Dirangkum oleh: Fachturrizki R
Kimia Industri mencakup hal yang cukup luas. Pada bagian ini akan diperkenalkan mengenai Kimia Industri, yang akan dimulai berdasarkan akar katanya, yaitu Kimia dan Industri. Selanjutnya pada sub bab selanjutnya akan dibahas mengenai sistem manajemen dalam suatu industri, khususnya industri besar dimana pada bagian ini akan terlihat pembagian pelaksanaan tugas mulai dari tingkat pelaksana yang dalam hal ini diduduki oleh seseorang dengan klasifikasi pendidikan minimal Sekolah Menengah Kejuruan Teknik / STM sampai dengan tingkat manajer puncak dengan klasifikasi pendidikan minimal sarjana. Dengan demikian diharapkan dapat sebagai gambaran kompetensi yang diperlukan apabila seseorang bekerja pada bidang industri kimia.
Pengenalan tentang “Kimia-Industri” diawali dengan pembahasan berdasarkan asal katanya, yang dimulai dari kata “Industri” dan dilanjutkan dengan kata “Kimia”. Kata Industri merupakan suatu proses yang mengubah bahan-baku menjadi produk yang berguna atau mempunyai nilai-tambah, serta produk tersebut dapat digunakan secara langsung oleh konsumen sebagai pengguna akhir dan produk tersebut disebut dengan “produk-akhir”, selain itu produk dari industri tersebut dapat juga digunakan sebagai bahan baku oleh industri lain, yang disebut juga sebagai “produk-antara”. Kata produk dalam Kimia Industri tentunya melibatkan Industri yang menghasilkan zat kimia. Sedangkan bahan baku yang diproses dalam industri tersebut dapat diperoleh melalui proses penambangan, petrokimia, pertanian atau sumber-sumber lain. Hubungan antara bahan-baku dengan produk baik produk-akhir maupun produk-antara dapat dilihat pada gambar 1.1, dimana produk yangdihasilkan dari industri merupakan produk yang diperlukan oleh manusia dalam hal ini produk tersebut mempunyai nilai tambah.
Sedangkan kata “kimia” dapat diartikan sebagai suatu proses dimana sebelum dan sesudah proses terjadi perubahan “identitas kimia” yang ditandai dengan perubahan unsur-unsur penyusunnya dan atau perubahan massa molekulnya ataupun struktur molekulnya, dimana proses tersebut pada umumnya disebut dengan “reaksi-kimia”. Bahan sebelum terjadinya proses reaksi kimia disebut dengan “reaktan”, hasil dari reaksi kimia tersebut disebut dengan “produk”, sedangkan proses reaksi-kimia yang memisahkan sebelum dan sesudah proses menggunakan simbol panah, sebagai contoh proses reaksi kimia pada persamaan [1.1] berikut:
Pada persamaan [1.1], terjadi perubahan “identitas-kimia” dari reaktan cumene menjadi produk benzene dan propylene. Perubahan identitas kimia tersebut ditandai dengan berubahnya rumus molekul yang akan diikuti dengan perubahan Berat Molekulnya. Reaksi-kimia atau perubahan identitas kimia seperti pada reaksi [1.1] disebut dengan proses dekomposisi yaitu perubahan reaktan menjadi produk yang rumus molekul lebih sederhana. Kebalikan dari proses dekomposisi adalah kombinasi yaitu penggabungan reaktan menjadi produk dengan berat molekul yang lebih besar, jadi dalam hal ini, cumene sebagai produk, didapat dengan jalan mereaksikan Benzene dan Propylene.
Akan tetapi ada juga perubahan identitas-kimia yang tidak diikuti dengan perubahan Berat Molekul, sebagaimana yang terjadi pada persamaan reaksi [1.2].
Pada reaksi persamaan [1.2] tidak terjadi perubahan berat molekul, akan tetapi terjadi perubahan konfigurasi dari molekulnya.
