ITS
ITS Institut
Teknologi Sepuluh Nopember
~O·43
get
-
i-I
~OIO
INOVASI TEKNOLOGI PARTIKEL UNTUK MENCIPTAKAN PRODUK YANG BERMANFAAT Oleh:
Heru Setyawan
Pidato Pengukuhan untuk Jabatan Guru Besar
dalam Bidang Ilmu Teknologi Partikel
pada Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya,27Januari2010
Departemen Pendidikan Nasional
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya
Bismillahirrahmanirrahim
Yang saya hormati, Bapak ketua dan para anggota Senat ITS Bapak Ketua dan para anggota Dewan Penyantun ITS Bapak/lbu Pejabat Sipil, Militer dan Polri Bapak/lbu para Pimpinan Lembaga / Fakultas / Politeknik / Jurusan / Biro di Lingkungan ITS Para tamu undangan, teman, kolega, keluarga dan para hadirin serta segenap civitas akademika ITS Assalamu 'alaikum wa rahmatullahi wa barakatuh Pertama-tama marilah kit a panjatkan puji syukur ke hadlirat Allah SWT atas segala rahmat, nikmat dan karunia-Nya yang dianugerahkan kepada kita sehingga pada pagi hari yang berbahagia ini kita dapat berkumpul disini dalam keadaan sehat wal'afiat pada rapat terbuka senat ITS dalam acara pengukuhan saya sebagai Guru Besar pada Fakultas Teknologi Industri ITS. Sholawat dan salam semoga dilimpahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW, keluarga dan para sahabatnya. Saya menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya atas kehadiran bapak-bapak, ibu-ibu dan para hadirin sekalian. Kehadiran bapak-bapak, ibu-ibu dan para hadirin sekalian merupakan kehormatan dan menambah kebahagiaan bagi saya dan keluarga. Pada kesempatan yang berbahagia ini perkenankan saya menyampaikan pidato pengukuhan saya sebagai Guru Besar dalam bidang ilmu Teknologi Partikel dengan judul: INOVASI TEKNOLOGI PARTIKEL UNTUK MENCIPTAKAN PRODUK YANG
BERMANFAAT
sebagai kewajiban saya dalam memenuhi dan ikut menjaga tradisi ITS, bahwa seseorang yang telah diangkat menjadi guru besar harus menyampaikan orasi ilmiah dihadapan rapat terbuka senat ITS.
Teknologi Partikel Dalam Kehidupan
Sifat bahan tersebut dimanipulasi pada skala nanD dan partikel tersus dengan sendirinya kedalam struktur nanD menghasilkan kristal fotonik, kata skala nano, permukaan superhidrofobik, debu cerdas dan bahkan "mesin sk, nano". Partikel sedang menapaki kemajuan khusus dibidang perawat kesehatan manusia dimana mereka digunakan untuk mendiagnosa penya~ menyembuhkan kanker, memberikan obat dan menghambat ketuaan. Sai partikel sedang dikenali sebagai teknologi yang memungkinkan unt membantu kita menciptakan sumber energi baru, membersihkan udara dan a dan membangun bahan yang lebih kuat dan lebih ringan. Teknologi partil bukan pada akhir pengembangannya, potensinya baru saja mulai. 1
Barangkali tanpa kita sadari setiap hari kita berhubungan dengan produk produk yang berupa partikel atau powder. Ibu-ibu dan para remaja putri tidak akan merasa cantik tanpa memakai kosmetik seperti bedak, lipstick dan pelembab. Produk kosmetik seperti itu melibatkan bahan partikulat atau emulsi yang membutuhkan kontrol dan pengukuran distribusi ukuran partikel. Dengan pengontrolan yang baik, foundation mampu menutup secara penuh kulit muka sedangkan bedak membantu fungsi foundation dengan memberikan penampakan khusus tambahan dengan memantufkan cahaya dalam warna warna yang mejadikan kulit tampak cerah atau mendifusikan cahaya secara merata pada permukaan kulit. Selain meningkatkan penampakan, bedak muka juga dapat memberikan perlindungan terhadap sinar matahari dengan memasukkan komponen pemendar cahaya yang kuat seperti zinc oksida. Distribusi ukuran partikef komponen tersebut mempengaruhi penampakan, stabilitas dan perfindungan terhadap sinar matahari.
Peran penting teknologi partikel sering terlewatkan dalam masyarak, Pemurnian air, pengolahan limbah, udara bersih, pengawetan makanan, d sejumlah besar produk industri semuanya merupakan hasil dari pemaham yang sangat canggih tentang teknologi partikel. Sebagai contoh, air minlJ bersih membutuhkan filtrasi melalui unggun partikel, pemberian bahan kim dan pengolahan akhir dengan berbagai macam adsorbent seperti karbon ak Pengetahuan teknologi partikel bisa digunakan dalam industri minyak unt merancang reaktor perengkahan katalitik yang menghasilkan bensin d minyak bumi atau dapat digunakan dalam ilmu forensik untuk mengkaitk terdakwa dengan tempat terjadinya perkara. Pengabaian teknologi parti bisa mengakibatkan kerugian produksi, kualitas produk yang jelek, resi terhadap kesehatan, ledakan debu atau ambruknya silo penyimpan.
Teknologi partikel telah berumur setua manusia. Sejak adanya pertanian, manusia telah memanen dan menyelep biji-bijian, menumbuknya menjadi tepung, menyeduhnya menjadi minuman dan memanggangnya menjadi rotL Pemakaian mineral di industri telah mulai sejak jaman batu dan perunggu dimana mineral digunakan dalam bentuk partikulat untuk menciptakan keramik dan memurnikan logam. Jaman pertengahan melihat munculnya industri farmasi dimana ramuan ditumbuk dan dicampur untuk penyembuhan penyakit. Sebagaimana halnya dengan teknologi lain, revolusi industri melahirkan ledakan kemajuan yang pesat dalam partikel, dari teknik penambangan maju sampai abrasif, alat potong, dan produksi masal produk kimia dan pertanian. Kemajuan ilmiah modern dalam cat dan pelapisan disandarkan sebagian besar pada kemampuan mengontrol dispersi dan perilaku pigment dan partikellain dalam berbagai macam pelarut dasar. Bahan komposit muncul, bertepatan dengan munculnya industri polimer dan plastik, industri yang juga sangat bergantung pada katalis partikulat. Saat ini, teknologi partikel berada pada titik kebangkitan barunya ketika potensi teknologi nanD mulai terwujud. Perancangan dan manipulasi bahan pada skalanano dengan sifat alamiahnya melibatkan partikel sangat halus atau permukaan yang memiliki banyak atribut yang sama seperti sistem particulat. 1
Aktivitas Teknologi Partikel
~
I
'':
i' i
I
Teknologi partikel dengan sifat alamiahnya berasal dari berbagai sum keilmuan. Tidak ada seorangpun dari disiplin ilmu tertentu dapat mengkla teknologi partikel sebagai bidang keilmuannya sendirL Pemahaman fisi kimia, rekayasa bahan, mesin dan banyak disiplin ilmu lain diperlukan un memahami dan mengontrol perilaku sistem partikel. Sebagai akibatnya, bida ini sangat interdisipliner dengan ilmuwan semua tipe bekerja bersama-sa untuk menyelesaikan masalah kompleks. Sebagai contoh, nanopartikel y bersifat magnet seperti magnetite dapat digunakan untuk terapi hyperther untuk p'enyembuhan kanker. IImuwan partikel, kimia, fisika, biologi molekul
2
meliputi pembentukan, modifikasi, peneampuran, dispersi, penanganan da transport partikel. Partikel dapat berkisar dad nanometer sampai milimete Dispersi partikel dalam gas, eair dan pasta juga dipelajari. Seeara skema topi
kedokteran, teknik kimia dan ilmuwan dari disiplin ilmu lain semuanya bekerja bersama-sama untuk meraneang terapi tersebut dalam lingkungan fisiologi yang sangat kompleks.
