Upload
rifkyeko
View
36
Download
0
Tags:
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Kimia Dasar
Citation preview
PAPER
ENVIRONMENTAL CHEMISTRY
INTRODUCTION TO ENGINEERING MATERIAL
Kimia DasarDisusun oleh:
17. Rifky Eko Sulistiyo (1306367870)
18. Fitria Istikara (1306367883)
Kelompok 8
Kelas 10 R
Fakultas Teknik
Universitas Indonesia
2013
1
ENVIRONMENTAL CHEMISTRY
HUJAN ASAM
DAFTAR ISI
A. Pengertian hujan asam ……………………………………………………………………………………………. 3
B. Penyebab hujan asam ……………………………………………………………………………………………… 3
C. Pembentukan hujan asam ………………………………………………………………………………………. 4
D. Dampak hujan asam ……………………………………………………………………………………………….. 5
1. Menyebabkan gangguan pernapasan ……………………………………………………………….. 5
2. Menyebabkan korosi dan merusak bangunan ………………………………………………….. 5
3. Tumbuhan menjadi layu, kering, dan mati ………………………………………………………… 6
4. Merusak ekosistem perairan ……………………………………………………………………………. 7
E. Upaya pencegahan terjadinya hujan asam ……………………………………………………………… 7
1. Menggunakan bahan bakar dengan kandungan belerang rendah …………………… 7
2. Desulfurisasi ……………………………………………………………………………………………………. 7
3. Tindakan 3R (Reduce, Reuse, Recycle) ………………………………………………………………………… 8
2
A. Pengertian Hujan Asam
Hujan asam adalah jenis hujan yang memiliki kadar pH atau derajat keasaman dibawah
5,6 dimana nilai ini sudah tergolong kepada zat bersifat asam.
B. Penyebab Hujan Asam
Peningkatan polusi udara erat kaitannya dengan terjadinya hujan asam, khususnya di
kota-kota besar. Secara alami hujan asam dapat terjadi akibat semburan dari gunung berapi
dan dari proses biologis di tanah, rawa, dan laut. Tapi seiring dengan kemajuan industri,
keberadaan fenomena ini lebih banyak disebabkan oleh polutan hasil pembakaran bahan
bakar fosil. Proses pembakaran bahan bakar fosil berupa minyak atau batu bara, dapat kita
temukan dari aktivitas industri seperti pabrik ataupun pada gas buang kendaraan bermotor
yang tidak bersifat ramah lingkungan. Hasil pembuangan ini tinggi akan kandungan zat
sulfur oksida (SO2) dan nitrogen oksida (NOx). Gas – gas ini akan berdifusi ke atmosfer dan
bereaksi dengan air membentuk asam sulfat dan asam nitrat yang mudah larut sehingga
jatuh bersama air hujan.
(a) (b)
Gambar 1. Sumber penyebab hujan asam (a) industri, (b) kendaraan bermotor
3
C. Pembentukan Hujan Asam
Hasil pembakaran bahan bakar fosil berupa gas SO2 dan NOx akan terlepas ke atmosfer,
berinteraksi dengan udara lalu menempel serta menyatu dengan partikel-partikel di awan.
Awan tersebut tentu saja tidak akan berdiam di tempat yang sama dan selalu dalam kondisi
tetap. Jika uap air sudah menumpuk dan cukup untuk terjadinya hujan, zat emisi tadi akan
larut bersama partikel air dan turun ke bumi.
Proses larutnya zat emisi tadi dengan air hujan akan membentuk senyawa asam sulfat
(H2SO4) dan asam nitrat (HNO3), dimana kedua nya adalah senyawa asam kuat. Dengan
terbentuknya kedua senyawa ini, ototmatis air hujan yang terjadi pun akan bersifat asam.
Sifat asam kuat adalah mampu melarutkan zat padat serta banyak digunakan sebagai bahan
peledak, sehingga tentu saja berbahaya jika bercampur dengan air hujan.
