Potensi Jarak Pagar sebagai Tanaman Energi di Indonesia

Konsumsi energi global saat ini mencapai sekita 400 EJ pertahun. Konsumsi ini akan terus meningkat hingga tahun tahun mendatang seiring dengan peningkatan populasi penduduk dan serta pertumbuhan ekonomi global. Menurut laporan International Energy Agency (IEA), disampaikan bahwa pada tahun 2025 pertumbuhan enegi akan meningkat hingga 50 persen dari total kebutuhan enegrgi pada saat ini. Peningkatan kebutuhan energi terbesar terjadi banyak di negara berkembang seperti china dan india yang memang sedang memacu produksi industrinya untuk meningkatkan perekonomian. Sebagian besar kebutuhan energi ini di pasok oleh energi fosil yaitu minyak dan batubara. Ketidakstabilan harga minyak hingga mencapai 100 U$ per barel menyebabkan merupakan persoalan yang dihadapi dunia beberapa tahun terakhir ini. Kenaikan tersebut diperkirakan akan terus berlanjut dikarenakan cadangan energi ini semakin menipis, sehingga ketersediaannya tinggal menunggu waktu.

Persoalan lain dari penggunaan energi fosil ini adalah menjadi penyebab perubahan iklim dan pemanasan global. Gas rumah kaca seperti karbon dioksida dari hasil pembakaran bahan bakar fosil, dilepaskan ke atmosfir. Keberadaannya akan menghalangi panas yang akan meninggalkan bumi sehingga akan meningkatkan temperature bumi. Perubahan iklim yang terjadi disebabkan oleh gas rumah kaca seperti disebutkan diatas juga methane (CH4) dan nitrous oksida (N2O). Pada pembakaran biomassa sebenarnya menghasilkan CO2 tetapi karbon dioksida yang di hasilkan akan distabilisasi dengan penyerapan kembali oleh tumbuhan, sehingga tidak ada penimbuan karbon dioksida dalam atmosfer dan keberadaannya terus seimbang.

Sejak era revolusi industri terjadi hingga beberapa dekade terakhir, Temperatur rata-rata bumi meningkat secara tajam. Hal ini disebabkan oleh gas rumah kaca yang keberadaannya menghalangi panas yang keluar dari atmosfer. Peningkatan sebesar 0.3 derajat celcisus menjadi masalah yang sangat krusial. Tahun 1998 merupakan tahun dimana terjadi peningkatan terbesar temperature rata-rata ini. peningkatan ini akan menyebabkan pencairan es di kutub, baik utara maupun selatan sehingga volume lautan meningkat 10 sampai 25 cm, bahkan di prediksi kan tahun 2100 temperatur akan meningkat secara tajam hingga mencapai 6 derajat celcius (Daugherty, E.C, 2001).

Dampak yang terjadi di Indonesisa akibat dari Lonjakan harga minyak dunia adalah berkaitan erat dengan pembangunan bangsa Indonesia. Konsumsi BBM yang mencapai 1,3 juta/barel tidak seimbang dengan produksinya yang nilainya sekitar 1 juta/barel sehingga terdapat defisit yang harus dipenuhi melalui impor. Menurut data ESDM (2006) cadangan minyak Indonesia hanya tersisa sekitar 9 milliar barel. Apabila terus dikonsumsi tanpa ditemukannya cadangan minyak baru, diperkirakan cadangan minyak ini akan habis dalam dua dekade mendatang. Bila hal ini terus berlanjut tanpa mempetimbangkan energi alternatif maka akan terjadi permasalahan yang krusial bagi ekonomi bangsa Indonesia.

2. KEBIJAKAN PEMERINTAH

Untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak pemerintah berperan aktif untuk menanggulangi masalah harga minyak yang makin meningkat dan cadangan yang makin menipis. Kebijakan pemerintah dalam pengembangan biofuel dengan membentu tim nasional pengembangan bahan bakar nabati (BBN) sebagai upaya untuk mendukung pengembangan bahan bakar nabati dengan menerbitkan blue print dan road map untuk mewujudkan pengembangan BBN tersebut.

Selain itu, pemerintah telah menerbitkan Peraturan presiden republik Indonesia nomor 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional untuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar minyak. Kebijakan tersebut menekankan pada sumber daya yang dapat diperbaharui sebagai altenatif pengganti bahan bakar minyak. Ditambah dengan penerbitan Instruksi Presiden No 1 tahun 2006 tertanggal 25 januari 2006 tentang penyediaan dan pemanfaatan bahan bakar nabati (biofuels), sebagai energi alternatif .

3. ENERGI TERBAHARUKAN

Indonesia memiliki beberapa sumber energi terbarukan yang berpotensi besar, antara lain energi hidro dan mikrohidro, energi geotermal, energi biomassa, energi surya dan energi angin. Kelebihan energi terbaharukan diatas dibandingkan dengan energi fosil, selain memang sifatnya yang dapat diperbaharui secara terus menerus, juga lebih ramah terhadap lingkungan. Emisi yang dikeluarkan lebih rendah, terutama gas karbondioksida sehingga mampu mengurangi efek rumah kaca yang menyebabkan pemanasan global.

Membudidayakan dan memanfaatkan biomassa menjadi sumber energi atau biasa disebut dengan energi hijau, dapat diperoleh melalui proses yang lebih sederhana dan nilai investasi lebih murah. Hal itulah yang menjadi kelebihan dari energi biomassa bila dibandingan energi terbaharukan diatas. Proses energi biomassa sendiri memanfaatkan energi matahari untuk merubah energi panas menjadi karbohidrat melalui proses fotosintesis dengan menyerap karbon dioksida dari atmosfer. Proses pelepasan karbon dioksida terjadi saat pembakaran biomassa, sehingga terjdi keseimbangan jumlah karbon diatmosfer. Sebenarnya manusia telah memanfaatkan enegi biomassa sejak lama sebelum ditemukannya bahan bakar fosil seperti minyak bumi dan batubara. Secara sederhana, biomassa berupa kayu atau yang lainnya dibakar secara langsung.

Sebagai negara agraris beriklim tropis, Indonesia memiliki lahan pertanian yang luas dan bahan baku biomassa yang melimpah. Potensi ini dapat dijadikan dasar sebagai upaya untuk pengembangan energi terbaharukan dari biomassa.

4. JARAK PAGAR (JATROPHA CURCAS)

Jarak pagar (Jatropha curcas Linn) atau juga disebut juga physic nut merupakan tanaman yang sudah tidak asing lagi bagi masyarakat, saat zaman penjajahan jepang. Minyak jarak pagar dipergunakan sebagai bahan pelumas dan bahan bakar pesawat terbang. Sesuai dengan namanya, tanaman ini memang dimanfaatkan masyarakat sebagai tanaman pagar serta sebagai obat tradisional, disamping sebagai bahan bakar dan minyak peluas. Perkembangan jarak pagar sangat luas, awalnya dari amerika tengah, kemudian menyebar ke Afrika dan Asia. Luasnya perkembangan jarak pagar disebabkan oleh kemudahan dalam pertumbuhannya. Menurut Hambali. E, dkk (2007), Jarak pagar dapat hidup dan berkembang dari dataran rendah sampai dataran tinggi, curah hujan yang rendah maupun tinggi (300 - 2.380 ml/tahun), rentang suhu 20 - 26 oC. Karena sifat tersebut tanaman jarak pagar mampu tumbuh pada tanah berpasir, bebatu, lempung ataupun tanah liat, sehingga jarak pagar dapat dikembangkan pada lahan kritis .

Jarak pagar memiliki buah yang terdiri dari daging buah, cangkang biji dan inti biji. Inti merupakan sumber bagian yang menghasilkan minyak sebagai bahan bakar biodiesel dengan proses awal ekstraksi. Kandungan minyak yang terdapat dalam biji baik cangkang maupun buah berkisar 25-35 % berat kering biji Prihandana, R(2007), jarak pagar mampu menghasilkan 7,5 - 10 ton /ha/tahun tergantung dari kualitas benih, agroklimat, tingkat kesuburan tanah dan pemeliharaan, (Hambali. E, 2007). Sebagai perhitungan kasar produksi minyak jarak mentah, cruide jatropha oil (CJO), dari 25 % /biji kering maka dapat diperoleh minyak hasil ekstraksi sebesar 1,875 - 2,5 ton minyak /ha/tahun

Proses ekstraksi jarak pagar menjadi minyak dilakukan secara mekanik menggunakan mesin press, baik sederhana dengan skala kecil maupun skala produksi industri. Jenis alat pres dibedakan menjadi dua macam yaitu press hidrolik dan press ulir masing masing memiliki kelemahan dan keungulan masing masing, biasanya disesuaikan dengan tingkat produksi minyak. Setelah biji jarak di keringkan dan disortir berdasarkan kualitas, biji jarak pagar dimasukan kedalam mesin press mekanik. Hasil pengepresan diperoleh minyak mentah atau cruide jatropha oil (CJO) dan bungkil berupa sisa ampas. Untuk memurnikan Cruide jatropha oil (CJO) selanjutnya dilakukan penyaringan dan diperoleh limbah berupa sludge. Minyak jarak pagar mentah ini bias dijadikan bahan bakar pengganti minyak tanah. Pemakaiannya dapat diterapkan langsung pada kompor modifikasi atau dicampur dengan minyak tanah. Untuk memperoleh bahan bakar biodiesel, minyak mentah hasil penyaringan dilakukan proses transesterifikasi dan esterifikasi. Proses transesterifikasi adalah proses penurunan kandungan asam lemak bebas. Bila kadar lemak bebas terlalu tinggi maka perlu dilakukan proses esterifikasi terlebih dahulu setelah itu dilanjutkan proses transesterifikasi.

5. KONVERSI JARAK PAGAR

Jarak pagar seperti disebutkan diatas merupakan potensi yang sangat besar dari proyeksi strategis pemerintah. Konversi jarak pagar kedalam energi terbaharukan akan menghasilkan produk berupa bahan bakar padat, cair dan gas. Masing-masing produk diambil dari bagian jarak pagar yaitu cangkang dan limbah untuk bahan bakar padat. inti biji untuk cair dengan pemerasan, sedangkan gas melalui proses anaerobic digestion ketiganya ditambah dengan daging buah dan menghasilkan gas methane.

a. Bahan bakar cair (liquid biofuels)

Bahan bakar cair merupakan produk utama dari jarak pagar yang terdiri dari cruide jatropha oil (CJO), minyak jarak murni atau pure plant oil (PPO)dan biodiesel. Untuk menghasilkan beberapa bahan bakar diatas dibutuhkan inti biji dari jarak pagar. Beberapa industri pengolahan bahan bakar cair mengikutkan cangkang inti biji untuk proses, sehingga tidak diperlukan proses pengelupasan cangkang dari inti buah.

Ekstraksi minyak jarak dari inti buah atau inti buah dan cangkang dilakukan dengan menggunakan alat pengepresan bisa menggunakan press tipe hidrolik (hydraulic pressing) maupun press tipe ulir (expeller pressing). Masing masing jenis press memiliki kelebihan dan kekurangan. Seperti kapasitas, jumlah rendeman dan inti buah murni atau campuran. Inti buah jarak yang telah kering dimasukan kedalam mesin press, produknya berupa minyak cair dan membutuhkan penyaringan untuk menghilangkan sludge dari hasil ekstraksi. Hasil dari press dan penyaringan berupa minyak mentah jarak pagar atau CJO (cruide jatropha oil). Minyak CJO dapat diaplikasikan sebagai bahan bakar pengganti minyak tanah,. Dapat di bakar langsung dengan spesifikasi kompor tertentu atau dicampur dengan minyak tanah untuk menurunkan viskositasnya.


