REVIEW PRODUKSI GAS HIDROGEN

TITIN ANGGRAINI
(1112096000043)
Jurusan Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

anggraini.titin@rocketmail.com

ABSTRAK

          Hidrogen adalah senyawa yang paling potensial untuk dijadikan sebagai bahan bakar karena tidak berkontribusi dalam polusi atau emisi gas rumah kaca ke atmosfer pada saat pembakaran serta memiliki kandungan energi tertinggi per satuan berat bahan bakar (142kJ/gram). Dengan demikian perlu dilakukan eksplorasi produksi gas hidrogen, produksi gas hidrogen dapat dilakukan dengan berbagai cara diantaranya produksi gas hidrogen dari limbah aluminium, produksi gas hidrogen melalui proses elektrolisis air sebagai sumber energi dan  produksi gas hidrogen dari isolat bakteri aerob dan Anerob.

ABSTRACT

          Hydrogen is the most potent compounds to serve as a fuel because it does not contribute to pollution or greenhouse gas emissions into the atmosphere at the time of burning and has the highest energy content per unit of weight of fuel (142kJ/g). Thus the need for exploration of gas production of hydrogen, the hydrogen gas production can be done in various ways such as the production of hydrogen gas from waste aluminum, hydrogen gas production through the process of electrolysis of water as a source of energy and production of hydrogen gas from isolates of bacteria are aerobic and Anerob.

   1.  Pendahuluan

          Permasalahan kebutuhan energi di Indonesia merupakan masalah yang serius dalam kehidupan manusia. Energi merupakan komponen penting bagi kelangsungan hidup manusia karena hampir semua aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung terhadap ketersediaan energi. Kebutuhan energi nasional masih dipenuhi minyak bumi sekitar 53%. Cadangan minyak bumi di Indonesia diprediksi tersisa sekitar 3,9 miliar barel. Cadangan tersebut diperkirakan akan habis dalam 11 tahun ke depan. Penyebab masalah tersebut dikarenakan minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui, sehingga untuk mendapatkan kembali memerlukan waktu ratusan juta tahun lamanya. Terbentuknya minyak bumi sangat lambat, oleh karena itu diperlukan penelitian untuk menghasilkan sumber energi alternatif. Hasil penelitian tersebut diharapkan mampu mengatasi beberapa permasalahan yang berkaitan dengan penggunaan minyak bumi. Salah satu bentuk energi alternatif untuk mengatasi permasalahan yang terjadi adalah gas hidrogen. 

          Gas hidrogen tidak dapat ditambang melainkan harus diproduksi. Alternatif tersebut dapat dilakukan dengan berbagai cara seperti produksi gas hidrogen dari limbah aluminium, produksi gas hidrogen melalui proses elektrolisis air sebagai sumber energi dan produksi gas  hidrogen dari isolat bakteri aerob dan anerob.

   2.  Produksi Gas Hidrogen dari Limbah Aluminium

                             Poduksi gas hidrogen menggunakan katalis basa, yaitu NaOH  karena NaOH memberikan tekanan akhir yang cukup tinggi, yaitu untuk 25 mL NaOH 3 M sebesar 1169 hPa dengan waktu 259 detik. Reaksi yang berlangsung adalah:

     

Selanjutnya cara untuk menghitung jumlah hidrogen yang dihasilkan adalah dengan penerapan hukum gas kimia atau biasa disebuthukum gas ideal, yaitu :

PV = nRT…1)

dengan :
P = tekanan (atm)
V = volume (L)
n = mol
R = tetapan gas universal (0,08206 L atm mol-1K-1)
T = temperatur (K)

                             Penerapan dari hukum gas ideal ini adalah dalam perhitungan gas yang dihasilkan dalam reaksi kimia antara logam alumunium dengan air dalam larutan beralkalin (NaOH).Jika volume tempat dan temperatur diketahui, maka hukum gas ideal dapat digunakan untuk mengkonversi antara jumlah kimia dan tekanan. Pengukuran tekanan dengan menghitung perbedaan tekanan awal dan akhir(ΔP). Meningkatnya (ΔP), maka menunjukkan meningkatnya produksi hidrogen. Selanjutnya produksi hidrogen dapat ditunjukkan oleh tekanan. Konsentrasi NaOH yang digunakan memberikan pengaruh terhadap lamanya reaksi dan produksi hidrogen dari limbah alumunium foil. Meningkatnya konsentrasi NaOH mempengaruhi kecepatan limbah alumunium yang bereaksi untuk menghasilkan hidrogen. Semakin besar konsentrasi yang dipakai maka semakin cepat waktu yang diperlukan untuk produksi gas hidrogen. Sedangkan meningkatnya konsentrasi NaOH tidak berpengaruh terhadap tekanan gas atau hidrogen yang dihasilkan.

                             Dihasilkan mol hidrogen adalah sebesar 3x10-3 mol atau 3x10-6 gram hidrogen dari 0,05 gram limbah alumunium. Jadi hasil penelitian menunjukkan bahwa, untuk menghasilkan 0,006 gram hidrogen dibutuhkan 0,05 gram alumunium.

   3.  Produksi Gas Hidrogen melalui Proses elektrolisis Air sebagai Sumber Energi

                             Penelitian dilakukan selama 180 menit menggunakan elektroda stainless steel pada katoda. Dilakukan pengamatan pH dan salinitas pada masing-masing elektroda. pH didapatkan dari masing-masing elektroda antara lain asam pada anoda dan basa pada katoda. Ion yang menyebabkan menyebabkan sifat asam itu adalah proton (H+) sedangkan ion hidroksida (OH-) menyebabkan sifat basa. Pada penelitian ini didapatkan bahwa pH pada anoda yang bersifat asam disebabkan karena terjadi persaingan dengan OH- sehingga ion Cl- bereaksi dengan air sedangkan katoda bersifat basa karena ion Na+ mengalami persaingan dengan ion H+ sehingga ion Na+ bereaksi dengan OH- yang mengalami oksidasi membentuk natrium hidroksida (NaOH). Penelitian ini  juga mengamati salinitas kondisi sebelum dan sesudah proses elektrolisis, terjadi perbedaan antara sebelum dan sesudah. Kondisi sesudah proses elektrolisis, salinitas pada anoda lebih besar daripada salinitas pada katoda. Hal ini terjadi dikarenakan muatan positif yang mengalir pada permukaan anoda telah menarik ion klor selama proses elektrolisis. Dilihat dari ketiga penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbandingan yang diperoleh terhadap salinitas 0,5‰, 15‰ dan 35‰ dalam produksi gas hidrogen, ditunjukkan bahwa gas hidrogen yang paling banyak terbentuk adalah 35‰. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar salinitas maka  produksi gas hidrogen yang terbentuk semakin banyak, dikatakan demikian karena salinitas besar  menyebabkan daya hantar larutan cepat sehingga kekuatan untuk menarik ion dengan muatan berlawanan semakin besar. Hal serupa juga terjadi pada variasi tegangan yang menyatakan bahwa semakin besar tegangan maka produksi gas hidrogen yang terbentuk semakin banyak.

                   Variasi tegangan juga berpengaruh terhadap perubahan kuat arus selama proses elektrolisis. Perubahan kuat arus yang diukur adalah kuat arus yang terjadi selama proses elektrolisis. Salinitas optimum dalam produksi gas hidrogen adalah 35‰. Hal ini disebabkan karena terjadi proses pertukaran ion-ion dalam larutan yang memiliki kekuatan besar untuk menarik ion muatan yang berlawanan sehingga semakin banyak produksi gas hidrogen yang diperoleh. Pada akhir penelitian, salinitas pada anoda memiliki nilai lebih besar dibandingkan katoda karena terjadi gaya tarik menarik ion klor menuju anoda karena ion klor merupakan ion negatif berlawanan dengan kutub positif.

                             Proses elektrolisis dapat dilakukan untuk produksi gas hidrogen (H2) didapatkan hasil optimum yaitu sebesar 98mL dalam waktu 3jam (180menit). Produksi gas hidrogen hingga 98 mL pada penggunaan alat elektrolisis variasi tegangan sebesar 12 volt. Produksi gas hidrogen hingga 98 mL pada penggunaan alat elektrolisis variasi salinitas sebesar 35 %.

