e-MODUL PEMBAKARAN HIDROKARBON
Puji syukur Penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan begitu banyak nikmat hingga memudahkan jalan dalam menyelesaikan E-Modul “Pembakaran Hidrokarbon”. Penulis mengucapkan terima kasih kepada ibu Roza Linda, M. Si. Selaku dosen mata kuliah Media Pembelajaran Kimia yang telah memberikan tugas ini sehingga dapat menambah pengetahuan dan wawasan sesuai bidang pendidikan yang Penulis tekuni. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan makalah ini. Oleh karena itu, diharapkan kritik dan saran yang membangun agar makalah ini dapat menjadi makalah yang baik dan bermanfaat nantinya. Akhir kata Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak, semoga mendapat balasan yang setimpal dari Allah SWT, Amin. KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI Kata Pengantar................................................................................................. i Daftar Isi...................................................................................................... ....ii Peta Konsep......................................................................................................iii Petunjuk Penggunaan e-Modul..........................................................................iv Capaian Pembelajaran.......................................................................................v Uraian Materi....................................................................................................1 Rangkuman...................................................................................................... 9 Tugas..............................................................................................................10 EVALUASI..................................................................................................... ..11 Glosarium.......................................................................................................15 DAFTAR PUSTAKA ii
PEMBAKARAN HIDROKARBON Peta Konsep iii PEMBAKARAN SEMPURNA PEMBAKARAN TAK SEMPURNA UPAYA MENGATASI DAMPAK PEMBAKARAN HIDROKARBON DAMPAK PEMBAKARAN HIDROKARBON BAHAN BAKAR ALTERNATIF
PETUNJUK PENGGUNAAN e-MODUL Agar proses belajar kalian lebih efektif dan bisa mendapatkan hasil belajar yang maksimal maka berikut diberikan petunjuk penggunaan e-modul. Hal yang perlu kalian lakukan adalah : 1. Gunakan perangkat untuk mengakses anyflip.com 2. Bacalah peta konsep dan pahami tentang Pengenalan Ilmu Kimia 3. Perdalam pemahamanmu tentang konsep Pengenalan Ilmu Kimia dengan memahami rangkuman pembelajaran kemudian kerjakan penugasan mandiri dan latihan soal 4. Akhiri kegiatan dengan mengisi penilaian diri dengan jujur dan ulangi lagi pada bagian yang masih belum sepenuhnya di mengerti 5. Kerjakan soal evaluasi di akhir modul iv
Capaian Pembelajaran Peserta didik mampu Mengidentifikasi reaksi pembakaran hidrokarbon yang sempurna dan tidak sempurna serta sifat zat hasil pembakaran (CO2 , CO, dan partikulat karbon). v
Pembakaran Hidrokarbon Pembakaran hidrokarbon dalam bentuk bahan bakar (batubara, minyak bumi, dan gas alam) akan menghasilkan gas-gas sisa pembakaran yang dapat menyebabkan masalah bagi pencemaran lingkungan, khususnya pencemaran udara. Proses pembakaran hidrokarbon terdapat dua jenis, yaitu pembakaran sempurna dan pembakaran tidak sempurna. Pada pembakaran sempurna, reaktan terbakar dengan oksigen menghasilkan gas karbon dioksida dan air. Berikut contoh pembakaran sempurna dari gas metana. Sementara itu, pembakaran tidak sempurna dihasilkan bila tidak ada oksigen yang cukup untuk membakar bahan bakar sepenuhnya menjadi karbon dioksida dan air. Pada pembakaran ini dihasilkan lebih sedikit kalor sehingga dapat mengurangi efisiensi bahan bakar. Akan tetapi, kerugian lain dari pembakaran tak sempurna adalah dihasilkannya gas karbon monoksida (CO) yang bersifat racun. Oleh karena itu, pembakaran tak sempurna akan mencemari udara. 1