Melalui proses pemurnian dengan menggunakan esterifikasi dan transesteriikasi akan dihasilkan bahan bakar cair berupa biodiesel. Sedangkan melalalui proses deasifikasi atau penetralan akan dihasilkan minyak jarak murni atau pure plant oil (PPO). Produk pendamping dari proses ini adalah bungkil dan sludge yang akan diproses kembali menjadi bahan bakar padat ataupun gas.

b. Bahan bakar padat (solid biofuels)

Dalam bagian biji jarak pagar yang terdiri dari inti biji dan cangkang memiliki kandungan minyak 25 - 35 % sehingga masih menyisakan bagian limbah yaitu sludge dan bungkil sebesar 75 - 65 %. Limbah tersebut dapat diproses menjadi bahan bakar pada dengan proses densifikasi, baik karbonisasi maupun non-karbonisasi. Pada proses karbonisasi, sebelum limbah diproses densifikasi, dimasukan kedalam reaktor karbonisasi untuk menghilangkan moisture (kandungan air), volatile mater (zat terbang) serta tar. Sedangkan proses non-karbonisai limbah hasil proses ekstraksi langsung dilakukan densifikasi dibentuk briket menggunakan alat press tipe hidrolik maupun ulir.Hasil densifikasi berupa briket yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar padat. Briket langsung dibakar kedalam tungku atau kompor .


c. Bahan bakar gas (anerobic digestion)

Proses anaerobic igestion yaitu proses dengan melibatkan mikroorganisme tanpa kehadiran oksigen dalam suatu digester. Proses ini menghasilkan gas produk berupa metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2) serta beberapa gas yang jumlahnya kecil, seperti H2, N2, dan H2S. Proses ini bisa diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu anaerobic digestion kering dan basah. Perbedaan dari kedua proses anaerobik ini adalah kandungan biomassa dalam campuran air. pada anaerobik kering memiliki kandungan biomassa 25 - 30 % sedangkan untuk jenis basah memiliki kandungan biomassa kurang dari 15 % (Sing dan Misra, 2005).

Limbah jarak pagar, bungkil dan sludge selain dapat dijadikan bahan bakar padat dengan densification seperti diatas, juga dapat di konversi kedalam bahan bakar gas melalui proses anaerobic digestion. Selain itu, daging buah jarak pagar dapat juga dimasukan kedalam digester untuk menghasilkan biogas.

5. KESIMPULAN

Harga bahan bakar minyak yang makin meningkat dan ketersediaannya yang makin menipis serta permasalahan emisi gas rumah kaca merupakan masalah yang dihadapi oleh masyarakat global. Upaya pencarian akan bahan bakar yang lebih ramah terhadap lingkungan dan dapat diperbaharui merupakan solusi dari permasalahan energi tersebut. Untuk itu indonesia yang memiliki potensi luas wilayah yang begitu besar, diharapkan untuk segera mengaplikasi bahan bakar nabati. Jarak pagar sebagai tanaman penghasil energi yang dapat tumbuh pada berbagai kondisi areal merupakan potensi besar untuk dijadikan sebagai tanaman penghasil energi.

Semua potensi tersebut tidak bernilai tanpa adanya dukungan dan political will dari pemerintah serta masyarakat luas. Pembentukan tim nasional pengembangan bahan bakar nabati (BBN) dengan menerbitkan blue print dan road map bidang energi untuk mewujudkan pengembangan BBN merupakan langkah yang strategis sehingga dapat dicapai kemandirian energi melalui pengembangan jarak pagar. Peran serta masyarakat akan sangat membantu dalam pengimplemetasian pengembangan tanaman penghasil bioenergi tersebut, sehingga pada akhirnya bangsa ini mampu keluar dari krisis energi dengan pasokan energi bahan bakar nabati yang berkelanjutan

Pemaparan tentang Teknologi Kimia

Pengenalan

Perkataan kimia dalam Bahasa Malaysia dan perkataan Chemistry dalam Bahasa Inggeris berasal daripada al-kimiya dalam Bahasa Arab. Perkataan Arab ini pula dikatakan berasal daripada perkataan chemiya dalam Bahasa Greek-Helenistik. Mahdihassan berpendapat bahawa al-kimiya berasal daripada perkataan Cina, Chin-Ia (Nasr, 1976), manakala Needham pula berpendapat bahawa perkataan itu berasal daripada kim dalam Bahasa Cina dialek Guangdong yang bermaksud penukaran seperti dalam ungkapan lien kim shok tentang penukaran logam murah kepada emas (Needham, 1986).

Ilmu al-kimiya ini dikatakan dimulakan oleh tamadun Cina dan Greek-Helenistik purba yang kemudiannya diwarisi dan dikayakan dengan berbagai-bagai sumbangan oleh tamadun Islam. Ilmu ini bermula dalam tamadun Islam sebagai ilmu yang mempunyai dua dimensi iaitu al-kimiya zahir dan al-kimiya batin seperti yang dipelopori oleh Jabir bin Hayyan pada abad kelapan/kesembilan Masehi. Al-kimiya peloporan Jabir selain daripada merupakan cara membuat berbagai-bagai bahan kimia, merupakan juga satu usaha menukar timah hitam kepada emas dengan perantaraan batu failasuf atau al-iksr. Lebih daripada seabad kemudian iaitu pada abad kesembilan/kesepuluh Masehi, al-Razi telah menolak dimensi batin ini dan menumpukan perhatiannya kepada aspek zahir sahaja. Di sinilah mulanya kimia moden. Pendapat ini mungkin bercanggah dengan pendapat ahli sejarah sains Barat yang mengatakan bahawa kimia moden bermula dengan Robert Boyle pada abad ketujuh-belas ketika beliau dikatakan menakrif unsur secara jelas. Pada zaman dahulu hinggalah ke abad kesembilan-belas, kimia dan teknologi kimia tidak dibezakan.

Untuk kegunaan kajian ini, teknologi kimia perlu ditakrifkan sebab pada zaman moden wujud perbezaan di antara kimia dan teknologi kimia.

Teknologi kimia merupakan satu bidang teknologi yang kini amat penting dengan berbagai-bagai penggunaan dalam kehidupan manusia moden. Teknologi boleh ditakrifkan sebagai bahan atau alat hasil teknologi itu atau penukaran bahan asli atau bahan buatan kepada bahan atau alat yang berguna (lihat Wan Ramli bin Wan Daud, 1990). Teknologi kimia pula merupakan bahan-bahan kimia yang dihasilkan untuk kegunaan manusia ataupun teknik atau proses pembuatan bahan-bahan kimia ini. Kertas ini akan dimulakan dengan sorotan ringkas sejarah perkembangan teknologi kimia dari zaman purba prasejarah, zaman tamadun Mesir dan Mesopotamia purba, zaman tamadun Greek-Helenistik dan Rom, zaman tamadun Islam, zaman tamadun Barat, zaman Pertengahan dan Renaissaince, zaman Moden hinggalah ke hari ini dengan menekan sumbangan dan inovasi penting yang dihasilkan sepanjang sejarah.

Kertas ini juga akan membincangkan secara kritis beberapa permaslahan teknologi kimia moden seperti pencemaran alam sekitar dan risiko kematian dan kecederaan dan beberapa cara penyelesaiannya.

Sejarah Awal Teknologi Kimia

Tarikh awal bermulanya teknologi kimia amat sukar ditentukan kerana rekod sejarah purba terawal telah menunjukkan manusia zaman itu mempunyai sedikit pengetahuan atau ilmu tentang teknologi kimia iaitu penggunaan bahan kimia dan pemprosesan bahan kimia walau pun bilangan bahan kimia yang dihasilkan jauh lebih kecil daripada industri kimia moden. Kebanyakan bahan kimia yang dihasilkan pada zaman purba digunakan untuk kehidupan harian seperti untuk makanan, pakaian, dan perumahan dan kemudian untuk kegunaan masyarakat yang lebih canggih.

Pembuatan garam

Garam dalam bentuk yang hampir tulen merupakan bahan kimia purba terawal yang dihasilkan dengan teknologi amat rendah iaitu pengeringan air laut dan mata air bergaram dengan matahari atau pun penggalian batu garam (Derry dan Williams, 1960). Badan manusia purba memerlukan penambahan garam oleh sebab garam hilang melalui peluh, dan makanan yang dimasak lazimnya tidak mengandungi garam yang mencukupi. Oleh itu garam merupakan antara komoditi awal ekonomi purba.

Fermentasi

Proses fermentasi pula yang merupakan proses kimia (biokimia?) purba terawal diketahui oleh hampir semua tamadun purba, menghasilkan minumam keras beralkohol dengan fermentasi gula atau bahan bergula oleh yis. Di Mesir tua, fermentasi lebih dikenali sebagai penghasil cuka atau asid asetik yang bukan hanya digunakan dalam makanan tetapi juga untuk menghasilkan bahan lain.

Bahan Pewarna

Bahan berwarna untuk lukisan dan untuk pewarnaan kain juga merupakan bahan kimia purba yang penting. Lukisan di dinding gua di Sepanyol, Afrika dan Australia yang menggunakan beberapa warna seperti merah, kuning dan hijau menunjukkan manusia purba prasejarah tahu tentang bahan kimia bewarna seperti tanah liat berbijih besi (merah dan kuning), plumbum merah, dan kuprum dan ferus sulfat (hijau), dan cara menghasilkannya. Bahan pewarna kain dihasilkan daripada tumbuh-tumbuhan dan binatang. Contohnya pewarna biru dihasilkan daripada daun pohon indigo dan madder, dan pewarna merah daripada serangga Laca.

Kaca

Kaca merupakan bahan hasil teknologi kimia purba terawal. Rekod sejarah menunjukkan bahawa kaca telah dibuat di Mesir purba sejak sekitar tahun 4,000 Sebelum Masehi (Partington, 1935). Kaca dibuat dengan memanaskan campuran soda dan pasir sehingga terlebur dan menyejukkannya perlahan-lahan. Pembuatan kaca purba dibuat di kawasan Timur Laut Mediterranean sahaja termasuk di Greece.

Seramik

Seramik atau tembikar juga seperti kaca merupakan antara bahan hasil teknologi purba terawal terutama selepas roda tendang pembuat tembikar dicipta pada sekitar tahun 3,000 Sebelum Masehi. Tamadun Cina sejak zaman Dinasti Tang telah menghasilkan tembikar berwarna putih yang amat tinggi kualitinya pada sekitar tahun 500 Sebelum Masehi. Licauan digunakan kemudian di zaman Rom untuk memperbaiki ciri permukaan tembikar dari segi estetika dan untuk membolehkan gambar dilukis dengan bahan pewarna. Bahan licauan purba berwarna merah ini diperbuat daripada soda, pasir dan garam plumbum akan tetapi pada kepekatan yang lebih rendah. Bahan licauan yang basah disapu di permukaan tembikar dan dilicaukan ketika tembikar itu dibakar.

Bahan Api untuk Lampu

Keperluan pemancar cahaya yang lebih canggih daripada kayu unggun untuk manusia bekerja atau berehat pada waktu malam memulakan pengembangan lampu. Lilin merupakan pepejal lemak binatang yang mempunyai sumbu yang diperbuat daripada rumput. Dengan penemuan nyalaan yang jauh lebih terangdihasilkan daripada pembakaran minyak sayuran seperti minyak zaitun yang dicampur dengan sedikit garam, lampu minyak yang diperbuat daripada seramik dan logam pula dicipta.

Permulaan Ilmu Kimia dan Teknologi Kimia

Ilmu kimia sebagai satu disiplin telah bermula di Negeri Cina dan di Greece (Wan Fuad Wan Hassan 1990). Paradigma yang dipelopori di kedua-dua tamadun tua ini hampir sama. Mengikut ahli kimia Cina, semua benda dikatakan terjadi daripada dua unsur atau prinsip Yin dan Yang. Mengikut ahli kimia Helenistik pula, setiap benda terjadi daripada dua prinsip iaitu raksa dan belerang yang seterusnya terdiri daripada empat unsur iaitu api, udara, tanah dan air; dan empat sifat iaitu lembab, kering, panas dan sejuk. Kedua-dua pihak yakin bahawa timah hitam boleh diubah kepada emas dengan mengubah kadar prinsip-prinsip ini yang ada di dalam timah hitam itu.

