Pengaruh NOx dan VOC dalam Pembentukan Ozon Troposferik

Masih seputar RFG (Reformulated Gasoline) dan Biofuel. Dan masih dalam pembahasan materi yang sama yakni tugas Produk Migas 7, berikut ini adalah bahasan mengenai alasan dibatasinya emisi Carbon Monoxide (CO), Volatile Organic Compounds (VOC), dan Nitrogen Oxide (NOx) di dalam emisi gas buang kendaraan bermotor.

Pengertian Ozon

Ozon (O3) adalah senyawa kimia yang terbentuk dari 3 atom Oksigen. Senyawa ini merupakan alotrop dari oksigen yang bersifat kurang stabil daripada oksigen. Pertama kali ditemukan oleh Christian Friedrich Schoenbein di tahun 1840, senyawa ini berasal dari kata ‘ozein’ (Yunani) yang berarti bau, karena aroma aneh yang ditimbulkan pada badai halilintar. Rumus molekul ozon, O3, diberikan oleh Jacques-Louis Soret dan dikonfirmasikan oleh Schoenbein di tahun 1867.

 Pemanfaatan Ozon
Ozon digunakan dalam bidang pengobatan untuk mengobati pasien dengan cara terawasi dan mempunyai penggunaan yang meluas seperti di Jerman. Di antaranya ialah untuk perawatan kulit terbakar.
Sedangkan dalam perindustrian, ozon digunakan untuk:

• mengenyahkan kuman sebelum dibotolkan (antiseptik), 
• menghapuskan pencemaran dalam air (besi, arsen, hidrogen sulfida, nitrit, dan bahan organik kompleks yang dikenal sebagai warna), 
• membantu proses flokulasi (proses pengabungan molekul untuk membantu penapis menghilangkan besi dan arsenik), 
• mencuci, dan memutihkan kain (dipaten), 
• membantu mewarnakan plastik, 
• menentukan ketahanan getah.

Keberadaan Ozon di Bumi

Pada atmosfer, terdapat dua jenis ozon, yakni lapisan ozon, dan ozon troposferik. Ozon yang tertumpu di bawah stratosfer di antara 15 dan 30 km di atas permukaan bumi dikenal sebagai 'lapisan ozon'. Lapisan ini bermanfaat melindungi bumi dari radiasi UV. Ozon troposferik tersebar pada ketinggian 10-18 km dari permukaan bumi. Ozon troposferik ini sangat berbahaya bagi kesehatan.

Jumlah ozon troposferik dalam atmosfer berubah menurut lokasi geografi dan musim. Ozon ditentukan dalam satuan Dobson (Du) di mana, sebagai contoh, 300 Du setara dengan 3 mm tebal lapisan ozon yang tulen jika dimampatkan ke tekanan permukaan laut. Konsentrasi ozon yang di atmosfer bumi mencapai 0.00006 % dari total atmosfer bumi. Tersebar pada 10-18 km dari permukaan bumi dan dianggap sebagai salah polutan udara. Komponen terbentuknya kabut asap yang sangat berbahaya yang disebut dengan ‘smog’.

Pembentukan Ozon Troposferik

Proses terbentuknya ozon troposferik terjadi karena adanya senyawa-senyawa prekursor seperti oksida nitrogen (NOx), karbon monoksida (CO), dan senyawa organik yang mudah menguap (Volatile Organic Compounds/VOC), yang bereaksi dengan bantuan cahaya matahari. Reaksi pembentukan ozon dengan keberadaan NO adalah sebagai berikut.

• NO hasil pembakaran merupakan spesies dominan dari bentuk NOx yang mencapai lebih dari 95% total NOx, sementara NO2 terbentuk dari NO melalui proses termoleculer (pembakaran gas pada suhu tinggi) yaitu:

• NO2 yang terbentuk melalui proses persamaan (1-1) akan terurai kembali dengan adanya proses fotodisosiasi oleh radiasi matahari pada panjang gelombang <420 nm yang dinyatakan dengan persamaan:

• Laju fotodisosiasi dari NO2 (1-2) berjalan sangat cepat dalam kondisi langit cerah saat sudut zenith matahari + 40 derajat, hampir setengah dari konsentrasi NO2 yang ada akan terurai dalam waktu kurang dari dua menit. Reaksi ini cukup cepat untuk memicu kimia polusi atmosfer. Proses fotolisis NO2 akan menghasilkan O[3p] dan diikuti reaksi dengan molekul oksigen sebagaimana reaksi berikut yang merupakan mekanisme reaksi dasar pembentukan ozon di troposfer bawah.

Reaksi pembentukan ozon melalui VOC jauh lebih kompleks, namun memiliki reaksi yang sama pada tahapan kritis dalam pembentukan ozon yaitu reaksi radikal peroksi dengan NO.

(Dirangkum dari berbagai sumber)

Read more »

Bioethanol Sebagai Komponen Blending Gasoline (Biofuel)

Bahasan ini merupakan salah satu tugas presentasi mata kuliah Produk Migas 7 - D IV mengenai Reformulated Gasoline (RFG).

Pengertian Bioethanol
Etanolatau etil alcohol (lebih dikenal sebagai “alkohol”, lambang kimia C2H5OH) adalah cairan tak berwarna dengan karakteristik antara lain mudah terbakar, larut dalam air, biodegradable, non-karsinogenik, dan jika terjadi pencemaran tidak memberikan dampak lingkungan yang signifikan. Bioethanol adalah ethanol yang bahan utamanya dari tumbuhan dan umumnya menggunakan proses farmentasi.

