Energi listrik beserta pemanfaatan

Pemakaian energi listrik dewasa ini sudah sangat luas, bahkan manusia sangat sulit melepaskan diri dari kebutuhan dengan energi listrik. Semakin lama tidak ada satupun alat kebutuhan manusia yang tidak membutuhkan listrik. Karena semua ini manusia tiap hari selalu berfikir bagaimana menciptakan dan menggunakan energi listrik secara efektif dan efesien.

ENERGI LISTRIK

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Maka pengertian energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan usaha listrik (kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain). Energi listrik dilambangkan dengan W.

PEMANFAATAN ENERGI LISTRIK

Energi listrik dapat diubah-ubah menjadi berbagai bentuk energi yang lain. Energi listrik menjadi energi kalor, alat yang digunakan yaitu setrika listrik, ceret listrik, kompor listrik , dll. Energi listrik menjadi energi cahaya, alat yang digunakan yaitu lampu pijar, lampu neon, dll. Energi listrik menjadi energi gerak, alat yang digunakan yaitu kipas angin, penghisap debu, dll dan masih banyak lagi penggunaan energi listrik.

Pada saat  ini sudah terjadi global warming. Oleh karena itu kita sebagai manusia harus dapat memanfaatkan dari hl-hal yang sepele menjadi hal yang bermanfaat. Sampah organik (termasuk didalamnya sisa makanan) dapat dikonversi menjadi listrik dengan menggunakan teknologi konversi sampah menjadi gas methan (combustible gas), lalu menjadi listrik yang disebut dengan biogas. Sedangkan sampah organik yang berupa biomassa dapat dikonversikan menjadi listrik dengan cara direct combustion yang dikenal dengan PLTSa (Pembangkit Listrik Tenaga Sampah).

Secara alami, sampah organik dengan bantuan bakteri pengurai menghasilkan gas methan sebagai hasil sampingan dari kegiatan degenerasi penguraian sampah. Gas methan (combustible gas) ini menurut para peneliti, jika terbuang di alam berpotensi sebagai perusak lapisan ozon dan meningkatkan efek global warming. Untuk itulah menjadi penting pemanfaatan gas methan  menjadi listrik karena selain dapat mengurangi dampak pemanasan global, juga dapat menambah suplai listrik di daerah.

Secara umum, unsur dalam sampah yang dapat dimanfaatkan menjadi biogas adalah sebesar 69% yaitu 42% sampah organik dan 27% sampah sisa makanan (Mauliva,2009). Untuk mempercepat terjadinya biogas dalam proses fermentasi sampah organik, biasanya digunakan katalisator berupa penambahan bakteri pengurai sampah yaitu bakteri saprofit (wikipedia). Teknologi konversi biogas menjadi listrik yang digunakan misalnya adalah PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap) yang bekerja berdasar siklus kombinasi (siklus Rankine dan Brayton) yang merupakan sistem pembangkit listrik yang memanfaatkan sejumlah panas terbuang (exhaust gas) di turbin gas PLTG yang temperaturnya relatif tinggi untuk menghasilkan uap pada turbin uap (Rais,2006).

Namun, teknologi konversi biogas ini masih terkendala terhadap isu ketahanan dan keawetan material yang digunakan karena biogas yang salah satu komposisinya adalah H₂S (hidrogen sulfida) mengakibatkan bahan yang dilewatinya rentan terhadap korosi. Sehingga diperlukannya inovasi rekayasa teknologi material yang dapat berperan meningkatkan kekuatan material yang digunakan.

Dalam pengolahan sampah menjadi biogas, manajemen sampah dalam bentuk pemilahan sampah dari tingkat rumah tangga sampai ke tingkat landfill menjadi sangat penting karena dengan manajemen yang baik, pengolahan sampah menjadi lebih fokus dan tertata secara efektif serta mempermudah pengambilan bahan untuk biogas yang berupa sampah residu (sampah organik).