Peristiwa perubahan identitas-kimia atau reaksi kimia dapat terjadi pada kondisi fisis tertentu, misalnya suhu, tekanan ataupun pada fasa tertentu. Sebagai contoh proses pembuatan asam nitrat secara komersial dilaksanakan dari Oksida Nitrik (NO), sebagai bahan-baku, bahan-baku tersebut diproduksi dari oksidasi amonia pada fase gas, dengan reaksi sebagai mana ditunjukkan pada persamaan [1.3].
Kondisi operasi reaktan masuk pada reaktor (alat yang merupakan tempat terjadi reaksi kimia) pada tekanan 8,2 atm dan suhu 227oC dengan komposisi 15% mol amonia pada udara. Apabila kondisi operasi tidak memenuhi, maka reaksi tidak akan terjadi. Sedangkan keadaan mula-mula dari udara sebagai bahan baku atau reaktan pada persamaan [1.3] berada pada kondisi tekanan 1 atm dan suhu kamar (sekitar 27oC). Oleh karenanya, sebelum masuk (umpan) pada reaktor, maka udara harus diubah kondisi operasinya dulu dengan jalan menaikkan suhu dan tekanannya sehingga sesuai dengan kondisi operasi yang diperlukan untuk reaksi, yaitu 8,2 atm dan 227oC. Perubahan kondisi operasi ini dikatagorikan dengan “perubahan kondisi-fisis”. Dimana perubahan kondisi fisis ini tidak terjadi perubahan identitas kimia. Untuk merubah kondisi-fisis dari suatu bahan (zat) diperlukan peralatan (equipment), seperti peralatan “penukar-kalor” (heat exchanger) yang digunakan untuk merubah suhu, “kompresor” alat untuk menaikkan tekanan material fase gas dan lain-lain yang dibahas lebih lanjut pada bab-bab berikutnya.
Karena luasnya yang harus ditangani dalam bidang Kimia Industri, kemudian beberapa guru besar dibidang Teknik Kimia dari Massachusetts Institute of Technology yang bekerja dibidang Industri pada tahun 1910 mengelompokan bidang ini menjadi dua bagian besar, yaitu “Satuan-Proses” (Unit Process) dan “Satuan-Operasi” (Unit Operation), (Shreve, 1967). Permasalahan yang berhubungan dengan perubahan-perubahan yang bersifat fisika dalam Industri Kimia dikatagorikan dalam “Satuan-Operasi”, sedangkan perubahan yang bersifat kimia dimasukkan dalam kelompok “Satuan-Proses”.
Oleh sebab itu “Kimia-Industri” merupakan suatu proses yang merubah bahan baku menjadi suatu produk (kimia) yang mempunyai nilai tambah dimana dalam proses tersebut selain terjadi proses perubahan yang bersifat fisis (Satuan-Operasi) juga terjadi perubahan yang bersifat kimiawi (Satuan-Proses). Gabungan dari proses perlakuan fisik (physical treatment process) dan proses kimiawi (chemical treatment process) untuk mengubah bahan-baku menjadi produk, menjadi suatu kesatuan “sistem”, sebagaimana yang diperlihatkan pada gambar 1.2 dalam bentuk diagram-balok.
Pada gambar 1.2, dapat dijelaskan bahwa bahan baku yang diambil dari sumber alam, mempunyai spesifikiasi yang tidak sesuai dengan spesifikasi yang diperlukan pada proses perlakuan kimia, oleh karena itu sebelum masuk pada proses perlakuan kimia pada umumnya bahan baku dilakukan perlakuan fisika. Perlakuan fisika (sebagai bagian dari satuan operasi) yang dilakukan sebelum masuk pada perlakuan kimia antara lain:
1. Pengecilan ukuran (size reduction)
Proses ini dilakukan untuk bahan fase padat. Pada proses perlakuan kimia dengan sistem padat, umunya sangat dipengaruhi oleh luas permukaan dari bahan padat tersebut. Semakin luas permukaannya, maka perlakuan kimia akan semakin baik. Dimana luas permukaan dari suatu bahan padat berhubungan erat dengan ukuran dari bahan tersebut, artinya semakin kecil ukuran dari bahan padat, maka permukaannya
akan semakin luas. Selain berhubungan dengan perlakuan kimia, dengan ukruan bahan padat yang kecil, maka pengolahan akan lebih mudah, seperti pada proses pencampuran (mixing) dari beberapa bahan
padat akan didapat hasil yang lebih homogen. Disamping itu, juga akan mempermudah proses pengangkutan.
