Kategori
- Artikel Kimia (7)
- Atmosfer (7)
- Femtochemistry (3)
- Green Chemistry (1)
- Pencemaran Air (4)
- Pencemaran Tanah (2)
- Pencemaran Udara (8)
Peneliti dari Amerika telah mengembangkan cara yang efisien untuk memproduksi gas hidrogen dari urin – tentu saja hal ini menjadi salah satu alternative untuk sumber bahan bakar mobil dimasa depan melainkan juga menjadi cara untuk memperdayagunakan limbah yang dihasilkan oleh manusia.
Penggunaan gas hydrogen untuk bahan bakar mobil telah menjadi alternative bahan bakar yang penggunaannya semakin meningkat, hal ini disebabkan dengan mengggunakan gas hydrogen maka gas buang yang dihasilkan tidak mencemari lingkuangan karena yang keluar hanya uap air.
Akan tetapi salah satu kendala yang dihadapi adalah kurangnya sumber gas hydrogen yang murah dan mudah diperbaharui. Gerardine Botte dari Universitas Ohio kemungkinan telah menemukan jawaban atas permasalahan tersebut, dengan menggunakan pendekatan proses elektrolisis dia berhasil menghasilkan gas hydrogen dari urin, salah satu limbah yang sangat berlimpah di bumi dan tentu saja urine ini menjadi sumber gratis sehingga dapat memangkas biaya produksi gas hydrogen.
Botte mengatakan bahwa ide ini muncul kepadanya beberapa tahun lalu pada saat dia menghadiri konferensi bahan bakar, saat itu dia mendiskusikan bagaimana cara mengubah sumber daya air menjadi sumber daya energi yang bersih. “Saya berharap kita bisa mengubah air menjadi sumber energi yang ramah lingkungan”, katanya. Dia pun mulai memikirkan dengan mencari sumber limbah yang dapat dijadikan sebagai sumber untuk menghasilkan gas hydrogen.
Kandungan urin terutama adalah urea, dimana urea ini memiliki empat atom hydrogen per molekulnya, iktan hydrogen dengan ataom N dalam urea lebih lemah dibandingkan ikatan hydrogen dengan atom O dalam air. Botte kemudian memutuskan untuk menggunakan elektrolisis untuk memecah bagian molekul urea ini dengan menggunakan elektroda berbasis nikel yang bersifat selektif dan efisien untuk mengoksidasi urea. Untuk memecah molekul urea ini diperlukan voltase sebesar 0,37 Volt yang mana voltase ini masih lebih rendah jika dibandingkan yang diperlukan untuk mengelektrolisis air yaitu sekitar 1,23 volt.
Penggunaan gas hydrogen untuk bahan bakar mobil telah menjadi alternative bahan bakar yang penggunaannya semakin meningkat, hal ini disebabkan dengan mengggunakan gas hydrogen maka gas buang yang dihasilkan tidak mencemari lingkuangan karena yang keluar hanya uap air.
Akan tetapi salah satu kendala yang dihadapi adalah kurangnya sumber gas hydrogen yang murah dan mudah diperbaharui. Gerardine Botte dari Universitas Ohio kemungkinan telah menemukan jawaban atas permasalahan tersebut, dengan menggunakan pendekatan proses elektrolisis dia berhasil menghasilkan gas hydrogen dari urin, salah satu limbah yang sangat berlimpah di bumi dan tentu saja urine ini menjadi sumber gratis sehingga dapat memangkas biaya produksi gas hydrogen.
Botte mengatakan bahwa ide ini muncul kepadanya beberapa tahun lalu pada saat dia menghadiri konferensi bahan bakar, saat itu dia mendiskusikan bagaimana cara mengubah sumber daya air menjadi sumber daya energi yang bersih. “Saya berharap kita bisa mengubah air menjadi sumber energi yang ramah lingkungan”, katanya. Dia pun mulai memikirkan dengan mencari sumber limbah yang dapat dijadikan sebagai sumber untuk menghasilkan gas hydrogen.
