Pidato Pengukuhan Prof. Drs. Jumina Ph.d.pdf

TANTANGAN DAN POTENSI PEMANFAATAN
KARBON DIOKSIDA DALAM PEMBANGUNAN
NASIONAL BERKELANJUTAN

UNIVERSITAS GADJAH MADA


Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar
pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Gadjah Mada


Oleh:
Prof. Drs. Jumina, Ph.D.
2
TANTANGAN DAN POTENSI PEMANFAATAN
KARBON DIOKSIDA DALAM PEMBANGUNAN
NASIONAL BERKELANJUTAN





UNIVERSITAS GADJAH MADA


Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar
pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Gadjah Mada


Diucapkan di depan Rapat Terbuka Majelis Guru Besar
Universitas Gadjah Mada
pada tanggal 23 Februari 2010
di Yogyakarta


Oleh:
Prof. Drs. Jumina, Ph.D.

3
TANTANGAN DAN POTENSI PEMANFAATAN
KARBON DIOKSIDA DALAM PEMBANGUNAN NASIONAL
BERKELANJUTAN

Saya memilih judul tersebut dengan satu pertimbangan bahwa
karbon dioksida saat ini menjadi masalah utama di bidang lingkungan,
bukan hanya di tingkat nasional, tetapi sudah meluas di tingkat global.
Rasanya tidak satu pun di antara kita yang belum mengenal istilah
global warming atau pemanasan global, yang salah satu penyebab
utamanya adalah gas karbon dioksida. Kita juga sangat faham bahwa
fenomena pemanasan global yang ditandai dengan naiknya suhu rata-
rata permukaan bumi tersebut telah menimbulkan sejumlah dampak
ikutan seperti meningkatnya ketinggian permukaan laut, mencairnya
es di kutub utara dan selatan, terjadinya perubahan iklim, pergeseran
musim, bencana banjir, dan semakin seringnya terjadi bencana badai
di berbagai belahan bumi, termasuk puting beliung di lingkungan
Kampus UGM tahun 2009. Laju pemanasan global disinyalir terus
meningkat dari waktu ke waktu sehingga ada sementara fihak
berpendapat bahwa fenomena pemanasan global telah dan akan
menjadi sebuah fakta yang tak terhindarkan. Penyelenggaraan
Konferensi Tingkat Tinggi (KTT) Perubahan Iklim ke-15 di
Kopenhagen Denmark pada tanggal 7-18 Desember 2009 yang
dihadiri oleh 130 Kepala Negara atau Kepala Pemerintahan termasuk
Presiden RI Susilo Bambang Yudhoyono adalah juga dalam rangka
menekan laju pemanasan global yang diyakini berdampak pada
terjadinya perubahan iklim global (Asydhad, 2009 & Fajar, 2009).
Kenyataan bahwa laju pemanasan global terus meningkat tentu
memprihatinkan kita semua. Dilandasi keprihatinan inilah, maka saya
memilih judul pidato tentang tantangan dan potensi pemanfaatan
karbon dioksida dalam pembangunan nasional berkelanjutan, dengan
harapan dapat menggugah kesadaran akan bahaya fenomena
pemanasan global, serta untuk turut serta menyumbangkan gagasan
dan pemikiran seputar penanganan dan potensi pemanfaatan karbon
dioksida dalam pembangunan nasional. Sejujurnya, saya pun baru
mulai melakukan penelitian dan pengembangan teknologi di bidang
karbon dioksida pada tahun 2008 sehingga belum banyak track record
saya di bidang ini. Namun, tantangan besar seputar karbon dioksida
4
serta pengetahuan dan keahlian saya di bidang rekayasa molekul
mendorong saya memilih tema ini daripada tema penelitian di bidang
makromolekul siklik dan polimer kaliksarena serta penerapannya
sebagai adsorben logam berat yang telah saya kembangkan sejak
tahun 1998 hingga sekarang (Jumina dkk., 2007 & 2009), maupun
penelitian di bidang piroloindol (Jumina dkk., 2008 & 2009),
antibiotik C-9154 serta antimalaria N-alkil-1,10-fenantrolin.
Pemanasan global sendiri didefinisikan secara sederhana sebagai
fenomena kenaikan rata-rata suhu bumi dari waktu ke waktu. Terkait
dengan isu dan fenomena pemanasan global ini, NASA melaporkan
bahwa dewasa ini rata-rata suhu bumi telah mengalami kenaikan
sebesar 0,2oC per 10 tahun (NASA, 2006). Kenaikan rata-rata suhu
bumi tersebut disinyalir telah menyebabkan kenaikan permukaan laut
setinggi 20 cm pada tahun 2000 jika dibandingkan dengan tinggi
permukaan laut pada tahun 1900. Tanpa adanya upaya-upaya serius
dan sistematis untuk mengurangi emisi gas rumah kaca ke atmosfir
bumi maka suhu rata-rata permukaan bumi yang pada tahun 2009
berada pada kisaran 14,6oC akan naik menjadi sekitar 25oC pada tahun
2500. Dengan demikian maka bumi bukan lagi menjadi tempat
hunian yang nyaman bagi manusia, hewan, dan tumbuhan, bahkan
mungkin manusia sendiri tidak akan dapat bertahan hidup pada
kondisi demikian. Dengan kata lain, umat manusia, hewan, dan
mungkin juga tumbuh-tumbuhan akan musnah dari permukaan bumi.
Dalam rumusan 5+1 yang dikemukakan oleh Presiden RI Susilo
Bambang Yudoyono pada KTT Perubahan Iklim ke-15 di
Kopenhagen pun beliau bertekad untuk melakukan upaya apa saja
guna mencegah pemanasan global agar tidak lebih dari 2oC dari rata-
rata temperatur bumi saat ini (Asydhad, 2009).
Ironisnya, umat manusia setiap hari senantiasa memproduksi
dan mengemisikan beribu-ribu ton karbon dioksida ke atmosfir. Emisi
karbon dioksida tersebut terutama berasal dari pembakaran bahan
bakar minyak (BBM) dan batubara, baik di sektor industri maupun
transportasi. Sebetulnya hampir semua orang menyadari bahwa
aktivitas pembakaran bahan bakar yang mereka lakukan tentu akan
mempercepat laju terjadinya pemanasan global, namun hingga kini
nampaknya umat manusia masih sulit untuk berpisah dengan bahan
bakar minyak untuk menopang kenyamanan hidupnya. Bahkan tidak
5
sedikit di antara kita sendiri yang berlomba-lomba memacu terjadinya
pemanasan global melalui penggunaan mobil-mobil mewah
berkapasitas mesin besar (2000-4000 cc). Barangkali juga sangat
sedikit di antara kita yang telah memanfaatkan Sepeda Hijau sebagai
sarana transportasi bebas polusi di lingkungan kampus yang telah
disediakan oleh Universitas. Tidak berlebihan rasanya bila dikatakan
bahwa kita semua memang telah dimanjakan dan di-ninabobo-kan
oleh BBM dalam kehidupan kita sehari-hari.