Sifat-sifat Kimia

Beberapa sifat kimia

berbeda dengan sifat fisika yang telah diuraikan, yaitu aktivitas optik, sifat kimia karbohidrat berhubungan erat dengan gugus fingsi yang terdapat pada molekulnya, yaitu gugus –OH aldehida dan gugus keton. (McGilvery&Goldstein, 1996)

Sifat mereduksi

Monosakarida dan beberapa disakarida mempunyai sifat dapat mereduksi terutama dalam suasan basa. Sifat sebagai reduktor ini dapat digunakan untuk keperluan identifikasi karbohidrat maupun analisis kuantitatif. Sifat mereduksi ini disebabkan oleh adanya gugus aldehida atau keton bebas dalam molekul karbohidrat. Sifat ini tampak pada reaksi reduksi ion-ion logam misalnya ion Cu 2+ dan ion Ag+ yang terdapat pada pereaksi-pereaksi tertentu. Beberapa contoh diberikan sebagai berikut:

Pereaksi Fehling

Pereaksi ini dapat direduksi selain oleh karbohidrat yang mempunyai sifat mereduksi, juga dapat direduksi oleh reduktor lain. Pereaksi fehling terdiri atas 2 laruten, yaitu larutan Fehling A dan B. Larutan Fehling A adalah larutan CuSO4 dalam air, sedangkan larutan Fehling B adalah larutan garam K Natartat dan NaOH dalam air.

Dalam pereaksi ini ion Cu2+ direduksi menjadi ion Cu+ yang dalam suasana basa akan diendapkan sebagai Cu2O. Dengan larutan glukosa 1%, pereaksi Fehling menghasilkan endapan berwarna merah bata, sedangkan apabila digunakan larutan yang lebih encer misalnya larutan glukosa 0,1%, endapan yang terjadi berwarna hijau kekuningan. (McGilvery&Goldstein, 1996)

Pereaksi Benedict

Pereaksi benedict berupa larutan yang mengandung kuprisulfat, natrium karbonat dan natrium sitrat. Glukosa dapat mereduksi ion Cu2+ dari kuprisulfat menjadi ion Cu+ yang kemudian mengendap sebagai Cu2O. Adanya natrium karbonat dan natrium sitrat membuat peraksi benedict bersifat basa lemah.

Endapan yang terbentuk dapat berwarna hijau, kuning atau merah bata. Warna endapan ini tergantung pada konsentrasi karbohidrat yang diperiksa. Pereaksi Benedict lebih banyak digunakan pada pemeriksaan glukosa dalam urine daripada pereaksi Fehling karena beberapa alasan.

Apabila dalam urine terdapat asam urat atau kreatinin, kedua senyaea ini dapat mereduksi pereaksi Fehling, tetapi tidak dapat mereduksi pereaksi Benedict. Di samping itu pereaksi Benedict lebih peka daripada pereaksi Fehling. Penggunaan pereaksi Benedict juga lebih mudah karena hanya terdiri atas satu macam larutan, sedangkan pereaksi Fehling terdiri atas dua macam larutan. (McGilvery&Goldstein, 1996)

Pereaksi Barfoed

Pereaksi ini terdiri atas larutan kupriasetat dan asam asetat dalam air, dan digunakan untuk membedakan antara monosakarida dengan disakarida. Monosakarida dapat mereduksi lebih cepat daripada disakarida. Jadi Cu2O terbentuk lebih cepat oleh monosakarida daripada oleh disakarida, dengan anggapan bahwa konsentrasi mopnosakarida dan disakarida dalam larutan tidak berbeda banyak.

Tauber dan Kleiner membuat modifikasi atas pereaksi ini, yaitu dengan jalan mengganti asam asetat dengan asam laktat dan ion Cu+ yang dihasilkan direaksikan dengan pereaksi warna fosfomolibdat hingga menghasilkan warna biru adanya monosakarida. Disakarida dengan konsentrasi rendah tidak memberikan hasil positif. Perbedaan antara pereaksi Barfoed dengan pereaksi Fehling atau Benedict ialah bahwa pereaksi Barfoed digunakan pada suasana asam. (McGilvery&Goldstein, 1996)

Apabila karbohidrat mereduksi suatu ion logam, karbohidrat ini akan teroksidasi menjadi gugus karboksilat dan terbentuklah asam monokarboksilat. Sebagai contoh galaktosa akan teroksidasi menjadi asam galaktonat, sedangkan glukosa akan menjadi asam glukonat. (McGilvery&Goldstein, 1996)

Pembentukan furfural

Dalam larutan asam yang encer, walaupun dipanaskan, monosakarida umumnya stabil. Tetapi apabila dipanaskan dengan kuat yang pekat, monosakarida menghasilkan furfural atau derivatnya. Reaksi pembentukan furfural ini adalah reaksi dehidrasi atau pelepasan molekul air dari seatu senyawa. (McGilvery&Goldstein, 1996)

