jawaban nomer 3
DESCRIPTION
kimfisTRANSCRIPT
Jawaban nomer 3
Sebuah proses untuk memproduksi minyak dari formasi bawah bumi diperoleh dengan
penggerak cairan dari sumur injeksi untuk sumur produksi. Proses ini melibatkan penyuntikan
melalui injeksi sumur ke dalam formasi, larutan tannin sebagai sacrifal agent untuk menghambat
pengendapan surfaktan dan/atau polimer pada matriks waduk. Proses terbaik dilakukan dengan
menyuntikkan tannin ke dalam formasi melalui sumur injeksi di atas atau dicampur dengan
polimer, larutan surfaktan dan/atau disperse misel. Campuran ini kemudian akan diikuti dengan
cairan penggerak seperti air untuk mendorong bahan kimia untuk sumur produksi. Proses ini
adalah salah satu metode EOR (Enhanced Oil Recovery).
a. Penggunaan surfaktan terbagi atas tiga golongan, yaitu wetting agent, emulsifying agent,
dan solubilizing agent. Tuliskan definisi surfaktan? Apa tujuan penggunaan surfaktan
jelaskan dan juga terangkan masing-masing golongan surfaktan tersebut.
Jawab:
Pengertian Surfaktan
Surfaktan merupakan suatu molekul yang sekaligus memiliki gugus hidrofilikdan
gugus lipofilik sehingga dapat mempersatu kan campuran yang terdiri dari air dan
minyak. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan. Aktifitas surfaktan diperoleh karena
sifat ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan memiliki bagian polar yang suka akan air
(hidrofilik) dan bagian non polar yang suka akan minyak/lemak (lipofilik). Bagian polar
molekul surfaktan dapat bermuatan positif, negatif atau netral.
Sifat rangkap ini yang menyebabkan surfaktan dapat diadsorbsi pada antar muka
udara-air, minyak-air dan zat padat-air, membentuk lapisan tunggal dimana gugus
hidrofilik berada pada fase air dan rantai hidrokarbon ke udara, dalam kontak dengan zat
padat ataupun terendam dalam fase minyak. Umumnya bagian non polar (lipofilik)
adalah merupakan rantai alkil yang panjang, sementara bagian yang polar (hidrofilik)
mengandung gugus hidroksil. (Jatmika, 1998)
Tujuan Penggunaan Surfaktan
Penggunaan surfaktan sangat bervariasi, seperti bahan deterjen, kosmetik, farmasi,
makanan, tekstil, plastik dan lain-lain. Beberapa produk pangan seperti margarin, es krim,
dan lain-lain menggunakan surfaktan sebagai satu bahannya. Syarat agar surfaktan dapat
digunakan untuk produk pangan yaitu bahwa surfaktan tersebut mempunyai nilai
Hydrophyle Lypophyle Balance (HLB) antara 2-16, tidak beracun, serta tidak
menimbulkan iritasi.
Penggunaan surfaktan terbagi atas tiga golongan, yaitu sebagai bahan pembasah
(wetting agent),bahan pengemulsi (emulsifying agent) dan bahan pelarut (solubilizing
agent).Penggunaan surfaktan ini bertujuan untuk meningkatkan kestabilan emulsi dengan
cara menurunkan tegangan antarmuka, antara fasa minyak dan fasa air. Surfaktan
dipergunakan baik berbentuk emulsi minyak dalam air maupun berbentuk emulsi air
dalam minyak.
Emulsifying Agent
Emulsi didefinisikan sebagai suatu system yang terdiri dari dua fasa cairan yang
tidak saling melarut, dimana salah satu cairan terdispersi dalam bentuk globula-globula
cairan lainnya. Cairan yang terpecah menjadi globula-globula dinamakan fase
terdispersi, sedangkan cairan yang mengelilingi globula-globula dinamakan fase kontinu
atau medium dispersi.
Berdasarkan jenisnya emulsi dibedakan menjadi dua yaitu:
Emulsi minyak dalam air (O/W), adalah emulsi dimana bahan pengemulsinya
mudah larut dalam air sehingga air dikatakan sebagai fase eksternal.
Emulsi air dalam minyak (W/O), adalah emulsi dimana bahan pengemulsinya
mudah larut dalam minyak.
