1.
Peranan Pt-Rh-Pd/g-Al2O3 sebagai Catalytic Converter Gas Buang pada Kendaraan Bermotor
Salah satu
peranan katalis heterogen adalah Pt-Rh-Pd/g-Al2O3 sebagai katalis
converter gas buang pada kendaraan bermotor. Catalytic converter merupakan alat
yang digunakan sebagai kontrol emisi gas buang yang diletakkan setelah exhaust
manifold pada sistem pembuangan kendaraaan bermotor (Husselbee, 1985). Katalis
automotive ini pertama kali didesain pada tahun 1975 di US yang bertujuan untuk
mengurangi polusi udara dengan cara mengkonversi gas karbonmonoksida (CO),
nitrogen oksida (NOx) dan hidrokarbon (HC) yang merupakan gas buang dari reaksi
pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna (Shelef, 2000).
Sifat :
Alat ini dapat mengubah gas oksida nitrogen, CO, dan HC menjadi gas yang tidak berbahaya. Oksida nitrogen di ubah
menjadi gas nitrogen dan gas oksigen, gas karbon monoksida di ubah menjadi gas
karbon dioksida, sedangkan hidrokarbon yang tidak terbakar di ubah menjadi gas
karbon dioksida dan uap air.
Bentuk :
Katalis reduksi berfungsi mengurangi emisi oksidasi nitrogen dengan cara
mengubahnya menjadi gas nitrogen dan oksigen. Logam platinum dan rodium
berfungsi sebagai katalis untuk mempercepat reaksi, ketika molekul NO atau NO2
bersinggungan dengan katalis logam, permukaan katalis memecah oksida nitrogen
menjadi atiom nitrogen dan oksigen. Atom nitrogen di tahan di permukaan
katalis. Sedangkan unsur oksigen di ubah menjadi molekul O2.
Selanjutnya atom nitrogen yang bertahan dalam katalis berikatan dengan atom
nitrogen lainnya sehingga membentuk gas
nitrogen (N2).
Katalis oksidasi berfungsi mengubah senyawa
hidrokarbon yang tidak terbakar di ruang bakar dan karbon monoksida menjadi gas
karbon di oksida dan uap air. Caranya dengan mengalirkan gas oksigen ke dalam
katalitik konverter sehingga sisa senyawa hidrokarbon dan karbon monoksida akan
bereaksi dengan gas oksigen. Reaksi
karbon monoksida dan oksigen
menghasilkan karbon dioksida,
sedangkan senyawa hidrokrbon akan bereaksi dengan oksigen menghasilkan karbon
dioksida dan uapa air. Pada proses ini, laju reaksi yang terjadi di percepat
oleh katalis platinum dan palladium.
Untuk menjelaskan reaksi-reaksi yang terjadi di dalam
katalitik konverter, ahli kimia menggunakan persamaan reaksi sebagai berikut.
Katalis reduksi :
NOx à O2 + N2
Katalis oksidasi:
2CO + O2 à 2CO2
CxHy + ( x + y/4 )O2 à xCO2 +
(y/2)H2O
Seluruh proses tersebut di kendalikan oleh alat yang
memonitor arus gas buangan. Informasi yang di peroleh di pakai lagi sebagai
kendali sistem injeksi bahan bakar.
Sebuah alat sensor oksigen di
letakkan di antara mesin dan konverter. Sensor ini member informasi ke komputer
mesin seberapa banyak oksigen yang ada di saluran gas buangan. komputer akan mengurangi atau menambah
jumlah oksigen sesuai rasio udara bahan
bakar. Sistem pengendalian membuat
komputer mesin memastikan kondisi mesin mendekati stoikiometri dan memastikan
ketersediaan oksigen di dalam saluran buangan unruk proses oksidasi hidrokarbon
dan karbon monoksida yang belum terbakar
2.
Pembuatan Formaldehida
Secara industri, formaldehida dibuat dari oksidasi katalitik metanol. Katalis yang paling sering dipakai adalah logam perak atau campuran oksida besi dan molibdenum serta vanadium.
