PAPER

ENVIRONMENTAL CHEMISTRY

INTRODUCTION TO ENGINEERING MATERIAL

Kimia DasarDisusun oleh:

17. Rifky Eko Sulistiyo (1306367870)

18. Fitria Istikara (1306367883)

Kelompok 8

Kelas 10 R

Fakultas Teknik

Universitas Indonesia

2013

1

ENVIRONMENTAL CHEMISTRY

HUJAN ASAM

DAFTAR ISI

A. Pengertian hujan asam ……………………………………………………………………………………………. 3

B. Penyebab hujan asam ……………………………………………………………………………………………… 3

C. Pembentukan hujan asam ………………………………………………………………………………………. 4

D. Dampak hujan asam ……………………………………………………………………………………………….. 5

1. Menyebabkan gangguan pernapasan ……………………………………………………………….. 5

2. Menyebabkan korosi dan merusak bangunan ………………………………………………….. 5

3. Tumbuhan menjadi layu, kering, dan mati ………………………………………………………… 6

4. Merusak ekosistem perairan ……………………………………………………………………………. 7

E. Upaya pencegahan terjadinya hujan asam ……………………………………………………………… 7

1. Menggunakan bahan bakar dengan kandungan belerang rendah …………………… 7

2. Desulfurisasi ……………………………………………………………………………………………………. 7

3. Tindakan 3R (Reduce, Reuse, Recycle) ………………………………………………………………………… 8

2

A. Pengertian Hujan Asam

Hujan asam adalah jenis hujan yang memiliki kadar pH atau derajat keasaman dibawah

5,6 dimana nilai ini sudah tergolong kepada zat bersifat asam.

B. Penyebab Hujan Asam

Peningkatan polusi udara erat kaitannya dengan terjadinya hujan asam, khususnya di

kota-kota besar. Secara alami hujan asam dapat terjadi akibat semburan dari gunung berapi

dan dari proses biologis di tanah, rawa, dan laut. Tapi seiring dengan kemajuan industri,

keberadaan fenomena ini lebih banyak disebabkan oleh polutan hasil pembakaran bahan

bakar fosil. Proses pembakaran bahan bakar fosil berupa minyak atau batu bara, dapat kita

temukan dari aktivitas industri seperti pabrik ataupun pada gas buang kendaraan bermotor

yang tidak bersifat ramah lingkungan. Hasil pembuangan ini tinggi akan kandungan zat

sulfur oksida (SO2) dan nitrogen oksida (NOx). Gas – gas ini akan berdifusi ke atmosfer dan

bereaksi dengan air membentuk asam sulfat dan asam nitrat yang mudah larut sehingga

jatuh bersama air hujan.

(a) (b)

Gambar 1. Sumber penyebab hujan asam (a) industri, (b) kendaraan bermotor

3

C. Pembentukan Hujan Asam

Hasil pembakaran bahan bakar fosil berupa gas SO2 dan NOx akan terlepas ke atmosfer,

berinteraksi dengan udara lalu menempel serta menyatu dengan partikel-partikel di awan.

Awan tersebut tentu saja tidak akan berdiam di tempat yang sama dan selalu dalam kondisi

tetap. Jika uap air sudah menumpuk dan cukup untuk terjadinya hujan, zat emisi tadi akan

larut bersama partikel air dan turun ke bumi.

Proses larutnya zat emisi tadi dengan air hujan akan membentuk senyawa asam sulfat

(H2SO4) dan asam nitrat (HNO3), dimana kedua nya adalah senyawa asam kuat. Dengan

terbentuknya kedua senyawa ini, ototmatis air hujan yang terjadi pun akan bersifat asam.

Sifat asam kuat adalah mampu melarutkan zat padat serta banyak digunakan sebagai bahan

peledak, sehingga tentu saja berbahaya jika bercampur dengan air hujan.

Kita sebagai manusia, umunya tidak akan merasakan perbedaan atau terjadinya

fenomena ini karena warna dan rasa airnya sama dengan air hujan normal. Akan tetapi, jika

air tersebut langsung bersentuhan dengan kulit, maka akan menimbulkan rasa gatal hingga

pedih.

