Proses Pembuatan Plastik

Plastik awalnya dibuat dengan proses polimerisasi kimia dari bahan-bahan isomernya. Seperti Polipropylene (PP) adalah polimer dari Propylene, Polyethylene (PE) adalah hasil polimerisasi dari Ethylene. Kalau pernah SMA kelas 1 pasti pernah dengar nama-nama ini di pelajaran Kimia bagian senyawa hidrokarbon. PP dan PE adalah polimer yang paling banyak diproduksi untuk keperluan sehari-hari disamping polimer lain seperti Polyamide (PA), Polyvinylchlrida (PVC), Polyurethane (PU), Ethylenevinylacetae (EVA), karet sintetik, Bakelite, Neoprene, Nylon (untuk industri plastik dan serat/benang), Polystyrene (PS), Polyacrylonitrile, PVB, Silicone, dan masih bnyak lainnya.

Plastik adalah jenis polimer yang paling banyak kita jumpai dalam keseharian kita. Mulai dari casing HP, komputer, monitor, ballpoint, sampai tas plastik untuk membawa makanan.

Barang-barang terbuat dari plastik di meja kerja

Polimer yang saya sebutkan pada paragraf pertama diatas rata-rata adalah polimer termoplastik kecuali EVA yang lebih banyak untuk aplikasi Foam atau busa, contoh sederhananya adalah untuk sandal jepit. PU juga banyak untik aplikasi busa seperti pada isi jok mobil.

Tak kalah penting adalah polimer jenis Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) yang banyak dipakai pada moulding parts component seperti komponen otomotif, bemper mobil, pipa, penutup gear, casing LCD/DVD/VCD.

Polimer-polimer tersebut yang saya sebutkan diatas adalah polimer sintetis (bukan natural polimer seperti karet alam untuk ban mobil. Polimer sintetis dibuat dari bahan baku minyak bumi sehingga masuk dalam tataran bisnis petrokimia. Bisnis ini menjadi penyokong industri komponen otomotif, elektronik, dan industri komponen2 lainnya.

Bisnis petrokimia merupakan bisnis hightech dimana pabriknya hanya bisa dioperasikan oleh process engineer handal, namun keluaran/output dari bisnis ini adalah bahan yang diserap oleh industri kecil yang notabene lowtech, kurang qualified dan kecil keuntungannya.

Untuk proses pembuatan detail masing-masing polimer, silahkan tunggu postingan selanjutnya.

Klik disini untuk melanjutkan »»

Proses Pembuatan Hidrogen (Hydrogen)

Hydrogen dan Fuel Cell

Kali ini saya ceritakan proses pembuatan gas Hidrogen, dimana sebenarnya gas ini sudah terdapat di alam semenjak dulu kala dan melimpah ruah. Akan tetapi gas hidrogen terikat dengan unsur-unsur lain terutama berikatan dengan Oksigen membentuk Air (H2O) dan Carbon membentuk Hidrokarbon.

Alasan saya menceritakan proses pembuatan gas hidrogen yang satu ini karena merupakan sumber energi ramah lingkungan yang mempunyai beberapa keuntungan antara lain:

• Bersih : karena hasil dari proses pemanfaatan energinya adalah air.
• Melimpah: Karena banyak terdapat di air dan hidrokarbon
• Transportable dan storable : hidrogen dapat dialirkan ke rumah-rumah dan ke stasiun pengisian dengan cepat. Berbeda dengan batubara yang berat atau energi listrik memerlukan batere yang banyak dan besar untuk penyimpanan.
• Mesin yang dihasilkan lebih smooth karena digerakkan dinamo listrik arus searah

Sumber-sumber Potensial Hidrogen

Source: H2 Patent GmbH

Sumber-sumber potensial gas hidrogen yang ramah lingkungan bisa berasal dari:

1. Proses elektrolisis air. Proses ini adalah dengan memecah senyawa air yang terdiri dari 2 atom Hidrogen dan satu atom O dengan tenaga listrik. Jika menginginkan tetap menjadi energi bersih, sumber untuk energi listrik yang cukup potensial adalah tenaga matahari, angin dan panas bumi.
   
   Elektrolisis air memerlukan energi listrik DC (Direct Current) arus searah yang bisa diproduksi dari berbagai macam sumber terbarukan seperti saya sebutkan diatas.
   
