BAHAN BAKAR ALTERNATIF

Bahan bakar alternatif adalah material atau substansi yang dapat digunakan sebagai

bahan bakar selain dari bahan bakar konvensional seperti minyak bumi, gas alam, dan batu

bara. Di dalam pemilihan bahan bakar alternatif, terdapat banyak aspek yang menjadi

pertimbangan agar suatu material atau senyawa dapat digolongkan menjadi bahan bakar

alternatif. Berikut merupakan aspek pertimbangannya:

Ramah lingkungan, hal ini berarti produk yang dihasilkan tidak mengandung bahan

yang berbahaya bagi lingkungan sekitar.

Efisiensi energi tinggi, hal ini berarti dengan menggunakan reaktan seminimal

mungkin namun tetap dapat menghasilkan produk dengan jumlah yang maksimal

(efisiensi menuju 100%).

Renewable/ Dapat diperbaharui, hal ini berarti substansi tersebut dapat dibuat kembali

dengan membalikkan reaksi (reversible, dari reaktan » produk+limbah » reaktan).

Drop in substitute/ Pengganti langsung, hal ini berarti hanya diperlukan sedikit

modifikasi pada reaktor agar substansi dapat diolah pada reaktor.

Untuk mensintesis bahan bakar alternatif, diperlukan beberapa analisa yang

menyangkut perhitungan baik secara kualitatif maupun kuantitatif terhadap produk. Apabila

bahan bakar alterrnatif dibuat dalam wujud zat gas, maka untuk perhitungan dilakukan

dengan melakukan pendekatan gas ideal. Pendekatan gas ideal ini dilakukan karena setiap gas

yang ada di permukaan bumi tidak mungkin berbentuk gas ideal melainkan gas nyata.

Perhitungan yang menggunakan pendekatan gas ideal memiliki persamaan sebagai berikut:

P V = n R T

Namun, oleh karena penyimpangan oleh gas nyata dari gas ideal, beberapa persamaan

dibuat untuk menunjukan hubungan antara Tekanan (P) – Volume (V) – Suhu (T) dari gas.

Salah satu persamaan yang dibuat ada dibuat oleh van der Waals. Persamaan van der Waals

dibedakan denga hukum gas ideal dalam hal persamaan ini volume yang berubah yang

disebabkan oleh gaya antarmolekul. Dalam perbaikan persamaan untuk dimensi yang terbatas

dari molekul, b menjadi volume efektif dalam satu mol gas dan V menjadi volume total

dalam n mol gas. Berikut merupakan perhitungan yang menggunakan pendekatan gas nyata:

(P+ n2 aV 2 ) ⟨ V−nb ⟩=nRT

Pertanyaan:

1. Anggaplah bahwa anda adalah seorang peneliti yang sedang berusaha mencari bahan bakar

alternatif, berikanlah satu contoh bahan bakar yang menurut anda memenuhi persyaratan

bahan bakar alternatif seperti dicantumkan dalam bacaan di atas, terangkan tahapan

pekerjaan yang harus anda lakukan mulai dari pencarian bahan baku sampai mendapatkan

produknya.

Bahan bakar alternatif yang memenuhi persyaratan adalah Dimethyl eter (DME).

Dimethyl eter memiliki keunggulan bila dibandingkan bahan bakar alternatif lainnya

seperti:

Dapat diproduksi dari bahan baku seperti gas alam, dan limbah-limbah hasil industri

seperti limbah plastik, limbah kertas, limbah pabrik gula, dan limbah batu bara.

Dapat dibuat dalam bentuk liquid dengan menggunakan infrastruktur untuk membuat

LPG (Liquified Petroleum Gas) sehingga tidak membutuhkan biaya tambahan bagi

Indonesia untuk membuat alat produksi DME.

Menghasilkan limbah hasil pemakaian DME yang tidak membahayakan bagi

lingkungan. Seperti contoh penggunaan DME dalam mesin generator.Emisi

hidrokarbon (HC) yang dikeluarkan oleh mesin generator memiliki kecenderungan

akan berkurang dengan penambahan komposisi DME, sedangkan emisi NOx yang

dihasilkan oleh mesin generator akan meningkat dengan penambahan beban dan

penambahan komposisi DME pada campuran LPG mix DME. Seperti pada grafik

berikut dimana garis berwarna ungu merupakan campuran 50% DME dan 50%LPG.

Berikut ini merupakan skema produksi Dimethyl eter:

Seperti skema diatas, bahan baku/ raw material yang digunakan adalah limbah batu

bara.

Pada tahap awal, limbah batu bara akan memasuki tahap pretreatment dimana

limbah batu bara akan dicampur dengan air untuk memisahkan limbah padat

dan gas. Kemudian limbah yang mengandung gas akan memasuki tahap kedua

yaitu gasification

Pada tahap gasification, limbah tersebut akan diberikan tekanan udara yang

mengandung O2 untuk memisahkan abu yang masih terkandung dalam gas

tersebut.

Pada tahap Gas cleaning+Gas processing, gas akan diberi kalor atau panas

dalam bentuk udara kembali untuk kembali memisahkan kandungan limbah

padat yang masih terkandung didalam gas tersebut.

Pada tahap DME synthesis, gas tersebut akan diberi gas yang mengandung O2

dan CO2 melalui alat bernama auto thermal reformer dimana gas tersebut

mengandung panas untuk membentuk metanol.

Kemudian di tahap separation+purification, methanol akan dipisahkan

menjadi DME (dehidrasi methanol) dengan menggunakan katalis berupa silica

alumina sehingga terbentuklah Dimethyl eter.