Proses terjadinya hujan asam dapat dijelaskan dengan reaksi berikut.

1. Pembentukan asam sulfit di udara lembap

2. Gas SO2 dapat bereaksi dengan oksigen di udara

3. Gas SO3 mudah larut dalam air, di udara lembap membentuk asam sulfat yang lebih

berbahaya daripada SO2 dan H2SO3

4

Gambar 2. Proses terjadinya

hujan asam

D. Dampak Hujan Asam

Secara alami hujan memang

bersifat asam dengan pH antara 5,6 sampai 6,2 karena adanya kandungan CO2 di udara.

CO2 di udara bereaksi dengan uap air membentuk asam lemah yaitu asam karbonat (H2CO3).

Namun keasaman yang disebabkan oleh H2CO3 ini dianggap normal karena jenis asam ini

bermanfaat membantu melarutkan mineral tanah yang dibutuhkan oleh tumbuhan dan

binatang. Berbeda dengan kandungan H2SO4 dan HNO3 yang merupakan asam kuat yang

dapat merusak jaringan hidup. Berikut beberapa dampak dari hujan asam terhadap

lingkungan dan makhluk hidup :

1. Menyebabkan gangguan pernapasan

Hujan asam dengan kadar keasaman tinggi dapat menyebabkan gangguan pernapasan

pada manusia. Kabut yang mengandung asam sulfat bersama-sama dengan udara

terhisap dan masuk ke dalam saluran pernapasan manusia dapat merusak paru-paru.

2. Menyebabkan korosi dan merusak bangunan

Hujan asam dapat mempercepat proses korosi. Proses korosi (perkaratan) dapat terjadi

pada beberapa material dari logam. Korosi adalah peristiwa perusakan logam akibat

terjadinya reaksi kimia antara logam dengan lingkungan yang menghasilkan produk yang

tidak diinginkan. Lingkungan tersebut dapat berupa asam, basa, oksigen dalam udara,

oksigen dalam air, atau zat kimia lainnya. Produk yang tidak diinginkan ini adalah karat.

Ciri-ciri karat adalah berupa bercak coklat tua.

5

(a) (b)

Gambar 3. (a) Paku berkarat, (b) tugu batu rusak akibat hujan asam

Keberadaan karat ini sangat merugikan dan pada kondisi tertentu dapat mengancam

keselamatan jiwa. Logam yang mengalami korosi ini biasanya akan menjadi rapuh dan

keropos. Dan hal ini tentu sangat berbahaya jika yang mengalami korosi adalah

jembatan dari besi. Jembatan lama kelamaan akan rapuh dan keropos. Untuk mencegah

timbulnya korosi ini kita dapat melakukan beberapa cara salah satunya yaitu dengan

pengecatan.

Selain korosi pada logam, hujan asam juga dapat merusak bangunan terutama bangunan

yang terbuat dari batuan. Hal ini disebabkan karena hujan asam akan melarutkan

kalsium karbonat dalam batuan tersebut dan membuatnya batuan menjadi mudah

lapuk.

3. Tumbuhan menjadi layu, kering dan mati

Hujan asam yang larut bersama nutrisi di dalam tanah akan menyapu kandungan nutrisi

dalam tanah sebelum tumbuhan sempat mempergunakannya untuk tumbuh. Zat kimia

beracun seperti aluminium juga akan terlepas dan bercampur dengan nutrisi. Apabila

nutrisi ini diserap oleh tumbuhan akan menghambat pertumbuhan dan mempercepat

daun berguguran, kemudian tumbuhan akan terserang penyakit, kekeringan, dan mati.

6

Gambar 4. Pengaruh hujan asam terhadap pepohonan

4. Merusak ekosistem perairan

Hujan asam yang jatuh pada danau akan meningkatkan keasaman danau. Keasaman

danau yang meningkat menyebabkan beberapa spesies biota air mati karena tidak

mampu bertahan di lingkungan asam. Meskipun ada beberapa spesies yang dapat

bertahan hidup tetapi karena rantai makanan terganggu maka spesies tersebut dapat

mengalami kematian pula.

