POTENSI ENERGI ALTERNATIF DALAM SISTEM KELISTRIKAN INDONESIA.
Telah dilakukan analisis tentang potensi energi alternatif dalam sistem kelistrikan Indonesia. Energi fosil sebagai andalan utama energi Indonesia hingga saat ini ketersediaannya menyusut dari hari ke hari, sementara laju permintaan selalu meningkat. Untuk itu berbagai alternatif diupayakan untuk menghadapi kelangkaan energi di masa depan. Energi alternatif merupakan harapan bagi sebagian masyarakat untuk memenuhi kebutuhan energi, khususnya listrik. Beberapa jenis energi alternatif yang dapat dikembangkan dengan kapasitas, biaya dan keandalan teknis tertentu, seperti biofuel, surya, angin, gelombang laut, arus laut, pasang surut, dan lainnya mempunyai keunggulan dan kelemahan dalam memenuhi persyaratan kualitas layanan pada setiap jenis demand yang berbeda. Pada kenyataannya tidak semua energi alternatif dapat memenuhi permintaan listrik dengan intensitas tinggi pada sektor tertentu yang menuntut derajat mutu dan pasokan yang terjamin. Meskipun energi alternatif bersifat terbarukan, umumnya kemampuan layanannya begitu terbatas dalam skala kapasitas, waktu, aspek lingkungan, kontinuitas, dan kebutuhan akuisisi lahan yang signifikan, sehingga menyebabkan keluhan pada sisi demand tertentu.
PENDAHULUAN
Harga bahan bakar fosil, khususnya minyak dan gas alam, telah meningkat tajam selama beberapa tahun terakhir. Akibatnya, sumber alternatif energi yang digunakan khususnya pada pembangkit listrik dan transportasi semakin menarik perhatian. Meskipun mereka masih bertemu hanya sebagian kecil dari permintaan energi global, sumber lebih komersial energi alternatif yang berkembang pesat, menghadirkan investor dengan potensi peluang jangka panjang yang menarik.
Energi baru dan terbarukan telah menjadi harapan masyarakat untuk dapat memenuhi kebutuhan energi masa depan. Energi ini dianggap berlimpah lestari dan ramah lingkungan sehingga pengembangannya sangat dinantikan agar kelak berperan menjadi andalan utama pasokan energi nasional. Energi terbarukan terutama meliputi biomassa, energi surya, energi angin, energi pasang surut, energi gelombang laut dan OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion). Energi baru dari aspek lingkungan umumnya lebih bersih dan aman. Ketersediaannya juga menjangkau segala penjuru kawasan di permukaan bumi.
BERBAGAI JENIS ENERGI BARU DAN TERBARUKAN
Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja. Dalam segala aspek kehidupan energi merupakan fasilitas meningkatkan kemampuan manusia untuk melakukan kerja dan manusia menggunakannya untuk tujuan konstruktif secara ekonomi dalam menjalankan kegiatan yang tidak mungkin dihadapi oleh manusia sebelum adanya teknologi energi.
Sedangkan energi alternatif mengacu pada sumber energi yang tidak didasarkan pada pembakaran bahan bakar fosil. Ketertarikan dalam bidang studi energi pada awalnya berasal dari efek yang tidak diinginkan dari polusi (seperti yang berlangsung saat ini) baik dari pembakaran bahan bakar fosil dan dari produk sampingan limbah nuklir.
Ada beberapa alternatif untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi yang diharapkan tidak terlalu besar dampak lingkungannya. Energi baru sering diasosiasikan dengan energi alternatif. Segmen energi alternatif dalam industri energi mencakup berbagai sumber dari sejumlah teknologi yang dinyatakan cukup potensial, seperti energi nuklir dan pembangkit listrik tenaga air, energi angin, energi surya dan bio fuel.
1. Energi Surya
Matahari merupakan sumber utama panas dan cahaya di bumi. Pada lapisan atmosfir terluar radiasi matahari rata-rata sebesar 1.373 watt/m2 . Sedangkan daya maksimum sinar matahari yang sampai ke permukaan bumi sebesar 1.000 W/m2 secara langsung.
beberapa keuntungan :
a) Energi terbarukan, sehingga dapat dianggap tidak akan habishabisnya.
b) Selama operasi bebas dari polusi udara.
c) Sel surya sesuai untuk pengguna kecil.
2. Energi angin
teknologi yang terkait dengan penggunaan energi kekuatan angin telah meningkat secara signifikan. Kapasitas listrik rata-rata yang dihasilkan turbin baru telah meningkat dari 200 kilowatt pada tahun 1990 menjadi 2,5 megawatt tahun lalu. Inovasi mengarah pada efisiensi dan upgrade pembangkit yang ada. Industri turbin angin telah mengalami pertumbuhan yang pesat kuat sejak 1990-an.
beberapa keuntungan :
a) Sumber energi bersih dan terbarukan.
b) Tidak ada komponen bahan bakar. Setelah dibangun tidak ada ketergantungan pada pasokan bahan bakar.
c) Dapat diterapkan dan sesuai di daerah terpencil, termasuk di area lepas pantai.
3. Tenaga air
Pertumbuhan pembangkit listrik tenaga air global akan terus bertambah dengan pesat selama beberapa puluhan tahun ke depan, namun umumnya terkonsentrasi di negara berkembang. Salah satu kontributor terbesar terhadap pertumbuhan tenaga air saat ini adalah proyek kontroversial Bendungan Three Gorges di China, yang dijadwalkan untuk mencapai tahap akhir konstruksi pada tahun 2009[6] pada kapasitas penuh sebesar 19,2 ribu megawatt.
beberapa keuntungan :
a) Dapat menghasilkan listrik pada tingkat konstan.
b) Dapat mengatur tingkat daya hingga kapasitas maksimum relatif besar.
c) Tidak menimbulkan polusi udara secara langsung.