Kita sebagai manusia, umunya tidak akan merasakan perbedaan atau terjadinya
fenomena ini karena warna dan rasa airnya sama dengan air hujan normal. Akan tetapi, jika
air tersebut langsung bersentuhan dengan kulit, maka akan menimbulkan rasa gatal hingga
pedih.
Proses terjadinya hujan asam dapat dijelaskan dengan reaksi berikut.
1. Pembentukan asam sulfit di udara lembap
2. Gas SO2 dapat bereaksi dengan oksigen di udara
3. Gas SO3 mudah larut dalam air, di udara lembap membentuk asam sulfat yang lebih
berbahaya daripada SO2 dan H2SO3
4
Gambar 2. Proses terjadinya
hujan asam
D. Dampak Hujan Asam
Secara alami hujan memang
bersifat asam dengan pH antara 5,6 sampai 6,2 karena adanya kandungan CO2 di udara.
CO2 di udara bereaksi dengan uap air membentuk asam lemah yaitu asam karbonat (H2CO3).
Namun keasaman yang disebabkan oleh H2CO3 ini dianggap normal karena jenis asam ini
bermanfaat membantu melarutkan mineral tanah yang dibutuhkan oleh tumbuhan dan
binatang. Berbeda dengan kandungan H2SO4 dan HNO3 yang merupakan asam kuat yang
dapat merusak jaringan hidup. Berikut beberapa dampak dari hujan asam terhadap
lingkungan dan makhluk hidup :
1. Menyebabkan gangguan pernapasan
Hujan asam dengan kadar keasaman tinggi dapat menyebabkan gangguan pernapasan
pada manusia. Kabut yang mengandung asam sulfat bersama-sama dengan udara
terhisap dan masuk ke dalam saluran pernapasan manusia dapat merusak paru-paru.
2. Menyebabkan korosi dan merusak bangunan
Hujan asam dapat mempercepat proses korosi. Proses korosi (perkaratan) dapat terjadi
pada beberapa material dari logam. Korosi adalah peristiwa perusakan logam akibat
terjadinya reaksi kimia antara logam dengan lingkungan yang menghasilkan produk yang
tidak diinginkan. Lingkungan tersebut dapat berupa asam, basa, oksigen dalam udara,
oksigen dalam air, atau zat kimia lainnya. Produk yang tidak diinginkan ini adalah karat.
Ciri-ciri karat adalah berupa bercak coklat tua.
5
(a) (b)
Gambar 3. (a) Paku berkarat, (b) tugu batu rusak akibat hujan asam
Keberadaan karat ini sangat merugikan dan pada kondisi tertentu dapat mengancam
keselamatan jiwa. Logam yang mengalami korosi ini biasanya akan menjadi rapuh dan
keropos. Dan hal ini tentu sangat berbahaya jika yang mengalami korosi adalah
jembatan dari besi. Jembatan lama kelamaan akan rapuh dan keropos. Untuk mencegah
timbulnya korosi ini kita dapat melakukan beberapa cara salah satunya yaitu dengan
pengecatan.
Selain korosi pada logam, hujan asam juga dapat merusak bangunan terutama bangunan
yang terbuat dari batuan. Hal ini disebabkan karena hujan asam akan melarutkan
kalsium karbonat dalam batuan tersebut dan membuatnya batuan menjadi mudah
lapuk.
3. Tumbuhan menjadi layu, kering dan mati
Hujan asam yang larut bersama nutrisi di dalam tanah akan menyapu kandungan nutrisi
dalam tanah sebelum tumbuhan sempat mempergunakannya untuk tumbuh. Zat kimia
beracun seperti aluminium juga akan terlepas dan bercampur dengan nutrisi. Apabila
nutrisi ini diserap oleh tumbuhan akan menghambat pertumbuhan dan mempercepat
daun berguguran, kemudian tumbuhan akan terserang penyakit, kekeringan, dan mati.