Gambar 5. Ikan di perairan mati

E. Upaya Pencegahan Terbentuknya Hujan Asam

Mengingat dampak hujan asam yang luas, maka perlu dilakukan upaya pencegahan

terbentuknya hujan asam. Upaya pencegahan terbentuknya hujan asam antara lain :

1. Menggunakan bahan bakar dengan kandungan belerang rendah

Minyak bumi dan batu bara merupakan sumber bahan bakar utama di Indonesia.

Minyak bumi memiliki kandungan belerang yang tinggi, untuk mengurangi emisi zat

pembentuk asam dapat digunakan gas alam sebagai sumber bahan bakar. Usaha lain

yaitu dengan menggunakan bahan bakar non-belerang seperti methanol, etanol, dan

hidrogen. Namun penggunaan bahan bakar non-belerang ini juga perlu diperhatikan

karena akan membawa dampak pula terhadap lingkungan.

2. Desulfurisasi

Desulfurisasi adalah proses penghilangan unsur belerang yang dapat dilakukan pada

waktu :

1) Sebelum pembakaran

7

Kandungan belerang dapat dikurangi saat proses produksi bahan bakar. Misalnya,

batubara dapat dicuci untuk membersihkan batubara dari pasir, tanah, dan kotoran

lain serta mengurangi kadar belerang yang berupa pirit sampai 50-90%.

2) Selama pembakaran

Pengendalian pencemaran selama pembakaran dapat dilakukan dengan Lime

Injection in Multiple Burners (LIMB). Caranya dengan menginjeksikan kapur

Ca(OH)2 dalam dapur pembakaran dan suhu pembakaran diturunkan dengan alat

pembakaran khusus. Teknologi LIMB ini dapat mengurangi emisi SO2 sampai 80%

dan NOx 50%.

3) Setelah pembakaran

Teknik pengendalian setelah pembakaran disebut scubbing. Prinsip teknologi ini

adalah mengikat SO2 dalam gas limbah di cerobong asap dengan absorben. Dengan

cara ini 70% - 95% SO2 yang terbentuk dapat diikat.

3. Mengaplikasikan prinsip 3R (Reduce, Reuse, Recycle)

1) Reduce

Menerapkan prinsip Reduce dapat dilakukan dengan mengurangi penggunaan

sumber daya alam. Contohnya dengan mengurangi penggunaan bahan bakar fosil

terutama batu bara dan minyak bumi. Bahan bakar fosil paling banyak digunakan

dalam kegiatan pabrik, transportasi dan pembangkit listrik. Oleh karena itu cara

paling mudah yang dapat dilakukan adalah dengan menghemat listrik, menggunakan

angkutan umum atau bersepeda serta mengurangi penggunaan plastik.

2) Reuse

Dengan memanfaatkan dan menggunakan kembali barang bekas dapat diterapkan

prinsip Reuse. Contohnya memakai kembali botol atau kaleng bekas dan

menggunakan kotak makanan yang dapat dipakai kembali saat membeli makanan.

3) Recycle

Jika tidak dapat mengurangi penggunaan suatu barang dan tidak dapat

menggunakan benda itu kembali maka langkah terbaik yang dapat dilakukan adalah

dengan mendaur ulang barang tersebut. Barang yang dapat didaur ulang antara lain

kaca, kertas, plastik, dan logam.

