Pendahuluan dan Tinjauan Pustaka Produksi Hidrogen

Pendahuluan

Krisis energi yang melanda Indonesia dikarenakan karena jumlah penduduk yang semakin meningkat berpengaruh langsung terhadap konsumsi bahan bakar. Energi yang berasal dari fosil termasuk energi yang tidak dapat diperbaharui sehingga semakin menipis. Di sisi lain, isu lingkungan global yang menuntut tingkat kualitas lingkungan yang lebih baik, mendorong berbagai pakar energi untuk mengembangkan energi yang lebih ramah lingkungan dan mendukung keamanan pasokan berkesinambungan. Hidrogen sangat dimungkinkan menjadi alternatif bahan bakar masa depan. Proses produksi hidrogen dapat dilakukan secara biologi maupun secara kimiawi. Secara biologi (bioteknologi) adalah teknik pendayagunaan organisma hidup atau bagiannya untuk membuat atau memodifikasi suatu produk dan meningkatkan/ memperbaiki sifat organisme untuk penggunaan dan tujuan khusus seperti untuk pangan, farmasi dan energi (Miyamoto et al. 1997). Hal ini dilakukan Woodward et al. 2002 dengan memproduksi hidrogen menggunakan enzim melalui jalur fosfat pentosa dan enzim hidrogenase. Produksi hidrogen melalui fermentasi biomasa kekayuan tropika, hidrolisis gas metana, menggunakan metanol langsung (Liu et al. 2003). Proses fermentasi juga dilakukan Susilaningsih et al. 2008 dengan menggunakan limbah biomasa kekayuan melalui dua langkah fermentasi, yaitu dengan mengkombinasikan konversi monomer hasil hidrolisa limbah biomasa kekayuan menjadi asam laktat melalui bakteri laktat (Lactobacillus sp) dan konversi laktat menjadi hidrogen dengan menggunakan bakteri fotosintetik. Secara kimiawi dapat melalui elektrolisis seperti yang dilaporkan Salimy & Finahari 2008 dengan melakukan perbandingan produksi hidrogen dengan energi nuklir untuk dua buah teknologi proses produksi hidrogen yaitu proses elektrolisis dan steam reforming. Proses elektrolisis juga dilaporkan juga oleh Domen & Maeda 2006 dengan produksi hidrogen melalui elektrolisis air dengan reaksi fotokatalisis oksinitrida. Produksi hidrogen lain misalnya melalui dekomposisi metanol dengan katalis Pt/Al2O3 (Brown & Gulari 2004). Produksi hidrogen melalui dekomposisi metana menggunakan katalis berbasis Ni (Purwanto et al. 2005). Produksi hidrogen berbasis nuklir dilakukan oleh Sriyono 2008 dan Sutarno & Malik 2004 dengan menganalisis efisiensi energi nuklir dan energi listrik pada proses produksi hidrogen dengan elektrolis air. Produksi hidrogen secara kimiawi yang lain adalah dengan menggunakan alumunium beralkalin untuk dijadikan fuel cell alumunium alkalinudara. Fuel cell alumunium alkalin-udara adalah serangkaian anoda alumunium dalam larutan beralkalin dan gas oksigen berada di katoda yang akan menghasilkan energi listrik. Fuel cell berbasis alumunium alkalin-udara sangat ramah lingkungan karena produk sampingnya adalah air dan bahan kimia (aluminum oksida (Al2O3) dan aluminum hidroksida Al(OH)3 yang dibutuhkan industri pemurnian air dan industri kertas serta alat-alat elektronik (Kulakov & Ross 2007). Penelitian ini mencoba untuk memanfaatkan limbah alumunium foil (pembungkus makanan) dan limbah kaleng minuman sebagai sumber dari alumunium untuk produksi hidrogen. Penelusuran pustaka dan referensi belum ditemukan laporan mengenai pemanfaatan limbah alumunium foil dan limbah alumunium dari kaleng minuman untuk produksi gas hidrogen. Untuk itulah dilakukan penelitian produksi gas hidrogen dari limbah alumunium foil dengan menggunakan katalis NaOH. Produksi gas hidrogen melalaui jalur ini selain memanfaatkan limbah di lingkungan sekitar juga merupakan energi yang mudah dikonversikan menjadi listrik dan bahan bakar, aman untuk lingkungan, karena tidak menyisakan limbah beracun, dan bersih, hanya air dan bahan kimia seperti aluminum hidroksida Al(OH)3 yang dapat digunakan kembali.

