BAB 2
TI NJAUAN PUSTAKA
2.1. Gas Alam
Gas alam sering juga disebut sebagai gas bumi atau gas rawa yaitu bahan bakar fosil berbentuk gas yang terutama terdiri dari metana (CH4). Komponen utama dalam gas
alam adalah metana (CH4), yang merupakan molekul hidrokarbon rantai terpendek
dan teringan. Gas alam juga mengandung molekul-molekul hidrokarbon yang lebih berat seperti etana (C2H6), propana (C3H8) dan butana (C4H10), selain juga gas-gas
yang mengandung sulfur (belerang). Gas alam juga merupakan sumber utama untuk sumber gas helium (Wikipedia, Gas alam).
2.1.1.Komponen Gas Alam
Tabel 2.1 Komponen yang terdapat pada gas alam
Komponen %
Metana (CH4) 80-95
Etana (C2H6) 5-15
Propana (C3H8) dan Butana
(C4H10)
< 5
Pada gas alam juga terdapat Nitrogen (N), Helium (He), karbon dioksida (CO2),
hidrogen sulfida (H2S) dan Merkuri (Hg) dapat juga terkandung dalam jumlah kecil.
Komposisi gas alam bervariasi sesuai dengan sumber ladang gasnya.
Gas alam dapat berbahaya karena sifatnya yang sangat mudah terbakar dan menimbulkan ledakan. Gas alam lebih ringan dari udara, sehingga cenderung mudah
tersebar di atmosfer. Akan tetapi bila ia berada dalam ruang tertutup seperti dalam rumah, konsentrasi gas dapat mencapai titik campuran yang mudah meledak, yang jika tersulut api, dapat menyebabkan ledakan yang dapat menghancurkan bangunan. (Wikipedia, komponen gas alam).
2.1.2. Manfaat Gas Alam
Secara garis besar pemanfaatan gas alam dibagi atas 3 kelompok yaitu : 1. Gas alam sebagai bahan bakar, antara lain sebagai bahan bakar Pembangkit Listrik Tenaga Gas/Uap, bahan bakar industri ringan, menengah dan berat, bahan bakar kendaraan bermotor , sebagai gas kota untuk kebutuhan rumah tangga hotel, restoran dan sebagainya.
2. Gas alam sebagai bahan baku, antara lain bahan baku pabrik pupuk, petrokimia, metanol, bahan baku plastik
3. Gas alam sebagai komoditas energi untuk ekspor, yakni Liquefied Natural Gas (LNG). Teknologi mutakhir juga telah dapat memanfaatkan gas alam untuk air conditioner (AC).
2.2.Metana
Metana adalah hidrokarbon paling sederhana yang berbentuk gas dengan rumus kimia CH4. Metana murni tidak berbau, tapi jika digunakan untuk keperluan
komersial, biasanya ditambahkan sedikit bau belerang untuk mendeteksi kebocoran yang mungkin terjadi.
komponen utama gas alam adalah metana yang merupakan sumber utama bahan bakar utama. Pembakaran satu molekul metana dengan oksigen akan
melepaskan satu molekul CO2 (karbondioksida) dan dua molekul H2O (air),
sebagaimana ditunjukkan pada persamaan reaksi berikut :
CH4 + 2O2→ CO2 + 2H2O
2.3. Propana
Propana adalah senyawa alkana dengan tiga atom karbon (C3H8) yang
berwujud gas dalam keadaan normal, tapi dapat dikompresi menjadi cairan yang mudah dipindahkan dalam senyawa yang tidak mahal. Senyawa ini diturunkan dari produk petroleum lain pada minyak bumi dan gas alam. Propana umumnya digunakan sebagai bahan bakar mesin, pemanggang dan lain sebagainya.
Dijual sebagai bahan bakar, propana dikenal juga sebagai LPG (Liquified Petrolium gas) yang dapat berupa campuran dengan sejumlah kecil propana. (Wikipedia, Propana).
2.4. Etana
Etana merupakan sebuah senyawa dengan rumus kimia C2H6. Senyawa ini
merupakan alkana dengan dua atom karbon, dan merupakan hidrokarbon alifatik. Dalam tempratur dan tekanan standar, etana merupakan gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Dalam industri etana dihasilkan dengan cara mengisolasi gas alam, dan sebagai hasil samping dari penyulingan minyak. Etana dengan nama lain yaitu etilhidrida yang memiliki rumus molekul C2H6 dan mempunyai titik didih -88.6 ºC.
2.5. Karbondioksida (CO2)
Senyawa karbondioksida, atau CO2, adalah gas atmosfir yang terdiri dari satu
atom karbon dan dua atom oksigen. Karbondioksida adalah hasil dari pembakaran senyawa organik dengan jumlah oksigen yang cukup. Juga dihasilkan oleh berbagai mikroorganisme dalam fermentasi dan dihembuskan oleh hewan. Tumbuhan menyerap karbondioksida selama fotosintesis, memakai baik karbon maupun oksigen untuk membuat karbohidrat. Hadir di Atmosfer Bumi dengan konsentrasi rendah dan bertindak sebagai gas rumah kaca, yang merupakan bagian utama dari siklus karbon. (Wikipedia, Karbondioksida).