8

Gambar 6. Tindakan reduce, reuse dan recycle

9

DAFTAR PUSTAKA

http://www.anneahira.com/proses-hujan-asam.htm

http://prodiipa.wordpress.com/kelas-vii/hujan-asam/e-upaya-pencegahan-dampak-hujan-

asam/

http://www.dirgantara-lapan.or.id/jizonpolud/htm/hujanasam.html

http://9triliun.com/artikel/12207/hujan-asam.html

http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/124670-R040809-Analisis%20pengaruh-Literatur.pdf

http://www.google.com/imgres?

sa=X&rlz=1C2UXZO_enID501ID518&biw=930&bih=452&tbm=isch&tbnid=R5YHuVPEgy6RxM

:&imgrefurl=http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-lingkungan/

pencemaran_lingkungan/hujan-asam-acid-rain/&docid=FZczPPd9gCpQ_M&imgurl=http://

www.chem-is-try.org/wp-content/uploads/

2009/02/21.jpg&w=528&h=296&ei=kNy3UrDuHomNrQfetIHIBQ&zoom=1&ved=1t:3588,r:0,

s:0,i:81&iact=rc&page=1&tbnh=168&tbnw=300&start=0&ndsp=6&tx=225&ty=66

10

11

INTRODUCTION TO ENGINEERING MATERIAL

KEGUNAAN DARI KOMPOSIT STRUKTURAL

DAFTAR ISI

A. Pengertian komposit …………………………………………………………………………………………… 13

B. Tujuan dibentuknya komposit …………………………………………………………………………….. 14

C. Sifat dan karakteristik komposit ………………………………………………………………………….. 14

D. Jenis-jenis komposit struktural………………………………………….…………………………………. 16

1. Laminat …………………………………………………………………………………………………………. 16

2. Sandwich panels ……………………………………………………………………………………………… 18

12

A. Pengertian Komposit

Menurut Matthews (1993), komposit adalah suatu material yang terbentuk dari

kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen,

dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Dari campuran

tersebut akan dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik

ini yang berbeda dari material pembentuknya. Material komposit mempunyai sifat dari

material konvensional pada umumnya dari proses pembuatannya melalui percampuran

yang tidak homogen, sehingga kita leluasa merencanakan kekuatan material komposit yang

kita inginkan dengan jalan mengatur komposisi dari material pembentuknya. Komposit

merupakan sejumlah sistem multi fasa sifat dengan gabungan, yaitu gabungan antara bahan

matriks atau pengikat dengan penguat. Kita bisa melihat definisi komposit ini dari beberapa

tahap seperti yang telah digariskan oleh Schwartz :

a. Tahap/Peringkat Atas

Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih atom yang berbeda dapat dikatakan sebagai

bahan komposit. Ini termasuk alloy polimer dan keramik. Bahan-bahan yang terdiri dari

unsur, asal saja yang tidak termasuk dalam peringkat ini.

b. Tahap/Peringkat Mikrostruktur

Suatu bahan yang terdiri dari dua atau lebih struktur molekul atau fasa merupakan suatu

komposit. Mengikuti definisi ini banyak bahan yang secara tradisional dikenal sebagai

komposit seperti kebanyakan bahan logam. Contoh besi keluli yang merupakan alloy

multifusi yang terdiri dari karbon dan besi.

c. Tahap/Peringkat Makrostruktur

Merupakan gabungan bahan yang berbeda komposisi atau bentuk bagi mendapatkan

suatu sifat atau ciri tertentu. Dimana konstituen gabungan masih tetap dalam bentuk

asal, dimana dapat ditandai secara fisik dan melihatkan kesan antara muka antara satu

sama lain.

13

Definisi yang lebih bermakna yaitu menurut Agarwal dan Broutman, yaitu menyatakan

bahwa bahan komposit mempunyai ciri-ciri yang berbeda dan komposisi untuk

menghasilkan suatu bahan yang mempunyai sifat dan ciri tertentu yang berbeda dari

sifat dan ciri konstituen asalnya. Disamping itu konstituen asal masih kekal dan

dihubungkan melalui suatu antara muka. Konstituen-konstituen ini dapat dikenal pasti

secara fisikal. Dengan kata lain, bahan komposit adalah bahan yang heterogen dimana

terdiri dari fasa tersebar dan fasa yang berterusan. Fasa tersebar selalu terdiri dari serat

atau bahan pengukuh, sedangkan fase yang berterusan terdiri dari matriks.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa bahan komposit adalah suatu jenis bahan baru hasil

rekayasa yang terdiri dari dua atau lebih bahan dimana sifat masing-masing bahan berbeda

