Pirolisis

Pirolisis adalah dekomposisi termokimia bahan organik melalui proses pemanasan tanpa atau sedikit oksigen atau pereaksi kimia lainnya,^[1] di mana material mentah akan mengalami pemecahan struktur kimia menjadi fase gas. Pirolisis adalah kasus khusus termolisis. Pirolisis ekstrem, yang hanya meninggalkan karbon sebagai residu, disebut karbonisasi.

Gambaran sederhana mengenai pirolisis kimia.

Briket batubara terkarbonisasi adalah briket yang sebelumnya mengalami suatu proses karbonisasi. Karbonisasi adalah proses pemanasan batubara sampai suhu dan waktu tertentu (200–1.000 °C (390–1.800 °F)^[2]) pada kondisi miskin oksigen untuk menghilangkan kandungan zat terbang batubara sehingga dihasilkan padatan yang berupa arang batubara atau kokas atau semi kokas dengan hasil samping tar dan gas.

Proses ini digunakan secara umum dalam industri kimia, misalnya, untuk menghasilkan arang, karbon aktif, metanol, dan bahan kimia lainnya dari kayu, untuk mengkonversi etilena diklorida menjadi vinil klorida untuk membuat PVC, untuk menghasilkan kokas dari batubara, untuk mengubah biomassa menjadi gas sintesis dan biochar, untuk mengubah limbah plastik kembali menjadi minyak yang dapat digunakan .^[3] atau limbah menjadi zat yang aman sekali pakai, dan untuk mengubah hidrokarbon dengan berat molekul menengah seperti minyak menjadi yang lebih ringan seperti bensin. Pirolisis juga digunakan dalam pembuatan nanopartikel,^[4] zirkonia^[5] dan oksida^[6] memanfaatkan nosel ultrasonik dalam proses yang disebut ultrasonik semprot pirolisis (USP).

Proses

Dalam banyak aplikasi industri, proses ini dilakukan di bawah tekanan dan pada suhu operasi di atas 430 °C (806 °F). Untuk limbah pertanian, misalnya, suhu yang khas adalah 450–550 °C (840–1.000 °F).^{[butuh rujukan]}

Kimia

Penelitian saat ini tengah difokuskan dalam meneliti jalur ganda reaksi pirolisis untuk memahami bagaimana memanipulasi pembentukan pirolisis 'beberapa produk (minyak, gas, dan bahan kimia lain-lain) untuk meningkatkan nilai ekonomi dari pirolisis; mengidentifikasi katalis untuk memanipulasi reaksi pirolisis juga merupakan tujuan dari penelitian pirolisis. Penelitian yang diterbitkan menunjukkan bahwa reaksi pirolisis memiliki beberapa ketergantungan pada komposisi struktur bahan baku (misalnya biomassa lignoselulosa), dengan kontribusi dari beberapa mineral yang terdapat di dalam bahan baku; beberapa mineral yang terdapat dalam bahan baku diperkirakan meningkatkan biaya operasi pirolisis atau mengurangi nilai minyak yang dihasilkan dari pirolisis, melalui reaksi korosif.^[7] Rendahnya kualitas minyak yang dihasilkan melalui pirolisis dapat ditingkatkan dengan mereaksikan minyak ke dalam satu atau banyak proses fisik dan kimia,^[8] yang mungkin mendorong biaya produksi, tetapi akan lebih masuk akal secara ekonomi karena perubahan keadaan.^{[butuh rujukan]}

Penggunaan

Perbedaan antara pembakaran dan pirolisis

Api

Pirolisis biasanya merupakan reaksi kimia pertama yang terjadi dalam terbakarnya banyak bahan bakar organik padat, seperti kayu, kain, dan kertas, dan juga beberapa jenis plastik. Dalam api pembakaran kayu, api terlihat bukan karena pembakaran kayu itu sendiri, melainkan dari gas yang dilepaskan dari proses pirolisis tersebut. Dengan demikian, pirolisis sejumlah material umum seperti kayu, plastik, dan pakaian sangat penting bagi keselamatan kebakaran dan pemadaman kebakaran. Dalam pirolisis terdapat fase gas yang hadir. Hal ini tidak boleh dikelirukan dengan reaksi hidrotermal seperti hidrotermal gasifikasi, hidrotermal likuidasi, dan hidrotermal karbonisasi, yang terjadi dalam lingkungan berair karena suhu dan jalur reaksi yang berbeda, dengan reaksi ionik yang disukai dalam reaksi berair dan reaksi radikal yang disukai tanpa adanya air.^{[butuh rujukan]}

Memasak

Timbulnya kerak kecokelatan pada roti yang dibakar disebabkan oleh reaksi Maillard

Pirolisis terjadi setiap kali makanan terkena suhu yang cukup tinggi di lingkungan yang kering, seperti memanggang ayam, memanggang kue, membakar roti, atau memanggang daging. Hal ini adalah proses kimia yang bertanggung jawab untuk pembentukan kerak cokelat keemasan dalam makanan yang disiapkan dengan metode tersebut.^{[butuh rujukan]}

Dalam memasak yang normal, komponen makanan utama yang mengalami pirolisis adalah karbohidrat (termasuk gula, pati, dan serat) serta protein. (Lihat: reaksi Maillard.) Pirolisis lemak membutuhkan suhu yang lebih tinggi, dan, karena menghasilkan produk-produk beracun dan mudah terbakar (seperti akrolein), yaitu adalah, pada umumnya, dihindari dalam memasak normal. Hal ini dapat terjadi, namun, ketika memanggang daging berlemak di atas bara panas.^{[butuh rujukan]}

Pirolisis karbohidrat dan protein membutuhkan suhu yang jauh lebih tinggi dari 100 °C (212 °F), sehingga pirolisis tidak terjadi selama air ini hadir, misalnya, dalam makanan mendidih - bahkan dalam panci bertekanan tinggi. Ketika dipanaskan dengan adanya air, karbohidrat dan protein mengalami hidrolisis bertahap daripada pirolisis. Memang, bagi sebagian besar makanan, pirolisis biasanya terbatas pada lapisan luar makanan, serta dimulai hanya setelah lapisan tersebut telah kering.^{[butuh rujukan]}

Suhu makanan pirolisis, namun demikian, lebih rendah dari titik didih lemak, sehingga pirolisis terjadi saat menggoreng dalam minyak sayur, atau memoles daging di dalam lemak mereka sendiri.^{[butuh rujukan]}

Lihat pula

• Dekomposisi termal
• Dekstrin
• Fraksionasi
• Gasifikasi
• Karbonisasi
• Pembakaran
• Reaksi Maillard
• Termokimia

Referensi

1. Cory A. Kramer, Reza Loloee, Indrek S. Wichman and Ruby N. Ghosh, 2009, Time Resolved Measurements of Pyrolysis Products From Thermoplastic Poly-Methyl-Methacrylate (PMMA) ASME 2009 International Mechanical Engineering Congress and Exposition
2. Burning of wood, InnoFireWood's website. Diakses pada 6 Februari 2010.
3. The Plastic to Oil Machine | A\J – Canada's Environmental Voice. Alternativesjournal.ca (2016-12-07). Retrieved on 2016-12-16.
4. Pingali, Kalyana C.; Rockstraw, David A.; Deng, Shuguang (2005). "Silver Nanoparticles from Ultrasonic Spray Pyrolysis of Aqueous Silver Nitrate" (PDF). Aerosol Science and Technology. 39 (10): 1010–1014. doi:10.1080/02786820500380255.
5. Song, Y. L.; Tsai, S. C.; Chen, C. Y.; Tseng, T. K.; Tsai, C. S.; Chen, J. W.; Yao, Y. D. (2004). "Ultrasonic Spray Pyrolysis for Synthesis of Spherical Zirconia Particles" (PDF). Journal of the American Ceramic Society. 87 (10): 1864–1871. doi:10.1111/j.1151-2916.2004.tb06332.x.
6. Hamedani, Hoda Amani (2008) Investigation of Deposition Parameters in Ultrasonic Spray Pyrolysis for Fabrication of Solid Oxide Fuel Cell Cathode, Georgia Institute of Technology
7. Westerhof, Roel Johannes Maria (2011). Refining fast pyrolysis of biomass (Tesis). University of Twente. http://doc.utwente.nl/78777/. Diakses pada 2012-05-30.
8. Ramirez, Jerome; Brown, Richard; Rainey, Thomas (1 July 2015). "A Review of Hydrothermal Liquefaction Bio-Crude Properties and Prospects for Upgrading to Transportation Fuels". Energies. 8: 6765–6794. doi:10.3390/en8076765.

Pranala luar

• Definisi kamus pyrolysis di Wikikamus
• In Situ Catalytic Fast Pyrolysis Technology Pathway National Renewable Energy Laboratory