Sumber pencemaran udara dan lingkungan terbesar adalah penggunaan bahan bakar fosil. Pencemaran udara dan lingkungan yang diakibatkan oleh pembakaran bahan bakar fosil merupakan masalah yang sampai saat ini sulit untuk dikendalikan. Hal ini disebabkan semakin banyaknya kendaraan bermotor dan pabrik-pabrik. Pembakaran bahan bakar fosil tidak sempurna dapat menimbulkan pencemaran udara yang berupa partikulat atau gas yang dapat membahayakan kesehatan manusia dan kestabilan bumi. Pencemaran udara terjadi karena adanya bahan pencemar (polutan) yang masuk ke dalam lingkungan udara (atmosfer). Bahan pencemar umumnya berbentuk gas yang mudah menyebar. Berikut beberapa gas paling berbahaya yang tergolong ke dalam jenis polutan penyebab pencemaran udara. Dampak Pembakaran Hidrokarbon 1. Gas Karbon Dioksida (CO2) Gas karbon dioksida merupakan hasil dari pembakaran sempurna dari senyawa hidrokarbon, terutama pada pembakaran bahan bakar minyak kendaraan bermotor, pembakaran hutan, dan asap pabrik industri. Semakin banyak terjadi pembakaran bahan bakar, maka akan meningkatkan kadar karbon dioksida , sehingga udara semakin tercemar. Apabila, karbon dioksida di udara terus meningkat dan melebihi batas (kadarnya tidak melebihi 0,0035% dari udara bersih) maka akan menyebabkan terbentuknya gas rumah kaca yang efeknya akan meningkatkan suhu bumi atau yang disebut pemanasan global (global warming). Hal tersebut terjadi karena sebagian sinar matahari yang masuk ke bumi dipantulkan ke luar angkasa. Karena tertahan oleh adanya rumah kaca, maka sinar tersebut tetap berad di permukaan bumi dan akan meningkatkan suhu bum Pemanasan global ini juga dapat mengakibatkan baha kekeringan dan mencairnya lapisan es di daerah kut yang mengancam kehidupan manusia. 2
Gas karbon monoksida (CO) terbentuk akibat proses pembakaran yang tidak sempurna. Proses pembakaran tidak sempurna dapat terjadi pada mesin kendaraan, seperti mobil, sepeda motor, mesin, industri, dan kereta api. Gas CO merupakan gas yang tidak berbau, tidak berasa, dan tidak stabil sehingga sangat reaktif. Apabila gas CO ini terhirup melalui saluran pernapasan dan berdifusi ke dalam darah, maka CO akan lebih cepat berikatan dengan hemoglobin (Hb) membentuk karbosihemoglobin (COHb) dibandingkan dengan hemoglobin yang bereaksi dengan oksigen membentuk oksihemoglobin (O,Hb). Afinitas gas karbon monoksida terhadap hemoglobin sekitar 300 kali lebih besar daripada oksigen. Bahkan hemoglobin yang telah mengikat oksigen dapat diserang oleh gas karbon monoksida, dengan reaksi : Akibatnya, CO akan terbawa jaringan dan oksigen dalam tubuh menjadi berkurang sehingga tubuh akan mengalami pusinh dan sakit kepala. Selain itu, penumpukan CO dalam jaringan dapat menimbulkan keracunan. 2. Karbon Monoksida (CO) Dampak Pembakaran Hidrokarbon 3
4. Oksida Nitrogen (NO dan NO2) Dalam silinder mesin kendaraan bermotor, adanya bunga api listrik menyebabkan sedikit nitrogen bereaksi dengan oksigen membentuk gas NO. Setelah keluar dari knalpot, gas NO bereaksi dengan udara (oksigen) membentuk NO2 Sebenarnya gas NO dan NO, tidak beracun secara langsung. Akan tetapi, gas NO dapat bereaksi dengan bahan pencemar lain yang akan menimbulkan asap kabut atau smog. Zat ini dapat membuat iritasi pada mata dan saluran pernapasan. Smog juga mengurangi daya pandang dan membuat tanaman menjadi layu. Dampak