Sumbangan Tamadun Islam

Paradigma kimia Cina dan Greek-Helenistik ini amat berpengaruh sehinggakan prinsip paradigma al-kimiya Islam dan alchemy yang dipengaruhi kedua-dua paradigma tua itu tidak berubah selama hampir seribu tahun. Walaupun demikian, Jabir bin Haiyyan telah menyumbang kepada paradigma kimia ini dengan tafsirannya tersendiri yang berpaut erat dengan Tawhid dan Syari`ah. Meski pun Al-Razi menolak keseluruhan paradigma Jabir dan mencadangkan paradigma al-Usul al-Khamsahnya yang tersendiri (Nasr 1976), kebanyakan ahli al-kimiya Islam dan alchemist Eropah selepas itu masih berpegang kepada paradigma Jabir sehinggalah ke abad keenam-belas apabila berlaku revolusi sains.

Sumbangan besar tamadun Islam dalam bidang teknologi kimia ialah antara lain proses penyulingan (taqtir atau tas`id), peralatan teknologi kimia dari bikar hingga ke penyuling (qar` dan al-ambiq); dan kaedah menghasilkan minyak pati (`itr), naft atau naftah (petroleum), al-kuhul (alkohol), asid galian seperti asid nitrik, sulfurik (ruh al-saj) dan hidroklorik; dan al-qali (alkali) melalui antara lain proses penyulingan ini.

Para ahli teknologi kimia Islam juga telah mencipta proses pembuatan sabun keras, memperbaiki proses pembuatan kaca, dan licauan untuk tembikar serta mencipta ubat bedil atau barud (gunpowder). Pengunaan teknologi kimia untuk menghasilkan ubat-ubatan untuk perubatan juga disorot.

Ahli al-kimiya Islam seperti Jabir dan al-Razi dalam penulisan mereka telah mengetahui bahawa pembuatan bahan kimia berlaku melalui proses-proses kimia seperti penyulingan, penyejatan, pengeringan, penurasan, penghabluran, pemejalwapan dan sebagainya (al-Hassan dan Hill 1986 dan Nasr 1976). Konsep perubahan kimia melalui beberapa peringkat proses ini merupakan satu konsep kejuruteraan kimia yang penting iaitu konsep kendalian unit. Konsep ini akan dihidupkan semula oleh perintis kejuruteraan kimia moden, G. E. Davis di England hampir seribu tahun kemudian.

Penyulingan

Walau pun ada laporan bahawa terdapat ahli kimia Helenistik di Iskandariah seperti Pliny (abad pertama Masehi), yang tahu tentang penyulingan akan tetapi penggunaannya dalam kimia Helenistik amat terhad sekali seperti yang jelas diketahui tentang kimia di zaman Helenistik itu (Davies dalam Furter, 1980). Al-Kindi dalam bukunya Kitab Kimiya al-`Itr wa al-Tas’idat (Buku tentang Kimia Minyak Pati dan Pemejalwapan (Penyulingan)) yang diterbitkan pada abad kesembilan Masehi telah memperihalkan beberapa jenis penyuling (al-Hassan dan Hill, 1986). Penyuling-penyuling ini dipanaskan oleh rendaman air ataupun oleh api, dan cecair yang mewap disejuk dan diwapcairkan di permukaan kepala penyuling dan tiub panjang dengan pemindahan haba ke udara sekeliling. Ahli kimia Islam juga telah mencipta penyuling jenis retort. Walaupunketiga-tiga jenis penyuling ini, tidak menunjukkan penyejukan sulingan dengan air akan tetapi penyejuk air sejenis penyuling yang moden masih digelar kepala orang Moor (Muslim di Maghrib). Paradoks ini hanya boleh dijelaskan dengan menganggap penyejukan sulingan dengan air merupakan perkembangan akhir penyuling dari tamadun Islam. al-Hassan seorang ahli sejarah teknologi Islam telah mencadangkan bahawa penyulingan merupakan sumbangan ahli teknologi Islam yang amat penting kepada perkembangan teknologi kimia moden (al-Hassan dan Hill, 1986).

Melalui penyulinglah, ahli kimia Islam telah berjaya mengasingkan al-’atr atau minyak pati daripada bunga dan tumbuhan seperti yang diperihalkan oleh al-Kindi dalam bukunya itu. Al-’atr merupakan bahan yang digemari oleh Rasulullah s.a.w. dan disunatkan memakainya ketika hendak menunaikan solat. Oleh itu, industri minyak pati tumbuh menjadi satu industri yang tidak ada tolok bandingnya sebelum atau selepas itu. Pusat industri ini ialah Damshik dan minyak pati dan air mawar diekspot hingga ke India dan Cina. Al-Dimashki telah menulis Kitab Nukhbat al-Dahr pada abad seterusnya tentang industri ini di Damshik (al-Hassan dan Hill 1986).

Ahli teknologi kimia Islam telah buat pertama kalinya menggunakan penyuling untuk memisahkan minyak mentah dari Baku kepada naft putih (pecahan ringan) dan naft hitam (pecahan berat). Warisan ini jelas diungkapkan dalam istilah Inggeris naphtha yang masih digunakan secara meluas untuk pecahan minyak yang mengandungi rantai lurus C6 yang juga merupakan ramuan terpenting untuk minyak petrol yang digunakan dalam enjin kebakaran dalaman kereta. Al-Razi telah memperihalkan penyulingan minyak mentah dalam Kitab Sirr al-Asrar (al-Hassan dan Hill, 1986). Industri minyak ini berkembang di Baku, Mosul, Sinai dan Khuzistan, dan daerah-daerah ini masih menghasilkan minyak mentah hinggalah ke hari ini. Sifat minyak naft sebagai pelarut dan sebagai bahan yang mudah terbakar telah dicerap dan digunakan oleh ahli teknologi kimia Islam.

Alkohol

Kebanyakan ahli sejarah teknologi Barat berpendapat bahawa alkohol telah ditemui oleh Adelard of Bath pada abad kedua-belas Masehi berdasarkan kepada karya beliau yang berjudul Mappae Clavicula tentang kegiatan perubatan di Salerno, Itali yang memperihalkan kaedah menghasilkan alkohol (al-Hassan dan Hill, 1986). Pendapat ini diperkuatkan lagi dengan karya Marcus Graecus yang berjodol Liber Ignium seabad kemudian.

Perkataan alkohol itu jelas merupakan pengInggerisan perkataan Arab al-kuhul. Proses menghasilkan al-kuhul dan sifat-sifatnya telah diperihalkan secara terperinci oleh ahli kimia Islam al-Kindi dalam Kitab Kimiya al-’Itr wa al-Tas`idat dan sifat kebolehbakarannya dicerap dan digunakan oleh Jabir bin Hayyan lebih daripada tiga abad sebelum Adelard (al-Hassan dan Hill, 1986). Adelard dan Marcus Graecus juga merupakan penterjemah karya Arab kepada Latin yang terkenal dan pengaruh karya Arab terhadap karya mereka jelas.

Jelaslah alkohol atau al-kuhul ditemui oleh ahli kimia Islam. Asid-asid Galian, Alkali dan SabunAsid-asid galian seperti asid nitrik, hidroklorik dan sulfurik yang merupakan bahan teknologi kimia yang penting dalam perkembangan industri kimia hinggalah ke hari ini, telah dihasilkan oleh ahli teknologi kimia Islam melalui penyulingan. Jabir bin Hayyan dalam Sanduq al-Hikmah telah memperihalkan proses menghasilkan asid nitrik dengan menyuling campuran nitre (kalium nitrat), vitriol Kubrus (kuprum sulfat) dan alum Yemen (aluminium sulfat). Jabir bin Hayyan tahu bahawa sekiranya asid nitrik ini dicampur dengan sal ammoniak (ammonium klorida), campuran asid nitrik-asid hidroklorik (aqua regia) yang terhasil boleh melarutkan emas yang seterusnya boleh dipisahkan daripada perak (al-Hassan dan Hill, 1986). Al-Razi telah memperihalkan proses menghasilkan asid sulfurik (ruh al-saj) dengan menyuling vitriol hijau (ferus sulfat) atau dengan membakar belerang (sulfur) pada abad kesembilan Masehi (al-Hassan dan Hill, 1986). Pendapat ahli sejarah teknologi Barat bahawa asid sulfurik dihasilkan buat pertama kalinya di Nordhausen, Eropah dengan penyulingan vitriol pada abad ketujuh-belas (Derry dan Williams, 1960) jelas tidak betul! Al-qali (alkali) amat diperlukan untuk membuat kaca, licauan dan sabun. Al-Razi telah memperihalkan kaedah menghasilkan al-qali daripada abu kayu oak dan daripada pohon solsola soda (al-Hassan dan Hill, 1986).

Sabun

Sabun merupakan bahan yang amat diperlukan oleh manusia yang bertamadun. Sabun dibuat dengan merebus lemak binatang atau sayuran dengan al-qali (soda atau potash) dan kapur.

Tarikh dan tempat proses pembuatan sabun ditemui tidak diketahui dengan jelas akan tetapi kebanyakan ahli sejarah Barat mencadangkan tarikh ini tidak lewat daripada kurun keempat Masehi (Derry dan Williams, 1960). Pendapat ini bercanggah dengan pendapat al-Hassan, seorang ahli sejarah teknologi Islam bahawa sabun mula dibuat di Tanah Islam pada kurun keenam/ketujuh masehi dan teknologi ini disebarkan di Eropah kemudian (al-Hassan dan Hill, 1986).

Kaca dan Seramik

Jabir bin Hayyan telah memperbaiki proses pembuatan kaca dengan menambah garam magnesium kepada campuran bahan mentah kaca supaya warna kemerahan dinyahkan sehingga kaca menjadi jernih. Ahli teknologi kimia Islam di Baghdad telah memperkenalkan licauan yang berasaskan garam timah untuk menghasilkan tembikar yang setanding kualitinya dengan tembikar Dinasti Tang (al-Hassan dan Hill, 1986).

Ubat Bedil

Perkembangan ubat bedil (gunpowder) dan naft oleh orang Islam merupakan salah satu pencapaian teknologi kimia Islam yang amat penting kerana pencapaian ini telah memberikan kepada tentera Islam ketinggian teknologi perang yang menyebabkan kemenangan di Ghazwah al-Mansurah melawan tentera Salib pada abad ketiga-belas Masehi (1249) dan Ghazwah `Ain Jalut menentang tentera Mongol pada abad yang sama (1260).

Kebanyakan ahli sejarah teknologi Barat bersetuju bahawa ubat bedil ini dicipta pada sekitar abad keempat-belas berasaskan kepada laporan penggunaan pertama meriam dalam peperangan di Crecy dan Calais pada tahun 1346 Masehi, seabad selepas penggunaannya dilaporkan di kedua-dua peperangan ini (al-Hassan dan Hill, 1986)! Barud telah disebut oleh al-Jawbari dalam Kitab Kashf al-Asrar pada tahun 1225 Masehi. Kaedah menyediakan barud yang tulen telah diperihalkan dengan lengkap oleh al-Hassan al-Rammah dalam Kitab al-Furusiyya bi Rasm al-Jihad pada tahun 1294 Masehi. Karya ini mengandungi 70 resipi ubat bedil. Ubat bedil lazimnya terdiri daripada barud (saltpetre atau nitre), arang dan belerang (sulfur). FarmasiAl-Razi dan al-Zahrawi merupakan dua ahli teknologi kimia yang juga ahli perubatan. Mereka mempelopori bidang iatrokimia atau kimia untuk perubatan. Al-Razi menyenaraikan proses-proses kimia untuk menghasilkan berbagai-bagai ubat-ubatan dalam bukunya Kitab al-Hawi dan al-Zahrawi juga terkenal dengan Kitab al-Tasrifnya (Nasr 1976). Iatrokimia merupakan asas kepada kimia farmasi moden.

