Reaksi Kimia Analisa Karbon Organik Pada Tanah

Dasar Penetapan

Karbon sebagai senyawa organik akan mereduksi Cr6+ yang berwarna jingga menjadi Cr3+ yang berwarna hijau dalam suasana asam. Intensitas warna hijau yang terbentuk setara dengan kadar karbon dan dapat diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 561 nm.

Reaksi Kimia

2Cr2O72- + 3C0 + 16H+   <->  4Cr3+ + 3CO2 + 8H2O

Daftar Pustaka

  • Petunjuk Teknis Edisi 2 Analisis Kimia Tanah, Tanaman, Air dan Pupuk,  Penerbit: Balai Penelitian Tanah Bogor Jawa Barat,  ISBN 978-602-8039-21-5.
  • Brian A. Schumacher, Methods For The Determination Of Total Organic Carbon (TOC) In Soils and Sediments, United States Environmental Protection Agency.

Oxidative Desulfurization

Aku membuat tulisan ini karena penasaran dengan penelitian tim temanku di kantor. Penelitian tentang pembuatan katalis untuk oxidative desulfurization (ODS). Penasarannya bukan di katalisnya tapi proses di ODS. Proses apa ini ? Yang aku tahu dari mendengar presentasinya, proses ini dapat menurunkan kadar sulfur di bahan bakar minyak (bbm). Terus apa bedanya dengan hydrotreating yang prosesnya sudah dikenal dan digunakan secara komersil di kilang ? Sehingga ditanyakan ke mbah google dan inilah hasilnya berupa tulisan sederhana. Selamat membaca :-).
Pengurangan kadar sulfur pada bbm pastinya berhubungan dengan peraturan yang berlaku. Peraturan ini mengharuskan kadar maksimal sulfur semakin rendah. Sebagai contoh kita bisa lihat pada spesifikasi bbm minyak solar 48 (Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi No 978.K/10/DJM.S/2013). Kadar sulfur maksimal saat ini hingga tahun 2015 adalah 0,35 % m/m (3500 ppm). Mulai 1 Januari 2016, kadar sulfur maksimal lebih rendah dibanding tahun 2015 yaitu 0,30 % m/m. Mulai 1 Januari 2017, kadar sulfur maksimal 0,25 % m/m (2500 ppm). Mulai 1 Januari 2021, kadar sulfur maksimal 0,05 % m/m (500 ppm) dan mulai 1 Januari 2025, kadar sulfur maksimal 0,005 % m/m (50 ppm).
Persyaratan kadar sulfur yang semakin rendah tentu menjadi tantangan untuk di kilang. Kilang pada umumnya menggunakan hydrotreating. Proses ini membutuhkan gas hydrogen dan katalis. Semakin rendah kadar sulfur maka bahan untuk hydrotreating (gas hydrogen dan katalis) yang digunakan semakin banyak dan proses semakin keras (temperature dan tekanan lebih tinggi). Hal ini disebabkan umpan yang digunakan di kilang semakin lama merupakan minyak bumi dengan kadar sulfur semakin tinggi. Hal  ini akan menambah biaya operasional di kilang tersebut. Disisi lain karena persyaratan sulfur di peraturan menyebabkan kilang tetap menjalankan proses yang semakin mahal ini.

Pada umumnya hydrotreating dilakukan satu kali tetapi dengan semakin tingginya kadar sulfur, ada kemungkinan hydrotreating dilakukan dua kali. Cara ini tentu tidak ekonomis karena proses sama dilakukan dua kali menyebabkan biaya semakin mahal. Hal ini menimbulkan pemikiran untuk menggabungkan hydrotreating di tahap awal dan tahap keduanya berupa ODS. Proses kedua ini lebih murah dibandingkan hydrotreating dengan alasan tidak menggunakan gas hydrogen, proses operasional tidak membutuhkan temperature dan tekanan yang tinggi. Sehingga biaya operasional yang dikeluarkan lebih murah dibandingkan menggunakan dua kali hydrotreating. Selain itu keuntungan ODS adalah dapat mengurangi kadar sulfur pada senyawa hidrokarbon sulit yang sulit dilakukan oleh proses konvensional. Refractory-substituted dibenzothiophenes (DBT) dapat dengan mudah dioksidasi pada kondisi temperatur dan tekanan yang rendah untuk membentuk sulfone. Reaksi yang terjadi sebagai berikut

ODS

Proses ini melibatkan reaksi oksidasi sehingga dibutuhkan zat pengoksidasi seperti hydrogen peroxide atau organic peroxide. Pada awal sulfur yang terikat di hidrokarbon bersifat non polar dan setelah di oksidasi maka sulfur yang ada membentuk sulfone. Sulfon ini sifat kepolarannya tinggi sehingga mudah dipisahkan dari produk diesel dengan cara ekstraksi atau adsorpsi. Sulfone yang sudah dipisahkan ini dapat digunakan untuk bahan baku proses yang lain. Ternyata ODS suatu proses yang menarik untuk dipelajari dan menjanjikan untuk dikembangkan.

