BAB I PENGANTAR A. Latar Belakang Kalium hidroksida (KOH) atau yang juga dikenal dengan nama caustic potash merupakan senyawa anorganik basa kuat yang juga termasuk dalam golongan heavy chemical industry. Heavy chemical merupakan bahan kimia yang diproduksi dalam partai besar dan harga murah dengan industri lain sebagai konsumen utamanya. Di pasaran, KOH biasa dijual dalam fasa padat berbentuk flake dan juga fasa cair dengan konsentrasi sebesar 45-50%. Kalium hidroksida cukup banyak digunakan oleh berbagaiindustri kimia proses seperti pada industri pupuk, sabun, baterai alkaline, dan juga reagent. Kebutuhan terhadap KOH semakin meningkat seiring dengan berkembangnya industri industrikimia proses tersebut. Meningkatnya kebutuhan terhadap KOH dapat menjadi peluang yang baik untuk mendirikan pabrik pembuatan KOH di Indonesia. Terlebih selama ini pemenuhan terhadap KOH dilakukan dengan mengimpornya dari negara lain. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik (BPS), peningkatan jumlah KOH yang diimpor oleh Indonesia mencapai angka 12% dalam kurun waktu lima tahun terakhir (2009-2013) dengan kebutuhan rata-rata sebesar 12.500 ton/tahun. Sehingga, dengandidirikannya pabrik KOH diharapkan perindustrian di Indonesia dapat semakin berkembangserta ketergantungan impor KOH dari negara lain dapat ditekan. B. Tinjauan Pustaka Proses pembuatan Kalium Hidroksida (KOH) dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya proses boiling dengan menggunakan Kalium Karbonat (K 2 CO 3 ) dan Kalsium Hidroksida (Ca(OH) 2 ) serta proses elektrolisis dengan menggunakan Kalium Khlorida (KCl). 1. Proses Boiling dengan Menggunakan Kalium Karbonat (K 2 CO 3 ) dan Kalsium Hidroksida (Ca(OH) 2 ) Proses boiling merupakan proses yang pertama kali digunakan dalam produksi KOH untuk skala industri. Proses boiling diawali dengan membuat larutan Kalium Karbonat (K 2 CO 3 ) dan larutan Kalsium Hidroksida (Ca(OH) 2 ) yang selanjutnya dicampur dan dipanaskan untuk menguapkan air yang terkandung di dalamnya. Proses pemanasan tersebut akan membentuk larutan Kalium Hidroksida (KOH) dan endapan Kalsium Karbonat (Ca(CO 3 ) 2 ). Reaksi yang terjadi pada proses boiling adalah :
(1) Secara keseluruhan tahapan-tahapan yang ada dalam proses ini masih sederhana dan cukup mudah untuk dilakukan. Selain itu bahan baku yang digunakan seperti K 2 CO 3 dan kapur padam harganya masih relatif murah dan cukup mudah didapatkan. Akan tetapi, proses ini sudah banyak ditinggalkan karena konsentrasi produk larutan KOH yang dihasilkan kecil (www.wikipedia.org). 2. Proses Elektrolisis dengan Menggunakan Kalium Khlorida (KCl) Proses elektrolisis dengan menggunakan Kalium Khlorida (KCl) diawali dengan membuat larutan KCl yang nantinya akan diumpankan dengan air ke reaktor elektrolisis. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis adalah : (2) Pada anoda, KCl akan terionisasi menjadi ion K + dan ion Cl - dimana ion K + ini nantinya akan berikatan dengan ion OH - yang merupakan hasil ionisasi H 2 O pada katoda untuk membentuk KOH. Sementara ion Cl - pada anoda akan bergabung membentuk gas Khlorin (Cl 2 ) dan ion H + pada katoda akan bergabung untuk membentuk gas Hidrogen (H 2 ) Reaksi yang terjadi pada anoda : (3) (4) Reaksi yang terjadi pada katoda : (5) (6) (7) Proses elektrolisis dengan menggunakan KCl merupakan proses yang saat ini digunakan oleh hampir semua pabrik kimia dalam memproduksi KOH. Salah satu hal yang membuat proses ini banyak digunakan adalah karena proses ini menghasilkan KOH yang memiliki konsentrasi lebih tinggi daripada KOH yang dihasilkan dengan proses boiling (O Brien, 2005). Dari kedua proses tersebut selanjutnya dipilih proses elektrolisis dengan beberapa pertimbangan, antara lain :