Permulaan Teknologi Kimia Moden

Setelah banyak ilmu tentang teknologi kimia dipindahkan ke Eropah pada sekitar abad keempat-belas, lahirlah golongan ahli al-kimiya Eropah yang turut memberi sumbangan kepada bidang teknologi kimia. Karya Jabir (Geber) dan al-Razi (Rhazes) diterjemahkan ke dalam bahasa Latin dan ajaran mereka disebar ke seluruh Eropah zaman Renaissance ini. Tiga abad kemudian, ahli kimia seperti Robert Boyle, yang terpengaruh dengan revolusi sains yang mencanangkan slogan kaedah empirik dan rasiona, telah mengorak langkah meninggalkan warisan Jabir dengan menerbitkan bukunya yang berjudul Sceptical Chymist pada tahun 1661 Masehi yang dengan secara jelas menakrif unsur kimia sebagai bentuk jirim yang paling mudah, dan lantaran itu menyimpang daripada paradigma Jabir (Derry dan Williams 1960). Takrif unsur kimia Boyle, penemuan Lavoisier tentang keabadian jirim dan Teori Atom Dalton seterusnya telah membina suatu paradigma kimia moden baru yang memisahnya dari warisan kimia Cina-Helenistik-Islam.

Pembuatan Alkali atau Soda

Babak seterusnya dalam sejarah teknologi kimia ialah Revolusi Industri yang berlaku dengan pesatnya pada lewat abad kelapan-belas dan abad kesembilan-belas Masehi di Eropah. Industri tekstil, kaca dan sabun di sana berkembang dengan pesatnya dan bahan yang paling dikehendaki oleh industri-industri ini ialah al-qali atau alkali dalam bentuk soda. Sebelum ini, alkali dihasilkan melalui pembakaran rumpai laut atau bahan tumbuh-tumbuhan seperti kayu. Keadaan negara Perancis yang huru-hara oleh sebab berlakunya revolusi, telah menyebabkan impot soda menurun dengan mendadak. Pengusaha tempatan terpaksa mendapatkan sumber dalam negeri. Nicolas Leblanc seorang ahli teknologi kimia Peranchis, telah berjaya mencipta proses membuat soda secara besar-besaran pada tahun 1789. Proses ini dipatenkan oleh penciptanya pada tahun 1791 dan lantaran itu proses ini dikenali dengan nama Proses Leblanc (Derry dan Williams, 1960 dan Furter, 1980). Garam lazim dicampur dengan asid sulfurik untuk menghasilkan gas hidroklorida dan garam natrium sulfat, dan garam ini dicampur pula dengan arang batu dan batu kapur yang kemudiannya dibakar di dalam relau berputar untuk menghasilkan abu hitam. Soda diekstrak daripada abu hitam ini dengan air dan dikeringkan atau dihablurkan.

Loji pertama yang menggunakan proses Leblanc didirikan di Franciade, di tebing sungai Seine pada tahun 1791. Di England, proses ini tidak digunakan sehinggalah pada tahun 1823 apabila cukai terhadap garam dibatalkan. William Muspratt merupakan orang yang pertama membina loji Leblanc di Liverpool pada tahun itu. Charles Tennant pula telah membina loji soda Leblanc terbesar di St. Rollox pada tahun 1825 (Derry dan Williams, 1960 dan Furter, 1980). Proses Leblanc telah menyebabkan masalah pencemaran kimia terawal. Abu kalsium sulfida merupakan bahan buangan yang mencemar alam. Gas hidroklorida yang diluahkan ke atmosfera menyebabkan kesan hujan asid yang terawal terhadap penduduk di sekitar loji Leblanc. Di Perancis, gas hidroklorida yang dihasilkan oleh loji kecil-kecilannya ditindakbalaskan dengan ammonia untuk membentuk ammonium klorida. Di Britain, kadar luahan gas ini yang amat besar tidak membolehkan penggunaan cara yang sama.

Pada tahun 1883, William Gossage telah mempatenkan alat penyerap gas pertama yang berupaya menyerap gas hidroklorida ke dalam air (Derry dan Williams, 1960 dan Furter, 1980). Alat ini berupa sebuah menara yang dipadatkan dengan dahan-dahan kecil atau pecahan batu bata. Gas klorida dialirkan ke dalam menara ini searus dengan air. Padatan ini meluaskan permukaan sentuhan di antara gas dan air untuk pemindahan hidroklorida. Penyerapan gas ini telah menjadi kendalian unit yang piawai dalam teknologi kimia moden.

Masalah pencemaran yang dihadapi oleh proses Leblanc menyebabkan para ahli teknologi kimia bergiat untuk mencipta proses pilihan untuk menghasilkan soda. J. Fresnel pada tahun 1811 telah mendapati bahawa natrium bikarbonat termendak setelah larutan natrium klorida yang ditepukan dengan ammonia, bertindakbalas dengan ammonium bikarbonat, yang dihasilkan daripada tindakbalas antara karbon dioksida yang disalurkan melalui larutan ini, dan ammonia (Derry dan Williams 1960). Sekiranya natrium bikarbonat ini dipanaskan, soda dibentuk dan karbon dioksida dibebaskan. Karbon dioksida yang juga boleh dihasilkan dengan memanaskan batu kapur terutama pada peringkat permulaan proses ini, digunakan semula untuk memendakkan natrium bikarbonat. Ammonia boleh dipisahkan daripada larutan dan diguna semula.

Proses ammonia-soda ini tidak dapat diperdagangkan oleh kerana masalah pembesaran. Ernest dan Alfred Solvay pada tahun 1861 telah dapat menyelesaikan masalah ini melalui kepakaran kejuruteraan mereka. Mereka telah mencipta menara pengkarbonatan selanjar yang cekap, dengan mengalirkan air garam yang tepu dengan ammonia turun suatu menara yang mengandungi plat tertebuk dan tukup gelembung, dan menyalurkan gas karbon dioksida naik melalui menara ini. Soda dipisahkan daripada buburan soda dan air garam tertepu ammonia melalui proses penurasan mudah, ammonia dibebaskan daripada ammonium klorida dengan tindakbalas dengan kapur yang merupakan hasil sampingan pemanasan batu kapur, dan diedar semula ke unit penepu air garam (Derry dan Williams 1960 dan Furter 1980). Proses Solvay ini merupakan proses kimia selanjar besar-besaran yang pertama, dan proses ini telah menyebabkan penghapusan proses Leblanc dan permulaan industri kimia tak organik berat. Harga soda turun daripada 40 pounds seton pada tahun 1870 kepada 12 pounds seton pada tahun 1900 yang disebabkan oleh penggunaan proses Solvay.

Proses elektrolisis juga dikembangkan pada abad ini. Castner, seorang ahli kimia Amerika pada mulanya menghasilkan natrium dengan cara yang lazim untuk membuat aluminium, akan tetapi beliau gagal kerana suatu proses pembuatan aluminium secara elektrolisis yang jauh lebih murah telah digunakan. Castner kemudiannya mencipta proses untuk menghasilkan natrium peroksida, suatu agen pemutih,dengan membakar natrium dalam aliran udara. Beliau juga membuat natrium sianida untuk industri perlombongan emas. Kedua-dua bahan ini menjadi sangat laris sehingga Castner terpaksa mencipta proses baru yang lebih tinggi pengeluarannya. Beliau cuba menggunakan proses elektrolisis soda kaustik cair akan tetapi soda kaustik yang diperolehi tidak berapa tulen. Oleh yang demikian, beliau cuba pula menghasilkan soda kaustik tulen melalui proses elektrolisis air garam. Natrium yang terhasil di katod dilarutkan dalam raksa sebagai suatu amalgam dan bertindak balas dengan air untuk menghasilkan soda kaustik dalam sebuah kebuk yang lain. Klorin yang terhasil di anod juga boleh digunakan untuk menghasilkan serbuk pemutih (Derry dan Williams 1960). Asid SulfurikPermintaan tinggi asid sulfurik untuk proses Leblanc, industri tekstil dan baja, telah menyebabkan perkembangan pesat proses pembuatan asid ini. Pada awal kurun ketujuh-belas, asid sulfurik dihasilkan di Nordhausen melalui penyulingan vitriol hijau (ferus sulfat) iaitu proses tradisi seperti yang diperihalkan oleh al-Razi. Joshua Ward pada tahun 1737 telah mula menghasilkan asid sulfurik dengan membakar campuran belerang (sulfur) dan nitre (saltpetre) di leher bekas kaca besar yang mengandungi lapisan cetek air di dalamnya (Derry dan Williams 1960 dan Furter 1980). Selepas beberapa kali pembakaran, air ini akan bertukar menjadi asid sulfurik lemah. Roebuck pada tahun 1776 telah memajukan lagi proses ini dengan menggantikan bekas kaca yang terhad saiznya dengan bekas yang diperbuat daripada plumbum berbingkai kayu yang boleh dibuat sebesar mungkin. Lapisan air cetek kemudiannya digantikan dengan semburan gas dan stim yang menghasilkan proses yang selanjar.

Tennant pada tahun 1803 telah membakar sulfur dan nitre dalam pembakar yang berasingan dan menyembur gas yang terhasil ke dalam bekas plumbum bersama-sama semburan stim. Nitrogen daripada nitre menghasilkan oksida-oksida nitrogen yang sebenarnya menjadi mangkin kepada penghasilan sulfur trioksida. Setelah asid sulfurik asid dibentuk, oksida-oksida nitrogen perlu diasingkan. P

ada tahun 1830, Gay-Lussac telah membina menaranya untuk menyerap oksida-oksida nitrogen ini. Asid sulfurik pekat diperlukan dalam banyak industri dan lantaran itu proses pemekatan juga amat penting. Pada tahun 1895, Glover mencipta menara untuk memekatkan asid sulfurik. Pengembangan terakhir proses asid sulfurik dibuat oleh Phillips pada tahun 1931, dengan menindakbalaskan sulfur dioksida yang dihasilkan daripada pembakaran sulfur, dan oksigen daripada udara dengan kehadiran platinum halus sebagai mangkin untuk menghasilkan sulfur trioksida.

Kesukaran teknik yang dihadapi pada peringkat awal ialah keracunan mangkin yang mahal ini. Walau bagaimana pun bahan seperti ferus oksida yang murah boleh juga digunakan sebagai mangkin untuk tindak balas ini. Penyerapan sulfur trioksida dalam menara penyerapan asid sulfurik dan pemekatan seterusnya menghasilkan asid sulfurik asid yang lebih pekat (dikenali sebagai oleum). Proses pembuatan asid ini kini masih secara umumnya mengikut jalan proses yang dikembang pada akhir abad kesembilan-belas, walaupun terdapat beberapa pembaharuan di segi pembakar sulfur, penukar sulfur trioksida serta mangkinnya, menara-menara penyerap dan pemekat asid. Asid sulfurik sejak 1841 telah digunakan oleh Lawes dalam industri pembuatan baja bagimelarutkan tulang untuk membentuk superfosfat. Setelah bekalan tulang tidak cukup untuk memenuhi permintaan baja, Lawes mengguna fosfat galian yang diimpot. Sebelum itu, pada tahun 1815, baja bernitrogen, ammonium sulfat diperbuat daripada asid sulfurik dan ammonia yang dihasilkan daripada penggasan arang batu (Derry dan Williams 1960). Bahan PewarnaSebelum pertengahan abad kesembilan-belas, bahan pewarna untuk tekstil dan sebagainya diperbuat daripada bahan-bahan tabii seperti pewarna biru yang dihasilkan daripada daun pohon indigo dan madder, dan pewarna merah yang dihasilkan daripada serangga Laca. Ahli kimia terkenal, van Hofmann pada tahun 1845 telah mendapati bahawa salah satu bahan yang terhasil daripada industri penggasan arang batu, benzena, bertindak balas dengan asid nitrik untuk menghasilkan nitrobenzena yang sekiranya pula diturunkan menghasilkan anilin. Beliau telah mencipta satu proses untuk menghasilkan anilin secara besar-besaran. Salah seorang pelajarnya, Perkin, setelah sedar tentang kesamaan formula alil-toluidin, suatu bahan yang berasal daripada anilin, dengan kuinin, cuba menghasilkan kuinin dengan mengoksidakan bahan itu. Proses ini gagal, akan tetapi beliau telah mencuba uji kaji yang sama terhadap anilin dan menghasilkan hablur jingga. Beliau secara tidak sengaja telah membuat bahan pewarna jingga secara sintetik! Beliau mempatenkan penemuan ini dan membina sebuah loji untuk menghasilkan bahan ini pada tahun 1857.