Kandungan urin terutama adalah urea, dimana urea ini memiliki empat atom hydrogen per molekulnya, iktan hydrogen dengan ataom N dalam urea lebih lemah dibandingkan ikatan hydrogen dengan atom O dalam air. Botte kemudian memutuskan untuk menggunakan elektrolisis untuk memecah bagian molekul urea ini dengan menggunakan elektroda berbasis nikel yang bersifat selektif dan efisien untuk mengoksidasi urea. Untuk memecah molekul urea ini diperlukan voltase sebesar 0,37 Volt yang mana voltase ini masih lebih rendah jika dibandingkan yang diperlukan untuk mengelektrolisis air yaitu sekitar 1,23 volt.
Selama proses yang terjadi urea teradsorbsi pada elektroda nikel, yang kemudian mengalirkan electron yang kemudian molekul urea terurai. Gas hydrogen murni terbentuk pada katoda, gas nitrogen dan sedikit gas oksigen dan hydrogen terbentuk di anoda. Gas karbondioksida juga dihasilkan pada saat elektrolisis akan tetapi gas ini tidak bercampur dengan gas yang dihasilkan pada anoda dan katoda disebabkan gas ini bereaksi dengan KOH membentuk kalium karbonat. “Perlu waktu bagi kami untuk menggunakan rine manusia sebagai percobaan sehingga kami bisa mempubilkasikan penelitian kami ini”, kata Botte.
Menurut Botte, proses yang ada untuk memisahkan urin dari air saat ini sangat mahal dan tidak efisien. Urin umumnya terhidrolisis menjadi amonik sebelum terlepas keudara sebagai gas ammonia. Terbentuknya gas ini akan membentuk ammonium sulfat dan partikel nitral di udara, dimana kedua zat ini dapat menyebabkan berbagai macam permasalahan bagi kesehatan manusia seperti asma, bronchitis, dan kematian dini.
Grup peneliti tersebut telah menghabiskan banyak waktu untuk mempelajari sitem elektrolisis yang akan dipakai termasuk mempelajari mekanisme reaksinya secara komputasional. Botte meyakini bahwa teknologi ini akan mampu dibuat dalam skala yang besar untuk menghasilkan gas hydrogen. “salah satu kendala yang menghalangi proses adalah banyaknya garam yang ada dalam sumber urin,” kata Botte.
Bruce Logan, seorang ahli energi dari limbah dan direktur Pennsylvania State University’s H2E Center and Engineering Environmental Institute memberikan applause pada Botte yang telah memberi kontribusi atas alternative produksi hydrogen tanpa memecah molekul air. Bagaimanapun juga dia memberi suatau pernyataan bahwa urea lebih cepat diubah menjadi ammonia dengan menggunakan bakteri, hal ini tentu saja menjadi batasan penelitian yang dilakukan oleh Botte. Tapi Logan merasa bahwa ide Botte sangat bagus dengan memikirkan bagaimana cara untuk mengolah limbah urine kita tidak hanya untuk menghasilkan hydrogen akan tetapi juga untuk menghasilkan sumber lain misalnya fosfor sebagai sumber pupuk menginggat dimasa mendatang seperti halnya minyak bumi fosfor bisa menjadi barang yang langka dan kita harus memikirkan cara untuk mericycle fosfor untuk keperluan di masa datang.
Sumber : RSC
Menurut Botte, proses yang ada untuk memisahkan urin dari air saat ini sangat mahal dan tidak efisien. Urin umumnya terhidrolisis menjadi amonik sebelum terlepas keudara sebagai gas ammonia. Terbentuknya gas ini akan membentuk ammonium sulfat dan partikel nitral di udara, dimana kedua zat ini dapat menyebabkan berbagai macam permasalahan bagi kesehatan manusia seperti asma, bronchitis, dan kematian dini.
Grup peneliti tersebut telah menghabiskan banyak waktu untuk mempelajari sitem elektrolisis yang akan dipakai termasuk mempelajari mekanisme reaksinya secara komputasional. Botte meyakini bahwa teknologi ini akan mampu dibuat dalam skala yang besar untuk menghasilkan gas hydrogen. “salah satu kendala yang menghalangi proses adalah banyaknya garam yang ada dalam sumber urin,” kata Botte.