2. Pengangkutan bahan (material transport)
Dalam suatu industri besar, tempat bahan baku, peralatan (equipment) proses fisika, kimia maupun tempat produk pada umumnya berjauhan. Hal ini dapat disebabkan karena peralatan tersebut mempunyai ukuran yang cukup besar, disamping itu juga ada pertimbangan keselamatan dan kesehatan. Oleh karenanya untuk pendistribusian bahan baku, peralatan proses sampai dengan tempat penyimpanan produk diperlukan alat pengangkutan bahan (transportasi bahan). Alat pengakutan bahan ini dibagi berdasarkan fase dari bahannya, yaitu fase padat, cair dan gas. Misalnya untuk pengangkutan bahan padat
secara kontinyu digunakan konveyor (conveyor), bahan cair dengan pompa, sedangkan untuk bahan fase gas dapat digunakan kompresor yang dihubungkan melalui pipa-pipa, sehingga dalam suatu industri besar satu hal yang cukup penting juga adalah sistem pemipaan (piping system).
3. Proses Pemisahan (Separation process)
Dalam satuan operasi, salah satu bagian yang cukup memegang peranan adalah proses pemisahan. Bahkan prosentase peralatan yang ada dalam Kimia Industri adalah peralatan pemisah. Oleh karenanya, proses pemisahan dalam perlakuan fisika terjadi baik sebelum maupun sesudah perlakuan kimia. Pentingnya proses ini
disebabkan pada kenyataannya sangat jarang ada bahan yang mempunyai kemurnian tinggi, selalu mengandung ketidak-murnian (impuritas) atau “bahan-pengotor”. Ketidak-murnian dari bahan tersebut “mengganggu” perlakuan kimia, oleh karenanya diperlukan proses pemisahan. Kata mengganggu tersebut mempunyai arti yang bermacam-macam, ada kalanya adanya ketidak-murnian akan mengurangi “konversi” dari reaksi kimia, selain itu bahan-pengotor kadang-kadang akan menyebabkan racun (poisson) bagi “katalis” pada perlakuan kimia, atau ada kalanya ketidak-murnian akan menyebabkan terjadi “reaksi-samping”.
Dengan munculnya reaksi samping, maka produk dari hasil perlakuan kimia (reaksi) akan mempengaruhi pada kemurnian dari hasil reaksi. Oleh karenanya keluar dari perlakuan kimia, masih dilanjutkan lagi dengan proses pemisahan, agar didapat produk dengan kemurnian yang tinggi (sesuai dengan spesifikasi yang diperlukan konsumen).
4. Perubahan fase (Change of phase)
Perlakuan kimia dilakukan pada fase tertentu, misalkan fase padat, cair atau gas. Dimana adakalanya fase dari bahan-baku atau reaktan tidak berada pada fase yang dispesifikasikan pada reaktor tersebut, oleh karenanya perlu dilakukan perubahan fase.
5. Pengubahan kondisi operasi
Selain diperlukan spesifikasi fase tertentu pada perlakuan kimia, juga diperlukan kondisi operasi tertentu, sebagaimana yang telah dijelaskan pada reaksi persamaan [1.3] yaitu pembuatan oksida nitrik (NO) dari amonia dan oksigen dapat berlangsung pada suhu 227oC dengan tekanan 8,2 atm.
Dengan demikian, secara lebih luas ilmu dalam bidang Kimia Industri merupakan Ilmu yang mempelajari konsepsi, sintesis, perancangan, pengujian dan pembesaran skala (scale up), pengoperasian dan pengendalian suatu proses kimia berskala industri, yang mengubah: keadaan, kandungan energi, struktur mikro dan komposisi kimia suatu bahan, dengan cara perlakuan fisika dan kimia (katalitik/non katalitik termokimia, biokimia & elektrokimia).
Sumber: www.chem-is-try.org
