Metanol, umumnya, digunakan sebagai bahan baku untuk berbagai macam produk petrokimia, sintesis kimia (misal: formaldehid, asam asetat, metil amina) dan bahan bakar mesin bakar internal pada kendaraan bermotor yang sudah dikenal sejak sekitar tahun 1960-an. Sekarang metanol akan mulai diterapkan sebagai bahan bakar kendaraan fuel cell . Secara ekonomi metanol mempunyai dampak yang cukup berarti terhadap perkembangan dunia karena dapat menyumbangkan pendapatan 12 milyar USD per tahun dan dapat menciptakan lebih dari 100.000 lapangan kerja.
Di negara-negara maju, fuel cell telah berkembang secara pesat. Saat ini, penelitian dan pengembangan proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) sedang diarahkan sebagai mesin kendaraan bermotor. Beberapa produsen mobil seperti BMW, Nissan, Toyota, Ford, Daimler Chrysler, dan Mazda telah berhasil membuat prototip mobil listrik yang disebut Fuel Cell Vehicles (FCVs) dengan bahan bakar metanol. Mesin mobil prototip ini umumnya masih menggunakan metanol secara tidak langsung karena masih memakai reformer untuk merubah metanol menjadi hidrogen murni. Pada sistem ini reformer menjadi masalah oleh karena itu mulai dikembangkan direct methanol fuel cell (DMFC) tanpa adanya reformer. Mesin mobil DMFC tinggal menunggu penyempurnaan secara teknik maupun ekonomi sebelum diluncurkan ke pasaran.
Penjualan kendaraan fuel cell akan membuka secara luas pasar metanol di dunia, diperkirakan peningkatan kebutuhan metanol sampai dengan tahun 2020 sebesar 34,175 milyar gallon atau 3 kali produksi metanol saat ini 12,5 milyar galon. Ini akan merupakan peluang bisnis yang sangat menjanjikan bagi negara-negara produsen metanol. Indonesia sebagai salah satu produsen metanol dengan kapasitas produksi 330 juta galon per tahun, dapat memanfaatkan kesempatan ini untuk menambah kapasitas produksi dan volume penjualan. Pertamina dan PT. Kaltim Methanol Industry harus tanggap peluang ini karena metanol dimasa mendatang akan menjadi komoditas yang sangat penting.
Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)
DMFC merupakan fuel cell jenis proton exchange membrane (PEM) yang merubah secara langsung metanol menjadi energi listrik melalui suatu proses kimia. Prinsip kerja DMFC adalah metanol dan air bereaksi pada anoda menghasilkan karbon dioksida, proton, dan elektron. Selanjutnya proton bermigrasi melalui elektrolit polimer (misal Nafion) menuju katoda kemudian bereaksi dengan oksigen dari udara menghasilkan air. Pada umumnya DMFC beroperasi pada temperatur sekitar 80 C dengan efisiensi antara 40 – 50 %.
Sampai saat ini masih ada berbagai kelemahan pengunaan DMFC baik dari segi biaya produksi maupun dari segi teknik. Berdasarkan data tahun 1999 biaya pembangkitan listrik DMFC per 1 kW masih sekitar 550 USD. Ongkos produksi yang tinggi ini terus ditekan agar mencapai harga 50 USD atau kurang dari nilai tersebut sehingga cukup kompetitif dengan mesin pembakaran internal (internal combustion engine ICE). Diharapkan pada kurun waktu antara tahun 2000 – 2003 akan dapat dicapai nilai 50 USD/ kW. Kelemahan teknis yang masih menjadi kendala ialah adanya metanol yang melintas melalui polimer elektrolit menuju katoda. Hal ini secara langsung akan menurunkan efisiensi dan unjuk kerja DMFC. Untuk mereduksi kelemahan teknis itu, saat ini sedang difokuskan penelitian dan pengembangan untuk mendapatkan bahan penghalang yang lebih maju untuk membendung metanol yang melintas.
