Upload
ackmad-zheal
View
112
Download
8
Embed Size (px)
DESCRIPTION
sains
Citation preview
Biohidrogen
Oleh:
Verdiana Zahroh (2311100038)
Fritz Adhinata (2311100041)
Cintya Fitriani (2311100043)
Pendahuluan
Laju pertumbuhan penduduk, tingkat ekonomi, dan perkembangan teknologi
meningkat
Membutuhkan energi yg sangat besar
Bahan bakar fosil menipis
Energi alternatif (Renewable energy)
Krisis energi, kerusakan
lingkungan, perubahan iklim
global
Biohidrogen
Materi:
Pengertian Biohidrogen
Kelebihan Biohidrogen dibanding sumber energi lain
Biochemical pathway dari glukosa ke H2
Apa itu Hidrogen?
Hidrogen (dari bahasa Yunani: hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1
Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar
Hidrogen adalah unsur yang paling melimpah dengan presentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta
Pengertian Biohidrogen
Biohidrogen adalah hidrogen yang diproduksi melalui proses biologis atau dari biomassa
Hidrogen bukanlah sumber energi (energy source) melainkan pembawa energi (energy carrier), artinya hidrogen tidak tersedia bebas di alam atau dapat ditambang layaknya sumber energi fosil.
Hidrogen harus diproduksi
Kelebihan Hidrogen
Hidrogen
Bersih : karena hasil dari proses
pembakarannya adalah air dan energi
Melimpah: banyak terdapat di air dan
hidrokarbon
Transportable dan storable : hidrogen dapat dialirkan ke rumah-rumah dan ke stasiun pengisian
dengan cepat
Heating value hidrogen sangat
tinggi: sekitar 119.93 kJ/g sampai 141,86
kJ/g
Kelebihan Menggunakan Biohidrogen
1. Biaya produksi relatif lebih rendah karena hanya menggunakan mikroba (yang menghasilkan enzim)
2. Ramah lingkungan karena tidak menghasilkan emisi gas buang (emisi yang dihasilkan hanya air)
3. Sumber dari biohidrogen adalah biomassa yang banyak terdapat di alam
Kelemahan Biohidrogen
1. Enzim hidrogenase yang berperan dalam produksi hidrogen tidak aktif dengan adanya oksigen.
2. Infrastruktur yang ada saat ini belum dibuat untuk mengakomodasi bahan bakar hidrogen.
Hasil Pembakaran Hidrogen
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ
Sehingga 1 mol gas hidrogen menghasilkan 286 kJ
http://id.wikipedia.org/wiki/Hidrogen
Penyimpanan Hidrogen High-pressure storage tanks: Gas hidrogen dapat
dikompresi dan disimpan di tangki penyimpanan pada tekanan tinggi, tetapi tangki ini harus sangat kuat (sekitar 5000 Psi)
Liquid hydrogen: Hidrogen dapat disimpan sebagai cairan. Dalam bentuk ini, hidrogen lebih dapat disimpan per volume, tetapi harus disimpan pada suhu sangat dingin (sekitar -253° C)
Metal hydrides: Hidrogen dapat direaksikan dengan beberapa logam, yang dapat menyimpan lebih efisien daripada High-pressure storage tanks (logam Iridium, Ir, nomor atom 77)
Tabel Heating Value Beberapa Jenis Bahan Bakar
Cara Pembuatan Biohidrogen
Hidrogen
Bahan bakar fosil
BiomassaAir
ElektrolisisBiolog
isKimia Steam
ReformingGasifikasi Batubara
Biohidrogen
Proses Biologis
Biologis
Direct Biophotolysis
Indirect Biophotolysis
Dark Fermentation
Photo Fermentatio
n
Direct Biophotolysis dan Indirect Biophotolysis
memanfaatkan air (bahan utamanya air)
Direct Biophotolysis
Produksi hidrogen biofotolisis langsung adalah proses biologis menggunakan sistem fotosintesis mikroalga (cyanobacteria) untuk mengubah energi matahari menjadi energi kimia dalam bentuk hidrogen :
2H2O 2H2 + O2Cahaya matahari
Direct Biophotolysis
H2O dioksidasi dan membentuk O2 oleh cyanobacteria. Energi cahaya diserap oleh PS II yang menghasilkan elektron yang ditransfer ke feredoksin. Elektron ditransfer ke feredoksin menggunakan energi cahaya yang diserap PS I. Enzim hidrogenase menangkap elektron langsung dari feredoksin untuk membentuk H2. Karena enzim hidrogenase sensitif terhadap O2, produk dari fotosintesis ini harus dipisahkan (H2 dan O2)
Indirect Biophotolysis
Menurut Gaudermark, konsep dari biofotolisis tak langsung meliputi dua tahap.a. Produksi biomassa oleh fotosintesisb. Fermentasi aerobik menghasilkan 12 mol hidrogen/mol glukosa pada sel alga
Pada biofotolisis tidak langsung, Cyanobacteria digunakan untuk menghasilkan hidrogen melalui reaksi berikut :
12H2O + 6CO2 C6H12O6 + 6O2
C6H12O6 + 12H2O 12H2 + 6CO2
Cahaya matahari
Indirect Biophotolysis
Dark Fermentation dan Photo Fermentation
memanfaatkan glukosa (bahan utamanya glukosa)
Selulosa
Bisa didapatkan dari
Selulosa
Selulosa merupakan senyawa organik dengan rumus (C6H10O5)n, sebuah polisakarida yang terdiri dari rantai linier dari beberapa ratus hingga lebih dari sepuluh ribu ikatan β(1→4) unit D-glukosa.
Struktur selulosa
Glukosa
Glukosa, suatu gula monosakarida , adalah salah satu karbohidrat terpenting yang digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan salah satu hasil utama fotosintesis dan awal bagi respirasi. Bentuk alami (D-glukosa) disebut juga dekstrosa, terutama pada industri pangan.
3D
Struktur glukosa
Proses Pemecahan Selulosa menjadi Glukosa
SELULOSA
SELOBIOSA (DISAKARIDA)
GLUKOSA (MONOSAKARIDA)
Hidrolisis oleh enzim selulase
Proses Pemecahan Selulosa menjadi Glukosa
Hidrolisis meliputi proses pemecahan polisakarida di dalam biomassa lignoselulosa, yaitu: selulosa dan hemiselulosa menjadi monomer gula penyusunnya.
Hidrolisis sempurna selulosa menghasilkan glukosa, sedangkan hemiselulosa menghasilkan beberapa monomer gula pentosa (C5) dan heksosa (C6).
Dark Fermentation
Fermentasi gelap adalah jenis fermentasi yang tidak memerlukan cahaya matahari.
Pembuatan hidrogen dengan dark fermentation dari senyawa-senyawa organik dibantu oleh mikroorganisme anaerob yang ditumbuhkan di dalam substrat yang kaya karbohidrat tanpa energi sinar matahari.
Bakteri yang digunakan adalah campuran bakteri yang didominasi oleh Clostridium.
Dark Fermentation
Reaksi:•Bila asetat sebagai produk akhir:
•Bila butirat sebagai produk akhir:
Dark Fermentation
Photo Fermentation
Menggunakan jasa bakteri non-sulfur (purple bacteria) dan sinar matahari, asam organik sederhana dengan kandungan N terbatas melalui pembentukan enzim nitrogenase.
Pada kondisi anaerobik bakteri sulfur dapat memanfaatkan asam organik atau hidrogen sulfid sebagai donor elektron. Elektron dipindahkan ke nitrogenase dengan bantuan ATP. Apabila tidak ada nitrogen maka enzim tersebut dapat mereduksi proton menjadi hidrogen dengan suplai energi dari ATP.
Reaksinya:C6H12O6 + 12H2O + sinar matahari → 12H2+6CO2
Photo Fermentation
Foto fermentasi, perubahan bahan organik melalui bakteri fotosintetik pengikat nitrogen, dapat menghasilkan biohidrogen yang lebih tinggi, akan tetapi sistem masih bergantung pada cahaya.