Untuk memenuhi target bauran energi terbarukan (EBT) sebesar 23 persen pada 2025, pemerintah terus menggenjot pemanfaatan EBT sebagai tulang punggung energi nasional. Sebagai gambaran, bauran EBT meningkat rata-rata 0,54% setiap tahun.
Pada tahun 2016 capaian bauran EBT sebesar 7,7%. Angka ini lebih besar dari tahun 2015 (6,7%), 2014 (6,4%) dan 2013 (5,3%). Sementara, untuk triwulan II tahun 2017 melebihi target, di mana energi panas bumi dan EBT lainnya mencapai 5,23% (target 4,96%) dan bauran energi dari air mencapai 8,07% (target 6,16%).
Porsi Energi Baru terbarukan (EBT) dalam bauran energi pembangkit listrik terus mengalami peningkatan pada 2017. Tercatat porsi EBT dalam bauran energi pembangkit listrik mencapai 12,52 persen realisasi per November 2017. Angka tersebut melebihi target APBN-P 2017 yang sebesar 11,96 persen, utamanya dari PLTA dan PLTP.
Bauran EBT sebesar 12,52 persen tersebut, terdiri dari Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) sebesar lima persen, Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) sebesar 7,27 persen dan EBT lainnya sekitar 0,25 persen. Bauran EBT sebesar 12,52 persen tersebut, terdiri dari Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) sebesar lima persen, Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) sebesar 7,27 persen dan EBT lainnya sekitar 0,25 persen.
mengapa energi terbarukan ?
banyak alasan mengapa energi terbarukan menjadi pilihan, diantaranya; relatif tidak mahal, bersifat netral karbon, kebanyakan tidak menimbulkan polusi dan semakin mendapatkan dukungan dari berbagai LSM untuk menggantikan solusi energi tidak terbarukan berbasis bahan bakar minyak.
Lebih lanjut, mengimplemantasikan teknologi ini dalam masyarakat perdesaan bisa memberikan peluang kemandirian kepada masyarakat perdesaan untuk mengelola dan mengupayakan kebutuhan energi mereka sendiri beserta solusinya.
KESIMPULAN
Beberapa jenis energi alternatif yang diuraikan dimuka menunjukkan bahwa masingmasing jenis mempunyai keunggulan dan kekurangan. Energi terbarukan terutama surya, angin, biomass, dan gelombang laut merupakan energi yang akan selalu tersedia, namun keandalan yang ditawarkannya sangat rendah, karena intensitasnya rendah, tidak kontinyu, biaya investasi tinggi, dan kemampuan kapasitas daya terbatas, meskipun sesuai untuk wilayah yang kebutuhan energinya kecil.
Dari aspek teknis berbagai pembangkit mempunyai karakteristik teknik dan ekonomi yang berbeda yang akan menentukan apakah sesuai untuk diterapkan di suatu lingkungan demand yang beragam pula kondisinya. Energi nuklir dapat memasok listrik untuk kawasan industri dan kota-kota besar dan wilayah demand yang kebutuhannya besar.
Bahan bakar fosil atau bahan bakar mineral, adalah sumber daya alam yang mengandung hidrokarbon seperti batu bara, minyak bumi, dan gas alam. Bahan bakar fosil terbentuk karena adanya proses alamiah berupa pembusukan dari organisme yang mati ratusan juta tahun lalu. Bahan bakar fosil seperti minyak bumi dan gas alam berasal dari organisme laut yaitu jasad renik (mikroba, seperti ganggang, alga, diatom, zooplankton, fitoplankton, dll) yang mati dan mengendap di lapisan sedimen dasar laut. Endapan ini lantas terbawa ke dasar kerak Bumi melalui gerakan lempeng yang disebut penunjaman (subduksi). Setelah melalui tekanan dan suhu ekstrem selama berjuta-juta tahun, fosil mereka akhirnya berubah menjadi substansi berminyak yang bisa dimanfaatkan. Tidak semua makhluk hidup atau tumbuhan akan menjadi bahan bakar fosil. Sedangkan bahan bakar fosil seperti Batubara, berasal dari vegetasi tanaman rawa, dari hutan Periode Devonian dan Karboniferus yang menjadi gambut, kemudian tertimbun jutaan tahun hingga menjadi batubara.
Bahan bakar fosil termasuk jenis sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui (dalam waktu singkat). sebab, bahan bakar fosil terbentuk dari proses endapan dan penguraian makhluk hidup yang membutuhkan waktu jutaan tahun lamanya. Itulah sebabnya, pemanfaatan dari bahan bakar ini harus dilakukan secara bijak dan bertanggung jawab. Selain itu juga sumber bahan bakar fosil yang ada lebih cepat habis dibandingkan dengan terbentuknya yang baru.
Penggunaan bahan bakar fosil yang telah berlangsung lama, dari dulu hingga sekarang ini menyebabkan timbulnya masalah-masalah lingkungan. Oleh karena itu diperlukan gerakan global menuju pembangkitan energi terbarukan agar bahan bakar fosil tidak cepat habis. Walaupun penggunaan bahan bakar fosil pada era sekarang telah menggerakkan pengembangan industri dan menggantikan kincir angin, tenaga air, dan juga pembakaran kayu atau pelat untuk panas.