Struktur dan Sifat-sifat Fisika Karbon Dioksida
Karbon dioksida merupakan senyawa kimia yang terbentuk
melalui penggabungan antara satu atom karbon dengan dua atom
oksigen, dan dilambangkan dengan rumus molekul CO2. Senyawa ini
memiliki struktur geometri linier dengan sudut ikat O-C-O sebesar
180o. Ikatan antara atom karbon dengan masing-masing atom oksigen
terdiri atas satu ikatan dan satu ikatan . Ikatan C=O pada molekul
CO2 memiliki energi ikat sebesar 178 kkal/mol dan panjang ikatan
sebesar 1,20 (Stecher, 1968).
Karbon dioksida memiliki massa molekul relatif 44,01 g per
mol, merupakan gas tak berwarna, tak berbau, tidak mudah terbakar,
berasa masam, menyublim pada suhu -78,48oC, memiliki temperatur
kritis 31,3oC, tekanan kritis 72,9 atm, kalor pembentukan 94,05
kkal/mol, panas laten penguapan 83,12 kkal/mol, serta panas spesifik
sebesar 0,19-0,21 Btu/lb. Senyawa ini bersifat larut dalam air dengan
kelarutan sebesar 88 mL per 100 mL air pada temperatur 20oC.
Karbon dioksida juga larut dalam sejumlah pelarut organik seperti
etanol dan metanol, namun dengan nilai kelarutan lebih kecil
dibandingkan dengan kelarutannya dalam air (Stecher, 1968).
Karbon dioksida lazim dijumpai dan diperdagangkan dalam dua
bentuk, yaitu gas dan padat. Gas karbon dioksida diperjualbelikan
dalam tangki-tangki gas bertekanan tinggi (2000-4000 psi), sementara
karbon dioksida padat diperdagangkan dalam bentuk balok-balok
kecil yang dikenal dengan nama es kering atau dry ice.

6
Pembentukan Karbon Dioksida
Karbon dioksida dapat diperoleh melalui 7 (tujuh) cara, yaitu (1)
pemanasan batu gamping (CaCO3) menjadi gamping atau kalsium
oksida (CaO), (2) pembakaran batubara, (3) pembakaran bahan bakar
minyak (BBM), (4) pembakaran senyawa organik non bahan bakar,
(5) fermentasi gula baik berupa sukrosa maupun pati, (6) pernafasan
manusia dan hewan, dan (7) dekarboksilasi senyawa asam -karbonil,
asam -halogen, serta asam -allilik. Sementara pemanasan batu
gamping dan dekarboksilasi asam -karbonil serta analognya
merupakan proses-proses yang sering dikerjakan dalam skala kecil di
kebanyakan laboratorium, pembakaran batubara dan BBM serta
fermentasi gula dan pati pada pabrik-pabrik penghasil etanol
merupakan proses-proses yang menghasilkan CO2 dalam jumlah
besar. Terjadinya peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfir bumi
akhir-akhir ini pun disinyalir berkaitan secara langsung terutama
dengan aktivitas pembakaran batubara dan BBM baik di sektor
industri maupun transportasi.
Dalam hal pembakaran senyawa organik non bahan bakar,
sumbangan proses ini terhadap peningkatan kadar CO2 di atmosfir
juga cukup besar walaupun tidak sebesar kontribusi sektor
pembakaran bahan bakar minyak (BBM) dan batubara. Salah satu
contoh kegiatan yang melibatkan pembakaran senyawa organik non
bahan bakar tersebut adalah pembakaran sampah di tempat-tempat
pembuangan akhir (TPA). Sebagaimana dimaklumi, sampah di TPA-
TPA pada hakekatnya merupakan senyawa-senyawa organik non
bahan bakar, walaupun bahan ini belum tentu bersifat mudah terbakar.
Beberapa contoh material organik non BBM yang sering dijumpai di
TPA-TPA antara lain adalah plastik, daun dan ranting pepohonan,
kertas, serta sampah rumah tangga. Sementara itu, pernafasan manusia
dan hewan merupakan aktivitas alamiah yang menghasilkan CO2 dan
tidak dipandang sebagai sumber pencemaran.

Statistik emisi karbon dioksida dan kredit karbon
Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya, karbon dioksida
merupakan penyebab utama terjadinya pemanasan global. Efek
7
pemanasan yang ditimbulkan oleh gas karbon dioksida sesungguhnya
lebih kecil dibandingkan dengan efek panas yang ditimbulkan oleh
metana dan dinitrogen oksida. Namun demikian, disebabkan oleh
konsentrasi CO2 di udara yang jauh lebih tinggi dibandingkan
konsentrasi metana dan dinitrogen oksida maka CO2 diklasifikasikan
sebagai penyebab utama terjadinya fenomena pemanasan global. Data
dari Energy Information Administration menunjukkan bahwa jumlah
total emisi karbon dioksida di dunia pada tahun 1990 adalah 21,6 juta
metrik ton, dan meningkat menjadi 23,9 juta metrik ton pada tahun
2001. Jumlah emisi CO2 tersebut diproyeksikan meningkat menjadi
27,7 juta metrik ton pada tahun 2010 dan menjadi 37,1 juta metrik ton
pada tahun 2025 (Anonim, 2008).
Terjadinya peningkatan emisi CO2 secara terus menerus inilah
yang menyebabkan para pakar lingkungan merasa sangat prihatin.
Usaha untuk mengurangi emisi CO2 pun dilakukan antara lain melalui
penandatanganan Protokol Kyoto pada tahun 1999 (Anonim, 2008).
Sayangnya, sebagai penyumbang terbesar emisi CO2 di dunia, hingga
saat ini Amerika Serikat belum menandatangani Protokol Kyoto
tersebut. Demikian pula dengan China yang pada KTT Perubahan
Iklim ke-15 di Kopenhagen 7-18 Desember 2009 lalu juga tidak mau
memberikan komitmen target pengurangan emisi CO2 di Negeri Tirai
Bambu tersebut. Di Indonesia sendiri, jumlah total emisi CO2 pada
tahun 1986 adalah 117 juta ton. Jumlah ini diproyeksikan meningkat
empat kali lipat atau menjadi 469 juta ton pada tahun 2010. Sebagian
besar dari emisi CO2 ini berasal dari pembakaran BBM di sektor
industri dan transportasi (Anonim, 2008).
Sebagai upaya untuk mengurangi emisi CO2 ke atmosfir bumi,
di dalam Protokol Kyoto juga telah disepakati pemberlakuan kredit
karbon yang didefinisikan sebagai hak bagi sebuah negara atau
lembaga industri untuk mengemisikan CO2 ke atmosfir setelah negara
atau lembaga industri tersebut membayar sejumlah nominal tertentu
sebagai kompensasi atas volume CO2 yang diemisikannya. Pada
gilirannya, dana kredit karbon tersebut dibayarkan atau dapat diklaim
oleh negara atau lembaga yang telah terbukti melalukan aktivitas
pengurangan emisi CO2 ke atmosfir, yang antara lain dilakukan
melalui kegiatan penghijauan, penanaman hutan, penggantian bahan
bakar fosil dengan bahan bakar yang ramah lingkungan dan tidak
8
menghasilkan emisi CO2 seperti energi surya, angin, panas bumi,
gelombang laut dan lain-lain. Harga kredit karbon ini berkisar antara
USD 10-30 per ton CO2 dan mekanisme pembayaran serta klaimnya
dikoordinasikan oleh sejumlah badan dunia seperti Perserikatan
Bangsa-Bangsa (PBB), Bank Dunia, dan European Union (EU).
Kenyataan menunjukkan bahwa masih tersedia dana kredit
karbon bernilai triliunan rupiah di PBB, Bank Dunia, atau EU yang
belum diklaim oleh negara atau lembaga-lembaga yang bergerak
dalam pengurangan emisi CO2. Persyaratan untuk dapat mengajukan
klaim kredit karbon ini memang ketat sesuai standar internasional,
namun hal ini bukanlah sesuatu yang mustahil. Sebagai contoh, PT.
Semen Gresik telah mendapatkan pembayaran kredit karbon senilai
Rp 30 milyar pada tahun 2008 sebagai kompensasi atas penggantian
bahan bakar fosil yang digunakannya dengan bahan bakar biomassa
(Aliya, 2009). Walaupun penggunaan bahan bakar biomassa juga
menghasilkan CO2, bahan bakar ini dikelompokkan sebagai bahan
bakar ramah lingkungan karena CO2 yang dihasilkannya
dikategorikan sebagai CO2 alami.
Masalah kredit karbon ini sesungguhnya merupakan area bisnis
yang menjanjikan. Jika penghijauan, penanaman hutan, dan
penyuntikan CO2 ke dalam perut bumi (geosequestration) dianggap
sebagai cara-cara yang biasa, lambat, dan rentan terhadap kebocoran
untuk metoda yang terakhir, maka sebenarnya terdapat cara
revolusioner yang dapat digunakan untuk mengurangi emisi CO2 ke
atmosfer, yaitu melalui pengolahan CO2 menjadi produk-produk yang
bermanfaat bagi masyarakat. Emisi CO2 yang berasal dari sektor
transportasi memang kurang layak untuk dimanfaatkan akibat
kesulitan dan kerumitan proses penampungannya. Namun, emisi CO2
yang berasal dari sektor industri yang bersifat lebih terkumpul
sangatlah mungkin untuk diolah lebih lanjut. Dengan konsumsi solar
sebesar 12,2 juta kiloliter pada tahun 2008, sektor industri di Tanah
Air telah menyumbang emisi CO2 sebesar 29,5 juta ton (Jumina dkk.,
2009). Dengan harga rata-rata kredit karbon sebesar USD 20 per ton
CO2, maka nilai kredit karbon yang dapat diklaim oleh sektor industri
nasional pada tahun 2008 mencapai USD 590 juta atau sekitar Rp 5,9
triliun.