6
Gambar 4. Pengaruh hujan asam terhadap pepohonan
4. Merusak ekosistem perairan
Hujan asam yang jatuh pada danau akan meningkatkan keasaman danau. Keasaman
danau yang meningkat menyebabkan beberapa spesies biota air mati karena tidak
mampu bertahan di lingkungan asam. Meskipun ada beberapa spesies yang dapat
bertahan hidup tetapi karena rantai makanan terganggu maka spesies tersebut dapat
mengalami kematian pula.
Gambar 5. Ikan di perairan mati
E. Upaya Pencegahan Terbentuknya Hujan Asam
Mengingat dampak hujan asam yang luas, maka perlu dilakukan upaya pencegahan
terbentuknya hujan asam. Upaya pencegahan terbentuknya hujan asam antara lain :
1. Menggunakan bahan bakar dengan kandungan belerang rendah
Minyak bumi dan batu bara merupakan sumber bahan bakar utama di Indonesia.
Minyak bumi memiliki kandungan belerang yang tinggi, untuk mengurangi emisi zat
pembentuk asam dapat digunakan gas alam sebagai sumber bahan bakar. Usaha lain
yaitu dengan menggunakan bahan bakar non-belerang seperti methanol, etanol, dan
hidrogen. Namun penggunaan bahan bakar non-belerang ini juga perlu diperhatikan
karena akan membawa dampak pula terhadap lingkungan.
2. Desulfurisasi
Desulfurisasi adalah proses penghilangan unsur belerang yang dapat dilakukan pada
waktu :
1) Sebelum pembakaran
7
Kandungan belerang dapat dikurangi saat proses produksi bahan bakar. Misalnya,
batubara dapat dicuci untuk membersihkan batubara dari pasir, tanah, dan kotoran
lain serta mengurangi kadar belerang yang berupa pirit sampai 50-90%.
2) Selama pembakaran
Pengendalian pencemaran selama pembakaran dapat dilakukan dengan Lime
Injection in Multiple Burners (LIMB). Caranya dengan menginjeksikan kapur
Ca(OH)2 dalam dapur pembakaran dan suhu pembakaran diturunkan dengan alat
pembakaran khusus. Teknologi LIMB ini dapat mengurangi emisi SO2 sampai 80%
dan NOx 50%.
3) Setelah pembakaran
Teknik pengendalian setelah pembakaran disebut scubbing. Prinsip teknologi ini
adalah mengikat SO2 dalam gas limbah di cerobong asap dengan absorben. Dengan
cara ini 70% - 95% SO2 yang terbentuk dapat diikat.
3. Mengaplikasikan prinsip 3R (Reduce, Reuse, Recycle)
1) Reduce
Menerapkan prinsip Reduce dapat dilakukan dengan mengurangi penggunaan
sumber daya alam. Contohnya dengan mengurangi penggunaan bahan bakar fosil
terutama batu bara dan minyak bumi. Bahan bakar fosil paling banyak digunakan
dalam kegiatan pabrik, transportasi dan pembangkit listrik. Oleh karena itu cara
paling mudah yang dapat dilakukan adalah dengan menghemat listrik, menggunakan
angkutan umum atau bersepeda serta mengurangi penggunaan plastik.
2) Reuse
Dengan memanfaatkan dan menggunakan kembali barang bekas dapat diterapkan
prinsip Reuse. Contohnya memakai kembali botol atau kaleng bekas dan
menggunakan kotak makanan yang dapat dipakai kembali saat membeli makanan.
3) Recycle
Jika tidak dapat mengurangi penggunaan suatu barang dan tidak dapat
menggunakan benda itu kembali maka langkah terbaik yang dapat dilakukan adalah
dengan mendaur ulang barang tersebut. Barang yang dapat didaur ulang antara lain
kaca, kertas, plastik, dan logam.