penelitian yang dilakukan oleh IFPRI ditunjukkan pada Gambar 1. Meskipun merupakan ilmu yang sangat interdisipliner, teknologi partikel telah muneul sebagai disiplin ilmu terpisah dengan karakteristik dan paradigma yang khas dalam menggambarkan, memodelkan dan mengendalikan fenomena yang melibatkan berbagai maeam benda diskret (mis.: partikel padat yang meliputi nanopartikel, tetesan fluida dan gelembung udara) dan interaksinya dengan media (udara, air atau pelarut) pada medan gaya yang berbeda (shear, kompresi, aliran, magnet, dll.). Seeara umum, partikel dapat didefinisikan sebagai besaran diskret keeil yang memiliki antarmuka dengan lingkungan disekitarnya, yang bisa berupa bahan padat dalam gas atau eairan, tetesan eairan dalam udara, gelembung dalam air atau emulsi. Tidak ada aturan yang
Dyttami<$ of IfI~paTlidC'
I'IIrIidt Dyn....i<J
Fo/'ttJ .ff~fI' Il_ogy .nd s.,p.... /ion
a.. .lId IntelpBltldt FOf«J
:::ret-
(
Transition from Dry
Simllar~
WeUV&t_
tnt+rliCle
~
,
(
~ ~
,
Att~
)00
Mteb.nkIll Bre>IIrdown of
".rtkks. M
Melihat pentingnya bidang teknologi partikel, sejumlah pakar didunia mengambil inisiatif membentuk berbagai organisasi yang terkait dengan teknologi partikel dan menyelenggarakan berbagai forum ilmiah dan menerbitkan jurnal ilmiah untuk saling tukar pengetahuan yang saat ini dihasilkan dalam teknologi partikel dan menggabungkan pengetahuan ini untuk mengembangkan produk-produk baru dengan sifat terekayasa yang bermanfaat.
3
.
( Sze~)
mengatur seberapa besar suatu benda dikatakan partikel. Tetapi yang paling sering, benda yang didefinisikan sebagai partikel dalam teknologi partikel ukurannya berkisar dari satu nanometer sampai beberapa milimeter.
Salah satu organisasi yang memiliki jaringan global perusahaan dan akademik yang unik dengan program penelitian yang aktif dalam ilmu dan teknologi partikel adalah The International Fine Particle Research Institute (IFPRI) (www.ifpri.net). IFPRI adalah organisasi non-profit. Keanggotaannya mewakili beberapa industri manufaktur terbesar didunia: bahan kimia bulk dan specialty, farmasi, mineral, konstruksi, pelapisan, detergen dan makanan. Anggota industri bekerja bersama-sama dengan peneliti akademik diseluruh dunia dalam ilmu dan teknologi partikel dan bidang lain yang terkait. Dana dari anggota perusahaan digunakan untuk membiayai penelitian kelompok akademik diseluruh dunia. Sejak berdirinya pada tahun 1979, IFPRI telah mengeksplorasi sebagian besar rentang ilmu dan teknologi partikel yang
Powder Row )
Molecules a Colloid.
Microstru
Unit O!"'ration.
Gambar 1. Topik penelition IFPRI (www.ifpri.net).
Di Amerika, dibawah The American Institute of Chemical Engineers (AIChE) a divisi yang membidangi teknologi partikel, yaitu: The Particle Technology Foru (PTF) {http://www,erpt,org/plfLj. PTF melayani sebagai forum internasion interdisipliner untuk mempromosikan pertukaran informasi, beasisw penelitian dan pendidikan dalam bidang teknologi partikel. PTF menspons sesi seminar tentang ilmu dan rekayasa yang terkait dengan semua ti teknologi partikel pada sebagian besar pertemuan tahunan AIChE,
I
l
Di Jepang ada The Society of Powder Technology, Japan (SPTJ) yang memil agenda pertemuan ilmiah tahunan dalam bidang teknologi partikel. Atas insia SPTJ, diadakan seminar tiga tahunan the Asian Particle Technology (A
4
Symposium yang pertama kali diselenggarakan di Bangkok, Thailand pada
tahun 2000, diikuti dengan APT 2003 di Penang, Malaysia, APT 2007 di Beijing, China, dan APT 2009 di New Delhi, India. Masih banyak lagi organisasi sejenis yang tersebar diseluruh dunia seperti Australasian Particle Technology Society (APTS), divisi dalam European
•
Perancangan alat penanganan powder, emu lsi dan aerosol
•
Pemodelan dan simulasi (CFD, DEM, population balance, molecL modeling, Monte Carlo)
•
Optimisasi proses dan pengendalian maju (pengukuran, otomasi sensor)
Federation of Chemical Engineering, Chinese Society of Particuology, dan lain lain. Organisasi-organisasi tersebut pada umumnya bertujuan mempromosikan
Contoh Pengembangan dan Aplikasi Teknologi Partikel
hubungan, interaksi dan kerjasama antar semua organisasi yang bekerja dalam bidang teknologi partikel - termasuk penelitian akademik dan industri, organisasi pemerintah dan pabrik komersial. Mereka juga bertindak sebagai forum untuk menyebarkan informasi tentang kemajuan dalam penelitian partikel, mempromosikan minat anggota dan membantu mengorganisir pertemuan teknik/seminar. Bersama-sama mereka mengadakan World
Teknik Pence9ahan Kontaminasi Partikel da/am Plasma
Disini sebagai ilustrasi akan saya uraikan tentang proyek penelitian y didanai oleh, pertama, Semiconductor Technology Academic Research Ce (STARC), Jepang dan kemudian dilanjutkan Innovation Plaza Hiroshima, Ja Science and Technology Agency (JST), sebuah lembaga penelitian Pemerin Jepang, yang melibatkan perguruan tinggi (Hiroshima University: Departmen Chemical Engineering dan Research Center for Nanodevices and System) industri (ADTEC Plasma Technology CO., Ltd. dan Rion CO. Ltd), dimana s menjadi bagian dari proyek ini sebagai peneliti JST. Proyek ini bertujuan un mengembangkan generator rf plasma baru, dan sistem pemantauan penghilangan partikel untuk mengurangi degradasi lapisan tipis kar' kerusakan yang disebabkan plasma dan kontaminasi partikel. Tugas utama s; adalah mengevaluasi proses plasma untuk memprediksi perilaku partikel dal plasma, baik secara eksperimen maupun teoritis, dan mengembangkan te
Congress on Particle Technology (WCPT) yang diselenggarakan setiap empat
tahun, dan tahun ini (2010) merupakan yang ke-enam diselenggarakan pada bulan April di Nuremberg, Jerman.
dan
akan
Pada umumnya tema utama yang diusung pada pertemuan ilmiah dan penerbitan ilmiah yang terkait dengan teknologi partikel meliputi:
• •
Produksi partikel (kristalisasi, atomisasi, aktivasi mekanis, sintesis dalam nyala aerosol, sol-gel dan reaktor mikroemulsi) Com munition (crushing, grinding, milling, attrition dan erosi)
• • Penanganan
Aglomerasi (granulasi, pelletisasi, briketing, tableting, sintering) bulk
powder
(penyimpanan,
pengumpulan
debu
penghilangan partikel dalam reaktor plasma.
dan
transportasi)
Sebelum membahas lebih lanjut, ada baiknya mengetahui terlebih dahulu itu plasma dan bagaimana karakteristiknya. Plasma adalah gas yang terioni secara lemah yang terdiri atas kumpulan elektron, ion dan spesies atom molekul netral dimana jumlah pembawa muatan listrik negatif dan po hampir sama. Ada sejumlah tipe plasma, alamiah atau buatan, yang terbent dari bintang, angin dan korona matahari, dan ionosphere bumi sampai p
• Pencampuran, aliran granular dan fluidisasi • Roasting, pembakaran dan reduksi smelting • Pemisahan padat-padat (pemisahan gravitasi, elektrostatik, magnetik dan flotasi)
•
Pemisahan thickening)
padat-cair
(filtrasi,
pengeringan,
pemisahan
membran,
daerah arc bertekanan tinggi, tabung kejut, dan reaktor fusi. Tipe pia berbeda terutama pada kerapatan elektron dan energi elektron rata-r Gambar 2 mengifustrasikan karakteristik sejumlah plasma buatan dan al dalam istilah suhu elektron dan kerapatan. Daerah .yang diarsir pada gam tersebut merupa'kan daerah utama aplikasi plasma di industri.
