Kimia Di Sekitar Kita.docx

Kimia di Sekitar Kita Minyak Pelumas dari Botol Plastik Bekas Percayakah Anda jika suatu saat nanti botol plastik bekas dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan minyak pelumas untuk kendaraan bermotor? Jika tidak percaya, tanyakan saja pada Stephen J. Miller, Ph.D., seorang ilmuwan senior dan konsultan peneliti di Chevron. Bersama rekanrekannya di pusat penelitian Chevron Energy Technology Company, Richmond, California, Amerika Serikat dan University of Kentucky, ia berhasil mengubah limbah plastik menjadi minyak pelumas. Bagaimana caranya?

Sebagian besar penduduk di dunia memanfaatkan plastik dalam menjalankan aktivitasnya. Berdasarkan data Environmental Protection Agency (EPA) Amerika Serikat, pada tahun 2001, penduduk Amerika Serikat menggunakan sedikitnya 25 juta ton plastik setiap tahunnya. Belum ditambah pengguna plastik di negara lainnya. Bukan suatu yang mengherankan jika plastik banyak digunakan. Plastik memiliki banyak kelebihan dibandingkan bahan lainnya. Secara umum, plastik memiliki densitas yang rendah, bersifat isolasi terhadap listrik, mempunyai kekuatan mekanik yang bervariasi, ketahanan suhu terbatas, serta ketahanan bahan kimia yang bervariasi. Selain itu, plastik juga ringan, mudah dalam perancangan, dan biaya pembuatan murah.

Sayangnya, di balik segala kelebihannya, limbah plastik menimbulkan masalah bagi lingkungan. Penyebabnya tak lain sifat plastik yang tidak dapat diuraikan dalam tanah. Untuk mengatasinya, para pakar lingkungan dan ilmuwan dari berbagai disiplin ilmu telah melakukan berbagai penelitian dan tindakan. Salah satunya dengan cara mendaur ulang limbah plastik. Namun, cara ini tidaklah terlalu efektif. Hanya sekitar 4% yang dapat didaur ulang, sisanya menggunung di tempat penampungan sampah. Mungkinkah tumpukan sampah plastik ini dapat diubah menjadi minyak pelumas? Masalah itulah yang mendasari Miller dan rekan-rekannya melakukan penelitian ini. Sebagian besar plastik yang digunakan masyarakat merupakan jenis plastik polietilena.

Ada dua jenis polietilena, yaitu high density polyethylene (HDPE) dan low density polyethylene (LDPE). HDPE banyak digunakan sebagai botol plastik minuman, sedangkan LDPE untuk kantong plastik. Dalam penelitiannya yang akan dipublikasikan dalam Jurnal American Chemical Society bagian Energi dan Bahan Bakar (Energy and Fuel) edisi 20 Juli 2005, Miller memanaskan polietilena menggunakan metode pirolisis, lalu menyelidiki zat hasil pemanasan tersebut.

Ternyata, ketika polietilena dipanaskan akan terbentuk suatu senyawa hidrokarbon cair. Senyawa ini mempunyai bentuk mirip lilin (wax). Banyaknya plastik yang terurai adalah sekitar 60%, suatu jumlah yang cukup banyak. Struktur kimia yang dimiliki senyawa hidrokarbon cair mirip lilin ini memungkinkannya untuk diolah menjadi minyak pelumas berkualitas tinggi. Sekadar informasi, minyak pelumas yang saat ini beredar di pasaran berasal dari pengolahan minyak bumi. Minyak mentah (crude oil) hasil pengeboran minyak bumi di dasar bumi mengandung berbagai senyawa hidrokarbon dengan titik didih yang berbeda-beda. Kemudian, berbagai senyawa hidrokarbon yang terkandung dalam minyak mentah ini dipisahkan menggunakan teknik distilasi bertingkat (penyulingan) berdasarkan perbedaan titik didihnya. Selain bahan bakar, seperti bensin, solar, dan minyak tanah, penyulingan minyak mentah juga menghasilkan minyak pelumas. Sifat kimia senyawa hidrokarbon cair dari hasil pemanasan limbah plastik mirip dengan senyawa hidrokarbon yang terkandung dalam minyak mentah, sehingga dapat diolah menjadi minyak pelumas. Pengubahan hidrokarbon cair hasil pirolisis limbah plastik menjadi minyak pelumas menggunakan metode hidroisomerisasi. Miller berharap minyak pelumas buatan ini dapat digunakan untuk kendaraan bermotor dengan kualitas yang sama dengan minyak bumi hasil penyulingan minyak mentah, ramah lingkungan, sekaligus ekonomis.