   
2. Biomassa. Untuk proses pembuatan gas hidrogen dari sumber hidrokarbon, yang paling potensial dan disarankan adalah dari hidrokarbon terbarukan seperti biomasa. Di Indonesia, sumber biomasa yang patut diperhitungkan adalah limbah-limbah industri seperti tandan kosong kelapa sawit, bagasse (ampas tebu), sekam dan jerami padi dan juga dapat dibuat dari rumput gajah yang sengaja ditanam untuk sumber energi. Mengingat rumput jenis ini sangat cepat pertumbuhannya.
   
   Silahkan lihat skema dibawah untuk mendalami proses pembuatannya. Secara keseluruhan, proses dibawah dinamakan proses steam reforming dimana :
   
   

   Biomass + H2O --------> H2 + CO2

   
   Pertama Biomasa digasifikasi untuk menghasilkan gas CO, kemudian gas CO ini direaksikan dengan steam (uap air) pada suhu 350 derajat Celcius untuk menghasilkan gas hidrogen dan CO2. Proses selanjutnya adalah pemurnian dilanjutkan dengan pemisahan gas-gas tersebut. (Mudah kan???)

Pemanfaatan Hidrogen: Mengapa via Fuel Cell ?

Hidrogen dimanfaatkan energinya via Fuel Cell walaupun sebenarnya hidrogen bisa masuk ke ruang bakar mesin untuk menggerakkan torak seperti mesin konvensional. Namun jika digunakan seperti itu, efisiensi-nya akan sangat kecil sekali.

Menurut studi, untuk menghasilkan energi listrik dari combustion hidrogen, lalu untuk memutar turbin sampai menghasiilkan listrik hanya akan menghasilkan efisiensi 20%. Sedangkan teknologi Fuel Cell yang dengan elektrokimia langsung akan menghasilkan listrik searah dengan efisiensi pada kisaran 60%. Kemudian, untuk memanfaatkan listrik searah dari hasil reaksi Fuel Cell, sampai saat ini sudah banyak inverter (pengubah DC menjadi AC) yang memiliki efisiensi diatas 98%. Listrik AC (arus bolak-balik) ini yang untuk pompa air di rumah kita.

Pemanfaatan hidrogen sebagai penggerak kendaraan adalah dengan memanfaatkan listrik arus searah yang dihasilkan untuk menyuplai tenaga ke Dinamo mesin (mesin akan sangat terasa lebih halus dibandingakan jika digerakkan piston hasil kerja motor bakar).





Sekian cerita menarik proses pembuatan hidrogen, semoga dimasa depan Indonesia berhasil mempuyai lini produksi hidrogen yang berasal dari sumber bahan baku kita sendiri, dengan teknologi kita sendiri dan dapat dimanfaatkan untuk kepentingan seluruh umat manusia. Mudah kan proses pembuatannya??

Klik disini untuk melanjutkan »»

Pembuatan Wafer

Wafer yang akan kita bicarakan saat ini bukan wafer makanan untuk sajian Lebaran. Tapi ini wafer silikon yang berfungsi sebagai bahan untuk semikonduktor dan sel surya.

Silikon adalah elemen kedua yang paling berlimpah dalam kerak bumi (27%), tapi itu tidak terdapat di bumi sebagai unsur murninya karena SiO2 tersimpan dalam bentuk pasir kuarsa, kuarsit, dan senyawa lain yang lebih stabil. Banyak langkah-langkah pengolahan (di bawah) tersebut dilakukan untuk membawa Si dari bijih asli, kuarsit, ke substrat kristal yang kita gunakan untuk fabrikasi komponen sel surya atau sirkuit terintegrasi (IC).

Mari kita simak proses pembuatannya!

Source: Siliconsultant website

Bahan awal Silicon untuk aplikasi PV dan IC harus mengandung kemurnian 99% atau metalurgi-grade (MG). Ini diperoleh melalui pengurangan Coke (karbon) dalam sebuah tungku bunga api. Reaksi keseluruhan dapat dianggap sebagai:

SiO2 + C ->CO2 + Si

Proses selanjutnya adalah proses pemurnian dengan melarutkan Silicon Metalurgical Grade kedalam larutan Asam (HCl) sehingga terbentuk larutan Chlorosilanes. Dan kemudian dilakukan proses distilasi (pemisahan cairan yang berbeda titik didihnya) sehingga didapatkan cairan Trichlorosilane (SiHCL3).