Tinjauan Pustaka

Sifat Fisik
Fase	gas
Massa jenis	(0 °C, 101.325 kPa) 0,08988 g/L
Massa jenis cairan pada t.l.	0.07 (0.0763 solid)[2] g•cm−3
Titik lebur	14,01 K, −259,14 °C, −434,45 °F
Titik didih	20,28 K, −252,87 °C, −423,17 °F
Titik tripel	13,8033 K (-259°C), 7,042 kPa
Titik kritis	32,97 K, 1,293 MPa
Kalor peleburan	(H2) 0,117 kJ•mol−1
Kalor penguapan	(H2) 0,904 kJ•mol−1
Kapasitas kalor	(H2) 28,836 J•mol−1•K−1

Gas hidrogen (H2) pertama kali dihasilkan secara artifisial oleh T. Von Hohenheim (dikenal juga sebagai Paracelsus, 1493–1541) melalui pencampuran logam dengan asam kuat. Dia tidak menyadari bahwa gas mudah terbakar yang dihasilkan oleh reaksi kimia ini adalah unsur kimia yang baru. Pada tahun, Robert Boyle menemukan kembali dan mendeskripsikan reaksi antara besi dan asam yang menghasilkan gas hidrogen. Pada tahun 1766, Henry Cavendish adalah orang yang pertama mengenali gas hidrogen sebagai zat diskret dengan mengidentifikasikan gas tersebut dari reaksi logam-asam sebagai "udara yang mudah terbakar". Pada tahun 1781 dia lebih lanjut menemukan bahwa gas ini menghasilkan air ketika dibakar. Pada tahun 1783, Antoine Lavoisier memberikan unsur ini dengan nama hidrogen (dari Bahasa Yunani hydro yang artinya air dan genes yang artinya membentuk) ketika dia dan Laplace mengulang kembali penemuan Cavendish yang mengatakan pembakaran hidrogen menghasilkan air.

Hidrogen pertama kali dicairkan oleh James Dewar pada tahun 1898 dengan menggunakan penemuannya, guci hampa. Dia kemudian menghasilkan hidrogen padat setahun kemudian. Deuterium ditemukan pada tahun 1931 Desember oleh Harold Urey, dan tritium dibuat pada tahun 1934 oleh Ernest Rutherford, Mark Oliphant, and Paul Harteck. Air berat, yang mengandung deuterium menggantikan hidrogen biasa, ditemukan oleh Urey dkk pada tahun 1932. Salah satu dari penggunaan pertama H2 adalah untuk sinar sorot.

Balon pertama yang diisikan dengan hidrogen diciptakan oleh Jacques Charles pada tahun 1783. Hidrogen memberikan tenaga dorong untuk perjalanan udara yang aman dan pada tahun 1852 Henri Giffard menciptakan kapal udara yang diangkat oleh hidrogen. Bangsawan Jerman Ferdinand von Zeppelin mempromosikan idenya tentang kapal udara yang diangkat dengan hidrogen dan kemudian dinamakan Zeppelin dengan penerbangan perdana pada tahun 1900. Penerbangan yang terjadwal dimulai pada tahun 1910 dan sampai pecahnya Perang dunia II, Zeppelin telah membawa 35.000 penumpang tanpa insiden yang serius.

Penerbangan tanpa henti melewati samudra atlantik pertama kali dilakukan kapal udara Britania R34 pada tahun 1919. Pelayanan penerbangan udara dipulihkan pada tahun 1920 dan penemuan cadangan helium di Amerika Serikat memberikan peluang ditingkatkannya keamanan penerbangan, namun pemerintah Amerika Serikat menolak menjual gas tersebut untuk digunakan dalam penerbangan. Oleh karenanya, gas H2 digunakan di pesawat Hindenburg, yang pada akhirnya meledak di langit New Jersey pada tanggal 6 Mei 1937. Insiden ini ditayangkan secara langsung di radio dan direkam. Banyak yang menduga terbakarnya hidrogen yang bocor sebagai akibat insiden tersebut, namun investigasi lebih lanjut membuktikan sebab insiden tersebut karena terbakarnya salut fabrik oleh keelektrikan statis. Walaupun demikian, sejak itu keragu-raguan atas keamanan penggunaan hidrogen muncul.