Daftar Pustaka
Ron Gatan, Paul Barger and Visnja Gembicki. Oxidative Desulfurization : A New Technologi for ULSD. UOP LLC Des Palines, Illinois, USA.

Rules Of Thumb About Nitrite and Nitrate

  1. In unpolluted, oxygenated surface waters, oxidized nitrogen is normally in the form of nitrate, with only trace amounts of nitrite.
  2. Measurable nitrite concentrations are more common in groundwater because of low oxygen concentrations in the soil’s subsurface.
  3. Nitrate and nitrite both leach readily from soils to surface waters and groundwater.
  4. High concentrations (>1-2 mg/L) of nitrate or nitrite in surface waters or groundwater generally indicate agricultural contamination from fertilizers and manure seepage.
  5. Greater than 10 mg/L of total nitrite and nitrate in drinking water is considered a human health hazard.

Reference

Eugene R. Weiner. Application of Environmental Aquatic Chemistry. A Practical Guide. Third edition. CRC Press

Nitrit dan Nitrat

Ammonia dan bahan nitrogen lain pada air alami cenderung teroksidasi oleh bakteri aerobic, pertama menjadi nitrit kemudian menjadi nitrat. Oleh karena itu, seluruh senyawa organik yang mengandung nitrogen harus dipertimbangkan sebagai sumber potensial nitrat dibawah kondisi aerobic.  Senyawa nitrogen organik masuk ke lingkungan dari ekskresi hewan liar dan ikan, jaringan hewan yang mati, kotoran manusia, dan kotoran ternak. Nitrat anorganik terutama berasal dari  produksi pupuk yang mengandung ammonium nitrat dan potassium nitrat, dan bahan peledak berbasis nitrat dan bahan bakar berbasis roket.

Dalam air beroksigen, nitrit dengan cepat teroksidasi menjadi nitrat, sehingga biasanya nitrit kecil kadarnya di air permukaan. Reaksi berjalan reversible; dibawah kondisi kurang oksigen, yang sering terjadi pada air tanah, nitrat dapat tereduksi  menjadi nitrit.

2NO2 + O2     <–>         2 NO3

Nitrit dan nitrat adalah nutrient yang penting bagi tanaman, tetapi keduanya beracun bagi ikan (tapi hampir tidak beracun seperti NH3) dan manusia pada konsentrasi yang cukup tinggi. Nitrat dan nitrit sangat mudah larut, tidak mudah sorb terhadap mineral dan permukaan tanah, dan sangat mobile di lingkungan, bergerak tanpa kehilangan secara signifikan ketika dilarutkan dalam air permukaan dan air tanah. Konsekuensinya, ketika kadar nitrat di tanah tinggi, kontaminasi air tanah akibat terlepasnya nitrat menjadi masalah serius. Tidak seperti amonia, nitrit dan nitrat tidak menguap dan tetap dalam air sampai mereka dikonsumsi oleh tanaman dan mikroorganisme.

Daftar Pustaka

Eugene R. Weiner. Application of Environmental Aquatic Chemistry. A Practical Guide. Third edition. CRC Press

Analisa Kadar Oksidan Dengan NBKI

Oksidan di atmosfer yang umumnya dianalisa meliputi ozon, hydrogen peroksida, organik peroksida dan klorin. Metode klasik untuk analisa oksidan adalah berdasarkan oksidasi I dilanjutkan dengan pengukuran spektrofotometer produknya. Sampel di sampling dalam 1% KI dalam buffer pH 6,8. Reaksi oksidan dengan ion iod diperlihatkan dengan reaksi menggunakan ozon :

O3 + 2H+ + 3I  –>  I3 + O2 + H2O

Absorbansi produk I3 yang berwarna diukur dengan spektrofotometer pada 352 nm. Pada umumnya nilai oksidan dinyatakan dalam ozon, meskipun harus dicatat bahwa tidak semua oksidan, PAN sebagai contohnya bereaksi sama efisiennya dengan O3. Oksidasi I- dapat digunakan untuk range konsentrasi 0,01 ppm – 10 ppm (19,6 µg/Nm3 – 19620 µg/Nm3 sebagai ozon).Dalam jangka waktu 30 menit – 60 menit setelah pengambilan sampel, analisa spektrofotometer harus segera dilakukan.

Daftar Pustaka

– SNI 19-7118.7-2005
– Stanley E. Manahan. Environmental Chemistry. 8 Ed. CRC Press