Bruce Logan, seorang ahli energi dari limbah dan direktur Pennsylvania State University’s H2E Center and Engineering Environmental Institute memberikan applause pada Botte yang telah memberi kontribusi atas alternative produksi hydrogen tanpa memecah molekul air. Bagaimanapun juga dia memberi suatau pernyataan bahwa urea lebih cepat diubah menjadi ammonia dengan menggunakan bakteri, hal ini tentu saja menjadi batasan penelitian yang dilakukan oleh Botte. Tapi Logan merasa bahwa ide Botte sangat bagus dengan memikirkan bagaimana cara untuk mengolah limbah urine kita tidak hanya untuk menghasilkan hydrogen akan tetapi juga untuk menghasilkan sumber lain misalnya fosfor sebagai sumber pupuk menginggat dimasa mendatang seperti halnya minyak bumi fosfor bisa menjadi barang yang langka dan kita harus memikirkan cara untuk mericycle fosfor untuk keperluan di masa datang.
Sumber : RSC
Kemunculan bioteknologi pada pertengahan dekad 70-an sebagai teknologi pilihan kepada teknologi kimia memberi harapan satu teknologi tinggi akan muncul yang dapat menyelesaikan masalah menghasilkan bahan-bahan biologi secara besar-besaran dan menghasilkan bahan yang mudah dibiorosot.
Bioteknologi boleh ditakrifkan sebagai satu teknologi pemprosesan untuk menghasilkan barangan dan perkhidmatan melalui penggunaan proses-proses biologi. Pada ambang dekad 80-an, beberapa syarikat bioteknologi telah muncul seperti Genetech, Cetus, Biogen dan Genex yang bertujuan menggunakan teknik-teknik baru kejuruteraan gen dan penghasilan antijasad monoklon. Pada pertengahan dekad 80-an, tindak balas rantai polimeras (PCR) yang boleh menyalin bahagian tertentu DNA dalam beberapa jam sahaja telah ditemui. Pertemuan ini merupakan satu pencapaian yang revolusi kerana bahan-bahan biologi tertentu boleh dihasilkan dengan mudah. Kajian kini tertumpu kepada menghasilkan faktor mensimulasi koloni, faktor tumbesaran untuk mengubati luka, vaksin untuk AIDS, sitokin dan penerima untuk mengubat penyakit yang autoimun dan antijasad monoklon untuk mengubat kanser dan penyakit lain. Dari segi kejuruteraan kimia, proses untuk membanyakkan penghasilan bahan-bahan biologi dilakukan dalam proses fermentasi. Masalah besar proses bioteknologi, ialah bahan yang dikehendaki berada dalam sup fermentasi pada kepekatan yang rendah. Kos untuk memisah dan menulen bahan ini amatlah tinggi dan kegiatan kejuruteraan kimia kini tertumpu kepada mencipta proses pemisahan dan penulenan yang murah seperti kromatografi elusi. Penumpuan juga dibuat terhadap penghasilan transduser biologi yang boleh mengesan pembolehubah proses termasuk kepekatan bahan biologi yang amat kecil. Perkembangan yang mungkin menyelesaikan masalah alam sekitar yang timbul daripada penggunaan polimer yang meluas ialah penghasilan polimer biologi yang boleh biorosot oleh proses bioteknologi. Polihidroksibutirat (PHB) dan polihidroksivalerat (PHV) yang akan dipasarkan oleh ICI, dihasilkan olehalicaligenes eutrophus apabila organisme itu tidak diberi nitrogen, fosfat, magnesium atau sulfat. PHB bukan sahaja setara dengan polipropilena dari segi sifat, bahkan ia juga boleh biorosot dalam masa dua bulan..
