o l e h
Setijo Bismo Departemen Teknik Kimia – Fakultas Teknik Universitas Indonesia 2010
Intensifikasi Proses • Pertama kali diperkenalkan sebagai suatu konsep dan diaplikasikan dalam kegiatan perancangan pabrik ICI di Inggris oleh Profesor Colin Ramshaw pada dekade tahun 1970an sampai 1980an. • Dianggap sebagai suatu revolusi konsep perancangan pabrik kimia dengan beberapa metode pendekatan yang memungkinkan untuk ”minimisasi” ukuran peralatan proses dan sistem pemroses dalam pabrik kimia yang sangat berarti, yang dirancang dengan kapasitas produksi tertentu (Reay et al, 2009; Keil, 2007).
Tujuan Intensifikasi Proses
• Intensifikasi laju transport molekul-molekul (bahan-bahan kimia) dalam proses-proses kimia yang mengikutinya, • Memperbaiki teknik pengendalian dari kinetika reaksi kimia, • Minimisasi produk samping dan limbah yang mungkin terjadi, • Meningkatkan efisiensi penggunaan energi, • Minimisasi biaya kapital dan pengoperasian pabrik, • Minimisasi penggunaan ruangan gudang yang terlalu luas, • Peningkatan keamanan pengoperasian dan perawatan pabrik, • Memperbaiki waktu tanggap, jika terjadi keadaan darurat/bahaya.
Intensifikasi Proses: Konsep dan Perangkat REAKTOR KIMIA PERALATAN (PIRANTI KERAS)
PERALATAN OPERASI NON-REAKSI
INTENSIFIKASI PROSES
REAKTOR MULTIFUNGSI
SEPARASI HIBRIDA METODE (PIRANTI LUNAK) SUMBER ENERGI ALTERNATIF
METODE LAIN
-
Spinning-disk reactor Static mixer reactor Monolithic reactor Microreactor Membrane reactor Ultrasonic reactor Plasma reactor Static mixer Compact heat exchanger Rotating packed bed Centrifugal absorber
-
Reverse-flow reactors Heat-integrated reactor Reactive separations Reactive comminution Reactive extrusion Fuel cells Chromatographic reactor
- Reverse-flow reactors - Heat-integrated reactor - Reactive separations -
Medan centrifugal Energi ultrasonik Energi matahari Gelombang mikro Medan magnet dan liastrik Teknologi plasma
- Fluida superkritis - Operasi reaktor dinamik (periodik) - Sintesis proses
Teknologi Plasma • Jenis materi keempat berbentuk lebih menyerupai gas yang berada dalam keadaan terionisasi dan memiliki waktu keberadaan (lifetime) yang relatif singkat, • Partikel neutron, ion positif, ion negatif dan elektron yang sangat terpengaruh oleh medan elektromagnetik, • Atom atau molekul yang kehilangan elektron karena beberapa elektron di orbit terluarnya telah terpisah dari atom (molekul) asalnya, • Proses penyisihan elektron dari atom dan atau molekul kimia membutuhkan suatu tingkat energi tertentu, baik dalam bentuk panas, listrik ataupun cahaya.
Klasifikasi Teknologi Plasma 1. Plasma Termal, yaitu jenis plasma yang memiliki suhu partikel gas setara atau hampir sama dengan suhu elektronnya (Tgas ≈ Telektron). Dalam hal ini, suhu elektron dan partikel gas berada dalam keadaan kesetimbangan (quasi-equilibrium) akibat adanya pemanasan Joule (Joule heating). Contohnya adalah plasma matahari. 2. Plasma Non-Termal (NTP), adalah plasma dengan suhu gas yang lebih rendah daru suhu elektronnya (Tgas < Telektron). Suhu elektron dapat mencapai harga sekitar 1 eV (elektron-Volt) atau sekitar 10.000 K bahkan lebih tinggi lagi, sedangkan suhu partikel gas berada di sekitar suhu ambien. Contohnya adalah Aurora Borealis dan Aurora Australis.
Aplikasi Teknologi Plasma
1. Sebagai pemerkuat eksitasi sekaligus prekursor dalam sistem produksi material adi dengan teknik PECVD, 2. Prekursor energi dalam sistem pengolahan limbah padat menjadi bahan bakar gas, yang sangat potensial untuk menggantikan alat insinerator, 3. Aplikasi plasma non-termal (NTP) untuk proses konversi gas buang kendaraan bermotor (NOx dan SOx) menjadi bahan kimia lain yang tidak berbahaya, 4. Aplikasi NTP untuk proses konversi gas-gas rumah kaca (CO2 dan CH4) dan uap air (kukus) menjadi hidrokarbon dengan rantai C lebih panjang.
Teknologi Ozon dan Aplikasinya Penggunaan molekul ozon (O3) dalam proses-proses kimia oksidatif dalam reaktor kontak, yaitu reaktor kimia fasa gas-cair, Secara alamiah, ozon dihasilkan melalui proses pemaparan sinar ultraviolet (sinar UV), khususnya dengan panjang gelombang 242 nm, Sebagai bahan disinfektan dalam proses sterilisasi air (minum), teknologi ozon dikenal paling unggul, selektif dan sangat efektif, Selain digunakan sebagai molekul disinfektan air minum, Teknologi Ozon juga diaplikasikan untuk: pengolahan air limbah pabrik, remediasi dan meningkatkan kualitas air danau, sungai, dan tambak (udang) yang tercemar oleh berbagai macam zat renik (mikroorganisme) pathogen, Molekul ozon juga dapat digunakan untuk menghilangkan bau tidak sedap di ruangan-ruangan (pabrik, rumah, kantor, dan mobil), Teknologi ozon juga dapat digunakan untuk proses-proses penyisihan zat organik dan mineral yang berlebihan serta beracun dalam sistem perairan.
Sistem Industri Proses Kimia Reaktor kimia, sebagai wahana konversi bahan baku menjadi produk yang diinginkan, merupakan ”jantung” dari sistem proses kimia, Proses lain yang mengikuti (atau pun mendahului) sistem reaksi kimia adalah Separasi (pemisahan).
Bahan-bahan Baku
Proses Pemisahan (Separasi)
Limbah
Proses Kimiawi (Konversi)
Proses Pemisahan (Separasi)
Limbah
Produk Utama Produk Samping
Kondisi Operasi, Katalis dan Produksi Limbah Pemilihan kondisi operasi dan jenis katalis (dan sistem aksesori produksi kimia lainnya) sangat berpengaruh pada kualitas perolehan produk yang diinginkan, Efisiensi perpindahan massa dan panas juga semakin ditingkatkan dan diperbaiki sebagai suatu sistem pemroses utama dalam industri proses kimia, Secara sistematis dapat berdampak dalam produksi limbah proses (gas dan atau cair) yang membahayakan kualitas hidup manusia dan lingkungannya .
Fakta tentang Kondisi Kita Kita di Indonesia, masih jauh dari Industri Kimia yang berkinerja tinggi, Kita bahkan masih belum banyak memiliki Industri Kimia yang berwawasan lingkungan sekaligus yang bertanggung-jawab terhadap kualitas hidup manusia! Bahkan, berbagai teknologi yang kita miliki saat ini khususnya di Industri Proses, merupakan teknologi yang sudah ketinggalan 10 – 20 tahun atau bahkan lebih !
Terobosan dan Sumbangsih Teknologi Alternatif (1)
Hal utama yang diperlukan dari seorang ilmuwan peneliti Teknik Kimia adalah kejelian, intuisi dan imajinasi yang baik dalam implementasi sistem produksi, minimisasi limbah (pengendalian pencemaran), yang diikuti dengan aplikasi metode-metode baru (hibrida) dalam penanggulangan masalah yang ada.
Konsep Sistem Reaktor Plasma Membran Katalitik, hasil ”Intensifikasi Proses”
Terobosan dan Sumbangsih Teknologi Alternatif (2)
Konsep Reaktor Monolith dengan Eksitasi Reaktan Gas: konsep sistem reaktor untuk mengoptimalkan kebutuhan panas yang tepat dengan waktu implementasi sekejap (instantaneous) dalam suatu proses konversi kimiawi diyakini dapat menghasilkan produk dengan konversi perolehan dan selektivitas yang tinggi sedemikian sehingga pembentukan limbah atau pun produk-produk samping dapat diminimisasi.
Konsep Sistem Reaktor Monolith dengan Eksitasi Reaktan Gas
Teknologi Ozon untuk Teknologi Pengolahan Air
O2
Dielektrik
A
Generasi I (OG/G1/VII/96)
A B
B C
H
DIMENSI RANCANGAN PROTOTIPE OZONATOR (mm) :
C
Elektroda Basah Elektroda Dalam
10 – 25 kV
h
Generasi II (OG/G2/IX/97)
∅AA :
80,0
∅AA :
50,0
∅BB :
43,0
∅BB :
22,0
∅CC :
21,5
∅CC :
12,5
H
: 450,0
H
: 350,0
h
: 380,0
h
: 250,0
Isolator : Gelas DURAN 3 mm Konduktor : Cu-SS314/306 Elektroda : SS/CS/Ag/Ni/Mn
Dielektrik dielektrik bergerak
O2
~ 15 – 25 kV AC
corona discharge
O3
Elektroda dalam O2
corona discharge
dielektrik bergerak
O3
Prototipe Ozonator (1996 ~ ) untuk Pengolahan Air Limbah
O3
Air Minum Sehat (Water Fontain) di Lobby FTUI
Sisi Barat
Sisi Timur
Tantangan di Masa Depan Perlu berbekal pada penguasaan berbagai konsep teknologi: intensifikasi proses, pembangunan berkelanjutan, cradle-tocradle concept and design, eco-advantage, zero pollution industry, chemical safety and waste-minimization, bio-based fuel and products, low carbon energy, dan tentunya teknologi plasma dan ozon Penguasaan sains fundamental beserta ilmu-ilmu lainnya dan keterkaitannya dengan sektor ilmu lainnya, termasuk ekonomi, lingkungan hidup, sosial dan politik, dan hukum, Segeralah mengubah perilaku yang tidak/belum efisien, segeralah tinggalkan pemborosan dan kesia-siaan terhadap segala hal, terutama pengelolaan alam dan sumber-dayanya.
Te ri ma Kasih
