Soal-soal Open Ended Bidang Kimia

Soal-soal Open Ended Bidang Kimia
1. Fuel cell
Permintaan energi di dunia terus meningkat sepanjang tahun, dan menurut Proyek
International Energy Outlook 2013 (IEO-2013) konsumsi energi dari 2010 sampai 2040 akan
meningkat sebesar 56 % seperti terlihat pada Gambar 1.1 Sedangkan sampai saat ini
konsumsi energi terbesar berasal dari minyak bumi, namun ketersediaannya kedepan
masih belum menentu.
Gambar 1. Proyeksi konsumsi Energi di Dunia dari 1990-2040.
Keterangan : OECD (the Organization for Economic Cooperation and Development
yang terdiri dari 34 negara ; 25 negara Eropa, ditambah USA, Jepang, Korea
Selatan, Australia, Israel, Kanada, Chili, Mexico, dan Selandia Baru).
Para ahli minyak bumi memperkirakan bahwa suatu saat nanti minyak bumi akan habis.
Oleh karena itu para saintis banyak yang melakukan penelitian untuk menghasilkan energi
alternatif, yaitu energi selain minyak bumi dan energi atom, yang disebut dengan energi
terbarukan. Sejak tahun 2004 sampai tahun 2011 secara global kapasitas energi
terbarukan naik cukup drastis.2 Sehingga pada tahun 2010 konsumsi energi terbarukan
sudah mencapai 16 % seperti terlihat pada Gambar 2.3 Namun sesuai Gambar 2 dan
perkiraan IEO-2013 sampai pada tahun 2040, minyak bumi masih tetap merupakan
sumber energi terbesar (sekitar 80 %) untuk memenuhi kebutuhan energi dunia.
Gambar 2. Total konsumsi energi dunia pada tahun 2010.
Tidak menentunya ketersediaan minyak bumi dimasa datang, menyebabkan ilmu kimia
sangat dibutuhkan untuk menyelesaikan masalah energi dunia. Hal ini berkaitan dengan
produk-produk kimia yang baru dan hanya membutuhkan sedikit energi (misalnya, lampu
LED, badan kendaraan dari bahan yang ringan, dll) akan membina cara penghematan
energi. Demikian pula dengan berbagai inovasi kimia yang menghasilkan cara
memproduksi dan menyimpan energi, serta menghasilkan bahan bakar yang baru.
Beberapa produk kimia yang merupakan sumber energi terbarukan antara lain, solar sel,
baterei yang dapat diisi kembali, dan pembentukan sel photovoltaic, telah banyak
dikembangkan oleh para ahli kimia dan hasilnya juga banyak yang telah digunakan.
a. Pilih salah satu jenis produk energi terbarukan berdasarkan proses kimia
b. Sebutkan dan jelaskan metoda pembuatan energi terbarukan tersebut
c. Jelaskan bagaimana energi terbarukan tersebut dapat menggantikan minyak bumi
d. Sebutkan dan jelaskan aplikasi dari energi tersebut
e. Tunjukkan adanya peran kimia dalam energi terbarukan tersebut disertai mekanisme
reaksi kimia yang terjadi
f.
Jelaskan bagaimana perkembangan teknik tersebut saat ini, dan kemajuan yang sudah
dibuat
g. Berikan analisa teknis dalam bentuk kelebihan dan kekurangan produk energi tersebut
dibandingkan produk energi lainnya
h. Bagaimana reaksi kimia yang terjadi dari awal pembuatan, proses menjalankan produk
dan pemanfaatan produk energi terbarukan tersebut.
2. Biofuel
Indonesia dewasa ini terkendala serius dalam masalah energi. Permintaan/Kebutuhan
bahan tersebut di dalam negeri lebih besar dari energi yang tersedia. Bahan bakar fosil
yang sampai sekarang digunakan berupa minyak mentah dan bahan bakar minyak banyak
diimpor. Atas dasar tersebut diperlukan pencarian sumber energi lain untuk antisipasi
kebutuhan yang kian bertambah hingga kedepannya. Energi terbarukan seperti Biofuel
merupakan bagian menarik untuk dikaji, dikembangkan, diproduksi dan dioptimalkan
pemakaiannya dengan mengolah bahan hayati menjadi bahan bakar siap pakai dengan
olahan optimal yang diharapkan dapat mengurangi ketergantungan pada minyak bumi,
membantu ketersediaan energi terbarukan, dan meningkatkan keamanan energi nasional.
Biofuel merupakan jenis bahan bakar, dapat berupa gas, cairan maupun padatan yang
dihasilkan dari bahan organik. Bahan bakar ini dapat diproduksi secara langsung dari
tanaman atau secara tidak langsung dari buangan rumah tangga, pertanian, kehutanan,
peternakan, komersial dan industri. Bahan ini dapat digunakan sebagai pengganti BBM.
Karena memerlukan perubahan besar pada mesin bakar, bahan ini dicampur dengan BBM.