Dalam menjalani berbagai aktivitas di zaman sekarang, banyak hal yang tidak bisa terlepas dari yang namanya bahan bakar. Seperti yang kita ketahui bersama, bahan bakar yang masih umum digunakan hingga saat ini adalah bahan bakar fosil yang sumber daya energinya semakin menipis. Tidak hanya itu, bahan bakar fosil pun terbukti dapat menghasilkan polusi udara. Kondisi udara yang tidak sehat tentunya dapat menurunkan harapan hidup manusia. Agar lingkungan menjadi bersih dan tidak secara terus menerus tercemar dengan adanya polusi udara, harus ada bahan bakar yang ramah lingkungan. Bahan bakar tersebut adalah hidrogen yang berasal dari nonfosil. Salah satu cara untuk memperoleh hidrogen adalah reaksi elektrolisis dengan bahan baku air. Hanya dengan beberapa liter air saja, proses ini dapat menghasilkan sepuluh hingga dua puluh ribu liter gas Hidrogen per jam. Cara lain untuk memperoleh gas hidrogen adalah melalui steam methane reforming (SMR), petroleum refining dan coal gasification. Penggunaan Hidrogen sebagai bahan bakar nonfosil telah terbukti sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan dan free of carbon monoxide. Udara yang sehat dan lingkungan yang bersih tentunya merupakan tanggung jawab kita bersama. Saatnya untuk beralih ke penggunaan bahan bakar hidrogen.
Penggunaan bahan bakar dalam menjalani aktivitas sehari-hari menjadi suatu hal yang umum bahkan sering dijumpai. Aktivitas manusia dimulai dari mengolah makanan, bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain menggunakan transportasi, sampai pada penerangan cahaya selalu membutuhkan bahan bakar. Semakin sangat digunakannya bahan bakar semakin banyak pula bahan bakar yang diperlukan. Dengan meningkatnya permintaan bahan bakar dari hari ke hari membuat semakin menipisnya persediaan sumber daya energi fosil.
Tidak hanya karena ketersediaannya yang menipis, bahan bakar dari energi fosilpun dapat menghasilkan polusi udara. Semakin meningkatnya konsentrasi polutan di udara tentunya membuat kondisi lingkungan menjadi tidak sehat. Penggunaan energi fosil juga dapat menimbulkan efek rumah kaca (Marline, E., 2013). Menurut Michael Greenstone dan Qing Claire Fan (2019), terjadi peralihan status kondisi udara di Indonesia. Indonesia yang awalnya merupakan salah satu negara paling bersih menjadi salah satu dari 20% negara paling berpolusi. Terjadi peningkatan konsentrasi polutan hingga mencapai 171%.
Ada 3 jenis bahan bakar fosil dan ketiganya memiliki bentuk yang berbeda, yaitu:
Gas bumi, memiliki wujud gas
Gas alam merupakan bahan bakar fosil berbentuk gas. Gas alam merupakan campuran hidrokarbon yang mempunyai daya kembang besar, daya tekan tinggi, berat jenis spesifik yang rendah dan dengan secara alamiah terdapat dalam bentuk gas. Pada dasarnya, gas alam tersebut terkumpul di bawah tanah dengan berbagai macam komposisi yang terdapat di dalam kandungan minyak bumi (associated gas). Semua kandungan minyak bumi berhubungan dengan gas alam, di mana gas itu larut dalam minyak mentah serta juga sering kali membentuk “cungkup gas” (gas cap) di atas kandungan minyak bumi itu. Selain itu, gas alam tersebut juga dapat berkumpul pada tambang batu bara serta juga ladang gas bumi. Gas alam tersebut terdiri dari senyawa hidrogen serta juga karbon.Gas alam tersebut dapat ditemukan dengan sifat berwarna atau juga tidak berwarna. Hal tersebut membuat gas alam menjadi salah satu energi yang mempunyai sifat bersih serta aman untuk pemakaian sehari-hari. Meskipun gas alam ini memiliki sifat yang mudah terbakar.Struktur hidrokarbon dalam gas alam pada saat baru keluar dari tanah terdiri dari metana, etana, butana, propane, karbon dioksida, minyak, nitrogen, sulfur, serta juga berbagai jenis kotoran lain. Proses pengolahan gas alam tersebut selanjutnya berfungsi untuk dapat memisahkan berbagai jenis kotoran. Proses pengolahan gas alam dilakukan oleh pabrik khusus yang menangani masalah energi. Gas alam yang keluar di dalam bentuk energi yang sudah dapat digunakan oleh masyarakat dengan secara langsung mempunyai sifat yang sudah bersih sehingga akan sangat aman. Proses Pengolahan Gas Alam adalah proses industri yang kompleks dirancang untuk membersihkan gas alam mentah dengan memisahkan kotoran dan berbagai non-metana hidrokarbon dan cairan untuk menghasilkan apa yang dikenal sebagai dry natural gas. Pengolahan Gas alam dimulai sumur bor. Komposisi gas alam mentah yang diekstrak dari sumur bor tergantung pada jenis, kedalaman, dan kondisi geologi daerah. Minyak dan gas alam sering ditemukan bersama-sama dalam yang sama reservoir. Gas alam yang dihasilkan dari sumur minyak umumnya diklasifikasikan sebagai associated-dissolved, yang berarti bahwa gas alam dilarutkan dalam minyak mentah. Kebanyakan gas alam mengandung senyawa hidro karbon, contoh seperti gas metana (CH4), benzena (C6H6), dan butana (C4H10). Meskipun mereka berada dalam fase cair pada tekanan bawah tanah, molekul-molekul akan menjadi gas pada saat tekanan atmosfer normal. Secara kolektif,mereka disebut kondensat atau cairan gas alam (NGLs). Gas alam yang diambil dari tambang batu bara dan tambang (coalbed methane) merupakan pengecualian utama, yang pada dasarnya campuran dari sebagian besar metana dan karbon dioksida (sekitar 10 persen). Pabrik pengolahan gas alam memurnikan gas alam mentah yang diproduksi dari ladang gas bawah tanah. Sebuah pabrik menyuplai gas alam lewat pipa-pipa yang dapat digunakan sebagai bahan bakar oleh perumahan, komersial dan industri konsumen. Pada proses pengolahan, kontaminan akan dihilangkan dan hidrokarbon yg lebih berat akan diolah lagi untuk keperluan komersial lainnya.