Cairan SiHCl3 kemudian menuju proses reduksi menggunakan gas Hidrogen sehingga terciptalah Polycrystalline Silicon atau yang banyak dikenal sebgai Polysilicon. Karena sudah dalam bentuk padatan, zat ini lebih stabil untuk dilakukan transportasi (ekspor). Indonesia berpotensi untuk mengekspor zat ini daripada hanya mengeskpor pasir silika saja.

Polysilicon kemudian dipanaskan (dilelehkan) sampai suhu 1500 C dan menggunakan teknologi khusus (dalam hal ini teknologi dari Siemen Jerman yang banyak digunakan) akan menghasilkan kristal silicon dalam bentuk padatan rigid. Kemudian batangan kristal silicon inilah yang kemudian dipotong tipis-tipis dengan gergaji berbahan Diamond sehingga terbentuk lempengan wafer atau slice.

Nah, mudah kan prosesnya.....

Proses terkait: Pembuatan Sel Surya

Klik disini untuk melanjutkan »»

Pembuatan Sel Surya (Solar Cell)

Setelah membicarakan proses pembuatan dari bahan baku tumbuhan Indonesia yaitu Biodiesel yang dibuat dari minyak tumbuhan, maka cerita proses pembuatan akan saya lanjutkan dengan proses pembuatan dengan bahan baku mineral.

Indonesia cukup mempunyai kapasitas untuk mengembangkan salah satu Sumber Daya Alamnya yaitu pasir silika. Selama ini, pasir silika masih terbatas pemanfaatannya untuk produk bernilai ekonomi sedang dan rendah seperti keramik lantai/dinding, Float Glass (Kaca lembaran; untuk jendela dan mobil), Container Glass (botol minuman, gelas minuman dll).

Sedangkan pasir silika ini bisa dikonversi menjadi produk bernilai tinggi yaitu Polysilicon yang bisa digunaan untuk semikonduktor mikroelektronik dan sel surya monocrystalline/polycrystalline.

Sampai saat ini, jenis sel surya ada dua macam yaitu crystalline dan thin film/film tipis dimana efisiensi dari crystalline masih lebih tinggi dibandingkan thin film. Berikut saya ceritakan proses pembuatannya.

Pembuatan Sel Surya Multicrystalline

Bahan baku utama (substrate) adalah wafer polysilicon. Wafer inilah yang dibuat dari pasir silika. Silahkan simak proses pembuatan wafer di Proses pembuatan wafer pada postingan yang lain.Penjelasan proses diatas:

1. Etch: Proses penghalusan wafer akibat proses pemotongan


2. P-diffusion: Pembetukan p-n junction dengan difusi Posfor


3. PSG-Etch: Proses penghalusan lapisan gelas posfor


4. AR-Coating: Anti Refelctive Coating, ini dimaksudkan agar sinar matahari dapat terserap sepenuhnya


5. Contacts: Untuk metalisasi/memperkuat struktur permukaan atas dan bawah


6. Edge Insulation: Pemotongan kedua sisi sel

Pembuatan sel surya thin films

Thin film solar cell ada 3 jenis yaitu:

• CIGS (eff max 18.4 %), Copper indium gallium diselenide (CIGS) alloy cells: dapat dideposisikan pada kaca maupun stainless steel.


• CdTe (16.5 %), Cadmium telluride: lebih murah daripada silikon


• a-Si (9.5 %), Amorphous silicon: efisiensi rendah, dapat dideposisikan ke berbagai macam substrate seperti stainless steel dan kaca, kurang stabil

Saah satu contoh pembuatannya:Ini adalah proses pembuatan sel surya jenis film tipis dengan bahan CdTe (Cadmium Telluride) yang dideposisikan pada kaca sebagai substrate.

Indonesia berpeluang mengembangkan teknologi sel surya thin film karena disini sudah ada beberapa pabrik Float Glass seperti PT Muliaglass dn PT Asahimas Flat Glass Tbk. Sedangkan untuk memproduksi Multicrystalline Solar Cells, kita terkendala masalah import wafer.