Sebenarnya, usaha pembuatan minyak sintetis dari senyawa hidrokarbon cair ini bukan suatu hal baru. Pada awal 1990-an, perusahaan Chevron telah mencoba mengubah senyawa hidrokarbon cair menjadi bahan bakar sintetis untuk tujuan komersial. Hanya saja bahan baku yang digunakan untuk menghasilkan senyawa hidrokarbon cair berasal dari gas alam (umumnya gas metana) melalui proses katalitik yang dikenal dengan nama proses Fischer-Tropsch. Pada proses Fischer-Tropsch ini, gas metana diubah menjadi gas sintesis (syngas), yaitu campuran antara gas hidrogen dan karbon monoksida, dengan bantuan besi atau kobalt sebagai katalis. Selanjutnya, syngas ini diubah menjadi senyawa hidrokarbon cair, untuk kemudian diolah menggunakan proses hydrocracking menjadi bahan bakar dan produk minyak bumi lainnya, termasuk minyak pelumas. Senyawa hidrokarbon cair hasil pengubahan dari syngas mempunyai sifat kimia yang sama dengan polietilena.

Gas alam yang digunakan berasal dari Amerika Serikat. Belakangan, daerah lepas laut Timur Tengah menjadi sumber gas alam karena di sana harga gas alam lebih murah. Minyak pelumas dari gas alam ini untuk sementara dapat menjadi alternatif minyak pelumas hasil pengolahan minyak bumi. Pada masa mendatang, cadangan gas alam di dunia diperkirakan akan segera menipis. Di lain pihak, kebutuhan akan minyak pelumas semakin tinggi. Kini, dengan adanya penemuan ini, pembuatan minyak pelumas tampaknya tidak lagi memerlukan gas alam. Cukup dengan memanfaatkan limbah botol plastik, jadilah minyak pelumas. Tertarik mencoba?

Penggunaan Hidrokarbon dalam kehidupan sehari-hari. 1. Bidang Pangan Digunakan dalam industri khususnya industru petroleum dan aspal cair. Hidrokarbon memperoleh energi dari matahari saat tumbuh-tumbuhan menggunakan sinar matahari selama proses fotosintesis untuk menghasilkan glukosa. Contoh senyawa yang digunakan dalam bidang pangan : a. Glukosa, sumber energi bagi manusia dan hewan b. Tetraterpena, senyawa beta karoten pada wortel c. Monoterpena, merupakan senyawa dalam minyak jeruk. d. Karbohidrat, merupakan glukosa dan senyawa yang penuh dengan energi. 2. Bidang Sandang dan Papan Senyawa-senyawa turunan hi-drokarbon yang berperan di bidang pakaian, antara lain kapas, wol (merupakan suatu protein), sutra (protein), nilon (polimer), dan serat sintetis. Bidang papan, senyawa turunan hidrokarbon yang berperan, antara lain selulosa, kayu, lignin, dan polimer. Contoh senyawa yang digunakan dalam bidang sandang : a. Poliviniklorida (PVC), terbentuk dari viniklorida yang mempunyai ikatan C rangkap 2. Banyak digunakan untuk pembuatan pipa dan karet. b. Polipropilen/polipropena, yang terbentuk dari propena. Untuk serat, tali plastik, bahan perahu, dan botol plastik. c. Polistirena. Kegunaanya untuk pembungkus, insulator listrik, sol sepatu, dan berbagai peralatan lainya. d. Polisoprena, merupakan karet alam. Berguna antara lain sebagai ban kendaraan, sepatu, dan sarung tangan. e. Etuna, sebagai sintetis serat buatan. f. nilon, merupakan senyawa polimer yang banyak digunakan untuk serat pakaian. g. Dakron, merupakan seratt pliester untuk pengganti kapas dalam keperluan rumah tangga. contoh kasur dan bantal. 3. Bidang Perdagangan Minyak bumi merupakan senyawa hidrokarbon yang menjadi komoditi perdagangan yang sangat penting bagi dunia karena minyak bumi merupakan salah satu sumber energi yang paling utama saat ini. Negara-negara di dunia penghasil minyak bumi membentuk organisasi antarnegara penghasil minyak bumi yang diberi nama OPEC (Organization of Petrolleum Exporting Country). Hasil penyulingan minyak bumi banyak menghasilkan senyawa-senyawa hidrokarbon yang sangat penting bagi kehidupan manusia, seperti bensin, petroleum eter (minyak tanah), gas elpiji, minyak pelumas, lilin, dan aspal. Contoh senyawa yang digunakan dalam bidang perdagangan : a. Etena, digunakan sebagai obat bius. b. Pentena heksana dan heptana digunakan untuk pelarut sintetis. c. Propana, untuk sintetis propanal. d. Metana, untuk zat bakar dan sintesis senyawa metil klorida dan metanol. e. Teflon sebagai pelapis anti lengket pada alat alat masak. f. Butena untuk pembuatan karet sintetis. g. Polistirena untuk membuat kancing sisir pembungkus alat listrik. h. Propena, untuk sintesis gliserol, isopropil, dan plastik polipropilena. i. SBR digunakan untuk karet sintetis. j. Glisserol, untuk bahan kosmetik, pelembab, dan industri makanan. 4. Bidang seni dan estetika Di bidang seni, senyawa hidrokarbon yang sering dipakai, antara lain lilin (wax) untuk melapisi suatu karya pahat agar tampak lebih mengkilat. Bahkan ada seniman yang membuat patung dari lilin dengan cara memadatkan lilin dalam ukuran besar kemudian dipahat atau diukir sesuai keinginan sang seniman. Selain itu juga ada seni pewarnaan, baik pada kain maupun benda-benda lain menggunakan senyawa-senyawa kimia. Bahan-bahan yang dilapisi dengan lilin akan tampak lebih

