Kalor Bahan Bakar dan Sumber Energi

Kalor Bahan Bakar dan Sumber Energi-Pada bagian termokimia ini, Anda telah mengetahui cara menentukan energi yang menyertai suatu reaksi kimia. Selain itu, Anda pun mengetahui reaksi-reaksi yang menghasilkan energi sehingga dapat digunakan untuk kepentingan manusia. Akan tetapi, penggunaan energi secara tidak bijaksana dapat menimbulkan dampak negatif seperti meningkatnya polusi dan menipisnya cadangan energi.

1. Nilai Kalor Bahan Bakar

Batubara, minyak bumi, dan gas alam merupakan sumber utama energi bahan bakar. Minyak tanah dan gas LPG biasa digunakan untuk memasak di rumah-rumah. Gasolin (terutama bensin) digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Bahan bakar untuk industri selain solar, juga digunakan batubara. Dengan pengetahuan termokimia, Anda dapat membandingkan bahan bakar apa yang paling efektif dan efisien untuk digunakan sebagai alternatif sumber energi. Untuk mengetahui jenis bahan bakar yang efektif dan efisien sesuai kebutuhan, dapat dilakukan pengujian dengan cara membakar bahan bakar. Kalor yang dilepaskan dipakai memanaskan air dan kalor yang diserap oleh air dihitung.

Efektivitas bahan bakar dapat dibandingkan berdasarkan jumlah kalor dengan volume yang sama. Pada volume yang sama, semakin besar jumlah kalor yang dilepaskan, semakin efektif bahan bakar tersebut untuk digunakan sesuai kebutuhan. Efisiensi bahan bakar dapat dibandingkan berdasarkan jumlah volume dan harga. Untuk volume yang sama, semakin murah harga BBM, semakin efisien BBM tersebut untuk digunakan sesuai kebutuhan. Namun, ada beberapa aspek yang perlu diperhatikan berkaitan dengan penggunaan BBM. Aspek tersebut di antaranya keamanan dan kebersihan lingkungan. Bensin tidak dapat digunakan untuk kebutuhan di rumah sebab bensin mudah menguap sehingga mudah terbakar, yang berdampak pada risiko keamanan. Minyak tanah tidak dapat digunakan untuk kendaraan bermotor sebab sukar terbakar dan bersifat korosif. Akibatnya, jika minyak tanah dipakai untuk kendaraan, mesin sukar dihidupkan dan cepat rusak. Di samping itu, akibat dari sukar terbakar dapat menimbulkan asap yang tebal dan berdampak pada pencemaran lingkungan.

2. Sumber Energi Baru

Bahan bakar minyak bumi, dan gas alam, masih merupakan sumber energi utama dalam kehidupan sekarang. Akan tetapi, hasil pembakarannya menjadi masalah besar bagi lingkungan. Di samping itu, sumber energi tersebut tidak terbarukan dan dalam beberapa puluh tahun ke depan akan habis. Berdasarkan permasalahan lingkungan dan tidak dapat diperbaruinya sumber energi, para ilmuwan berupaya memperoleh sumber energi masa depan dengan pertimbangan aspek lingkungan, ekonomi, dan bahan dasar. Terdapat beberapa sumber energi potensial yang dapat dimanfaatkan di antaranya sinar matahari, reaksi nuklir (fusi dan fisi), biomassa tanaman, biodiesel, dan bahan bakar sintetis.

a. Energi Matahari

Pemanfaatan langsung sinar matahari sebagai sumber energi bagi rumah tangga, industri, dan transportasi tampaknya menjadi pilihan utama untuk jangka waktu panjang, dan sampai saat ini masih terus dikembangkan. Dengan menggunakan teknologi sel surya, energi matahari diubah menjadi energi listrik. Selanjutnya, energi listrik ini dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi, baik kendaraan bertenaga surya maupun untuk peralatan rumah tangga.

b. Pemanfaatan Batubara

Deposit batubara di Indonesia masih cukup melimpah. Deposit terbesar berada di Pulau Kalimantan. Pada dasarnya, kandungan utama batubara adalah karbon dalam bentuk karbon bebas maupun hidrokarbon. Batubara banyak dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar, baik dirumah tangga maupun industri. PLTU menggunakan batubara untuk menggerakkan turbin sebagai sumber energi arus listrik. Selain itu, batubara juga dimanfaatkan untuk pembuatan kosmetik dan compac disk(CD). Kelemahan dari pembakaran batubara adalah dihasilkannya gas SO2. Untuk menghilangkan gas SO2 dapat diterapkan proses desulfurisasi. Proses ini menggunakan serbuk kapur (CaCO3) atau spray air kapur [Ca(OH)2] dalam alat scrubers. Reaksi yang terjadi:

CaCO3(s) + SO2(g) → CaSO3(s) + CO2(g)

Ca(OH)2(aq) + SO2(g) → CaSO3(s) + H2O( l)

Namun, biaya operasional desulfurisasi dan pembuangan deposit padatan kembali menjadi masalah baru. Untuk meningkatkan nilai dari batubara dan menghilangkan pencemar SO2, dilakukan rekayasa batubara, seperti gasifikasi dan reaksi karbon-uap. Pada gasifikasi, molekul-molekul besar dalam batubara dipecah melalui pemanasan pada suhu tinggi (600°C – 800°C) sehingga dihasilkan bahan bakar berupa gas. Reaksinya adalah sebagai berikut.