Kelebihan Bioethanol Sebagai Komponen Blending Gasoline (Biofuel)

• meningkatkan bilangan oktan (dapat menggantikan TEL sebagai aditif, sehingga mengurangi emisi logam berat timbal) 
• menghasilkan pembakaran yang lebih sempurna (mengurangi emisi karbon monoksida) 
• mengurangi emisi gas buang karbon dioksida (penelitian menunjukkan pengurangan hingga 40-80%), dan senyawa sulfur (mengurangi hujan asam)

Hal tersebut mengacu pada hasil penelitian seorang peneliti the University of California di Berkeley yang telah melakukan 6 kali studi tentang pembuatan ethanol dan menghasilkan sebuah kesimpulan bahwa penggunaan ethanol dibandingkan dengan gasolin akan memicu pengurangan emisi pembakaran sebesar 13% yang mana akan menurunkan efek rumah kaca.
Bahkan dengan menggunakan ethanol selulosa yaitu ethanol yang dibuat dari biji-bijian, atau yang sering disebut bioethanol dapat menurunkan efek rumah kaca sebesar 88%. Hal ini terkait dengan siklus karbon yang terjadi pada penggunaan bioethanol sebagai biofuel. Skema siklus karbon penggunaan bioethanol sebagai biofuel tersebut adalah sebagai berikut.

Pembuatan Bioethanol

Berikut ini adalah block diagram pembuatan bioethanol.

 Block diagram pembuatan bioethanol hingga menjadi biofuel siap pakai.

Dari block diagram tersebut dapat diketahui bahwa salah satu tahap penting dalam produksi bioethanol ada proses pengekstrakan gula dari biomassa. Berikut ini adalah metode dasar pengekstrakan gula dari biomassa.

• Concentrated Acid Hydrolysis Process 

Proses ini bekerja dengan penambahan 70-77% asam sulfat ke dalam biomassa yang telah dikeringkan hingga tersisa moisture content sebesar 10%. rasio 1,25 asam terhadap 1 biomassa dengan temperatur dijaga pada 50oC. Tambahkan air sejumlah 20-30% untuk melarutkan asam tersebut dan panaskan hingga temperatur 100oC selama satu jam. Jel di-press untuk memisahkan campuran gula asam kemudian dipisahkan larutan asam dari campuran gula dengan menggunakan kolom kromatrografi.

• Dilute Acid Hydrolysis 

Proses ini merupakan proses yang paling konvensional, paling sederhana, dan paling efisien. Pada tahap pertama digunakan 0,7% asam sulfat pada temperatur 190oC untuk menghidrolisis hemiselulosa yang ada pada biomassa. Pada tahap kedua dioptimalkan yield dari fraksi selulosa yang lebih resisten. Proses ini dapat berlangsung efektif dengan menggunakan 0,4% asam sulfat pada temperatur 215oC. Cairan hidrolat kemudian dinetralisasi dan diambil kembali dari proses.

• Enzymatic Hydrolysis 

Dibandingkan penggunaan asam untuk menghidrolisis biomassa menjadi sukrosa, kita dapat menggunakan enzim untuk memecah biomassa dengan cara yang sama. Meskipun proses ini memerlukan biaya yang sangat mahal dan masih dalam proses pengembangan.

Beberapa Metode Pembuatan Biofuel dengan Komponen Blending Bioethanol

• Hydrous ethanol (95% volume), yaitu etanol yang mengandung sedikit air. Campuran ini digunakan langsung sebagai pengganti gasoline pada kendaraan dengan mesin yang sudah dimodifikasi. 
• Anhydrous ethanol (atau dehydrated ethanol), yaitu etanol bebas air dan paling tidak memiliki kemurnian 99%. Etanol ini dapat dicampur dengan gasoline konvensional dengan kadar antara 5-85%. Pada gasoline dengan campuran etanol antara 5-10%, bahan bakar ini dapat langsung digunakan pada mesin kendaraan tanpa perlu ada modifikasi. Campuran yang umum digunakan adalah 10% etanol dan 90% gasoline (dikenal dengan nama E10). Campuran etanol dengan kadar lebih tinggi (kadar bioetanol 85% atau dikenal dengan nama E85) hanya bisa digunakan pada mesin kendaraan yang sudah dimodifikasi, yang dikenal dengan nama flexible fuel vehicle. Modifikasi umumnya dilakukan pada tangki BBM kendaraan dan sistem injeksi BBM. 
• Etanol juga digunakan sebagai bahan baku ETBE (ethyl-tertiary-butyl-ether), aditif gasoline konvensional. 

Perkembangan Biofuel di Dunia

• Bulan Agustus 2006, Pertamina telah meluncurkan produk BioPremium dengan kadar ethanol sebesar 5%. 
• Biogasoline sudah dijual secara luas di Amerika Serikat, dikenal dengan nama gasohol. Campuran yang digunakan adalah 10% bioetanol (dari bahan baku jagung) dan 90% gasoline. 
• Di Brazil, bioetanol untuk campuran gasoline dibuat dari bahan baku tebu, dan digunakan dalam kadar 10%. 
• Di Finlandia, biogasoline yang digunakan memiliki kadar bioetanol 5% dan memiliki angka oktan 98. 
• Di Jepang, sejak tahun 2005 sudah mulai digunakan gasoline dengan campuran 3% bioetanol, dan diharapkan pada tahun 2012 seluruh gasoline yang dijual di Jepang sudah menggunakan biogasoline. 
• Sejak awal tahun 2006 di Thailand telah dijual gasohol 95, dan direncanakan pada tahun 2012 seluruh gasoline yang dijual di Thailand telah diganti dengan biogasoline.

(Dirangkum dari berbagai sumber)

Read more »