Tarikh awal bermulanya teknologi kimia amat sukar ditentukan kerana rekod sejarah purba terawal telah menunjukkan manusia zaman itu mempunyai sedikit pengetahuan atau ilmu tentang teknologi kimia iaitu penggunaan bahan kimia dan pemprosesan bahan kimia walau pun bilangan bahan kimia yang dihasilkan jauh lebih kecil daripada industri kimia moden. Kebanyakan bahan kimia yang dihasilkan pada zaman purba digunakan untuk kehidupan harian seperti untuk makanan, pakaian, dan perumahan dan kemudian untuk kegunaan masyarakat yang lebih canggih.
Pembuatan garam
Garam dalam bentuk yang hampir tulen merupakan bahan kimia purba terawal yang dihasilkan dengan teknologi amat rendah iaitu pengeringan air laut dan mata air bergaram dengan matahari atau pun penggalian batu garam (Derry dan Williams, 1960). Badan manusia purba memerlukan penambahan garam oleh sebab garam hilang melalui peluh, dan makanan yang dimasak lazimnya tidak mengandungi garam yang mencukupi. Oleh itu garam merupakan antara komoditi awal ekonomi purba.
Fermentasi
Proses fermentasi pula yang merupakan proses kimia (biokimia?) purba terawal diketahui oleh hampir semua tamadun purba, menghasilkan minumam keras beralkohol dengan fermentasi gula atau bahan bergula oleh yis. Di Mesir tua, fermentasi lebih dikenali sebagai penghasil cuka atau asid asetik yang bukan hanya digunakan dalam makanan tetapi juga untuk menghasilkan bahan lain.
Bahan Pewarna
Bahan berwarna untuk lukisan dan untuk pewarnaan kain juga merupakan bahan kimia purba yang penting. Lukisan di dinding gua di Sepanyol, Afrika dan Australia yang menggunakan beberapa warna seperti merah, kuning dan hijau menunjukkan manusia purba prasejarah tahu tentang bahan kimia bewarna seperti tanah liat berbijih besi (merah dan kuning), plumbum merah, dan kuprum dan ferus sulfat (hijau), dan cara menghasilkannya. Bahan pewarna kain dihasilkan daripada tumbuh-tumbuhan dan binatang. Contohnya pewarna biru dihasilkan daripada daun pohon indigo dan madder, dan pewarna merah daripada serangga Laca.
Kaca
Kaca merupakan bahan hasil teknologi kimia purba terawal. Rekod sejarah menunjukkan bahawa kaca telah dibuat di Mesir purba sejak sekitar tahun 4,000 Sebelum Masehi (Partington, 1935). Kaca dibuat dengan memanaskan campuran soda dan pasir sehingga terlebur dan menyejukkannya perlahan-lahan. Pembuatan kaca purba dibuat di kawasan Timur Laut Mediterranean sahaja termasuk di Greece.
Seramik
Seramik atau tembikar juga seperti kaca merupakan antara bahan hasil teknologi purba terawal terutama selepas roda tendang pembuat tembikar dicipta pada sekitar tahun 3,000 Sebelum Masehi. Tamadun Cina sejak zaman Dinasti Tang telah menghasilkan tembikar berwarna putih yang amat tinggi kualitinya pada sekitar tahun 500 Sebelum Masehi. Licauan digunakan kemudian di zaman Rom untuk memperbaiki ciri permukaan tembikar dari segi estetika dan untuk membolehkan gambar dilukis dengan bahan pewarna. Bahan licauan purba berwarna merah ini diperbuat daripada soda, pasir dan garam plumbum akan tetapi pada kepekatan yang lebih rendah. Bahan licauan yang basah disapu di permukaan tembikar dan dilicaukan ketika tembikar itu dibakar.
Bahan Api untuk Lampu
Keperluan pemancar cahaya yang lebih canggih daripada kayu unggun untuk manusia bekerja atau berehat pada waktu malam memulakan pengembangan lampu. Lilin merupakan pepejal lemak binatang yang mempunyai sumbu yang diperbuat daripada rumput. Dengan penemuan nyalaan yang jauh lebih terangdihasilkan daripada pembakaran minyak sayuran seperti minyak zaitun yang dicampur dengan sedikit garam, lampu minyak yang diperbuat daripada seramik dan logam pula dicipta.