Batubara(s) → batubara cair (mudah menguap) → CH4(g) + C(s)

Arang yang terbentuk direaksikan dengan uap air menghasilkan campuran gas CO dan H2, yang disebut gas sintetik. Reaksinya:

C(s) + H2O( l) → CO(g) + H2(g) ΔH = 175 kJ mol–1

Untuk meningkatkan nilai gas sintetik, gas CO diubah menjadi bahan bakar lain. Misalnya, gas CO direaksikan dengan uap air menjadi CO2dan H2. Reaksinya:

CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g) ΔH = –41 kJ mol–1

Gas CO2 yang dihasilkan selanjutnya dipisahkan. Campuran gas CO dan H2 yang telah diperkaya akan bereaksi membentuk metana dan uap air. Reaksinya:

CO(g) + 3H2(g) → CH4(g) + H2O(g) ΔH = –206 kJ mol–1

Setelah H2O diuapkan, akan diperoleh CH4 yang disebut gas alam sintetik. Dengan demikian, batubara dapat diubah menjadi metana melalui proses pemisahan batubara cair.

c. Bahan Bakar Hidrogen

Salah satu sumber energi baru adalah hasil reaksi dari gas H2 dan O2. Di laboratorium, reaksi ini dapat dilakukan dalam tabung eudiometer, yang dipicu oleh bunga api listrik menggunakan piezoelectric. Ketika tombol piezoelectric ditekan akan terjadi loncatan bunga api listrik dan memicu terjadinya reaksi H2 dan O2. Persamaan termokimianya:

H2(g) + ½ O2(g) → H2O( l) ΔH° = –286 kJ

Untuk jumlah mol yang sama, kalor pembakaran gas H2 sekitar 2,5 kali lebih besar dari kalor pembakaran gas alam. Di samping itu, pembakaran gas H2 menghasilkan produk ramah lingkungan (air). Masalah yang mengemuka dari sumber energi ini adalah aspek ekonomi, terutama dalam biaya produksi dan penyimpanan gas H2 serta transportasi gas H2. Walaupun gas hidrogen melimpah di alam, tetapi jarang terdapat sebagai gas H2 bebas, melainkan bersenyawa dengan berbagai unsur. Untuk memperoleh sumber utama gas hidrogen, salah satunya adalah pengolahan gas metana dengan uap air:

CH4(g) + H2O(g) → 3H2(g) + CO(g) ΔH° = 206 kJ mol–1

Reaksi tersebut sangat endotermik sehingga pengolahan metana dengan uap air tidak efisien untuk memperoleh gas H2 sebagai bahan bakar. Dengan kata lain, lebih ekonomis menggunakan metana langsung sebagai bahan bakar.

3. Sumber Energi Terbarukan

Apakah yang dimaksud sumber energi terbarukan? Sumber energi terbarukan adalah sumber energi yang dapat diperbarui kembali, misalnya minyak kelapa sawit. Minyak kelapa ini dapat dijadikan sumber energi dan dapat diperbarui dengan cara menanam kembali pohon kelapa sawitnya. Sumber energi terbarukan yang berasal dari tanaman atau makhluk hidup dinamakan bioenergi. Biodiesel adalah bahan bakar diesel (fraksi diesel) yang diproduksi dari tumbuh-tumbuhan. Salah satu sumber energi terbarukan adalah alkohol, yakni etanol (C2H6O). Alkohol dapat diproduksi secara masal melalui fermentasi pati, yaitu pengubahan karbohidrat menjadi alkohol dengan bantuan ragi (enzim). Sumber karbohidrat dapat diperoleh dari buah-buahan, biji-bijian, dan tebu.

(C6H10O5)x + xH2O → xC6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
Pati Glukosa Etanol

Berdasarkan hasil penelitian, diketahui bahwa mesin mobil yang menggunakan bahan bakar gasohol (campuran bensin dan etanol 10%) sangat baik, apalagi jika alkohol yang digunakan kemurniannya tinggi. Akan tetapi, alkohol sebagai bahan bakar kendaraan juga memiliki kendala, yaitu alkohol sukar menguap (Td = 79°C) sehingga pembakaran alkohol harus dilakukan pada suhu relatif tinggi atau dapat terbakar jika mesin kendaraan sudah panas.

Artikel Terkait

Updated: 1 December 2014 — 18:35

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Budisma.web.id © 2014 Frontier Theme