9
Pada saat yang sama, industri bioetanol berbahan baku tetes tebu
dan singkong di Tanah Air yang memiliki kapasitas produksi sebesar
240 juta liter pada tahun 2008 (Setiadi, 2009), telah menyumbang
emisi CO2 sebagai produk samping sebesar 180 ribu ton. Jika emisi
CO2 ini dapat dikonversi menjadi produk yang berdaya guna, maka
nilai kredit karbon sebesar Rp 36 milyar per tahun akan dapat diklaim
oleh perusahaan-perusahaan bioetanol tersebut. Sekiranya biaya
pengolahan CO2 menjadi produk-produk olahan tersebut sama dengan
nilai jualnya maka perusahaan masih akan mendapatkan keuntungan
dari penjualan kredit karbon. Namun, sekiranya produk-produk hasil
pengolahan CO2 tersebut adalah produk-produk yang bernilai
ekonomi tinggi serta terdapat surplus antara nilai jual dengan biaya
proses, maka perusahaan tentu akan menikmati keuntungan, baik dari
selisih margin maupun penjualan kredit karbon. Dengan demikian
maka bisnis pengolahan CO2 menjadi produk-produk bernilai
ekonomi tinggi ini mestinya merupakan peluang bisnis sangat
menjanjikan khususnya bagi produsen bioetanol di Tanah Air maupun
sektor industri lain yang menggunakan bahan bakar industri dalam
jumlah besar.

Manfaat karbon dioksida dalam kehidupan sehari-hari
Secara langsung maupun tidak langsung, karbon dioksida
sesungguhnya merupakan bahan yang sangat berguna bagi kehidupan
manusia. Bahkan tidak berlebihan jika dikatakan bahwa kita mungkin
tidak dapat bertahan hidup tanpa kehadiran CO2. Benarkah demikian?
Memang benar demikian adanya. Mari kita tengok baik-baik bahwa
makanan pokok kita sehari-hari adalah padi, terigu, gandum, jagung,
ataupun singkong sebagai sumber karbohidrat. Sebagai sumber protein
nabati kita lazim mengkonsumsi kedelai atau kacang-kacangan yang
lain. Adapun sebagai sumber lemak nabati maka kita menggunakan
minyak goreng baik berupa minyak sawit, minyak kelapa, minyak
jagung, minyak wijen dan sebagainya. Bahan makanan tersebut
semuanya berasal dari tumbuh-tumbuhan, dan tumbuh-tumbuhan
dapat tumbuh serta hidup dengan menggunakan karbon dioksida
sebagai sumber makanan utamanya.
10
Kita faham bahwa tumbuh-tumbuhan memperoleh makanannya
melalui proses fotosintesis, yaitu dengan cara mengolah CO2 dan uap
air yang berasal dari udara dengan bantuan klorofil serta sinar
matahari menghasilkan karbohidrat dan oksigen. Karbohidrat inilah
yang kemudian digunakan oleh tumbuhan untuk memenuhi kebutuhan
energi untuk pertumbuhan dan kehidupannya. Barangkali ada yang
membantah pernyataan ini dengan mengatakan bahwa bukankah kita
juga dapat memenuhi kebutuhan hidup khususnya protein dan lemak
dari sumber hewani? Memang benar demikian, namun hewan-hewan
yang kita gunakan sebagai sumber protein dan lemak tersebut juga
mengkonsumsi tumbuh-tumbuhan untuk memenuhi kebutuhan
hidupnya, baik secara langsung maupun tidak langsung.
Maha Suci Allah SWT atas segala ciptaanNYA. Sementara
manusia dan hewan memerlukan oksigen dan membuang CO2 pada
proses pernafasannya, tumbuh-tumbuhan memerlukan CO2 dan
membuang oksigen pada proses fotosintesisnya. Dengan demikian,
antara manusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan memang terdapat
siklus rantai makanan yang bersifat sangat hakiki.
Contoh kedua dari pemanfaatan CO2 dalam kehidupan sehari-
hari adalah apa yang telah dilakukan oleh perusahaan-perusahaan
minuman bersoda seperti PT. Coca-Cola dan PT. Pepsi-Cola yang
menambahkan gas CO2 ke dalam produk minumannya. Melalui
penambahan CO2 ini maka produk-produk minuman bersoda yang kita
jumpai dalam sejumlah merek terasa lebih segar dan menarik sehingga
digemari di seluruh penjuru dunia. Teknologi yang hampir sama juga
digunakan pada produk-produk efferfessen yang langsung berbuih
ketika dimasukkan ke dalam air akibat terlepasnya gas CO2.
Pemanfaatan lain dari CO2 dalam kehidupan kita sehari-hari
adalah penggunaannya dalam produk-produk aerosol. Perlu disadari
bahwa minyak parfum yang tersimpan dalam botol-botol parfum yang
kita miliki dapat disemprotkan ke baju atau kulit adalah berkat
dorongan gas atau aerosol yang seringkali diperankan oleh CO2.
Selain itu, CO2 juga dimanfaatkan sebagai zat anti api pada proses
pemadaman kebakaran, zat pendingin pada penyimpanan makanan
serta spesimen beku, zat pengembang pada pembuatan roti, dan
enhanced oil recovery (EOR) pada pengambilan sisa-sisa minyak di
sumur-sumur tua yang tersebar di persada nusantara.
11
Peranan karbon dioksida pada industri urea
Apa yang telah saya uraikan di atas telah menggambarkan
secara nyata pemanfaatan CO2 dalam industri berskala kecil hingga
menengah. Pemanfaatan CO2 dalam industri berskala besar juga telah
lama dikenal dan salah satu yang terpenting adalah dalam industri
urea. Sebagaimana diketahui, urea merupakan jenis pupuk nitrogen
yang paling banyak digunakan oleh petani baik di Tanah Air maupun
di manca negara. Data produksi nasional urea pada tahun 2009
mencapai 6,8 juta ton dan diproyeksikan naik sebesar 7,35 % menjadi
7,3 juta ton pada tahun 2010 (Wahyuni, 2009). Produksi urea tersebut
dilakukan oleh raksasa pabrik pupuk yang antara lain meliputi PT.
Pupuk Sriwijaya (PUSRI) – Palembang, PT. Pupuk Kujang Jawa
Barat, PT. Pupuk Kalimantan Timur (PKT), PT. Pupuk Iskandar
Muda Aceh, dan PT. Petrokimia Gresik. Total produksi nasional
urea tersebut sesungguhnya telah melebihi tingkat konsumsi urea
nasional pada tahun berjalan, namun patut disayangkan bahwa kita
masih sering mendengar adanya kelangkaan urea di sejumlah daerah
yang berakibat pada melonjaknya harga urea dan berkurangnya
tingkat produksi sejumlah produk pertanian seperti padi dan jagung.
Pada kenyataannya, pabrik-pabrik urea memang tidak
memproduksi urea secara langsung dari karbon dioksida sebagai
bahan baku, melainkan dari gas alam yang kandungan utamanya
adalah metana. Proses produksi urea dilakukan melalui proses
methane steam reforming (MCR) yang pada intinya adalah reaksi
antara metana dengan uap air menghasilkan gas karbon monoksida
dan hidrogen. Reaksi tersebut biasanya dikerjakan pada suhu dan
tekanan tinggi. Tahap selanjutnya adalah proses water gas shift
(WGS) yang intinya adalah reaksi antara karbon monoksida dan uap
air menjadi karbon dioksida dan hidrogen. Secara keseluruhan, hasil
akhir dari proses methane steam reforming dan water gas shift adalah
karbon dioksida dan hidrogen. Kedua gas ini dipisahkan melalui
proses filtrasi, dan gas hidrogen yang diperoleh digunakan untuk
pembuatan amoniak sesuai proses Haber-Bosch melalui reaksi dengan
nitrogen (N2) yang berasal dari udara. Proses yang ditemukan oleh
Prof. Fritz Haber (Profesor Kimia di Karlshure dan Berlin University)
dan Carl Bosch (ahli Kimia yang bekerja di BASF sebuah
12
perusahaan zat warna Jerman) tersebut biasanya dikerjakan pada
temperatur 450oC dan tekanan 200 atm dengan menggunakan katalis
oksida besi. Suhu dan tekanan ekstrim ini diperlukan mengingat
bahwa N2 merupakan senyawa gas yang bersifat inert (stabil).
Ketika proses Haber-Bosch telah dilewati, gas NH3 yang
diperoleh selanjutnya direaksikan dengan karbon dioksida yang telah
diperoleh pada tahap sebelumnya. Proses ini berlangsung pada suhu
sekitar 250oC dan tekanan 200-250 atm, dan pada awalnya
menghasilkan amonium karbamat. Selanjutnya dilakukan pemanasan
amonium karbamat untuk menghasilkan urea sebagai produk akhir.
Proses produksi urea sebagaimana diuraikan di atas
sesungguhnya menunjukkan bahwa walaupun bahan bakunya adalah
metana yang berasal dari gas alam, sebenarnya urea terbentuk melalui
reaksi antara karbon dioksida (CO2) dengan amoniak. Selain sebagai
sumber CO2, arti penting dari metana dalam proses tersebut adalah
sebagai sumber hidrogen yang kelak direaksikan dengan nitrogen
menghasilkan gas amoniak. Dengan demikian, tak dapat dipungkiri
bahwa peran karbon dioksida dalam industri urea berbasis gas alam
adalah mutlak. Peran ini pun tak dapat digantikan oleh karbon
monoksida yang juga dihasilkan pada proses steam reforming metana.
Memang urea juga dapat diperoleh melalui pemanasan amonium
sianat (NH4CNO) (Stecher, 1968), namun proses ini kurang ekonomis
sehingga belum diadopsi oleh pelaku industri.

