yang telah di tetapkan seperti ATURAN AUFBAU, LARANGAN PAULI, ATURAN HUND.

Aturan Konfigurasi Elektron

—. ATURAN AUFBAU : elektron harus menghuni terlebih dahulu orbital atom dengan energi terendah, di mulai dari 1s.

—2. PRINSIP LARANGAN PAULI : tidak ada elektron di dalam atom yang mempunyai keempat bilangan kuantum yang sama.

—3. ATURAN HUND : pengisian orbital yang setingkat elektron tidak boleh membentuk pasangan dahulu sebelum orbital setingkat itu terisi penuh.

contoh

Konfigurasi Elektron Atom Unsur Transisi

—Tingkat energi orbital makin tinggi sejalan dengan meningkatnya bilangan kuantum n dan l.—Hal ini menjadi kasus pada konfigurasi elektron unsur transisi.

orbital penuh dan setengah penuh

—1. ORBITAL PENUH—    Biasanya terdapat pada atom unsur  gas mulia.——2. ORBITAL SETENGAH PENUH—    Biasanya terdapat pada unsur transisi.

APLIKASI STOIKIOMETRI

Definisi Stoikiometri

Stoikiometri (stoi-kee-ah-met-tree) merupakan bidang dalam ilmu kimia yang menyangkut hubungan kuantitatif antara zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia, baik sebagai pereaksi maupun sebagai hasil reaksi.

Kata stoikiometri berasal dari bahasa Yunani yaitu stoicheon yang artinya unsur dan metron yang berarti mengukur. Seorang ahli Kimia Perancis, Jeremias Benjamin Richter (1762-1807) adalah orang yang pertama kali meletakkan prinsip-prinsip dasar stoikiometri. Menurutnya stoikiometri adalah ilmu tentang pengukuran perbandingan kuantitatif atau pengukuran perbandingan antar unsur kimia yang satu dengan yang lain.

Untuk menyelesaikan soal-soal perhitungan kimia digunakan asas-asas stoikiometri yaitu antara lain persamaan kimia dan konsep mol. Pada pembelajaran ini kita akan mempelajari terlebih dahulu mengenai konsep-konsep stoikiometri, kemudian setelah itu kita akan mempelajari aplikasi stoikiometri pada perhitungan kimia beserta contoh soal dan cara menyelesaikannya.

Konsep Dasar

Rumus kimia suatu zat menyatakan jenis dan jumlah relatif atom yang terdapat dalam zat tersebut.

Rumus molekul menyatakan jenis dan jumlah atom dalam molekul itu.

Rumus empiris merupakan rumus perbandingan paling sederhana unsur-unsur dalam rumus.

Massa atom relatif (Ar) menyatakan perbandingan massa rata-rata satu atom suatu unsur .

Massa molekul relatif (Mr) adalah bilangan yang menyatakan harga perbandingan massa 1 molekul suatu senyawa.

Persamaan Kimia

Hubungan kuantitatif antara zat-zat yang terdapat dalam persamaan kimia dapat diketahui dari persamaan kimia. Koefisien dalam persamaan kimia memberikan perbandingan mol zat-zat yang terlibat dalam reaksi. Contohnya :

                       

                                     2H2+O2 à2H20

Aplikasi Stoikiometri dalam perhitungan kimia dan kehidupan sehari-hari :

Perhitungan kimia

1. Pengubahan mol ke gram atau sebaliknya.

2. Pengubahan massa ke jumlah partikel rumus

     empiris dan rumus molekul.

3. Perhitungan mol zat-zat dalam persamaan kimia.

4. Perhitungan massa zat-zat dalam persaman

     kimia.

5. Pereaksi pembatas.

Kehidupan Sehari-hari :

1. Pengisian aki.

2. Gejala kapilaritas pada air.

3. Teori kinetik gas.

4. Kalorimeter.

5. Memanaskan/memasak air.

Contoh Soal :

Dari hasil analisis kimia yang dilakukan ditemukan bahwa cuplikan (contoh) senyawa yang bernama Hidrazin terdiri atas 87,42 % massa N dan 12,58 % massa H. Bagaimanakah rumus empiris dan rumus molekulnya?

Penyelesaian

Persen massa tersebut merupakan massa N dan H jika kita mengambil 100 g cuplikan hidrazin, sehingga dalam cuplikan itu terdapat 87,42 g nitrogen dan 12,58 g hidrogen. Tetapi subskrip dalam molekul hidrazin menunjukkan perbandingan mol sehingga kita harus mengubah massa ke mol.

