Latar Belakang Di Indonesia, ammonia sudah dikenal luas sebagai bahan baku yang merupakan

komoditas yang penting dalam perindustrian. Namun, di lain pihak ammonia juga merupakan

salah satu polutan yang berbahaya. Pada berbagai limbah pabrik, terutama pada pabrik

pupuk, industri gasifikasi batu bara, dan limbah pertanian, ammonia banyak ditemukan dalam

jumlah yang cukup besar. Ammonia dalam air pada konsentrasi tertentu dapat

membahayakan kehidupan akuatik, mendorong terjadinya eutrofikasi, menimbulkan korosi

pada logam tertentu, bahkan dapat menyebabkan keracunan yang berakibat kerusakan paru-

paru dan kematian.

Hingga saat ini, berbagai cara dilakukan untuk mengolah limbah yang mengandung

ammonia. Beberapa cara yang telah dilakukan untuk mengolah limbah ammonia antara lain

dengan pengolahan secara biologis (memanfaatkan mikroba), air stripping, breakpoint

chlorination dan pertukaran ion. Akan tetapi, cara-cara tersebut memiliki keterbatasan, di

antaranya tidak dapat mengurangi jumlah ammonia sampai level yang jauh lebih rendah dan

membutuhkan biaya yang besar (Li dan Liu, 2008).

Salah satu metode pengolahan limbah ammonia yang dapat menurunkan konsentrasi

ammonia dalam limbah hingga jumlah yang jauh lebih rendah adalah elektrolisa. Dari

penelitian terdahulu, elektrolisa ammonia dengan elektroda Pt dalam kondisi alkali akan

menghasilkan nitrogen dan hidrogen, dimana hidrogen dapat dimanfaatkan sebagai sumber

energi. Artinya, selain dapat mengurangi konsentrasi ammonia, elektrolisa juga menghasilkan

hidrogen sebagai salah satu bahan bakar fuel cells (Bonnin, 2006).

Amonia, NH3, adalah gas beracun dan tak bewarna dengan bau mengiritasi yang khas.

Walaupun gas ini digunakan dalam banyak kasus sebagai larutan amonia dalam air, yakni

dengan dilarutkan dalam air, amonia cair juga digunakan sebagai pelarut non-air untuk reaksi

khusus. Sejak dikembangkannya proses Harber-Bosch untuk sintesis amonia di tahun 1913,

amonia telah menjadi senyawa yang paling penting dalam industri kimia dan digunakan

sebagai bahan baku banyak senyawa yang mengandung nitrogen.  Amonia juga digunakan

sebagai refrigeran (di lemari pendingin), selain itu dalam pembuatan polimer dan bahan

letupan.

Gas yang tidak bewarna ini bau yang menyengat dapat dengan mudah dicairkan. Bahkan

bentuk cair senyawa ini digunakan sebagai pupuk nitrogen. Amonia juga digunakan untuk

memproduksi urea (NH2CONH2), yang juga digunakan sebagai pupuk dalam industri plastik,

dan dalam industri peternakan sebagai suplemen makanan ternak. Amonia sering merupakan

senyawa pertama untuk banyak senyawa nitrogen.

Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hydrogen ditemukan oleh Fritz Haber

(1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan amonia untuk

produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari

Jerman. Persamaan termokimia reaksi sintesis amonia adalah :

N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H = -92,22 Kj     Pada 25oC : Kp = 6,2×105

Fritz Haber, ya, dialah ilmuwan terkenal di balik pesatnya industri amonia. Fritz Haber

adalah orang pertama yang berhasil memfiksasi amonia di laboratorium. Bersama rekannya

Carl Bosch, seorang ahli teknik kimia, mereka mendesain industri amonia yang dapat

memproduksi amonia dalam jumlah besar. Atas kontribusi yang besar dalam bidang sintesis

amonia, Fritz Haber dianugrahi hadiah Nobel kimia pada tahun 1918.

Pada awal pengembangan industri amonia, Fritz Haber bekerja sama dengan Carl Bosch

mendesain suatu pabrik amonia untuk memproduksi amonia dalam skala besar. Carl Bosch

menyarankan Fritz Haber agar tidak menggunakan temperatur reaksi yang terlalu rendah. Jika

temperatur reaksi terlalu rendah maka reaksi akan berjalan dengan lambat dan tentunya hal

ini tidak efisien dalam industri kimia. Bosch juga mengusulkan untuk menggunakan tekanan

yang tidak terlalu tinggi. Tekanan yang terlalu tinggi dapat meningkatkan resiko kecelakaan

akibat ledakan dan meningkatkan biaya konstruksi pabrik. Karena itu Bosch berusaha

merancang pabrik yang dapat memproduksi amonia dengan tekanan 10 sampai 100 Mpa dan

suhu 100-500oC. Setelah lima tahun bekerja sama, mereka berhasil membuat desain industri

amonia yang diserahkan kepada perusahaan BASF. Sayangnya pembuatan industri amonia

itu bertepatan dengan dimulainya Perang Dunia I. Di bawah tekanan dan blokade pihak

sekutu, suplai Natrium Nitrat dari Chili terhenti. Akhirnya industri amonia Jerman lebih

diarahkan untuk memproduksi bahan peledak daripada pupuk buatan. Tanpa industri amonia

Haber-bosch, pasukan Jerman dan Austro-Hungaria pastilah sudah menyerah di awal 1918

karena kehabisan bahan peledak.

Pembuatan AmoniakAmoniak (NH3) merupakan senyawa nitrogen yang banyak digunakan sebagai bahan

dasar pembuatan pupuk (Urea dan ZA), serat sintetik (nilon dan sejenisnya), dan bahan

peledak TNT (trinitro toluena). Pembuatan ammoniak yang dikemukakan oleh Fritz

Haber (1905), prosesnya disebut Proses Haber-Bocsh. Reaksi yang terjadi adalah

kesetimbangan antara gas N2, H2, dan NH3 ditulis sebagai berikut.

N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H = -92,22 Kj     

Untuk proses ini, gas N2 diperoleh dari hasil penyulingan udara, sedangkan  gas H2

diperoleh dari hasil reaksi antara gas alam dengan air. Pada suhu kamar, reaksi ini

berlangsung sangat lambat maka untuk memperoleh hasil yang maksimal, reaksi dilakukan

pada suhu tinggi, tekanan tinggi, dan diberi katalis besi. Reaksi pembentukan amoniak

merupakan reaksi eksoterm. Menurut Le Chatalier kesetimbangan akan bergeser ke arah

NH3 jika suhu rendah. Masalahnya adalah katalis besi hanya berfungsi efektif pada suhu

tinggi, akibatnya pembentukan ammoniak berlangsung lama pada suhu rendah.

Berdasarkan pertimbangan ini prosesnya dilakukan pada suhu tinggi ± 450°C (suhu

optimum) agar reaksi berlangsung cepat sekalipun dengan risiko kesetimbangan akan

bergeser ke arah N2 dan H2. Untuk mengimbangi pergeseran ke arah N2 dan H2 oleh suhu

tinggi, maka digunakan tekanan tinggi antara 200-400 atm. Untuk membuat molekul-molekul

semakin rapat sehingga tabrakan molekul semakin sering. Dengan kondisi yang dianggap

optimum ternyata gas NH3 yang dapat dipisahkan baru dapat mencapai ±15%. Campuran gas

kemudian didinginkan sehingga gas NH3 mencair.

 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku dan Produk

Sifat Fisis dan Kimia Produk Utama Amonia :

ü        Rumus molekul : NH3

ü        Berat molekul : 17.03 g/mol

ü        Temperatur kritis : 132.40 °C

ü        Tekanan kritis : 111.3 atm

ü        Titik didih : 33.15 °C

ü        Titik leleh : -77.7 °C

ü        Spesific gravity pada acuan udara : 0.5971

ü        Kelarutan dalam air dingin (0 °C) : 89.9/100

ü        Kelarutan dalam air panas (100 °C) : 7.4/100

ü        Viskositas (25 °C) : 13.35 Cp