Peranan karbon dioksida dalam industri farmasi
Selanjutnya akan saya uraikan contoh pemanfaatan karbon
dioksida dalam industri farmasi. Saya yakin tidak seorang pun di
antara kita yang belum pernah mengalami sakit kepala atau pusing.
Ketika pusing menyerang, maka yang kita cari biasanya adalah obat
sakit kepala seperti bodrex, poldan mig dan lain-lain yang komponen
aktifnya adalah asam asetilsalisilat atau lazim dikenal dengan nama
aspirin atau asetosal (Sirait, 2007). Di antara kita atau keluarga kita
tentu juga pernah mengalami sakit asma, dan obat antiasma yang
sering diberikan oleh dokter adalah salbron, ventolin dan lain-lain
yang komponen aktifnya adalah salbutamol. Ketika terserang flu, kita
13
biasanya juga segera mencari obat-obatan pereda flu seperti neozep,
revagan dan lain-lain yang komponen aktifnya adalah salisilamida.
Obat-obatan yang memiliki komponen aktif aspirin, salbutamol,
dan salisilamida sebagaimana saya sebutkan di atas semuanya
diproduksi dengan menggunakan asam salisilat sebagai bahan
dasarnya. Sementara aspirin diperoleh melalui asetilasi asam salisilat
menggunakan asetat anhidrid, salisilamida diperoleh melalui amidasi
asam salisilat baik secara langsung maupun melalui derivat ester dan
asil halidanya. Pada sisi lain, salbutamol diperoleh melalui 4 tahapan
reaksi dari asam salisilat (Warren, 1994).
Secara alami, asam salisilat diperoleh dari tumbuhan Gandapura
yang memiliki nama latin Gaultheria procumbens (Guenther, 1990).
Tanaman ini antara lain banyak dijumpai di daerah Wonosobo,
Boyolali, dan lereng pegunungan Bukit Barisan di Sumatera. Destilasi
uap terhadap dahan dan ranting tanaman gandapura menghasilkan 2-5
% minyak atsiri yang dikenal dengan nama minyak gandapura.
Komponen utama minyak atsiri ini adalah metil salisilat dengan
kandungan sekitar 90 %, dan bilamana dihidrolisis maka metil salisilat
akan berubah menjadi asam salisilat. Namun demikian, jumlah
produksi asam salisilat dari sumber alami ini tidak dapat memenuhi
kebutuhan asam salisilat secara keseluruhan. Oleh karena itu asam
salisilat dan derivat-derivatnya yang banyak digunakan dalam bidang
farmasi dipenuhi secara sintesis melalui karbonilasi natrium fenoksida
dengan karbon dioksida yang dikenal sebagai proses Kolbe-Schmitt
(Stecher, 1968).