Kejayaan Perkin telah menggalakkan ahli-ahli kimia organik lain menumpukan perhatian kepada sintesis bahan pewarna. Pada tahun 1852, Verguin menemui magenta, dan van Hoffmann pula menunjukkan bahawa bahan pewarna magenta merupakan bahan asal untuk berbagai-bagai warna jingga. Biru rosanilin ditemui pula di Perancis, akan tetapi bahan ini tidak melarut dalam air. Nicholson mendapati sekiranya bahan pewarna ini ditindak balas dengan asid sulfurik iaitu disulfonasikan, bahan itu melarut.

Proses sulfonasi ini akhirnya amat berguna menukar banyak jenis pewarna kepada bentuk yang lebih melarut dan berasid sesuai dengan kehendak industri pewarna. Griess menemui sebatian diazo pada tahun 1862. Seterusnya, pewarna tabii pula disintesiskan. Alizarin ditemui oleh Graebe dan Liebermann di Jerman dan Perkin di England secara bebas. Caro dari syarikat Badische Anilin-und-Soda Fabrik (BASF) telah menemui proses pembuatan alizarin yang lebih berekonomi. Para penanam pohon madder kerugian berjuta ringgit dalam sekelip mata sahaja. Pada tahun 1880 pula Baeyer menemui proses membuat indigo. Tujuh belas tahun kemudian, barulah proses ini disempuranakan dengan penemuan secara tidak sengaja bahawa raksa sulfat sebagai mangkin mecepatkan lagi tindak balas ini. Banyak lagi bahan pewarna yang disentisiskan. Pada awalnya, industri bahan pewarna ini berpusat di England akan tetapi akhirnya industri ini berkembang dengan pesatnya di Jerman sehinggakan negeri itu pula menjadi pusat baru pebuatan bahan pewarna sehinggalah ke hari ini. Kemunculan Jerman sebagai gergasi pembuat bahan pewarna dunia disebabkan oleh sokongan kerajaannya yang kuat, dan kelonggaran pengurusan mengguna kakitangan teknik dalam semua aspek perniagaan ini. Ubat bedilSebelum pertengahan abad kesembilan-belas, ubat bedil yang digunakan ialah ubat bedil tradisi yang mengandungi belerang, barud dan arang seperti yang dicipta oleh orang Islam. Pada tahun 1846, dua perkembangan telah menukar sejarah ubat bedil seterusnya. Pertama ialah penemuan nitroselulosa oleh Schonbein melalui tindak balas nitrik asid dengan kapas yang merupakan sumber selulosa.Pendagangan penemuan ini pada mulanya menemui kecelakaan oleh kerana nitroselulosa tidak stabil dan mudah meledak. Kedua, pada tahun yang sama, Sobrero telah menemui nitrogliserin dengan menindak-balas asid nitrik dengan gliserin yang dihasilkan oleh industri sabun. Bahan ini mempunyai nasib yang sama seperti nitro-selulosa oleh kerana ketidakstabilannya. Masalah ini diselesaikan oleh Alfred Nobel dengan menyerap nitrogliserin ke dalam tanah liat kieselghur untuk menghasilkan dinamit. Nobel juga mencipta gelatin letupan yang mengandungi nitrogliserin dengan sedikit koloid kapas. Selepas 1880, nitrogliserin dibuat secara besar-besaran. Penitratan dilakukan dalam reaktor berpengaduk, dan hasil tindak balas dicampur dengan air yang banyak. Nitroglierin yang tidak melarut dalam air terpisah. Proses ini banyak membazirkan asid, maka proses ini diubah dengan membiarkan nitrogliserin itu terpisah dari fasa air perlahan-lahan.

Pada tahun 1866, Abel telah menunjukkan kestabilan nitroselulosa terjamin sekiranya semua baki asid nitrik dan sulfurik yang digunakan untuk pembuatannya dibuang. Penggunaan ubat bedil baru ini sebagai propelan untuk meriam dan senjata api kecil bermula pada awal dekad 1880 dengan pengenalan Poudre B di Perancis dan balistit oleh Nobel sebagai propelan yang tidak menghasilkan asap. Poudre B mengandungi nitroselulosa dan balistit mengandungi nitrogliserin, nitroselulosa, kapur barus dan jel petroleum. Cordite pula merupakan bentuk khusus balistite. Asid pikrik atau trinitrofenol yang dihasilkan melalui penitran asid karbolik atau fenol, juga digunakan sebagai lyddite, propelan untuk meriam, yang digunakan untuk pertama kalinya di Perang Omdurman oleh tentera British pimpinan General Gordon melawan gerakan kemerdekaan Sudan yang diketuai oleh Muhammad al-Mehdi.

Perbezaan antara ubat bedil tradisi dengan nitrogliserin, nitroselulosa dan asid pikrik ialah ubat bedil tradisi diletupkan dengan api, manakala nitrogliserin, nitroselulosa dan asik pikrik diletupkan melalui santakan. Cara lazim ialah dengan menggunakan tudung santakan yang mengandungi bahan yang lebih tidak stabil seperti raksa fulminat, dan tudung disantak oleh pin penembak senjata api dan meriam.

Sejarah Awal Ilmu dan Pendidikan Kejuruteraan Kimia

Teknologi kimia merujuk kepada bahan kimia atau proses pembuatan bahan tersebut. Kejuruteraan kimia pula merujuk kepada sains pembuatan kimia dan sains reka bentuk loji kimia. Sebelum pertengahan abad kesembilan-belas, kejuruteraan kimia sebagai satu disiplin masih belum wujud, kerana penekanan diberi kepada pembangunan proses dan pembangunan yang berjaya dicapai melalui penggunaan alat-alat mudah seperti relau, tanur, pot dan bekas pencampuran. Proses Solvay pula memerlukan ilmu kejuruteraan yang tinggi terutama dalam mereka-bentuk menara pengkarbonatan.

Percubaan untuk menubuhkan Society of Chemical Engineers di England pada tahun 1880 menunjukkan betapa pentingnya profesion ini ketika itu. Pada ketika itu, jurutera kimia hanyalah merupakan jurutera mekanik yang mempunyai sedikit pengetahuan tentang kimia. Proses penyulingan yang diwarisi dari Tamadun Islam melalui Itali dan Sepanyol merupakan proses terpenting dalam kejuruteran kimia. Pada mulanya penyulingan digunakan untuk menulenkan arak, akan tetapi pada abad ketujuh-belas, minyak mentah mula disuling di England. Pada pertengahan abad kelapan-belas, penyulingan tar arang batu untuk menghasilkan gas dan minyak dilakukan. Pada tahun 1860, sebuah loji penapis minyak mentah yang pertama telah dibina di Pennsylvania.

Bentuk penyuling yang digunakan hingga abad ini tidak banyak berubah daripada penyuling minyak mentah yang diperihalkan oleh al-Razi seribu tahun sebelumnya. Minyak atau tar arang batu dipanaskan secara berkelompok dengan membakar arang batu atau arang kayu, dan wap yang dihasilkan, diwapcairkan dalam lingkaran yang ditenggelamkan dalam air. Hasil sulingan dikumpulkan mengikut graviti tentu yang bergantung kepada masa dan suhu penyulingan. Satu inovasi oleh Coffey, seorang jurutera di Dublin, telah menukar secara mendadak proses penyulingan dan secara tidak langsung melahirkan bidang kejuruteraan kimia. Beliau telah mencipta sebuah penyuling alkohol selanjar yang terdiri daripada satu siri kebuk tegak bertindihan terpisah oleh plat-plat tertebuk, yang dipanaskan oleh stim hidup dan menggunakan refluks. 85% etanol boleh dihasilkan daripada larutan asal yang mengandungi 5% etanol. Kecekapan tinggi menara penyuling Coffey ini telah menyebabkan menara penyulingan seperti ini digunakan oleh industri petroleum hingga ke hari ini. Penyuling Coffey inilah merupakan bentuk asal penyuling yang kini menjadi alat piawai untuk pemisahan dan penulenan dalam hampir seluruh industri kimia masa kini. Pada tahun 1887, G. E. Davis, seorang bekas pemeriksa alkali, telah memberi suatu siri syarahan kejuruteraan kimia yang pertama di Manchester Technical School, England. Dalam syarahan ini beliau telah memperkenalkan semula proses-proses kimia Jabir-al-Razi kepada para pelajarnya yang terdiri daripada para jurutera yang berpendidikan mekanik.

Setahun kemudian, Profesor Norton memulakan kursus kejuruteraan kimia yang pertama di Jabatan Kimia, Massachusset Institute of Technology (MIT) di Amerika. Isi kursus tersebut lebih mirip kimia industri sekiranya dinilai pada zaman sekarang. Tujuh orang graduan pertama MIT telah mendapat ijazah dalam kejuruteraan kimia pada tahun 1891. Setelah kematian Norton pada tahun 1893, Profesor Thorpe mengambil alih tugasnya dan mengembangkan kejuruteraan kimia dengan menerbitkan bukunya Outlines of Industrial Chemistry pada tahun 1898. Pada tahun 1901, G. E. Davis di England telah menulis sebuah buku berjudul Handbook of Chemical Engineers yang mengandungi konsep proses kimia Jabir-al-Razi dan banyak aturan serta ilmu empirik tentang reka bentuk alat-alat proses kimia. Ketika itu, karya Reynolds dan teori kumpulan tidak berdimensi masih belum digunakan dalam kejuruteraan kimia. Pekembangan kejuruteraan kimia di MIT seterusnya didukung oleh A. A. Noyes, W. H. Walker, A. D. Little dan W. K. Lewis. Noyes ialah seorang ahli kimia fizik yang menubuhkan Makmal Kimia Fizik MIT yang terkenal di seluruh dunia dan beliau telah banyak menggunakan prinsip-prinsip kimia fizik dalam kejuruteraan kimia. Walker pula merupakan seorang ahli kimia gunaan yang menubuhkan Makmal Kimia Gunaan di MIT. Little yang kemudiannya menubuhkan syarikat perunding kejuruteraan kimia yang masyhur, Arthur D. Little Inc., merupakan orang yang pertama menggunakan istilah kendalian unit (unit operations) untuk proses-proses kimia. Pada 1908, The American Institution of Chemical Emngineers ditubuhkan.

Pada tahun 1920, Jabatan Kejuruteraan Kimia ditubuhkan di MIT dan Lewis merupakan ketuanya yang pertama sehinggalah ke tahun 1929. Pada tahun 1920, Lewis, Walker dan McAdams menulis buku berjudul Principles of Chemical Engineering yang menjadi buku utama kejuruteraan kimia untuk bertahun-tahun selepas percetakannya. University of Pennsylvania merupakan universiti kedua di Amerika yang menawarkan kursus kejuruteraan kimia pada tahun 1892, diikuti oleh Tulane University, University of Michigan dan Tuft University.

Sementara itu di England, University of Birmingham telah memulakan kursus kejuruteraan perlombongannya pada tahun 1907 yang memasukkan kendalian asas seperti penghancuran, pengisaran, penyampaian, pengpaman dan pemisahan hidraul, serta aliran bendalir. Pada tahun 1922, barulah Jabatan Kejuruteraan Petroleum ditubuhkan di Universiti ini, yang akhirnya dijadikan Jabatan Kejuruteraan Kimia pada tahun 1946. Satu lagi institusi yang memulakan kursus kejuruteraan kimia ialah Battersea Polytechnic London pada tahun 1914. Walaupun konsep kejuruteraan kimia itu dilahirkan di England oleh G. E. Davis, malangnya perkembangan pendidikan teknik yang amat perlahan di Britain ini menyebabkan disiplin kejuruteraan kimia di England hanya berkembang selepas Perang Dunia Kedua. Perkembangan teknologi kimia di Britain dimonopoli oleh industri hinggalah selepas Perang tersebut. Percubaan Davis untuk menubuhkan Society of Chemical Engineers telah diubah secara paksa oleh industri kepada Society of Chemical Industry. Davis merupakan orang pertama yang memisahkan kejuruteraan kimia daripada kimia gunaan dan teknologi kimia. Davis juga lebih gemar melakukan uji kaji untuk membangunkan sesuatu proses dan pewaris Davis, N. Swindin, meneruskan tradisi ini. Pada tahun 1922, Swindin merupakan jurutera kimia pertama yang telah menggunakan karya Osborne Reynolds dalam aliran bendalir dengan menulis buku berjudul The Flow of Liquid Chemicals in Pipes (yang berubah kemudiannya kepada The Modern Theory and Practice of Pumping) yang banyak menggunakan model Reynolds. Pada tahun yang sama The Institution of Chemical Engineers, U. K. ditubuhkan sebagai badan profesional. Di Perancis pula, walaupun institut teknik seperti Ecole Polytechnique ditubuhkan selepas Revolusinya, dan Grandes Ecole, Ecole des Mines, Ecole Centrale des Arts et Manufactures dan Conservatoire des Arts des Metiers, yang ditubuhkan pada abad kesembilan-belas, tetapi kebanyakan institut ini telah mengubah haluan ke arah sains teori. Kursus kimia dipandang rendah dan oleh sebab itulah teknologi kimia dan kejuruteraan kimia tidak mendapat tempat yang sewajarnya di institut-institut ini. Kerajaan Perancis juga menggalakkan penubuhan fakulti-fakulti sains di hampir semua bandar-bandar utamanya seperti Paris, Marseille, Montpellier, Nancy, Grenoble, Lille, Bordeaux, Caen, Rennes, dan Toulouse, dan ini menimbulkan semangat kedaerahan yang kuat sehinggakan kursus-kursus yang diajar tidak sehaluan.