Gas alam dapat diukur dalam sejumlah cara. Sebagai gas, ia dapat diukur melalui volume satuan m3 pada temperatur 15 C dan tekanan 750 mmHg, atau dalam cubic feet (CF) dengan temperatur 60 F dan tekanan 14,73 lb/in2. Satuan volume yang umumnya dipakai adalah dalam ribuan cubic feet (MCF), jutaan cubic feet (MMCF), atau triliun cubic feet (TCF). Gas alam juga sering diukur dan dinyatakan dalam British thermal unit (BTU). Satu BTU adalah sejumlah gas alam yang akan menghasilkan energi yang cukup untuk memanaskan satu pound air dengan satu derajat pada tekanan normal. Satu cubic feet gas alam mengandung sekitar 1,027 BTU. Gas alam yang dikirim melalui pipa di USA, diukur dalam satuan ‘therms’ untuk penggunaan pembayaran. Satu ’therm’ adalah ekivalen dengan 100.000 BTU, atau sekitar 97 SCF gas alam.
Minyak bumi, memiliki wujud cair
Minyak bumi merupakan sumber daya yang paling banyak dimanfaatkan, baik secara personal maupun industri. Minyak bumi yang masih dalam kondisi mentah, akan melalui beberapa tahap pengolahan hingga akhirnya menjadi produk jadi dan siap digunakan. Beberapa hasil olahan minyak bumi yang sering dimanfaatkan dalam keseharian yaitu bensin, minyak tanah, dan sebagainya.
Batu bara, memiliki wujud padat
Batu bara adalah batuan sedimen yang dapat terbakar. Terbentuk dari endapan organik dan melalui proses pematubaraan. Unsur utama dari batu bara adalah karbon, hidrogen, dan oksigen. Batu bara digunakan sebagai bahan baku pembuatan semen, baja, aluminium, dan juga sumber energi pembangkit listrik pada beberapa negara. Selain itu, masih banyak lagi manfaat dari batu bara. Akan tetapi, proses yang salah dalam mengolah batu bara dapat memberikan dampak negatif pada lingkungan. Itulah sebabnya, banyak negara yang memberikan aturan mengenai penggunaan batu bara ini.
proses pembentukan bahan bakar fosil
Bahan bakar fosil terbentuk karena adanya proses alamiah berupa pembusukan dari organisme yang mati ratusan juta tahun lalu. Bahan bakar fosil termasuk sumber energi yang tak terbarukan (non-renewable energy), sehingga saat bahan bakar ini akan habis.
Berikut ini proses pembuatan bahan bakar fosil berdasarkan contoh hasilnya.
Minyak Bumi
Minyak bumi berasal dari sisa-sisa hewan kecil dan tumbuhan yang hidup di laut jutaan tahun yang lalu. Bangkai-bangkai makhluk hidup tersebut mengendap di dasar laut dan tertutup lumpur dalam jangka waktu yang lama.
Gas Alam
Seperti halnya minyak bumi, gas alam merupakan salah satu bahan bakar fosil yang terperangkap dalam lapisan batu kapur diatas reservoir minyak bumi. Gas alam dapat ditemukan di ladang minyak, ladang gas bumi, dan juga tambang batubara. Unsur utama penyusun gas alam adalah metana (CH4) yang merupakan molekul hidrokarbon rantai terpendek dan teringan.
Batu Bara
Secara definisi, batubara adalah batuan sedimen yang berasal dari material organik (organoclastic sedimentary rock), dapat dibakar dan memiliki kandungan utama berupa karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O). Secara proses (genesa), batubara adalah lapisan yang merupakan hasil akumulasi tumbuhan dan material organik pada suatu lingkungan pengendapan tertentu, yang disebabkan oleh proses syn-sedimentary dan post-sedimentary, sehingga menghasilkan rank dan tipe tertentu.
kegunaan bahan bakar fosil
Berikut ini manfaat bahan bakar fosil dalam kehidupan sehari-hari.
Bahan Bakar Kendaraan
Minyak bumi yang sudah mengalami pengolahan, dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar kendaraan seperti bensin.
Batu bara juga bisa digunakan sebagai pengganti minyak dengan cara mengubah bubuk atau bongkahan batu bara menjadi cair.
Minyak ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar kendaraan.
Pembangkit Listrik
Batu bara juga dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik, oleh karena itu pemakaian listrik berdampak langsung dalam penggunaan batu bara.
Semakin banyak listrik yang digunakan di bumi, maka semakin banyak batu bara yang dibutuhkan.
Bahan Baku Industri
Batu bara dapat menghasilkan gas alam ketika masih tersimpan di dalam tanah.
Gas dari batu bara dapat memisahkan produk baja sehingga dapat menghasilkan produk alumunium.
Batu bara juga bermanfaat untuk membantu memproduksi atau membuat baja hingga semen.
Minyak bumi yang sudah diolah juga dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuat plastik dan karet, yang bernama nafta.
Nafta juga digunakan sebagai bahan baku produksi bensin jenis pertamax.
kelebihan dan kekurangan energi fosil
Berikut adalah beberapa kekurangan dan kelebihan bahan bakar fosil :
Kelebihan
Dapat dinikmati untuk kesejahteraan rakyat yaitu penggunaan bahan bakar fosil dapat menghasilkan listrik dalam jumlah yang sangat besar dan merata pada sebuah lokasi atau wilayah yaang diinginkan .