• • Pelapisan partikel dan modifikasi permukaan • Pengepakan dan konsolidasi partikel dalam kondisi kering/basah Pemrosesan koloid (dispersi, flokulasi dan rheology suspensi)
5
I~
6
f
-",,~,........-.,-~-...-"
partikel dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama: thermophoresis, laju gas, konsentrasi precursor, dan tekanan. 12 ,3,5,6] 10"
Shockw;w..
Function Geoerak:If
10"
~
10"
M~ 10'•
~c:
10'
10'
0.1
10
100
-
1000 10000
Te (eV)
Gambar 2. Tipikal plasma yang dicirikan aleh energi dan kerapatan elektran. Gambar 3. Diagram skema susunan alat dan sistem pengukuran. Part!kel yang terbent\Jk dalam plasma terletak pada batas sheath dide eJektroda dan terutama tumbuh didaerah terse but dengan ukuran y berkisar dari 50 sampai 210 nm dan konsentrasi partikel berkisar dari 7 sampai 10 /cm 3•13,6] Ukuran dan konsentrasi partikel tergantung p konsentrasi precursor dan tekanan reaktor. Partikel yang terbentuk didapat mempengaruhi morfologi permukaan lapisan tipis, khususnya pada kon konsentrasi partikel yang tinggi.
Proses plasma banyak digunakan dalam pemrosesan bahan elektronik, khususnya etching dan deposisi lapisan tipis. Dengan bantuan plasma proses dapat dilakukan pada suhu yang lebih rendah karena reaksi dipicu oleh tumbukan elektron yang memiliki energi sangat tinggi. Akan tetapi, proses plasma dikenal sebagai proses kotor karena kecenderungan plasma sendiri untuk menghasilkan partikel melalui nukleasi fasa gasY] Partikel yang dihasilkan dalam plasma bermuatan listrik negatif dan terperangkap disekitar batas plasma/sheath. 12,3] Kehadiran partikel dalam plasma memiliki pengaruh yang dapat diabaikan sepanjang mereka tidak terdeposisi pada lapisan. Akan tetapi, tanpa pengendalian yang tepat, mungkin sulit untuk menjamin bahwa partikel tidak terdeposisi pada lapisan. Kontaminasi partikel dapat terjadi pada saat operasi kontinyu atau pada akhir operasi ketika plasma dipadamkanYA] Untuk memahami perilaku partikel didalam reaktor plasma, partikel dalam reaktor divisualisasi dengan teknik perpendaran sinar laser (LLS) yang digabung dengan citra video.,s,6] Diagram skema susunan alat dan sistem pengukuran ditunjukkan pada Gambar 3. Visualisasi memberikan pandangan yang lebih baik tentang sifat alamiah perilaku partikel dan memberikan dasar untuk pengendalian kontaminasi. Dengan teknik tersebut ditemukan bahwa gerak
,"
J
~".,4&
,.-:",.
(rj
I
~
,-.
......
......._, -.. ,.,,,,: f
7
~"
..~
_
....
tl: Moded
perangkap partikel: (a)e Lumping, (b) Winding, (e)l, Tempat awan.
Gambar
4.
Partikel yang terperangkap dibawah showerhead terletak dalam a terstruktur yang terlokasir pada daerah diskret diantara lubang showerh
8
I
(Gambar 4). Ada daerah bebas partikel tepat dibawah lubang dan disekelilingnya pada jari-jari tertentu. Tiga mode perilaku partikel teramati dengan merubah laju alir, daya rf dan ukuran partikel, yakni: lumping, winding dan escaping. Mode perangkap partikel tampaknya mempengaruhi kontaminasi partikel dengan tingkat kontaminasi minimum terjadi pada mode winding. ill
Berdasarkan pengamatan perilaku partikel didalam plasma sebagaimana diuraikan diatas, dikembangkan dua metoda untuk pengendalian kontaminasi partikel. Yang pertama adalah dengan modulasi gelombang sinus(7) dan yang kedua dengan pengambilan partikel berdasarkan sifat partikel bermuatan listrik yang tersuspensi dalam plasma.l8]
III!
iill I
I
Dalam metoda pertama, plasma rf dimodulasi dengan gelombang sinus untuk mengendalikan pembentukan dan pertumbuhan partikel didalam reaktor plasma untuk deposisi lapisan tipis. Kerapatan dan ukuran partikel yang terbentuk didalam plasma dapat sangat ditekan ketika plasma dimodulasi dengan modulasi sinus pada frekuensi modulasi rendah «1000 Hz). Selain itu, kontaminasi partikel pada permukaan lapisan tipis turun secara signifikan, juga untuk nanopartikel, dan laju pertumbuhan lapisan tipis pada kisaran frekuensi modulasi pada pembentukan partikel yang sangat kecil tersebut tidak turun. Dibandingkan dengan plasma modulasi gelombang pulsa, modulasi gelombang sinus telah menunjukkan kinerja yang lebih baik ditinjau dari pengurangan pembentukanpartikel dan kontaminasi lapisan tipis, dan laju pertumbuhan partikel (Gambar 5). Jadi, plasma modulasi gelombang sinus telah menunjukkan sebagai metoda yang menjanjikan untuk diaplikasikan dalam produksi lapisan tipis dengan laju deposisi tinggi dan kontaminasi partikel rendah.
, t
Pada metoda kedua, sistem pengambilan partikel berdasarkan pada sifat partikel bermuatan listrik yang tersuspensi pada plasma digunakan untuk mengendalikan kontaminasi partikel selama pembuatan lapisan tipis silicon dioksida dalam reaktor plasma untuk deposisi lapisan tipis. Karena partikel yang tersuspensi didalam plasma membawa muatan listrik negatif, pemberian tegangan bias positif pada pipa logam yang disisipkan kedalam plasma akan menarik partikel yang bermuatan listrik negatif. Sistem ini secara efektif mengambil partikel dari daerah perangkap partikel selama operasi plasma. Bahkan partikel yang berukuran sekecil 10 nm dapat diambll menggunakan metoda ini. Lapisan tipis yang dibuat dengan sistem pengambil partikel terpasang didapatkan hampir bebas dari kontaminasi partikel, yang berbeda dengankasus tanpa pemasangan sistem pengambil partikel dimana partikel terdeposisi pada lapisan tipis (Gam bar 6).
---------------- ~
Gambar 6. Citra SEM lapisan tipis yang dibuat pada kondisi (a) tanpa kolektor partikel, dan (b) dengan kolektor partikel.
1
Pengembangan Bahan Maju Berbasis Silica dari Sodium Silicate
modulasi gelombang sinus (tengah), dan gelombang kontinyu(kanan).
Silica berpori berstruktur mikro memiliki banyak aplikasi potensial dalam katalisis, pemisahan,mikroelektronik dan sistem pemberian obat. Telah ditunjukkan bahwa cangkang diatom alga coklat, suatu silica biogenic, terbentuk dari asam silicic, Si(OH)4 dari lingkungan airnya sebagai precursor silica.!91 Asam silicic merupakan sodium silicate encer. Terinspirasi oleh pembentukan silica biogenic dalam organisme hidup seperti cangkang diatom alga coklat, telah muncul bidang baru dalam ilmu bahan yang meniru proses biomineralisasi. Sodium silicate yang murah, tidak beracun dan mudah diperoleh menawarkim keuntungan lebih murah t!an lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan silicon alkoksida yang umum dipakai untuk memproduksi
9
10
mGmii,bMtiiMilW&
Gambar S. Citra SEM permukaan lapisan tipis dengan mudulasi gelombang pulsa (kiri),
I
,
bahan maju berbasis silica. Akan tetapi, pemakaian sodium silicate memiliki
dengan volume pori (Gambar 7a), Kapasitas adsorpsi naik dengan tajam denl
beberapa keterbatasan. Keterbatasan menggabungkan silica dengan bahan
mengimpregnasi kalsium khlorida, promotor garam higroskopis, kedalam si! tersebut. Pada humidity relatif tinggi, kapasitas adsorpsi bisa mencapai kur.