2. Suatu penelitian dilakukan untuk mensintesis bahan bakar alternatif. Beberapa analisa, baik

kualitatif maupun kuantitatif, dilakukan terhadap produk bahan bakar tersebut. Salah satu

analisa yang dilakukan adalah, setelah pemisahan produk dengan reaktan, penentuan

massa molar. Data yang diperoleh adalah sebagai berikut:

P,kPA 12,223 25,2 36,97 60,37 85,23 101,3

ρ , g cm−3x 10−3 0,225 0,456 0,664 1,062 1,468 1,734

Berdasarkan data yang diberikan diatas, tentukan tekanan pada saat gas dikatakan ideal

dan tentukan massa molar X. Jelaskan cara lain yang dapat digunakan untuk menemukan

massa molar dari suatu gas dengan pendekatan gas ideal atau gas nyata.

Jawaban:

Setiap gas yang ada dipermukaan bumi merupakan gas nyata, bukan gas ideal. Oleh

karena itu untuk menghitung tekanan dan massa molar dari suatu zat dapat dilakukan dengan

pendekatan gas ideal. Pendekatan gas ideal dilakukan dengan mengangggap seolah-olah gas

tersebut adalah gas ideal. Berikut merupakan hukum gas ideal:

P V = n R T

Untuk menentukan tekanan pada saat gas dikatakan ideal, hal yang harus dilakukan adalah

mengkonversi satuan yang digunakan. Pada soal, satuan yang digunakan masih dalam kilo

Pascal (kPa) sedangkan didalam hukum gas ideal, satuan yang digunakan adalah atm.

Berdasarkan teori dimana 1atm= 105Pa maka untuk 1 Pa= 10−5atm sehingga perhitungan

dapat dilakukan seperti berikut

P1= 12,223 kPa x 10−5atm10−3 kPa

= 0,12223 atm

P2= 25,2 kPa x 10−5atm10−3 kPa

= 0,252 atm

P3= 36,97 kPa x 10−5atm10−3 kPa

= 0,3697 atm

P4= 60,37 kPa x 10−5atm10−3 kPa

= 0,6037 atm

P5= 85,23 kPa x 10−5atm10−3 kPa

= 0,8523 atm

P6= 101,3 kPa x 10−5atm10−3 kPa

= 1,013 atm

Sedangkan untuk menghitung massa molar X zat dapat menggunakan persamaan dalam

hukum gas ideal yaitu:

P V = n R T……….(1)

P = nV

RT…………..(2)

P = m

Mr VRT………..(3)

P=ρ

MrRT ………….(4)

Mr= ρ R T

P……….(5)

Dimana satuannya adalah sebagai berikut:

- Densitas (ρ ¿ = g/L

- Konstanta gas (R) = 0,08205 atm.L.K−1.mol−1

- Suhu (T) = 273 K (Pada kondisi 0ºC)

- Tekanan (P) = atm

Maka didapat massa molar (Mr) setiap zat sebagai berikut:

Mr1= ρ1 R T

P 1 = (0,225 g . L−1)(0,08205 atm . L . K−1 .mol−1)(273 K )

(0,12223 atm) = 41,223 g.mol−1

Mr2= ρ 2 R T

P 2 = (0,456 g . L−1)(0,08205atm .L . K−1 .mol−1)(273K )

(0,252atm) = 40,532 g.mol−1

Mr3= ρ3 R T

P 3 = (0,664 g . L−1)(0,08205 atm . L . K−1 . mol−1)(273 K)

(0,3697 atm) = 40,23 g.mol−1

Mr4= ρ 4 R T

P 4 = (1,062 g .L−1)(0,08205atm . L. K−1 .mol−1)(273 K )

(0,6037 atm) = 39,404 g.mol−1

Mr5= ρ5 R T

P 5 = (1,468 g .L−1)(0,08205 atm . L . K−1 .mol−1)(273 K )

(0,8523 atm) = 38,581 g.mol−1

Mr6= ρ 6 R T

P 6 = (1,734 g .L−1) ( 0,08205atm .L .K−1.mol−1 ) (273K )

(1,013 atm ) = 38,342 g.mol−1

Berdasarkan data diatas, gas yang mendekati syarat utama gas ideal dimana tekanan (P)

dalam 1 atm (P zat = 1,013 atm) dan suhu (T) dalam 0ºC atau 273K adalah gas ke-6

dengan Mr = 38,342 g.mol−1 .

Untuk menghitung massa molar (Mr) menggunakan pendekatan gas nyata tidak dapat

dilakukan terhadap soal ini. Hal ini disebabkan kurangnya informasi (konstanta van der

Waals untuk bermacam-macam gas) dari soal yang menyangkut penggunaan persamaan

van der Waals seperti a (atm.liter2) dan b (liter.mol-1). Oleh karena ketidak-adaan

informasi tersebut maka persamaan van der Waals dimana:

(P+ n2 aV 2 ) ⟨ V−nb ⟩=nRT

Tidak dapat digunakan untuk menghitung massa molar X gas karena setiap gas memiliki

nilai a dan b yang berbeda.

Kesimpulan:

1. Untuk menghitung massa molar (Mr) suatu gas, dapat dilakukan dengan

pendekatan gas ideal (hukum gas ideal). Hal ini disebabkan karena gas-gas yang

ada di permukaan bumi adalah gas nyata bukan gas ideal. Namun, untuk

pendekatan dengan gas nyata, diperlukan konstanta van der Waals untuk

melakukan perhitungan.

2. Dimethyl eter merupakan bahan bakar alternatif yang memenuhi persyaratan dan

memiliki keunggulan bila dibandingkan dengan bahan bakar alternatif lainnya.

Referensi:

http://www.lemigas.esdm.go.id/id/prdkpenelitian-262-.html

http://www.aboutdme.org/index.asp?sid=48