Relatif lebih mudah untuk ditemukan dalam keadaan terdesak karena saat ini ketersediaan bahan bakar fosil sudah dapat dijumpai diberbagai wilayah dengan jarak yang tidak terlalu jauh antara lokasi tempat yang menyediakan bahan bakar fosil misalnya bensin dengan bahan bakar fosil selanjutnya .
Relatif sangat hemat bagi pengguna yang berasal dari masyarakat tak mampu karena harga yang disediakan selalu disesuaikan dengan kebutuhan pada saat itu.
Pengolahan dan pengambilan bahan bakar fosil dapat dilakukan dengan mudah hanya dengan pipa khusus yang biasa digunakan para pekerja dilokasi penambangan.
Bahan bakar fosil termasuk bahan bakar yang ketersediaaannya saat ini masih banyak dan stabil untuk dimanfaatkan setiap hari. bahan bakar fosil juga termasuk bahan bakar yang stabil yang tidak mengalami perubahan warna, bau, berat , ukuran serta kadar asamnya dibandingkan zat zat lain yang ada dibumi.
Bahan bakar fosil dapat mensejahterakan seluruh umat manusia terbukti dengan penggunaan bahan bakar ini listrik dapat menerangi seluruh negara yang ada didunia tanpa harus khawatir akan habis sumber alamnya untuk saat ini.
Bahan bakar fosil adalah pendukung utama yang sangat vital bagi kemajuan dan pergerakan ekonomi yang sedang berlangsung dari tahun ketahun dan selama persediaan bahan bakar fosil masih ada maka kemajuan sebuah industri akan selalu berjalan dengan lancar.
Penggunaan Bahan bakar fosil pada industri terutama industri biokimia dan elemen lain dapat digunakan untuk kemajuan, perkembangan dan pertumbuhan perekonomian kedepannya atau dimasa yang akan datang.
kekurangan
Meningkatkan polusi berupa racun dalam udara (radikal bebas) – Pemakaian emisi gas alam atau nahan bakar fosil dapat meningkatkan polusi udara yang akan menjadi penyebab pemanasan global dan mencemari air. Udara yang telah terkontiminasi oleh bahan bakar fosil dapaat menyebabkan penumpukan partikel partikel beracun yang bergabung dengan radikal bebas yang dihasilkan oleh debu, asap rokok, asap pembakaran sampah dan lain lain. Jika terus menerus terjadi maka udara tidak akan pernah sehat karena semakin menungkat tingkat radikal bebas maka akan semakin banyak racun yang terhirup oleh manusia dan hewan serta tumbuhan. Dengan demikian kandungan oksigen dalam udara semakin menipis.
Menyebabkan hujam asam – Penggunaan bahan bakar fosil dapat melepaskan beberapa zat berbahaya ke udara seperti asam sulfat, karbonik,dan zat nitrit yang jika telah mengumpul diangkasa dan menjadi gumpalan awaan hitam maka ketika jatuh kebumi maka akan terjadi Proses terjadinya hujan asam. Hujan asam dapat merusak bahan bahan atau barang seni yang memounyai nilai sejarah yang tinggi seperti patung patung kenegaraan, monumen nasional, arca simbol keagamaan dan lain lain, dimana hujan asam tersebut mamapu merusak dan menghancurkan kalsium karbonat yang ada didalam lapisan dan bagian dalam benda benda penting tersebut.
Menyebabkan pencemaran lingkungan tanah dan air – Hasil dari pembakaran bahan bakar fosil yang digunakan pada industri biokimia cenderung menghasilkan limbah yaitu sisa sisa proses pembakaran ketika kegiatan industri dilaksanakan. Limbah yang terbuang dapat mencemari dan meracuni lapisan tanah yang dapat membuat tumbuhan tidak dapat hidup secara normal dan mengakibatkan air tanah yang tercemar serta mampu mencemari air jika cara pembuangan limbah tidak benar . Misalnya jika dibuang pada danau atau laut maka akan menyebakan oksigen pada air menjadi berkurang dan dapat menyebabkan ekosistem penghuni dasar air berupa ikan, udang, kepiting, atau hewan hewan lain akan mati sehingga perlu memiliki cara pemanfaatan sampah dan limbah.
Persediaan yang semakin menipis – Bahan bakar fosil sudah dipakai selama ratusan tahun sebagai bahan bakar kendaraan , kereta api, pesawat dan lain lain,. jika terus dipakai sampai beberapa abad kedepan dipastikan bahan bakar fosil akan habis .
Berbahaya bagi kesehatan para pekerja tambang – Penambangan batu bara banyak membutuhkan banyak pekerja yaang bekerja selama berminggu minggu bahkan berbulan bulan tanpa menghirauakan akibat efek buruk yang dapat diakibatkan dari radiasi penguapan bau dan zat yang dalam batu bara. Jika terus menerus terhirup akan mengganggu sistem pernafasan, rongga hidung dan pembuluh darah menuju otak. Selain itu penambangan batu bara bisa merusak keseimbangan ekologi ketika tanah mengalami kehancuran dan kerusakan secara luas dan lebar.
Harga bahan bakar yang tidak pernah mengalami penurunan – Dari tahun ketahun penggunaan bahan bakar fosil memang tak bisa terlepas dari kehidupan manusia seharaai hari. tetapi semakin tinggi permintaan masyarakat akan bahan bakar fosil seiring bertambahnya pemakaian untuk sumber energi kendaraan mereka, maka harga yang akan dipatok akan semakin memningkat setiap tahunnya.