Setiap negara mempunyai formula sendiri dalam rasio campurannya antara biofuel dan
BBM, dan setiap tahun direncanakan meningkat rasionya. Bahan bakar ini memungkinkan
produksi energi tanpa kadar karbon di atmosfer yang tingi karena tanaman yang
dibutuhkan sebagai bahan dasar biofuel menurunkan kadar CO2 di udara, berbeda dengan
BBM yang banyak menghasilkan karbon yang tersimpan kembali di bawah permukaan
tanah jutaan tahun. Oleh karena itu bahan energi ini lebih bersifat karbon netral dan
sedikit meningkatkan konsentrasi gas-gas rumah kaca di udara.
a. Bagaimana pentingnya Biofuel sebagai bahan bakar terbarukan sebagai pengganti bahan
bakar fosil
b. Jelaskan jenis biofuel yang saudara ketahui, dan klasifikasikan sumber energi tersebut
c. Tentukan satu jenis biofuel yang saudara pilih untuk focus pada open ended ini,
bagaimana ketersediaan bahan dasar untuk memproduksi bahan bakar tersebut.
d. Sebutkan beberapa metoda sintesis biofuel secara kimia, dan jelaskan secara detail
pembuatan biofuel yang saudara pilih.
e. Jelaskan pengujian dan karakterisasi bahan hasil produksi biofuel, dan cara
pemurniannya
f.
Bagaimana bahan ini dapat diaplikasikan pada mesin bakar secara murni, dan berupa
campuran antara biofuel dan BBM
g. Bagaimana Optimalisasi aplikasi biofuel pada mesin bakar yang umum digunakan
h. Jelaskan kelebihan dan kekurangan pemakaian biofuel dalam pemanfaatannya, serta
cara penanggulan dan perbaikannya.
i.
Usulkan hasil kajian biofuel ini untuk rekomendasi pada pemerintah untuk
mengurangi ketergantungan pada BBM, dan meningkatkan ketersediaan dan keamanan
energi nasional.
3. Batu bara tercairkan/liquefied coal
Penelitian, pembangunan dan pengembangan energi nasional diantaranya pencarian
cadangan migas, mineral dan batubara, dan energi baru yang dapat dimanfaatkan untuk
menghasilkan energi seperti energi listrik dan bahan bakar bersumber pada batu bara
tercairkan (liquified coal), batu bara tergaskan (gasified coal), gas metana batubara (CBM,
Coal Bed Methane), dan juga usaha terhadap sumber energi terbarukan maupun tak
terbarukan. Focus open ended ini pada energi baru bersumber pada batu bara tercairkan
(liquified coal). Batu bara Indonesia ditambang, diolah dan dikelola untuk meningkatkan
nilai ekonominya, salah satunya diolah menjadi batu bara cair sebagai sumber energi listrik
atau bahan bakar murah. Energi murah akan merangsang produktivitas, daya beli dan
akan meningkatkan kesejahteraan rakyat. Pemerintah telah merencanakan pengolahan
batu bara cair ini. Kajian terus dilakukan dan teknologi produksi batu bara cair terus
dikembangkan, dan siap juga diaplikasikan. Masyarakat akan mendapatkan manfaat dari
energi listrik dan bahan bakar yang bersumber dari batu bara cair yang lebih murah jika
dibandingkan ketika diproduksi dengan bahan bakar minyak dari fosil yang banyak diimpor
dewasa ini. Mengacu harga pasar internasional, membuat perusahaan tambang batu bara
lebih mengejar kepentingan ekspor. Hal inilah yang mendasari bagaimana kajian,
pengolahan dan pengelolaan lebih lanjut diperlukan untuk meningkatkan ketersediaan dan
keamanan energi nasional.
a. Apa yang saudara ketahui mengenai energi baru yang bersumber pada batubara
tercairkan/liquefied coal dari sudut sains - teknologi, terkhusus sains - teknologi kimia,
sehingga penting menjadi kajian menarik untuk pembangunan dan pengem bangan
energi baru di Indonesia
b. Bagaimana ketersediaan sumber energi ini di Indonesia, dan klasifikasi jenis batubara
tercairkan ini.
c. Jelaskan cara pembuatan dan proses kimia yang terjadi pada produksi batubara
tercairkan
d. Bagaimana cara karakterisasi dan pengujian hasil produk bahan tersebut
e. Jelaskan penentuan nilai/kualitas batubara tercairkan, dan bandingkan nilainya dengan
batu bara sendiri dan batubara tergaskan.
f.
Bagaimana meningkatkan nilai energi/kalor bakar yang ada sehingga bahan tersebut
lebih berkualitas
g. Jelaskan aplikasi dari bahan tersebut sebagai energi listrik dan bahan bakar bersumber
batubara cair
h. Bagaimana pengolahan dan pengelolaan yang baik dalam industri batubara cair ini.
i.
Jelaskan kelebihan dan kekurangan dari batubara cair dibandingan sumber energi lain.
Bagaimana mengatasi kelemahan tersebut
j.
Setiap penyediaan bahan, proses dan produk bahan selalu dihadapkan dengan
limbah/residu bahan sisa atau yang tidak terproses, atau hasil samping, dan efek
samping dari penggunaan produk bahan. Jelaskan limbah atau polusi yang dihasilkan
dari permasalahan diatas, dan jelaskan cara penanganannya.
k. Bagaimana kajian kimia pengembangan kedepan dari batubara cair ini untuk
mendapatkan material yang lebih berdaya guna.