Sifat :
Reaksi metanol dan oksigen terjadi pada 250 °C dan menghasilkan formaldehida,
berdasarkan persamaan kimia
Katalis yang menggunakan perak biasanya
dijalankan dalam temperatur yang lebih tinggi, kira-kira 650 °C. dalam keadaan
ini, akan ada dua reaksi kimia sekaligus yang menghasilkan
formaldehida: satu seperti yang di atas, sedangkan satu lagi adalah reaksi
dehidrogenasi
Bila formaldehida ini dioksidasi kembali, akan
menghasilkan asam format yang sering ada dalam larutan
formaldehida dalam kadar ppm.
Di dalam skala yang lebih kecil, formalin bisa
juga dihasilkan dari konversi etanol, yang secara komersial tidak menguntungkan.
Bentuk :
Cara Kerja :
3.
Aplikasi Zeolit dalam
Industri Deterjen dan katalis Minyak Bumi
Zeolit merupakan senyawa kristalin alumino silikat terhidrasi
dengan kerangka tiga dimensi yang berpori. Pada pori zeolit biasanya diikat
kation-kation untuk menstabilkan muatan zeolit serta sejumlah molekul air.
Ion-ion tersebut dapat dipertukarkan dengan ion sejenis, sehingga memungkinkan
zeolit memiliki kemampuan melakukan pertukaran ion. Kemampuan inilah yang
banyak dimanfaatkan di industri, salah satunya pada industri detergen.
Sifat :
Zeolit adalah senyawa zat kimia alumina-silikat berhidrat dengan kation natrium, kalium dan
barium.
Secara umum, Zeolit memiliki melekular sruktur yang unik, dimana atom silikon dikelilingi oleh 4 atom oksigen sehingga membentuk semacam jaringan dengan pola yang teratur. Di beberapa tempat di jaringan ini, atom Silicon digantikan degan atom Aluminium, yang hanya terkoordinasi dengan 3 atom Oksigen. Atom Aluminium ini hanya memiliki muatan 3+, sedangkan Silicon sendiri memiliki muatan 4+. Keberadaan atom Aluminium ini secara keseluruhan akan menyebababkan Zeolit memiliki muatan negatif. Muatan negatif inilah yang menebabkan Zeolit mampu mengikat kation.
Zeolit juga sering disebut sebagai 'molecular sieve' / 'molecular mesh' (saringan molekuler)karena zeolit memiliki pori-pori berukuran melekuler sehingga mampu memisahkan/menyaring molekul dengan ukuran tertentu.
Zeolit mempunyai beberapa sifat antara lain : mudah melepas air akibat pemanasan, tetapi juga mudah mengikat kembali molekul air dalam udara lembap. Oleh sebab sifatnya tersebut maka zeolit banyak digunakan sebagai bahan pengering. Disamping itu zeolit juga mudah melepas kation dan diganti dengan kation lainnya, misal zeolit melepas natrium dan digantikan dengan mengikat kalsium atau magnesium. Sifat ini pula menyebabkan zeolit dimanfaatkan untuk melunakkan air. Zeolit dengan ukuran rongga tertentu digunakan pula sebagai katalis untuk mengubah alkohol menjadi hidrokarbon sehingga alkohol dapat digunakan sebagai bensin.
Secara umum, Zeolit memiliki melekular sruktur yang unik, dimana atom silikon dikelilingi oleh 4 atom oksigen sehingga membentuk semacam jaringan dengan pola yang teratur. Di beberapa tempat di jaringan ini, atom Silicon digantikan degan atom Aluminium, yang hanya terkoordinasi dengan 3 atom Oksigen. Atom Aluminium ini hanya memiliki muatan 3+, sedangkan Silicon sendiri memiliki muatan 4+. Keberadaan atom Aluminium ini secara keseluruhan akan menyebababkan Zeolit memiliki muatan negatif. Muatan negatif inilah yang menebabkan Zeolit mampu mengikat kation.
Zeolit juga sering disebut sebagai 'molecular sieve' / 'molecular mesh' (saringan molekuler)karena zeolit memiliki pori-pori berukuran melekuler sehingga mampu memisahkan/menyaring molekul dengan ukuran tertentu.