Potensi karbon dioksida dalam industri metanol & etanol
Metanol dan etanol merupakan senyawa alkohol yang paling
populer dan banyak menyita perhatian masyarakat akhir-akhir ini,
khususnya di era pencarian sumber energi terbarukan sebagai
antisipasi terhadap habisnya cadangan minyak bumi di perut bumi.
Memang secara global cadangan minyak bumi dunia diperkirakan
masih dapat dimanfaatkan hingga 200 tahun ke depan, namun untuk
Indonesia sendiri, cadangan minyak bumi nasional diperkirakan akan
habis kurang dari 23 tahun ke depan jika tidak ditemukan sumur-
sumur baru (Sediawan, 2009). Oleh karenanya wajar jika berbagai
14
daya dan upaya telah dilakukan oleh pemerintah dalam rangka
mencari sumber-sumber energi terbarukan. Masih segar pula dalam
ingatan kita bahwa proyek Blue Energy dan Banyugeni yang sempat
menjadi kontroversi beberapa waktu yang lalu sesungguhnya juga
merupakan wujud keprihatinan dan antisipasi pemerintah terhadap
krisis minyak bumi yang sudah di depan mata.
Naiknya popularitas metanol dan etanol dewasa ini barangkali
disebabkan oleh potensinya untuk dimanfaatkan sebagai sumber
energi terbarukan (Weissermel & Arpe, 1978; Muspahaji, 2007;
Purwadi, 2008). Sementara etanol atau bioetanol telah dimanfaatkan
secara langsung sebagai pengganti premium baik dalam bentuk murni
maupun dalam bentuk campuran dengan premium yang dikenal
sebagai gasohol, metanol merupakan reagen pokok yang harus
direaksikan dengan trigliserida sawit, jarak, jagung, maupun
trigliserida hewani dalam pembuatan biodiesel yang merupakan
pengganti solar (Lilik, 2008). Selain itu, metanol dalam bentuk murni
juga telah digunakan sebagai bahan bakar fuel cell.
Seperti halnya urea, metanol juga diproduksi secara besar-
besaran dari gas alam melalui proses methane steam reforming
menghasilkan gas-synthesis atau syn-gas yang merupakan campuran
antara hidrogen dan karbon monoksida, diteruskan dengan hidrogenasi
katalitik karbon monoksida berdasar proses Fischer-Tropsch (Gallucci
dkk., 1989; Siswantini, 2008). Raksasa industri metanol berbasis gas
alam yang telah beroperasi di Tanah Air antara lain adalah PT. Kaltim
Methanol Indonesia dan PT. Pertamina Unit Pulau Bunyu. Proses
Fischer-Tropsch sendiri merupakan proses kimia yang sangat terkenal
dan telah diterapkan oleh sektor industri global sejak tahun 1930-an
hingga sekarang untuk pengolahan gas synthesis menjadi metanol dan
hidrokarbon. Nama proses Fischer-Tropsch sendiri berasal dari nama
penemunya, yaitu Franz Fischer (1877-1947) seorang Kimiawan
Jerman yang bekerja di Kaiser Wilhelm Institute for Coal Research,
Jerman
– dan Hans Tropsch (1889-1935) seorang Organic Chemist
berkebangsaan Cekoslowakia- yang juga bekerja di Kaiser Wilhelm
Institute for Coal Research
sebagai staf dari Franz Fischer, namun
kemudian pindah ke Institute for Coal Research di Praha dan diangkat
sebagai Profesor di lembaga tersebut.