8
DAFTAR PUSTAKA
http://www.anneahira.com/proses-hujan-asam.htm
http://prodiipa.wordpress.com/kelas-vii/hujan-asam/e-upaya-pencegahan-dampak-hujan-
asam/
http://www.dirgantara-lapan.or.id/jizonpolud/htm/hujanasam.html
http://9triliun.com/artikel/12207/hujan-asam.html
http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/124670-R040809-Analisis%20pengaruh-Literatur.pdf
http://www.google.com/imgres?
sa=X&rlz=1C2UXZO_enID501ID518&biw=930&bih=452&tbm=isch&tbnid=R5YHuVPEgy6RxM
:&imgrefurl=http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-lingkungan/
pencemaran_lingkungan/hujan-asam-acid-rain/&docid=FZczPPd9gCpQ_M&imgurl=http://
www.chem-is-try.org/wp-content/uploads/
2009/02/21.jpg&w=528&h=296&ei=kNy3UrDuHomNrQfetIHIBQ&zoom=1&ved=1t:3588,r:0,
s:0,i:81&iact=rc&page=1&tbnh=168&tbnw=300&start=0&ndsp=6&tx=225&ty=66
10
11
INTRODUCTION TO ENGINEERING MATERIAL
KEGUNAAN DARI KOMPOSIT STRUKTURAL
DAFTAR ISI
A. Pengertian komposit …………………………………………………………………………………………… 13
B. Tujuan dibentuknya komposit …………………………………………………………………………….. 14
C. Sifat dan karakteristik komposit ………………………………………………………………………….. 14
D. Jenis-jenis komposit struktural………………………………………….…………………………………. 16
1. Laminat …………………………………………………………………………………………………………. 16
2. Sandwich panels ……………………………………………………………………………………………… 18
12
A. Pengertian Komposit
Menurut Matthews (1993), komposit adalah suatu material yang terbentuk dari
kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen,
dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Dari campuran
tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik
ini yang berbeda dari material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat dari
material konvensional pada umumnya dari proses pembuatannya melalui percampuran
yang tidak homogen, sehingga kita leluasa merencanakan kekuatan material komposit yang
kita inginkan dengan jalan mengatur komposisi dari material pembentuknya. Komposit
merupakan sejumlah sistem multi fasa sifat dengan gabungan, yaitu gabungan antara bahan
matriks atau pengikat dengan penguat. Kita bisa melihat definisi komposit ini dari beberapa
tahap seperti yang telah digariskan oleh Schwartz :
a. Tahap/Peringkat Atas
Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda dapat dikatakan sebagai
bahan komposit. Ini termasuk alloy polimer dan keramik. Bahan-bahan yang terdiri dari
unsur, asal saja yang tidak termasuk dalam peringkat ini.
b. Tahap/Peringkat Mikrostruktur
Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih struktur molekul atau fasa merupakan suatu
komposit. Mengikuti definisi ini banyak bahan yang secara tradisional dikenal sebagai
komposit seperti kebanyakan bahan logam. Contoh besi keluli yang merupakan alloy
multifusi yang terdiri dari karbon dan besi.
c. Tahap/Peringkat Makrostruktur
Merupakan gabungan bahan yang berbeda komposisi atau bentuk bagi mendapatkan
suatu sifat atau ciri tertentu. Dimana konstituen gabungan masih tetap dalam bentuk
asal, dimana dapat ditandai secara fisik dan melihatkan kesan antara muka antara satu
sama lain.
13
Definisi yang lebih bermakna yaitu menurut Agarwal dan Broutman, yaitu menyatakan
bahwa bahan komposit mempunyai ciri-ciri yang berbeda dan komposisi untuk
menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan ciri tertentu yang berbeda dari
sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itu konstituen asal masih kekal dan
dihubungkan melalui suatu antara muka. Konstituen-konstituen ini dapat dikenal pasti
secara fisikal. Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen dimana
terdiri dari fasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar selalu terdiri dari serat
atau bahan pengukuh, sedangkan fase yang berterusan terdiri dari matriks.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa bahan komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil
rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda
satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisika dan tetap terpisah dalam hasil akhir
bahan tersebut (bahan komposit). Jika perpaduan ini terjadi dalam skala makroskopis, maka
disebut sebagai komposit. Sedangkan jika perpaduan ini bersifat mikroskopis (molekular
level), maka disebut sebagai alloy (paduan). Komposit berbeda dengan paduan,
alloy (paduan) adalah kombinasi antara dua bahan atau lebih dimana bahan-bahan tersebut
terjadi peleburan sedangkan komposit adalah kombinasi terekayasa dari dua atau lebih
bahan yang mempunyai sifat-sifat seperti yang diinginkan dengan cara kombinasi sistematik
pada kandungan-kandungan yang berbeda tersebut.
B. Tujuan Dibentuknya Komposit
Berikut ini adalah tujuan dari dibentuknya komposit, yaitu sebagai berikut :
1. Memperbaiki sifat mekanik dan/atau sifat spesifik tertentu
2. Mempermudah design yang sulit pada manufaktur
3. Keleluasaan dalam bentuk/design yang dapat menghemat biaya
4. Menjadikan bahan lebih ringan
C. Sifat dan Karakteristik komposit
Sifat dan Karakteristik dari komposit ditentukan oleh :
Material yang menjadi penyusun komposit
14
Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material penyusun
menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara proporsional.
Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun
Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit.
Interaksi antar penyusun
Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit.
Komposit berdasarkan penguatnya dibagi menjadi 3 jenis seperti yang terlihat pada
bagan dibawah.
Dari bagan diatas, komposit berdasakan jenis penguatnya dapat dijelasakan sebagai berikut:
a. Particulate Composite, penguatnya berbentuk partikel
b. Fiber Composite, penguatnya berbentuk serat
c. Structural Composite, cara penggabungan material komposit
Adapun Illustrasi dari komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat pada gambar
dibawah ini.
15
D. Jenis-jenis Komposit Struktural
Komposit struktural merupakan komposit yang dibentuk oleh reinforce yang memiliki
bentuk lembaran-lembaran. Sifat komposit struktural tergantung dari material konstituen
dan desain geometri dari setiap elemen penyusunnya. Berdasarkan struktur, komposit
dapat dibagi menjadi dua yaitu:
1) Laminat
Laminat adalah gabungan dari dua atau lebih lamina (satu lembar komposit dengan arah
serat tertentu) yang membentuk elemen struktur secara integral pada komposit. Proses
pembentukan lamina ini menjadi laminat dinamakan Proses Laminai. Sebagai elemen
sebuah struktur, lamina yang serat penguatnya searah saja (unidirectional lamina) pada
umumnya tidak menguntungkan karena memiliki sifat yang buruk. Untuk itulah struktur
komposit dibuat dalam bentuk laminat yang terdiri dari beberapa macam lamina atau
lapisan yang diorientasikan dalam arah yang diinginkan dan digabungkan bersama sebagai
sebuah unit struktur. Mikrostruktur lamina dan jenis-jenis dari arah serat dapat dilihat pada
gambar dibawah ini :
Gambar 4. Mikrostruktur Lamina
16
(a) (b)
Gambar 5. (a) Struktur Laminat, (b) Jenis-jenis dari fiber reinforced composites
Terdapat beberapa lamina, yaitu:
a) Continous fiber laminate, laminat jenis ini mempunyai lamina penyusun dengan serat
yang tidak terputus hingga mencapai ujung-ujung lamina. Continous fiber laminate
terdiri dari :
1. Unidirectional laminate (satu arah), yaitu bentuk laminat dengan tiap lamina
mempunyai arah serat yang sama. Kekuatan terbesar dari komposit lamina ini
adalah searah seratnya.
2. Crossplien quasi-isotropoic (silang), lamina ini mempunyai susunan serat yang
saling silang tegak lurus satu sama lain antara lamina.