Mobil Fuel Cell
Mobil Fuel cell atau Fuel Cell Vehicles FCVs, merupakan kendaraan bermotor dengan mesin penggerak fuel cell. Dalam pengembangannya FCVs diarahkan pada kendaraan bermotor dengan bahan bakar metanol atau Methanol Fuel Cell Vehicles MFCVs. Sasaran utama pengembangan ini adalah pada penggunaan mesin berteknologi DMFC. Kendaraan bermotor dengan mesin penggerak direct methanol fuel cell (DMFC) ini disebut Direct Methanol Fuel Cell Vehicles, DMFCVs.
Ada banyak keuntungan dari penggunaan teknologi fuel cell untuk kendaraan bermotor, antara lain ramah lingkungan, bersih, lebih aman, dan resiko yang relatif kecil. FCVs sangat kecil melepaskan COx dan NOx ke lingkugan dan mempunyai resiko kebakaran yang cukup kecil dibandingkan dengan mobil mesin bakar internal ICE (internal combustion engine). Satu hal yang cukup mengesankan adalah unjuk kerja FCVs sangat baik saat berjalan dan berhenti. Hal ini tidak dimiliki oleh mobil dengan sistem mesin konvensional ICE. Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Argonne National Laboratory diperkirakan bahwa mobil fuel cell mempunyai efisiensi energi 2,1 -2,6 kali lebih besar dari mobil ICE sedangkan data menurut The Pembina Institute diperkirakan 1,76 kali lebih besar dari sistem ICE [2].
Beberapa perusahaan yang telah dan sedang mengembangkan FCVs antara lain Daimler Chrysler, BMW, Ford Motor Company, Mazda, Toyota , Honda, Nissan, General Motor/ Opel, dan Renault.
METANOL
Metanol merupakan cairan polar yang dapat bercampur dengan air, alkohol – alkohol lain, ester, keton, eter, dan sebagian besar pelarut organik. Metanol sedikit larut dalam lemak dan minyak . Secara fisika metanol mempunyai afinitas khusus terhadap karbon dioksida dan hidrogen sulfida. Titik didih metanol berada pada 64,7 C dengan panas pembentukan (cairan) -239,03 kJ/mol pada suhu 25 oC . Metanol mempunyai panas fusi 103 J/g dan panas pembakaran pada 25 oC sebesar 22,662 J/g. Tegangan permukaan metanol adalah 22,1 dyne/cm sedangkan panas jenis uapnya pada 25 oC sebesar 1,370 J/(gK) dan panas jenis cairannya pada suhu yang sama adalah 2,533 J/(gK) [4]. Sebagai alkohol alifatik yang paling sederhana dengan rumus kimia CH3OH, reaktifitas metanol ditentukan oleh group hidroksil fungsional. Metanol bereaksi melalui pemutusan ikatan C-O atau O-H yang dikarakterisasi dengan penggantian group -H atau-OH.
Metanol dapat diproduksi dari dua macam metoda yaitu metoda alamiah dengan cara ekstraksi atau fermentasi, dan metoda sintesis dengan cara sintesis gas hidrogen dan karbon dioksida atau oksidasi hidrokarbon atau dengan cara elektro/radiasi sintesis gas karbon dioksida. Metanol dapat diproduksi dari berbagai macam bahan baku seperti : gas alam, dan batu bara. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa metanol paling ekonomis diproduksi dari gas alam dibanding dari batu bara. Biaya produksi metanol dari gas alam sekitar 0,736 USD/galon sedangkan dari batu bara sekitar 1,277 USD/galon. Perusahaan penghasil metanol di Indonesia diantaranya adalah Pertamina dan PT. Kaltim Methanol Industry (PT. KMI) dengan bahan baku gas alam. Pabrik metanol Pertamina berada di Pulau Bunyu dengan kapasitas produksi 110 juta galon/tahun sedangkan pabrik metanol PT. KMI berada di Kalimantan Timur dengan kapasitas produksi sekitar 220 juta galon/tahun. Produksi metanol dari Indonesia diperuntukan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri antara 167.000 – 834.000 galon per bulan selebihnya dieksport ke Amerika , Korea , Jepang, dan Taiwan . Saat ini kapasitas produksi metanol dunia diperkirakan sekitar 12,5 milyar galon (37,5 juta ton) per tahun. Jika dilihat dari jumlah ini maka produksi metanol Indonesia hanya sekitar 2,67% dari produksi dunia.
