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 CO 2 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.