3. Random/woven fiber composite, lamina ini mempunyai susunan serat.
b) Discontinous fiber composite, berbeda dengan jenis sebelumnya maka laminat ini
pada masing-masing lamina terdiri dari potongan serat pendek yang terputus dan
mempunyai dua jenis yaitu :
1. Short Alighned Fiber, potongan serat tersusun dalam arah tertentu, sesuai
dengan keperluan setiap lamina.
2. In-Plane Random Fiber, potongan serat disebarkan secara acak atau arahnya
tidak teratur.
17
2) Sandwich Panels
Komposit sandwich merupakan salah satu jenis komposit struktural yang sangat
potensial untuk dikembangkan. Komposit sandwich merupakan komposit yang tersusun dari
3 lapisan yang terdiri dari flat composite (metal sheet) sebagai kulit permukaan (skin) serta
meterial inti (core) di bagian tengahnya (berada di antaranya). Core yang biasa dipakai
adalah core import, seperti polyuretan (PU), polyvynil Clorida (PVC), dan honeycomb.
Komposit sandwich dibuat dengan tujuan untuk efisiensi berat yang optimal, namun
mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Sehinggga untuk mendapatkan
karakteristik tersebut, pada bagian tengah diantara kedua skin dipasang core. Komposit
sandwich merupakan jenis komposit yang sangat cocok untuk menahan beban lentur,
impak, meredam getaran dan suara. Komposit sandwich dibuat untuk mendapatkan
struktur yang ringan tetapi mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Biasanya
pemilihan bahan untuk komposit sandwich, syaratnya adalah ringan, tahan panas dan
korosi, serta harga juga dipertimbangkan. Dengan menggunakan material inti yang sangat
ringan, maka akan dihasilkan komposit yang mempunyai sifat kuat, ringan, dan kaku.
Komposit sandwich dapat diaplikasikan sebagai struktural maupun non-struktural bagian
internal dan eksternal pada kereta, bus, truk, dan jenis kendaraan yang lainnya.
Gambar 6. Struktur Sandwich
18
Beberapa kegunaan / aplikasi dari komposit struktural sebagai berikut:
1. Komponen pada pesawat terbang
2. Komponen pada mobil balap
3. Komponen pada kereta
19
(a) (b) (c)
Gambar 5. Aplikasi komposit struktural pada (a) pesawat terbang (b) mobil balap (c) kereta
Daftar Pustaka
Schwartz, M.M, Composite Materials Handbook, 2nd Edition, McGraw Hill Inc., New York
(1992)
Callister, W.D and Rethwisch , D.G, Materials Science and Engineering, 8th Edition, New York
(2011)
John, V.B, Introduction to Engineering Materials, 2nd Edition, New York (1983)
http://www.phy.cuhk.edu.hk/orientationday/materials.htm
http://avstop.com/ac/Aviation_Maintenance_Technician_Handbook_General/5-34.html
20
http://navier.engr.colostate.edu/whatische/ChEL05Body.html
http://aw697488.blogspot.com/2011/05/material-teknik.html
http://wallpaper.flashgame168.com/aircraft/images/13.jpg
http://www.aviationnews.eu/2011/11/07/embraer-and-cit-aerospace-sign-an-agreement-
for-up-to-30-e-jets/cit-aerospace/
http://kk.docdat.com/docs/index-367292.html
http://blog.uin-malang.ac.id/nurun/files/2013/03/Teknologi-Komposit.pdf
http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/124670-R040809-Analisis%20pengaruh-Literatur.pdf
http://himamet.files.wordpress.com/2008/06/materi-fantasy-explosive-2-komposit1.pdf
https://groups.google.com/forum/#!msg/mhs-kapal-itats/FmSLiGAbBqY/LVzhLPTRU2oJ
http://adhefatir.blogspot.com/2011/01/struktur-sandwich.html
http://fendyhasan.blogspot.com/2009/02/teknologi-komposit.html
21