Ketidakserasian ini menyebabkan ahli kimia dan ahli teknologi kimia Perancis gagal membentuk kumpulan yang kuat untuk memperjuangkan kejuruteraan kimia. Buku Principle of Chemical Engineering dari Amerika diterjemah kepada bahasa Perancis dengan tajuk Principes de Chemie Industrielle yang sebenarnya diubah supaya isinya yang bersifat teori sahaja ditekankan. Ahli teknologi kimia Perancis hanya mengambil bahagian teorinya sahaja! Jerman telah membangunkan satu sistem pendidikan teknik tinggi (terdiri daripada Technischen Hochschulen dan universiti) yang terbaik di Dunia sejak pertengahan abad kesembilan-belas lagi. Pada awal abad kedua-puluh, Jerman menghasilkan 3,000 graduan jurutera setiap tahun! Setiap Technischen Hochschulen mempunyai alat-alat yang terbaik dan belanjawan tahunan melebihi setengah juta Marks pada masa itu! Industri di Jerman seperti syarikat Bayer dan BASF pula pandai menggunakan graduan sains, teknik dan kejuruteraannya dan membayar gaji yang lumayan. Spengler, seorang ahli falsafah Jerman ketika itu telah mencadangkan penggunaan teknologi untuk meningkatkan kekuatan bangsa Jerman dan idea ini telah mempengaruhi pemimpin Jerman, A. Hitler yang berjaya membina kekuatan ketenteraan berteknologi tinggi (ketika itu) yang disokong pula dengan kompleks industri dan teknik yang kuat sekali, yang menyebabkan kehancuran yang belum pernah dialami umat manusia. Pengalaman Bayer mengguna terus ahli sains muda berPhD tidak mendatangkan hasil yang menggalakkan, maka Duisberg, mengadakan hubungan dengan Universiti melalui program pasca-doktoran dengan seorang lulusan PhD dipinjamkan ke industri dan diselia oleh seorang profesor dari Universiti. Duisberg juga telah memisahkan ahli kimia dengan jurutera dan oleh sebab itulah kejuruteraan kimia tidak berkembang di Jerman pada awal sejarah teknologi kimia di sana.Sehingga 1955, Jerman masih tidak menerima bidang kejuruteraan kimia. Di Canada, kursus kejuruteraan kimia pertama telah ditawarkan di Queen’s University di Kingston pada tahun 1902. Pensyarah utamanya ialah Dr. Waddell. Profesor Ellis dan Dr. Bain telah memulakan kursus kejuruteraan kimia di Toronto University pada tahun 1904. Ini diikuti pula oleh penawaran kursus kejuruteraan kimia di University Saskatchewan, Alberta, British Columbia dan McGill. Perkembangan di kalangan institut pendidikan tinggi berbahasa Perancis di Quebec amat perlahan oleh sebab pengaruh dari Perancis. Perkembangan kejuruteraan kimia di tempat lain seperti di Itali dan Jepun merupakan himbauan daripada perkembangan di Amerika, Britain dan Jerman.

Perkembangan Teknologi Kimia Moden

Seperti yang telah disebut sebelum ini, bahawa pada ambang abad kedua-puluh ini, industri kimia terbesar berada di Jerman kerana kaki tangan tekniknya yang bermutu tinggi. Kehebatan teknologi Jerman dicontohi oleh pengembanagn proses pembuatan ammonia Haber-Bosch. Ammonia amat diperlukan untuk membuat asid nitrik yang merupakan bahan utama dalam pembuatan bahan letupan, ubat bedil dan baja bernitrogen. Fritz Haber memenangi Anugerah Nobel untuk kimia pada tahun 1918 kerana telah berjaya menghasilkan ammonia dengan tindak balas langsung nitrogen dan hidrogen pada 200 atmosfera dan 600oC dengan kehadiran mangkin uranium karbid atau osmium (ferus oksida digunakan kemudian).

Pembinaan reaktor skala industri pada tekanan dan suhu yang tinggi ini merupakan satu cabaran kejuruteraan yang amat berat. Kehebatan jurutera BASF terserlah setelah proses ini berjaya ditingkatkan kepada loji pengeluaran pada tahun 1913. Hanya selepas 1920, barulah proses ini digunakan di luar Jerman, setelah teknologi membuat alat yang boleh menahan tekanan dan suhu yang tinggi diketahui. Sebelum ini, stok suapan untuk bahan kimia organik diperolehi daripada tar arang batu yang disuling untuk menghasilkan bahan seperti benzena, toluena, naftalena, fenol, piridin dan antracena. Tar arang batu ini menjadi bahan stok suapan utama Eropah sehinggalah pada Perang Dunia Kedua. Dengan pengeluaran minyak mentah pertama di Pennsylvania, satu lagi bahan stok suapan, iaitu minyak mentah yang mengandungi seperlima karbon, dilahirkan. Amerika telah mengembangkan industri petroleum ini, sehinggakan pengetahuan tentang pengeluaran dan penapisan minyak banyak terpengaruh dengan istilah Amerika. Pada mulanya, gas yang diperolehi ketika minyak dikeluarkan, dibakar begitu sahaja kerana teknologi memprosesnya dan menghantarnya ke tempat penggunaan yang jauh masih belum diketahui.

Dengan perkembangan teknologi tekanan tinggi dan refrigerasi terutama selepas Perang Dunia Kedua, gas asli yang terdiri daripada metana dikeluarkan dan dihantar melalui paip atau disejukkan hingga berbentuk cecair dan dihantar dengan kapal tangki atau lori tangki berrefrigerasi. Gas propana dan butana pula boleh disimpan dalam keadaan cecair pada tekanan sekitar 6 hingga 9 atmosfera pada suhu bilik untuk menghasilkan gas petroleum cecair (LPG). LPG ini dihantar dengan kapal dan lori tangki; dan sekiranya dimuatkan dalam botol tekanan tinggi, boleh digunakan sebagai bahan api di dapur. Antara bahan organik yang banyak digunakan hingga ke hari ini ialah polimer atau yang dikenali umum sebagai plastik. Beberapa perkembangan pada akhir abad kesembilan-belas ialah penciptaan seluloid, satu bahan polimer termo-plastik dan galalith, satu polimer termoset. Polimer termo-plastik menjadi lembut sekiranya dipanaskan dan boleh dibentuk. Proses ini berbalik. Polimer termo-set pula tidak boleh diubah bentuk setelah dibentuk. Baekeland telah menggunakan tindak balas fenol dengan fomaldehida untuk menghasilkan plastik termo-set yang dikenali sebagai Baekelite. Penemuan Polythene atau polietilena berketumpatan rendah (LDPE) oleh ICI pada tahun 1941 pada tekanan dan suhu yang tinggi, merupakan suatu revolusi, kerana polimer ini termo-plastik iaitu polimer ini boleh dibentuk dengan mudah. Polivinilklorida (PVC) dicipta secara berasingan oleh Amerika dan Jerman pada tahun-tahun 30-an. Dua lagi polimer yang penting, polistirena dan polimetilmetakrilat (perspeks), dicipta pada dekad yang sama. K. Ziegler dan G. Natta dianugerahkan anugerah Nobel untuk kimia pada tahun 1963 kerana telah mencipta proses bertekanan dan bersuhu rendah untuk menghasilkan polietilena berketumpatan tiggi (HDPE) dengan kehadiran mangkin Ziegler-Natta pada tahun 1953. Polimer nilon yang digunakan untuk tekstil dicipta selepas Perang Dunia Kedua oleh Carothers. Getah sintetik diusahakan oleh Jerman pada tahun-tahun 30-an kerana kebimbangan mereka tentang bekalan getah asli yang mungkin terputus. I. G. Farben mencipta getah Buna-S (butadiena/stirena) dan Buna-N (butadiena/akrilonitrida). Amerika pada mulanya bergantung kepada getah simpanannya yang besar akan tetapi dalam Perang Dunia Kedua juga berusaha membuat getah sintetik setelah Jepun menakluk Asia Tenggara.

Bahan polimer kini digunakan dalam hampir semua kegiatan manusia sama ada di rumah pada dirinya sendiri atau ditempat bekerja dan berhibur.

Perkembangan Kejuruteraan Kimia Kini

Kejuruteraan kimia bermula dengan pengenalan kepada kendalian unit yang dipelopori oleh Davis dan Little, sebagai unit asas kepada sebarang loji kimia. Morfologi loji kimia umum merupakan satu siri kendalian unit yang berhubung kait, iaitu penyedian bahan mentah, reaktor, pemisahan, dan penulenan. Bahan mentah disediakan melalui pemanasan, pencampuran, pencairan, penghancuran, pengisaran, pengewapan dan sebagainya. Bahan mentah seterusnya ditindak balas dalam reaktor. Hasil tindak balas dipisahkan untuk mengasingkan bahan yang dikehendaki. Sebahagian baki bahan tindak balas dan sebarang bahan lain diedar semula ke suapan reaktor dan sebahagian lagi dibuang atau bahan berguna yang lain iaitu hasil sampingan diasingkan dan bakinya dirawat sebelum dibuang. Bahan yang terasing ditulenkan. Konsep imbangan digunakan secara meluas. Aliran-aliran jisim dan tenaga masuk dan keluar daripada alat atau sistem hendaklah seimbang sama ada proses itu pada keadaan mantap atau tidak mantap. Pendekatan lama ini kian menghadapi cabaran setelah ramai para ahli akademik kejuruteraan kimia melakukan kajian terhadap masalah yang dihadapi dalam bidang ini. Gerakan penyatuan ilmu bermula apabila para pengkaji sedar bahawa dalam semua proses kendalian unit dan reaktor, wujud persamaan atau analogi yang kian ketara antara aliran bendalir, resapan jisim dan pemindahan haba.

Ahli fizik seperti Newton (takrif kelikatan), Navier, Cauchy, Poisson, de St. Vinent dan Stokes (tensor tegasan linear) telah meletakkan asas bidang aliran bendalir, sementera Fourier pula menakrifkan fluks haba dan Fick menurut pula dengan fluks resapan. Pada dekad 30-an, termodinamik klasik gunaan dan kawalan proses mula diserap ke dalam kejuruteraan kimia. Termodinamik, selain daripada memperkuatkan lagi konsep imbangan tenaga, juga memperkenalkan konsep yang baru iaitu keseimbangan fasa dan kimia. Sejak itu, keseimbangan memainkan peranan yang penting dalam kejuruteraan kimia. Setelah kualiti hasil yang lebih tinggi diperlukan dan harga bahan dan tenaga meningkat, keperluan untuk mengawal proses supaya kualiti hasil dijamin dan sumber tenaga dan bahan mentah tidak terbazir, kawalan proses mula diperkenalkan. Kawalan proses menggunakan kawalan pneumatik mula diperkenalkan. Pada dekad 40-an pula, kinetik kimia gunaan dan reka bentuk proses ditekankan dengan membahagi-bahagikan loji kimia kepada reaktor, pemisahan dan penulenan. Analisis reaktor bermatematik untuk menghasilkan reka bentuk reaktor atau untuk menganalisis prestasi reaktor dikembangkan dengan pesatnya. Idea aliran tidak unggul dan taburan masa mastautin dalam reaktor diperkenalkan.