Meningkatkan efek buruk pada pemanasan global – Penggunaan bahan bakar fosil dapat menyebabkan radio aktif yang dihasilkan dari zat uranium dan thorium yang dilepaskan ke udara yang terus melayang layang kearah lapisan atmosfer bumi yang jika terus menerus berkelanjutan, udara sekitar atmosfer akan rusak dan menipis karena telah dicemari zat racun hasil pelepasan dari zat uranium dan thorium dan akibatnya terjadi pemanasan global dimana maana, bumi teras dua kali lebih panas dari beberapa tahun sebelumnya.
Mempengaruhi perubahan iklim yang ekstrem – Dampak daari pelepasan emisi karbon hasil pembakaran dari bahan bakar fosil dapat menyebabkan kerusakan udara yang akan menimbulkan perubahan iklim yang ekstrem bahkan terkadang sulit diprediksi dengan akurat oleh badan yang menangani kondisi cuaca.
Bahan bakar tidak dapat terbarukan – Bahan bakar fosil memang sangat bermanfaat bagi hajat hidup orang banyak, tetapi jika persediaannya telah habis maka tidak dapat didapatkan dengan mudah karena kemunculan bahan bakar fosil dalam jumlah yang saangat besar akan dapat ditemukan dalam seratus tahun kedepan. maka bahan bakar fosil adalah bahan bakar yang tak terbarukan yang aartinya jika telah dipakai saat ini maka besok tidak akan dapat terpakai lagi.
Dalam reaksi kimia, kesetimbangan kimia adalah keadaan saat kedua reaktan dan produk hadir dalam konsentrasi yang tidak memiliki kecenderungan lebih lanjut untuk berubah seiring berjalannya waktu.
Biasanya, keadaan ini terjadi ketika reaksi ke depan berlangsung pada laju yang sama dengan reaksi balik. Laju pada reaksi maju dan mundur umumnya tidak nol, tapi sama. Dengan demikian, tidak ada perubahan bersih dalam konsentrasi reaktan dan produk. Keadaan seperti ini dikenal sebagai kesetimbangan dinamis.
Buret, suatu peralatan laboratorium umum untuk melakukan titrasi, teknik eksperimental penting dalam kesetimbangan dan kimia analitik.
Konsep kesetimbangan kimia dikembangkan setelah Berthollet (1803) menemukan bahwa beberapa reaksi kimia bersifat reversibel. Untuk setiap campuran reaksi yang ada pada kesetimbangan, laju pada reaksi maju dan mundur adalah sama. Dalam persamaan berikut ini panah menunjuk kedua arah menunjukkan kesetimbangan, A dan B adalah spesi reaktan kimia, S dan T adalah spesi produk, dan α, β, σ, dan τ adalah koefisien stoikiometri dari reaktan dan produk tersebut:
α A + β B is in equilibrium with σ S + τ T
Posisi konsentrasi kesetimbangan dari suatu reaksi dikatakan berada "jauh ke kanan" jika, pada kesetimbangan, hampir semua reaktan dikonsumsi. Sebaliknya posisi kesetimbangan dikatakan "jauh ke kiri" jika hampir tidak ada produk yang terbentuk dari reaktan.
Prinsip Le Châtelier (1884) memberi gambaran tentang perilaku suatu sistem kesetimbangan saat perubahan kondisi reaksinya terjadi. Jika kesetimbangan dinamis terganggu dengan mengubah kondisinya, posisi kesetimbangan bergerak untuk membalikkan sebagian perubahan. Misalnya, menambahkan lebih banyak S dari luar akan menyebabkan kelebihan produk, dan sistem akan mencoba untuk melawannya dengan meningkatkan reaksi balik dan mendorong titik kesetimbangan ke belakang (meskipun konstanta kesetimbangan akan tetap sama).
Jika asam mineral ditambahkan ke dalam campuran asam asetat, meningkatkan konsentrasi ion hidronium, jumlah disosiasi harus berkurang saat reaksi digerakkan ke kiri sesuai dengan prinsip ini.
Hal ini juga dapat disimpulkan dari ekspresi
konstanta kesetimbangan untuk reaksi:
Jika {H3O+} bertambah {CH3CO2H} harus bertambah dan CH
3CO−
2 harus berkurang. H2O dilepaskan, karena pelarut dan konsentrasinya tetap tinggi dan hampir konstan.
Versi kuantitatif diberikan oleh hasil bagi reaksi.
J. W. Gibbs menyarankan pada tahun 1873 bahwa kesetimbangan tercapai saat energi bebas Gibbs dari sistem bernilai minimum (dengan anggapan reaksi dilakukan pada suhu dan tekanan konstan). Apa artinya ini adalah turunan dari energi Gibbs berkenaan dengan koordinat reaksi (ukuran reaksi yang telah terjadi, mulai dari nol untuk semua reaktan sampai maksimum untuk semua produk) lenyap, menandakan titik stasioner. Turunan ini disebut reaksi energi Gibbs (atau perubahan energi) dan sesuai dengan perbedaan antara potensial kimia dari reaktan dan produk pada komposisi campuran reaksi.
Kriteria ini diperlukan dan cukup. Jika campuran tidak berada pada kesetimbangan, pembebasan kelebihan energi Gibbs (atau energi bebas Helmholtz pada volume reaksi konstan) adalah "kekuatan penggerak" untuk komposisi campuran agar berubah sampai tercapai kesetimbangan. Konstanta kesetimbangan dapat dikaitkan dengan energi bebas Gibbs standar untuk reaksi dengan persamaan
Dimana R adalah tetapan gas ideal dan T adalah suhu.
Termodinamika
Pada suhu dan tekanan konstan, harus mempertimbangkan energi bebas Gibbs, G, sedangkan pada suhu dan volume konstan, harus mempertimbangkan energi bebas Helmholtz: A, untuk reaksinya; dan pada energi dalam dan volume konstan, seseorang harus mempertimbangkan entropi untuk reaksi: S.
