Story Edelweiss - Termokimia merupakan cabang ilmu kimia dan termodinamika yang mempelajari perubahan energi yang terjadi selama reaksi kimia. Hal ini mencakup pemahaman tentang energi yang terlibat dalam reaksi kimia, baik energi yang dilepaskan maupun energi yang diserap. Dalam membahas termokimia ada konsep-konsep penting yaitu Entalpi (H), Hukum kekekalan energi, Mengukur energi serta Hukum Hess.
Batubara merupakan salah satu sumber energi yang penting bagi dunia, yang digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik sebesar hampir 40% di seluruh dunia. Batubara adalah akumulasi sisa-sisa tumbuhan yang mati dan tidak sempat mengalami pembusukan secara sempurna, yang kemudian terpreservasi dengan baik dalam kondisi bebas oksigen (anaerobic) misalnya pada bagian bawah dari suatu danau atau pada endapan/sedimen berbutir sangat halus. Sebagai bahan bakar fosil, batubara memiliki kandungan karbon yang tinggi dan saat ditukar, energi kimia yang terkandung dalam batubara diubah menjadi energi panas. Ini memberikan kontribusi yang signifikan terhadap kebutuhan energi dunia.
Baca Juga : Panduan Tata Nama Kimia
Pembakaran batubara adalah salah satu proses utama dalam penghasilan energi, di mana batubara digunakan sebagai sumber energi dalam proses pembakaran yang menghasilkan panas. Saat batubara dibakar dalam oksigen, terjadi serangkaian reaksi kimia kompleks yang melepaskan energi panas yang digunakan untuk menghasilkan listrik atau panas.
Termokimia
Termokimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari perubahan energi yang terjadi selama reaksi kimia dan perubahan keadaan materi. Termokimia dipengaruhi oleh sistem dan lingkungan yang menyebabkan reaksi eksoterm (melepaskan kalor) dan endoterm (membutuhkan kalor). Segala sesuatu yang menjadi pusat perhatian dalam mempelajari perubahan energi dan berubah selama proses berlangsung disebut sistem. Sedangkan hal-hal yang tidak berubah selama proses berlangsung dan yang membatasi sistem dan dapat mempengaruhi sistem disebut lingkungan. Berdasarkan interaksinya dengan lingkungan, sistem dibedakan menjadi 3 macam yaitu sistem terbuka, sistem tertutup, serta sistem terisolasi.
Dalam termokimia juga ada beberapa konsep penting yaitu :
Entalpi (H)
Entalpi adalah fungsi energi dalam sistem kimia yang diukur pada tekanan konstan. Perubahan entalpi (ΔH) merujuk pada perubahan energi dalam sistem saat reaksi kimia terjadi pada tekanan tetap. Jika reaksi melepaskan energi dalam bentuk panas, ΔH akan negatif, sedangkan jika reaksi memerlukan energi (absorbsi panas), ΔH akan positif.
Baca Juga : Asal Mula Nama Indonesia
Hukum Kekekalan Energi
Hukum ini menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dapat diubah bentuknya. Dalam konteks termokimia, energi kimia yang terkandung dalam senyawa kimia diubah menjadi energi lain saat reaksi kimia terjadi.
Pengukuran Energi
Energi dalam reaksi kimia dapat diukur menggunakan kalorimetri, di mana perubahan suhu diukur untuk menentukan jumlah energi yang dilepaskan atau diserap selama reaksi. Pengukuran ini penting dalam memahami seberapa efisien suatu reaksi kimia dan bagaimana energi tersebut dapat dimanfaatkan.
Hukum Hess
Hukum ini menyatakan bahwa perubahan entalpi dalam suatu reaksi kimia tidak bergantung pada rute reaksi tersebut, tetapi hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir. Ini berarti entalpi total dari suatu
Batubara
Batubara adalah batuan sedimen organik yang terbentuk dari sisa-sisa tumbuhan yang telah mengalami tekanan dan pemanasan selama jutaan tahun. Batubara memiliki berbagai jenis, seperti gambut, lignit, bituminus, dan antrasit, yang dibedakan berdasarkan derajat pembentukan dan kandungan kalorinya. Batubara memiliki kandungan karbon yang tinggi, yang membuatnya menjadi salah satu sumber energi fosil yang penting bagi dunia. Penggunaan batubara meliputi pembangkit listrik, produksi baja, semen, pusat pengolahan alumina, pabrik kertas, industri kimia, dan farmasi.
Proses pembakaran batubara menghasilkan energi panas yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan, namun juga menghasilkan limbah berupa fly ash dan bottom ash (FABA). Limbah batu bara dapat dimanfaatkan kembali sebagai bahan baku atau substitusi bahan baku untuk produk seperti semen Portland, paving block, batako, dan pondasi jalan raya, dalam praktik yang dikenal sebagai waste to material. PLN (Persero) telah memanfaatkan FABA menjadi bahan baku keperluan berbagai sektor yang dapat membangkitkan ekonomi masyarakat, seperti paving, batako, tetrapod, jalan beton, dan material stabilisasi. Selain itu, batubara cair juga dapat diproses menjadi berbagai senyawa kimia yang memiliki beragam kegunaan, seperti pyridine, benzen, toluen, dan naphia.
Baca Juga : Pengenalan JavaScript dan HTML
Proses Pembakaran Batubara
Proses pembakaran batubara yang umumnya terjadi di dalam boiler pada pembangkit listrik tenaga uap, dan merupakan reaksi kimia yang dilakukan dengan menambah oksigen O2 dari udara pembakaran dengan reaksi kimia sebagai berikut.
C + O2 –> CO2 + energi panas
Karena di dalam batubara terdapat ikatan-ikatan kimia antara karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan sulfur maka pada proses pembakaran batubara juga akan timbul reaksi kimia antara ikatan-ikatan kimia tersebut dengan oksigen yang terdapat di udara yang ditunjukkan pada reaksi kimia beikut.
2H2 + O2 –> 2H2O N2 + O2 –> NOX
Kemudian dengan udara H2O yang terdapat di udara, maka reaksi kimia di atas dapat bereaksi menjadi bermacam-macam asam nitrat HNOX, dengan rantai kimia sebegai berikut.
S + O2 –> SO2
Selanjutnya SO2 bersamaan dengan H2O dan O2 yang berada di dalam boiler bereaksi dan membentuk rantai kimia sebagai berikut.
2SO2 + 2H2O + O2 –> 2H2SO4
Timbulnya asam nitrat HNOX dan asam sulfat sebagai hasil pembakaran unsur Nitrogen (N) dan Sulfur (S) yang terbawa oleh batubara dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan dan jumlahnya harus dibatasi. Unsur-unsur tersebut di atas dapat terbakar dan bereaksi dengan O2 sehingga menghasilkan energi panas, kecuali beberapa unsur seperti air dan abu. Kandungan air yang berada batubara lignite secara umum lebih dari 60%, sedangkan pada batu bara antrachite kandungan airnya lebih rendah sebanyak 2-5%, sedangkan kandungan abu batubara bervariasi antara 0,8-20,8%.
Apabila batubara lignite dengan nilai kalori yang relatif rendah dan kandungan air serta abu yang relatif tinggi digunakan sebagai bahan bakar untuk pembangkitan listrik tenaga uap, maka secara umum akan lebih ekonomis apabila unit pembangkitan listrik dibangun dekat dengan tambang batubara atau biasa disebut sebagai PLTU Mulut Tambang. Hal disebabkan karena mengangkut energi dalam bentuk batubara yang banyak mengandung air dan abu serta nilai kalori yang rendah menuju ke unit pembangkitan listrik yang jaraknya jauh, akan lebih mahal dibandingkan dengan pembangkitan listrik yang berada di dekat tambang tertentu.
Baca Juga : 20 Istilah Dasar Dunia Blogging dan Website yang Wajib Kamu Ketahui
Pembahasan
Proses pembakaran batubara melibatkan penerapan termokimia. Saat batubara terbakar, terjadi reaksi kimia antara karbon dalam batubara dengan oksigen dari udara, menghasilkan panas dan gas buang seperti karbon dioksida dan sulfur dioksida. Proses ini merupakan contoh nyata dari penerapan termokimia dalam industri, di mana perubahan energi yang terjadi selama reaksi kimia digunakan untuk menghasilkan panas dan energi. Selain itu, proses pembakaran batubara juga terkait dengan pembangkit listrik tenaga uap (PLTU), di mana reaksi termokimia digunakan untuk menghasilkan energi listrik.
Dalam proses pembakaran batubara, terjadi reaksi kimia yang menghasilkan panas. Panas ini kemudian digunakan untuk menghasilkan uap yang akan memutar turbin dan menghasilkan energi listrik. Namun, proses pembakaran batubara juga menghasilkan limbah berupa fly ash dan bottom ash (FABA). Limbah batu bara dapat dimanfaatkan kembali sebagai bahan baku atau substitusi bahan baku untuk produk seperti semen Portland, paving block, batako, dan pondasi jalan raya, dalam praktik yang dikenal sebagai waste to material.
Dengan pemahaman yang baik tentang termokimia, proses pembakaran batubara dapat dioptimalkan untuk mengurangi dampak negatifnya pada lingkungan dan meningkatkan efisiensi energi yang dihasilkan.
Cek Berita dan Artikel yang lain di Google News