Permulaan Ilmu Kimia dan Teknologi Kimia
Ilmu kimia sebagai satu disiplin telah bermula di Negeri Cina dan di Greece (Wan Fuad Wan Hassan 1990). Paradigma yang dipelopori di kedua-dua tamadun tua ini hampir sama. Mengikut ahli kimia Cina, semua benda dikatakan terjadi daripada dua unsur atau prinsip Yin dan Yang. Mengikut ahli kimia Helenistik pula, setiap benda terjadi daripada dua prinsip iaitu raksa dan belerang yang seterusnya terdiri daripada empat unsur iaitu api, udara, tanah dan air; dan empat sifat iaitu lembab, kering, panas dan sejuk. Kedua-dua pihak yakin bahawa timah hitam boleh diubah kepada emas dengan mengubah kadar prinsip-prinsip ini yang ada di dalam timah hitam itu.
http://abinissa.wordpress.com
Svante Arrchenius (penggondol hadiah Nobel dalam bidang Kimia tahun 1903) terilhami oleh van’t Hoft (penggondol hadiah Nobel pertama tahun 1901), kuarang lebih satu abad lalutentang formula sederhana untuk kecepatan reaksi selaku fungsi suhu.Namun ini mengacu pada banyak butir-butir molekul secara serentak (sistem makroskopik) dan relatif dalam kurun waktu yang lama. Baru pada tahun 1930-an H.Eyring dan M.Polanyi merumuskan sebuah teori berdasarkan reaksi dalam sistem mikroskopik pada moleul-molekul individual. Perkiraan teoritis adalah bahwa pada kondisi transisinya diseberangi dengan sangat cepat, pada skala waktu yang berlaku bagi getaran molekul. Bahwa akan mungkin untuk melakukan percobaan dalam waktu sesingkat itu, tak pernah diimpikan orang sebelumnya.
Justru itulah yang diinginkan oleh Zewail. Di penghujung tahun 1980-an, ia melakukan serangkaian percobaan yang menuntun kepada lahirnya bidang riset yang disebut femtochemistry. Percobaan ini mencakup penggunaaan kamera berkemampuan kilat guna memantulkan molekul saat terjadinya reaksi kimiawi yang sesungguhnya dan mencoba untuk mengabadikannya tepat pada saat terjadinya kondisi peralihan. Kamera otu didasarkan pada teknologi baru sinar laser berikut kilatan sinar ringan berupa sekian sepersepuluh dari femtoseconds. Waktu yang dibutuhkan bagi atom-atom itu dalam molekul untuk membuat getaran khususnya adalah 10-100 fts. Bahwa reaksi kimia itu seharusnya terjadi pada skala waktu yang bersamaan dengan ketika atom-atom itu berayun, dapat dibandingkan dengan dua pemain akrobat (trapeze) “yang saling bereaksi” pada skalaa waktu yang sama dengan waktu ketika trapeze mereka berayun ke muka dan belakang.
Apakah yang dilihat para pakar kimia itu sebagai ketetapan waktu, berhasil ditingkatkan? Keberhasilan pertama adalah penemuan larutan yang terbentuk sementara itu, mulai dari yang asli hngga ke produk akhirnya, larutan yang diistilahkan sebagai menengah (intermediate). Yang mengawali semua itu adalah molekul-molekul yang relatif stabil atau pecahan-pecahan molekul. Setiap peningkatan ketepatan waktunya menuntun kepada hubungan baru dalam mata rantai reaksinya, dalam bentuk intermediate berumur pendek yang kian meningkat, yang diseduaikan dengan teka-teki pemahaman tentang bagaimana cara mekanisme reaksi itu bekerja. Degan femtosecond spectroscopy untuk pertama kalinya kita dapat mengamati “gerakan perlahan”, apa yang terjadi ketika hambatan reaksinya diseberangi dan dari sana juga kita pahami latar belkang mekanistis pada formula Arrchenius bag kemandirian suhu serta bagi formula hingga van’t Hoft menggondol hadiah nobelnya.