Pentosa-pentosa hampir secara kuantitatif semua terdrhidrasi menjadi furfural. Dengan dehidrasi heksosa-heksosa menghasilkan hidroksimetilfurfural. Oleh karena furfural dan derivatnya dapat membentuk senyawa yang berwarna apabila direaksikan dengan naftol atau timol, reaksi ini dapat digunakan sebagai reaksi pengenal karbohidrat. (McGilvery&Goldstein, 1996)

Pereaksi Molisch terdiri atas larutan naftol dalam alkohol. Apabila pereaksi ini ditambahkan pada larutan glukosa misalnya, kemudian secara hati-hati ditambahkan asam sulfat pekat, akan terbentuk dua lapisan zat cair. Pada batas antara kedua lapisan itu akan terjadi warna ungu karena terjadi reaksi kondensasi antara furfural dengan naftol. Walaupun reaksi ini tidak spesifik untuk karbohidrat, namun dapat digunakan sebagai reaksi pendahuluan dalam analisis kualitatif karbohidrat. Hasil negatif merupakan suatu bukti bahwa tidak ada karbohidrat. (McGilvery&Goldstein, 1996).

Tes ini berguna untuk mengetahui pengaruh asam terhadap sakarida. Satu cincin merah-ungu menunjukkan adanya karbohidrat (Harper et al, 1979).

Pembentukan Osazon

Semua karbohidrat yang mempunyai gugus aldehid atau keton bebas akan membentuk osazon bila dipanaskan bersama fenilhidrazina berlebih. Osazon yang terjadi mempunyai bentuk kristal dan titik lebur yang khas bagi masing-masing karbohidrat. Hal ini sangat penting karena dapat digunakan untuk mengidentifikasi karbohidrat dan merupakan salah satu cara untuk membedakan beberapa monosakarida, misalnya antara glukosa dan galaktosa yang terdapat dalam urine wanita dalam masa menyusui. (McGilvery&Goldstein, 1996)

Pada reaksi antara flukosa dengan fenilhirazina, mula-mula terbentuk D-glukosafenilhidrazon, kemudian reaksi berlanjut hingga terbentuk D-glukosazon. Glukosa, fruktosa dan amanosa dengan fenilhidrazon menghasilkan osazon yang sama. Dari struktur ketiga monosakarida tersebut tampak bahwa posisi gugus –OH dan atom H pada atom karbon nomor 3,4, dan 5 sama. Dengan demikian osazon yang terbentuk memiliki struktur yang sama. (McGilvery&Goldstein, 1996).

Daur sulfur

Daur Sulfur

Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. Sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfide dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogensulfida. Hidrogen sulfide ini sering kali mematikan mahluk hidup di perairan dan pada umumnya dihasilkan dari penguraian bahan organik yang mati.

            Duar sulfur dimulai dari, tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO4). Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfide dalam bentuk hydrogen sulfida (H2S). Kemudian H2S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus.

Sulfur/belerang diudara karena adanya aktifitas seperti gunung berapi atau karena  pembakaran bahan bakar fosil (SO2) yang oleh hujan akan dibawa kedaratan kembali untuk dirubah menjadi Sulfat yang penting untuk tumbuhan. Dalam siklus Biogeokimia (siklusapasaja) ini ada 3 hal pokok yaitu:

1.      Terjadi daur aliran zat kimia dari Bio ke Geo atau dari Mahkluk hidup ke Bumi (penguraian, zat sisa ekskresi. fotosintesis, respirasi dll yang ditujukan ke bumi dari mahkluk hidup).

2.      Terjadi daur aliran zat kimia dari Geo ke Bio yang tidak lain adalah pemanfaatan zat kimia entah dalam bentuk organic maupun anorganik, biasanya oleh tumbuhan lewat akarnya, ataupun segala yang ada di bumi yang dimanfaatkan untuk survivalnya entah itu respirasi, ataupun fotosintesis).

3.      Terjadi daur aliran zat kimia dari Geo ke Geo maksudnya senyawa kimia di udara dapat berpindah kedarat misalnya lewat hujan seperti darat ke udara – darat ke air - air kedarat dll , karena pelapukan, erosi, pengendapan. Perpindahan tersebut untuk suatu keseimbangan. Untuk daur aliran zat dari Bio ke Bio bisa ketahui melalui Rantai makanan atau Jaring makanan.