BAH 11 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Green petroleum coke. Proses pengolahan minyak mentah di Pertamina UP I I Dumai, melalui dua tahapan, tahapan pertama menghasilkan produk naphta 8%, kerosene dan solar 29%, serta long residu 63%. Long residu sekitar 63 % itu terdiri dari Heavy Vaciim Gas Oil (HVGO) dan Short Residu.
Heavy
Vacum Gas Oil ( H V G O ) direngkah menjadi
kerosene, avtur dan solar. Sedangkan short residu direngkah secara termal menjadi LPG, Naphta, Solar, dan green petroeum
coke. Pertamina UP I I Dumai merupakan
kilang minyak terbesar yang mengolah short residu menjadi green petroleum coke. Green petroleum dimanfaatkan petroleum Coking
coke dengan unsur kandungan utama adalah karbon ban},'ak
sebagai carbon
aktif dan
sebagai bahan semikonduktor.
Green
coke yang dihasilkan Pertamina UP I I Dumai melalui kilang Delayed
Unit ( D C U ) dengan kapasitas 35.200 barel per hari mengubah fraksi-fraksi
minyak yang lebih ringan dengan cara thermal cracking.
Dalam termal
cracking
terjadi perengkahan hidrokarbon berat menjadi hidrokarbon rantai pendek pada temperatur tinggi. Padatan green petroleum
coke terbentuk dari reaksi polimerisasi
rantai karbon sebagai reaksi samping dari proses endotermik bertemperatur tinggi dan dikalsinasi pada temperature 1250 °C . Kadar kalori yang d i m i l i k i oleh green petroleum
coke lebih tinggi dari kadar
kalori yang m i l i k i oleh batu bara. Kadar kalori green petroleum
coke adalah 7.500 -
4
8.500 k kal/kg sedangkan
balu bara 5.000 - 6.000 k kal/kg dan juga abu sisa
pembakaran yang dihasilkan oleh greenpelroleum
coke lebih kecil dari batu bara.j 12|
2.2. Serabut tandan ko.song kelapas sawit. Kelapa sawit lermasuk dalam kategori
monokotil sehingga kelapa sawit
mcnunjukan ciri-ciri yang menNaniai kayu keras (hardwood).
Tandan kosong kelapa
sawit lerdiri dari serabut-serabut keras dan perenkima lembut yang tersusun dalam arah memanjang. Serabut tandan kosong kelapa sawit digunakan secara meluas sebagai sungkupan tanah [imtlching) sebagai pupuk dan sebagai bahan bakar di pabrik-pabrik. Serabut tandan kosong kelapa sawit (STKS) merupakan sejenis polimer alam yang dikenal sebagai bahan lignoselulosa dengan komposisi 45-50% selulosa, 2535% hemiselulosa dan 25-35% lignin. Kandungan bahan-bahan lignoselusa inilah yang menxumbang hampir 45% kandungan karbon yang menjadikan serabut tandan kosong kelapa sawit seperti juga bahan-bahan biomassa yang lainnya yang sesuai digunakan sebagai sumber penghasil produk karbon. Dalam bentuk kering, kandungan karbon dalam STKS rata-rata sebesar 42,8%o sedangkan abu sebesar 6,3%>. Kandungan unsur dalam serabut tandan kosong kelapa sawit terdiri dari N (0.35%), P (0,05%), Ca (0,15%) dan M g (0,18%), sedangkan kandungan oksidanya adalah C (42.8%), N2 (0,8), P2O5 (0,22%), K2O (2,9%) dan CaO (0.25%).[13]
5
2.3. Serbuk karbon swa-merckat. Salah satu bagian tcrpenliiig dalam penentuan karakteristik superkapasitor adalah elektroda. Pada umumnya material karbon digunakan sebagai bahan elekroda karena karbon memiliki luas permukaan yang besar untuk menyimpan energi yang bcsar sehingga dapat menghasilkan nilai kapasitansi yang besar dan tentu saja biaya fabrikasi yang murah. Serbuk karbon swa merekat (SKSM) yang dihasilkan dari STKS melalui proses pra-karbonisasi pada suhu rendah, yaitu 280°C, memiliki sifat yang dapat merekat tanpa menambah bahan pengikat. Dengan sifat yang unik i n i , sifat-sifat SKSM dapai diubahsuai melalui perlakuan secara fisika, kimia dan pemanasan sebelum diproses menjadi pelet karbon [14]. 2.4. Prinsip dasar superkapasitor. Superkapasitor belakangan