Gugus hidrofilik pada surfaktan bersifat polar dan mudah bersenyawa dengan air,
sedangkan gugus lipofilik bersifat non polar dan mudah bersenyawa dengan minyak. Di
dalam molekul surfaktan, salah satu gugus harus lebih dominan jumlahnya. Bila gugus
polarnya yang lebih dominan, maka molekul-molekul surfaktan tersebut akan diabsorpsi
lebih kuat oleh air dibandingkan dengan minyak. Akibatnya tegangan permukaan air
menjadi lebih rendah sehingga mudah menyebar dan menjadi fase kontinu.
Demikian pula sebaliknya, bila gugus non polarnya lebih dominan, maka molekul-
molekul surfaktan tersebut akan diabsorpsi lebih kuat oleh minyak dibandingkan dengan
air. Akibatnya tegangan permukaan minyak menjadi lebih rendah sehingga mudah
menyebar dan menjadi fase kontinu.
Wetting Agent
Wetting Agent adalah salah satu jenis bahan tambahan yang berfungsi sebagai zat
pendispersi. Pembasahan (wetting partikel padat) adalah pengusiran udara pada
permukaan partikel oleh cairan. Proses pembasahan melibatkan surface dan interfaces.
Umumnya serbuk yang bersifat sedikit hidrofobik tidak menimbulkan banyak
masalah dan mudah dibasahi. Sedangkan serbuk yang sangat hidrofobik daapt
mengambang di permukaan pembawa air karena besarnya energy interfarsial antara
serbuk dan pembawa.
Spreading wetting : cairan yang kontak dengan substrat atau zat padat menyebar dan
menggantikan udaar di permukaan substrat /zat padat. Bila cairan menggantikan
kedudukan seluruh udara dari permukaan, maka dikatakan cairan membasahi permukaan
dengan sempurna.
Pada proses pembasaahn terjadi :
Penurunan tegangan permukaan cairan
Penurunan tegangan interfasial cairan/ zat padat
Modifikasi pembasahan dengan surfaktan
Penambahan surfaktan ke dalam air akan menurunkan tegangan permukaan air
dan tegangan interfasial air atau zat padat sehingga menghasilkan nilai koefisien
penyebaran yang positif.
Solubilizing Agent
Salah satu sifat penting dari surfaktan adalah kemampuan untuk meningkatkan
kelarutan bahan yang tidak larut atau sedikit larut dalam medium dispersi. Surfaktan
pada konsentrasi rendah, menurunkan tegangan permukaan dan menaikkan laju
kelarutan obat(Martinet al., 1993)
b. Sebutkan 4 jenis klasifikasi surfaktan berdasarkan muatannya dan jelaskan untuk
masing-masing serta berikan contoh?
Jawab:
Klasifikasi surfaktan berdasarkan muatannya dibagi menjadi empat golongan yaitu:
Surfaktan anionik
Surfaktan Anionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu anion.
Contohnya adalah garam alkane sulfonat, garam olefin sulfonat, garam sulfonat
asam lemak rantai panjang.
Surfaktan Kationik
Surfaktan kationik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu kation.
Contohnya garam alkil trimethil ammonium, garam dialkil-dimethil ammonium
dan garam alkil dimethil benzil ammonium.
Surfaktan Nonionik
yaitu surfaktan yang bagian alkilnya tidak bermuatan. Contohnya ester gliserin
asam lemak, ester sorbitan asam lemak, ester sukrosa asam lemak, polietilena
alkil amina, glukamina, alkil poliglukosida, mono alkanol amina, dialkanol
amina dan alkil amina oksida.
Surfaktan amfoter
Surfaktan amfoter yaitu surfaktan yang bagian alkilnya mempunyai muatan
positif dan negatif. Contohnya surfaktan yang mengandung asam amino, betain,
fosfobetain.
c. Salah satu sifat surfaktan adalah mengalami agregasi spontan dalam air dan membentuk
tipe struktur agregasi seperti misel, silinder, bilayer, dll seperti pada gambar di bawah ini.
Dapatkah anda jelaskan mengapa surfaktan dapat membentuk berbagai tipe struktur
seperti di bawah ini? Sebutkan factor-faktor penting sebagai penentu tersebut?