Massa atom N adalah 14, dan 1 untuk H. Massa atom masing–masing unsur ini dapat digunakan untuk membuat faktor konversi. Perhitungan molnya adalah sebagai berikut:

             Mol N = ( 87,42 gN /14 gN )  x  1 mol = 6,24 mol

             Mol H = ( 12,58 gN /1 gN )  x  1 mol = 12,58 mol

Hasil perhitungan ini menunjukkan bahwa perbandingan jumlah mol atom N dan jumlah atom H dalam hidrazin 6,24:12,58. perandingan bilangan bulatnya adalah 1:2. dengan demikian rumus empiris hidrazin adalah NH2

Apakah rumus molekul hidrazin?

Rumus molekul menggambarkan jumlah atom tiap unsur dalam molekul senyawa. Rumus molekul merupakan kelipatan bulat (kelipatan satu, dua, tiga, empat, dan seterusnya) dari rumus empiris. Oleh karena itu, rumus molekul hidrazin dapat dituliskan sebagai (NH2)x, dengan x sebagai bilangan bulat. Rumus molekul hidrazin baru dapat ditentukan apabila nilai x diketahui. Penentuan nilai x memerlukan data massa molekul relatif senyawa yang diperoleh dari percobaan.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa Mr(Hidrazin) = 32. Oleh karena itu, massa molekul relatif hidrazin dapat pula diungkapkan sebagai berikut:

            

                                  

Mr(Hidrazin) = x [Ar(N) + 2Ar(H)]

                                          32 = 16x

                                            x = 2

Dengan demikian, rumus molekul hidrazin merupakan kelipatan dua dari rumus empiris hidrazin (NH2). Kesimpulannya adalah rumus molekul hidrazin adalah N2H4

Rumus Kimia dan Persamaan Reaksi

§Rumus kimia adalah rumus atau suatu zat yang menyatakan jenis dan jumlah relative atom-atom yang terdapat dalam zat itu. Rumus kimia dinyatakan dengan rumus molekul (RM) dan rumus empiris (RE). Angka yang menyatakan jumlah atom suatu unsur dalam rumus kimia disebut angka indeks. Penulisan rumus kimia sesuai dengan komposisi senyawa yang diperoleh berdasarkan percobaan

§Rumus Empiris adalah rumus yang menyatakan tentang perbandingan terkecil atom-atom dari unsur-unsur yang menyusun suatu senyawa kimia.
§Rumus molekul,adalah rumus yang menyatakan jumlah atom-atom dari unsur-unsur yang menyusun satu molekul senyawa. Jadi rumus molekul menyatakan susunan sebenarnya dari sebuah molekul zat.

beberapa contoh rumus empiris dan rumus molekul

contoh molekul

§a. Rumus molekul air yaitu H2O yang berarti dalam satu molekul air terdapat dua atom hidrogen dan satu atom oksigen.

§b. Rumus molekul glukosa C6H12O6 yang berarti dalam satu molekul glukosa terdapat 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen.

contoh rumus empiris

(a) Natrium klorida merupakan senyawa ion yang terdiri atas ion Na+ dan ion Cl– dengan perbandingan 1 : 1. Rumus kimia natrium klorida NaCl.

(b) Kalsium klorida merupakan senyawa ion yang terdiri atas ion Ca2+ dan ion Cl-– dengan perbandingan 2 : 1. Rumus kimia kalsium klorida CaCl2.

persamaan reaksi

§Persamaan reaksi didefinisikan sebagai persamaan yang menyatakan kesetaraan jumlah zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia dengan menggunakan rumus kimia. Dalam reaksi kimia terdapat zat-zat pereaksi dan zat-zat hasilreaksi

contoh persamaan reaksi

Contoh:
Logam magnesium bereaksi dengan gas klorin membentuk magnesium klorida. Jadi Persamaan reaksinya adalah Mg + Cl2 → MgCl2

Menyetarakan Persamaan Reaksi

Suatu persamaan reaksi dikatakan benar jika memenuhi hukum kimia, yaitu zat-zat yang terlibat dalam reaksi harus setara, baik jumlah zat maupun muatannya.

persamaan reaksi

§Jenis unsur-unsur sebelum dan sesudah reaksi selalu sama

§Jumlah masing-masing atom sebelum dan sesudah reaksi selalu sama

§ Perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol (khusus yang berwujud gas perbandingan koefisien juga menyatakan perbandingan volume asalkan suhu den tekanannya sama)