utama adalah kesulitan untuk organik menggunakan prosedur
tradisional. Perbedaan sifat alamiah antara bahan organik dan anorganik dalam
lebih 1,6 kali beratnya sendiri dan 2,5 kali kapasitas adsorpsi silica murni. Ku
sifat fisika dan kimia sering menyebabkan pemisahan fasa yang serius dalam sistem pencampuran sederhana.llO,ll]
adsorpsi isothermis dapat dipaskan dengan baik dengan model Dubir Radushkevic (D-R) (Gambar 7b). :;:- 0.1
Teknik untuk membuat hibrida organik/anorganik secara umum dapat dibagi ll2 menjadi tiga kategori utama: ] (i) mencari co-solvent untuk masing-masing
I
bahan atau memodifikasi struktur permukaan partikel anorganik untuk mendispersikannya secara efektif dalam pelarut organik, (ii) mengikat partikel anorganik ke molekul organik menggunakan agen pemasangan bi-fungsional,
<:I. .
dan (iii) reaksi sol-gel precursor anorganik dalam larutan bahan organik. Dalam pembuatan hibrida organik/silica melalui metoda sol-gel, disyaratkan bahwa bahan organik dapat larut dalam pelarut yang digunakan untuk pembuatannya. Sebagian besar polimer atau surfaktan yang digunakan sebagai template menggunakan silicon alkoksida dapat larut dalam alkohol yang mungkin tidak kompatibel dalam sistem air. Jika diinginkan menggunakan sodium silicate sebagai sumber untuk membuat hibrida organik/silica, harus digunakan polimer yang larut dalam air untuk mendorong terjadinya reaksi.
menunjukkan bahwa gelatin dapat bertindak sebagai porogen untuk menghasilkan pori dalam silica setelah diekstrak. Hasil ini juga menunjukkan bahwa hibrida gelatin-silica dapat dibuat menggunakan larutan sodium silicate sebagai sumber silica. Hibrida seperti ini memiliki potensi untuk digunakan sebagai bahan rekayasa jaringan tulang buatan. I131
- - - RH: 40%
Q
05
RH GIl% -4.·.. , RH 80% _-RH 100%
~
0.4
--..•-
1
0.3.
, ,. l
,
I
.:!
02
"',
e.
0.1
0_._
g
J
D.G
."".
-"D-R
•
--D%CaCI.
.e t, f .. g 10
_ .. _40%.CaO:
1.4
•
__ l!l% CaCI,
.. • •• ""'CoC!,
~
i
08
I
0.2
«
~
0.4
oo~
0.025
,.'
,,~
.,' ...... If
~ 0.6
.,.
j
PEG COI"\tentrm.1Orl tg/cm )
20
r
lID
-.-Iy(%)
(b)
(a)
Gambar 7. (a) Pengaruh konsentrasi PEG terhadap kapasitas odsorpsi air, (b) KUfV, adsorpsi isothermis dan model D-R terkoit untuk berbogai konsentrasi CoCI2•
Selain dengan proses basah, kami juga berusaha mengontrol morfologi parti silica dari larutan sodium silicate dengan spray drying.llG.l7] Seperti diketa
Kelompok peneliti kami telah berhasil membuat silica mesoporous dari sodium silicate menggunakan metoda sol-gel dengan template gelatin. 111] Didapatkan 2 bahwa luas permukaan spesifik meningkat dari 252,1 m /g tanpa gelatin 2 menjadi 318,4 m /g dengan template gelatin. luas permukaan dapat 2 ditingkatkan menjadi 341,5 m /g menggunakan co-solve~t asam formiat. Ini
16
0.6
1i
salah satu faktor utama yang mempengaruhi aplikasi praktis partikel sil
, \
adalah morfologi luarnya. Sebagai contoh, lipase yang diimmobilisasi dal . silica berbentuk mirip vesicle lebih unggul dibandingkan silica berben batang dalam hal aktivitasnya yang lebih tinggi, kemampuan diguna kembali dan stabilitas thermalnya karena kelengkungannya yang unik ukuran pori interlamelarnya yang besar.(18) Partikel silica berbentuk tor dapat menyebabkan penurunan aktivitas permukaan dinamis yang lebih be dari bahan surfaktan di paru-paru karena luas antarmukanya yang Ie besar. 119] Dengan sifat seperti itu, tipe partikel ini dapat digunakan seba pembawa obat hirup dengan waktu tinggal lebih lama dalam salu
Selain gelatin, kami juga menggunakan polyethylene glycol (PEG), suatu polimer yang larut dalam air, sebagai template untuk membuat silica mesoporous.[l4.15] Volume pori silica dapat dengan mudah dikontrol dengan l1'.lengatur konsentrasi PEG. Kapasitas adsorpsi air padasilica. ini sangat dipengaruhi oleh volume pori dimana kapasitas adsorpsi berbanding lurus 11
. pernapasan. Dengan metoda spray drying yang skemanya ditunjukkan pada Gambar dapat dihasilkan partikel silica yang berbentuk bola, torpid atau donut (Gam 9) yang tergantung pada pH larutan dan suhu pengeringan. Pada pH 11, se
12
partikel yang dihasilkan pada rentang suhu percobaan berbentuk bola. Ukuran partikel berkisar dari 2 sampai 6 11m dengan distribusi Gaussian. Akan tetapi, ada partikel berbentuk toroid dan donut, selain partikel bola, yang dihasilkan dari droplet pada pH 10. Fraksi partikel toroid bertambah dengan naiknya suhu pengeringan. Hal ini juga terjadi pad a pH 2 meskipun pembentukan partikel toroid dan donut terjadi pada suhu yang lebih tinggi. Hasil ini menyarankan bahwa morfologi partikel silica yang dibuat dengan spray drying larutan sodium silicate dapat dikontrol dengan mengatur pH larutan dan suhu pengeringan.
dalam abu, dimana kelarutan silica amorf sangat rendah pada pH<10 dan I dengan tajam pada pH>10. Dengan sifat kelarutan yang unik tersebut, s dalam abu bagasse diekstraksi menggunakan larutan NaOH pada pH larutan sodium silicate kemudian direaksikan dengan Hel ur mengendapkan silica dan kemudian dituakan untuk menghasilkan silica luas permukaan silica gel yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh pH ke dituakan.
Atr
~
Gambar 8. Diagram skema alat perc-obaan.
~
i
, 1
'.~"'-:'.t~.;.'~ , .~~ . . . . .
··1·... . ' ...... ' ·.....
f •.
~",~.,f",,,., r\·:\. .
r.............•.•.
."
"0
_\¥~: ~.\ I
"iii"
*,.,' ,",
,
;''''''''''''
, :J;S:":t ~
~ ~:'-:1~: "~'"
j'
itt ~
Gambar 9. Citra SEM partikel silica berbentuk bola, toroid dan donut yang
dihasilkan dengan spray drying larutan sodium silicate.
Kelompok peneliti kami juga mengembangkan bahan maju berbasis silica dari abu bagasse, lim bah padat pabrik gula sisa pembakaran bagasse di ketel pembangkit uap, yang kandungan silicanya kira-kira 50%.[20) Proses yang
~
~.
Untuk menghasilkan silica gel dengan kemurnian tinggi, dicoba tiga met pemurnian yang berbeda, yaitu: perlakuan asam terhadap abu baga perlakuan pertukaran ion terhadap larutan sodium silicate hasil ekstraksi, pencucian silica gel kering dengan air demin. Silica gel dengan kemurnian til (>99%berat) dapat dihasilkan dengan mencuci gel yang dihasilkan dengan demin dan resin penukar ion. Dari karakteristik adsorpsi, tampak jelas ba kapasitas adsorpsi silica gel dengan kemurnian tinggi lebih baik dibanding dengan yang kemurniannya rendah. Kapasitas adsorpsi maksimum silica dengan kemurnian tinggi adalah 18 g H2 0/100 g Si0 2• Silica gel ini d digunakan untuk dessicant, pengering udara dalam kemasan makanan obat, pengering udara industri, dan sebagainya. Disini telah potensi abu bagasse untuk memproduksi silica gel dengan kapasitas adso air yang sangat bagus yang menjadikannya menguntungkan seb penyelesaian masalah lingkungan.