menarik dan di samping itu juga akan terhindar dari air karena air tidak dapat bereaksi dengan lilin karena perbedaan kepolaran. Contoh senyawa yang digunakan dalam bidang seni dan estetika : a. Polivinil asetat, banyak digunakan sebagai perekat dan cat lateks. b. Poliestilena merupakan polimer dari etana yang mempunyai ikatan C rangkap, melalui reaksi polierisasi. Kegunaan Poliestilena merupakan sebagai kantong plastik, ember, panci, pembungkus makanan, dan lain-lain. c. Antrasena, digunanakan untuk zat warna

Kegunaan hidrokarbon pada bidang sandang, papan, seni, dan estetika dapat kita peroleh dari hasil industri petrokimia. Industri petrokimia adalah industri yang bahan industrinya berasal dari bahan bakar, minyak da gas bumi (gas alam). Dewasa ini, puluhan ribu jenis bahan petrokimia telah dihasilkan. Bahan petrokimia tersebut dapat digolongkan kedalam plastik, serat sintetis, pestisida, detergen, pelarut, pupuk, berbagai jenis obat da vitamin. Bahan dasar petrokimia Pada umumnya, proses industri petrokimia melalui tiga tahapan, yaitu: 1.Mengubah minyak dan gas bumi menjadi bahan dasar petrokimia 2.Mengubah bahan dasar menjadi produk antara, dan 3.mengubah produk antara menjadi produk akhir. Hampir semua produk petrokimia berasal dari tiga jenis bahan dasar, yaitu: olefin, aromatika, dan gas-sintesis (syn-gas). a.Olefin (alkana-alkena) Olefin merupakan bahan dasar petrokimia paling utama. Produksi olefin di seluruh dunia mencapai miliaran kg per tahun. Diantara olefin yang terpenting (paling banyak diproduksi) adalah etilena (etena), propilena (propena), butilena (butena), dan butadiene. Olefin pada umumnya dibuat dari etana, propane, nafta, atau minyak gas (gas-oil) melalui proses perengkahan (cracking). Etana dan propane dapat berasal dari gas bumi atau dari fraksi minyak bumi; nafta berasal dari fraksi minyak bumi dengan molekul C-6 hingga C-10; sedangkan gas-oil berasal dari fraksi minyak bumi dengan molekul dari C-10 hingga C-30 atau C-30. b.Aromatika Aromatika adalah benzena dan turunannya. Aromatika dibuat dari nafta melalui proses yang disebut reforming. Di antara aromatic yang terpenting adalah benzene (C6H6, toluene (C6H5CH3), dan xilena (C6H4(CH3)2). Ketiga jenis senyawa ini disebut BTX. c.Gas sintetis Gas sintesis (syn-gas) adalah campuran dari karbon monoksida (CO) dan hydrogen (H2). Syngas dibuat dari reaksi gas bumi atau LPG melalui proses yang disebut steam reforming atau oksidasi parsial. Reaksinya berlangsung sebagai berikut: Steam reforming: campuran metana (gas bumi) dan uap air dipanaskan pada suhu dan tekanan tinggi dengan bantuan katalis (bahan pemercepat reaksi). CH4(g) CO (g) + 3H2 (g) oksidasi parsial: metana direaksikan dengan sejumlah terbatas oksigen pada suhu dan tekanan tinggi. 2CH4 (g) 2CO (g) + 4 H2(g)

1.Petrokimia dari olefin a. Beberapa diantara produk petrokimia yang berbahan dasar etilena sebagai berikut: Polietilena polietilena adalah plastic yang paling banyak diproduksi. Plastik polietilena antara lain digunakan sebagai kantong plastik dan plastik pembungkus / sampul. Pembentukan polietilena dari etilena merupakan reaksi polimerisasi. nCH2 = CH2 (-CH2-CH2-)n Plastic polietilena (maupun plastic lainnya) yang kita kenal , selain mengandung poliertilena juga mengandung berbagai bahan tambahan, misalnya bahan pengisi, plasticer dan pewarna. PVC PVC atau polivinilklorida juga merupkan plastic, yang antara lain digunakan untuk membuat pipa (pralon) dan pelapis lantai. PVC dibuat dari etilena melalui tiga tahapan reaksi sebagai berikut. CH2 = CH2 + Cl2 CH2Cl – CH2Cl (adisi) CH2Cl – CH2Cl CH2 = CHCL + HCl (pirolisis, pemanasan) CH = CHCl (- CH2 – CHCl -)n (polimerisasi) Etanol Etanol adalah bahan yang sehari-hari biasa kita kenal sebagai alcohol. Etanol digunakan untuk bahan baker atau bahan antara untuk berbagai produk lain, misalnya asam asetat. Pembuatan etanol dari etilena melalui reaksi sebagai berikut. CH2 = CH2 + H2O CH3 – CH2OH (adisi) Etilena glikol atau glikol Glikol digunakan sebagai bahan antibeku dalam radiator mobil di daerah beriklim dingin. Reaksi pembentukan glikol berlangsung sebagai berikut. CH2 = CH2 + O2 CH2 – CH2 (adisi) O Etilena oksigen etilena oksida CH2 – CH2 + H2O CH2OH – CH2OH O Etilena oksida etilena glikol Serat atau bahan tekstil b. beberapa diantara produk petrokimia yang berbahan dasar propilena sebagai berikut: Polipropilena Plastic prolpilena lebih kuat dibandingkan dengan plastic polietilena. Polipropilena antara lain digunakan untuk karung plastic dan tali plastic. Reaksi pembentukannya berlangsung sebagai berikut. nCH3 – CH = CH2 ( – CH – CH2 – )n (polimerisasi) CH3 propilena polipropilena Gliserol Zat ini antara lain digunakan sebagai bahan kosmetik (pelembab), industri makanan, dan bahan peledak (nitrogliserin). CH2OH CH2ONO2 CHOH CHONO2 CH2OH CH2ONO2 Gliserol nitrogliserol Isopropyl alcohol Zat ini digunakan sebagai bahan antara untuk berbagai produk petrokimia lainnya misalnya aseton (bahan pelarut, digunakan untuk melarutkan pelapis kuku /kutek) c. Beberapa diantara produk petrokimia yang berbahan dasar butillena sebagai berikut: karet sintetis, seperti SBR (styrene-butadiena-rubber) nilon, yaitu nilon 6,6. d. Produk petrokimia yang berbahan dasar isobutilena antara lain adalah MTBE (metal tertiary butyl eter). Zat ini digunakan untuk menaikka nilai oktan bensin. MTBE dibuat dari reaksi iso butilena dengan methanol. CH3 CH3 CH3 – C = CH2 = CH3OH CH3 – C- O – CH3

CH3 isobutilena metanol MTBE 2.Petrokimia dari aromatika Bahan aromatika yang terpenting adalah benzene, toluene, dan xilena (BTX). Pada industri petrokimia berbahan dasar benzene. Umumnya benzene diubah menjadi stirena, kumena, dan sikloheksana. Stirena digunakan untuk membuat karet sintetis, seperti SBR dan polistirena. Kumena digunakan untuk membuat fenol, selanjutnya fenol digunaka untuk membuat perekat dan resin. Sikloheksana digunakan untuk membuat nilon, missal nilon 6,6 dan nilon 6. Selain itu sebagian benzene digunakan sebagai bahan dasar untuk membuat detergen, missal LAS dan ABS. Beberapa contoh produk petrokimia berbahan dasar toluene dan xilenaantara lain: bahan peledak yaitu trinitrotoluene (TNT). Asam tereftalat yang merupakan bahan untuk membuat serat seperti metiltereftalat. 3.petrokimia dari gas-sintetis (syn-gas) Gas sintetis (syn-gas) merupaka campuran dari karbon monoksida (CO) dan hydrogen (H2). Berbagai contoh petrokimia syn-gas sebagai berikut: ammonia (NH3) ammonia dibuat dari nitrogen dan hydrogen menurut reaksi berikut ini: N2 (g) + 3H2(g) 2H3(g) Pada industri petrokimia, gas nitrogen diperoleh dari udara, sedangkan gas hydrogen dari syngas. Sebagian besar produksi ammonia digunakan untuk membuat pupuk seperti urea [CO(NH2)2], ZA [(NH4)2SO4], dan ammonium nitrat (NH4NO3). Sebagian lainnya digunakan untuk membuat berbagai senyawa nitrogen lainnya, seperti asam nitrat (HNO3) da sebagai bahan untuk membuat resin dan plastic. urea [CO(NH2)2] urea dibuat dari ammonia da gas karbon dioksida melalui 2 tahap reaksi berikut: CO2(g) + 2NH3(g) NH2CO2NH4(s) NH2CO2NH4(s) CO(NH2)2 (s) + H2O (g) Sebagian besar urea digunakan sebagai pupuk. Kegunaan yang lain yaitu untuk makanan ternak, industri perekat, plastic ,dan resin. methanol (CH3OH) Methanol dibuat dari syn-gas melalui pemanasan pada suhu dan tekanan tinggi dengan bantuan katalis. CO(g) + 2H2(g) CH3OH Sebagian methanol diubah menjadi formaldehida. Sebagian lain digunakan untuk membuat serat, dan campuran bahwa bakar. formaldehida (HCHO) formaldehida dibuat melalui oksidasi methanol dengan bantuan katalis. CH3OH(g) HCHO(g) + H2(g) formaldehida Larutan formaldehida dalam air dikenal dengan nama formalin. Formalin digunakan untuk mengawetkan preparat biologi (termasuk mayat). Akan tetapi, penggunaan utama dari formadehida adalah untuk membuat resin urea- formaldehida dan lem. Lem formaldehida banyak digunakan dalam industri kayu lapis. RANGKUMAN 1.Kegunaan dan komposisi senyawa hidrokarbon dalam kehidupan sehari-hari dapat dikelompokkan dalam bidang pangan, sandang, papan, perdagangan, seni, dan estetika. 2.Contoh kegunaan hidrokarbon dalam bidang pangan yaitu dalam karbohidrat. 3.Contoh kegunaan hidrokarbon dalam bidang sandang adalah PTA (purified terephthalic acid) yang dibuat dari para-xylene dimana bahan dasarnya adalah kerosin (minyak tanah). 4.Contoh kegunaan hidrokarbon dalam bidang papan adalah polimer dari propilena, yaitu senyawa olefin / alkena dari rantai karbon C3. 5.Contoh kegunaan hidrokarbon dalam bidang seni: peranan utama hidrokarbon ada pada tinta / cat minyak dan pelarutnya. 6.Contoh kegunaan hidrokarbon dalam bidang estetika, antara lain: lipstik, waxing (pencabutan

bulu kaki menggunakan lilin) dan bahan pencampur kosmetik lainnya, farmasi atau semir sepatu. 7.Petrokimia adalah bahan hasil industri yang berbasis minyak dan gas bumi. Beberapa contoh petrokimia adalah plastik, deterge, dan karet buatan. 8.Bahan dasar petrokimia dapat berupa olefin, sy-gas dan aromatika. GLOSARIUM Hidrokarbon : Senyawa karbon yang terdiri dari atom hidrogen dan atom karbon. Karbohidrat : Merupakan senyawa karbon, hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam alam yang mempunyai rumus empiris CH2O. Industri petrokimia : Industri petrokimia adalah industri yang bahan industrinya berasal dari bahan bakar, minyak da gas bumi (gas alam). Olefin : Bahan dasar petrokimia yang paling utama seperti etilena (etena), propilena (propena), butilena (butena), dan butadiena. Aromatika : Benzena dan turunanya contoh benzena (C6H6), toluena (C6H5CH3) , dan xilena (C6H4(CH3)2) Gas sintetis : Campuran dari karbon monoksida (CO) dan hidrogen (H2)