   4.  Produksi Gasi Hidrogen dari Isolat Bakkteri Aerob dan Anerob.

                             Isolat bakteri aerob dan anaerob yang akan digunakan terlebih dahulu diadaptasikan sebanyak 3 kali pada medium limbah organik cair yang kemudian disebut sebagai isolat kerja. Adaptasi adalah suatu cara organisme mampu merespon perubahan lingkungannya (Anonim, 2012). Tujuan dari pengadaptasian isolat kerja ini adalah untuk menyiapkan isolat kerja supaya mampu tumbuh selama masa inkubasi. Proses pengadaptasian dilakukan dengan menggunakan tabung reaksi yang berisi 10 ml medium limbah organik cair aerob untuk isolat aerob dan medium limbah organik cair anaerob untuk isolat anaerob. Kedua medium ini telah ditambahkan bahan anorganik berupa FeCl2.7H2O. Penambahan unsur anorganik ini bertujuan untuk meningkatkan produksi gas hidrogen (Lee et al., 2001), dapat mereduksi asam-asam organik hasil fermentasi supaya gas hidrogen yang dihasilkan tetap maksimal (Hawkes et al., 2002) serta sebagai kofaktor enzim hidrogenase dan mikronutrien atau trace element yang berperan dalam pembentukan dan aktivitas enzim hidrogenase dan ferredoksin (Setya dan Surya, 2011). Isolat bakteri aerob yang digunakan adalah isolat bakteri A6, A27, dan A31 yang cenderung masuk ke dalam genus Bacillus berdasarkan uji biokimia serta Escherichia coli sebagai kontrol positif. Sumber inokulum berasal dari subkultur isolat bakteri pada medium limbah organik padat yang berumur 24 jam. Inokulum diambil sebanyak 1 ose dan diinokulasikan pada 10 ml medium limbah organik cair aerob dan diinkubasi selama 24 jam (adaptasi I). Selanjutnya, pengadaptasian dilakukan kembali dengan mengambil 1 ml dari adaptasi I dan dipindahkan pada 9 ml medium limbah organik cair yang baru (adaptasi II) dan kemudian dengan cara yang sama untuk adaptasi III. Setiap 24 jam, masing-masing proses adaptasi diukur pertumbuhannya selama 3 hari. Pengadaptasian dilakukan tiap 24 jam dikarenakan masih belum ada penelitian tentang pertumbuhan bakteri penghasil hidrogen tiap jam, sehingga digunakan waktu secara umum bakteri mampu melakukan 1 kali siklus pertumbuhan, yaitu selama 24 jam. Hasil pengukuran kekeruhan suspensi sel dengan spektrofotometer pada optical density (OD) 600 nm.
                   Isolat bakteri aerob dan anaerob dapat memproduksi hidrogen pada kondisi terang maupun gelap. Isolat bakteri aerob A27 menghasilkan gas hidrogen tertinggi (13.690 ml) pada kondisi gelap pada hari ke-20. Isolat bakteri anaerob BT3 menghasilkan gas hidrogen tertinggi (11.268 ml) pada kondisi terang pada hari ke-20.

   5.  Kesimpulan

                             Dari ketiga cara proses produksi gas diatas proses yang paling efektif dan baik untuk digunakan adalah proses produksi hidrogen dari limbah aluminium karena bahan bakunya merupakan limbah aluminium. Tidak terlalu sulit untuk mencari limbah aluminium seperti di laboratorium selalu terdapat limbah aluminium. Dengan adanya metode ini maka limbah aluminium dapat dimimalisasi dan dimanfaatkan dengan baik. Selain itu bahan untuk produksi gas hidroegennya pun tidak terlalu sulit yaitu hanya memerlukan katalis basa (NaOH) dan limbah aluminium. Prosedernya pun hanya mereaksikan limbah aluminium dan NaOH namun diperlukan storage gas hidrogen yang benar-benar baik agar gas hidrogen yang dihasilkan dapat tertampung dalam storage tanpa ada kebocoran. Karena apabila terjadi kebocoran dapat mengurangi jumlah dan kualitas gas hidrogen yang didapat.

6.  Daftar Pustaka

DIS, Yusraini. 2010. Produksi Gas Hidrogen Dari LimbahAluminium. https://www.google.com/#psj=1&q=jurnal+produksi+gas+hidrogen+dari+aluminium

         

         Andewi, Ni Made Ayu Yasmith dan Wahyono Hadi. Produksi Gas Hidrogen melalui           Proses elektrolisis Air sebagai Sumber Energi. http://digilib.its.ac.id/public/ITS-         Undergraduate-16110-3307100021-paper.pdf

         Ambarningtyas, Elita Sri dan Maya Shovitri. Produksi Gasi Hidrogen dari Isolat             Bakkteri Aerob dan Anerob. http://digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-22141-                1508100040-Paper.pdf