Pembakaran Hidrokarbon 3. Oksida Belerang (SO2dan SO3 ) Selain mengandung senyawa hidrokarbon, dalam minyak bumi juga terdapat unsur belerang. Di udara bebas belerang dapat berupa gas SO, SO2, dan SO3. Gas belerang tersebut dihasilkan oleh pembakaran minyak bumi dan batu bara. Oleh karena itu, dampak pembakaran bahan bakar dalam mesin kendaraan bermotor menghasilkan gas belerang dioksida (SO2)Gas hasil pembakaran bahan bakar fosil, khususnya batu bara adalah gas SO2 dan SO3. Jika gas SO2 terhisap dalam pernapasan akan membentuk asam sulfit yang merusak jaringan sehingga menimbulkan rasa sakit. Sementara itu, jika yang terhirup gas SO3 akan membentuk asam sulfat yang berbahaya. Jika oksida belerang larut dalam hujan akan menyebabkan hujan asam. 4
1. Mengurangi Konsumsi Bahan Bakar Minyak Mengurangi konsumsi bahan bakar minyak bumi berguna untuk mengura efek pencemaran gas-gas yang ditimbulkan dari pembakaran bahan bakar minya Untuk itu, banyak penelitian yang mengembangkan bahan bakar alternatif. Prinsipny adalah bahan bakar alternatif tersebut dapat mengurangi pencemaran udara dan lingkungan. Contohnya adalah mobil yang menggunakan tenaga surya. 2. Membangun Jalur Hijau Jalur hijau merupakan sebuah jalur yang sering dilewati oleh banyak kendaraan bermotor yang biasanya ditanami berbagai macam jenis tanaman atau pepohonan di sepanjang jalan. Pepohonan yang ditanam di sepanjang jalur hijau ini akan menghisap gas CO2 yang dikeluarkan oleh kendaraan bermotor berbahan bakar bensin. Gas CO2 sangat dibutuhkan oleh pohon hijau tersebut karena untuk proses fotosintesis, sedangkan jika CO2 tetap berada di atmosfer akan menimbulkan pemanasan global dan efek rumah kaca. Proses fotosintesis itulah yang bisa sangat bermanfaat bagi manusia Selain dapat mengurangi dampak dari pencemaran udara akibat penggunaan bahan bakar minyak bumi, hasil dari proses fotosintesis tersebut adalah gas (oksigen) O2 yaitu gas yang kita hirup untuk bernapas di kehidupan seharihari sehari-hari. Oleh karena itu, membangun jalur hijau merupakan salah satu cara yang cukup efektif untuk mengurangi pencemaran udara. Upaya Mengatasi Dampak Pembakaran Hidrokarbon 5
3. Mengurangi Penggunaan Kendaraan Bermotor Mengurangi penggunaan kendaraan bermotor dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain saat berpergian lebih memilih menggunakan sepeda, berjalan kaki, atau menggunakan kendaraan umum daripada menggunakan motor atau mobil pribadi. Sepeda merupakan salah satu kendaraan alternatif yang dapat digunakan. Walaupun dalam menggerakannya memerlukan tenaga, namun banyak manfaat yang didapatkan jika menggunakan sepeda. Manfaat pertama yang kita dapatkan jika menggunakan sepeda adalah tidak perlu mengeluarkan biaya apapun untuk membeli sumber energi untuk sepeda. Kedua, lebih ramah lingkungan karena sepeda tidak menggunakan minyak bumi untuk menggerakkannya dan sepeda tidak akan menghasilkan emisi gas buang apapun sehingga tidak akan mencemari udara. Ketiga, akan membuat pemakai sepeda ini menjadi lebih sehat karena diperlukan tenaga untuk mengayuh sepeda. Upaya Mengatasi Dampak Pembakaran Hidrokarbon 6
Bahan bakar minyak atau BBM merupakan salah satu sumber energi yang tidak dapat diperbarui dan pasti akan habis suatu saat. Walaupun penggunaan bahan bakar minyak sangat bermanfaat bagi kehidupan, namun bahan bakar fosil seperti solar dan bensin juga dikenal memiliki dampak buruk bagi lingkungan. Oleh karena itu, penting sekali mencari bahan bakar alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi dunia yang selalu meningkat. Penggunaan bahan-bakar alternatif dilakukan dengan tujuan sebagai berikut. a. Bahan bakar alternatif digunakan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar hidrokarbon yang mengakibatkan kerusakan lingkungan akibat emisi karbon dioksida tinggi, yang berkontribusi terhadap kabut asap, polusi udara, dan pemanasan global. b. Sebagian besar bahan bakar alternatif tidak diturunkan dari bahan bakar fosil yang merupakan sumber daya yang terbatas. c. Bahan bakar alternatif dapat membantu negara memenuhi kebutuhan energi secara lebih mandiri. Adapun beberapa bahan bakar alternatif yang dapat dipergunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil antara lain sebagai berikut. 1. Bahan Bakar Gas Bahan bakar gas (BBG) berasal dari gas bumi yang telah dimurnikan dengan aman, bersih, dan murah. Gas bumi adalah hasil proses alami berupa hidrokarbon yang dalam kondisi tekanan dan temperatur atmosfer berupa fase gas yang diperoleh dari proses penambangan minyak dan gas bumi. BBG dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif untuk kendaraan bermotor. Komposisi BBG sebagian besar terdiri dari 90% gas metana dan etana serta selebihnya merupakan gas propana, butana, nitrogen, dan karbon dioksida. Efisiensi pembakaran gas alam lebih tinggi daripada bahan bakar fosil lainnya, seperti bahan bakar minyak dan batubara Begitu pula dengan emisi gas dari pembakaran gas alan anh lebih rendah dibandingkan fosil lain karena emisi nitrogen oksida, sulfur diokaisda dan karbon jauh lebih rendah. Bahan Bakar Alternatif 7
2. Listrik Listrik berpotensi menjadi sumber energi alternatif untuk masa depan. Hanya saja di sebagian belahan dunia, listrik masih menjadi sumber daya langka yang belum tersebar merata. Sumber energi listrik dimanfaatkan untuk mengganti bahan bakar minyak pada kendaraan bermotor. Walaupun masih sangat sedikit jumlahnya. namun di masa depan mobil bertenaga listrik akan menjadi solusi kendaraan yang menjanjikan. Hal ini didukung oleh banyaknya pabrik mobil yang sudah mulai memproduksi mobil listrik 3. Biodisel Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang bersumber dari minyak nabati atau lemak hewan. Salah satu bahan baku untuk biodiesel sangat melimpah, sekaligus merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan dengan emisi rendah, yaitu limbah minyak goreng dari restoran. Mesin kendaraan dapat dikonversi sehingga dapat membakar biodiesel dalam bentuk murni dan dapat dicampur dengan diesel konvensional untuk digunakan pada mesin yang tidak dimodifikasi. Satu- satunya hambatan adalah peralatan yang dapat mengekstrak sejumlah besar energi biomassa dari berbagai sumber Bahan Bakar Alternatif 8
Dampak dari pembakaran hidrokarbon antara lain pencemaran udara, hujan asam dan efek rumah kaca Rangkuman 9
Jika bahan bakar hidrokarbon bercampur dengan zat pengotor maka pada pembakarannya akan dihasilkan polutan polutan gas SO2 yang dapat menyebabkan terjadinya green house effect, jelaskan pernyataan ini? Tugas 10
1. Pembakaran bahan bakar fosil (batubara, minyak bumi dan gas alam) dapat menyebabkan masalah pencemaran lingkungan, khususnya pencemaran udara. Seperti yang terjadi di kota-kota besar dan padat penduduk. Pencemaran udara merupakan imbas negatif dari perkembangan zaman, kehadiran pabrik-pabrik industri skala besar dan juga kendaraan bermotor mengeluarkan gas emisi yang umuya tidak ramah lingkungan. Ini tentu hal yang tidak mengenakan, pencemaran udara bisa menyebabkan berbagai macam penyakit, menggangu kesehatan manusia, merusak keindahan alam, membuat hidup menjadi tidak nyaman. Berdasarkan wacana tersebut, gagasan yang dapat dilakukan untuk mengurangi pencemaran polusi udara oleh seorang pelajar adalah ... . A. Menggunakan energi listrik