Bagaimana? Anda tertarik untuk mendirikan pabrik sel surya??

Proses terkait: Pembuatan Wafer

Klik disini untuk melanjutkan »»

Hysys: Software penunjang dalam proses pembuatan

Dalam ilmu proses pembuatan, diperlukan software Hysys untuk melakukan proses simulasi dan perhitungan.


Selengkapanya, program Hysys dapat diunduh pada:

• Download Hysys part 1
• Download Hysys part 2
• Download Hysys part 3
• Download Hysys part 4
• Download Tutorial Hysys

Selamat belajar ilmu proses pembuatan!

Klik disini untuk melanjutkan »»

Inovasi baru pembuatan biodiesel

Tulisan ini merupakan sambungan tulisan sebelumnya mengenai proses pembuatan biodiesel. Namun kali ini akan saya paparkan beberapa inovasi proses pembuatannya, termasuk inovasi produk biodieselnya.

1. Proses Pirolisis Katalitik. Proses ini akan menghasilkan minyak biodiesel yang spesifikasinya mirip dengan minyak diesel biasa (solar/petroleum diesel) dengan bahan baku yang digunakan dari minyak tumbuhan (Pure Plant Oil), asam lemak, limbah lemak (waste fat) ataupun limbah minyak goreng. Proses pembuatannya adalah dengan memasukkan umpan pada reaktor fixed bed pada suhu sekitar 500 Celcius, dengan katalis carbon aktif. Produk cair yang dihasilkan bisa diatur berdasarkan kondisi operasinya apakah akan menghasilkan lebih banyak minyak diesel, gasoline (bensin) ataupun kerosene (minyak tanah).
2. Penambahan Additif. Biodiesel dapat dibuat dengan menambahkan suatu aditif yang akan memecah rantai minyak tumbuhan sehingga akan berubah menjadi minyak tumbuhan yang spesifikasinya mirip diesel fuel (solar). Perbedaan dengan proses pertama adalah produk yang dihasilkan secara senyawa kimia berbeda dengan minyak diesel, kalau proses pertama benar-benar sama senyawa kimianya dengan minyak diesel. Namun, keunggulan proses ini adalah pada: lebih mudah pembuatannya (dengan mixing dan pengadukan saja), tidak memerlukan panas dan sangat cepat reaksinya.
3. Pembuatan Metil Ester dengan Katalis berbasiskan Amina. Perbedaan mendasar pemakaian katalis ini adalah tidak adanya garam, sehingga reaksi samping terjadinya pembentukan sabun bisa dihindari. Sehingga proses washing dapat dihilangkan dan juga reaktor lebih adaptable untuk kadar Free Fatty Acid yang lebih tinggi. Proses ini juga akan lebih memudahkan proses pemisahan metil ester dan gliserol karena keduanya benar-benar dalam keadaan terpisah sempurna, sehingga proses dekantasi (Decanting) akan lebih mudah.

Masih ada lagi proses Fischer-Tropsch, tapi akan kita bahas pada bab selanjutnya. Proses FT akan mengubah umpan menjadi gas sintesa, kenudian gas ini dikonversi lagi menjadi senyawa yang diinginkan.

Klik disini untuk melanjutkan »»

Proses Pembuatan Biodiesel 2 (Metil Ester)

Metil ester adalah biodiesel yang paling umum digunakan sehingga kata "biodiesel" sendiri merujuk pada bahan kimia ini.

Biodiesel dapat digunakan tanpa modifikasi yang signifikan pada engine. Biodiesel diproduksi dari minyak tumbuhan dengan proses trans-esterikasi. Minyak tumbuhan murni sebenarnya bisa digunakan pada mesin diesel, tapi ini lebih kental/viscous daripada biodiesel, jika digunakan langsung pada mesin diesel tanpa modifikasi sistem pembakaran, ini akan menyebabkan banyak masalah pada fuel injector.

Proses pembuatan biofuel jenis biodiesel Fatty Acid Methyl Esther (FAME) yang paling lazim dipakai:

Dan berikut neraca massa dan kebutuhan energinya:

Klik disini untuk melanjutkan »»