MFCVs merupakan mobil masa depan yang sangat menjanjikan dengan berbagai keunggulan dibanding dengan mobil konvensional ICE. Mobil fuel cell mempunyai efisiensi energi antara 2,1 – 2,6 kali lebih besar dari mobil ICE. Dari hasil penelitian California Air Resources Board (CARB) mobil ini sangat ramah lingkungan karena sangat sedikit melepaskan gas karbon oksida, NMOG (non methane organic gases) dan NOx ke lingkungan. Dari tabel di bawah jelas terlihat bahwa MFCV (Methanol Fuel Cell Vehicle) mengemisikan NMOG, COx, dan NOx masing-masing sekitar 0,0034 ; 0,016 dan 0,0025 g/mil sedangkan DMFCV (Direct Methanol Fuel Cell Vehicle) melepaskan NMOG 0,0001 g/mil sedangkan COx dan NOx nihil. Hasil ini menunjukkan bahwa mobil fuel cell jauh lebih baik dibandingkan dengan jenis mobil ICE yang khusus didesain dengan emisi sangat rendah seperti TLEV (Total Low Emission Vehicle), LEV (Low Emission Vehicle), ULEV (Ultra Low Emission Vehicle), dan SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicle).
Mobil ini akan sangat menarik bagi masyarakat, oleh karena itu Departemen Energi Amerika Serikat (DOE) mengestimasikan bahwa penjualan FVCs akan berjumlah sekitar 1,3% dari jumlah pasar mobil baru pada tahun 2010, dan 8,24% pada tahun 2020. Japanese Institute of Energy Economics memperkirakan bahwa pangsa pasar mobil baru FCVs di Jepang akan naik secara cepat dari 0,1% pada tahun 2010 menjadi 33,5% pada tahun 2020 Diperkirakan untuk pertama kalinya FCVs akan diluncurkan ke pasaran sekitar tahun 2004 dengan jumlah sekitar 9.950 unit atau sekitar 0,02% dari seluruh penjualan mobil baru tahun tersebut 60 juta unit. Dengan dimulainya penjualan FCVs diperkirakan jumlah mobil di seluruh dunia akan naik dari 600 juta saat ini, dan menjadi 1 milyar pada sekitar tahun 2015 – 2020.
Harga metanol pada bulan Mei 2002 berdasarkan data dari Methanex adalah 166 USD/ton (50,0 sen USD per galon) sedangkan data dari konsultan industri Chemical Market Associates Inc. (CMAI) pada bulan April 2002 adalah 140 USD/ton (42,0 sen USD per galon). Jika digunakan harga 166 USD/ton maka pada tahun 2010 penjualan metanol untuk FCVs senilai 114,632 juta USD dan nilai penjualan pada tahun 2020 akan mencapai 5,673 milyar USD. Ini merupakan peningkatan nilai ekonomi yang cukup berarti. Oleh karena itu dimasa mendatang metanol akan sama pentingnnya dan sama strategisnya dengan minyak bumi saat ini.
Mobil fuel cell metanol sangat kompetitif dengan bensin, sebagai gambaran untuk menempuh 1 mil (1,6 km) MFCVs cukup membutuhkan biaya 3,65 sen USD sementara untuk mesin ICE dengan bahan bakar bensin memerlukan biaya 4,21 sen USD. Hal ini berarti bahwa MFCVs lebih ekonomis dalam penggunaan bahan bakar dibandingkan dengan mobil mesin ICE. Grafik di bawah, menunjukkan sejarah biaya penggunaan metanol dan besin sebagai bahan bakar kendaraan bermotor yang diambil dari kurun waktu 1977 – kuartal pertama 2000 di bawah ini . Grafik tersebut dihitung berdasarkan asumsi harga eceran, biaya distribusi, dan efisiensi energi masing-masing kendaraan tersebut.
Di negara-negara maju, fuel cell telah berkembang secara pesat. Saat ini, penelitian dan pengembangan proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) sedang diarahkan sebagai mesin kendaraan bermotor. Beberapa produsen mobil seperti BMW, Nissan, Toyota, Ford, Daimler Chrysler, dan Mazda telah berhasil membuat prototip mobil listrik yang disebut Fuel Cell Vehicles (FCVs) dengan bahan bakar metanol. Mesin mobil prototip ini umumnya masih menggunakan metanol secara tidak langsung karena masih memakai reformer untuk merubah metanol menjadi hidrogen murni. Pada sistem ini reformer menjadi masalah oleh karena itu mulai dikembangkan direct methanol fuel cell (DMFC) tanpa adanya reformer. Mesin mobil DMFC tinggal menunggu penyempurnaan secara teknik maupun ekonomi sebelum diluncurkan ke pasaran.
Penjualan kendaraan fuel cell akan membuka secara luas pasar metanol di dunia, diperkirakan peningkatan kebutuhan metanol sampai dengan tahun 2020 sebesar 34,175 milyar gallon atau 3 kali produksi metanol saat ini 12,5 milyar galon. Ini akan merupakan peluang bisnis yang sangat menjanjikan bagi negara-negara produsen metanol. Indonesia sebagai salah satu produsen metanol dengan kapasitas produksi 330 juta galon per tahun, dapat memanfaatkan kesempatan ini untuk menambah kapasitas produksi dan volume penjualan. Pertamina dan PT. Kaltim Methanol Industry harus tanggap peluang ini karena metanol dimasa mendatang akan menjadi komoditas yang sangat penting.
Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)
DMFC merupakan fuel cell jenis proton exchange membrane (PEM) yang merubah secara langsung metanol menjadi energi listrik melalui suatu proses kimia. Prinsip kerja DMFC adalah metanol dan air bereaksi pada anoda menghasilkan karbon dioksida, proton, dan elektron. Selanjutnya proton bermigrasi melalui elektrolit polimer (misal Nafion) menuju katoda kemudian bereaksi dengan oksigen dari udara menghasilkan air. Pada umumnya DMFC beroperasi pada temperatur sekitar 80 C dengan efisiensi antara 40 – 50 %.
Sampai saat ini masih ada berbagai kelemahan pengunaan DMFC baik dari segi biaya produksi maupun dari segi teknik. Berdasarkan data tahun 1999 biaya pembangkitan listrik DMFC per 1 kW masih sekitar 550 USD. Ongkos produksi yang tinggi ini terus ditekan agar mencapai harga 50 USD atau kurang dari nilai tersebut sehingga cukup kompetitif dengan mesin pembakaran internal (internal combustion engine ICE). Diharapkan pada kurun waktu antara tahun 2000 – 2003 akan dapat dicapai nilai 50 USD/ kW. Kelemahan teknis yang masih menjadi kendala ialah adanya metanol yang melintas melalui polimer elektrolit menuju katoda. Hal ini secara langsung akan menurunkan efisiensi dan unjuk kerja DMFC. Untuk mereduksi kelemahan teknis itu, saat ini sedang difokuskan penelitian dan pengembangan untuk mendapatkan bahan penghalang yang lebih maju untuk membendung metanol yang melintas.
Mobil Fuel Cell
Mobil Fuel cell atau Fuel Cell Vehicles FCVs, merupakan kendaraan bermotor dengan mesin penggerak fuel cell. Dalam pengembangannya FCVs diarahkan pada kendaraan bermotor dengan bahan bakar metanol atau Methanol Fuel Cell Vehicles MFCVs. Sasaran utama pengembangan ini adalah pada penggunaan mesin berteknologi DMFC. Kendaraan bermotor dengan mesin penggerak direct methanol fuel cell (DMFC) ini disebut Direct Methanol Fuel Cell Vehicles, DMFCVs.
Ada banyak keuntungan dari penggunaan teknologi fuel cell untuk kendaraan bermotor, antara lain ramah lingkungan, bersih, lebih aman, dan resiko yang relatif kecil. FCVs sangat kecil melepaskan COx dan NOx ke lingkugan dan mempunyai resiko kebakaran yang cukup kecil dibandingkan dengan mobil mesin bakar internal ICE (internal combustion engine). Satu hal yang cukup mengesankan adalah unjuk kerja FCVs sangat baik saat berjalan dan berhenti. Hal ini tidak dimiliki oleh mobil dengan sistem mesin konvensional ICE. Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Argonne National Laboratory diperkirakan bahwa mobil fuel cell mempunyai efisiensi energi 2,1 -2,6 kali lebih besar dari mobil ICE sedangkan data menurut The Pembina Institute diperkirakan 1,76 kali lebih besar dari sistem ICE [2].
Beberapa perusahaan yang telah dan sedang mengembangkan FCVs antara lain Daimler Chrysler, BMW, Ford Motor Company, Mazda, Toyota , Honda, Nissan, General Motor/ Opel, dan Renault.
METANOL
Metanol merupakan cairan polar yang dapat bercampur dengan air, alkohol – alkohol lain, ester, keton, eter, dan sebagian besar pelarut organik. Metanol sedikit larut dalam lemak dan minyak . Secara fisika metanol mempunyai afinitas khusus terhadap karbon dioksida dan hidrogen sulfida. Titik didih metanol berada pada 64,7 C dengan panas pembentukan (cairan) -239,03 kJ/mol pada suhu 25 oC . Metanol mempunyai panas fusi 103 J/g dan panas pembakaran pada 25 oC sebesar 22,662 J/g. Tegangan permukaan metanol adalah 22,1 dyne/cm sedangkan panas jenis uapnya pada 25 oC sebesar 1,370 J/(gK) dan panas jenis cairannya pada suhu yang sama adalah 2,533 J/(gK) [4]. Sebagai alkohol alifatik yang paling sederhana dengan rumus kimia CH3OH, reaktifitas metanol ditentukan oleh group hidroksil fungsional. Metanol bereaksi melalui pemutusan ikatan C-O atau O-H yang dikarakterisasi dengan penggantian group -H atau-OH.
Metanol dapat diproduksi dari dua macam metoda yaitu metoda alamiah dengan cara ekstraksi atau fermentasi, dan metoda sintesis dengan cara sintesis gas hidrogen dan karbon dioksida atau oksidasi hidrokarbon atau dengan cara elektro/radiasi sintesis gas karbon dioksida. Metanol dapat diproduksi dari berbagai macam bahan baku seperti : gas alam, dan batu bara. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa metanol paling ekonomis diproduksi dari gas alam dibanding dari batu bara. Biaya produksi metanol dari gas alam sekitar 0,736 USD/galon sedangkan dari batu bara sekitar 1,277 USD/galon. Perusahaan penghasil metanol di Indonesia diantaranya adalah Pertamina dan PT. Kaltim Methanol Industry (PT. KMI) dengan bahan baku gas alam. Pabrik metanol Pertamina berada di Pulau Bunyu dengan kapasitas produksi 110 juta galon/tahun sedangkan pabrik metanol PT. KMI berada di Kalimantan Timur dengan kapasitas produksi sekitar 220 juta galon/tahun. Produksi metanol dari Indonesia diperuntukan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri antara 167.000 – 834.000 galon per bulan selebihnya dieksport ke Amerika , Korea , Jepang, dan Taiwan . Saat ini kapasitas produksi metanol dunia diperkirakan sekitar 12,5 milyar galon (37,5 juta ton) per tahun. Jika dilihat dari jumlah ini maka produksi metanol Indonesia hanya sekitar 2,67% dari produksi dunia.