Teori pemisahan yang melibatkan kendalian pemindahan jisim seperti penyulingan, penyerapan gas, dan ekstraksi cecair-cecair disatukan dengan analisis dan model yang sama. Selepas Perang Dunia Kedua, penglibatan para jurutera kimia dengan masalah yang baru seperti pengendalian polimer yang mempunyai kelikatan yang tinggi menyebabkan mereka mendalami sains asas. Selepas 1955, penekanan kepada kendalian unit dikurangkan dan para jurutera kimia terlibat dalam penyelidikan yang berbentuk asas yang mirip penyelidikan sains dan hasilnya digelar sains kejuruteraan.

Penemuan fizik dalam aliran bendalir, resapan jisim dan pemindahan haba digali, dikaji dan digunakan. Kesamaan persamaan-persamaan untuk ketiga-tiga proses ini, menyebabkan Bird et al. 1966 contohnya mengelaskan semuanya di bawah fenomena pengangkutan. Penyatuan yang diidam-idamkan terhasil dalam konsep pengangkutan momentum, jisim dan tenaga yang diungkapkan oleh persamaan-persamaan imbangan momentum, jisim dan tenaga.

Teknologi Kimia dan Masalah Alam Sekitar dan Keselamatan

Sebahagian daripada bahan kimia yang dihasilkan oleh teknologi kimia bersifat toksik kepada manusia dan hidupan lain seperti ammonia, klorin, logam berat, peracun serangga dan rumpai, dan sebahagian lagi mudah terbakar dan meledak seperti bahan api gasolin, gas asli, dan gas petroleum cecair menyebabkan kerosakan dan kematian manusia. Kes keracunan DDT do Amerika, Dioxin di Eropah, logam berat di Jepun dan bahan perantara peracun di India pada tahun-tahun 60-an, 70-an dan 80-an yang menyebabkan beribu orang mati dan cedera parah telah menyebabkan kerajaan negara maju dan membangun, mengetatkan lagi undang-undang kualiti alam sekitar pada dekad 80-an. Setiap projek yang baru dan di sesetengah negara projek yang ada diwajibkan mengadakan kajian impak alam sekitar (EIA) untuk mentaksir sejauh mana loji tersebut membawa kesan terhadap alam sekitar dan penduduk di sekelilingnya. Letupan dan kebakaran di Flixborough di England yang mengorbankan lebih 100 orang, dan letupan dan kebakaran di Feyzin, France yang menyebabkan ramai orang mati, mendorong kerajaan negara maju seperti U. K. menggubal peraturan untuk mengawal bahaya kemalangan besar industri (CIMAH) dengan mewajibkan semua loji lama dan baru melakukan kajian pentaksiran risiko berkuantitatif (QRA) supaya risiko yang dihadapi oleh pekerja loji dan penduduk di sekililing tidak melebihi aras kriterion yang selamat. Kerjaan Malaysia, melalui Jabatan Keselamatan dan Kesihatan Pekerjaan, telah menggubal peraturan yang sama yang kini telah diwartakan. Perkembangan ini telah memaksa bidang kejuruteraan kimia memberi perhatian kepada pengurusan bahan buangan terutama yang menyebabkan ketoksikan dan bahaya kebakaran dan letupan. Bidang kejuruteraan rawatan bahan buangan yang dipelopori oleh para jurutera awam, kini dijuarai juga oleh para jurutera kimia terutama dalam proses pelupusan yang melibatkan proses-proses biologi dan pembakaran. Banyak proses baru rawatan bahan buangan merupakan hasil penyelidikan kejuruteraan kimia. Pemodelan kesan kumbahan udara atau air terhadap alam sekitar dikaji. Kurikulum pengajian kejuruteraan kimia juga mewajibkan pelajar mengambil kursus pengurusan bahan buangan dan mewajibkan reka bentuk sistem rawatan bahan buangan dalam projek reka bentuk tahun akhir. Bidang kejuruteraan keselamatan yang dipelopori oleh industri kuasa nukleus, seperti kejuruteraan kebolehharapan dan pentaksiran risiko kini telah diserapkan dalam kejuruteraan kimia. Kajian bahaya dan kebolehkendalian (HAZOP) dipelopori oleh kejuruteraan kimia untuk membantu dalam proses pemodelan sebab (Liu et al. 1987). Pemodelan serakan gas ringan dan gas berat dalam atmosfera dalam pemodelan akibat juga dipelopori oleh para jurutera kimia.

Bioteknologi

Kemunculan bioteknologi pada pertengahan dekad 70-an sebagai teknologi pilihan kepada teknologi kimia memberi harapan satu teknologi tinggi akan muncul yang dapat menyelesaikan masalah menghasilkan bahan-bahan biologi secara besar-besaran dan menghasilkan bahan yang mudah dibiorosot.

Bioteknologi boleh ditakrifkan sebagai satu teknologi pemprosesan untuk menghasilkan barangan dan perkhidmatan melalui penggunaan proses-proses biologi. Pada ambang dekad 80-an, beberapa syarikat bioteknologi telah muncul seperti Genetech, Cetus, Biogen dan Genex yang bertujuan menggunakan teknik-teknik baru kejuruteraan gen dan penghasilan antijasad monoklon. Pada pertengahan dekad 80-an, tindak balas rantai polimeras (PCR) yang boleh menyalin bahagian tertentu DNA dalam beberapa jam sahaja telah ditemui. Pertemuan ini merupakan satu pencapaian yang revolusi kerana bahan-bahan biologi tertentu boleh dihasilkan dengan mudah. Kajian kini tertumpu kepada menghasilkan faktor mensimulasi koloni, faktor tumbesaran untuk mengubati luka, vaksin untuk AIDS, sitokin dan penerima untuk mengubat penyakit yang autoimun dan antijasad monoklon untuk mengubat kanser dan penyakit lain. Dari segi kejuruteraan kimia, proses untuk membanyakkan penghasilan bahan-bahan biologi dilakukan dalam proses fermentasi. Masalah besar proses bioteknologi, ialah bahan yang dikehendaki berada dalam sup fermentasi pada kepekatan yang rendah. Kos untuk memisah dan menulen bahan ini amatlah tinggi dan kegiatan kejuruteraan kimia kini tertumpu kepada mencipta proses pemisahan dan penulenan yang murah seperti kromatografi elusi. Penumpuan juga dibuat terhadap penghasilan transduser biologi yang boleh mengesan pembolehubah proses termasuk kepekatan bahan biologi yang amat kecil. Perkembangan yang mungkin menyelesaikan masalah alam sekitar yang timbul daripada penggunaan polimer yang meluas ialah penghasilan polimer biologi yang boleh biorosot oleh proses bioteknologi. Polihidroksibutirat (PHB) dan polihidroksivalerat (PHV) yang akan dipasarkan oleh ICI, dihasilkan oleh alicaligenes eutrophus apabila organisme itu tidak diberi nitrogen, fosfat, magnesium atau sulfat. PHB bukan sahaja setara dengan polipropilena dari segi sifat, bahkan ia juga boleh biorosot dalam masa dua bulan.

Membuat minyak dari Batu Bara

Harga minyak bumi kotor, hitam 70 USD per barrel, menyadarkan kita bahwa sumber bahan bakar ini akan segera habis, kira-kira setelah tahun 2030. Kenaikan bahan bakar ini bertambah besar dengan adanya badai Katrina di USA yang telah menghentikan pasokan minyak dari teluk Meksiko, maka orang berspekulasi menghadapi musim dingin yang tinggal beberapa bulan lagi. Kenaikan harga minyak bukan tidak pernah diperhitungkan, pertumbuhan ekonomi di Cina 10% akan mendorong pertumbuhan kebutuhan enerji 30%, terus minyak dari mana lagi?. Pada kenyataannya tentara Amerika telah ada di Irak yang dapat menghasilkan minyak bumi kurang dari 5 USD per barel. Merupakan biaya produksi termurah untuk memperoleh minyak bumi. Tingginya harga bahan minyak bumi ini membuat orang menegok kebelakang, bagaimana Afrika Selatan membuat minyak ketiak di embargo, bahkan sedikit lebih jauh ketika Jerman menghadapi perang dunia ke II. Mempergunakan katalis Fischer & Tropsch (FT) membuat minyak dari gas sintetis yang kemudian dikembangkan di Afrika selatan dilakukan oleh sebuah perusahaan SASOL (south african synthetic oil limited). Kelebihan lain dari minyak ini adalah lebih bersih, tidak perlu dimurnaikan lagi. Perkembangan terbaru dari proses FT, Cina menandatangani persetujuan dengan SASOL untuk mendirikan 2 pabrik minyak sintetis dengan kapasitas total per tahun 440 juta barel. Biaya untuk investasi ini 3 milyar USD untuk sebuah pabrik yang mempunyai kapasitas 4 kali lebih besar dari yang ada di Afrika selatan. Pada saat ini SASOL dapat memproduksi 150.000 barel per hari dari batu bara. Diharapkan produk minyak sintetis dari Cina ini mempunyai harga kurang dari 20 USD per barrel.

Batu bara juga dapat langsung dicairkan untuk memperoleh minyak bumi. Cara ini dikembangkan di Jepang mirip dengan perengkahan hidrogen yang ada di Dumai. Dimana batu bara dicampur dengan minyak berat dan katalis dalam betuk suspensi, ditambahkan hidrogen dan panas. Akan diperoleh bahan bakar mempunyai nilai oktan tinggi, namun haya dapat ditambahkan dalam bensin sebanyak 10%. Penambahan berlebihan akan dikawatirkan terjadinya sumbatan pada saluran dalam otomotif. Bagaimana membuat minyak bumi sintetis dari batu bara muda dengan proses FT dapat terjadi?. Pertama dibuat gas sintetis yaitu gas H2 atau hidrogen dan gas CO atau karbon monoksida. Gas H2 mudah terbakar dan gas CO sangat beracun, tidak perlu kawatir semuanya dibawah kontrol dalam bejana tertutup. Pembuatan gas diawali dengan membakar batubara dengan gas oksigen bukan udara supaya lebih efisien. Batu bara akan membara berwarna merah terus dimasukkan uap air, jika mulai padam dialirkan lagi oksigen dan seterusnya. Maka akan dihasilkan campuran gas yang kemudian dimurnikan seperti terjadi di banyak industri kimia. Diperoleh syngas yaitu H2 dan CO yang siap direaksikan menjadi molekul yang lebih tinggi dan banyak dibutuhkan. Dimulai dari Saintis Jerman pada awal tahun 1920-an berhasil mereaksikan gas tersebut menjadi metanol dengan katalis ZnCrO. Selanjutnya katalis ini dikenal dengan Fischer Tropsch (FT). Pada perkembangannya katalis ini dapat dipergunakan untuk memproduksi berbagai bahan kimia mulai dari gas metan, alkana, alkena, metanol dan alkohol tinggi. Modifikasi katalis tanpa mempergunakan bahan promotor menghasilkan bahan tanpa mengandung oksigen seperti alkana, alkena yang berguna sebagai bahan bakar otomotif. Jika katalis mempunyai promotor anak menghasilkan bahan kimia mengandung oksigen seperti metanol, alkohol. Tekanan dan suhu tinggi akan memperoleh rantai molekul panjang seperti lilin yang kemudian dapat direngkah menjadi lebih kecil sebagai bahan bakar otomotif, bahan plastik, bahan petrokimia. Proses pembuatan syngas sudah banyak dipergunakan di pabrik-pabrik pupuk di Indonesia. Proses pemurnian gas banyak dilakukan di kilang Pertamina. Proses mempergunakan katalis Fischer-Tropsch juga telah dipergunakan untuk produksi metanol di pulau Bunyu. Maka dengan merubah macam katalis, suhu, dan tekanan, secara teori akan dapat memproduksi bahan bakar yang lebih bersih dibanding bahan bakar alam seperti bensin, solar, minyak tanah seperti yang kita pergunakan sekarang. Namun demikian praktek dilapangan sering menjumpai banyak masalah yang timbul, dan diperlukan perusahaan yang berpengalaman untuk mengoperasikan seperti SASOL, CHEVRON. Sehingga Cina yang telah mempunyai teknologi masih memerlukan kerjasama dengan SASOL dan tidak lama lagi kemampuan tersebut akan segera dikuasianya. Batubara muda merupakan alternatif yang baik terutama batubara muda yang mempunya kandungan air hingga 35%, yang tidak ekonomis untuk diangkut dan diperdagangkan.