Selain itu dengan memodifikasi permukaan silica gel dengan gugus al pengkerutan silica ketika dikeringkan pada tekanan ambient dapat dicegah . ini memungkinkan untuk membuat silica aerogel dengan luas permukaan porositas yang besar dengan pengeringan pada tekanan ambient, bukan p kondisi superkritis yang umumnya dilakukan untuk membuat aerogel. permukaan dan volume pori silica aerogel dapat ditingkatkan dari 105 men 3 2 500 m jg dan dari 0,17 menjadi 0,95 cm jg. Dengan adanya gugus alkyl p permUkaan dan dengan luas permUkaan dan volume pori yang besar, s aerogel ini memiliki potensi yang besar untuk berbagai aplikasi, misal penyimpan hidrogen, sistem pemberian obat, adsorbent, katalis, dsb.
dikembangkan berdasarkan pada sifat kelarutan silica amorf yang terkandung
13
14
Pembuatan Nanopartikel Magnetite dengan Teknik Elektrokimia Selain bahan maju berbasis silicadari sodium silicate, kelompok peneliti kami juga mengembangkan metoda elektrokimia sederhana untuk memproduksi nanopartikel magnetite, Fe304, menggunakan anoda besi dan airylJ Nanopartikel magnetite memiliki potensi yang besar untuk penggunaan dalam biomedis seperti pengiriman obat terarah, hyperthermia, pemisahan sel, citra resonansi magnetik, immunoassay dan pemisahan prod uk biokimia dan dalam lingkungan seperti dalam pengoJahan air dan air limbah. Metoda elektrokimia menawarkan banyak keuntungan dibandingkan metoda konvensional untuk memproduksi nanopartikel magnetite. Dengan metoda elektrokimia, ukuran partikel dapat dikontrol dengan mudah dengan mengatur rapat arus elektro oksidasi atau potensial pada sistem.
dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 10. Partikel yang dihasilkan berukura antara 15-25 nm, yang cocok untuk berbagai aplikasi seperti terap hyperthermia untuk penyembuhan kanker, ferrofluid, dan sebagainya.
Penutup
t
Bulk solution
40H' -+ 0, + 2H,0 + 2Et"
Precipitates
Gambar 10. Skemo pembentukon Fe304 dengon elektro-oksidosi besi dolam air dan citra
SEM nanopartikel magnetite (Fe30J yang dihasilkan.
Telah ditunjukkan sebelumnya bahwa pembentukan Fe304 selama proses korosi dalam medium air dapat terjadi karena reaksi alkalisasi ion ferrous.[22) Reaksi pembentukan Fe304 dapat terjadi jika larutan cukup basa, sekitar 8 atau 9. Oleh karena itu, dalam sistem elektrokimia menggunakan besi sebagai anoda dan air sebagai elektrolit diharapkan bahwa jika ion OH- yang dihasilkan pada katoda dapat mencapai permukaan anoda dengan difusi, konsentrasi ferrous hidroksida yang dibutuhkan untuk terjadinya pembentukan Fe304 dapat dicapai. Selain itu, oksigen dapat diperoleh dari elektro-oksidasi ion OH' yang berasal dari disosiasi lemah air jika terdapat overpotential pada anoda. Skema proses yang diuraikan diatas dan nanopartikel magnetite (Fe304) yang
15
j
.t
Teknologi partikel sedang menapaki kemajuan khusus pada berbagai bidang Sains dan teknologi partikel sedang dikenali sebagai teknologi van memungkinkan untuk membantu kita menciptakan sumber energi baru mengembangkan teknologi kesehatan, membersihkan udara dan air da membangun bahan yang lebih kuat dan lebih ringan. Teknologi partikel buka pada akhir pengembangannya, potensinya baru saja mulai. Kemajuan sanga pesat pada teknologi partikel dapat dicapai dengan dukungan penuh dar industri, akademisi dan pemerintah. Masing-masing memiliki peran pentin sendiri-sendiri. Akademisi memiliki ide, industri punya dana dan fasilitas, da pemerintah memegang kekuasaan dan dana. Apabila ketiga sektor tersebu dapat bekerja, berpikir dan membuat perencanaan bersama-sama untu pengembangan sains dan teknologi, impian untuk mewujudkan masyaraka yang makmur dan sejahtera akan dapat terwujud.
Banyak kalimat, bahkan banyak buku telah ditulis tentang teknologi partikel, dan saya tidak ingin menambahkannya disini - kecuali mengatakan bahwa say masih mempunyai mimpi, mimpi seorang ilmuwan. Salah, satunya, mimpi mewujudkan visi ITS untuk dikenal dan diakui secara internasional. Bukan dikenal dan diakui hanya sebagai event organiser (EO) ulung, tetapi juga diakui karena karya ilmiahnya. Tentu saja saya tidak ingin mengatakan bahwa penyelenggara seminar internasional itu tidak penting, tetapi itu hanya akan diingat oleh peserta seminar saja, dan setelah itu dilupakan. Sebaliknya, hasil karya ilmiah dan ide yang dipublikasikan di jurnal ilmiah internasional, akan selalu ada dan tercatat sampai bertahun-tahun bahkan oleh orang yang tida~ mengenal kita. Banyak pemenang nobel yang memperoleh penghargaan setelah lebih dari 20 tahun sejak ia menemukan dan mempublikasikar karyanya.
16
Ucapan Terima Kasih dan Penghargaan Ada kebahagiaan tersendiri ketika saya menerima e-mail dari kolega, dimana saya belum pernah bertemu dengan mereka, yang mengakui kepakaran saya dibidang teknologi partikel. Berikut cuplikan dua diantaranya:
We have learned of your published research on powder technology. We would like to invite your participation in our publishing program. In particular, I have in mind a new research or review article for an edited collection (invitation only) being assemble under my direction tentatively entitled ~Powder Engineering, Technology and Applications".. and so on. (Frank Columbus, Nova Science
Publishers Inc., NY, USA) I read your interesting paper concerning the donut-shaped
silica particles presented on the 14th regional symposium on
chemical engineering. It is a very interesting matter and I
would like to ask you kindly if you have published any more on
this topic for sending a reprint of your interesting papers . .
. . and so on (Dr. Boris Mahltig, GMBU, Germany)
Mudah-mudahan dengan dikukuhkannya saya sebagai besar, saya mampu mengemban amanat ini dengan sebaik-baiknya, mampu menjadi seorang guru besar yang benar-benar layaknya seorang guru besar. Seorang guru besar yang mampu melahirkan karya ilmiah berkualitas dan bermanfaat dengan sumber daya dan -dana yang ada. Seorang guru besar yang mampu berkiprah dan unjuk diri dengan penuh rasa percaya diri diajang ilmiah internasional. Bukan seorang guru besar yang hanya mampu mencari alasan dan pembenaran diri agar bisa dengan tenang memaafkan diri sendiri atas ketidakmampuan dan ketidakberdayaannya untuk berkarya di bumi Indonesia, di bumi ITS tercinta ini.
Saya telah banyak menerima dukungan dan bantuan dari banyak pihak selar studi dan karir saya sampai saya berhasil mencapai jabatan sebagai Guru Bes di Fakultas Teknologi Industri ITS. Untuk itu pertama saya ingin menyampaik rasa terima kasih kepada: 1. Rektor ITS, Senat ITS, Senat Guru Besar ITS, Dekan FTI, Senat HI, at dukungan dan rekomendasinya kepada saya untuk diangkat menjadi Gu Besar. 2. Menteri Pendidikan Nasional dan Direktur Jenderal Pendidikan Tinggi at persetujuan kepada saya untuk diangkat sebagai Guru Besar. Secara khusus, dari lubuk hati yang paling dalam saya juga ingin menyampaik rasa terima kasih dan penghargaan kepada: 1. Kedua orang tua saya bapak Ramelan (aim) dan ibu Karsini (aim) yang tel mendidik dan membimbing saya dengan penuh kasih sayang d kesabaran dan senantiasa berdoa tanpa kenai lelah untuk kebaikan d kebahagiaan saya sekeluarga. 2. Mertua saya bapak Masroem (aim) dan ibu Solichah atas segala nase dan doanya. 3. Istri saya tercinta Astuti Mu'arofah yang selalu mendampingi saya deng kasih sayang, pengertian, dukungan, kesabaran dan pengorban baik dikala senang rnaupun susah, dan anak-anak saya yang menyejukk Rasyid, Yasrnin dan yang sclalu mcrnbuat saya mer) sen<mg dan bahagia.