Zeolit mempunyai beberapa sifat antara lain : mudah melepas air akibat pemanasan, tetapi juga mudah mengikat kembali molekul air dalam udara lembap. Oleh sebab sifatnya tersebut maka zeolit banyak digunakan sebagai bahan pengering. Disamping itu zeolit juga mudah melepas kation dan diganti dengan kation lainnya, misal zeolit melepas natrium dan digantikan dengan mengikat kalsium atau magnesium. Sifat ini pula menyebabkan zeolit dimanfaatkan untuk melunakkan air. Zeolit dengan ukuran rongga tertentu digunakan pula sebagai katalis untuk mengubah alkohol menjadi hidrokarbon sehingga alkohol dapat digunakan sebagai bensin.
Cara
Kerja :
Katalis
bahan bakar di atas berfungsi untuk memecah molekul-molekul premium. Dengan
memecah molekul-molekul pada premium, laju reaksi semakin cepat karena luas
permukaan zat pereaksi bertambah. Pembakaran bahan bakar menjadi lebih
sempurna. Nilai oktan dari premium yang relatif rendah dapat ditingkatkan
sehingga meminimalisir gejala knocking pada mesin. Pembakaran yang sempurna dan
tanpa terjadi knocking terbukti bisa meningkatkan performa pada kendaraan.
Umumnya akselerasi menjadi lebih sempurna.
4.
Enzim Renin, katalis dalam produksi
keju
Dalam produksi keju enzim renin ini berfungsi
sebagai biokatalisator yang menjadikan terbentuknya keju dari susu dengan
spesifikasi keju yang lebut dan memiliki aroma khas. Enzim ini akan memotong
ikatan peptida antara komponen kasein susu sehingga komponen-komponen susu akan
berkumpul dan membentuk dadih bersama nutrien penting lainnya.
Sifat :
·
PH
optimum aktifitas proteolitik : 3.8 pada substrat hemoglobin
·
Aktivitas
proteolitik turun dengan tajam mendekati 4.5 pada titik isoelektrik
·
BM
enzim tidak aktif : 36.000, BM enzim aktif : 31.000
·
Titik
isoelektrik : 4.5, stabil pada pH 5.3-6.3
·
Pada
lambung anak sapi terdapat enzim pepsin
·
Perbandingan
antara pepsin dan renin tergantung umur dan jenis makanan.
·
Paling
besar kemampuannya dalam menggumpalkan susu dibanding enzim protease lainnya.
Bentuk :
Berasal
dari abomasum anak sapi
Cara kerja :
Renin sebagai biokatalisator akan
memecah ikatan fenilalanin-metionin dalam k-kasein sehingga menghancurkan
aktivitas k-kasein itu. Sebelumnya, di dalam susu k-kasein berperan sebagai
pelindung koloid dan bertanggung jawab atas keutuhan misel kasein. Adanya
gangguan pada k-kasein akan menyebabkan ketidakstabilanpada keutuhan misel
kasein
Para-k-kasein yang dihasilkan
kemudian menggumpal dengan adanya ion kalsium. Bagaimana kalsium, para-k-kasein
bersama dengan kasein-kasein lainnya membentuk agregat belum diketahui dengan
jelas
Mekanisme kerja dari aktifitas
renin adalh sebagai berikut :
k-kasein : with Renin para-k-kasein + glikomakropeptida (larut whey)
para-k-kasein : with Ca 2+, PH 6,0-6,4 dikalsium para-k-kasein
Akibat dari tidak stabilnya k-kasein dan adanya kontak dengan kalsium, kasein dipisahkan dari suspensi membentuk gel yang lunak dan lembut. (Daulay, 1991).
k-kasein : with Renin para-k-kasein + glikomakropeptida (larut whey)
para-k-kasein : with Ca 2+, PH 6,0-6,4 dikalsium para-k-kasein
Akibat dari tidak stabilnya k-kasein dan adanya kontak dengan kalsium, kasein dipisahkan dari suspensi membentuk gel yang lunak dan lembut. (Daulay, 1991).
Ketika para-k-kasein yang hidrofobik berpisah dengan makropeptida
yang hidrofilik banyak sekali zat yang terperangkap dalam para-k-kasei yang
selanjutnya akan dipisahkan dari makropeptida (Yng akan menjadi whey) yang
disebut dadih (crude). Terperangkapnya nutrien penting bagi tubuh membuat keju
kaya akan nutrisi ditambah lemak-lemak yang larut dalam lemak akan terperangkap
pula seiring dengan terperangkapnya lemak. Terperangngkapnya lemak membuat
salah satu efek positif yaitu menjadikan keju memiliki aroma, kelembutan, dan
cita rasa yang istimewa.