Kasus volume konstan penting dalam geokimia dan kimia atmosfer di mana variasi tekanan signifikan. Perhatikan bahwa, jika reaktan dan produk berada dalam keadaan standar (benar-benar murni), maka tidak akan ada reversibilitas dan tidak ada kesetimbangan. Memang, mereka tentu saja harus menempati kisi-kisi ruang. Pencampuran produk dan reaktan berkontribusi pada entropi besar (dikenal sebagai entropi pencampuran) pada keadaan yang mengandung campuran produk dan reaktan yang sama. Perubahan energi Gibbs standar, bersamaan dengan energi pencampuran Gibbs, menentukan keadaan kesetimbangan.
Untuk memenuhi kondisi kesetimbangan termodinamika, energi Gibbs harus stasioner, yang berarti bahwa turunan dari G berkenaan dengan tingkat reaksi: ξ, harus nol. Dapat ditunjukkan bahwa dalam kasus ini, jumlah potensial kimia dari produk sama dengan jumlah yang sesuai dengan reaktan. Oleh karena itu, jumlah energi Gibbs dari reaktan harus sama dengan jumlah energi Gibbs dari produk.
where μ Dalam hal ini adalah energi Gibbs molar parsial, sebuah potensial kimia. Potensial kimia pereaksi A adalah fungsi aktivitas, {A} dari pereaksi tersebut.
Jenis kesetimbangan
Dalam fasa gas: mesin roket
Sintesis industri seperti amonia dalam proses Haber–Bosch (digambarkan di sebelah kanan) terjadi melalui serangkaian langkah kesetimbangan termasuk proses adsorpsi.
Kimia atmosfer
Air laut dan air alami lainnya: oseanografi kimia
Distribusi antara dua fase
Koefisien distribusi log D: penting untuk obat-obatan di mana lipofilisitas adalah sifat yang signifikan dari obat
Ekstrasi cair-cair, pertukaran ion, kromatografi
Kelarutan produk
Serapan dan pelepasan oksigen dengan hemoglobin dalam darah
Pembentukan aduk: kimia pembawa tamu, kimia supramolekuler, pengenalan molekul, dinitrogen tetroksida
Dalam reaksi berosilasi tertentu, pendekatan terhadap kesetimbangan tidak asimtotik tetapi dalam bentuk osilasi teredam.
Persamaan Nernst yang terkait dalam elektrokimia memberi perbedaan potensial elektrode sebagai fungsi konsentrasi redoks.
Ketika molekul di setiap sisi kesetimbangan dapat bereaksi lebih lanjut secara ireversibel dalam reaksi sekunder, rasio produk akhir ditentukan sesuai dengan prinsip Curtin–Hammett.
Dalam aplikasi ini, istilah seperti konstanta kestabilan, konstanta pembentukan, konstanta pengikatan, konstanta afinitas, konstanta asosiasi/disosiasi digunakan. Dalam biokimia, adalah umum untuk memberi unit konstanta pengikatan, yang berfungsi untuk menentukan unit konsentrasi yang digunakan bila nilai konstanta ditentukan.
Termodinamika dapat didefinisikan sebagai sains dari energi, kalor menjadi daya/kerja.
Hukum pertama termodinamika, hukum kekekalan energi, energi merupakan besaran/properti dari termodinamika.
Hukum keduanya : energi memiliki kualitas dan kuantitas, dan suatu proses berlangsung pada arah yang kualitasnya berkurang.
Termodinamika dibagi menjadi dua:
1. Termodinamika klasik,
2. Termodinamika statistik.
Sistem, lingkungan, dan batas
Sistem merupakan kuantitas atau materi yang dipilih untuk dipelajari,
Daerah diluar sistem dinamakan lingkungan,
Batas yaitu permukaan yang memisahkan antara sistem dan lingkungan,
Sistem tertutup dan terbuka
Sistem tertutup dinamakan kontrol massa, pada sistem ini tidak terjadi pertukaran massa antara sistem dan lingkungan, namun hanya terjadi pertukaran energi.
Sistem tertutup
Sistem terbuka, kontrol volume, pada sistem ini dapat terjadi pertukaran massa dan energi antara sistem dan lingkungan.
Terbuka
Sistem terisolasi, ketika tidak terjadi pertukaran massa dan energi sistem dan lingkungan.
Terisolasi
Sistem analisa engineering, harus terdefinisi dengan jelas sistem tersebut.
Penerapan dalam Kehidupan Sehari-hari
Ada banyak penerapan hukum termodinamika dalam kehidupan sehari-hari kayak termos, lalu mesin kendaraan bermotor, lemari es, dan pendingin ruangan (AC). Semua benda ini gunain hukum termodinamika untuk ngelakuin perpindahan kalor dan melakukan usaha.
Hukum-hukum dasar dalam Termodinamika
1. Hukum Awal / Hukum ke Nol
Hukum awal termodinamika ngejelasin kalo ada dua buah sistem yang berada dalam kesetimbangan lalu ada sistem baru di antara 2 sistem ini, maka hubungan 2 sistem dengan sistem baru adalah hubungan saling setimbang atau kesetimbangan.
2. Hukum Pertama
Hukum pertama termodinamika ngejelasin tentang kekelan energi.
3. Hukum Kedua
Hukum kedua termodinamika ngejelasin kalo perpindahan kalor suatu sistem terjadi pada suhu tinggi menuju suhu rendah.
Properti
Karakteristik dari sebuah sistem dinamakan properti.
Besaran pada Termodinamika terbagi menjadi dua macam, yaitu besaran intensif (tidak bergantung massa) dan ekstensif (bergantung massa).
Besaran intensif diantaranya, temperatur, tekanan, dan rapat massa. Sedangkan besaran ekstensif diantaranya : massa total, volume total.