2.6. Hidrokarbon
Komponen utama gas alam, yaitu sumber daya yang sekarang memasok sebagian besar energi untuk kebutuhan kita yang merupakan hidrokarbon, yang hanya mengandung karbon dan hidrogen. Ada tiga golongan hidrokarbon berdasarkan jenis ikatan karbon-karbonnya. Hidrokarbon jenuh hanya mengandung ikatan tunggal karbon dan hidrokarbon tak jenuh yang mengandung ikatan majemuk karbon-karbon, baik ikatan rangkap, ikatan rangkap tiga, atau keduanya. Sedangkan hidrokarbon aromatik ialah golongan khusus senyawa siklik yang stukturnya terkait dengan benzena (Hart.H., 2003).
Pada gas alam hidrokarbon dipisahkan berdasarkan titik didihnya, dan kemudian berdasarkan massa molekulnya. Campuran gas dapat dipisahkan lebih lanjut dengan pelarutnya kembali etana, propana, dan butana dalam pelarut seperti heksana.
Campuran yang kaya metana yang tersisa kemudian digunakan untuk sintesis kimia (Oxtoby,DW., 2003).
2.7. Kromatografi gas
Kromatografi merupakan salah satu metode pemisahan komponen-komponen campuran dimana cuplikan kesetimbangan diantara dua fasa, fasa gerak yang membawa cuplikan dan fasa diam yang menahan cuplikan secara selektif. Pemisahan dengan kromatografi didasarkan pada perbedaan kesetimbangan komponen campuran diantara fasa gerak (fasa mobil) dan fasa diam (Hendayana.S., 1994).
1. Kromatografi gas dibagi menjadi dua katagori utama (Vogel, 1994) 2. Kromatografi gas cair (GLC), dimana pemisahan terjadi antara fase
gerak gas dan fase diam cair
3. Kromatografi gas padat (GSC), dimana pemisahan terjadi antara fase gerak gas dan mengunakan zat padat sebagai fase diamnya.
Kromatografi gas cair yang umumnya disingkat dengan GLC, kini merupakan salah satu teknik kromatografi yang paling banyak digunakan diantara teknik kromatogrfi yang lain. Hal ini disebabkan karena analisis dengan kromatografi gas cair dapat dilakukan dengan cepat dan relative murah, terutama untuk mengetahui komponen-komponen yang menyusun suatu campuran,tidak hanya secara kualitatif tetapi juga secara kuantitatif. Bahkan kini dipakai juga untuk prefaratif yang langsung dapat dikaitkan dengan alat lain .
Keuntungan pengunaan GLC adalah sebagai berikut : 1. Waktu pemisahan sangat cepat (dapat diukur dalam menit) 2. Alat GLC relaif sangat mudah dioparesikan
3. GLC sangat sensitif,sehingga hanya memerlukan jumlah sampel yang sangat sedikit (biasanya dalam ukuran mikroliter).
4. Analisa dapat digunakan sebagai :
a. Analisa kualitatif yaitu dengan membandingkan waktu retensi sampel dengan waktu retensi pebanding
b. Analisa kuantitatif yaitu dengan perhitungan luas puncak peak
5. Alat GLC dapat dipakai dalam waktu yang lama dan berulang ulang (Adnan,M., 1997).
Dasar kerja GLC adalah sebagai berikut :
Sampel diijeksikan kedalam injektor. Aliran gas dari gas pengangkut akan membawa contoh yang telah teruapkan masuk kedalam kolom. Kolom akan memisahkan komponen-komponen dideteksi oleh detektor,dan sinyal dalam bentuk puncak akan menghasilkan pencatat
Alat GLC terbentuk atas 7 bagian yang pokok seperti ditunjukkan pada bagian berikut :
1.Gas Pengangkut
Gas pengangkut (gas pembawa) ditempatkan dalam selinder bertekanan tinggi. Gas pembawa harus memenuhi syarat sebagai berikut :
• Harus inert : tidak bereaksi dengan sampel, pelarut sampel, dan fase diam yang ada di kolom
• Sesuai dengan detektor
Gas-gas yang sering dipakai adalah : Helium atau Argon. Gas tersebut sangat baik, tidak mudah terbakar, tetapi sangat mahal. Berdasarkan alasan faktor ekonomi maka H2 atau N2 yang digunakan sebagai gas pembawa.
2. Tempat Injeksi
Dalam pemisahan dengan GLC sampel harus dalam bentuk fasa uap .Gas dan uap dapat dimasukan secara langsung, tetapi kebanyakan senyawa organik berbentuk padatan dan cairan, sehingga cairan dan padatan pertama-tama harus diuapkan. Ini membutuhkan pemanasan sebelum masuk kedalam kolom.