Jawab:
Salah satu sifat surfaktan adalah mengalami agregasi spontan dalam air dan
membentuk struktur seperti misel, silinder, bilayer dll. Struktur ini sering juga dinamakan
koloid asosiasi. Ketika sodium dodecylsulfate (SDS) ditambahkan ke air, pada
konsentrasi rendah, anion molekul dodecylsulfate terlarut sebagai individual ion. Karena
adanya rantai karbon, SDS cenderung mengadsorb pada interface udara-air dengan rantai
hidrokarbon mengarah ke fase uap. Tegangan permukaan turun dengan meningkatnya
konsentrasi SDS. Pada konsentrasi tertentu (konsentrasi kritis misel), penurunan akan
berhenti dan diatas CMC(dalam air CMC SDS 8,3 mM) tegangan permukaan konstan.
Pada konsentrasi dibawah CMC surfaktan, senyawa hidrofobik kurang terlarut,
pada CMC senyawa ini mulai larut dalam larutan ion, kemampuan ini meningkat dengan
semakin meningkatnya konsentrasi surfaktan. Penjelasan atas hal ini adalah diatas CMC
surfaktan secara spontan teragregasi membentuk misel. Rantai hidrokarbon berkumpul
didalam agregat dan kepala polar mengarah ke fase larutan. Hasilnya adalah objek
spheris tersusun atas 30-100 molekul surfaktan dengan fase minyak dibagian dalam.
Surfaktan, tak hanya beragregasi membentuk misel spheris tapi juga silinder, bilayer
dan misel terbalik. Tipe struktur agregasi yang terbentuk akan tergantung pada factor-
faktor berbeda. Faktor yang terpenting disebut parameter surfaktan disebut juga packing
ratio.
N s=V c
Lc σ A
V cadalah volume bagian hidrofobik surfaktan dan Lcpanjang rantai hidrokarbon, σ A
efektif area per kepala gugus.
Misel spheris terbentuk untuk NS ≈ 0,33 contohnya SDS dengan jumlah agregasi 56
dan jari-jari interior hidrofobik 1,7 nm dan efektive head group area 0,62 nm2. Misel
silindris (rod-like) terbentuk saat NS ≈ 0,5. Ujung silinder tertutup oleh hemisphere untuk
mencegah exposure interior hidrokarbon oleh air. Walau diameter silinder ditentukan
oleh panjang surfaktan, misel silindris biasanya polidispersi karena silinder dapat tumbuh
lebih panjang dengan menggabungkan lebih banyak surfaktan.
Bilayer lebih mudah terbentuk pada NS = 0,5…1. Lipid yang membentuk bilayer
tidak dapat tersusun membentuk miselar atau struktur silindris karena small head group
area dan karena rantai alkil terlalu bulky untuk fit kedalam misel. Agar lipid bilayer
terbentuk, untuk head group area σ A dan rantai alkil LC yang sama, rantai harus memiliki
volume dua kali lipat. Atas alasan ini lipid dengan 2 rantai alkil berkemungkinan besar
membentuk bilayer. Contohnya adalah phospholipid rantai ganda seperti phophatidyl
choline atau phophatidyl ethanolamine. Lipid dengan parameter surfaktan sedikit
dibawah 1 cenderung membentuk bilayer fleksibel atau vesicles. Lipid dengan NS = 1
membentuk bilayer real planar.
d. Misel terbentuk ketika mencapai konsentrasi tertentu. Apa yang dimaksud dengan
konsentrasi kritis misel (CMC), bagaimana cara menentukan CMC? Apa yang dapat anda
terangkan dengan melihat grafik di bawah ini?
Jawab:
Penambahan surfaktan dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan
permukaan larutan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan
konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambahkan
melebihi konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel. Konsentrasi
terbentuknya misel ini disebut Critical Micelle Concentration(CMC). Tegangan
permukaan akan menurun hingga CMC tercapai. Setelah CMC tercapai, tegangan
permukaan akan konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan
terbentuk misel yang berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya(Genaro,
1990).
Pada saat terjadinya CMC akan terjadi perubahan tajam sifat fisika yang dapat
dideteksi dalam larutan air (daya hantar, tekanan osmotik, penurunan titik beku, tegangan
permukaan, viskositas, indeks bias dan lain-lain), yang dapat dapat digunakan untuk
menentukan CMC.
Fenomena terbentuknya misel dapat diterangkan sebagai berikut, di bawah
konsentrasi CMC amfifil yang mengalami adsorpsi pada antar muka udara atau air
meningkat pada waktu konsentrasi amfifil dinaikkan. Akhirnya dapat dicapai suatu titik
dimana antar muka dan fase bulk keduanya menjadi jenuh dengan monomer. Kondisi ini
adalah CMC. Tiap penambahan amfifil selanjutnya melebihi konsentrasi akan
mengagregasi membentuk misel dan energi bebas sistem dikurangi dengan cara ini. Di
atas CMC, tegangan permukaan pada pokoknya tetap konstan, yang menunjukkan
permukaan antar muka menjadi jenuh dan terbentuk misel.
Amfifil di dalam air mempunyai rantai hidrokarbon menghadap ke misel, jadi pada
dasarnya rantai tersebut menghadap lingkungan hidrokarbonnya. Bagian-bagian polar
dari amfifil mengelilingi inti hidrokarbon ini dan berhubungan dengan molekul-molekul
air dari fase kontinyu. Agregasi juga terjadi dalam cairan nonpolar. Tetapi molekul-
molekul dibalik, kepala polar menghadap ke dalam, sedangkan rantai hidrokarbon
berhubungan dengan fase kontinyu yang bersifat nonpolar.
e. Pada proses di atas untuk recovery of oil dari formasi bawah tanah menggunakan metode
chemistry flooding berbasis tannin. Sebutkan sumber utama bahan tannin sesuai dengan
referensi? Dapatkah anda menuliskan struktur tannin, tuliskan strukturnya secara umum?
Menurut anda, mengapa material tannin dapat digunakan sebagai bahan aditif dalam oil
recovery process?
Jawab:
Tanin merupakan salah satu jenis senyawa yng termasuk ke dalam golongan
polifenol. Senyawa tanin ini banyak di jumpai pada tumbuhan. Tanin dahulu digunakan
untuk menyamakkan kulit hewan karena sifatnya yang dapat mengikat protein. Selain itu
juga tanin dapat mengikat alkaloid dan glatin. Tanin secara umum didefinisikan sebagai
senyawa polifenol yang memiliki berat molekul cukup tinggi (lebih dari 1000) dan dapat
membentuk kompleks dengan protein. Berdasarkan strukturnya, tanin dibedakan menjadi
dua kelas yaitu tannin terkondensasi (condensed tannins) dan tanin-terhidrolisiskan
(hydrolysabletannins) (Hagerman et al., 1992; Harbone, 1996).
Tanin memiliki peranan biologis yang kompleks. Hal ini dikarenakan sifat tannin
yang sangat kompleks mulai dai pengendap protein hingga pengkhelat logam. Maka dari
itu efek yang disebabkan tanin tidak dapat diprediksi. Tanin juga dapat berfungsi sebagai
antioksidan biologis. Maka dari itu semua penelitian tentang berbagai jenis senyawa tanin
mulai dilirik para peneliti sekarang (Hagerman, 2002).
Tanin merupakan substansi yang tersebar luas dalam tanaman , seperti daun, buah
yang belum matang , batang dan kulit kayu. Pada buah yang belum matang ,tanin
digunakan sebagai energi dalam proses metabolisme dalam bentuk oksidasi tannin.Tanin
yang dikatakan sebagai sumber asam pada buah.
Sifat-sifat Tanin :
Dalam air membentuk larutan koloidal yang bereaksi asam dan sepat .
Mengendapkan larutan gelatin dan larutan alkaloid.
Tidak dapat mengkristal.
Larutan alkali mampu mengoksidasi oksigen.
Mengendapkan protein dari larutannya dan bersenyawa dengan protein tersebut
sehingga tidak dipengaruhi oleh enzim protiolitik.
Sifat kimia Tanin :
Merupakan senyawa kompleks dalam bentuk campuran polifenol yang sukar
dipisahkan sehingga sukar mengkristal.
Tanin dapat diidentifikasikan dengan kromotografi.
Senyawa fenol dari tanin mempunyai aksi adstrigensia, antiseptic dan pemberi
warna.