(029)
Reaksi kimia dapat, seperti yang kita ketahui, terjadi pada beragam tingkat kecepatan – bandingkanlah dengan proses kuku hingga berkarat dan proses meledaknya sebuah dinamit! Yang umum terjadi pada kebanyakan reaksi adalah kecepatannya meningkat seiring meningkatnya suhu, misalnya bilamana gerakan molekul bertambah cepat. Demi alasan inilah para peneliti telah lama yakin bahwa sebuah molekul pertama-tama harus diaktifkan, “melonjaknya suhu” kala menghadapi rintangan, seandainya ia ingin bereaksi. Bila dua molekul saling bertabrakan, maka biasanya tidak ada sesuatu pun yang terjadi, keduanya hanya terpental ke udara. Namun manakala suhu cukup tinggi, maka tabrakan itu semakin keras dan keduanya saling bereaksi dan molekul baru pun terbentuk. Begitu sebutir molekul telah diberikat”lonjakan suhu” yang cukup kuat maka ia bereaksi sangat cepat, sementara ikatan kimiawinya pun putus dan yang baru pun terbentuk. Ini juga berlaku pada reaksi yang nampaknya lambat ( misalnya proses berkaratnya kuku ). Perbedaan hanyalah “lonjakan suhu” terjadi lebih sering dalam reaksi yang lambat daripada cepat.
Hambatannya ditentukan oleh kekuatan yang melekatkan atom-atom itubersama-sama dalam molekul itu ( ikatan kimiawinya ) yang kurang lebih seperti hambatan gravitasi yang harus diatasi oleh sebuah roket bulan dari Bumi sebelum ia tertangkap oleh bidang kekuatan bulan.Namun baru belakangan ini hanya sedikit yang diketahui tentang jalur molekul di seberang hambatan itu dan seperti apa tampang molekul itu ketika ia berada tepat di atas,”kondisi peralihannya”.
(029)
Apa jadinya pertandingan sepak bola di TV tanpa adanya “gerakan lamban” yang mengungkapkan gerak-gerik para pemain sesudahnya dan bolanya sendiri saat gol sudah terjadi? Reaksi kimiawi pun demikian. Kesungguhan para kimiawan agar supaya mampu mengikuti reaksi kimiawi serinci-rincinya, telah kian menggelitik kemajuan teknologi. Penggondol hadiah Nobel tahun 1999, Ahmed H. Zewail telah mempelajari gerak-gerik atom dan molekul dalam “gerak perlahan” selama terjadinya reaksi dan dapat dilihat apa yang sesungguhnya terjadi ketika ikatan kimiawi itu putus dan terciptalah ikatan yang baru.
Teknik Zewail menggunakan apa yang dilukiskan sebagai kamera tercepat di dunia. Ini menggunakan sinar laser dalam durasi yang amat singkat hingga kita terpaku pada skala waktu saat reaksi sesungguhnya terjadi-femtodetik (fs). Satu femtodetik adalah 10 (pangkat-15) detik yakni 0,000000000000001 detik dibandingkan dengan 1 detik, sebagaimana 1 detik disbanding 32 juta tahun. Bidang kimia fisika ini disebut femtochemistry. Femtochemistry memungkinkan kita untuk memahami apa sebabnya reaksi kimiawi tertentu dapat terjadi sedangkan yang lain tidak. Para ilmuwan di segenap penjuru dunia saat ini tengah mempelajari proses dengan menggunakan spektroskopi femtosecond dalam gas, cairan dan bahan padat, pada permukaan dan pada polimer. Penerapannya terentang, mulai dari bagaimana caranya fungsi katalis dan cara komponen-komponen molekul elektronik harus dirancang hingga mekanisme paling muskil dalam proses kehidupan dan bagaimana caranya obat masa depan harus diproduksi.
Sumber : A. Zewail. 2002. Voyage through Time, Walks of Life to the Nobel Prize. American University in Cairo Press
(019)