MFCVs merupakan mobil masa depan yang sangat menjanjikan dengan berbagai keunggulan dibanding dengan mobil konvensional ICE. Mobil fuel cell mempunyai efisiensi energi antara 2,1 – 2,6 kali lebih besar dari mobil ICE. Dari hasil penelitian California Air Resources Board (CARB) mobil ini sangat ramah lingkungan karena sangat sedikit melepaskan gas karbon oksida, NMOG (non methane organic gases) dan NOx ke lingkungan. Dari tabel di bawah jelas terlihat bahwa MFCV (Methanol Fuel Cell Vehicle) mengemisikan NMOG, COx, dan NOx masing-masing sekitar 0,0034 ; 0,016 dan 0,0025 g/mil sedangkan DMFCV (Direct Methanol Fuel Cell Vehicle) melepaskan NMOG 0,0001 g/mil sedangkan COx dan NOx nihil. Hasil ini menunjukkan bahwa mobil fuel cell jauh lebih baik dibandingkan dengan jenis mobil ICE yang khusus didesain dengan emisi sangat rendah seperti TLEV (Total Low Emission Vehicle), LEV (Low Emission Vehicle), ULEV (Ultra Low Emission Vehicle), dan SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicle).
Mobil ini akan sangat menarik bagi masyarakat, oleh karena itu Departemen Energi Amerika Serikat (DOE) mengestimasikan bahwa penjualan FVCs akan berjumlah sekitar 1,3% dari jumlah pasar mobil baru pada tahun 2010, dan 8,24% pada tahun 2020. Japanese Institute of Energy Economics memperkirakan bahwa pangsa pasar mobil baru FCVs di Jepang akan naik secara cepat dari 0,1% pada tahun 2010 menjadi 33,5% pada tahun 2020 Diperkirakan untuk pertama kalinya FCVs akan diluncurkan ke pasaran sekitar tahun 2004 dengan jumlah sekitar 9.950 unit atau sekitar 0,02% dari seluruh penjualan mobil baru tahun tersebut 60 juta unit. Dengan dimulainya penjualan FCVs diperkirakan jumlah mobil di seluruh dunia akan naik dari 600 juta saat ini, dan menjadi 1 milyar pada sekitar tahun 2015 – 2020.
Harga metanol pada bulan Mei 2002 berdasarkan data dari Methanex adalah 166 USD/ton (50,0 sen USD per galon) sedangkan data dari konsultan industri Chemical Market Associates Inc. (CMAI) pada bulan April 2002 adalah 140 USD/ton (42,0 sen USD per galon). Jika digunakan harga 166 USD/ton maka pada tahun 2010 penjualan metanol untuk FCVs senilai 114,632 juta USD dan nilai penjualan pada tahun 2020 akan mencapai 5,673 milyar USD. Ini merupakan peningkatan nilai ekonomi yang cukup berarti. Oleh karena itu dimasa mendatang metanol akan sama pentingnnya dan sama strategisnya dengan minyak bumi saat ini.
Mobil fuel cell metanol sangat kompetitif dengan bensin, sebagai gambaran untuk menempuh 1 mil (1,6 km) MFCVs cukup membutuhkan biaya 3,65 sen USD sementara untuk mesin ICE dengan bahan bakar bensin memerlukan biaya 4,21 sen USD. Hal ini berarti bahwa MFCVs lebih ekonomis dalam penggunaan bahan bakar dibandingkan dengan mobil mesin ICE. Grafik di bawah, menunjukkan sejarah biaya penggunaan metanol dan besin sebagai bahan bakar kendaraan bermotor yang diambil dari kurun waktu 1977 – kuartal pertama 2000 di bawah ini . Grafik tersebut dihitung berdasarkan asumsi harga eceran, biaya distribusi, dan efisiensi energi masing-masing kendaraan tersebut.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar