LOMBA RANCANG PABRIK TINGKAT NASIONAL (LRPTN) 2012

LRPTN merupakan sebuah kompetisi rancang pabrik yang diselenggarakan oleh Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) ITB, bekerjasama dengan Program Studi Teknik Kimia ITB, serta didukung oleh Badan Koordinasi Kegiatan Mahasiswa Teknik Kimia Indonesia (BKKMTKI). Kompetisi ini mengikutsertakan seluruh mahasiswa Teknik Kimia di Indonesia dan mengundang juri-juri dari kalangan perusahaan EPC (Engineering, Procurement, and Construction), akademisi, dan praktisi yang tidak diragukan lagi kemampuannya dalam menilai kualitas perancangan pabrik dari para peserta.

LRPTN sudah diadakan sebanyak 12 kali sejak tahun 1996. Kompetisi dalam LRPTN dibagi menjadi 3 kategori, yaitu 2 kategori perancangan pabrik dan 1 kategori problem solving.

Tema yang diangkat pada LRPTN 2012 adalah :

” PENGEMBANGAN INDUSTRI BAHAN KIMIA ADI DAN KHUSUS

(FINE AND SPECIALTY CHEMICAL)

SEBAGAI UPAYA DIVERSIFIKASI INDUSTRI INDONESIA “

Industri bahan kimia adi dan khusus menjadi sorotan dalam LRPTN 2012 karena industri ini umumnya merupakan industri skala kecil-menengah yang diharapkan dapat membuka kesempatan seluas-luasnya bagi masyarakat dari berbagai tingkat ekonomi untuk mengaplikasikannya dengan modal dan teknologi yang lebih mudah dan relatif murah. Bahan kimia adi dan khusus juga umumnya diproduksi dalam jumlah relatif kecil dan bernilai ekonomis tinggi, sehingga memberikan peluang bagi para produsennya untuk berkreasi mengolah bahan baku yang tersedia. Dalam perkembangan teknologi akhir dasawarsa ini, teknologi hijau menjadi satu aspek yang tidak boleh dilupakan dalam perencanaan suatu industri karena kiblat industri dunia yang sedang bergerak pada aktivitas ramah lingkungan dan dapat membangun secara berkepanjangan. Dengan adanya teknologi hijau, industri yang masa sekarang diharapkan tidak mewariskan masalah kepada generasi-generasi mendatang. LRPTN dibagi ke dalam 3 kategori, yaitu :

Kategori A : Pemanfaatan Sumber Daya Alam Indonesia Melalui Pengembangan Produk Bahan Kimia Adi Berbasiskan Teknologi Hijau

Kategori B : Pemanfaatan Sumber Daya Alam Indonesia Melalui Pengembangan Industri Bahan Kimia Khusus Berbasiskan Teknologi Hijau.

Kategori C : Problem Solving (soal masih dalam konfirmasi)

Lomba ini terbuka bagi seluruh mahasiswa Teknik Kimia. Persyaratan umum yang wajib dipenuhi untuk mengikuti lomba ini adalah :

1. Calon peserta diwajibkan membuat tim/kelompok yang terdiri dari 3 anggota kelompok.
2. Peserta tidak diperkenankan mengikuti kategori A dan B sekaligus.
3. Setiap kelompok calon peserta kategori A dan B harus mempunyai 1 (satu) orang dosen pembimbing.
4. Setiap calon peserta harus berasal dari bidang studi Teknik Kimia dan masih berstatus mahasiswa S-1 sampai 13 Januari 2012.
5. Setiap calon peserta tidak sedang mendapatkan sanksi akademik.
6. Calon peserta wajib mengisi formulir pendaftaran dan menempuh langkah-langkah pendaftaran yang dijabarkan dalam poin (2).
7. Calon peserta wajib menyediakan berkas-berkas administrasi yang disyaratkan oleh panitia.
8. Setiap berkas yang masuk ke tangan panitia menjadi milik panitia sepenuhnya.

Pendaftaran lomba ini dibagi dalam 2 langkah, yaitu :

1. Langkah 1 : 28 November 2011 – 13 Januari 2012

- Pengisian formulir online di www.lrptn.com/pendaftaran-LRPTN/

- Pengiriman abstrak dan berkas administrasi (softcopy pasfoto, KTM, dan surat keterangan masih kuliah)

2. Langkah 2 : 13 Januari – 2 Maret 2012

- Pengumpulan laporan akhir dan surat pernyataan yang nanti dapat diunduh di web.

Grand Prizes:

Tiga kelompok dengan nilai tertinggi dari setiap kategori wajib melakukan presentasi akhir mengenai hasil perancangannya di acara “Grand Final LRPTN 2012” yang akan diadakan pada tanggal 25-26 April 2012.

Pada akhirnya, penyelenggaraan LRPTN ini diharapkan dapat menjadi suatu wadah berkarya bagi mahasiswa seluruh Indonesia dalam lingkup keilmuan Teknik Kimia dan dapat memberikan kontribusi nyata bagi perkembangan industri nasional.

Info lebih lanjut, silakan hubungi :

CP : 0898 745 2045

Email: pendaftaran@lrptn.com

Website: www.lrptn.com

Ditunggu partisipasinya!

The theme for STKSR 2011 is “Bioenergy, Biobased Product and Process Developments”. This topic is really related to the current global issue. Nowadays, many experts are exploring this global issue with various researches. The main objective of this international seminar is “to create a comprehensive synergy among various aspects in Chemical Engineering that hold great promise for the the advancement of research and development.”

The higher education of chemical engineering in Indonesia was founded in 1941. You should know that the first higher education in chemical engineering in Indonesia was established at Bandung Institute of Technology (ITB).

You may look for the guidelines to become the authors in this international seminar at http://www.che.itb.ac.id/stksr2011/. The deadline of abstract submission for who are interested is on August 22nd, 2011.  You can also read list of important dates at http://www.che.itb.ac.id/stksr2011/.

STKSR has been held since 1991 (twenty years ago). This annual seminar always gives significant contributions in knowledge development for the higher education on chemical engineering in Indonesia. We hope that STKSR 2011 will also give more significant contributions to discover innovative solutions for current global issue, especially for Indonesia development.

Reference: http://www.che.itb.ac.id/stksr2011/home.php

Solar Cell pada Pesawat Luar Angkasa

Photovoltaic cell atau lebih dikenal dengan solar cell muncul pertama kali pada tahun 1957. Pada awal kemunculannya, solar cell ditujukan untuk keperluan luar angkasa. Sebelumnya, satelit dan pesawat luar angkasa menggunakan batrai kimia untuk memenuhi kebutuhan listrik mereka. Satelit yang memiliki umur operasi tinggi tidak mungkin menggantungkan kebutuhan listrik hanya dari batrai kimia. Di luar angkasa cahaya matahari merupakan satu – satunya sumber energi yang paling mungkin dimanfaatkan. Ide ini merupakan dorongan utama bagi pengembangan sel photovoltaic.

Kini, keterbatasan energi mendorong manusia untuk memanfaatkan segala sumber daya terbaharukan yang ada di lingkungan. Solar cell merupakan salah satu pilar yang dapat digunakan untuk memenuhi sebagian kebutuhan energi manusia. Meski keterbatasan energi merupakan isu yang mendorong pengembangan solar cell, isu lain yang tidak kalah penting adalah adanya dorongan peradaban untuk merancang sistem penyediaan energi yang tidak hanya aman bagi manusia namun juga bersahabat dengan lingkungan. Pengembangan solar cell menjadi sebuah tuntutan ketika manusia dihadapkan pada berbagai kerusakan lingkungan akibat penggunaan bahan bakar fosil dan global warming.

Perkembangan solar cell diawali dengan perkembangan pengetahuan terkait sifat cahaya sebagai gelombang elektro magnetik dan penemuan Einstein terkait energi photon. Peningkatan penggunaan bahan – bahan semikonduktor   dalam komponen mikroelektronika juga mendorong pada inovasi solar cell. Solar cell telah mengalami banyak perkembangan dari awal penemuannya. Pada awal penemuan, solar cell hanya mampu memproduksi listrik sebesar 1 watt. Kini solar cell yang dipasarkan telah dapat mencapai kapasitar produksi listrik 10 watt. Bahkan pada skala laboratorium, telah peneliti telah mampu menciptakan solar cell dengan kapasitas 10 – 100 watt. Pada awal produksinya solar cell hanya memiliki efisiensi 10 %. Perkembangan teknologi saat ini telah mampu meningkatkan efisiensi energi dari solar cell hingga 18 %. Kajian peneliti menyebutkan bahwa efisiensi maksimum yang mungkin dicapai solar cell adalah 33 % dari total energy matahari yang diserapnya. Peningkatan efisiensi solar cell ini dilakukan dengan berbagai cara salah satunya memainkan luas permukaan kontak silicon dengan plat metal. Selain itu penambahan senyawa phosphor, penyesuaian temperatur optimal operasi solar cell, dan teknologi penyesuaian ketebalan film juga mempengaruhi efisiensi konversi energy solar cell. Terobosan ini menjadikan solar cell semakin dekat kepada konsumennya.

Banyak perusahaan telah mampu memberikan jaminan umur penggunaan film solar cell 25 tahun. Meski begitu, umur batrai yang digunakan untuk solar cell hanya 2 tahun. Masalah ini merupakan masalah utama dalam penggunaan solar cell. Energi yang dihasilkan dari solar cell berupa energy listrik yang sulit disimpan. Solusi yang ditawarkan para ahli adalah mengkonversi energy listrik yang dihasilkan solar cell menjadi energi kimia yang mudah disimpan. Alternatif proses yang ditawarkan adalah dengan elektrolisis H₂ dari air laut dan mereaksikan H₂ dengan CO₂. Metode ini ditunjukkan dalam diagram berikut.

Sistem Produksi Metanol dari Air Laut dan CO2 dengan Sumber Energi Solar Cell

Berbagai saran untuk pengembangan solar cell telah dilakukan. Pengembangan teknologi ini masih tetap dikendalai masalah biaya. Bila dibandingkan dengan energi yang dihasilkan dari bahan bakar fosil, biaya yang dibutuhkan untuk proses produksi energi dari solar cell lebih tinggi. Sebenarnya kalkulasi biaya ini tidak memperhitungkan biaya kompensasi untukpengatasan dampak lingkungan yang ditimbulkan. Jika biaya ini turut diperhitungkan, maka biaya produksi energy dari solar cell akan lebih rendah. Selain itu peningkatan produksi dan penggunaan listrik dari solar cell akan menurunkan biaya operasi persatuan daya yang dihasilkan dari solar cell.

Pustaka:

Green, Martin A., 2000, Power to the People : Sunlight to Electricity Using Solar Cells, University of New South Wales

Kristal NaCl

Sebagian besar praktisi industri akan mengarahkan pikiran mereka pada sistem waste water treatment ketika mendengar istilah membrane. Masih jarang praktisi yang menyadari luasnya bidang aplikasi unit pemisahan ini. Untuk itu dalam kesempatan ini, membrane akan diperkenalkan dari sisi lain yaitu sebagai unit untuk aplikasi kristalisasi.

Pengembangan membran sebagai unit kristalisasi didorong oleh tuntutan konsumen yang semakin tinggi terhadap produk kristal dengan ukuran dan betuk dan  distribusi yang seragam. Tuntutan ini terutama berasala dari pasar kristal untuk aplikasi medis dan komponen elektronika. Tuntuan ini tidak mampu dipenuhi oleh unit kristalisasi yang ada saat ini, seperti  Forced Circulated Crystallizer dan Draft Tube Baffled Crystallizer. Kedua tipe ini menghasilkan bentuk dan ukuran kristal yang tidak seragam.

Ide penggunaan membrane untuk keperluan kristalisasi didasarkan pada pemanfaatan control mixing pada struktur berukuran mikro pada membrane untuk menghasilkan kristal dengan struktur dan ukuran seragam. Kedua dalam penggunaan membrane peningkatan luas permukaan kontak akan meningkatkan laju pembentukan inti kristal. Penggunaan membrane dalam proses kristalisasi diharapkan dapat menghasilkan kristal yang lebih baik dari kedua metode konvensional sebelumnya.

Pengembangan teknologi kristalisasi dengan menggunakan membaran sebagai alat intensifikasi proses ini didasarkan pada lima metode utama, yaitu reverse osmosis, distilasi, antisolvent, membrane reactor, dan cooling contactor. Masing-masing metode ini akan menggunakan tipe membrane yang berbeda sebab mekanisme driving forces pada pembentukan kristal dari kelima metode ini juga berbeda.

Membrane crystallizer yang dikembangkan pertamakali adalah dengan metode reverse osmosis. Pengmebangan metode ini ditujukan untuk mengambil produk samping berupa garam anorganik dari proses desalinasi air laut. Proses ini memanfaatkan driving forces murni beda tekan. Kelemahan metode ini selain fluks air (solvent) rendah, masalah fouling membatasi umur dari membrane dan konsentrasi umpan (air laut) yang diperbolehkan untuk aplikasi. Semakin tinggi konsentrasi garam maka proses fouling pada membrane juga akan berlangsung lebih cepat.

Metode berikutnya adalah dengan sistem membrane distillation. Sistem ini mendapat banyak perhatian dari para pengembang proses. Dalam sistem ini, terjadi tiga tahap utama:

1. Tahap evaporasi solvent dari feed pada permukaan membran 1.
2. Tahap difusi dari uap solvent di sepanjang pori dengan udara yang ada pada pori membran
3. Tahap kondensasi solvent pada permukaan membran 2 dan  masuk ke aliran distilat.

Skema proses ini disajikan pada gambar berikut.

Sistem Mass Transfer pada Membrane Distillation

Membrane yang digunakan dalam proses ini adalah membrane porous hydrophobic. Pemilihan material membrane yang hydrophobic didasarkan pada pertimbangan tekanan operasi. Jika digunakan membrane hydrophilic, tekan osmosis yang terjadi antara sisi distilat dan feed akan besar. Untuk melawan tekanan osmosis ini, membrane diharuskan beroperasi pada tekanan tinggi. Hal ini tidak diharapkan karena dikhawatirkan membrane tidak kuat dan akan pecak ketika operasi dilaksanankan.

Karena sifatnya yang hydrophobic, membrane distilasi ini rentan terhadap fouling. Umur membrane akan semakin pendek jika membrane digunakan pada feed dengan konsentrasi garam yang tinggi. Konsentrasi garam yang tinggi memungkinkan garam menempel pada pori membrane distilasi. Garam masuk pada pori, peluang pori terisi solvent cair semakin besar. Hal ini akan mengganggu proses mass transfer pada pori yang seharusnya berlangsung pada fasa gas.

Metode kristalisasi dengan membrane reactor tidak hanya melibatkan perpindahan massa saja. Aplikasi proses kristalisasi dengan membrane reaktor ini telah diterapkan untuk produksi kristal BaSO₄. Dalam proses ini terjadi reaksi kimia yang menghasilkan garam yang akan terkristalkan. Umumnya tipe membrane yang digunakan di sini berupa shell and tube. Dalam sistem yang ditunjukkan pada gambar membrane reactor, reaksi yang terjadi adalah:

Proses yang terjadi pada membrane ini digambarkan pada skema berikut.

Sistem Kritalisasi pada Membrane Reactor

Kristalisasi dengna menggunakan prinsip antisolvent mendasarkan proses penyingkiran pelarut dengan mengekstrak pelarut dengan pelarut lainnya. Penggunaan membrane dalam proses ini bertujuan meningkatkan luas permukaan kontak antar kedua fasa. Dengan peningkatan luas permukaan kontak, diharapkan mass transfer akan berlangsung lebih cepat dan hambatan perpindahan menjadi lebih kecil. Sistem kristalisasi ini digambarkan pada skema alat berikut

Skema Alat Penggunaan Membrane untuk Kristalisasi dengan Sistem Antisolvent

Pengembangan membrane crystallizer dengan keempat teknik di atas memanfaatkan membrane porous. Masalah yang terjadi dalam pengoperasian dari keempat membrane di atas adalah fouling. Perkembangan modifikasi membrane crystallizer terbaru mengusahakan penanganan masalah fouling untuk meningkatkan umur penggunaan membrane. Sistem yang saat ini dikembangkan adalah membrane crystallizer dengan sistem pendinginan.

Metode yang digunakan pada membrane crystallizer dengan pendinginan ini jauh berbeda dengan membrane crystallizer sebelumnya. Perpindahan yang terjadi pada membrane ini adalah perpindahan panas bukan massa seperti membrane sebelumnya. Prinsip yang digunakan pada membrane ini adalah menghasilkan larutan lewat jenuh melalui prinsip pendinginan hingga akhirnya terbentuk kristal. Luas permukaan membrane yang besar akan mempercepat laju perpindahan panas dari feed ke fluida pendingin. Sistem ini menawarkan beberapa keunggulan. Pertama, membrane ini mampu mengatasi masalah fouling yang terjadi pada metode kristalisasi dengan membrane porous. Kedua, membrane ini dapat mengatasi penyumbatan pada tube membrane akibat terbentuknya kristal pada dinding tube selama proses pembentukan kristal. Disamping itu produk kristal yang dihasilkan berukuran kecil dan distribusi ukurannya juga seragam. Metode ini baik digunakan untuk kristal organik seperti protein yang tidak tahan terhadap temperature tinggi.

Sistem Kristalisasi dengan Membrane Melalui Pendinginan

Pengembangan membrane sebagai alat intensifikasi kini telah melingkupi berbagai bidang aplikasi yang sangat luas bahkan di luar dari perkiraan para pengembangnya di awal. Tuntutan teknologi dan permintaan konsumen yang makin spesifik pada produk dengan kualitas serta keseragaman yang semakin tinggi dari waktu ke waktu menjadi pemicu inovasi dan kreativitas pengembangan metode.  Kristalisasi dengan menggunakan membrane merupakan salah satu buah kerja keras tersebut. Kedepannya pengembangan metode yang makin selektif dengan produktivitas skala produksi yang semakin besar,  biaya operasi yang semakin rendah dengan dampak lingkungan yang semakin minim akan membawa pada pengembangan dan perbaikan proses di berbagai unit. Melalui pengembangan berbagai alat dan metode intensifikasi peralatan baru diharapkan dihasilkan unit pemroses yang semakin baik dari waktu ke waktu .

Daftar Pustaka

1. A.Konig, D. Weckesser.Membrane Based Evaporation Crystalization
2. E. Drioli, A. Criscuoli, E Curcio, Integrated Membrane Operations for Seawater Desalination, Elsevier, 2002
3. A. Gugliuzza, E. Curcio , E.Drioli, G. Di Profio, M.Aceto, S.Simone,R. Madonna, Novel Functional Per-fluofinated Membranes: Suitable, Nucleating Systems for Protein Crystallization
4. E. DrioliA Review on Membrane Crystallization.
5. E. Curcio, G. Di Profio, E. Drioli, A New Membrane Based Crystallization Technique: Test on Lysozyme, Elsevier, 2002
6. E. Curcio, G. Di Profio, E. Drioli, Membrane Crystallization of Macromolecular Solutions, Elsevier, 2002
7. M. Gryta, Direct Contact Membrane Distillation with Crystalization Applied to Na Cl Solutions, 2001
8. E. Curcio, G. Di Profio, E. Drioli, Membrane Conttactors: Fundamentals, Applications, and Potentialities, Journal of Membrane Science and Technology,2006
9. http://www.emeraldbiosystems.com/blog/post/Membrane-Protein-Crystallization-with-Additives-in-LCP.aspx
10. BIWIC 2006: 13th International Workshop on Industrial Crystallization
11. Zhiqian et al.,Synthesis of nanosized BaSO4 Particles with a Membrane Reactor: Effects of Operating Parameters on Particles, Journal of Membrane Science, 2002.
12. Zarkadas et al.,Solid Hollow Fier Cooling Crystallization, 2004.
13. Sirkar, Kamalesh K. et al., Antisolvent Crystallization in Porous Hollow Fiber Devices and Methods of Use Thereof, 2007

LRPTN XII 2011, HIMATEK ITB

LRPTN XII 2011 mengusung tema “PEMANFAATAN SUMBER DAYA ALAM INDONESIA SEBAGAI UPAYA PENINGKATAN KETAHANAN PANGAN DAN ENERGI NASIONAL”. LRPTN XII diadakan sebagai stepping stone bagi kalangan akademisi dan praktisi Teknik Kimia untuk mencurahkan ide dan pemikiran dalam pengembangan industri kimia yang berbasiskan sumber daya alam Indonesia, u ntuk meningkatkan ketahanan pada sektor pangan dan energi nasional. LRPTN XII diharapkan dapat mencetuskan ide-ide solutif dan inovatif mengenai pemanfaatan sumber daya Indonesia secara optimal tanpa melupakan kearifan lokal sebagai upaya dalam meningkatkan ketahanan pangan dan energi nasional, serta menjadi penggerak bagi perindustrian di Indonesia. Pada akhirnya, LRPTN XII diharapkan dapat menjadi batu pijakan bagi perkembangan industri di Indonesia.

Berbagai rangkaian LRPTN XII telah dilalui bersama, dimulai dengan Roadshow LRPTN XII 2011 ke 7 kota besar pada September – Oktober 2011. Roadshow LRPTN XII merupakan acara pre-event LRPTN XII yang dilakukan paling awal dengan tujuan memperkenalkan kompetisi LRPTN (tema dan kategori lomba) beserta sistem pendaftarannya. Panitia LRPTN XII melakukan roadshow LRPTN  ke berbagai lokasi universitas ternama di Indonesia, yaitu

1. Universitas Sumatera utara (Medan), pada tanggal 28 September 2010.
2. Universitas Katolik Widya Mandala (Surabaya) pada tanggal 30 September 2010.
3. Universitas Sriwijaya (Palembang) pada tanggal 4 Oktober 2010.
4. Universitas Indonesia (Jakarta) pada tanggal 6 Oktober 2010.
5. Universitas Diponegoro (Semarang) pada tanggal 7 Oktober 2010.
6. Universitas Gajah Mada (Yogyakarta) pada tanggal 11 Oktober 2010.
7. Universitas Katolik Parahyangan (Bandung) pada tanggal 28 Oktober 2010.

Lebih dari 200 peserta dari berbagai universitas hadir langsung dalam rangkaian roadshow yang dilakukan panitia LRPTN XII dari Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) ITB. Peserta roadshow LRPTN XII bukan saja dari mahasiswa universitas tempat dilakukannya roadshow, tetapi juga mahasiswa universitas sekitar tempat roadshow dilangsungkan, seperti mahasiswa ITENAS dan ITB juga ikut dalam roadshow LRPTN di UNPAR, Bandung.

Pelatihan Rancang Pabrik LRPTN XII

Rangkaian LRPTN, yang telah diadakan semenjak 1996 ini, dilanjutkan dengan event besar di bulan Januari dan Februari 2011, yaitu Pelatihan Rancang Pabrik (PRP) oleh Ir. Boi Sormin, Senior Process Engineer PT Rekayasa Industri, salah satu EPC Company ternama di Indonesia. Pelatihan Rancang Pabrik merupakan acara pre-event LRPTN XII yang kedua dan diadakan dalam 2 gelombang dengan materi pelatihan yang sama, dimana gelombang 1 berlangsung pada tanggal 15 Januari 2011 dan gelombang  berlangsung pada tanggal 5 Februari 2011. Acara ini diadakan untuk meningkatkan kemampuan para peserta LRPTN XII secara khusus dan juga mahasiswa Teknik Kimia se-Indonesia secara umum dalam hal perancangan pabrik kimia.

Pada acara ini, Ir. Boi Sormin (Senior Process Engineer di PT Rekayasa Industri) diundang sebagai pelatih dalam kedua gelombang. Beliau juga merupakan salah satu Dewan Juri LRPTN XI 2010 yang lalu. Beliau sudah malang melintang di dunia perancangan pabrik kimia dan mengikuti perkembangan event LRPTN HIMATEK ITB. Acara Pelatihan Rancang Pabrik ini disambut antusias dengan peserta sebanyak lebih dari 140 peserta, yang tersebar dari 10 institusi berbeda di Indonesia. Banyak mahasiswa yang ingin menjadi peserta Pelatihan Rancang Pabrik, namun belum mendapatkan kesempatan pada event LRPTN XII karena keterbatasan fasilitas acara training ini.

Pre Event ketiga yang dilakukan oleh rangkaian LRPTN XII adalah Lomba Essai LRPTN XII. Lomba ini bertemakan “Mengungkap Potensi Sumber Daya dan Inovasi Teknologi untuk Menjawab Tantangan Ketersediaan Energi dan Pangan Nasional”. Kompetisi esai ini diikuti oleh lebih dari 30 peserta dari kalangan SMA dan mahasiswa berbagai daerah di Indonesia.

Grand Final LRPTN XII 2011, pada tanggal 26-28 April 2011 di Aula Timur ITB akan menyelenggarakan seminar dan talkshow dari berbagai speaker ternama, seperti: Franciscus Welirang, Direktur PT Indofood Sukses Makmur Tbk.,Prof. Dr. Purwiyatno Haryadi, Direktur Southeast Asian Food and Agricultural Science and Technology (SEAFAST) Center IPB, Adhi S Lukman (Ketua Umum GAPMMI / Gabungan Antar Pengusaha Makanan & Minuman Indonesia), Triharyo Soesilo, Komisaris PT. Pertamina (Persero), dan Yani Panigoro, Komisaris PT. Medco Energi Internasional, Tbk. * (* : masih dalam konfirmasi). Grand Final LRPTN XII juga akan dihadiri oleh 10 Dewan Juri LRPTN dari ketiga kategori. Dewan Juri LRPTN berasal dari pihak akademisi, pihak praktisi (peneliti/pihak industri), perusahaan EPC, dan pengusaha. Selain itu Grand Final LRPTN XII akan dimeriahkan oleh beberapa performer, dua diantaranya adalah Jubing Kristianto dan Fruit n’ Salads, serta banyak lagi. Grand Final LRPTN XII juga akan dimeriahkan oleh berbagai stand perusahaan-perusahaan ternama di Indonesia.

Pada Grand Final LRPTN, masing-masing hari akan ditampilkan Presentasi para Finalis peserta kompetisi LRPTN, kategori A, B, dan C. Mereka, 9 finalis terbaik LRPTN XII, akan mempresentasi karya perancangan pabriknya di depan Dewan Juri LRPTN dan publik umum. Publik yang akan mendengar akan hadir dari berbagai pihak akademisi, praktisi (peneliti / pihak industri), investor, mahasiswa mahasiswa universitas sekitar Bandung dan supporter universitas Finalis, dan juga siswa siswi SMA sekitar Bandung. Proses seleksi finalis LRPTN berlangsung sangat ketat. Seleksi awal dilakukan oleh masing-masing universitas. Universitas yang ikut dalam ajang kompetisi ini adalah Universitas Gadjah Mada (UGM), Universitas Indonesia (UI), Universitas Diponegoro (UNDIP), Universitas Katolik Parahyangan (UNPAR), Universitas Sriwijaya (UNSRI), Institut Teknologi Bandung (ITB), Institut Teknologi Nasional (ITENAS), Insitut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Institut Teknologi Nasional (ITN) Malang, Universitas Trunojoyo, Politeknik Pos Indonesia, Universitas Surabaya (UBAYA), Universitas Sultan Ageng Tirtayasa (UNTIRTA), UPN Veteran Jogjakarta,dan Universitas Katolik Widya Mandala.

Masing-masing universitas di sepanjang Indonesia, sebanyak 15 universitas, melakukan seleksi ketat untuk mengirimkan dutanya/wakilnya untuk maju menjadi peserta kompetisi LRPTNX II 2011. Sebanyak 86 kelompok terbaik pilihan wakil dari 15 universitas ikut dalam tahap awal ajang kompetisi LRPTN XII yang berisikan 3 kategori lomba, yaitu:

1. Kategori A: Pemanfaatan Sumber Daya Alam Indonesia Sebagai Upaya Peningkatan Ketahanan Pangan Nasional
2. Kategori B: Pengembangan Energi Terbarukan Melalui Pemanfaatan Sumber Daya Alam Indonesia Sebagai Upaya Peningkatan Ketahanan Energi Nasional
3. Kategori C: Problem Solving “Permasalahan Treatment pada Produksi Biodiesel dari Reaktor Esterifikasi menuju Transesterifikasi, PT Ganesha Energy 77”

Sebanyak 86 kelompok peserta LRPTN XII 2011 bersaing dalam seleksi berkas/dokumen berupa draft laporan masing-masing kategori pada 31 Januari 2011. Hanya sekitar 50 kelompok terbaik yang lolos seleksi berkas draft laporan tersebut dan masuk ke Babak Semifinal. Sekitar 50 kelompok terbaik masih melakukan seleksi selanjutnya dengan mengirimkan berkas akhir proposal laporan perancangan pabrik kimia (kategori A dan B) dan laporan penyelesaian kategori C pada  tanggal 13 Maret 2011. Nanti Dewan Juri akan memeriksa sekitar 50 berkas dokumen para semifinalis dan sekitar 2 minggu sebelum penyelenggaraan Grand Final LRPTN XII 2011, para finalis LRPTN XII akan diumumkan melalui berbagai media. Hanya 9 Finalis LRPTN yang akan diundang untuk presentasi di ITB di depan para Dewan Juri dan juga beberapa investor.

Sebelum melakukan presentasi pada tanggal 26-28 April 2011 di depan Dewan Juri, para finalis LRPTN XII akan diundang mengikuti jamuan Gala Dinner pada tanggal 25 April 2011 di Bandung. Nantinya Finalis LRPTN selain mempresentasikan karya perancangan pabrik dan penyelesaian problem solvingnya juga akan mendapat kesempatan untuk field trip gratis ke PT Indofood Sukses Makmur Tbk. pada hari Jumat, 29 April 2011, sebagai Post Event LRPTN XII. Penyelenggaraan LRPTN diharapkan dapat menjadi suatu wadah berkarya bagi mahasiswa se-Indonesia dalam lingkup keilmuan Teknik Kimia. Selain itu, LRPTN ini juga diharapkan dapat memberikan kontribusi nyata bagi perkembangan industri nasional.

Gas metana merupakan gas rumah kaca kedua terbanyak, yang memberikan dampak 20 kali lebih berbahaya daripada gas karbon dioksida. Gas metana dalam jumlah yang besar dilepaskan ke atmosfer bumi dari pertambangan batubara setiap tahunnya (Wang dkk, 2010). Sumber emisi gas metana yang cukup besar adalah dari industri batu bara, minyak bumi, dan gas alam. Gas metana dapat dioksidasi sehingga menghasilkan gas karbon dioksida. Dengan demikian, pengaruh gas rumah kaca terhadap pemanasan global dapat tereduksi sebesar 87% (Hayes, 2004).

Reverse Flow Reactor (RFR)

Metana merupakan senyawa hidrokarbon yang sulit dibakar (Marin, 2005). Untuk dapat melangsungkan reaksi, gas metana harus dipanaskan sampai temperatur yang relatif tinggi (500 C). Sedangkan untuk reaksi katalitik, diperlukan temperatur sekitar 1000 C agar aktivitas katalis semakin baik. Akan tetapi, emisi gas metana akibat kebocoran berada pada temperatur lingkungan sehingga diperlukan pemanasan awal sebelum metana dimasukkan ke dalam reaktor. Selain itu, konsentrasi emisi gas metana akibat kebocoran ini rendah dan berfluktuasi sehingga memerlukan teknologi yang tepat untuk mengolahnya (Salomons dkk., 2003). Jurnal Energi Fuels 2010 juga menyatakan bahwa kebocoran emisi gas metana, yang diberikan nama VAM (ventilation air methane), bersifat tidak stabil dan biasanya memiliki konsentrasi kurang dari 1 %-volum sehingga tidak dapat dibakar dengan metode pembakaran yang tradisional. Oleh karena itu, teknologi pengolahan yang efisien telah menjadi tantangan bagi para peneliti di dunia (Wang dkk, 2010).

Hingga saat ini, belum ada teknologi yang tepat dan memuaskan dalam mengolah emisi gas metana. Salah satu metode yang telah dicoba adalah dengan mengoksidasinya di dalam reaktor katalitik aliran bolak-balik (Reverse Flow Reactor, RFR). Perbedaan utama reaktor ini dengan reaktor searah adalah arah alirannya. RFR menggunakan 2 arah aliran yang saling berlawanan. Jika reaktor dirancang dan dioperasikan dengan prosedur yang tepat, aliran bolak-balik seperti ini dapat menjebak panas (heat trap) yang dihasilkan dari reaksi oksidasi metana yang bersifat eksotermik, sehingga temperatur di dalam reaktor cukup tinggi. Dengan demikian, gas metana tidak perlu dipanaskan dengan preheater sebelum oksidasi metana berlangsung (Salomons dkk., 2003). Reaksi oksidasi metana tersebut akan dapat mengurangi dampak pemanasan global dari efek gas rumah kaca seperti yang telah disebutkan pada bagian sebelumnya.

Reaktor katalitik aliran bolak balik merupakan salah satu alternatif dari pengoperasian reaktor tak tunak. Konsep pengoperasian dengan prinsip utama mengubah aliran yang melalui reaktor secara periodik dikenal dengan nama Reaktor Katalitik Aliran Bolak-Balik (Reverse Flow Reactor, RFR) (Budhi, 2004). Reaktor katalitik aliran bolak-balik merupakan reaktor unggun diam (fixed bed) yang arah aliran yang melalui reaktor dibuah secara periodik secara periodik dalam selang waktu tertentu yang sering dikenal dengan nama waktu ubah (switching time) (Budhi, 2005).

Beberapa penelitian yang berkaitan dengan perancangan reaktor katalitik aliran bolak-balik untuk oksidasi emisi metana yaitu dengan menambahkan insulasi pada reaktor untuk menjebak panas secara sempurna. Sebagian panas dapat diambil dari insulasi tersebut agar panas dalam reaktor tidak berlebihan. Panas yang diambil tersebut dapat digunakan untuk membuat steam dan dapat dikonversi menjadi energi listrik (Litto dkk., 2006).

Reference:

1. Budhi, Y.W.; Jaree, A.; Hoebink, J.H.B.J.; Schouten, J.C., “Simulation of Reverse Flow Operation for Manipulation of Catalyst Surface Coverage in the Selective Oxidation of Ammonia”, Chemical Engineering Science Vol 59, 2004.
2. Budhi, Y.W.,”Reverse Flow Reactor Operation for Control of Catalyst Surface Coverage”, Disertasi Doktor, Technische Universiteit Eindhoven, 2005.
3. Hayes, R.E., “Catalytic Solutions for Fugitive Methane Emissions in the Oil and Gas Sector”, Chemical Engineering Science 59 4073-4080, 2004.
4. Litto, R.; Hayes, R.E.; Liu, B.,”Capturing Fugitive Methane Emissions from Natural Gas Compressor Buildings”, Journal of Environmental Management 84 (2007) 347-361, 2006.
5. Marín, P.; Hevia, Miguel A.G.; Ordónez, S.; Díez, F.V., “Combustion of Methane Lean Mixtures in Reverse Flow Reactors: Comparison Between Packed and Structured Catalyst Beds”, Catalysis Today 105, 701–708, 2005.
6. Marín, P.; Ordónez, S.; Díez, F.V., “Procedures for Heat Recovery in the Catalytic Combustion of Lean Methane–Air Mixtures in a Reverse Flow Reactor”, Chemical Engineering Journal 147, 356–365, 2008.
7. Salomons, S.; Hayes, R. E; Poirier, M.; Sapoundjiev, H., “Flow Reversal Reactor for the Catalytic Combustion of Lean Methane Mixtures”, Catalysis Today 83, 59–69, 2003.
8. Wang, Y.; Man, C.; Che, D.,” Catalytic Combustion of Ventilation Air Methane in a Reverse-Flow Reactor”, Energy Fuels 2010, 24, 4841–4848, 2010.

Dari reaksi yang ada dapat kita pastikan bahwa dalam reformer terjadi reaksi yang sangat kompleks. Untuk itu komposisi keluaran proses reformer akan bervariasi tergantung dari komposisi umpan, temperatur, tekanan operasi, dan katalis yang digunakan.

Steam Reformer

Dalam perkembangannya, steam reforming dikembangkan untuk menghasilkan teknologi yang lebih tepat guna khususnya untuk produksi gas hidrogen sebagai bahan bakar fuel cell atau bahan baku pabrik seperti pada pabrik ammonia. Teknologi ini dikenal dengan autot hermal reforming. Steam reformer reaksi utama antara metan dan uap air. Auto thermal reformer pada dasarnya merupakan gabungan dari steam reformer dan partial oxidation methan. Kedua reaktor ini dapat dioperasikan pada temperatur 1023 – 1123 K seperti pada percobaan Souza dkk.

(a)Selektivitas Pembentukan Syngas Reformer (b) Perbandingan H2 Terhadap CO (Souza, 2008)

Baik auto thermal reforming converter maupun steam reformer converter, keduanya masih digunakan hingga saat ini. Kedua converter ini memiliki keunggulan masing-masing. Dalam pemilihan refoermer yang akan digunakan, kita perlu mengtahui sasaran proses. Untuk proses yang membutuhkan hidrogen tinggi maka auto thermal reformer tepat untuk dipilih. Jika proses mengutamakan selektivitas syngas yang tinggi maka steam reformer saja sudah cukup. Dari sisi ekonomi, meski efisiensi energi untuk auto thermal reformer lebih baik dari steam reformer namun harga unit steam reformer lebih rendah radi pada auto thermal reformer.

Daftar Pustaka

1. Souza , A. E. A. M., Maciel , L. J. L., Knoechelmann , Filho, A., N. M. Lima, Abreu, C. A. M. Comparative Evaluation Between Steam and Atothermal Reforming of  Methane Processes to Produce Syngas, 2008
2. Adris, Alaa-Eldin M., A Fluidized Bed Membrane Reactor for Steam Methane Reforming: Experimental Verification and Model Validation, 1994

Kajian terbaru dari para peneliti menunjukkan bahwa operasi reaktor dinamik (tak tunak) pada beberapa kasus bisa menghasilkan produk reaksi yang lebih banyak atau distribusi produk yang lebih berarti dibanding reaktor keadaan tunak (Silveston, 1998). Pada kondisi tunak, katalis yang digunakan cenderung mengalami penjenuhan sehingga laju reaksi katalitik pada permukaan katalis menurun. Pada kondisi ini, selektivitas dan konversi reaksi mengalami penurunan. Fakta ini tentunya membuka jalan baru dalam pengembangan sebuah operasi proses kimia. Sebuah penemuan yang tentunya mampu menenggelamkan persepsi banyak orang yang cenderung lebih menyukai operasi tunak dalam proses kimia.

Perubahan variabel proses terutama temperatur terhadap waktu dapat mempertahankan laju reaksi di permukaan katalis pada kondisi optimal. Silveston (1998) mengemukakan bahwa peningkatan konversi dan selektivitas berawal dari perubahan secara temporer pada luas permukaan katalis yang aktif. Pada reaksi multiproduk, luas permukaan mempengaruhi distribusi produk yang dihasilkan. Situasi yang sangat diharapkan adalah luas permukaan katalis yang aktif sesuai dengan stoikiometri reaksi yang diinginkan terjadi ketika reaksi berlangsung (Budhi, 2005).

Pada reaksi fasa gas berkatalis heterogen dalam unggun diam, kelakuan transien (tak tunak) memberikan kesempatan untuk menimbulkan perubahan dinamis permukaan katalis sehingga mempengaruhi laju reaksi katalitik. Prinsip ini telah dikembangkan melalui penggunaan siklus umpan (feed cycling) untuk meningkatkan konversi atau selektivitas reaktor (Silveston,1998). Reaktor tak tunak juga telah diaplikasikan dalam beberapa proses, seperti oksidasi parsial metan dalam reverse flow reactor pada Gambar 1, oksidasi zat aromatik seperti o-xylen dan toluen, reduksi VOC (volatile organic compound) dalam gas buang, dan sebagainya (Budhi, 2005).

Gambar 1. Reverse-flow oxidation catalyst reactor

Pengubahan secara periodik beberapa parameter kondisi reaktor seperti temperatur dan konsentrasi umpan juga dapat mengatasi keterbatasan operasional reaktor dari segi terrmodinamika dan kinetika reaksi.

Faktor terpenting dalam pengoperasian reaktor tak tunak adalah skala waktu pemberian gangguan (switching time). Switching time (ST) merupakan salah satu variabel operasi yang berpengaruh terhadap kinerja reaktor. Reaktor-reaktor tak tunak dapat dikategorikan menjadi tiga daerah operasi, yaitu (1) daerah operasi quasi steady state, adalah daerah di mana ST jauh lebih besar daripada waktu yang dibutuhkan sistem untuk merespon gangguan (t_r), sehingga sistem akan mudah merespon gangguan yang diberikan dan mencapai kondisi tunak; (2) relaxed steady state atau biasa disebut daerah sliding, adalah daerah di mana ST jauh lebih kecil dari t_r, gangguan yang diberikan tidak akan mempengaruhi sistem karena dinamika proses sangat lambat dan sistem seolah-olah berada dalam kondisi tunak; dan (3) daerah dinamik, ST hampir mendekati t_r, dengan demikian variabel sistem akan berubah-ubah tiap waktu sehingga sistem tidak akan pernah mencapai kondisi tunak (adanya efek resonansi akibat gangguan). Kondisi (3) adalah kondisi yang cukup menarik untuk diamati karena sifat tidak tunak sistem terus berlangsung selama proses (Habibi, 2010).

Sumber:

1. Budhi, Y.W., (2005): Reverse Flow Reactor Operation for Control of Catalyst Surface Coverage, Ph.D. Dissertation, Eindhoven University of Technology
2. Habibi, M. (2010): Kelakuan Dinamik Konverter Katalitik Kendaraan Bermotor untuk Oksidasi CO Menggunakan Katalis Pt/g-Al₂O_3­ pada Kondisi Hot-Run, Laporan Penelitian, Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung
3. Sia,S. dan Wangsa, A., (2011): Pengolahan Emisi Gas Buang Mesin Biodiesel Secara Dinamik Menggunakan Konverter Katalitik. Laporan Finalis Lomba Inovasi Sains dan Teknologi. Institut Teknologi Bandung
4. Silveston, P.L., (1998): Composition Modulation of Catalytic Reactors, Gordon and Breach, Ontario

Reaktor katalitik aliran bolak-balik (Reverse Flow Reactor/RFR) memiliki 5 bagian utama, yaitu 2 zona komponen inert, 2 zona komponen katalis, dan 1 zona penukar panas. Pembalikan arah aliran dalam RFR bertujuan untuk menjaga keberadaan zona panas dalam reaktor. Komponen yang masuk ke dalam RFR dengan suhu yang rendah akan dipanaskan oleh unggun inert hingga mencapai temperatur aktif reaksi. Unggun inert menyimpan panas dari hasil reaksi eksoterm sebelumnya, sebelum mengalami pergantian arah aliran. Ujung bagian keluaran RFR, produk gas panas hasil reaksi eksoterm mentransferkan panasnya ke unggun inert yang temperaturnya lebih rendah. Bagian masukan dan keluaran reaktor berupa komponen unggun inert berfungsi sebagai alat penukar panas (recuperative). Sebelum zona panas hasil reaksi eksoterm terdorong keluar dari reaktor karena aliran umpan yang dingin, aliran umpan dibalik ke arah sebaliknya (Effendi dan Kristianto, 2008).

Prinsip utama dari reaktor katalitik aliran bolak-balik dapat dilihat pada gambar di bawah ini Gambar tersebut menjelaskan perbandingan sistem kerja pada reaktor biasa dengan forward flow dan reverse flow. Waktu ubah / switching time akan menentukan pergantian mode operasi dari forward flow menjadi reverse flow (Salomons dkk., 2004).

Konsep RFR (a) forward flow dan (b) reverse flow (Wibisono dan Rimbualam, 2009)

Keunggulan Reaktor Katalitik Aliran Bolak-Balik:

1. Efisiensi energi tinggi
Panas yang tersimpan dalam reaktor dapat digunakan untuk pemanasan awal umpan. Apabila kondisi ototermal dapat dicapai, maka sistem reaktor tidak lagi memerlukan preheater untuk pemanasan awal umpan sehingga prosesnya memiliki efisiensi energi yang tinggi (Wibisono dan Rimbualam, 2009).

2. Konversi dan selektivitas lebih tinggi
Penggunaan RFR akan mempengaruhi luas permukaan katalis yang digunakan. Dengan RFR, katalis dapat dioperasikan pada temperatur dan komposisi umpan sedemikian rupa sehingga diperoleh konversi dan selektivitas maksimum. Dibandingkan dengan reaktor aliran sekali lewat, RFR memberikan selektivitas dan konversi yang lebih baik (Boreskov dan Matros, 1983).

3. Dinamika katalis
RFR dapat digunakan untuk menurunkan titik panas (hot spot) pada katalis dan mendapatkan distribusi temperatur yang diinginkan sepanjang bed (Ferreira dkk., 1999). Hal ini mengakibatkan katalis relatif tidak mudah jenuh.

4. Mengurangi biaya investasi
Konstruksi yang lebih efisien dalam penggunaan energi dibandingkan sistem reaktor konvensional dapat mengurangi biaya investasi yang diperlukan (Wibisono dan Rimbualam, 2009).

Catatan: Penelitian Reaktor Katalitik Aliran Bolak-Balik (Reverse Flow Reactor) dilakukan oleh mahasiswa Teknik Kimia ITB: Ivan Hadinata Rimbualam dan Junior Setiawan, di bawah bimbingan Dr. Yogi Wibisono Budhi dan Dr. Yazid Bindar.

Daftar Pustaka :

1. Borekov, G.K.; Matros, Yu.Sh., “Unsteady State Performance of Heterogeneous Catalytic Reactor”, Catalyst Review: Science and Engineering 25, 1983.
2. Budhi, Y.W.,”Reverse Flow Reactor Operation for Control of Catalyst Surface Coverage”, Disertasi Doktor, Technische Universiteit Eindhoven, 2005.
3. Effendi, P.G.; Kristianto, J., “Reverse Flow Reactor untuk Mengkonversikan Tar dalam Gas Produser”, Laporan Penelitian S1 Teknik Kimia, ITB, 2008.
4. Ferreira, R.Q.; Costa, C.A.; Masetti, S., “Reverse Flow Reactor for a Selective Oxidation Process”, Chemical Engineering Science 54, 1999.
5. Salomons, S.; Hayes, R. E; Poirier, M.; Sapoundjiev, H., “Modelling a Reverse Flow Reactor for the Catalytic Combustion of Fugitive Methane Emissions”, Computers and Chemical Engineering 28, 1599–1610, 2004.
6. Wibisono, F.; Rimbualam, H. G., “Dinamika Reverse Flow Reactor untuk Oksidasi Emisi Gas Metana Encer”, Laporan Penelitian S1 Teknik Kimia, ITB, 2009.

kakao

Kakao merupakan salah satu komoditas ekspor yang dapat memberikan kontribusi untuk peningkatan devisa Indonesia. Indonesia merupakan salah satu negara pemasok utama kakao dunia setelah Pantai Gading (38,3%) dan Ghana (20,2%) dengan persentasi 13,6%. Permintaan dunia terhadap komoditas kakao semakin meningkat dari tahun ke tahun. Hingga tahun 2011, ICCO (International Cocoa Organization) memperkirakan produksi kakao dunia akan mencapai 4,05 juta ton, sementara konsumsi akan mencapai 4,1 juta ton, sehingga akan terjadi defisit sekitar 50 ribu ton per tahun (Suryani, 2007). Kondisi ini merupakan suatu peluang yang baik bagi Indonesia karena sebenarnya Indonesia berpotensi untuk menjadi produsen utama kakao dunia.

Namun, kualitas biji kakao yang diekspor oleh Indonesia dikenal sangat rendah (berada di kelas 3 dan 4). Hal ini disebabkan oleh, pengelolaan produk kakao yang masih tradisional (85% biji kakao produksi nasional tidak difermentasi) sehingga kualitas kakao Indonesia menjadi rendah. Kualitas rendah menyebabkan harga biji dan produk kakao Indonesia di pasar internasional dikenai diskon USD200/ton atau 10%-15% dari harga pasar. Selain itu, beban pajak ekspor kakao olahan (sebesar 30%) relatif lebih tinggi dibandingkan dengan beban pajak impor produk kakao (5%), kondisi tersebut telah menyebabkan jumlah pabrik olahan kakao Indonesia terus menyusut (Suryani, 2007). Selain itu para pedagang (terutama trader asing) lebih senang mengekspor dalam bentuk biji kakao (non olahan).

Peningkatan produksi kakao mempunyai arti yang strategis karena pasar ekspor biji kakao Indonesia masih sangat terbuka dan pasar domestik masih belum tergarap. Permasalahan utama yang dihadapi perkebunan kakao dapat diatasi dengan penerapan fermentasi pada pengolahan biji pasca panen dan pengembangan produk hilir kakao berupa serbuk kakao.

Coklat

Proses fermentasi akan menghasilkan kakao dengan cita rasa setara dengan kakao yang berasal dari Ghana. Selain itu, kakao Indonesia memiliki kelebihan tidak mudah meleleh sehingga cocok untuk blending.

Fermentasi merupakan suatu proses produksi suatu produk dengan mikroba sebagai organisme pemroses. Fermentasi biji kakao merupakan fermentasi tradisional yang melibatkan mikroorganisme indigen dan aktivitas enzim endogen. Fermentasi biji kakao tidak memerlukan penambahan kultur starter (biang), karena pulp kakao yang mengandung banyak glukosa, fruktosa, sukrosa dan asam sitrat dapat mengundang pertumbuhan mikroorganisme sehingga terjadi fermentasi.
Tahapan pengolahan pasca panen kakao yaitu buah hasil panen dibelah dan biji berselimut pulp dikeluarkan, kemudian dikumpulkan pada suatu wadah. Jenis wadah yang digunakan dapat bervariasi, diantaranya drying platforms (Amerika), keranjang yang dilapisi oleh daun, dan kontainer kayu. Kontainer disimpan di atas tanah atau di atas saluran untuk menampung pulp juices yang dihasilkan selama fermentasi (hasil degradasi pulp). Pada umumnya, dasar kontainer memiliki lubang kecil untuk drainase dan aerasi. Kontainer tidak diisi secara penuh, disisakan 10 cm dari atas dan permukaan atas ditutupi dengan daun pisang yang bertujuan untuk menahan panas dan mencegah permukaan biji dari pengeringan. Fermentasi dalam kotak dapat dilakukan selama 2 – 6 hari, isi kotak dibalik tiap hari dengan memindahkannya ke kotak lain.

Fermentasi biji kakao akan menghasilkan prekursor cita rasa, mencokelat-hitamkan warna biji, mengurangi rasa-rasa pahit, asam, manis dan aroma bunga, meningkatkan aroma kakao (cokelat) dan kacang (nutty), dan mengeraskan kulit biji menjadi seperti tempurung. Biji yang tidak difermentasi tidak akan memiliki senyawa prekursor tersebut sehingga cita rasa dan mutu biji sangat rendah. Fermentasi pada biji kakao terjadi dalam dua tahap yaitu fermentasi anaerob dan fermentasi aerob. Keberadaan asam sitrat membuat lingkungan pulp menjadi asam sehingga akan menginisiasi pertumbuhan ragi dan terjadi fermentasi secara anaerob. Fermentasi aerob diinisiasi oleh bakteri asam laktat dan bakteri asam asetat. Produk fermentasi yang dihasilkan berupa etanol, asam laktat, dan asam asetat yang akan berdifusi ke dalam biji dan membuat biji tidak berkecambah.

Selama fermentasi terjadi pula aktivitas enzimatik, enzim yang terlibat adalah endoprotease, aminopeptidase, karboksipeptidase, invertase (kotiledon dan pulp), polifenol oksidase dan glikosidase. Enzim-enzim ini berperan dalam pembentukan prekursor cita rasa dan degradasi pigmen selama fermentasi. Prekursor cita rasa (asam amino, peptida dan gula pereduksi) membentuk komponen cita rasa di bawah reaksi Maillard (reaksi pencoklatan non-enzimatis) selama penyangraian.

Untuk menghentikan proses fermentasi, biji kakao kemudian dikeringkan. Pengeringan dilakukan sampai kadar air menjadi 7 – 8 % (setimbang dengan udara berkelembaban 75 %). Kadar air kurang dari 6 %, biji akan rapuh sehingga penanganan serta pengolahan lanjutnya menjadi lebih sulit. Kadar air lebih dari 9 % memungkinkan pelapukan biji oleh jamur. Pengeringan dengan pemanas simar surya dapat memakan waktu 14 hari, sedangkan dengan pengeringan non surya memakan waktu 2 – 3 hari.

Setelah pengeringan, biji disortir untuk membersihkan biji dan dilanjutkan dengan penyangraian pada suhu 210 C selama 10 – 15 menit. Tujuan dari penyangraian adalah untuk mensterilisasi biji serta pembentukan cita rasa dari prekursor cita rasa (hasil fermentasi) melalui reaksi Maillard.

Pada saat panen, petani coklat Indonesia memiliki kecenderungan untuk mengolah biji coklat tanpa fermentasi dengan cara merendam biji dalam air untuk membuang pulp dan dilanjutkan dengan penjemuran, dengan demikian biji siap dijual tanpa memerhatikan kualitas. Langkah tersebut diambil petani untuk mendapatkan hasil penjualan yang cepat karena jika melalui fermentasi diperlukan waktu inkubasi sehingga petani harus menunggu untuk mendapatkan keuntungan dari penjualan, sedangkan fermentasi merupkan kunci penting untuk memberikan cita rasa coklat. Dengan demikian, pengetahuan mengenai pentingnya fermentasi pada biji kakao perlu disebarluaskan pada petani coklat.

Produk yang melalui proses fermentasi sehingga diperoleh cita rasa coklat yang sesungguhnya dengan cost production yang relatif rendah. Fermentasi dapat dilakukan secara tradisional dan tidak memerlukan treatment khusus, hanya diperlukan wadah fermentasi dari kayu, ruang penyimpanan, lahan untuk menjemur, dan mesin penyangrai.

Sumber:

• TK-4231 / Industri PanganPengolahan Cokelat/Kakao (1), Dr. Tatang H. Soerawidjaja
• Suryani, Dinie, Zulfebriansyah, 2007. Komoditas Kakao : Potret dan Peluang Pembiayaan. Economic Review : 210 . Desember 2007.
• Carl E Hansen, Margarita del Olmo and Christine Burri. 1998. Enzyme Activities in Cocoa Beans During Fermentation. J Sci Food Agric: 77, 273È281.

Plant dengan penerapan aset-aset terintegrasi dan diversifikasi produk

Industri di tahun 1990-an sampai sekarang mengalami kemajuan pesat seiring dengan teknologi yang terus menemukan celah-celah baru dalam pengembangannya. Cara-cara tradisional yang menggunakan tenaga manusia sudah semakin ditinggalkan, bahkan bagi beberapa jenis industri rumah tangga. Mekanisasi dan automatisasi semakin menggeser peran manusia dalam pengerjaan proses industri. Efek dari hal ini lebih terasa lagi dalam pabrik skala besar. Para operator plant mengalami tantangan besar karena peningkatan automatisasi, meningkatnya diversifikasi struktur produk, dan kecenderungan integrasi aset-aset industri.

Seiring dengan peningkatan kompleksitas plant, meningkat pula kebutuhan akan prosedur produksi dan perawatan yang lebih terorganisir dan efisien. Strategi modern yang dapat meningkatkan produktivitas dan efisiensi aset sambil meningkatkan ketersediaan, kehandalan, dan keamanan adalah sebuah keharusan. Manajemen Kinerja Aset (Asset Performance Management) yang efisien dapat membantu untuk memenuhi kebutuhan ini, memastikan peningkatan proses bisnis dan memberikan kontribusi penting untuk meningkatkan nilai proses.

Asset Performance Management merupakan metode holistik untuk optimasi teknologi dan organisasi proses tertentu. Tujuannya adalah untuk mencegah downtime dan kerugian, yang berujung pada perolehan produksi yang terukur dan berkelanjutan. Seperti juga pencapaian aset utilitas yang paling efektif, fokus utama adalah pada rasio biaya/keuntungan yang seimbang.

Overall Equipment Efficiency (OEE)

Langkah pertama dalam mengidentifikasi potensi peningkatan adalah menganalisis situasi saat ini. Apa aset atau komponen yang paling penting? Hubungan teknis apa yang ada? Di mana ‘bottle neck‘ terjadi dalam proses produksi, di mana kelemahan dalam teknis dan prosedur organisasi? Pada tahap mana berulang kali timbul masalah yang membuat sisa proses lebih sulit dan berpengaruh negetif terhadap aset kinerja? Semua pertanyaan-pertanyaan ini harus terlebih dahulu dijawab oleh pakar dalam optimasi pemeliharaan. Begitu pula analisis mendatail dari semua proses yang terjadi pada plant, kunci indikator spesifik dapat digunakan untuk mengevaluasi situasi saat ini.

Indikator yang paling penting untuk menilai profitabilitas perusahaan adalah Overall Equipent Efficiency (OEE). Metrik ini memberikan informasi mengenai output dari mesin sebenarnya dibandingkan output yang diinginkan. Meskipun perencana produksi mendasarkan perencanaan jadwal produksi pada jumlah unit maksimum, pada kenyataannya, hal-hal di luar dugaan terjadi lagi dan lagi, tidak bisa diantisipasi pada tahap perencanaan. Misalnya, dalam kasus bottling plant, jenis botol tertentu dapat menyebabkan keterlambatan pada conveyor belt karena satu gripper botol mengganggu transportasi karena sedikit perbedaan dalam bukaan botol. Pada saat perencanaan, tidak akan pernah diduga bahwa jenis kontainer ini akan menimbulkan masalah. Kini, anggota staf yang bertanggung jawab menentukan apakah gripper harus diganti atau apakah jenis kontainer yang berbeda harus digunakan.

Seperti halnya kinerja keseluruhan mesin (overall performance of a machine), OEE dapat digunakan untuk menentukan efektivitas dari lini produk atau plant selengkapnya. Dalam menilai suatu plant, indeks OEE terdiri dari metrik pada kerugian selama plant downtime, changeover, dan prosedur setup (ketersediaan), metrik pada kerugian selama deviance dari jadwal yang direncanakan, downtime yang lebih kecil dan waktu idle (tingkat kinerja), dan metrik pada waktu yang hilang akibat kerusakan komponen dan pemeliharaan (kualitas).

Setelah penyebab kerugian dari aspek teknis telah diidentifikasi, langkah berikutnya adalah untuk lebih memahami prosedur organisasi untuk menemukan potensi optimisasi yang tersembunyi. Dalam semua kasus, pada tahap ini berkonsultasi spesialis eksternal bisa membantu, misalnya konsultan manajemen. Spesialis eksternal memiliki pandangan yang objektif dan independen serta dapat memberikan nasihat berharga karena pengalaman mereka dalam proyek-proyek dengan tantangan serupa.

Konsultan spesialis menganalisis produktivitas dan mengevaluasi baik proses teknologi maupun organisasi, serta kondisi hubungan kontraktor dan mitra perusahaan. Dengan dasar ini, mereka dapat mengembangkan strategi pemeliharaan dan produksi yang dapat diimplementasikan oleh operator plant. Mereka mendukung optimasi pemeliharaan dengan membantu staf untuk mencapai tujuan mereka dan memastikan bahwa OEE dikembangkan, produktivitas plant meningkat, dan biaya produksi per unit turun. Ini memungkinkan fleksibilitas yang lebih baik untuk memenuhi kebutuhan pelanggan di masa yang akan datang dan margin profit dapat ditingkatkan.

Penyebab kerugian yang paling frekuentif:

1. Downtime: penghentian yang disebabkan kegagalan atau kerusakan mesin; setup waktu saat perubahan jenis produk, waktu yang dibutuhkan untuk mengganti alat dan mereset parameter mesin
2. Speed losses: waktu idle dan penghentian kecil karena masalah teknis; menurunkan waktu kerja (diidentifikasi dengan perbedaan waktu yang direncanakan dan waktu sebenarnya)
3. Process error: kesulitan awal di antara start up dan stabilisasi proses, penurunan pada kualitas produk-produk awal sebelum sistem mencapai keadaan tunak

Disadur dari: http://www.engineerlive.com/Process-Engineer/Plant_Management (Asset performance management: improving process productivity)

Microchannel reactor untuk memproses limbah in situ

Dunia sedang memasuki era baru, di mana konsep the more the merrier sudah lama ditinggalkan dan digantikan dengan the lesser the better. Demikian pula dengan perkembangan reaktor. Teknologi microchannel reactor kini mulai dikembangkan untuk berbagai kegunaan, di antaranya adalah untuk pengolahan limbah nuklir in situ.

Ada perbedaan mendasar dari microreactor dan microchannel reactor. Teknologi microreactor berarti menggunakan reaktor berukuran kecil yang seringkali dipakai dalam tes laboratorium. Sementara teknologi microchannel tetaplah dimaksudkan untuk produksi komersial, misalnya reaktor, mixer, heat exchanger, yang memanfaatkan saluran mikro untuk menampung proses aliran dan meningkatkan kinerja. Dimensi diameter saluran bervariasi dari puluhan hingga seratusan mikrometer dengan panjang bisa mencapai beberapa meter. Perbedaan mendasar adalah komponen microchannel tersebut terintegrasi ke dalam sistem yang mengandung puluhan hingga ribuan saluran. Ukuran channel bervariasi antara 0,1 sampai 10 mm.

Dalam pengolahan limbah nuklir in situ, Pacific Northwest National Laboratory mengembangkan reaktor yang berdimensi sekitar 24x24x6 inch. Menurut Ed Baker, direktur divisi energi dan efisiensi PPNL, dibandingkan dengan memindahkan limbah ke fasilitas tersentralisasi, PPNL mengembangkan mesin skala kecil yang dapat ditempatkan dalam tangki untuk memproses limbah di tempat asalnya. Kalkulasi awal yang disandingkan dengan penelitian yang dibiayai oleh Departemen Energi Amerika Serikat menghasilkan suatu kesimpulan bahwa gagasan untuk memproses limbah dengan cara ini adalah suatu ide yang bagus. Pengerjaan yang dikerjakan secara bersamaan oleh Amerika Serikat dan Eropa untuk mengembangkan cara untuk merancang microchannel menjadi chip-chip silikon menjanjikan masa depan yang menjanjikan: kemungkinan microchannel reactor untuk menghasilkan perkembangan besar dalam proses kimia.

“Sayangnya,” kata Baker, seperti dikutip oleh Innovation: America’s Journal of Technology Commersialization “gagasan mengembangkan microchannel reactor untuk memproses limbah nuklir tidak pernah mencapai suatu daya tarik yang nyata. Malahan, suatu fasilitas sentral bernilai milyaran dolar untuk memproses limbah dalam tangki sedang dalam proses.”

Bangunan dasar dari microchannel reactor terdiri dari komponen-komponen dengan microchannel-microchannel paralel. Menurut Terry Mazanec, kepala ilmuwan Velocys, ukuran kecil berarti biaya kapital yang berkaitan dengan microchannel reactor relatif murah jika dibandingkan dengan peralatan konvensional. Keuntungan lainnya, semakin kecil footprint dari sebuah microchannel reactor memungkinkan reaktor dapat ditempatkan di tempat-tempat premium, pada platform pengilangan minyak bumi offshore, atau pada refiner-refiner yang ramai. Konstruksi modular reaktor memberikan fleksibilitas yang tinggi pada saat mendesain sebuah plant.

Perawatan dan pengisian katalis dapat dilakukan dengan mengganti module-module individual, tidak membutuhkan proses shutdown seluruh sistem. Suatu plant yang didasarkan pada microchannel reactor dapat dibangun pada luas area yang lebih kecil namun tetap memiliki kapasitas yang diperlukan. Hal ini tidak hanya akan memperlancar siklus bisnis dan menghemat biaya transportasi. Cara ini juga lebih mudah, lebih murah, dan lebih cepat dalam membuat kapasitas tambahan sesuai dengan kebutuhan.

Oleh karena setiap blok reaktor memiliki ribuan channel proses yang diisi dengan katalis yang terjalin dengan panas input atau channel dingin, maka microchannel reactor lebih mampu untuk melampaui barrier perpindahan panas dan massa. Dengan melampaui barrier perpindahan massa secara esensial memungkinkan produksi yang lebih cepat, sedangkan kapabilitas perpindahan panas berarti reaktor dapat mengatasi masalah panas secara lebih efisien daripada sistem konvensional. Microchannel reactor cocok digunakan untuk mengeluarkan baik reaksi katalitik eksotermik tinggi (atau generator panas) dimana panas dari reaktor harus dihilangkan, begitu juga reaksi endotermik tinggi atau reaksi yang membutuhkan panas tinggi.

Aplikasi-aplikasi yang potensial lainnya bagi microchannel reactor bervariasi dari produksi bahan komuditi kimia seperti vinyl acetate, ethylene oxide, acrylic acid, dan acrylonitrite dengan reaksi oksidasi parsial selektif untuk menguapkan metan reforming untuk memproduksi hidrogen untuk digunakan dalam bahan bakar. Namun demikian, aplikasi yang paling memungkinkan adalah produksi terdistribusi second generation biofuel from waste (BTL) dengan reaksi FT menggunakan microchannel reactor pada plant skala kecil dekat sumber limbah. Menurut Tonkovich, wakil presiden pengembangan teknologi dan manufaktur Velocys, dengan optimasi katalis yang baik, microchannel reactor FT kecil dapat beroperasi dengan efisien dan ekonomis saat reaktor hanya memproduksi 500 sampai 2000 ton limbah per hari.

Sumber:
Innovation: America’s Journal of Technology Commersialization. April/May 2009. Processing Waste with Microchannel Reactors oleh Laura Silva.
http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/teknologi_tepat_guna/reaktor-microchannel-reaktor-apa-ini/

Untuk keperluan tersebut, beberapa industri tekstil telah mengupayakan pemanfaatan batubara sebagai bahan bakar. Namun bahan bakar minyak maupun batubara, keduanya merupakan sumber daya alam yang terbatas dan dapat habis pada suatu saat. Oleh karena itu perlu dicari teknologi alternatif yang lebih efisien, hemat energi serta lebih ramah lingkungan. Salah satu dari teknologi alternatif tersebut adalah energi plasma. Penggunaan energi plasma mempunyai manfaat yang cukup besar karena dapat menyebabkan proses pengikisan (etching) dan pembentukan radikal bebas, disosiasi ikatan kimia, pembentukan ikatan silang pada permukaan polimer, dan lain-lain.

Contoh-contoh serat alami maupun yang dibuat oleh manusia telah membuktikan bahwa banyak potensi yang dimiliki plasma dalam pengolahan material tekstil. Ini telah dibuktikan dengan suksesnya pengolahan anti-penyusutan pada wool dengan simultan efek posif pada dyeing and printing. Bukan hanya stuktur kimia pada permukaan yang dimodifikasi menggunakan gas plasma yang berbedam tetapi juga topografi permukaanya. Permukaan yang sangat hidrofobik dengan topografi tertentu berkontak dengan air bisa menimbulkan debu dan kotor and mungkin terkontaminasi oleh bakteri dan jamur.

Penggunaan Plasma Untuk Inisiasi Grafting

Kapas

Kain kapas adalah kain yang terbuat dari serat kapas 100% yang molekulnya terdiri dari polimer selulosa. Serat kapas adalah serat selulosa alam yang mempunyai kutikula, lumen dan dinding sel yang kuat sehingga mempunyai kekuatan yang tinggi. Proses etching menggunakan GDP (glow discharge plasma) selama 20 menit menurunkan berat serat kapas sebesar 1, 9 %, sedangkan kekuatan benangnya dari 266 g turun menjadi 230 g, atau turun sebesar 13,5%. Serat kapas dengan ekspos 60 detik sudah dapat untuk inisiasi pada polimerisasi tempel (grafting) terhadap berbagai monomer. Monomer hidroksi etil metakrilat (HEMA) adalah yang paling besar kemampuannya untuk grafting pada kapas, disusul n-isopropil akrilamid (NIPA), metoksi etil akrilat (MEA), hidroksi etil akrilat (HEA), asam akrilat (AA) dan akrilamid (AMD).

Rayon Viskosa

Serat rayon viskosa adalah serat regenerasi selulosa yang dibuat dari pulp kayu cemara dan sejenisnya yang melalui serangkaian proses dan pemintalan basah dapat terbentuk serat. Oleh karena bahan dasarnya selulosa maka serat tersebut termasuk serat yang hidrofil. Serat rayon mempunyai berat molekul dan kristalinitas yang rendah dibanding serat kapas. Sehingga mempunyai kekuatan yang lebih rendah dan kandungan air (moisture regain) yang lebih tinggi, kurang lebih 12% (kandungan air kapas 8%). Pada proses etching dengan GDP selama 20 menit serat rayon mengalami penurunan berat sebesar 6%, sedangkan kekuatan benangnya turun dari 142g menjadi 105g atau turun sebesar 25,06%. Serat rayon viskosa yang terinisiasi selama 60 detik sudah mampu melakukan polimerisasi tempel (grafting) terhadap berbagai monomer. Kemampuan rayon viskosa untuk di-grafting dengan beberapa monomer berbeda dengan kemampuan kapas.

Poliester

Poliester adalah serat sintetik yang terbuat dari kopolimerisasi antara asam tereftalat dengan etilen-glikol membentuk polimer yang strukturnya sangat kristalin. Serat poliester sangat sedikit mengandung gugus hidrofil sehingga termasuk serat hidrofob dan pada kondisi normal mempunyai kandungan air (moisture regain) hanya 0,4%. Etching dengan GDP selama 20 menit menurunkan berat serat poliester sebesar 0,6%, sedangkan kekuatannya turun sebesar 19,2%. Sama halnya dengan serat kapas maupun rayon viskosa, serat poliester dapat melakukan polimerisasi tempeL terhadap berbagai monomer.

Nilon

Nilon (nilon 66) adalah serat sintetik yang terbuat dari kopolimerisasi antara asam adipat dan heksametilendiamin membentuk polimer dengan struktur supermolekuler yang sangat kristalin. Serat nilon relatif sedikit mengandung gugus hidrofil dan mengandung gugus amina, sehingga sifatnya lebih hidrofil dibanding poliester. Pada kondisi normal serat nilon mempunyai kandungan air (moisture regain) sebesar kurang lebih 4%. Proses etching dengan GDP selama 20 menit menurunkan berat serat nilon sebesar 6%, sedangkan kekuatannya turun dari 228g menjadi 219g atau sebesar 4,4%.

Akrilik

Serat akrilik termasuk serat sintetik yang merupakan polimer hidrokarbon linier yang mengandung banyak gugus akrilonitril (lebih dari 85%). Proses etching GDP selama 20 menit menurunkan berat serat akrilik sebesar 6%, sedangkan kekuatannya turun dari 202g menjadi 198g atau sebesar 1,98%.

Rayon Asetat

Serat rayon asetat adalah serat regenerasi selulosa yang dimodifikasi, sehingga mengandung gugus asetat dan sifat-sifatnya jauh berbeda dengan serat rayon viskosa maupun serat kapas.

Grafting serat-serat tekstil dengan monomer tidak menurunkan kekuatannya tetapi justru meningkatkan. Adanya monomer tertentu dapat menambah friksi antara serat satu dengan yang lainnya, sehingga kemungkinan terjadi selip lebih kecil.

Sumber:
Kailani, Zubaidi A. 2005. Pemanfaatan Energi Plasma dalam Proses Tekstil Untuk Memperbaiki Sifat-Sifat Kain.
Sparavigna, Amelia. Plasma Treatment Advantages for Textiles.
Höcker, Hartwig. 2002. Plasma Treatment of Textile Fiber. Pure Appl. Chem., Vol. 74, No. 3, pp. 423–427.

Air Laut

Laju konsumsi air bersih di dunia meningkat dua kali lipat setiap 20 tahun, melebihi dua kali laju pertumbuhan manusia. Beberapa pihak memperhitungkan bahwa pada tahun 2025, permintaan air bersih akan melebihi persediaan hingga mencapai 56%. Kekurangan air bersih dapat berpengaruh terhadap banyak hal, di antaranya dapat mengurangi pembangunan ekonomi dan menurunkan tingkat kehidupan. Hal ini menunjukkan bahwa dunia membutuhkan suatu cara untuk meningkatkan persediaan air bersih. Salah satu sumber yang berpotensi dijadikan sumber air bersih adalah air laut. Air laut dapat dijadikan air bersih dengan proses desalinasi.

Desalinasi adalah proses pemisahan yang digunakan untuk mengurangi kandungan garam terlarut dari air garam hingga level tertentu sehingga air dapat digunakan. Proses desalinasi melibatkan tiga aliran cairan, yaitu umpan berupa air garam (misalnya air laut), produk bersalinitas rendah, dan konsentrat bersalinitas tinggi. Produk proses desalinasi umumnya merupakan air dengan kandungan garam terlarut kurang dari 500 mg/l, yang dapat digunakan untuk keperluan domestik, industri, dan pertanian. Hasil sampingan dari proses desalinasi adalah brine. Brine adalah larutan garam berkonsentrasi tinggi (lebih dari 35000 mg/l garam terlarut).

Distilasi merupakan metode desalinasi yang paling lama dan paling umum digunakan. Distilasi adalah metode pemisahan dengan cara memanaskan air laut untuk menghasilkan uap air, yang selanjutnya dikondensasi untuk menghasilkan air bersih. Berbagai macam proses distilasi yang umum digunakan, seperti multistage flash, multiple effect distillation, dan vapor compression umumnya menggunakan prinsip mengurangi tekanan uap dari air agar pendidihan dapat terjadi pada temperatur yang lebih rendah, tanpa menggunakan panas tambahan.

Metode lain desalinasi adalah dengan menggunakan membran. Terdapat dua tipe membran yang dapat digunakan untuk proses desalinasi, yaitu reverse osmosis (RO) dan electrodialysis (ED). Pada proses desalinasi menggunakan membran RO, air pada larutan garam dipisahkan dari garam terlarutnya dengan mengalirkannya melalui membran water-permeable. Permeate dapat mengalir melalui membran akibat adanya perbedaan tekanan yang diciptakan antara umpan bertekanan dan produk, yang memiliki tekanan dekat dengan tekanan atmosfer. Sisa umpan selanjutnya akan terus mengalir melalui sisi reaktor bertekanan sebagai brine. Proses ini tidak melalui tahap pemanasan ataupun perubahan fasa. Kebutuhan energi utama adalah untuk memberi tekanan pada air umpan. Desalinasi air payau membutuhkan tekanan operasi berkisar antara 250 hingga 400 psi, sedangkan desalinasi air laut memiliki kisaran tekanan operasi antara 800 hingga 1000 psi.

Dalam praktiknya, umpan dipompa ke dalam container tertutup, pada membran, untuk meningkatkan tekanan. Saat produk berupa air bersih dapat mengalir melalui membran, sisa umpan dan larutan brine menjadi semakin terkonsentrasi. Untuk mengurangi konsentrasi garam terlarut pada larutan sisa, sebagian larutan terkonsentrasi ini diambil dari container untuk mencegah konsentrasi garam terus meningkat.

Sistem RO terdiri dari 4 proses utama, yaitu (1) pretreatment, (2) pressurization, (3) membrane separation, (4) post teatment stabilization.

desalinasi dengan RO

Pretreatment: Air umpan pada tahap pretreatment disesuaikan dengan membran dengan cara memisahkan padatan tersuspensi, menyesuaikan pH, dan menambahkan inhibitor untuk mengontrol scaling yang dapat disebabkan oleh senyawa tetentu, seperti kalsium sulfat.

Pressurization: Pompa akan meningkatkan tekanan dari umpan yang sudah melalui proses pretreatment hingga tekanan operasi yang sesuai dengan membran dan salinitas air umpan.

Separation: Membran permeable akan menghalangi aliran garam terlarut, sementara membran akan memperbolehkan air produk terdesalinasi melewatinya. Efek permeabilitas membran ini akan menyebabkan terdapatnya dua aliran, yaitu aliran produk air bersih, dan aliran brine terkonsentrasi. Karena tidak ada membran yang sempurna pada proses pemisahan ini, sedikit garam dapat mengalir melewati membran dan tersisa pada air produk. Membran RO memiliki berbagai jenis konfigurasi, antara lain spiral wound dan hollow fine fiber membranes.

tipe membran RO

Stabilization: Air produk hasil pemisahan dengan membran biasanya membutuhkan penyesuaian pH sebelum dialirkan ke sistem distribusi untuk dapat digunakan sebagai air minum. Produk mengalir melalui kolom aerasi dimana pH akan ditingkatkan dari sekitar 5 hingga mendekati 7.

Sumber:
http://www.oas.org/dsd/publications/Unit/oea59e/ch20.htm#TopOfPage
http://www.gewater.com/what_we_do/water_scarcity/desalination.jsp

Reef Octopus CR-140 Reverse Flow Calcium Reactor from CoralVue

Pengoperasian reaktor secara tak tunak yang dapat memberikan kelebihan yang besar bagi unjuk kerja suatu proses baru-baru ini mulai membuka jalan baru dalam intensifikasi proses. Berbeda dengan pengoperasian proses kontinu tradisional yang memfokuskan pada keadaan tunak, reaktor kontinu dipaksa untuk bekerja pada keadaan tak tunak (unsteady state). Salah satu alternatif pengoperasian reaktor tak tunak adalah dengan cara mengubah arah aliran yang melalui reaktor secara periodik dalam selang waktu tertentu yang disebut switching time. Konsep ini dikenal dengan nama Reverse Flow Reactor atau Reaktor Aliran Bolak-balik (RABB).

RABB telah menunjukkan keuntungan yang besar untuk reaksi eksotermis dalam hal energy saving. Selain itu dengan mengubah arah aliran dan mengatur frekuensi ubah (switching  frequency) alirannya RABB juga akan mengakibatkan terjadinya deviasi dari keadaan tunak yang dipercaya dapat meningkatkan selektifitas dan konversi. Akan tetapi diperlukan pemilihan frekuensi yang tepat karena apabila switching time terlalu cepat akan mengakibatkan konversi menjadi turun karena akan ada reaktan yang belum sempat bereaksi terdorong keluar dari reaktor saat arah aliran diubah. Karena itu pengaturan RABB untuk setiap proses berbeda-beda tergantung pada kondisi pengoperasiannya.

Skema sederhana Reaktor Aliran Bolak-Balik (Reverse Flow Reactor)

Skema proses dari RABB ditunjukkan secara sederhana pada gambar 1. Selama berlangsung siklus pertama, aliran mengalir melalui 1-2-R-3-4, dan selama berlangsung siklus kedua, aliran mengalir melalui 1-2-R-3-4.  Pada kasus-kasus RABB pada umumnya, katalis di dalam reaktor bukan hanya berperan untuk mempercepat laju reaksi, tetapi juga dapat berperan sebagai penyimpan panas yang dihasilkan dari reaksi eksotermik. Hal ini dapat terjadi karena katalis memiliki kapasitas panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan fluida yang mengalir di dalam reaktor, baik yang diumpankan maupun yang dihasilkan. Untuk memaksimalkan penghematan energi maka arah aliran sebaiknya diganti saat temperatur aliran keluar mulai meningkat setelah pengubahan arah aliran pertama. Jika aliran dibalik arahnya secara periodik, maka aliran umpan tidak lagi memerlukan pemanas awal untuk mencapai temperatur mula reaksi (reaction ignition temperature).

RABB beroperasi pada dinamika beda temperatur yang besar sepanjang unggun katalis karena adanya pertukaran panas antara unggun katalis dan gas yang bereaksi. Pergerakan beda temperatur ini harus dipantau terus menerus, karena hal ini dapat menyebabkan gradien temperatur yang besar dan dapat merusak unggun katalis. Sistem kontrol operasi RABB adalah salah satu hambatan penerapan teknologi ini di industri. Pengoperasian sistem monitor dan kontrol diperlukan untuk menghindari pemadaman reaksi (extinction) serta kelebihan panas (overheating) pada unggun katalis. Selain itu, peralatan seperti kerangan yang dapat beroperasi pada frekuensi ubah (switching frequency) yang tinggi belum memadai, serta membutuhkan investasi yang mahal.

Referensi:
Simulation of Reverse Flow Operation for Manipulation of Catalyst Surface Coverage in the Selective Oxidation of Ammonia. Y.W. Budhi, dkk. 2004
Reverse Flow Operation with Reactor Side Feeding: Analysis, Modeling, and Simulation. Y.W. Budhi, dkk. 2009.