15
Pada sisi lain, etanol atau bioetanol lazim diproduksi secara
petrokimia melalui hidrasi etilena oksida (Weissermel & Arpe, 1978)
atau melalui fermentasi tetes tebu dan singkong menggunakan
Saccharomyces cerevisea (BPPT, 2005; Nurdyastuti, 2007;
Siswantini, 2008). Proses pembuatan metanol dan etanol sebagaimana
tersebut di atas memiliki kelemahan setidaknya dari sisi bahan baku.
Sementara gas alam dan bahan bakar fosil sebagai bahan dasar proses
petrokimia merupakan bahan baku yang bersifat tidak terbarukan, tebu
sebagai penghasil tetes tebu jumlah produksinya relatif sulit
ditingkatkan di Tanah Air akibat keterbatasan lahan.
Mencermati keadaan sebagaimana diuraikan di atas dan dalam
rangka mencari alternatif solusi masalah pemanasan global, sudah
selayaknya jika para cerdik pandai termasuk kita semua mencoba
untuk memanfaatkan karbon dioksida untuk pembuatan metanol dan
etanol. Dalam hal metanol, tim peneliti dari Institute of
Bioengineering and Nanotechnology Singapore (Zhang & Ying, 2009)
telah berhasil mengkonversi karbon dioksida menjadi metanol melalui
reduksi menggunakan difenilsilan dengan katalisator senyawa karbena
N-heterosiklik. Reduksi menggunakan difenilsilan ini masih dinilai
mahal dan saat ini tim peneliti Singapore tersebut sedang berusaha
untuk menemukan metoda konversi yang lebih murah. Efisiensi yang
tergolong rendah dan mahalnya teknologi nampaknya juga menjadi
alasan mengapa beberapa teknik konversi karbon dioksida menjadi
metanol melalui hidrogenasi katalitik yang telah dilaporkan oleh
beberapa peneliti terdahulu belum diadopsi oleh pelaku industri
(Arakawa, 1993; Anonim, 2006; Birbara, 1984).
Pada tahun 2009 yang baru saja kita lewati, sebuah paten untuk
pengolahan karbon dioksida menjadi metanol telah diberikan kepada
George Olah (2009). Berkat usahanya yang gigih, pria kelahiran
Hongaria tahun 1927 yang kemudian menjadi Guru Besar Kimia di
University of Southern California Amerika Serikat dan merupakan
pemenang hadiah Nobel Kimia tahun 1994 untuk karyanya di bidang
karbokation ini telah berhasil mengkonversi karbon dioksida menjadi
metanol melalui 4 tahap. Pertama, reduksi karbon dioksida
menghasilkan campuran formaldehida dan asam format. Kedua,
oksidasi campuran formaldehida dan asam format menjadi asam
format. Ketiga, esterifikasi asam format dengan metanol
16
menghasilkan metil format. Keempat, reduksi metil format melalui
hidrogenasi katalitik menghasilkan metanol. Paten ini merupakan
karya terbaru George Olah di bidang energi sejak beliau
memperkenalkan konsep Methanol Economy pada tahun 2003 (Olah
dkk., 2003, 2005 & 2009). Metoda konversi karbon dioksida menjadi
metanol karya George Olah ini merupakan metode yang cukup efisien
dan tidak melibatkan bahan-bahan kimia yang mahal. Semoga metoda
konversi karbon dioksida menjadi metanol ini segera dapat diterapkan
oleh para pelaku industri.
Terkait dengan konversi karbon dioksida menjadi metanol
sebagaimana tersebut di atas, saya bersama beberapa teman di Jurusan
Kimia FMIPA UGM juga sedang mengembangkan teknologi yang
insyaAllah tidak kalah efisien dibandingkan dengan metoda George
Olah maupun metoda karbena dari tim peneliti Singapore (Jumina
dkk., 2009). Proses ini terdiri atas 2 tahap, yaitu (1) pengubahan
karbon dioksida menjadi produk intermediate dengan bantuan logam
divalen, dan (2) reduksi produk intermediate menjadi metanol melalui
hidrogenasi katalitik. Proses yang memiliki peluang aplikasi industri
sangat tinggi ini sedang saya usahakan perlindungan patennya ke
Ditjen HKI sehingga belum dapat saya uraikan secara lengkap pada
tulisan ini.
Berbeda dengan konversi CO2 menjadi metanol yang telah
diupayakan oleh beberapa peneliti, konversi CO2 menjadi etanol
kurang mendapat perhatian dari para peneliti. Dalam keadaan seperti
ini, saya bersama Dr. Dwi Siswanta, M.Eng. dan Ir. Arief Budiman,
MS., D.Eng. melalui program RUSNAS UGM, bekerjasama dengan
PT. Madubaru Yogyakarta, telah berhasil mengembangkan
teknologi konversi karbon dioksida menjadi etanol melalui perlakuan
menggunakan pereaksi Grignard diteruskan dengan reduksi
menggunakan senyawa boran. Teknologi ini cukup efisien
sebagaimana ditunjukkan oleh konversi totalnya yang mencapai 60-70
%. Sebagai alternatif, etanol juga dapat diperoleh dari karbon dioksida
melalui perlakuan dengan pereaksi Grignard diteruskan dengan
esterifikasi dan reduksi. Walaupun terdapat satu langkah ekstra,
namun teknologi alternatif ini memberikan konversi total sedikit lebih
tinggi (65-75 %) dibandingkan dengan proses yang pertama (Jumina
dkk., 2009). Seperti halnya teknologi konversi karbon dioksida
17
menjadi metanol, teknologi konversi karbon dioksida menjadi etanol
ini juga sedang saya ajukan perlindungan patennya ke Ditjen HKI.

Penutup
Sebagai penutup kiranya perlu saya ingatkan kembali bahwa
dalam rangka menjaga kelestarian bumi serta sistem kehidupan yang
ada di dalamnya, termasuk kehidupan manusia, maka kita semua
hendaknya memikirkan dan menawarkan alternatif pemecahan
masalah pemanasan global sesuai dengan keahlian dan kemampuan
kita masing-masing. Sungguh merupakan paradoks besar bilamana
kemajuan teknologi yang telah dikembangkan oleh umat manusia dan
aktivitas pembangunan yang digalakkan di seluruh dunia termasuk
oleh Pemerintah RI akan berujung pada percepatan terjadinya
kepunahan hidup manusia itu sendiri, atau percepatan terjadinya Hari
Kiamat, yang dalam film 2012 diramalkan akan terjadi pada bulan
Desember tahun 2012.
Sebagai umat yang beriman kita pun harus meyakini bahwa
segala sesuatu yang diciptakan oleh Allah SWT tentu tidak akan sia-
sia. Dalam terminologi lain, pakar positivisme juga mengatakan
bahwa di balik sebuah bencana akan selalu ada barokah. Demikian
pula nampaknya dengan makhluk Allah SWT yang kita beri nama
karbon dioksida. Makhluk Allah SWT ini saat ini sedang menjadi
masalah besar bagi kelangsungan hidup manusia, namun dengan
sentuhan teknologi yang kita kembangkan, bukan mustahil jika kelak
karbon dioksida akan menjadi pengganti bahan bakar fosil sehingga
kehadirannya sangat didambakan oleh umat manusia.
Untuk itu maka dengan segala kerendahan hati saya mohon doa
restu dari para hadirin sekalian, semoga upaya-upaya pengolahan dan
pemanfaatan karbon dioksida menjadi metanol, etanol, urea, dan
produk-produk lain yang telah, sedang, dan akan saya kembangkan
bersama mahasiswa dan teman-teman khususnya dari Jurusan Kimia
FMIPA UGM dan Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik UGM akan
membuahkan hasil yang membawa kemaslahatan bagi umat manusia,
dan mengharumkan nama Universitas Gadjah Mada serta Bangsa dan
Negara Indonesia, amien, amien, amien ya robbal alamin.

18
DAFTAR PUSTAKA
Aliya, A., 2009, Semen Gresik Targetkan Kredit Karbon Rp 30
Milyar Per Tahun, detikFinance, 20 Maret 2009.
Anonim, 2006, Efficient and Selective Conversion of CO2 to MeOH,
MeOMe and Derived Products, WO/113293 Patent, 201-206.
Anonim, 2008, Prospek Metanol untuk Bahan Bakar, Media Kita,
19/4/2007.
Anonim, 2008, World Energy Consumption and Carbon Dioxide
Emissions, 1990-2025, Energy Information Administration
(EIA),
www.eia.doe.gov/iea/, April 10th, 2009.
Anonim, 2008, Protocol Kyoto, www.menlh.go.id, 10 April 2009.
Arakawa, H., Kusama, H., Sayama, K., and Okabe, K., 1993,
Effective Conversion of CO2 to Methanol and Dimethylether,
Proc. of International Conference of CO2 Utilization, 95-102.
Asydhad, A., 2009, KTT Perubahan Iklim Alot, SBY Tetap
Optimistis, detikNews, 18/12/2009.
Birbara, P.J., Galasco, F.S., and Veltri, R.D., 1984, CO2 Conversion
System for Oxygen Recovery, US Patent 4452676, 422-428.
BPPT, 2005, Kajian Lengkap Prospek Pemanfaatan Biodiesel dan
Bioetanol pada Sektor Transportasi di Indonesia, Jakarta.
Fajar, N.R., 2009, Makin Optimistis di KTT Perubahan Iklim
Kopenhagen, ANTARA News, 14/12/2009.
Gallucci, F., Basile, A., Drioli, E., 1989, Methanol as An Energy
Source, Sep. and Purif. Reviews, 36 (2), pp. 175-202.
Guenther, E., The Essential Oils, terjemahan oleh Ketaren, S., 1990,
Minyak Atsiri, Jilid II, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta.
Jumina, Sarjono, R.E., Siswanta, D., Santosa, S.J., Anwar, C.,
Sastrohamidjojo, H., Ohto, K., and Oshima, T., 2007,
Adsorption of Pb(II) and Cr(III) by C-4-Methoxyphenyl-
calix[4] resorcinarene , J. Chin. Chem. Soc., 54(5), 1167-1178.
Jumina, Keller, P.A., Kumar, N., and Black, D.St.C., 2008, Effective
Synthetic Routes to Activated Pyrroloindoles, Tetrahedron,
64(51), 11603-11610.
Jumina, Kumar, N., and Black, D.St.C., 2009, Synthetic Approaches
to Activated Pyrroloindoles, Tetrahedron, 65(12), 2524-2531.

19
Jumina, Kumar, N., and Black, D.St.C., 2009, Some Reactions of
6,8-Dimethoxypyrroloindoles, Tetrahedron, 65(10), 2059.
Jumina, Siswanta, D., dan Budiman, A., 2009, Inovasi Teknologi
Konversi CO2 Menjadi Bioetanol, Hibah RUSNAS UGM.
Lilik, I., 2008, Indonesia Produsen Utama Biodiesel, Suara
Pembaruan, 4/12/2008.
Muspahaji, M., 2007, Mengganti BBM dengan Bioetanol, Suara
Merdeka, 23/10/2007.
NASA, 2006, Global Warming, Proceeding of the National
Academy of Science, mongabay.com, September 25, 2006.
Nurdyastuti, I., 2007, Teknologi Proses Produksi Bio-ethanol,
BPPT, 75-83.
Olah, G.A., 2003, The Methanol Economy, Chemical Engineering
News, 81(38, 5.
Olah, G.A., 2005, Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy,
Angewandte Chemie International, 44(18), 2636-2639.
Olah, G.A. and Prakash, G.K.S., 2009, US Patent 7605293.
Olah, G.A., Prakash, G.K.S. & Goeppert, A., 2009, Chemical
Recycling of Carbon Dioxide, J. Org. Chem., 74(2), 487-498.
Purwadi, 2008, Industri Sudah Pakai Bioetanol, Kontan, 20/8/2008.
Sediawan, W.B., 2009, Penyediaan Energi Nasional: Problematika &
Strategi, Pidato Ilmiah Dies Natalis UGM ke-60, Yogyakarta.
Setiadi, I.Y., 2009, Produksi Nasional Bioetanol, Wawancara.
Sirait, M., 2007, Informasi Spesialite Obat Indonesia, Volume 42,
ISSN: 0854-4492, PT. ISFI Penerbitan, Jakarta.
Siswantini, 2008, LIPI Siapkan Lima Konsep Pengembangan Energi
Alternatif, Media Indonesia, 24/6/2008.
Stecher, P.G., 1968, The Merck Index, 8th Edition, Merck & Co., Inc.,
Rahway, USA, 29-30, 207-208.
Wahyuni, N.D., 2009, Produksi Pupuk Urea Naik 7,35 % Tahun
2010, detikFinance, 08/12/2009.
Warren, S., 1994, Organic Synthesis: The Disconnection Approach,
1st Edition, John Wiley & Sons, New York, 57-59.
Weisermel, K. and Arpe, H.-J., 1978, Industrial Organic Chemistry,
First Edition, Verlag Chemie, New York, pp. 15-51, 171-189.
Zhang, Y. and Ying, J., 2009, physorg.com; 16/4/2009.

Leave a Reply