Batubara keberadaannya hampir merata dibanding dengan sumber minyak bumi. Gas metan memang lebih mudah untuk dipergunakan pada proses FT, namun gas ini telah mempunyai harga mahal. Bahkan gas ini dapat pula diproduksi dari batu bara dengan proses FT memerlukan biaya 3-3,5 USD per MMBtu, bandingkan dengan harga gas alam jenis yang sama mempunyai harga bisa dua kali lipat. Hingga kemarin minyak adalah sumber enerji yang paling murah, mudah diperroleh. Selama ini kita terlena dengan tersedianya bahan minyak yang mudah dan banyak, namun tidak untuk kemudian hari. Bahan minyak bumi segera habis dan bakar pengganti minyak harus tersedia dalam waktu dekat. Pertumbuhan ekonomi tidak boleh dihentikan, jika kita ingin menghapuskan kemiskinan dari muka bumi. Teknologi dan riset harus dikembangkan agar dapat pemanfaatan minyak bumi lebih efisien dan bila mana perlu menghentikan ketergantungan minyak bumi untuk sumber enerji. Bahan enerji lain dapat diperoleh dari dari batu bara, nuklir, gas alam, angin, matahari, ombak, air, minyak berat, ‘shale’, ‘tar’, bio-enerji, bio-massa, ‘fuel cell’, harus dipelajari dan dikembangkan. Pada akhirnya nanti penggunaan minyak bumi akan lebih banyak untuk bahan petrokimia, farmasi, pupuk, kimia organik, polimer yang akan mempercepat dalam usaha men-sejahterakan umat manusia.

Pemurnian Minyak Atsiri Tingkatkan Nilai Ekonomis

LEMBAGA Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) berhasil mengembangkan pemurnian minyak atsiri hingga menjadi kristal murni.Tujuannya untuk bisa meningkatkan harga jual minyak atsiri Indonesia.

Minyak atsiri dikenal juga sebagai minyak eteris (aetheric oil), esensial, atau aromatik merupakan minyak nabati yang menjadi bahan dasar kosmetik atau parfum, obatobatan, dan bahan pangan seperti mentol. Indonesia kaya akan sumber daya alam penghasil minyak atsiri, di antaranya minyak cengkih, nilam, akar wangi, kenanga, serai wangi,kayu manis,lada,jahe,kayu putih, cendana, pala, dan gaharu.

Di dalam perdagangan, sulingan minyak atsiri dikenal sebagai bibit minyak wangi. Kepala Divisi Teknologi Proses dan Katalis Pusat Penelitian Kimia Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Silvester Tursiloadi memaparkan, spesies tumbuhan penghasil minyak atsiri di Indonesia tercatat sebanyak 40 spesies dari 200 jenis spesies tanaman penghasil minyak atsiri di dunia.

Jumlah spesies di Indonesia diyakini merupakan jumlah tertinggi di dunia. ’’Baru sekitar 12 spesies yang tergali dan ada di pasaran dunia,” tuturnya kepada SINDO. Saat ini, Indonesia baru bisa menjual minyak atsiri dalam bentuk minyak mentah.Hal itu karena keterbatasan pengetahuan dan teknologi yang digunakan para petani.

Biasanya, mereka mengekspor minyak atsiri mentah tersebut kepada pengusaha penampung di Singapura. Padahal, ujar Silvester,melihat potensi pasarnya di Eropa,dengan keanekaragaman bahan baku Indonesia bisa menjadi pemain utama dalam bisnis minyak atsiri.

’’Selama ini, atsiri yang dihasilkan Indonesia dijual ke Singapura. Kami tidak tahu pengguna sesungguhnya atau end user-nya siapa, itulah yang ingin kami sasar.Hal itu agar petani bisa mendapatkan hasil yang lebih layak, sedangkan kita (Indonesia) sangat potensial di hulunya,”paparnya.

Pusat Penelitian Kimia LIPI pun sudah mencoba melakukan penelitian untuk memurnikan minyak atsiri yang berkualitas.Menurut Silvester, teknik pemurnian yang telah dikembangkan LIPI sejak 1997 sudah selesai tahap purifikasi hampir mencapai 100%, misalnya mengembangkan beberapa produk isolat dari minyak atsiri, seperti pemurnian minyak nilam dengan ekstraksi fluida karbondioksida (CO2) superkritis menghasilkan fraksi berat dengan yield patchoulli alcohol total mencapai 88,92%.

Selain itu, pemurnian minyak akar wangi menghasilkan total vetiverol kasar 51,82%.Pemurnian sitronelal dari minyak serai wangi sebesar 96,1% menggunakan distilasi fraksionasi. Pemurnian eugenol dari minyak cengkih sebesar 99% menggunakan distilasi fraksionasi, sedangkan pemurnian patchouli alcohol dari minyak nilam sebesar 92% menggunakan distilasi yang sama.

Bahkan, pengembangan menjadi kristal pun sudah mampu dilakukan. Untuk tahap pemurnian ini, teknik pengembangan yang dilakukan LIPI sudah hampir mencapai tahap final atau siap dikembangkan oleh sektor swasta. Namun, kini LIPI telah beralih pada pengembangan penelitian untuk turunan dari minyak atsiri.

’’Kalau biasanya yang dijual di Singapura patchouli alcohol-nya hanya sekitar 29–30%, sedangkan kita sudah mampu 80%.Memang kenyataannya, berapa pun kadar kemurniannya, Singapura akan tetap membeli dengan harga yang sama. Untuk itu, kita harus bisa menjualnya langsung ke end usernya agar mendapatkan harga yang layak,”ungkapnya.

Bahkan, saat ini pun mulai dikembangkan katalis pengolah minyak atsiri dengan teknologi nanokatalis.Kelebihannya,bentuk nano mempunyai luas permukaan yang besar dan sangat efektif karena efek dari pengolahan fisik katalis itu sangat memengaruhi reaksi kimia minyak atsiri.

’’Di sini, saya akan membuat eugenol dengan menggunakan proses katalistik. Saat ini dengan katalis aerogel diharapkan serat gel, ukuran kristalnya skala nano, dan mempunyai sifat keasaman yang tinggi melebihi asam sulfat yang murni,sampai minus 14–16 derajat. Jadi, tidak bisa terukur dengan PH meter dan dalam bentuk padat. Itu yang akan kami lakukan pada penelitian 2008,”paparnya.

Tentu pengembangan-pengembangan ini memang bertujuan untuk menjadikan Indonesia sebagai pemain utama bisnis minyak atsiri. Tidak sebatas dimanfaatkan sebagai kosmetik,juga pengembangan m e n - jadi bahan dasar farmasi seperti kandungan eugenol dalam cengkih yang bermanfaat sebagai antioksidan dan antiseptik.Sementara itu kandungan serai, turunannya bisa menjadi mentol murni yang dimanfaatkan sebagai bahan pangan.

’’Potensi ini bisa membuat minyak atsiri Indonesia menjadi nomor satu. minyak mentahnya pun sudah nomor satu. Harga minyak mentah nilamantara Rp900.000 per liter. Namun, kalau turun, hanya Rp100.000 bahkan Rp90.000 per liter. Sementara itu.minyak murni dalam bentuk kristal dijual per gram, pasarnya bukan Singapura, tapi ke end user. Hingga saat ini,belum ada survei serius untuk melakukan ini. Departemen Perdagangan pun masih minyak mentah yang dipasarkan,”paparnya.

Berdasarkan data Direktorat Jenderal Perkebunan 2004,minyak atsiri yang diproduksi oleh petani diekspor dengan pangsa pasar nilam 64%, kenanga 67%, akar wangi 26%, serai wangi 12%, pala 72%,cengkih 63%, jahe 0,4%, dan lada 0,9% dari ekspor dunia (Ditjenbun 2004; FAO 2004).Ekspor minyak atsiri Indonesia pada 2005 sebesar USD103.690.000, sedangkan impor minyak atsiri USD197.422.000 (International Trade Centre, 2007).

Sayangnya, harga impor minyak atsiri kebanyakan berupa turunan atau isolat dari minyak atsiri tersebut sangat tinggi dibandingkan dengan bahan dasarnya. ’’Contohnya, ester sitronelal, mentol, eugenol, vanilin, dan lainnya. Sementara itu,ekspor minyak atsiri berupa minyak atsiri mentah (crude) yang belum diproses lebih lanjut lagi sehingga menyebabkan tingginya nilai impor dibandingkan dengan ekspor,”ujarnya.

Silvester menambahkan, potensi nilam sangat besar di Aceh dan Bengkulu, cengkih di Pulau Jawa dan Sumatera,sedangkan pala di Manado.Perkembangan teknik ekstraksi minyak atsiri guna peningkatan mutu dapat dilakukan dengan penyulingan hampa udara terfraksi (vacuum fraction distillation), penyulingan ulang (redistillation) sistem kohobasi, dan flokulasi.

Sementara itu, alternatif metode pemisahan dan pemurnian minyak atsiri dapat dilakukan dengan penarikan air, penyaringan, sentrifuse, redistilasi, flokulasi, adsorpsi, kromatografi kolom, membran filtrasi, ekstraksi fluida CO2 superkritis, distilasi fraksionasi, dan distilasi molekuler. (Mr_Pane)

Jasa pengujian material polimer

LABORATORIUM UJI POLIMER Pusat Penelitian Fisika - Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LUP PPF - LIPI) merupakan laboratorium terakreditasi (SK KAN No: LP-083-IDN tahun 2005) berdasarkan Sistem Mutu ISO/IEC 17025: 2005. Dengan pengakuan ini dan didukung personel yang handal di bidangnya serta fasilitas peralatan yang lengkap, kami memberikan pelayan uji dan karakterisasi polimer bagi mereka yang mengutamakan mutu sebagai suatu jaminan atas investasinya. Layanan kami yang tertib, akurat, dan profesional dengan biaya kompetitif akan memberikan nilai lebih dari sekedar kepuasan.

Untuk keterangan lebih lanjut silahkan mengakses situs LUP di :

http://lup.fisika.lipi.go.id

Alat Penghancur Jarum Suntik

DESTROMED model PPF-0106EL, adalah produk baru dari Pusat Penelitian Fisika - LIPI yang dikembangkan dengan teknologi peleburan. Alat ini dapat menghancurkan bagian metal dari jarum suntik secara tuntas dengan metode electric arc yang suhunya dapat mencapai diatas 1500oC. Bagian metal jarum dilebur menjadi bentuk serbuk yang sudah steril terhadap kuman, sehingga menghilangkan efek penularan.

Spesifikasi:

1.Ukuran panjang Jarum: 12,5 ~ 50 mm*
2.Ukuran diameter Jarum: 0,5 mm ~ 1 mm
3.Temperatur bakar: > 1500 oC
4.Waktu bakar: 60 Jarum/menit**
5.Kapasitas pembuangan sampah: 3000 jarum
6.Konsumsi daya listrik: 0.8 KWH/10000 jarum
7.Catu daya: 200 Volt ~ 240 Volt
8.Suhu operasi: 10 – 60 oC
9.Dimensi: 160x250x130 mm3
10.Berat: 2.2 Kg

*Panjang maksimum jarum tidak terbatas
**Tergantung kecepatan tangan

Keunggulan:

1.Harga lebih murah
2.Limbah jarum sangat steril
3.Tidak memerlukan perawatan rumit
4.Kompak dan mudah dipakai
5.Komsumsi daya listrik sangat rendah (120 watt)
6.Dapat dipakai untuk ukuran diameter jarum dari 0,5 ~ 1 mm