merupakan
salah
satu
divais
penyimpan
energi
yang
ini menarik perhatian karena memiliki karakteristik yang unik dan
berbagai kelebihan sebagai di\ais penyimpan energi diantaranya memiliki kapasitansi yang besar. nilai rapat daya yang besar, waktu pengisian dan pengosongan muatan yang cepat dan masa hidup yang lama. Prinsip dasar operasi superkonduktor sama dengan kapasitor konvensional. Sebuah kapasitor konvensional menyimpan energi dalam bentuk muatan listrik dan divaisnya terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan dielektrik. Pada kapasitor konvensional, energi disimpan dengan memindahkan pembawa muatan, yaitu
elektron dari pelat
konduktor dan mendeposisikan
elektron pada
pelat
6
konduktor yang lain. Pelepasan muatan ini menciplakan potcnsial listrik di antara kedua pelat konduktor. Muatan-muatan yang dapat disimpan pada kapasitor discbul sebagai kapasitansi dengan besar kapasitansi dapat dihitung dengan :
C = ^ = .-^ V
(1)
cJ
Sedangkan besarnya energi listrik yang dapat disimpan sebanding dengan jumlah muatan
yang disimpan dan potensial yang ditimbulkan. yang diberikan oleh
persamaan (2).
i- = LcV-=-qV 2 dengan
(2) 2^
C adalah kapasitansi. q adalah muatan, V adalah tegangan listrik, e adalah
konstanta dielektik dari bahan. .A. adalah luas permukaan . d adalah tebal bahan dielektrik dan U adalah energi potensial listrik. Untuk meningkatkan energi yang tersimpan pada superkonduktor >ang dioperasikan pada tegangan maksimum maka kapasitansi gravimetrik elektroda harus ditingkatkan. Total kapasitansi dari sebuah kapasitor dengan dua elektroda >ang tersusun seri, diberikan oleh persamaan (3). [15]
'
' - ^
(3)
c, c, c, dengan C i dan C2 adalah kapasitansi dari masing-masing elektroda. Perbedaan
antara
kapasitor
konvensional dengan
superkapasitor
adalah
superkapasitor tidak memiliki konvensional dielektrik tetapi superkapasitor memiliki dua lapisan dari substrat yang sama. Superkapasitor
menyimpan muatan listrik
dengan cara yang sama tetapi pengisian muatan tidak dikumpulkan pada kedua
7
konduktor yang dipisahkan oleh bahan dielektrik letapi muatan dikumpulkan pada pada lapisan
anlarmuka
(interface)
antara permukaan
konduktor dan
larutan
cleklrolit. Superkapasitor terdiri dari dua pengumpul arus ( 1 , 2 ) dan agar tidak terjadi konlak lisuik antara kedua pengumpul arus maka sebuah lapisan yang material non-konduktif yang disebut pemisah (separator)
bcrupa
(3) diletakan. Pemisah
mcsiilah material berpori agar larutan elektrolit melintasinya melalui pori-pori pemisah tcrscbut. Kclika tegangan bias dberikan di antara kedua elektroda, maka lapisan muatan posilif (5) akan terbentuk pada permukaan dalam dari salah satu elektroda sebagai akibat dari keberadaan ion-ion negatif (6) dari larutan elektrolit dan lapisan muatan negatif (7) pada permukaan internal dari muatan negatif sebagai akibat dari ion-ion positif (8) dari larutan elektrolit. Akibatnya listrik dua lapis terbentuk pada masing-masing permukaan elektroda dan nilai kapasitasnsi
yang
tinggi dapat dicapai [16].
8