secara berlebihan seperti sering mencharge gadget, menyalakan lampu pada siang hari di sekolah. B. Ikut serta menjaga kebersihan lingkungan yang ada di sekitar sekolah dan tidak membiarkan sampahberserakan. C. Mengurangi jalur hijau berupa penanaman pohon-pohon di halaman sekolah agar CO2 dapat terserap kembali melalui daur oksigen dan fotosintesis. D. Mengurangi penggunaan kendaraan bermotor seperti menggunakan sepeda ontel, berjalan kaki, menggunakan kendaraan umum saat berangkat dan pulang sekolah E. Menggunakan botol minuman atau tempat makan yang terbuat dari plastik yang dibawa dari rumah sehingga tidak terbuang. Evaluasi 11
2. Pembakaran tidak sempurna terjadi jika tidak ada oksigen yang cukup untuk membakar bahan bakar sepenuhnya menjadi gas karbon dioksida dan uap air. Pembakaran tidak sempurna menghasilkan gas karbon monoksida (CO). Gas CO dapat mencemari udara dan bersifat racun, hal ini disebabkan oleh …. A. Gas CO dapat berikatan dengan hemoglobin membentuk COHb B. Gas CO dapat larut dalam air membentuk CO2-H2 C. Gas CO mudah bereaksi dengan O2 membentuk CO2 yang beracun D. Gas CO berbau busuk dan menusuk E. Gas CO adalah gas yang bersifat reaktif dan mudah bereaksi dengan unsur- unsur lain Evaluasi 12
3. Senyawa NO dan NO2 tidak beracun terhadap manusia, tetapi tergolong pencemar udara karena…. A. Menyebabkan terbentuk gas rumah kaca B. Merusak lapisan ozon dengan cepat secara terus-menerus C. Bereaksi dengan pencemar lain menimbulkan iritasi pada mata dan smog D. Bereaksi dengan pencemar lain dan menimbulkan hujan asam E. Bereaksi dengan oksigen di udara menyebabkan halilintar 4. Indonesia merupakan salah satu Negara OPEC yang berarti negara pengekspor minyak di dunia, namun saat ini menjadi pengimpor minyak bumi. Berdasarkan perhitungan rasio cadangan minyak bumi Indonesia akan habis sekitar tahun 2027. Hal itu menandakan, kita tidak boleh menggunakan bahan bakar minyak secara berlebihan. Dampak negatif yang dapat terjadi jika bahan bakar minyak digunakan secara berlebihan adalah…. A. Negara kita akan kaya bahan bakar minyak B. Negara kita akan mengalami pencemaran C. Negara kita akan kehabisan bahan bakar minyak D. Negara kita akan mengalami polusi yang sangat hebat E. Negara kita akan disegani oleh negara lain Evaluasi 13
5. Proses knocking atau ketukan pada mesin kendaraan bermotor disebabkan oleh..... A. Pembakaran tak sempurna B. Pembakaran tak tepat waktu C. Sistem pengapian kendaraan yang tidak baik D. Aus-nya mesin karena pemakaina yang berlebihan E. Kelebihan bahan bakar dan terjadi pembakaran tak sempurna Evaluasi 14
Pembakaran sempurna : Reaksi pembakaran senyawa hidrokarbon yang menghasilkan gas karbondioksida(CO₂) dan uap air (H₂O). Reaksi pembakaran tidak sempurna: Proses pembakaran senyawahidrokarbon yang menghasilkan gas karbon monoksida (CO) dan uap air (H₂O),hal ini terjadikarena kurangnya oksigen Efek rumah kaca (greenhouse effect) : peristiwa naiknya suhulingkungan (permukaan bumi)akibat sinar matahariyang sebagian diserapoleh bumi dan sinar yang dipantulan keangkasa terhalang oleh gas CO2, sehingga sinar inframerah terperangkap diatmosfir bumi. Hujan asam : peristiwa bereaksinya air hujan denganpolutan gas SO2,SO3 atau NO2 membentuk senyawa asam (H2SO3, H2SO4 atau HNO3) yang terlarut dalam air hujandan bersifat korosif Glosarium 15
Maryono. 2017. Kimia untuk SMA Kelas XI. Jakarta : Quadra Daftar Pustaka
Penulis bernama lengkap Disa Putri Anggianti, tempat lahir Tanjung Balai Karimun, 20 September 2003. Ia adalah anak tunggal. la alumni SMA Negeri 1 Seberida, dan sekarang Mahasiswa Jurusan Pendidikan Kimia FKIP Universitas Riau. Biografi Penulis