Jadi, gumpalan dadih yang akan menjadi
keju merupakan jalinan molekul para kappa kasein, laktosa, mineral, globular
lemak, vitamin dan sejumlah senyawa terlarut lain
5. Enzim dari ragi untuk industri makanan
Ragi merupakan sumber penting penyedia enzim. Ragi terdiri
dari sejumlah enzim, termasuk protease, lipase, invertase, maltase, dan zymase.
Enzim yang penting dalam ragi ialah invertase, maltase, dan zymase.
Sifat :
a.
Protase
Protase dapat
melemahkan protein tepung sehingga dapat menyebabkan terjadinya berbagai
perubahan pada susunan dan sifat-sifat adonan, merupakan enzim extraseluler.
b.
Lipase
Enzim ini
intracellular dan aktif pada lemak yang terdapat di dalam ragi.
c.
Invertase
Pada
kebanyakan jenis ragi, intervase adalah enzim intracelluler.
d.
Maltase
Enzim ini
terdapat dalam ragi, memisahkan gula maltose menjadi dua bagian dextrose.
e.
Zymase
Menghasilkan
alkohol
Cara Kerja :
a.
Protase
Protase dapat
melemahkan protein tepung sehingga dapat menyebabkan terjadinya berbagai
perubahan pada susunan dan sifat-sifat adonan. Walaupun begitu protease dalam
ragi segar yang normal adalah enzim intracelluar, enzim yang tidak sanggup
menembus selaput sel.
b.
Lipase
Enzim ini
kelihatan intracellular dan aktif pada lemak yang terdapat di dalam ragi,
terutama selama terjadinya proses persporaan (sporalation).
Lemak ini
tersedia untuk sel selama proses pematangan spora biak. Lipase dari beberapa
jenis ragi dapat menembus melalui selaput sel.
c.
Invertase
Pada
kebanyakan jenis ragi, intervase adalah enzim intracelluler.
Intervase
mengubah sakarose, gula tebu, yang masuk kedalam dinding sel menjadi glukose
dan fruktose, yaitu gula sederhana. Gula ini akan meresap menembus selaput.
d.
Maltase
Enzim ini
terdapat dalam ragi, memisahkan gula maltose menjadi dua bagian dextrose.
e.
Zymase
Zymase adalah
enzim yang pada akhirnya akan menyebabkan peragian gula dalam adonan oleh ragi.
Zymase meliputi sekelompok enzim. Enzim ini dalam produksi roti, jamur dan
bakteri tertentu juga dapat menghasilkan alkohol. Namun demikian ragi merupakan
bahan yang paling tepat guna dan berhasil.
6. Pembuatan amonia (NH3) pada proses Haber-Bosch
Dasar
teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hydrogen ditemukan oleh Fritz Haber
(1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan
amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang
insinyur kimia juga dari Jerman.
Bentuk :
Sifat dan Cara
Kerja :
Persamaan termokimia reaksi sintesis amonia adalah :
N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H = -92,4Kj Pada 25oC
: Kp = 6,2×105
Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk
ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukanNH3) adalah suhu rendah dan
tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada
suhu rendah, bahkan pada suhu 500oC sekalipun. Dipihak lain, karena
reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Proses
Haber-Bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar 500oC dan tekanan
sekitar 150-350 atm dengan katalisator, yaitu serbuk besi dicampur dengan Al2O3,
MgO, CaO, dan K2O.
Reaksi kekanan pada pembuatan amonia adalah reaksi eksoterm. Reaksi
eksoterm lebih baik jika suhu diturunkan, tetapi jika suhu diturunkan maka
reaksi berjalan sangat lambat . Amonia punya berat molekul 17,03. Amonia
ditekanan atmosfer fasanya gas. Titik didih Amonia -33,35 oC, titik
bekunya -77,7 oC, temperatur & tekanan kritiknya 133 oC
& 1657 psi. Entalpi pembentukan (∆H), kkal/mol NH3(g) pada 0oC,
-9,368; 25 oC, -11,04. Pada proses sintesis pd suhu 700-1000oF,
akan dilepaskan panas sebesar 13 kkal/mol. Kondisi optimum untuk dapat bereaksi
dengan suhu 400- 600oC, dengan tekanan 150-300 atm.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar