Reaksi Kimia

Reaksi kimia adalah proses di mana zat-zat kimia berubah menjadi zat-zat lainnya. Dalam reaksi kimia, terjadi perubahan pada susunan elektron dalam ikatan antar atom tanpa mengubah unsur-unsurnya secara inti, yang biasanya dijelaskan melalui persamaan kimia. Saat terjadi perubahan elektronik dan nuklir pada unsur yang tidak stabil dan radioaktif, ini disebut sebagai kimia nuklir.

Dalam reaksi kimia, bahan-bahan awal yang terlibat disebut sebagai reaktan, yang kemudian mengalami perubahan kimia dan menghasilkan produk dengan sifat yang berbeda. Reaksi ini sering terdiri dari beberapa langkah, yang disebut reaksi elementer, dan rangkaian langkah ini dikenal sebagai mekanisme reaksi. Persamaan kimia digunakan untuk menggambarkan reaksi, yang mencakup bahan awal, produk akhir, serta kondisi reaksi.

Laju reaksi kimia tergantung pada suhu dan konsentrasi kimia tertentu. Peningkatan suhu dapat meningkatkan laju reaksi karena lebih banyak energi panas yang tersedia untuk mencapai energi aktivasi yang dibutuhkan untuk memutus ikatan antar atom. Reaksi kimia bisa berupa redoks, yang melibatkan oksidasi dan reduksi, atau non-redoks, di mana tidak ada perubahan oksidasi dan reduksi.

Berbagai jenis reaksi kimia digunakan dalam sintesis kimia untuk menghasilkan produk yang diinginkan, sementara dalam biokimia, serangkaian reaksi kimia membentuk jalur metabolisme yang diatur oleh enzim. Enzim mempercepat laju reaksi biokimia, memungkinkan sintesis dan dekomposisi metabolik yang penting untuk berlangsung dalam kondisi seluler.

Konsep reaksi kimia juga mencakup reaksi nuklir, peluruhan radioaktif, dan interaksi partikel elementer, yang semuanya dijelaskan melalui teori medan kuantum. Dengan demikian, reaksi kimia membentuk dasar bagi berbagai proses kimia yang terjadi di alam maupun dalam laboratorium.

Sejarah

Sejak zaman kuno, manusia telah mengenal berbagai reaksi kimia seperti pembakaran, fermentasi, dan proses reduksi logam dari bijih. Teori awal tentang transformasi materi telah dikembangkan oleh filsuf Yunani, seperti Teori Empat Elemen Empedocles yang menyatakan bahwa zat terdiri dari empat elemen dasar: api, air, udara, dan tanah. Pada Abad Pertengahan, para alkemis mempelajari transformasi kimia, terutama dalam upaya mereka untuk mengubah timbal menjadi emas dengan menggunakan reaksi antara timbal dan paduan timbal-tembaga dengan belerang.

Produksi bahan kimia buatan menjadi fokus utama para alkemis pada Abad Pertengahan. Mereka berhasil mensintesis amonium klorida dari bahan organik dan menghasilkan asam mineral seperti asam sulfat dan asam nitrat. Perkembangan dalam produksi asam sulfat dan natrium karbonat terjadi pada abad ke-17, dengan proses yang semakin besar seperti proses ruang timbal dan proses Leblanc. Pada tahun 1880-an, teknologi asam sulfat semakin dioptimalkan dengan munculnya proses kontak, sementara proses Haber dikembangkan pada awal abad ke-20 untuk sintesis amonia.

Sejak abad ke-16, para peneliti seperti Jan Baptist van Helmont, Robert Boyle, dan Isaac Newton berusaha membangun teori tentang transformasi kimia. Teori flogiston yang dikemukakan pada tahun 1667 mengusulkan adanya unsur mirip api yang disebut "phlogiston", namun hal ini dibantah oleh Antoine Lavoisier pada tahun 1785 dengan penemuan bahwa pembakaran adalah reaksi dengan oksigen dari udara.

Pada tahun 1808, Joseph Louis Gay-Lussac mengenali bahwa gas selalu bereaksi dalam perbandingan tertentu satu sama lain, dan Joseph Proust mengembangkan hukum perbandingan tetap yang mengarah pada konsep stoikiometri dan persamaan kimia. Dalam bidang kimia organik, konsep vitalisme yang menyatakan bahwa senyawa organik memiliki "kekuatan vital" dan berbeda dari senyawa anorganik diakhiri pada tahun 1828 ketika Friedrich Wöhler berhasil mensintesis urea dari prekursor anorganik. Kontribusi lain dalam kimia organik datang dari Alexander William Williamson dengan sintesis eter dan Christopher Kelk Ingold, yang membuat terobosan dalam mekanisme reaksi substitusi, di antara penemuan lainnya.

Persamaan Kimia

Persamaan kimia adalah representasi grafis dari reaksi kimia. Mereka terdiri dari rumus atau struktur kimia untuk reaktan di sebelah kiri dan produk di sebelah kanan, dipisahkan oleh sebuah panah (→) yang menunjukkan arah dan jenis reaksi, di mana panah ini diartikan sebagai "menghasilkan". Ujung panah menunjuk ke arah di mana reaksi berlangsung. Dalam kasus reaksi kesetimbangan, digunakan panah ganda (⇌) yang menunjukkan reaksi berjalan ke arah yang berlawanan. Untuk memastikan keseimbangan, jumlah atom dari setiap spesies harus sama di kedua sisi persamaan, yang biasanya dicapai dengan menyesuaikan jumlah molekul yang terlibat menggunakan bilangan bulat yang sesuai.

Representasi persamaan kimia sederhana dapat dinyatakan sebagai berikut:
a A + b B → c C + d D

Reaksi yang lebih kompleks sering kali diilustrasikan melalui skema reaksi, yang selain menampilkan bahan awal dan produknya, juga mencakup keadaan antara atau keadaan transisi yang relevan. Selain itu, beberapa penambahan kecil pada reaksi, seperti air, panas, atau katalis, dapat ditunjukkan di atas panah reaksi. Sebaliknya, produk kecil kadang-kadang ditempatkan di bawah panah, sering kali dengan tanda minus untuk menunjukkan bahwa mereka merupakan produk sampingan dari reaksi tersebut.

Reaksi dasar

Reaksi elementer merupakan bagian terkecil di mana suatu reaksi kimia dapat dibagi, dan tidak memiliki produk antara. Sebagian besar reaksi yang diamati dapat direpresentasikan sebagai serangkaian reaksi elementer yang terjadi secara bersamaan atau berurutan. Urutan sebenarnya dari setiap langkah reaksi elementer dikenal sebagai mekanisme reaksi. Reaksi elementer melibatkan beberapa molekul, biasanya satu atau dua, karena kemungkinan beberapa molekul bertemu pada waktu tertentu adalah kecil.

Dua jenis reaksi elementer yang penting adalah reaksi unimolekuler dan bimolekuler. Reaksi unimolekuler melibatkan hanya satu molekul yang berubah menjadi satu atau lebih molekul lain, seperti dalam kasus isomerisasi cis-trans. Reaksi ini membutuhkan energi tambahan dalam bentuk panas atau cahaya. Di sisi lain, dalam reaksi disosiasi, sebuah molekul terpecah menjadi dua fragmen molekul. Pemisahan ini bisa homolitik, di mana setiap fragmen mempertahankan elektron, atau heterolitik, di mana elektron ikatan berada pada satu produk, menghasilkan ion bermuatan. Disosiasi ini penting dalam memicu reaksi berantai, seperti reaksi hidrogen-oksigen atau polimerisasi.

Dalam reaksi bimolekuler, dua molekul bertabrakan dan bereaksi satu sama lain, menghasilkan produk gabungan. Reaksi ini dikenal sebagai sintesis kimia atau reaksi adisi. Ada juga reaksi di mana hanya sebagian dari satu molekul yang berpindah ke molekul lainnya, seperti pada reaksi redoks dan asam basa. Dalam reaksi redoks, partikel yang ditransfer adalah elektron, sedangkan dalam reaksi asam-basa adalah proton. Jenis reaksi ini juga dikenal sebagai metatesis.

Kesetimbangan kimia

Banyak reaksi kimia bersifat reversibel, yang berarti mereka dapat berlangsung ke arah maju dan balik. Laju reaksi maju dan balik saling bersaing, tergantung pada konsentrasi bahan kimia yang terlibat, dan dapat berubah seiring waktu. Ketika laju reaksi balik bertambah, secara bertahap ia menjadi sama dengan laju reaksi maju, mencapai suatu titik di mana kesetimbangan kimia terbentuk. Waktu yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan dipengaruhi oleh faktor seperti suhu, tekanan, dan jenis bahan kimia yang terlibat, dan ditentukan oleh nilai energi bebas minimum. Dalam keadaan kesetimbangan, energi bebas Gibbs harus nol. Prinsip Le Chatelier menjelaskan bagaimana peningkatan tekanan dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia: jika tekanan meningkat karena volume berkurang, reaksi akan bergeser ke arah dengan jumlah mol gas yang lebih sedikit.

Walaupun hasil reaksi stabil pada kesetimbangan, konsentrasi produk dapat ditingkatkan dengan menghapusnya dari campuran reaksi atau dengan meningkatkan suhu atau tekanan. Meskipun demikian, perubahan konsentrasi reaktan tidak akan mempengaruhi nilai tetapan kesetimbangan, meskipun akan mempengaruhi posisi kesetimbangan.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Kinetika kimia

Kinetika kimia, juga dikenal sebagai kinetika reaksi, adalah cabang kimia fisik yang berkaitan dengan pemahaman laju reaksi kimia. Hal ini berbeda dengan termodinamika kimia, yang berhubungan dengan arah terjadinya reaksi tetapi tidak menjelaskan apa pun tentang lajunya. Kinetika kimia mencakup penyelidikan tentang bagaimana kondisi eksperimental mempengaruhi kecepatan reaksi kimia dan menghasilkan informasi tentang mekanisme reaksi dan keadaan transisi, serta konstruksi model matematika yang juga dapat menggambarkan karakteristik reaksi kimia.

Sejarah

Pekerjaan perintis kinetika kimia dilakukan oleh ahli kimia Jerman Ludwig Wilhelmy pada tahun 1850. Dia secara eksperimental mempelajari laju inversi sukrosa dan dia menggunakan hukum laju terintegrasi untuk penentuan kinetika reaksi reaksi ini. Karyanya diketahui 34 tahun kemudian oleh Wilhelm Ostwald. Setelah Wilhelmy, Peter Waage dan Cato Guldberg mempublikasikan hukum aksi massa pada tahun 1864, yang menyatakan bahwa kecepatan reaksi kimia sebanding dengan kuantitas zat yang bereaksi.

Van 't Hoff mempelajari dinamika kimia dan pada tahun 1884 menerbitkan "Études de dynamique chimique" yang terkenal. Pada tahun 1901 ia dianugerahi Hadiah Nobel Kimia pertama "sebagai pengakuan atas jasa-jasa luar biasa yang telah diberikannya melalui penemuan hukum-hukum dinamika kimia dan tekanan osmotik dalam larutan."Setelah van 't Hoff, kinetika kimia berkaitan dengan penentuan laju reaksi secara eksperimental yang darinya hukum-hukum laju dan konstanta laju diturunkan. Hukum laju yang relatif sederhana ada untuk reaksi orde nol (di mana laju reaksi tidak bergantung pada konsentrasi), reaksi orde satu, dan reaksi orde dua, dan dapat diturunkan untuk reaksi-reaksi lainnya.

Reaksi elementer mengikuti hukum aksi massa, tetapi hukum laju reaksi bertahap harus diturunkan dengan menggabungkan hukum laju berbagai langkah elementer, dan dapat menjadi agak rumit. Pada reaksi berurutan, langkah penentu laju sering kali menentukan kinetika. Pada reaksi orde pertama yang berurutan, perkiraan keadaan tunak dapat menyederhanakan hukum laju. Energi aktivasi untuk suatu reaksi ditentukan secara eksperimental melalui persamaan Arrhenius dan persamaan Eyring. Faktor utama yang mempengaruhi laju reaksi meliputi: keadaan fisik reaktan, konsentrasi reaktan, suhu saat reaksi terjadi, dan ada tidaknya katalis dalam reaksi.

Gorban dan Yablonsky telah menyarankan bahwa sejarah dinamika kimia dapat dibagi menjadi tiga era. Yang pertama adalah gelombang van 't Hoff yang mencari hukum-hukum umum reaksi kimia dan menghubungkan kinetika dengan termodinamika. Yang kedua dapat disebut gelombang Semenov-Hinshelwood dengan penekanan pada mekanisme reaksi, terutama untuk reaksi berantai. Yang ketiga dikaitkan dengan Aris dan deskripsi matematis yang terperinci dari jaringan reaksi kimia.

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi

Sifat-sifat reaktan memainkan peran penting dalam menentukan laju suatu reaksi kimia. Reaksi asam/basa, pembentukan garam, dan pertukaran ion umumnya terjadi dengan cepat, sementara reaksi yang melibatkan pembentukan ikatan kovalen antara molekul atau molekul besar cenderung berlangsung lebih lambat.

Selain itu, keadaan fisik reaktan juga memengaruhi laju reaksi. Reaktan yang berada dalam fase yang sama, seperti dalam larutan air, cenderung berkontak lebih sering karena gerakan termal membawa mereka bersentuhan. Namun, jika reaktan berada dalam fase yang berbeda, reaksi hanya dapat terjadi di antarmuka antara keduanya. Konsentrasi reaktan juga berpengaruh, semakin padat molekulnya, semakin besar kemungkinan tumbukan dan reaksi antar mereka.

Faktor lain yang memengaruhi laju reaksi adalah luas permukaan benda padat. Partikel-partikel yang berada di permukaan suatu padatan yang terlibat dalam reaksi, sehingga menghancurkan padatan menjadi partikel yang lebih kecil dapat meningkatkan frekuensi tumbukan dan mempercepat reaksi.

Konsentrasi reaktan juga memainkan peran penting dalam menentukan laju reaksi, semakin tinggi konsentrasi reaktan, semakin besar kemungkinan tumbukan dan reaksi antar mereka. Suhu juga mempengaruhi laju reaksi, dengan suhu yang lebih tinggi meningkatkan energi kinetik molekul dan meningkatkan kemungkinan tumbukan yang berhasil.

Pada suhu tertentu, laju reaksi bergantung pada nilai faktor pra-eksponensial, energi aktivasi, dan konsentrasi reaktan. Persamaan Arrhenius digunakan untuk menggambarkan hubungan antara suhu dan konstanta laju reaksi.

Kinetika reaksi cepat dapat dipelajari dengan menggunakan metode loncatan suhu, yang melibatkan peningkatan suhu secara tajam dan observasi waktu relaksasi untuk kembali ke keseimbangan. Tabung kejut adalah alat yang sering digunakan untuk penelitian ini, mampu meningkatkan suhu gas secara signifikan dalam waktu singkat.

Katalis merupakan zat yang dapat mengubah laju reaksi kimia tanpa mengalami perubahan kimia pada dirinya sendiri. Katalis bekerja dengan menyediakan jalur reaksi alternatif yang memiliki energi aktivasi lebih rendah, sehingga mempercepat terjadinya reaksi. Dalam autokatalisis, produk reaksi tersebut juga berperan sebagai katalis, menciptakan umpan balik positif. Dalam reaksi biokimia, protein yang bertindak sebagai katalis disebut enzim, yang kinetikanya dapat dijelaskan dengan model Michaelis-Menten. Pentingnya, katalis tidak memengaruhi posisi kesetimbangan dalam reaksi karena hanya mempercepat reaksi maju dan mundur secara seimbang.

Peningkatan tekanan dalam reaksi gas meningkatkan jumlah tumbukan antar reaktan, sehingga meningkatkan laju reaksi. Hal ini mirip dengan efek peningkatan konsentrasi dalam larutan. Namun, selain efek langsung ini, tekanan juga dapat memengaruhi koefisien laju reaksi itu sendiri. Dalam beberapa reaksi gas pada suhu tinggi, penambahan gas inert ke campuran reaksi dapat mengubah koefisien laju dan produk reaksi, fenomena ini dikenal sebagai kejatuhan dan aktivasi kimia.

Pada reaksi fase kondensasi, tekanan juga dapat memengaruhi koefisien laju, namun, efek ini biasanya hanya terlihat pada tekanan yang sangat tinggi karena ion dan molekul memiliki kompresibilitas yang rendah. Pendekatan lompatan tekanan digunakan untuk mempelajari kinetika reaksi dalam kondisi perubahan tekanan yang cepat.

Selain itu, penyerapan cahaya juga dapat memengaruhi laju reaksi kimia dengan memberikan energi aktivasi ketika molekul reaktan menyerap cahaya dan dipromosikan ke keadaan tereksitasi. Studi tentang reaksi yang diprakarsai oleh cahaya dikenal sebagai fotokimia, dan salah satu contoh yang terkenal adalah proses fotosintesis.

Metode eksperimental

Penentuan laju reaksi secara eksperimental melibatkan pengukuran bagaimana konsentrasi reaktan atau produk berubah seiring waktu. Misalnya, konsentrasi suatu reaktan dapat diukur dengan menggunakan spektrofotometri pada panjang gelombang dimana tidak ada reaktan atau produk lain yang menyerap cahaya dalam sistem.

Untuk reaksi yang memakan waktu beberapa menit atau lebih, pengamatan dimulai setelah reaktan dicampur pada suhu yang diinginkan. Namun, untuk reaksi yang lebih cepat, waktu yang diperlukan untuk mencampur reaktan dan membawanya ke suhu tertentu mungkin sama atau lebih lama dari waktu paruh reaksi itu sendiri. Beberapa metode khusus untuk memulai reaksi cepat tanpa langkah pencampuran yang lambat meliputi metode aliran terhenti, relaksasi kimia, dan fotolisis kilat.

Dalam reaksi reversibel, kesetimbangan kimia dicapai ketika laju reaksi maju dan reaksi balik sama. Pada titik ini, konsentrasi reaktan dan produk tidak lagi berubah. Prinsip ini diperlihatkan dalam proses Haber-Bosch yang menghasilkan amonia. Meskipun kinetika menggambarkan seberapa cepat suatu reaksi terjadi, termodinamika menentukan sejauh mana reaksi terjadi.

Perubahan energi bebas (ΔG) suatu reaksi menentukan apakah perubahan kimia akan terjadi, sementara kinetika menjelaskan seberapa cepat reaksi tersebut berlangsung. Prinsip Curtin-Hammett, misalnya, berlaku ketika menentukan rasio produk untuk dua reaktan yang saling berkonversi dengan cepat. Kinetika kimia memberikan informasi tentang waktu tinggal dan perpindahan panas dalam reaktor kimia, serta distribusi massa molar dalam kimia polimer. Hal ini juga berguna dalam rekayasa korosi.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Rekayasa reaksi kimia

Rekayasa reaksi kimia, juga dikenal sebagai teknik reaktor atau rekayasa reaktor, adalah cabang khusus dalam bidang teknik kimia atau kimia industri yang fokus pada pengembangan dan pengoperasian reaktor kimia. Istilah ini sering kali terkait dengan sistem reaksi katalitik di mana terdapat katalis, baik homogen maupun heterogen, yang digunakan dalam reaktor. Terkadang, reaktor itu sendiri tidak berdiri sendiri, tetapi terintegrasi ke dalam suatu proses tertentu, seperti dalam bejana pemisahan reaktif, retort, sel bahan bakar, atau permukaan fotokatalitik. Selain itu, masalah yang berkaitan dengan pengaruh pelarut terhadap kinetika reaksi juga menjadi bagian penting dalam rekayasa reaksi kimia.

Asal usul teknik reaksi kimia

Rekayasa reaksi kimia sebagai bidang studi ilmiah mulai berkembang pada awal tahun 1950-an, didorong oleh para peneliti di pusat penelitian Shell Amsterdam dan Universitas Delft. Istilah "rekayasa reaksi kimia" tampaknya pertama kali digunakan oleh JC Vlugter ketika ia mempersiapkan Syposium Eropa pertama tentang Rekayasa Reaksi Kimia yang diselenggarakan di Amsterdam pada tahun 1957.

Disiplin

Rekayasa reaksi kimia memiliki tujuan untuk mempelajari dan mengoptimalkan proses reaksi kimia guna merancang reaktor yang paling efisien. Oleh karena itu, pemahaman yang mendalam tentang interaksi fenomena aliran, perpindahan massa, perpindahan panas, dan kinetika reaksi sangatlah penting untuk menghubungkan kinerja reaktor dengan komposisi umpan dan kondisi operasional. Meskipun awalnya diterapkan dalam industri perminyakan dan petrokimia, pendekatan ini telah berkembang dan umumnya digunakan untuk mengoptimalkan berbagai sistem yang memerlukan pemodelan atau rekayasa reaksi. Dengan menggabungkan konsep kimia reaksi dan teknik kimia, rekayasa reaksi kimia memungkinkan pengembangan proses baru serta peningkatan teknologi yang sudah ada.

Buku

Beberapa buku kunci dalam bidang rekayasa reaksi kimia meliputi "Rekayasa Reaksi Kimia" edisi ke-2 oleh Lanny Schmidt (2004) yang diterbitkan oleh Oxford University Press dengan nomor ISBN 0195169255, "Teknik Reaksi Kimia" edisi ke-3 oleh Oktaf Levenspiel (1999) yang diterbitkan oleh John Wiley & Sons dengan nomor ISBN 9971512416 dan ISBN 9789971512415, "Elemen Teknik Reaksi Kimia" edisi ke-4 oleh H. Scott Fogler (2005) yang diterbitkan oleh Prentice Hall dengan nomor ISBN 0130473944 dan ISBN 9780130473943, "Analisis dan Desain Reaktor Kimia" edisi ke-2 oleh Gilbert F. Froment dan Kenneth B. Bischoff (1990) yang diterbitkan oleh John Wiley & Sons dengan nomor ISBN 0471510440 dan ISBN 9780471510444, serta "Dasar-dasar Teknik Reaksi Kimia" edisi ke-1 oleh Mark E. Davis dan Robert J. Davis (2003) yang diterbitkan oleh The McGraw-Hill Companies, Inc. dengan nomor ISBN 007245007X dan ISBN 9780072450071.

Simposium ISCRE

Konferensi yang paling berpengaruh adalah International Symposia on Chemical Reaction Engineering atau ISCRE. Konferensi tiga hari ini diadakan setiap dua tahun, bergantian di berbagai lokasi di Amerika Utara, Eropa, dan kawasan Asia-Pasifik, dalam siklus enam tahun. Acara ini menyatukan para peneliti terkemuka dalam bidang teknik reaksi, praktisi industri terkemuka, serta para peneliti dan mahasiswa baru dalam bidang yang beragam ini selama tiga hari. Simposium ISCRE menciptakan ruang bagi para insinyur reaksi untuk memperkuat hasil penelitian dan mengeksplorasi batas-batas baru. Keadaan terkini dari berbagai sub-disiplin rekayasa reaksi dievaluasi secara berkala, sementara inisiatif penelitian baru juga dibahas.

Penghargaan di bidang Teknik Reaksi Kimia

Dewan ISCRE menyelenggarakan dua penghargaan bergengsi dalam bidang teknik reaksi kimia untuk menghargai kontribusi peneliti senior dan junior setiap tiga tahun.

Penghargaan Neal R. Amundson untuk Keunggulan dalam Teknik Reaksi Kimia didirikan pada tahun 1996 oleh Dewan Direksi ISCRE. Penghargaan ini diberikan kepada para pionir dalam bidang Teknik Reaksi Kimia yang telah memberikan dampak yang signifikan pada teori atau praktik bidang tersebut melalui orisinalitas, kreativitas, dan kebaruan konsep atau penerapan. Pemenang penghargaan ini diumumkan setiap tiga tahun selama pertemuan ISCRE, dan mendapat pengakuan dalam bentuk plakat serta hadiah uang sejumlah $5000. Para pemenang penghargaan ini termasuk tokoh-tokoh seperti Neal Amundson, Rutherford Aris, Oktaf Levenspiel, dan lainnya.

Selain itu, Dewan Direksi ISCRE juga menetapkan Penghargaan Penyelidik Muda Rutherford Aris dalam Teknik Reaksi Kimia pada tahun 2016. Penghargaan ini diberikan kepada para peneliti muda yang telah memberikan kontribusi luar biasa dalam penelitian rekayasa reaksi eksperimental dan/atau teoretis pada tahap awal karir mereka. Penerima penghargaan harus berusia di bawah 40 tahun pada akhir tahun kalender saat penghargaan diberikan. Penghargaan ini meliputi plakat, honorarium sebesar $3000, serta dana perjalanan hingga $2000 untuk menyampaikan presentasi pada konferensi ISCRE/NASCRE dan memberikan kuliah di UOP. Beberapa pemenang penghargaan ini termasuk Paul J. Dauenhauer dan Yuriy Roman-Leschkov.

Kedua penghargaan tersebut menjadi penanda keunggulan dalam bidang rekayasa reaksi kimia dan merupakan pengakuan atas dedikasi dan inovasi para pemimpin masa depan dan veteran di bidang ini.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Reaktor kimia

Reaktor kimia adalah volume tertutup di mana reaksi kimia berlangsung. Dalam teknik kimia, umumnya dipahami sebagai bejana proses yang digunakan untuk melakukan reaksi kimia, yang merupakan salah satu unit operasi klasik dalam analisis proses kimia. Desain reaktor kimia berhubungan dengan berbagai aspek teknik kimia. Insinyur kimia merancang reaktor untuk memaksimalkan nilai sekarang untuk reaksi yang diberikan. Desainer memastikan bahwa reaksi berlangsung dengan efisiensi tertinggi menuju produk keluaran yang diinginkan, menghasilkan hasil produk tertinggi sementara membutuhkan biaya paling sedikit untuk membeli dan mengoperasikannya. Biaya operasi normal meliputi masukan energi, pembuangan energi, biaya bahan baku, tenaga kerja, dll. Perubahan energi dapat berupa pemanasan atau pendinginan, pemompaan untuk meningkatkan tekanan, kehilangan tekanan gesekan, atau agitasi.Teknik reaksi kimia adalah cabang dari teknik kimia yang berhubungan dengan reaktor kimia dan desainnya, terutama dengan penerapan kinetika kimia pada sistem industri.

Gambaran Umum

Jenis dasar reaktor kimia yang paling umum adalah tangki (tempat reaktan bercampur dalam seluruh volume) dan pipa atau tabung (untuk reaktor aliran laminar dan reaktor aliran sumbat)

Kedua jenis ini dapat digunakan sebagai reaktor kontinu atau reaktor batch, dan keduanya dapat menampung satu atau lebih padatan (reagen, katalis, atau bahan lembam), tetapi reagen dan produk biasanya berupa cairan (cairan atau gas). Reaktor dalam proses kontinu biasanya dijalankan pada kondisi tunak, sedangkan reaktor dalam proses batch harus dioperasikan dalam keadaan sementara. Ketika sebuah reaktor dioperasikan, baik untuk pertama kalinya atau setelah dimatikan, reaktor tersebut berada dalam keadaan transien, dan variabel-variabel proses utama berubah seiring berjalannya waktu.

Ada tiga model ideal yang digunakan untuk memperkirakan variabel proses yang paling penting dari reaktor kimia yang berbeda:

• Model reaktor batch,
• Model reaktor tangki berpengaduk kontinu (CSTR), dan
• Model reaktor aliran plug (PFR).

Banyak reaktor dunia nyata dapat dimodelkan sebagai kombinasi dari tipe-tipe dasar ini.

Variabel-variabel proses utama meliputi:

• Waktu tinggal (τ, huruf kecil Yunani tau)
• Volume (V)
• Suhu (T)
• Tekanan (P)
• Konsentrasi spesies kimia (C1, C2, C3, ... Cn)
• Koefisien perpindahan panas (h, U)

Reaktor tubular sering kali dapat berupa unggun yang dikemas. Dalam hal ini, tabung atau saluran berisi partikel atau pelet, biasanya katalis padat. Reaktan, dalam fase cair atau gas, dipompa melalui unggun katalis. Reaktor kimia juga dapat berupa unggun terfluidisasi; lihat reaktor unggun terfluidisasi.

Reaksi kimia yang terjadi di dalam reaktor dapat bersifat eksotermis, yang berarti mengeluarkan panas, atau endotermis, yang berarti menyerap panas. Sebuah reaktor tangki mungkin memiliki jaket pendingin atau pemanas atau kumparan pendingin atau pemanas (tabung) yang dililitkan di bagian luar dinding bejana untuk mendinginkan atau memanaskan isinya, sementara reaktor tubular dapat dirancang seperti penukar panas jika reaksinya sangat eksotermis, atau seperti tungku jika reaksinya sangat endotermis.

Jenis
Reaktor batch
Jenis reaktor yang paling sederhana adalah reaktor batch. Bahan-bahan dimasukkan ke dalam reaktor batch, dan reaksi berlangsung seiring waktu. Reaktor batch tidak mencapai kondisi tunak, dan kontrol suhu, tekanan, dan volume sering kali diperlukan. Oleh karena itu, banyak reaktor batch memiliki port untuk sensor dan input dan output material. Reaktor batch biasanya digunakan dalam produksi skala kecil dan reaksi dengan bahan biologis, seperti dalam pembuatan bir, pembuatan pulp, dan produksi enzim. Salah satu contoh reaktor batch adalah reaktor bertekanan.

CSTR (reaktor tangki berpengaduk kontinu)

Dalam CSTR, satu atau lebih reagen fluida dimasukkan ke dalam reaktor tangki yang biasanya diaduk dengan impeler untuk memastikan pencampuran yang tepat dari reagen sementara limbah reaktor dibuang. Membagi volume tangki dengan laju aliran volumetrik rata-rata melalui tangki memberikan ruang waktu, atau waktu yang diperlukan untuk memproses satu volume cairan reaktor. Dengan menggunakan kinetika kimia, persen penyelesaian reaksi yang diharapkan dapat dihitung. Beberapa aspek penting dari CSTR:

• Pada kondisi tunak, laju aliran massa yang masuk harus sama dengan laju aliran massa yang keluar, jika tidak, tangki akan meluap atau kosong (kondisi transien). Ketika reaktor dalam keadaan transien, persamaan model harus diturunkan dari neraca massa dan energi diferensial.
• Reaksi berlangsung dengan laju reaksi yang terkait dengan konsentrasi akhir (output), karena konsentrasi diasumsikan homogen di seluruh reaktor.
• Seringkali, secara ekonomi menguntungkan untuk mengoperasikan beberapa CSTR secara seri. Hal ini memungkinkan, misalnya, CSTR pertama beroperasi pada konsentrasi reagen yang lebih tinggi dan oleh karena itu laju reaksi yang lebih tinggi. Dalam kasus ini, ukuran reaktor dapat divariasikan untuk meminimalkan total investasi modal yang diperlukan untuk mengimplementasikan proses.
• Dapat ditunjukkan bahwa jumlah CSTR yang tak terbatas dan tak terhingga yang beroperasi secara seri akan setara dengan PFR.

Perilaku CSTR sering didekati atau dimodelkan dengan perilaku Reaktor Tangki Berpengaduk Ideal Kontinu (CISTR). Semua perhitungan yang dilakukan dengan CISTR mengasumsikan pencampuran yang sempurna. Jika waktu tinggal 5-10 kali waktu pencampuran, perkiraan ini dianggap valid untuk tujuan rekayasa. Model CISTR sering digunakan untuk menyederhanakan perhitungan teknik dan dapat digunakan untuk menggambarkan reaktor penelitian. Dalam praktiknya, model ini hanya dapat didekati, terutama pada reaktor ukuran industri yang waktu pencampurannya mungkin sangat besar.

Reaktor loop adalah jenis reaktor katalitik hibrida yang secara fisik menyerupai reaktor tubular, tetapi beroperasi seperti CSTR. Campuran reaksi disirkulasikan dalam lingkaran tabung, dikelilingi oleh jaket untuk pendinginan atau pemanasan, dan ada aliran terus menerus dari bahan awal dan produk keluar.

PFR (reaktor aliran steker)

Dalam PFR, kadang-kadang disebut reaktor tubular kontinu (CTR), satu atau lebih reagen fluida dipompa melalui pipa atau tabung. Reaksi kimia berlangsung saat reagen bergerak melalui PFR. Dalam jenis reaktor ini, laju reaksi yang berubah menciptakan gradien sehubungan dengan jarak yang ditempuh; pada saluran masuk ke PFR, lajunya sangat tinggi, tetapi ketika konsentrasi reagen menurun dan konsentrasi produk meningkat, laju reaksi melambat. Beberapa aspek penting dari PFR:

• Model PFR yang ideal mengasumsikan tidak ada pencampuran aksial: elemen fluida apa pun yang mengalir melalui reaktor tidak bercampur dengan fluida di bagian hulu atau hilir, seperti yang tersirat dalam istilah "aliran sumbat".
• Reagen dapat dimasukkan ke dalam PFR di lokasi-lokasi di dalam reaktor selain saluran masuk. Dengan cara ini, efisiensi yang lebih tinggi dapat diperoleh, atau ukuran dan biaya PFR dapat dikurangi.
• PFR memiliki efisiensi teoritis yang lebih tinggi daripada CSTR dengan volume yang sama. Artinya, dengan ruang-waktu yang sama (atau waktu tinggal), suatu reaksi akan berlanjut ke persentase penyelesaian yang lebih tinggi dalam PFR daripada CSTR. Hal ini tidak selalu berlaku untuk reaksi yang dapat dibalik.

Untuk sebagian besar reaksi kimia yang menjadi kepentingan industri, tidak mungkin reaksi berlanjut hingga 100%. Laju reaksi menurun seiring dengan habisnya reaktan hingga titik di mana sistem mencapai kesetimbangan dinamis (tidak ada reaksi bersih, atau perubahan spesies kimia yang terjadi). Titik kesetimbangan untuk sebagian besar sistem kurang dari 100%. Karena alasan ini, proses pemisahan, seperti distilasi, sering kali mengikuti reaktor kimia untuk memisahkan reagen atau produk sampingan yang tersisa dari produk yang diinginkan. Reagen-reagen ini kadang-kadang dapat digunakan kembali pada awal proses, seperti dalam proses Haber. Dalam beberapa kasus, reaktor yang sangat besar akan diperlukan untuk mendekati kesetimbangan, dan insinyur kimia dapat memilih untuk memisahkan campuran yang bereaksi sebagian dan mendaur ulang reaktan yang tersisa.

Dalam kondisi aliran laminar, asumsi aliran sumbat sangat tidak akurat, karena fluida yang bergerak melalui pusat tabung bergerak jauh lebih cepat daripada fluida di dinding. Reaktor baffled osilasi kontinu (COBR) mencapai pencampuran menyeluruh dengan kombinasi osilasi fluida dan orifice baffle, memungkinkan aliran steker diperkirakan dalam kondisi aliran laminar.

Reaktor semibatch

Reaktor semibatch dioperasikan dengan input dan output kontinu dan batch. Fermentor, misalnya, diisi dengan sejumlah media dan mikroba yang secara konstan menghasilkan karbon dioksida yang harus dihilangkan secara terus menerus. Demikian pula, mereaksikan gas dengan cairan biasanya sulit, karena volume gas yang besar diperlukan untuk bereaksi dengan massa cairan yang sama. Untuk mengatasi masalah ini, umpan gas yang terus menerus dapat digelembungkan melalui batch cairan. Secara umum, dalam operasi semibatch, satu reaktan kimia dimasukkan ke dalam reaktor dan bahan kimia kedua ditambahkan secara perlahan (misalnya, untuk mencegah reaksi samping), atau produk yang dihasilkan dari perubahan fasa terus menerus dihilangkan, misalnya gas yang terbentuk oleh reaksi, padatan yang mengendap, atau produk hidrofobik yang terbentuk dalam larutan air.

Reaktor katalitik

Meskipun reaktor katalitik sering diimplementasikan sebagai reaktor aliran sumbat, analisisnya memerlukan perlakuan yang lebih rumit. Laju reaksi katalitik sebanding dengan jumlah katalis yang bersentuhan dengan reagen, serta konsentrasi reaktan. Dengan katalis fase padat dan reagen fase cair, ini sebanding dengan area yang terpapar, efisiensi difusi reagen masuk dan keluar, dan kemanjuran pencampuran. Pencampuran sempurna biasanya tidak dapat diasumsikan. Selain itu, jalur reaksi katalitik sering kali terjadi dalam beberapa langkah dengan zat antara yang terikat secara kimiawi pada katalis; dan karena pengikatan kimiawi pada katalis juga merupakan reaksi kimiawi, maka hal ini dapat mempengaruhi kinetika. Reaksi katalitik sering menampilkan apa yang disebut kinetika yang dipalsukan, ketika kinetika yang terlihat berbeda dari kinetika kimia yang sebenarnya karena efek transportasi fisik.Perilaku katalis juga menjadi pertimbangan. Khususnya dalam proses petrokimia bersuhu tinggi, katalis dinonaktifkan oleh proses seperti sintering, kokas, dan keracunan.

Contoh umum dari reaktor katalitik adalah konverter katalitik yang memproses komponen beracun dari knalpot mobil. Namun, sebagian besar reaktor petrokimia bersifat katalitik, dan bertanggung jawab atas sebagian besar produksi bahan kimia industri, dengan contoh bervolume sangat tinggi termasuk asam sulfat, amonia, reformat/BTEX (benzena, toluena, etilbenzena, dan xilena), dan perengkahan katalitik fluida. Berbagai konfigurasi dimungkinkan, lihat Reaktor katalitik heterogen.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Reaktor aliran laminar

Reaktor aliran laminar (LFR) adalah jenis reaktor kimia yang menggunakan aliran laminar untuk mengontrol laju reaksi, dan/atau distribusi reaksi. LFR umumnya berupa tabung panjang dengan diameter konstan yang dijaga pada suhu konstan. Reaktan disuntikkan di satu ujung dan produk dikumpulkan dan dipantau di ujung yang lain. Reaktor aliran laminar sering digunakan untuk mempelajari reaksi elementer yang terisolasi atau mekanisme reaksi multi-langkah.

Gambaran umum

Reaktor aliran laminar menggunakan karakteristik aliran laminar untuk mencapai berbagai tujuan penelitian. Misalnya, LFR dapat digunakan untuk mempelajari dinamika fluida dalam reaksi kimia, atau dapat digunakan untuk menghasilkan struktur kimia khusus seperti tabung nano karbon. Salah satu fitur dari LFR adalah bahwa waktu tinggal (interval waktu di mana bahan kimia berada di dalam reaktor) dari bahan kimia di dalam reaktor dapat divariasikan dengan mengubah jarak antara titik input reaktan dan titik di mana produk/sampel diambil, atau dengan menyesuaikan kecepatan gas/fluida. Oleh karena itu, manfaat dari reaktor aliran laminar adalah bahwa berbagai faktor yang dapat mempengaruhi reaksi dapat dengan mudah dikontrol dan disesuaikan selama percobaan.

Cara menganalisis reaktan dalam LFR

Cara menganalisis reaksi termasuk menggunakan probe yang masuk ke dalam reaktor; atau lebih tepatnya, terkadang seseorang dapat menggunakan metode optik non-intrusif (misalnya menggunakan spektrometer untuk mengidentifikasi dan menganalisis konten) untuk mempelajari reaksi di dalam reaktor. Selain itu, mengambil seluruh sampel gas / cairan di ujung reaktor dan mengumpulkan data mungkin berguna juga. Dengan menggunakan metode yang disebutkan di atas, berbagai data seperti konsentrasi, kecepatan aliran, dll. Dapat dipantau dan dianalisis.

Kecepatan aliran di LFR

Cairan atau gas dengan kecepatan terkontrol melewati reaktor aliran laminar dengan cara aliran laminar. Artinya, aliran fluida atau gas meluncur satu sama lain seperti kartu. Ketika menganalisis cairan dengan viskositas yang sama ("ketebalan" atau "kelengketan") tetapi kecepatannya berbeda, cairan biasanya dikarakteristikkan ke dalam dua jenis aliran: aliran laminar dan aliran turbulen. Dibandingkan dengan aliran turbulen, aliran laminer cenderung memiliki kecepatan yang lebih rendah dan umumnya memiliki bilangan Reynolds yang lebih rendah. Aliran turbulen, di sisi lain, tidak teratur dan bergerak dengan kecepatan yang lebih tinggi. Oleh karena itu, kecepatan aliran aliran turbulen pada satu penampang melintang sering diasumsikan konstan, atau "datar". Kecepatan aliran "tidak datar" dari aliran laminar membantu menjelaskan mekanisme LFR. Untuk fluida/gas yang bergerak di dalam LFR, kecepatan di dekat pusat pipa lebih tinggi daripada fluida di dekat dinding pipa. Dengan demikian, distribusi kecepatan reaktan cenderung menurun dari pusat ke dinding.

Distribusi waktu tinggal (RTD)

Kecepatan di dekat pusat pipa lebih tinggi daripada cairan di dekat dinding pipa. Dengan demikian, distribusi kecepatan reaktan cenderung lebih tinggi di bagian tengah dan lebih rendah di bagian samping. Pertimbangkan fluida yang dipompa melalui LFR dengan kecepatan konstan dari saluran masuk, dan konsentrasi fluida dipantau di saluran keluar. Grafik distribusi waktu tinggal akan terlihat seperti kemiringan negatif dengan cekungan positif. Dan grafik tersebut dimodelkan oleh fungsi: E(t) = 0 jika t lebih kecil dari τ/2; E(t) = τ^2/2t^3 jika t lebih besar dari atau sama dengan τ/2.[2] Perhatikan bahwa grafik memiliki nilai E(t) pada awalnya adalah nol, hal ini dikarenakan zat membutuhkan waktu untuk bergerak melalui reaktor. Ketika bahan mulai mencapai saluran keluar, konsentrasinya meningkat secara drastis, dan secara bertahap menurun seiring berjalannya waktu.

Karakteristik

Aliran laminar di dalam LFR memiliki karakteristik unik mengalir secara paralel tanpa mengganggu satu sama lain. Kecepatan fluida atau gas secara alami akan berkurang ketika semakin dekat ke dinding dan semakin jauh dari pusat. Oleh karena itu, reaktan memiliki waktu tinggal yang meningkat di LFR dari tengah ke samping. Waktu tinggal yang meningkat secara bertahap memberikan peneliti tata letak yang jelas dari reaksi pada waktu yang berbeda. Selain itu, ketika mempelajari reaksi dalam LFR, gradien radial dalam kecepatan, komposisi, dan suhu adalah signifikan. Dengan kata lain, dalam reaktor lain di mana aliran laminar tidak signifikan, misalnya, dalam reaktor aliran steker, kecepatan objek diasumsikan sama pada satu penampang melintang karena sebagian besar alirannya bergolak. Dalam reaktor aliran laminer, kecepatan berbeda secara signifikan di berbagai titik pada penampang yang sama. Oleh karena itu, perbedaan kecepatan di seluruh reaktor perlu dipertimbangkan ketika bekerja dengan LFR.

Penelitian

Berbagai penelitian yang berkaitan dengan pemodelan LFR dan pembentukan zat di dalam LFR telah dilakukan selama beberapa dekade terakhir. Misalnya, pembentukan tabung nano karbon berdinding tunggal diselidiki dalam LFR. Sebagai contoh lain, konversi dari metana menjadi hidrokarbon yang lebih tinggi telah dipelajari dalam reaktor aliran laminar.

Disadur dari: en.wikipedia.org

 Clean technology

 Clean technology, merujuk pada proses, produk, atau layanan yang bertujuan mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan melalui peningkatan efisiensi energi yang signifikan, penggunaan sumber daya yang berkelanjutan, atau kegiatan perlindungan lingkungan. Teknologi bersih meliputi berbagai teknologi terkait seperti daur ulang, energi terbarukan, teknologi informasi, transportasi ramah lingkungan, motor listrik, kimia ramah lingkungan, penerangan, pengelolaan air limbah, dan lain-lain.

Pembiayaan lingkungan hidup adalah metode di mana proyek-proyek teknologi bersih baru dapat memperoleh pembiayaan melalui penciptaan kredit karbon. Proyek yang dikembangkan dengan memperhatikan mitigasi perubahan iklim juga dikenal sebagai proyek karbon.

Investasi dalam teknologi bersih telah meningkat pesat sejak menjadi sorotan sekitar tahun 2000. Menurut Program Lingkungan Hidup PBB, perusahaan-perusahaan pembangkit listrik tenaga angin, tenaga surya, dan biofuel menerima pendanaan baru sebesar $148 miliar pada tahun 2007, seiring dengan kenaikan harga minyak dan kebijakan perubahan iklim yang mendorong investasi dalam energi terbarukan. Sekitar $50 miliar dari pendanaan tersebut digunakan untuk pembangkit listrik tenaga angin. Secara keseluruhan, investasi dalam industri energi bersih dan efisiensi energi meningkat 60 persen dari tahun 2006 hingga 2007.

Pada tahun 2009, Clean Edge memperkirakan bahwa tiga sektor utama teknologi bersih, yaitu fotovoltaik surya, tenaga angin, dan biofuel, akan menghasilkan pendapatan sebesar $325,1 miliar pada tahun 2018.

Meskipun investasi dalam teknologi bersih meningkat, laporan dari Makalah Kerja Inisiatif Energi MIT menunjukkan bahwa sekitar setengah dari lebih dari $25 miliar pendanaan yang disediakan oleh modal ventura untuk teknologi bersih dari tahun 2006 hingga 2011 tidak pernah pulih. Hal ini disebabkan oleh profil risiko/pengembalian yang suram dari teknologi bersih dan kesulitan perusahaan dalam mengembangkan bahan, bahan kimia, atau proses baru untuk mencapai skala produksi.

Teknologi bersih juga telah menjadi topik penting di kalangan bisnis dan perusahaan. Penggunaan teknologi bersih dapat mengurangi polusi dan bahan bakar kotor bagi setiap perusahaan, dan hal ini telah menjadi keunggulan kompetitif. Banyak perusahaan, termasuk yang terdaftar dalam Fortune Global 500, menghabiskan sekitar $20 miliar per tahun untuk kegiatan tanggung jawab sosial perusahaan (CSR) pada tahun 2018.

Definisi

Produk atau layanan teknologi bersih merujuk pada produk atau layanan yang tidak hanya meningkatkan kinerja operasional, produktivitas, atau efisiensi, tetapi juga mengurangi biaya, input, konsumsi energi, limbah, atau pencemaran lingkungan. Minat terhadap produk atau layanan ini meningkat karena meningkatnya kesadaran konsumen, regulator, dan industri terhadap pentingnya pembangkitan energi yang ramah lingkungan. Hal ini terutama disebabkan oleh meningkatnya kesadaran akan isu-isu seperti pemanasan global, perubahan iklim, dan dampak negatif pembakaran bahan bakar fosil terhadap lingkungan.

Cleantech sering kali terkait dengan dana modal ventura dan organisasi penggunaan lahan. Istilah ini awalnya dibedakan dari berbagai definisi bisnis yang ramah lingkungan, berkelanjutan, atau berfokus pada triple bottom line, yang berasal dari komunitas investasi modal ventura. Secara historis, cleantech telah berkembang menjadi sektor bisnis yang mencakup industri dengan pertumbuhan signifikan dan tinggi, seperti tenaga surya, angin, pemurnian air, dan biofuel.

Tata nama

Meskipun industri teknologi ramah lingkungan telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir dan menarik modal miliaran dolar, bidang ini masih belum sepenuhnya matang. Istilah "cleantech" digunakan secara luas, meskipun ada variasi dalam ejaannya, seperti ⟨clean-tech⟩ dan ⟨clean tech⟩. Beberapa perusahaan teknologi ramah lingkungan belakangan ini tidak begitu menekankan aspek ramah lingkungan dalam bisnis mereka, melainkan lebih memanfaatkan tren yang lebih luas, seperti kota pintar.

Asal usul konsep

Ide teknologi bersih pertama kali muncul di antara sekelompok teknologi dan industri baru, yang didasarkan pada prinsip biologi, efisiensi sumber daya, dan konsep produksi generasi kedua di industri dasar. Contohnya termasuk efisiensi energi, reduksi katalitik selektif, penggunaan bahan tidak beracun, pemurnian air, energi matahari, energi angin, dan paradigma baru dalam konservasi energi. Sejak tahun 1990-an, minat terhadap teknologi ini meningkat seiring dengan dua tren: penurunan biaya relatif dari teknologi tersebut dan peningkatan pemahaman tentang hubungan antara desain industri yang digunakan pada abad ke-19 dan awal abad ke-20, seperti pembangkit listrik berbahan bakar fosil, mesin pembakaran internal, dan manufaktur bahan kimia. Pemahaman juga meningkat mengenai dampak yang disebabkan oleh manusia terhadap sistem bumi akibat penggunaan teknologi tersebut, seperti lubang ozon, hujan asam, penggurunan, perubahan iklim, dan pemanasan global.

Investasi di seluruh dunia

Selama dua puluh tahun terakhir, skema peraturan dan perjanjian internasional telah menjadi faktor utama yang menentukan lingkungan investasi teknologi ramah lingkungan. Investasi pada sumber daya terbarukan serta teknologi efisiensi energi merupakan faktor penentu dalam investasi yang dilakukan dalam konteks Perjanjian Paris dan perjuangan melawan perubahan iklim dan polusi udara. Di antara pembiayaan sektor publik, pemerintah telah menggunakan insentif keuangan dan peraturan yang ditargetkan pada sektor swasta. Gerakan kolektif ini menjadi penyebab terus meningkatnya kapasitas energi bersih.

Investasi dalam teknologi pembangkit listrik terbarukan pada tahun 2015 berjumlah lebih dari $308 miliar USD dan pada tahun 2019 angka ini meningkat menjadi $311 miliar USD. Startup dengan inovasi berbasis teknologi baru dianggap sebagai investasi menarik di sektor teknologi bersih. Platform modal ventura dan crowdfunding merupakan sumber penting untuk mengembangkan usaha yang mengarah pada pengenalan teknologi baru. Dalam dekade terakhir, startup telah memberikan kontribusi signifikan terhadap peningkatan kapasitas terpasang tenaga surya dan angin. Perusahaan penentu tren yang merancang teknologi baru dan merancang strategi agar industri dapat unggul dan lebih tangguh dalam menghadapi ancaman.

Pada tahun 2008, investasi ventura teknologi ramah lingkungan di Amerika Utara, Eropa, Tiongkok, dan India mencapai rekor total sebesar $8,4 miliar. Investasi pada teknologi ramah lingkungan telah tumbuh secara signifikan, dengan dampak yang besar terhadap biaya produksi dan produktivitas, khususnya pada industri padat energi. Bank Dunia mencatat bahwa investasi ini meningkatkan efisiensi ekonomi, mendukung tujuan pembangunan berkelanjutan, dan meningkatkan keamanan energi dengan mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil.

Tiongkok dipandang sebagai pasar pertumbuhan utama bagi investasi teknologi ramah lingkungan, dengan fokus pada teknologi energi terbarukan. Pada tahun 2014, Israel, Finlandia, dan AS memimpin Indeks Inovasi Teknologi Bersih Global, dari 40 negara yang dinilai, sementara Rusia dan Yunani berada di peringkat terakhir. Investasi energi terbarukan telah mencapai skala besar dengan investasi tahunan sekitar $300 miliar. Volume investasi ini sangat penting bagi transisi energi global dan tetap ada meskipun pendanaan penelitian dan pengembangan tidak mencukupi.

Beberapa jurnal menawarkan analisis dan prakiraan mendalam mengenai tren investasi ini, dengan menekankan peran pentingnya dalam pencapaian target energi dan iklim dunia. Investasi strategis pada teknologi ramah lingkungan dalam rantai pasokan semakin dipengaruhi oleh kekuatan pasar yang berkelanjutan. Investasi ini sangat penting bagi produsen, karena tidak hanya meningkatkan keberlanjutan proses produksi, namun juga mendorong transisi komprehensif menuju keberlanjutan di seluruh rantai pasokan.

Menurut penelitian yang dipublikasikan, sektor teknologi bersih teratas pada tahun 2008 adalah tenaga surya, biofuel, transportasi, dan angin. Tenaga surya menyumbang hampir 40% dari total investasi teknologi ramah lingkungan pada tahun 2008, diikuti oleh biofuel sebesar 11%. Pada tahun 2019, dana kekayaan negara secara langsung menginvestasikan kurang dari US$3 miliar pada energi terbarukan.

Konferensi Perubahan Iklim Perserikatan Bangsa-Bangsa tahun 2009 di Kopenhagen, Denmark diharapkan dapat menciptakan kerangka kerja yang pada akhirnya akan membatasi emisi gas rumah kaca. Namun, negara-negara peserta gagal menyediakan kerangka kerja global untuk teknologi ramah lingkungan. Konferensi Perubahan Iklim PBB tahun 2015 di Paris diharapkan dapat mencapai kesepakatan universal mengenai iklim, yang akan mendorong perkembangan teknologi ramah lingkungan. Saat ini, investasi pada teknologi ramah lingkungan telah meningkat pesat, mencerminkan ekspansi sektor ini yang sehat dan apresiasi terhadap potensi teknologi terbarukan.

Implementasi di seluruh dunia

India adalah salah satu negara yang telah mencapai keberhasilan luar biasa dalam pembangunan berkelanjutan dengan menerapkan teknologi ramah lingkungan, dan menjadi pusat energi ramah lingkungan global. India, yang merupakan penghasil emisi gas rumah kaca terbesar ketiga, mengembangkan skema konversi energi terbarukan dengan menggunakan tenaga surya dan angin dari bahan bakar fosil. Upaya berkelanjutan ini telah meningkatkan kapasitas energi terbarukan di negara ini, dengan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan lebih dari 20%. Target energi terbarukan yang ambisius di India telah menjadi model peralihan cepat ke energi bersih. Pemerintah menargetkan kapasitas energi terbarukan sebesar 175 GW hingga tahun 2022, termasuk kontribusi besar dari energi angin dan surya.

Dengan terus meningkatkan kapasitas energi terbarukan India, India mencapai Perjanjian Paris dengan pengurangan emisi karbon secara signifikan. Mengadopsi energi terbarukan tidak hanya membawa kemajuan teknologi ke India, namun juga berdampak pada lapangan kerja dengan menciptakan sekitar 330.000 lapangan kerja baru pada tahun 2022 dan lebih dari 24 juta lapangan kerja baru pada tahun 2030, menurut Organisasi Buruh Internasional di sektor energi terbarukan.

Terlepas dari keberhasilan global, penerapan energi terbarukan menghadapi tantangan khusus di suatu negara atau wilayah. Tantangan-tantangan ini mencakup sosial, ekonomi, teknologi, dan peraturan. Penelitian menunjukkan bahwa hambatan sosial dan peraturan merupakan faktor langsung yang mempengaruhi penggunaan energi terbarukan, namun hambatan ekonomi mempunyai dampak yang lebih tidak langsung namun besar. Studi ini menekankan perlunya menghilangkan hambatan-hambatan ini agar energi terbarukan menjadi lebih tersedia dan menarik sehingga menguntungkan semua pihak seperti masyarakat lokal dan produsen.

Meskipun terdapat banyak hambatan, negara-negara berkembang telah merumuskan pendekatan kreatif untuk menghadapi tantangan tersebut. Misalnya, India, yang telah menunjukkan kemajuan signifikan di sektor energi terbarukan, sebuah tren yang menunjukkan adopsi teknologi ramah lingkungan dari negara lain. Pendekatan dan permasalahan khusus yang dialami setiap negara dalam proses pertumbuhan berkelanjutan mendorong munculnya ide-ide yang berguna untuk pembangunan lebih lanjut.

Penciptaan teknologi ramah lingkungan seperti penyimpanan baterai, CCS, dan biofuel canggih penting untuk mencapai sistem energi berkelanjutan. Penelitian dan pengembangan yang tidak terputus sangat penting dalam meningkatkan produktivitas sumber energi terbarukan dan menjadikannya lebih menarik untuk investasi. Perkembangan ini merupakan bagian dari tujuan yang lebih luas terkait keberlanjutan dan penanganan perubahan iklim.

Faktor selanjutnya yang menentukan keberhasilan teknologi bersih adalah persepsi masyarakat dan dampak sosialnya. Keterlibatan masyarakat dan manfaat yang terlihat dari teknologi ini dapat mempengaruhi adopsi dan popularitasnya. Gagasan manfaat bersama diciptakan dengan menjadikan solusi energi terbarukan ramah lingkungan, hemat biaya, dan bermanfaat bagi produsen.

Jerman telah menjadi salah satu pemimpin energi terbarukan di dunia, dan upaya mereka telah mempercepat kemajuan setelah kehancuran pembangkit listrik tenaga nuklir di Jepang pada tahun 2011, dengan memutuskan untuk mematikan seluruh 17 reaktor pada tahun 2022. Namun, ini hanyalah salah satu dari upaya Jerman. tujuan akhir; dan Jerman menargetkan penggunaan energi terbarukan sebesar 80% pada tahun 2050, yang saat ini mencapai 47% (2020). Energiewende di Jerman adalah model upaya yang ditujukan pada energi terbarukan yang bertujuan untuk mengurangi emisi gas rumah kaca (GRK) sebesar 80% pada tahun 2050 melalui penerapan sumber daya terbarukan secara terburu-buru. Kebijakan ini, yang ditujukan untuk mengatasi masalah lingkungan hidup dan perjanjian nasional mengenai penghapusan tenaga nuklir, menggambarkan peran penting kebijakan dan investasi pemerintah dalam mengarahkan adopsi teknologi dan menyediakan jalan menuju penggunaan energi berkelanjutan.

Hambatan dalam menjadikan Energiewende sebagai model untuk sektor transportasi dan pemanas mencakup integrasi energi terbarukan ke dalam infrastruktur yang ada, biaya ekonomi yang terkait dengan transisi teknologi, dan kebutuhan konsumen untuk mengadopsi solusi energi baru secara luas. Selain itu, Jerman juga berinvestasi pada energi terbarukan dari tenaga angin lepas pantai dan mengantisipasi investasinya yang akan menghasilkan sepertiga dari total energi angin di Jerman. Pentingnya teknologi bersih juga berdampak pada sektor transportasi Jerman, yang menghasilkan 17 persen emisinya. Perusahaan produsen mobil ternama, Mercedes-Benz, BMW, Volkswagen, dan Audi, di Jerman, juga menyediakan mobil listrik baru untuk memenuhi gerakan transisi energi Jerman.

Disadur dari: en.wikipedia.org