satu sama lainnya baik itu sifat kimia maupun fisika dan tetap terpisah dalam hasil akhir

bahan tersebut (bahan komposit). Jika perpaduan ini terjadi dalam skala makroskopis, maka

disebut sebagai komposit. Sedangkan jika perpaduan ini bersifat mikroskopis (molekular

level), maka disebut sebagai alloy (paduan). Komposit berbeda dengan paduan,

alloy (paduan) adalah kombinasi antara dua bahan atau lebih dimana bahan-bahan tersebut

terjadi peleburan sedangkan komposit adalah kombinasi terekayasa dari dua atau lebih

bahan yang mempunyai sifat-sifat seperti yang diinginkan dengan cara kombinasi sistematik

pada kandungan-kandungan yang berbeda tersebut.

B. Tujuan Dibentuknya Komposit

Berikut ini adalah tujuan dari dibentuknya komposit, yaitu sebagai berikut :

1. Memperbaiki sifat mekanik dan/atau sifat spesifik tertentu

2. Mempermudah design yang sulit pada manufaktur

3. Keleluasaan dalam bentuk/design yang dapat menghemat biaya

4. Menjadikan bahan lebih ringan

C. Sifat dan Karakteristik komposit

Sifat dan Karakteristik dari komposit ditentukan oleh :

Material yang menjadi penyusun komposit

14

Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan karakteristik material penyusun

menurut rule of mixture sehingga akan berbanding secara proporsional.

Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun

Bentuk dan cara penyusunan komposit akan mempengaruhi karakteristik komposit.

Interaksi antar penyusun

Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan sifat dari komposit.

Komposit berdasarkan penguatnya dibagi menjadi 3 jenis seperti yang terlihat pada

bagan dibawah.

Dari bagan diatas, komposit berdasakan jenis penguatnya dapat dijelasakan sebagai berikut:

a. Particulate Composite, penguatnya berbentuk partikel

b. Fiber Composite, penguatnya berbentuk serat

c. Structural Composite, cara penggabungan material komposit

Adapun Illustrasi dari komposit berdasarkan penguatnya dapat dilihat pada gambar

dibawah ini.

15

D. Jenis-jenis Komposit Struktural

Komposit struktural merupakan komposit yang dibentuk oleh reinforce yang memiliki

bentuk lembaran-lembaran. Sifat komposit struktural tergantung dari material konstituen

dan desain geometri dari setiap elemen penyusunnya. Berdasarkan struktur, komposit

dapat dibagi menjadi dua yaitu:

1) Laminat

Laminat adalah gabungan dari dua atau lebih lamina (satu lembar komposit dengan arah

serat tertentu) yang membentuk elemen struktur secara integral pada komposit. Proses

pembentukan lamina ini menjadi laminat dinamakan Proses Laminai. Sebagai elemen

sebuah struktur, lamina yang serat penguatnya searah saja (unidirectional lamina) pada

umumnya tidak menguntungkan karena memiliki sifat yang buruk. Untuk itulah struktur

komposit dibuat dalam bentuk laminat yang terdiri dari beberapa macam lamina atau

lapisan yang diorientasikan dalam arah yang diinginkan dan digabungkan bersama sebagai

sebuah unit struktur. Mikrostruktur lamina dan jenis-jenis dari arah serat dapat dilihat pada

gambar dibawah ini :

Gambar 4. Mikrostruktur Lamina

16

(a) (b)

Gambar 5. (a) Struktur Laminat, (b) Jenis-jenis dari fiber reinforced composites

Terdapat beberapa lamina, yaitu:

a) Continous fiber laminate, laminat jenis ini mempunyai lamina penyusun dengan serat

yang tidak terputus hingga mencapai ujung-ujung lamina. Continous fiber laminate

terdiri dari :

1. Unidirectional laminate (satu arah), yaitu bentuk laminat dengan tiap lamina

mempunyai arah serat yang sama. Kekuatan terbesar dari komposit lamina ini

adalah searah seratnya.

2. Crossplien quasi-isotropoic (silang), lamina ini mempunyai susunan serat yang

saling silang tegak lurus satu sama lain antara lamina.

3. Random/woven fiber composite, lamina ini mempunyai susunan serat.

b) Discontinous fiber composite, berbeda dengan jenis sebelumnya maka laminat ini

pada masing-masing lamina terdiri dari potongan serat pendek yang terputus dan

mempunyai dua jenis yaitu :

1. Short Alighned Fiber, potongan serat tersusun dalam arah tertentu, sesuai

dengan keperluan setiap lamina.

2. In-Plane Random Fiber, potongan serat disebarkan secara acak atau arahnya

tidak teratur.

17

2) Sandwich Panels

Komposit sandwich merupakan salah satu jenis komposit struktural yang sangat

potensial untuk dikembangkan. Komposit sandwich merupakan komposit yang tersusun dari

3 lapisan yang terdiri dari flat composite (metal sheet) sebagai kulit permukaan (skin) serta

meterial inti (core) di bagian tengahnya (berada di antaranya). Core yang biasa dipakai

adalah core import, seperti polyuretan (PU), polyvynil Clorida (PVC), dan honeycomb.

Komposit sandwich dibuat dengan tujuan untuk efisiensi berat yang optimal, namun

mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Sehinggga untuk mendapatkan

karakteristik tersebut, pada bagian tengah diantara kedua skin dipasang core. Komposit

sandwich merupakan jenis komposit yang sangat cocok untuk menahan beban lentur,

impak, meredam getaran dan suara. Komposit sandwich dibuat untuk mendapatkan

struktur yang ringan tetapi mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Biasanya

pemilihan bahan untuk komposit sandwich, syaratnya adalah ringan, tahan panas dan

korosi, serta harga juga dipertimbangkan. Dengan menggunakan material inti yang sangat

ringan, maka akan dihasilkan komposit yang mempunyai sifat kuat, ringan, dan kaku.

Komposit sandwich dapat diaplikasikan sebagai struktural maupun non-struktural bagian

internal dan eksternal pada kereta, bus, truk, dan jenis kendaraan yang lainnya.

Gambar 6. Struktur Sandwich

18

Beberapa kegunaan / aplikasi dari komposit struktural sebagai berikut:

1. Komponen pada pesawat terbang

2. Komponen pada mobil balap

3. Komponen pada kereta

19

(a) (b) (c)

Gambar 5. Aplikasi komposit struktural pada (a) pesawat terbang (b) mobil balap (c) kereta

Daftar Pustaka

Schwartz, M.M, Composite Materials Handbook, 2nd Edition, McGraw Hill Inc., New York

(1992)

Callister, W.D and Rethwisch , D.G, Materials Science and Engineering, 8th Edition, New York

(2011)

John, V.B, Introduction to Engineering Materials, 2nd Edition, New York (1983)

http://www.phy.cuhk.edu.hk/orientationday/materials.htm

http://avstop.com/ac/Aviation_Maintenance_Technician_Handbook_General/5-34.html

20

http://navier.engr.colostate.edu/whatische/ChEL05Body.html

http://aw697488.blogspot.com/2011/05/material-teknik.html

http://wallpaper.flashgame168.com/aircraft/images/13.jpg

http://www.aviationnews.eu/2011/11/07/embraer-and-cit-aerospace-sign-an-agreement-

for-up-to-30-e-jets/cit-aerospace/

http://kk.docdat.com/docs/index-367292.html

http://blog.uin-malang.ac.id/nurun/files/2013/03/Teknologi-Komposit.pdf

http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/124670-R040809-Analisis%20pengaruh-Literatur.pdf

http://himamet.files.wordpress.com/2008/06/materi-fantasy-explosive-2-komposit1.pdf

https://groups.google.com/forum/#!msg/mhs-kapal-itats/FmSLiGAbBqY/LVzhLPTRU2oJ

http://adhefatir.blogspot.com/2011/01/struktur-sandwich.html

http://fendyhasan.blogspot.com/2009/02/teknologi-komposit.html

21