Semen Dari Sampah..... :)

Jepang, sebuah negeri penuh inovasi. Mungkin sebutan itu sesuai dengan bagaimana jepang menangani masalah sampah. Setelah berhasil membuat sebuah airport berkelas internasional di Kobe dimana yang dibuat diatas lapisan sampah, menerapkan pembuatan pupuk dari sampah di berbagai hotel di Jepang, kini Jepang telah berhasil mengubah sampah menjadi produk semen yang kemudian dinamakan dengan ekosemen.
 

Ekosemen

Ekosemen diambil dari kata “Ekologi” dan “Semen”. Diawali penelitian di tahun 1992,  para peneliti Jepang telah meneliti kemungkinan abu hasil pembakaran sampah, endapan air kotor dijadikan sebagai bahan semen. Dari hasil penelitian tersebut diketahui bahwa abu hasil pembakaran sampah mengandung unsur yg sama dg bahan dasar semen pada umumnya. Pada tahun 1993, Proyek itu kemudian dibiayai oleh Kementrian Perdangan Internasional dan Industri Jepang. Pada tahun 2001, pabrik pertama di dunia yang mengubah sampah menjadi semen dengan nilai capital stock 4,8 ratus juta yen resmi beroperasi di Chiba. Pabrik tersebut mampu menghasilkan ekosemen 110,000 ton/tahunnya. Sedangkan sampah yang diubah menjadi abu yang kemudian diolah menjadi semen mencapai 62,000 ton/tahun, endapan air kotor dan residu abu industri yang diolah mencapai 28,000 ton/tahun.

Penggunaan Abu Insinerasi untuk semen

Penduduk jepang membuang sampah baik organik maupun anorganik, sekitar 50 juta ton/tahun. Dari 50 ton/tahun tersebut yang dibakar (Proses Incineration) menjadi abu (incineration ash) sekitar 37 ton/tahun. Sedangkan abu yang dihasilkan mencapai 6 ton/tahunnya. Dari abu inilah yang kemudian dijadikan sebagai bahan dari pembuatan ekosemen. Abu ini dan endapan air kotor mengandung senyawa2 dalam pembentukan semen biasa. Yaitu, senyawa-senyawa oksida seperti CaO, SiO₂, Al₂O₃, dan Fe₂O₃. Oleh karena itu, abu insinerasi ini bisa berfungsi sebagai pengganti tanah liat yang digunakan pada pembuatan semen biasa.

	CaO	SiO2	Al2O3	Fe2O3	SO3	Cl
Semen biasa	62~65	20~25	3~5	3-4	2-3	50-100 ppm
Abu Insinerasi	12~31	23~46	13~29	4~7	1~4	150,000 ppm

Sumber : Taiheyo Engineering Corp

Yang jadi masalah adalah kandungan Cl yang begitu tinggi pada abu insinerasi dan logam berat yang masih terkandung yang dapat mengakibatkan trouble pada sistem operasi dan mengurangi kualitas dan material safety pada semen. Sedangkan kandungan CaO yang masih kurang pada abu insinerasi dapat dicukupi dengan penambahan batu kapur. Dalam pembuatan ekosemen ini, chlorine dan logam berat yang terkandung pada abu insinerasi akan diekstrak menjadi logam (seperti Cu, Pb, dll) yang kemudian direcyle.

Proses Pembuatan Ekosemen

Secara umum, produksi semen biasa (Portland) meliputi pengeringan, penghancuran dan pencampuran limestone, clay, quartzite dan bahan baku lainnya dan kemudian dibakar dengan rotary klin.  Pada pembuatan ekosemen, secara prinsip sama dengan pembuatan semen biasa. Perbedaannya terletak pada abu insinerasi, sewage sludge, dan limbah lainnya yang digunakan sebagai raw material sebagai pengganti clay dan quartzite.

1. Proses Awal

raw material (incineration ash dan endapan air kotor rumah tangga) diproses terlebih dahulu, seperti dengan pengeringan (drying), crushing, dan logam yang masih terkandung dalam bahan baku dipisahkan dan direcycle.

2. Pengeringan dan Penghancuran bahan baku

setelah dikeringkan, bahan baku dihancurkan bersamaan dengan bahan baku lainnya (batu kapur).

3. Pencampuran bahan baku

Kemudian dimasukkan ke dalam Homogenizing Tank (Tank agar bahan baku dapat tercampur dengan baik) bersamaan dg fly ash (abu yang dihasilkan oleh pembangkit listrik batu bara) dan blast furnace slag (Limbah yang dihasilkan industri besi). Dua Homoginezing tank ini diatur dan ditujukan untuk pencampuran semua bahan baku dan kemudian dialirkan ke proses selanjutnya. Pencampuran ini dimaksudkan untuk memperoleh komposisi kimia yg diinginkan.