Sampel dimasukan kedalam kolom dengan bantuan jarum injeksi yang disebut syringe. Jumlah sampel yang diinjeksikan berkisar 0.5 – 50 ml untuk gas 0.2 – 20 μl untuk cairan.
3. Kolom
Proses pemisahan komponen-komponen dari suatu sampel terjadi di kolom. Ada 2 jenis kolom yaitu :
• Kolom dengan isian (packed clumn)
• Kolom pipa terbuka (open tubular column).
Kolom isian merupakan suatu pipa yang diisi bahan penyangga padat yang permukaannya dilapisi dengan cairan (fase diam) yang tidak mudah menguap. Pada kolom buka terbuka fase diamnya melapisi permukaan diding kolom.Panjang kolom isian biasanya hanya 0.7 – 2 m, sedangkan kolom pipa terbuka dapat bervariasi antra 30 – 300 m
Suhu kolom harus diatur dengan tepat, yang biasanya mengadakan percobaan terlebih dahulu sampai menghasilkan pemisahan yang optimal. Bila titik didih rat-rata komponen diketahui, pengaturan pertama biasanya dilakukan beberapa derajat
dibawah titik didih komponen sampel. Kemudian dinaikan sampai beberapa derajat diatas titik didih komponen sampel
4. Detektor
Komponen zat-zat yang terdapat dalam sampel yang telah dapat dipisahkan oleh kolom harus dalam sampel dipisahkan oleh kolom dapat dideteksi dan akhirnya digambarkan dalam bentuk kromatogram. Detektor harus mempunyai kepekaan yang sangat tinggi. Meskipun demikian agar komponen yang jumlahnya sangat kecil dapat ditunjuk dalam kromatogram masih diperlukan amplifier (Sastrohamidjojo,H.,1985).
Syarat-syarat dari detektor yang baik adalah sebagai berikut :
• Daya deteksi yang tinggi
• Mempunyai respon yang lurus pada beda kadar yang besar
• Mempunyai respon yang seragam untuk semua senyawa
• Waktu respon yang cepat
• Stabil
f. Sederhana, murah dan aman dipakai
2.7.1 Detektor TCD ( Thermal Conductivity Detector)
Detektor TCD telah digunakan sejak awal sejarah gas kromatografi dan bahkan sampai sekarang pengunaan sangat luas. Banyak keuntungan karena detektor ini mendeteksi hampir semua komponen ( kecuali untuk analisis gas dimana gas itu digunakan sebagai gas pembawa).
Detektor ini digunakan untuk analisis gas-gas anorganik dalam konsentrasi yang kecil dan mempunyai sensitivitas yang tinggi bila digunakan pada suhu operasi yang tinggi.
b. Sensitivitas
Sensitivitas detektor TCD tergantung pada bridge current dan juga tahanan serta ukuran dari filament. Bila bridge current mencapai ratusan mA maka tidak selalu mempunyai sensitifitas yang tinggi. Filamen yang mempunyai tahanan yang kecil menyebabkan brige current yang mengalir membesar, sehingga sensitivitas TCD nya rendah.
c. Kromatogram
Disain detector TCD sangat sederhana dan sederhana pula cara pengopersiannya. Kelemahan dari detektor ini memberikan base kine kromatogram yang naik turun (fluktuasi) bila digunakan pada suhu yang tidak stabil. Dianjurkan untuk tidak mengubah-ubah suhu detektor diatur pada 20-50 º C lebih tinggi dari suhu kolom. Terjadinya fluktuasi kromatogram disebabkan pula oleh fluktuasi aliran presisi agar dapat base line stabil, dilakukan pemanasan selama setengah sampai satu jam sehingga dicapai suhu yang tetap.
d. Gas pembawa
Untuk detektor TCD, digunakan gas pembawa Helium (He) dan Argon (Ar) sebab kedua gas ini mempunyai thermal konductivitas yang lebih tinggi dari jenis pembawa gas yang lain. Perbedaan thermal konduktivitas gas akan memberikan hasil yang berbeda. Perbedaan thermal konduktivitas antara hydrogen dan helium, tetapi secara kuantitaif tidak dapat memberikan hasil yang baik. Bila digunakan gas
hydrogen sebagai gas pembawa, maka sensitivitas akan menurun selama beberapa saat, sedangkan bila digunakan gas Nitrogen dengan sensitivitas yang tinggi.
e. Deteksi
Detektor TCD merupakan satu-satunya detektor yang dapat digunakan untuk dapat mendeteksi semua jenis gas (zat) guna pemilihan gas pembawa yang sesuai. Mampu mendeteksi konsentrsi 0.01 – 100 % dan mempunyai sentivitas yang tinggi untuk gas-gas anorganik (Mudjiharjo, 2001).