4. Sdudara-saudara say.) dati besar bapak Rarnelan (aim), kE::iuc:i mbak Ninik, kelu;)rga mbdk kf'lu
18 17
dan rekomendasinya sehingga saya bisa melanjutkan studi di Tokyo Institute of Technology dan Hiroshima University, Jepang. Dari befiaulah saya banyak belajar bagaimana melakukan penelitian dengan baik.
9. Teman-teman alumni Teknik Kimia ITS terutama angkatan 1985 (K25) d. alumni SMAN 3 Madiun lulusan 1985 atas kebersamaannya. 10. Semua pihak yang tidak mungkin saya sebutkan satu per satu.
2. Prof. Achmad Baktir dan Ir. M. Rasad, M.T. sebagai pimpinan Jurusan Teknik Kimia ITS pada waktu itu yang telah merekomendasikan saya sebagai dosen ITS serta bimbingan dan dukungannya.
Akhir kata saya mengucapkan terima kasih atas kesabaran para hadir
3. Keluarga besar Jurusan Teknik Kimia ITS, terutama Dr. Sumarno dan Dr. Arief Widjaja yang telah berjuang dan mengalami masa sulit bersama-sama sejak saya menjadi dosen baru di ITS; Prof. Gede Wibawa atas kebersamaannya di Tokyo dan di Hiroshima dan Prof. Tri Widjaja di Hiroshima selama saya menempuh studi lanjut; Prof. Nonot Soewarno yang tak bosan-bosannya selalu menyemangati saya untuk terus berkarya; Dr. Sri Rachmania Juliastuti, mbak Susi dan pak Kardji atas bantuan, dukungan dan kerjasamanya selama saya menjadi Koorprodi Pascasarjana Teknik Kimia ITS; semua dosen dan karyawan atas dukungan dan kerjasamanya. 4. Keluarga besar Proyek I-MHERE bl ITS, terutama Dr. Bambang Pramudjati, mbak Yayuk, Acha dan Ratih atas bantuan dan kerjasama.nya. 5. Para bapak/ibu guru saya di SON Mojorejo 4 Madiun, SMPN 4 Madiun, dan SMAN 3 Madiun dan di Jurusan Teknik Kimia ITS yang telah mendidik dan membimbing saya. 6. Prof. Kohei Ogawa atas bimbingannya sehingga saya bisa lulus program master, dan Prof. Kikuo Okuyama dan Prof. Manabu Shimada yang telah membimbing saya sehingga saya dapat menyelesaikan program doktor dan yang telah mengajari saya bagaimana menemukan ide dan melakukan penelitian yang bermutu. 7. Keluarga besar Laboratorium Mekanika Fluida dan Pencampuran, Jurusan Teknik Kimia ITS, terutama Dr. Tantular Nurtono dan Dr. Widiyastuti dan para mahasiswa dan alumni atas bantuan dan dukungannya sehingga saya dapat melakukan pekerjaan penelitian dengan baik. 8. Keluarga besar Laboratorium Elektrokimia dan Korosi, lurusan Teknik Kimia ITS, terutama Ir. Minta Yuwana, M.s., Ir. Samsudin Affandi, M.S., dan mas Rahman serta para mahasiswa dan alumni laboratorium Elektrokimia dan Korosi atas komitmen, kerja keras dan kerjasamanya untuk memajukan laboratorium.
senantiasa memberikan rahmat, taufik dan hidayah-Nya agar kita selalu dap
19
semuanya dan mohon maaf atas segala kekhilafan. Mudah-mudahan Allah SVI menjalankan tugas dan amanat yang dibebankan kepada kita. Wabilfahi taufiq waf hidayah
Wassafamu 'afaikum wa rahmatulfahi wa barakatuh.
20
• [19] L. Gradon, J. Marijnissen, Optimization of Aerosol Drug Delivery, Kluwel
DAFTAR PUSTAKA [1] A.A. Howling, Ch. HoUenstein, P.-J. Paris, Appl. Phys. Lett. 59, 1409-1411,
1991.
[2J H. Setyawan, M. Shimada, Y. Imajo, Y. Hayashi, K. Okuyama, J. Aerosol Sci.
34, 923-936, 2003.
[3J H. Setyawan, M. Shimada, Y. Hayashi, K. Okuyama, S. Yokoyama, Aerosol
Sci. Tech. 38,120-127, 2004.
[4J G.S. Selwyn, J. Singh, R.S. Bennett, J. Vac. Sci. Tech. A 77, 2758-2765, 1989.
[5J H. Setyawan, M. Shimada, K. Ohtsuka, K. Okuyama, Chem. Eng. Sci. 57,
497-506, 2002.
[6J H. Setyawan, M. Shimada, K. Okuyama, J. Appl. Phys. 92, 5525-5531, 2002.
[7J N. Kashihara, H. Setyawan, M. Shimada, Y. Hayashi, C.S. Kim, K. Okuyama,
S. Winardi, J. NanopartiC/s Res. 8, 395-403, 2006.
[8) H. Setyawan, M. Shimada, Y. Hayashi, K. Okuyama, J. Vac. Sci. Tech. A 23,
388-393, 2005.
[9J T. Coradin, M. Boissiere, J. Livage, Current Med. Chem. 13,99-108,2006.
[10J B.M. Novak, Adv. Mater. 12,1921-1923,2000.
[l1J R. Balgis, D. Wardhani, H. Setyawan, S. Winardi, Proc. The 14th Regional
Symposium on Chemical Engineering, AM-21, Yogyakarta, 4-5 Desember
2007.
[12) H,J. Chen, P.e. Jian, J.H. Chen, L. Wang, W.Y. Chiu, Ceramics Inti. 33, 643 653,2007. [13J J. Jia, X. Zhou, R.A. Caruso, M. Antonietti, Chem. Lett. 33,202-203,2003. [14J D. Bahrak, Y. Riaswati, H. Setyawan, Pros. Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses 2008, E-60-1-8, Semarang, 13-14 Agustus 2008. [15J R. Balgis, H. Setyawan, Proc. The 6th Kumamoto University-Surabaya Forum, 104-105, Surabaya, 5-6 November 2008. [16] H. Setyawan, M. Yuwana, S. Winardi, Proc. The 4th Asian Particle
Technology Symposium (APT 2009), APT2oo9-66-1-6, New Delhi, India, 14 16 September 2009.
[17J H. Setyawan, M. Yuwana, S. Winardi, Proceeding 14th Regional Symposium on Chemical Engineering, AM-22, Yogyakarta, December 4-5,2007. [18] G. Zhou, Y. Chen, S. Yang, Microporous Mesoporous Mater. 119, 223-229,
2009.
21
Academic Publisher, 2003. [20J S. Affandi, H. Setyawan, S. Winardi, A. Purwanto, R. Balgis, Adv. Powde,
Technol. 20, 468-472, 2009.
[21] F. Fajaroh, H. Setyawan, S. Winardi, Widiyastuti, W. Raharjo, E. Sentosa Jurnal Nanosains dan Nanoteknologi, Edisi khusus, 22-55, 2009.
[22J A.A. Olowe, J.M.R. Genin, Corros. Sci. 32, 965-984, 1991.
22
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Riwayat Kepangkatan/Jabatan
1. Penata Muda (lii/a)/CPNS, TMT 1 Februari 1991 Nama
: Heru Setyawan
2. Penata Muda (I II/a)/Asisten Ahli Madya, TMT 1 Oktober 1992
Tempat & tanggallahir Alamat kantor
: Madiun, 3 Pebruari 1967 : Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS
4. Penata (1II/cl/Lektor Muda, TMT 1 April 2000
3. Penata Muda Tk.1 (lii/b)/Asisten Ahli, TMT 1 Oktober 1997
Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111
5. Penata (lii/cl/Lektor (impassing), TMT 1 Januari 2001
Tel.: (031) 5946240, fax: (031) 5999282 e-mail:
[email protected]
6. Penata (lii/c)/Guru Besar, TMT 1 Oktober 2009. Keanggotaan dalam Organisasi Profesi
Alamat rumah
: Bumi Marina Emas Barat 4/55, Surabaya 60111 Tel.: (031) 5928644
Istri Anak
: Astuti Mu'arofah
1. The Society of Chemical Engineers Japan, 2003-sekarang. 2. Masyarakat Nanotechnology Indonesia (MNI), 2008-sekarang.
: 1. Khadijah Hamumpuni Setyawan 2. Muhammad Rasyid Setyawan
Pelatihan Fungsional
3. Yasmin Nabila Setyawan 4. Sarma Azizah Setyawan
1. Pelatihan Pengendalian Polusi Udara Particulate, Osaka Prefectur University, Japan, Oktober-Nopember 1993. 2. Teaching Improvement Workshop, Bandung, Pebruari-Maret 1999.
Riwayat Pendidikan
1. SON Mojorejo IV Madiun, 1979 2. SMPN IV Madiun, 1982
Penghargaan
3. SMAN 3 Madiun, 1985
2. Oosen Berprestasi III tingkat Fakultas Teknologi Industri ITS, 2009.
1. Owidya Satya Perdana, 2009.
4. Sarjana (Ir.), Teknik Kimia ITS, 1990 5. M.Eng., Teknik Kimia, Tokyo Institute ofTechnology, 1996 6. O.Eng., Teknik Kimia, Hiroshima University, 2003 Riwayat Pekerjaan
1. Oosen, Jurusan Teknik Kimia HI-ITS, 1990-sekarang 2. Peneliti, Japan Science and Technology Agency (JST), 2003-2004. 3. Kepala Lab. Kimia Analisa & Instrumentasi, Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS, 2007-2009. 4. Koordinator Program Pascasarjana Teknik Kimia ITS, 2007-sekarang. 5. Academic Secretary, I-MHERE Project b11TS, 2007-sekarang. 6. Kepala Lab. Elektrokimia dan Korosi, Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS, 2009 sekarang.
23
Hibah Penelitian (tahun 2005 dan setelahnya)
1. Immobilisasi glucose oxidase dan horse raddish peroxidase dalam sol-ge silica untuk biosensor glukosa, Insentif Riset Terapan, Kementerian Negar Riset & Teknologi, 2010 (Ketua). 2. Teknologi hidrogen storage berbasis silica aerogel dart abu ketel pabri gula, Hibah Kompetitif Sesuai Prioritas Nasional, OP2M DlKTI, 2009 (Ketua). 3. Pengembangan penyimpan hidrogen berbasis silica aerogel yang didopin ion logam dari waterglass dengan pengeringan tekanan ambient, Rise Strategis Nasional, OP2M OIKTI, 2009 (Anggota). 4. Pengembangan adsorbent unggul untuk pemurnian alkohol menjadi baha bakar, Research Grant I-MHERE b1, 2009 (Ketua). 5. Studi tekno-ekonomi biomassa sebagai sumber energi untuk jangk menengah dan jangka panjang, Riset Unggulan Puslit Energi & Rekayas LPPM-ITS, 2008 (Ketua). .
24
6. Pengembangan proses pembuatan silica gel dari abu ketel pabrik gula, Hibah Bersaing, DP2M DlKTI, 2005-2008 (Ketua). Pengabdian pada Masyarakat (tahun 2005 dan setelahnya)
1. Instruktur pelatihan simulasi proses dengan HYSYS untuk staf PT. Petrokimia Gresik (2005) dan PT. Pertamina (200S-2008). 2. Instruktur in-house training korosi dan perawatannya untuk karyawan PT. Kaltim Methanollndustri (KMI), 2009. 3. Study evaluasi air preheater unit amoniak pabrik I, PT. Petrokimia Gresik, 2005. 4. Study evaluasi unjuk kerja boiler, PT. Kaltim Daya Mandiri, 2006. 5. Pemodelan crude distillation unit (CDU) & high vacuum unit (HVU) dengan HYSYS, PT. PERTAMINA UP-III Plaju-Sei Gerong, Sei Gerong, 2008. 6. Study geometrical effect to gas measurement on fiscal gas metering system, Total E&P Indonesie, 2009-2010. PubJikasi Jurnallnternasional
1. Affandi, S., Setyawan, H., Winardi, S., Purwanto, A. and Balgis, R., A facile method for production of high-purity silica xerogels from bagasse ash, Advanced Powder Technology, 20, 468-472 (2009). 2. Nurtono, T., Setyawan, H., Altway, A. and Winardi, S., Macro-instability characteristic in agitated tank based on flow visualization experiment and large eddy Simulation, Chemical Engineering and Research Design, 87, 923 942 (2009). 3. Widiyastuti, W., Purwanto, A., Wang, W.N., Iskandar, F., Setyawan, H. and Okuyama, K., Nanoparticle Formation Through Solid-Fed Flame Synthesis: Experiment and Modeling, AIChE Journal, 55(4}, 885-895 (2009). 4. Setyawan, H., and Yuwana, M., Modeling and Simulation of Aluminum Nanoparticle Synthesis by the Evaporation-Condensation Process Using the Nodal Method, Chemical Product and Process Modeling, 3(1}, Article 32, 1 12 (2008). 5. Nurtono, T., Setyawan, H., Altway, A. and Winardi, S., Numerical Analysis of Macro-Instability Characteristic in a Stirred Tank by Means of Large Eddy Simulations: Off-Bottom Clearance Effect, Chemical Product and Process 25
Modeling, 3(1), Article 45, 1-24 (2008). 6. Kashihara, N., Setyawan, H., Shimada, M., Hayashi, Y., Kim, C. S., Okuyal K. and Winardi, S., Suppression of particle generation in a plasma pro( using a sine-wave modulated rf plasma, Journal of Nanoparticle Resea, 8,395-403 (2006). 7. Moriya, T., Imajo, Y., Shimada, M., Okuyama, K., and Setyawan, Observation of heat-induced particle re-suspension and transport il vacuum chamber, Japanese Journal of Applied Physics, 44, 4871-4: (200S). 8. Shimada, M., Setyawan, H., Hayashi, Y., Kashihara, N., Okuyama, K., i Winardi, S., Incorporation of dust particles into a growing film dur silicon dioxide deposition from a TEOS/0 2 plasma, Aerosol Science I Technology, 39, 408-414 (200s). 9. Hayashi, Y., Shimada, M., Setyawan, H., Okuyama, K., and Kashihara, Effects of gas flow rate on particulate contamination in a PECVD reac1 Journal of the Society of Powder Technology Japan, 42, 105-109 (200S). 10. Setyawan, H., Shimada, M., Hayashi, Y., and Okuyama, K., Removal particles during plasma processes using a collector based on the proper1 of particles suspended in the plasma, Journal of Vacuum Science ( Technology A, 23(3), 388-393 (200s). 11. Setyawan, H., Shimada, M., Hayashi, Y., Okuyama, K., and Winardi, Modeling of and experiments on dust particle levitation in the sheath ( radio frequency plasma reactor, Journal of Applied Physics, 97, 043306 (2005). 12. Setyawan, H., Shimada, M., Hayashi, Y., and Okuyama, K., Part formation and trapping behaVior in a TEOS/0 2 plasma and their effects contamination of a Si wafer, Aerosol Science and Technology, 38, 120 (2004). 13. Setyawan, H., Shimada, M., Imajo, Y., Hayashi, Y., and Okuyama, Characterization of particle contamination in process steps during plasl enhanced chemical vapor deposition operation, Journal of Aerosol Sciel 34, 923-936 (2003). 14. Setyawan, H., Shimada, M., and Okuyama, K" Characterization of . particle trapping in a plasma-enhanced chemical vapor deposition reac Journal of Applied Physics, 92, SSi5-SS31 (2002).