Properti ekstensif per unit massa dinamakan properti spesifik.
Proses dan siklus
Sistem dikatakan mengalami suatu siklus jika proses yang berlangsung kembali ke keadaan semula.
Beberapa tipe proses isotermal, isokhoriki, sobarik, dan adiabatik.
Siklus
Proses perubahan suatu sistem dari satu keadaan setimbang keadaan setimbang lainnya. Rangkaian keadaan yang dilewati sepanjang proses dinamakan jalur.
Proses kuasistatik atau kuasi setimbang yaitu proses yang berlangsung sangat lambat di mana sistem dapat berubah secara internal sedemikian hingga semua bagian pada sistem berubah bersamaan.
Hukum ke nol Termodinamika,
Jika terdapat dua benda yang setimbang termal dengan benda ketiga maka kedua benda tersebut setimbang termal.
Konsep temperatur dan alat ukur suhu dua benda berada dalam keadaan setimbang termal jika kedua benda tersebut memiliki temperatur yang sama.
Hukum I Termodinamika
Salah satu contoh sederhana berkaitan dengan perpindahan energi antara sistem dan lingkungan yang melibatkan Kalor dan Kerja adalah proses pembuatan popcorn.
Hukum 1
Hukum pertama termodinamika merupakan salah satu contoh hukum kekekalan energi. Artinya, energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah dari bentuk satu ke bentuk lainnya. Hukum I termodinamika menyatakan bahwa untuk setiap proses apabila kalor (Q) diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha (W), maka akan terjadi perubahan energi dalam (∆U). Pernyataan ini dapat dituliskan secara matematis sebagai berikut, ∆U=Q-W atau Q = ∆U+W
Dengan
: perubahan energi dalam (Joule)
Q: jumlah kalor (Joule)
W: usaha sistem (Joule)
Apabila sistem menerima kalor dari lingkungan (Q+)dan sistem melakukan usaha (W+). Dan bila sistem melepas kalor ke lingkungan (Q-) dan sistem dilakukan usaha (W-).
Contoh
Hukum Termodinamika 2
Rudolf Clausius menyatakan sebuah rumusan Clausius mengenai hukum termodinamika 2, yaitu kalor akan mengalir secara spontan dari benda yang bersuhu tinggi ke bersuhu rendah. Lalu, tidak mengalir spontan ke arah sebaliknya.
Sedangkan untuk permasalahan entropi, hukum termodinamika 2 menjelaskan jika total entropi jagat raya tidak akan terjadi pada proses reversible (∆S = 0), namun akan bertambah pada proses irreversible (∆S >0).
Secara alami, proses termodinamika yang berlangsung adalah irreversible atau proses yang berlangsung secara spontan pada satu arah, tetapi tidak pada arah sebaliknya.
Namun, ada juga proses reversible atau proses bolak balik. Contohnya adalah proses yang terjadi pada dua benda dengan suhu yang selisihnya sedikit.
Kita juga tidak akan bisa membuat sebuah mesin kalor yang dapat bekerja dalam satu siklus yang bisa menyerap seluruh kalor dari sebuah reservoir, lalu mengubah seluruhnya menjadi usaha luar.
Mesin kalor merupakan pembahasan yang dilakukan oleh Kelvin dan Planck yang dikenal dengan rumusan Kelvin-Planck tentang hukum termodinamika 2 pada mesin kalor.
Oleh : Adrian Adiputra Danny Prasetya (@V24-Adrian)
Kimia merupakan salah satu cabang ilmu yang mempelajari tentang materi berupa sifat fisis dan kimia nya perubahan materi serta energi yang menyertai perubahan materi tertentu, dalam praktek seperti penghematan zat tertentu yang berubah, saat tercampur.
Ada 3 dunia (dimensi) kimia,
1. Dunia makroskopik, yaitu mengacu pada fenomena praktek langsung yang sedang diamati dan dicoba di suatu laboratorium atau kehidupan sehari-hari.
Contoh terlarut nya garam
2. Dunia submikroskopik, merupakan bagian dari makroskopik tapi secara tak kasat mata, seperti susunan saraf, ion, molekul.
3. Dunia simbolik, merupakan lambang konsep submikroskopik yang meliputi rumus, reaksi, bentuk gambar.
Pengetahuan dunia makroskopik,
Awal mula pada pengamatan ini yaitu dengan dengan dengan kejadian yang diamati langsung oleh pancaindra mata, pendengaran, penciuman.
Pengetahuan dunia submikroskopik,
Yaitu bagaimana makroskopik bisa terjadi, mengapa dan bagaimana, serta susunan dalam zat itu.
Pengetahuan dunia simbolik,
Yaitu berisi tentang konsep-konsep rumus atau terjemahan pada peristiwa yang diamati.
Mengenal 3 klasifikasi materi dalam kimia
Materi (kimia) adalah sesuatu yang mengandung massa dan volume.
Ada 3,
•unsur,
•senyawa,
•campuran.
Unsur adalah unsur adalah zat yang tidak bisa diuraikan lagi menjadi zat lain atau zat tetap yang lebih sederhana, sebagai contoh emas
Senyawa adalah zat tunggal yang dapat diuraikan menjadi dua buah unsur atau lebih secara kimia, contoh air (H2O),
Campuran suatu zat atau materi yang terbentuk dari penggabungan dua buah zat tunggal atau lebih dengan perbandingan yang tidaklah tetap.
Contoh pasir, gula, air.
simbolik Atom
Atom adalah suatu satuan dasar materi yang tak kasat mata yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya.
Dalam atom sendiri, terdiri dari
Nukleus, Proton, neutron, electron.
Inti atom terdiri atas proton & neutron yang terikat bersama pada pusat atom.
.jpg)