a. Proses elektrolisis lebih efisien dalam hal energi. Hal ini terlihat dari konsumsi energi dimana untuk besar energi yang sama, larutan KOH yang dihasilkan oleh proses elektrolisis memiliki konsentrasi yang lebih pekat. b. Bahan baku pada proses boiling merupakan senyawa karbonat sementara pada proses elektrolisis digunakan KCl yang merupakan senyawa netral sehingga pretreatment di awal hampir tidak ada atau jikapun ada prosesnya tidak serumit pretreatment untuk bahan baku proses boiling. c. Produk samping dari proses elektrolisis memiliki nilai jual produk yang cukup tinggi meskipun penangannya lebih rumit dibandingkan dengan proses boiling. Adapun proses elektrolisis juga terbagi menjadi beberapa proses lagi. Hal ini berkaitan dengan sel pemisah yang digunakan selama proses berlangsung. Proses-proses tersebut antara lain elektrolisis KCl dengan menggunakan sel diafragma, elektrolisis dengan menggunakan sel merkuri, dan elektrolisis dengan menggunakan membran sel. a. Elektrolisis KCl dengan menggunakan sel diafragma Pada proses ini, sel diafragma dipasang agar anolyte dan catolyte tidak saling bercampur selama proses elektrolisis berlangsung. Selain dengan diafragma, proses ini juga menjaga level anolyte agar selalu lebih tinggi dibandingkan dengan catolyte. Ini dilakukan supaya hanya ion K + saja yang dapat pindah ke katoda untuk berikatan dengan ion OH - dan mencegah ion H + bergerak ke anoda. Jika ion H + dapat bergerak ke anoda dan berikatan dengan ion Cl - maka nantinya dapat terbentuk HCl yang dapat mengurangi efisiensi arus pada katoda (O Brien, 2005). b. Elektrolisis KCl dengan sel merkuri Proses elektrolisis dengan cara ini sedikit berbeda dengan dua cara lainnya. Proses ini memiliki dua alat utama, yaitu electrolyzer dan dekomposer. Reaksi yang terjadi pada electrolyzer adalah : (8) (9) (10) Pembentukan amalgam K-Hg terjadi pada katoda, sementara pembentukan Cl 2 terjadi pada anoda. Amalgam K-Hg selanjutnya disirkulasikan ke dekomposer untuk mengionisasi ion K+ dan mengikat ion OH - membentuk senyawa KOH. Pada dekomposer akan terjadi proses pembentukan gas H 2 sementara merkuri selanjutnya
akan terendapkan sebelum diresirkulasi ke electrolyzer. Reaksi yang terjadi pada dekomposer adalah : (11) Proses elektrolisis dengan cara ini mampu menghasilkan larutan KOH dengan konsentrasi yang tinggi (larutan KOH 50%) tanpa harus melalui evaporasi untuk pemekatan lebih lanjut(moorhouse, 2000). c. Elektrolisis KCl dengan membran sel Elektrolisis KCl dengan membran sel memiliki cara kerja yang sama dengan proses elektrolisis sel diafragma, hanya saja level pada anolyte tidak perlu dijaga agar lebih tinggi daripada catolyte karena bahan untuk membran sel yang digunakan mampu untuk meloloskan ion K+ dari anolyte ke catolyte dan menahan ion OH - untuk tidak masuk anolyte. Reaksi yang terjadi pada anoda dan katoda untuk proses ini sama dengan reaksi pada anoda dan katoda proses elektrolisis pada umumnya. Elektrolisis KCl dengan membran sel merupakan proses atau teknologi yang paling baru di antara kedua proses lainnya. Kelebihan dari proses ini ialah dapat menghasilkan larutan KOH yang sudah cukup tinggi konsentrasinya (30%) serta proses lebih ramah lingkungan (O Brien, 2005). Dari perbandingan ketiga proses elektrolisis tersebut, proses elektrolisis KCl dengan menggunakam membran sel dengan beberapa pertimbangan, diantaranya : a. Teknologi membran tidak membutuhkan penambahan senyawa kimia dan bersifat selektif. b. Dengan voltase sel dan efisiensi arus yang sama dengan proses yang lain, proses ini memerlukan energi yang lebih sedikit. c. Konsentrasi larutan KOH yang dihasilkan sudah cukup tinggi. d. Umur anoda lebih lama dibandingkan dengan proses elektrolisis lainnya.