26
15. Shinagawa, H., Setyawan, H., Asai, T., Sugiyama, V., and Okuyama, K., An
2009), APT2009-66-1-6, New Delhi, India, 14-16 September 2009.
experimental and theoretical investigation of rarefied gas flow through circular tube of finite length, Chemical Engineering Science, 57, 4027-4036
2.
Balgis, R., Setyawan, H., Development of Water Selective Silica-Composit, Adsorbent from Water Glass for Solid Sorption Refrigeration System, Pro(
3.
Setyawan, H., Vuwana, M. and Winardi, S., SynthesiS of spherical ane donut-shaped silica particles derived from water glass-based colloida
The 6th Kumamoto University Forum Surabaya, 5-6 November 2008.
(2002). 16. Setyawan, H" Shimada, M., Ohtsuka, K., and Okuyama, K., Visualization and numerical simulation of fine particle transport in a low-pressure
nanoparticles by spray drying method, Proceeding 14th Regiona Symposium on Chemical Engineering, AM-22, Vogyakarta, December 4-5
parallel plate chemical vapor deposition reactor, Chemical Engineering Science, 57, 497-506 (2002).
17. Altway, A., Setyawan, H., Margono, and Winardi, S., Effect of particle size on simulation of three-dimensional solid dispersion in a strirred tank, Chemical Engineering Research and Design, 79,1011-1016 (2001). 18. Shimada, M., Okuyama, K., Setvawan, H., Iyechika, V., and Maeda, T., Effect of pressure and gas feed rate on growth rate profile of GaN thin film in
4.
vertical MOCVD reactor, Kagaku Kogaku Ronbunshu, 26, 804-810 (2000).
5.
2007. Balgis, R., Wardhani, D., Setyawan, H., and Winardi, S., Synthesis 0 mesoporous silica by gelatin-templated sol-gel method from water glass Proceeding 14th Regional Symposium on Chemical Engineering, AM-21 Vogyakarta, December 4-5, 2007. Affandi, S., Setyawan, H., Kusumaningrum, D., Handriyani, D. and Winardi. S., A simple low-energy method to produce silica gel with high surface area
Jurnal Nasional
from bagasse ash, Proceeding 14th Regional Symposium on Chemical
1. Balgis, R. dan Setyawant H. t Sintesa Partikel Silika Berpori Dengan Metode Dual Templating System dan Water Glass, Jurnal Nanosains dan Nanoteknologi, hal. 13-18, Edisi khusus, Agustus 2009. 2. Fajaroh, F., Setyawan, H., Winardi, S., Widiyastuti, Raharjo, W. Dan
Engineering, AM-19, Vogyakarta, December 4-5,2007. Setyawan, H., Modeling and simulation of aluminum nanoparticle synthesi5
6.
by
evaporation-condensation
process,
Proceeding
14th
Regiona,
Symposium on Chemical Engineering, SE-16, Vogyakarta, December 4-5,
Sentosa, E., Sintesis Nanopartikel Magnetite dengan Metode Elektrokimia Sederhana, Jurnal Nanosains dan Nanoteknologi, hal. 22-25, Edisi khusus, Agustus 2009. 3. Setyawan, H., Vuwana, M. dan Wibawa, G., Metoda sederhana dan berenergi rendah untuk memproduksi silica gel dari abu bagasse, Jurnal
7.
IImiah Sains dan Teknologi Industri, 6(3),189-197 (2007).
8.
4. Setyawan, H., Modeling of charged dust particles in the sheath of radio frequency plasma, Majalah JPTEK, 17,76-81 (2006).
2007. Shimada, M., Okuyama, K., Kashihara, N., and Setyawan, H., Control 01 generation of dust particles in a PECVD reactor for Si02 film deposition 4th Workshop on Fine Particle Plasmas, National Institute for Fusio
Science, Toki, Japan, December 1-2, 2003.
and Okuyama, K.
Shimada, M., Setyawan, H., Hayashi, V., Kashihara, Particle formation and its effect on silicon wafer contamination during thi film preparation using TEOS/oxygen plasma, 22nd Annual Conference 0 American Association for Aerosol Research (AAAR), California, US, Octobe
5. Setyawan, H., Pemuatan listrik bipolar untuk partikel aerosol, Jurnal Teknik Kimia Indonesia, 4, 287-295 (2005). 9. Seminar Internasional (tahun 2002 dan setelahnya)
20-24, 2003. Shimada, M., Imajo, V., Hayashi, V., Okuyama, K., and Setyawan, H. Relation between dust particle properties and operation in a PECV reactor for thin film preparation, The 20th Symposium on Aerosol Scienc
1. Setyawan, H., Vuwana, M., Winardi, S., Effect of Solution pH on the Morphology of Silica Particles Prepared by the Spray Drying of Sodium Silicate Solution, Proc. The 4th Asian Particle Technology Symposium (APT
and Technology, Japan Association of Aerosol Science and Technology Tsukuba, Japan, July 29-31,2003.
27
28
I_~
10. Setyawan, H., Shimada, M., Imajo, Y., and Okuyama, K., Contribution of individual process steps on particle contamination during plasma CVD operation, 203rd Meeting of The Electrochemical Society, Paris, France, April27 May 2, 2003. 11. Setyawan, H., Shimada, M., Imajo, Y., and Okuyama, K., Characterization of particle contamination in process stages of PECVD operation, SCEJ autumn meeting 35th, Kobe, September 17-20, 2002. 12. Setyawan, H., Shimada, M., Imajo, Y., and Okuyama, K., Particle trapping phenomena in a plasma CVD reactor, International Aerosol Conference 2002, Taipei, Taiwan, September 9-14,2002.
Flok dalam Tangki Berpengaduk Inclined Fan Turbine dengan Populatil Seminar Nasional Teknik Kimia Soebardjo Brotohardjono III "Rekay; Energi dan Energi Alternatif", Surabaya, 10-11 Agustus 2006.
B. Setyawan, H., Shimada, M. dan Okuyama, K., Pengaruh laju alir I terhadap kontaminasi partikel dalam reaktor PECVD, Seminar Nasio' Rekayasa Kimia dan Proses 2005, Semarang, 27 -2B Juli 2005.
Seminar Nasional (tahun 2005 dan setelahnya)
1. Bahrak, D., Riaswati, Y., Setyawan, H., Sintesa adsorbent unggul yang selektif terhadap air untuk sistem refrigerasi sorption padat, Prosiding Seminar Nasional Rekayasa dan Proses, Semarang, 13-14 Agustus 200B, E 60-1-B.
2. T. Nurtono, Rasky S. P., Alief N. M., H. Setyawan, A. Altway, S. Winardi, Phenomena Mikroinstabilitas dalam Tangki Berpengaduk terhadap Pencampuran Padat-Cair, Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses (SRKP) 2007, Semarang, 25 - 26 Jull 2007. 3. Romanus K. T. N., H. Setyawan, Nonot S., S. Winardi, Analisis Aliran Fluida dalam Sieve tray Berbaffle secara Quasi Steady State, Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses (SRKP) 2007, Semarang, 25 - 26 Juli 2007. 4. Setyawan, H., Yuwana, M., Wibawa, G. and Taufani, F., Sintesis silica gel dengan pori-pori mikro dari abu bagasse, Seminar Nasional Teknik Kimia 2006, Palembang, 19-20July 2006. 5. T. Nurtono, M. Sholeh, H. Setyawan, S. Winardi, A. Altway, Analisis Makro Instabilitas dalam Tangki Berpengaduk: Pengaruh Jenis dan Jumlah Impeller, Seminar Nasional Teknik Kimia 2006, Palembang, 19-20 July 2006. 6. T. Nurtono, A. Krisdiana P., Isroni, H. Setyawan, S. Winardi, A. Altway, Simulasi Makro Instabilitas dalam Tangki Berpengaduk Inclined Fan Turbine, Seminar Nasional Teknik Kimia Soebardjo Brotohardjono III "Rekayasa Energi dan Energi Alternatif", Surabaya, 10-11 Agustus 2006. 7. Y. La Goa, N. Anggreani, H. Setyawan, S. Wi nardi, 'Simulasi Pertumbuhan
29
30