4. Pembakaran

Setelah itu dimasukkan ke dalam rotary klin, untuk kemudian dibakar pada suhu diatas 1,350 C. Pada proses ini, dioksin dan senyawa berbahaya lainnya yang terkandung pada abu insinerasi akan terurai dengan aman. Gas limbah dari rotary klin kemudian didinginkan secara cepat hingga suhu 200 C untuk mencegah terbentuknya dioksin kembali. Pada proses ini pula logam berat yg masih terkandung dipisahkan dan dikumpulkan ke dalam bag filter sebagai debu yang mengandung chlorine. Debu ini kemudian dialirkan ke Heavy Metal Recovery Process (HMRP). Pada proses ini, chlorine yang masih terkandung akan dihilangkan dan menghasilkan sebuah logam seperti tembaga dan timbal yang kemurniannya mencapai 35 % atau lebih.

Pada proses firing ini akan dihasilkan clinker (produk pertengahan pada industri semen) yang kemudian dikirim ke clinker tank.

 

Grafik 1. Flow chart pembuatan ekosemen (sumber:http://www.ichiharaeco.co.jp yang telah diterjemahkan)

Perbedaan mesin 4-langkah dan 2-langkah

Ada 2 macam cara kerja ICE yaitu mesin 4 langkah (4-tak) dan 2 langkah (2-tak), meskipun karena regulasi pemerintah untuk mengurangi polusi yang ada sekarang ini di Indonesia hanya kendaraan dengan mesin 4 tak, tapi ndak ada salahnya kalo kita juga tahu bagaimana prinsip kerja mesin 2-tak.
Oke, first, kita bahas yang 4 tak dulu kali yee. Mesin 4-tak dalam satu siklus kerjanya terdiri dari empat tahap seperti yang saya jelaskan di atas yaitu hisap, tekan, ekspansi/usaha, buang yang diselesaikan dalam 2 putaran crankshaft ( istilahe wong bengkelan “knocken as” ndak ngerti piye ejaane sg bener ?? ). Prinsip dari tiap langkah tidak jauh berbeda dengan penjelasan sebelumnya. Jadi pake gambar animasi di bawah ini sudah cukup saya kira (kalo belum paham juga kasi pertanyaan via comment, tapi masa sih blm paham,.. kebangeten) :

PRINSIP KERJA POMPA SENTRIFUGAL

P

ompa Centrifugal secara prinsip terdiri dari casing pompa dan impeller yang terpasang pada poros putar. Casing pompa berfungsi sebagai pelindung, batas tekan dan juga terdiri dari saluran- saluran yang untuk masukan ( suction ) dan keluaran ( discharge ). Casing ini memiliki vent dan drain yang berguna untuk melepas udara atau gas yang terjebak dalam casing selain untuk juga berguna perawatannya.

Gambar ilustrasi di bawah ini merupakan diagram sederhana daripada pompa sentrifugal yang menunjukkan lokasi dari suction pompa, impeller, volute dan discharge. Casing pompa sentrifugal menuntun aliran suatu cairan dari saluran suction menuju mata ( eye ) impeller. Vanes daripada impeller yang berputar meneruskan dan memberikan gaya putar sentrifugal kepada cairan ini sehingga cairan bergerak menuju keluar impeller dengan kecepatan tinggi. Cairan tersebut kemudian sampai dan mengumpul pada bagian terluar casing yaitu volute. Volute ini merupakan area atau saluran melengkung yang semakin lama semakin membesar ukurannya, dan seperti halnya diffusor, volute berperan besar dalam hal peningkatan tekanan cairan saat keluar dari pompa, merubah energi kecepatan menjadi tekanan. Setelah itu liquid keluar dari pompa melalui saluran discharge.

Prinsip Hukum Bernoulli

Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow).

Aliran Tak-termampatkan

Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:

di mana:

v = kecepatan fluida

g = percepatan gravitasi bumi

h = ketinggian relatif terhadapa suatu referensi

p = tekanan fluida

ρ = densitas fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:

• Aliran bersifat tunak (steady state)
• Tidak terdapat gesekan

Dalam bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:

Contoh soal :

Pada sebuah pesawat ketebalan sayap pesawat adalah 30 cm. Sedangkan kecepatan udara di atas sayap 300 m/s dan di bawah sayap 260 m/s. Massa jenis udara adalah 1,29 kg/m3 dan luas sayap pasawat masing-masing 100 m2.

Prinsip Kerja Turbin Gas

TURBIN GAS / TURBIN UAP

K

etika Anda mengunjungi sebuah airport dan memandang pesawat yang ada disana, mungkin Anda tidak menyangka bahwa komponen yang (relatif) kecil tersebut memiliki daya yang luar biasa besar sehingga mampu untuk menerbangkan sebuah pesawat komersial melalui gaya lift sayapnya. Mesin yang digunakan pesawat itu adalah turbofan engines, salah satu jenis daripada turbin gas.

Ada beberapa jenis turbin yang saya ketahui :

· Mungkin anda pernah mendengar tentang steam turbine. Hampir kebanyakan pembangkit atau power plant menggunakan batubara, gas alam, minyak atau reaktor nuklir untuk memproduksi uap / steam. Uap tersebut akan dialirkan melalui turbin bertingkat dengan ukuran yang sangat besar dan dengan desain yang rumit, untuk memutar poros output turbin dimana poros inilah yang biasa digunakan untuk memutar generator pembangkit.

· Turbin air digunakan PLTA dengan menggunakan prinsip yang hampir sama dengan turbin uap untuk membangkitkan listrik. Turbin air secara desain atau bentuk berbeda dengan apa yang terlihat pada turbin uap, dikarenakan fluida kerja yang berupa air ini memiliki densitas yang lebih besar ( bergerak lebih lambat ) dibandingkan uap, namun secara prinsip kerja adalah sama.

· Sedangkan turbin angin menggunakan angin sebagai tenaga penggeraknya. Nah, kalo turbin yang satu ini sama sekali berbeda dengan kedua turbin di atas karena angin yang digunakan angin alam yang bergerak sangat lambat, ringan , namun sekali lagi turbin angin juga menggunakan prinsip yang sama.

Di dalam turbin gas, gas bertekanan tinggi memutar turbin. Pada mesin turbin gas modern sekarang ini , mesin itu bisa memproduksi gas bertekanan sendiri dengan membakar bahan seperti propana, natural gas, kerosene atau bahan bakar jet. Panas yang dihasilkan dari pembakaran tersebuat akan mengembangkan udara sehingga udara panas dengan kecepatan sangata tinggi ini mampu memutarkan turbin.

Pernahkah Anda membayangkan kenapa kendaraan tank M-1 tidak menggunakan mesin diesel namun malahan memakai turbin gas bertenaga 1.500 horsepower ? Ada 2 hal utama yang menjadi alasan sekaligus merupakan keuntungan daripada turbin gas :

· Mesin turbin gas memiliki rasio power-to-weight yang besar dibandingkan dengan mesin diesel reciprocating. Sudah barang tentu ini sangat bermanfaat untuk meminimaliskan bobot daripada tank M-1 namun tetap memiliki tenaga yang besar.

· Mesin turbin gas memiliki ukuran yang relatif lebih kecil dibanding dengan mesin reciprocating dengan daya yang sama.

Namun bukan berarti turbin gas tidak memiliki kelemahan dibanding mesin reciprocating , kelemahan tersebut yaitu masih mahalnya biaya rakit dan material komponennya. Hal ini wajar mengingat bahwa turbin gas beroperasi pada kecepatan dan pada temperatur yang sangat tinggi sehingga diperlukan perencanaan yang rumit sekaligus proses produksinya yang tidak mudah. Selain itu turbin gas juga cenderung lebih banyak menghabiskan bahan bakar saat mesin idle karena memang lebih banyak beroperasi pada beban kontan daripada fluktuatif. Hal – hal yang telah saya kemukakan tadi membuat kenapa turbin gas lebih suka dipakai pada mesin jet pesawat terbang dan juga pada pembangkit listrik. Sekarang Anda mungkin bisa membuat jawaban kenapa di bawah kap mesin mobil Anda tidak memakai turbin gas saja? : )

Proses Singkat Pada Turbin Gas

Turbin gas secara teori tidak begitu rumit untuk menjelaskannya. Terdapat 3 komponen atau bagian utama yaitu :

1. Compressor

menaikkan tekanan udara yang masuk

2. Combustion Area

Membakar bahan bakar yang masuk dan menghasilkan tekanan yang sangat tinggi begitu pula dengan kecepatannya.

3. Turbin

Mengkonversi energi dari gas dengan tekanan dan kecepatan yang tinggi hasil dari combustion area menjadi energi mekanik berupa rotasi poros turbin.

COMPRESSOR

COMBUSTION AREA

TURBIN

Pada Mesin Turbin seperti diatas, udara dengan tekanan normal masuk dihisap oleh compressor yang biasanya berbentuk silinder kerucut dengan beberapa fan blade yang terpasang berbaris ( 8 baris atau lebih ). Udara tersebut kemudian mengalami kompresi bertingkat, di beberapa mesin turbin kenaikan tekanan bisa mencapai faktor 30. Ada 2 macam kompressor yang digunakan yaitu axial flow dan radial flow.