Yogi Wibisono Budhi
Hidrogen merupakan salah satu sumber energi alternatif masa depan yang tidak mengandung karbon, sehingga tidak menghasilkan emisi berbahaya ke lingkungan. Produksi hidrogen berbasis gas alam, batubara, maupun biomassa dapat menghasilkan gas yang mengandung H2, CO, CO2, CH4, dan N2. Pemisahan H2 dari campuran gas tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan membran Pd-Ag yang terkenal mempunyai tingkat selektivitas yang sangat tinggi. Namun, pemisahan H2 dari campuran gas tersebut akan mengalami persoalan seperti: (1) time lag permeasi H2 pada saat start-up (2) penurunan laju permeasi H2 akibat deaktivasi membran, dan (3) rendahnya tingkat penjumputan H2 akibat adanya interaksi H2-N2 dan H2-CO yang menutupi permukaan membran. Penelitian ini menggagas sebuah metode baru dalam proses pemisahan H2 dari campuran H2-N2-CO agar proses dapat berjalan secara kontinyu dengan target penurunan time lag, pencegahan deaktivasi membran, dan peningkatan persen permeasi hidrogen. Keterbaruan yang digagas dalam penelitian ini adalah pengoperasian sistem modul membran Pd-Ag secara dinamik dalam periode start-up dan periode normal. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan prosedur operasi dinamik membran Pd-Ag untuk pemisahan H2 dari campuran H2-N2-CO. Secara khusus, penelitian ini dimaksudkan untuk menentukan skala waktu dinamika sistem yang tepat dan mengamati pengaruhnya terhadap permeasi H2 melalui membran Pd-Ag, time lag, dan waktu deaktivasi. Dinamika sistem dilakukan dengan menggunakan teknik modulasi komposisi umpan yang meliputi modulasi konsentrasi H2 dan laju alir umpan. Metodologi penelitian meliputi operasi tunak dan dinamik. Operasi keadaan tunak dimaksudkan sebagai kondisi pembanding (basis) terhadap operasi dinamik pada kondisi proses yang sama. Sistem modulasi komposisi dan laju alir umpan dilakukan menggunakan sistem modulator yang terdiri dari 2 kerangan yang dapat diatur buka/tutup secara otomatis sesuai skala waktu yang ditetapkan. Laju alir diukur menggunakan rotameter, sedangkan komposisi gas umpan dan produk diukur menggunakan detektor gas yang telah dikalibrasi menggunakan kromatografi gas (GC). Data komposisi gas diperoleh secara online - real time (4 sampel per detik) dan diolah untuk dialurkan pengaruh switching time terhadap time lag, waktu deaktivasi, dan tingkat penjumputan hidrogen. Dari aluran tersebut, kondisi optimum dapat ditentukan. Model permeasi H2 akan dikembangkan dengan berbasis pada data percobaan laboratorium. Pemodelan dan simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak FlexPDE versi 7. Kerja sama dalam penelitian ini akan dilakukan dengan Prof. Dr. M. van Sint Annaland dari Grup Chemical Process Intensification, Department of Chemical Engineering and Chemistry, Eindhoven University of Technology, Belanda. Kerjasama dengan Prof. van Sint Annaland sebenarnya sudah dimulai sejak tahun 2009 (saat masih di University of Twente). Selain itu, kerjasama ini juga akan melibatkan Prof. Dr. A. Stankiewicz (Delft University of Technology) dalam kerangka European Roadmap for Process Intensification sejak tahun 2007, di mana pengusul proposal ini adalah salah satu penulis dokumen tersebut. Adapun target luaran publikasi internasional yang akan dicapai adalah: 1. International Journal of Hydrogen Energy (Elsevier, Impact Factor 3,582) 2. Journal of Membrane Science (Elsevier, Impact Factor 6,035) Kata kunci: Hidrogen; Membran; Energi terbarukan; Sistem dinamik; Integrasi proses