Semak Gurun sebagai sumber karet alternatif

Peneliti di Canada telah menemukan sebuah sumber alternatif komersial untuk karet berkualitas tinggi.

Karet alami, yang digunakan dalam produksi lebih dari 40.000 produk komersial, dihasilkan dari berbagai spesies tanaman karet berbeda. Akan tetapi, kurangnya kanekaragaman genetika telah menjadikan tanaman karet rentan terhadap serangan penyakit. Dengan demikian, pengembangan sebuah alternatif untuk material ini akan sangat bermanfaat, kata para peneliti ini.

John Vederas dan Andrew Scholte dari University of Alberta, melirik proses pembuatan karet biosintetik, dengan membandingkan sumber yang paling umum digunakan, yakni pohon karet Brasil (Hevea brasiliensis), dengan sebuah alternatif, yaitu semak gurun (Parthenium argentatum). Mereka membuat analog-analog isopentenil difosfat berlabel-deuterium, sebuah bahan baku dalam sintesis karet, dan mengonversinya menjadi karet menggunakan enzim-enzim transferase karet yang diambil dari masing-masing tanaman.

Vederas dan Scholte menganalisis stereokimia produk atau tatanan 3D dengan NMR deuterium. Mereka menemukan bahwa stereokimia transferase karet dari semak gurun bisa menjadi sebuah sumber karet komersial.

Rincian tentang tatanan 3D zat-zat dalam sisi-sisi aktif transferase karet memberikan pemahaman yang lebih baik tentang proses biosintesis penting ini, kata Vederas.

Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/

(dikutip dari: Soetrisno, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=229)

Silikon untuk baterai yang lebih tahan lama

Sebuah anoda berbasis silikon baru bisa meningkatkan kapasitas penyimpanan baterai-baterai ion litium dengan menambah waktu operasi peranti-peranti seperti laptop dan telepon genggam hingga sampai tujuh kali lipat, menurut para peneliti di Korea Selatan.

Baterai-baterai ion litium isi ulang merupakan sumber daya yang umum untuk berbagai peranti elektronik, dan juga sedang diteliti untuk digunakan pada mobil-mobil listrik hibrid − tetapi kapasitasnya perlu ditingkatkan untuk memenuhi permintaan akan daya.

Baterai-baterai ion litium menghasilkan arus listrik dari pergerakan ion-ion litium dari sebuah anoda grafit ke sebuah katoda berbasis logam. Ketika baterai sedang diisi, ion-ion litium bergerak kembali ke anoda grafit, dimana kemudian mereka terjebak. Akan tetapi grafit memiliki kapasitas penyimpanan yang relatif rendah − sehingga mengganti dengan material yang bisa menyimpan lebih banyak ion litium akan memungkinkan baterai tahan lebih lama.

Beberapa penelitian baru-baru ini telah berfokus pada penggunaan silikon, yang membentuk aloy-aloy litium dan bisa menyimpan jauh lebih banyak muatan dibanding grafit. Tetapi silikon mengembang hingga sampai 300 persen ketika aloy terbentuk, dan selanjutnya menyusut kembali ketika ion-ion litium dilepaskan. Setelah beberapa kali isi ulang, struktur silikon mulai rusak dan tidak lagi menyimpan ion-ion tersebut secara efektif.

Sekarang, Jaephil Cho dan rekan-rekannya di Hanyang University di Korea Selatan menganggap bahwa mereka telah memecahkan masalah ini dengan membuat sebuah material silikon berpori yang dapat mengakomodasi ekspansi dan kontraksi ini. Material ini dibuat dengan memanaskan nanopartikel silikon dioksida dengan sebuah gel berbasis silikon pada suhu 900°C dibawah argon. Silikon dioksida kemudian terlepas, menyisakan sebuah jejaring kristal-kristal silikon yang saling terhubung dilapisi dengan sebuah lapisan tipis karbon.

Dinding berpori kecil memastikan material bisa mengembang tanpa terjadi fraktur

Struktur yang dihasilkan mengandung pori-pori dengan dinding-dinding silikon tipis, ketebalannya hanya sekitar 400 nm. Pori-pori tersebut memungkinkan struktur ini "bernafas" − sehingga bahkan setelah mengembang dan berkontraksi selama lebih dari 100 kali isi ulang, material ini tetap mempertahankan kepaduan struktur. Tim Cho membuktikan hal ini dengan terus menerus menyimpan muatan listrik lebih dari 2800 miliamper jam per gram − sebuah nilai yang sekitar tujuh kali lebih tinggi dibanding grafit.

Proses pembuatannya cukup sederhana dan mudah ditingkatkan menjadi skala industri, kata tim peneliti ini − mereka mengatakan bahwa sebelumnya mereka telah bekerja sama dengan sebuah pabrik baterai. Tim ini juga menambahkan bahwa kapasitas penyimpanan yang lebih besar tidak berarti bahwa baterai memerlukan waktu lebih lama untuk diisi ulang. Struktur yang berpori tersebut bisa dengan cepat terisi − sehingga memungkinkan pengisian cepat dan pengosongan jika diperlukan. Dengan sifat ini, baterai tersebut dapat digunakan dalam aplikasi bertenaga lebih tinggi seperti mobil-mobil hibrid.

"Saya pikir ini adalah pendekatan yang sangat cerdas dan merupakan kemajuan signifikan di bidang ini," kata Steven Hackney, seorang ahli desain baterai di Michigan Tech, US. "Akan tetapi, karena material ini memiliki area permukaan yang sangat tinggi, mereka mungkin perlu hati-hati karena interaksi antara anoda dan elektrolit bisa merusak bagi operasi baterai."

"Kinerja material baru ini cukup mengesankan," papar John Irvine setuju, yang meneliti material-material anoda di University of St Andrews, UK. "Kemajuan ini akan memungkinkan pembuatan baterai yang lebih kecil dan lebih ringan, disamping mempertahankan operasi yang aman."

Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/

(dikutip dari: Soetrisno, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=230)

Pengukuran Tekanan dalam Ukuran Nano

Para peneliti di National Institute of Standards and Technology (NIST) telah mendemonstrasikan kemampuan mereka untuk mengukur tegangan tingkat rendah di permukaan seluas hanya 10 nanometer di permukaan semikonduktor.

Tegangan mekanis di semikonduktor dan peralatan lainnya disebabkan oleh atom di lapisan kristal yang ditekan atau diregangkan sehingga bergeser dari posisi semula, sebuah fenomena yang rumit walau tidak selalu berbahaya. Tekanan pada permukaan dasar dari dioda pemancar cahaya dan laser dapat mengubah warna yang dihasilkan dan mengurangi daya tahan peralatan. Di sisi lain, tekanan sengaja diberikan pada sirkuit mikro canggih karena apabila diaplikasikan secara benar, proses ini dapat meningkatkan kecepatan transistor tanpa menimbulkan perubahan pada rancangan peralatan. "Technology tekanan memampukan industri semikonduktor untuk meningkatkan kemampuan peralatan-peralatan melebihi dari apa yang diharapkan dari bahan-bahan yang tersedia saat ini," ujar fisikawan peneliti NIST, Robert Cook, "sehingga dapat menghindari masalah-masalah dalam hal teknis dan biaya yang berkaitan dengan menggunakan bahan yang berbeda."

Kedua tekanan yang baik dan buruk (bagi semikonduktor − red) perlu diukur jika keduanya hendak dikontrol oleh perancang peralatan. Dengan semakin kecilnya ukuran sirkuit mikro, pengukuran ini semakin sulit dilakukan − terutama karena dua metode pengukuran tekanan yang umum digunakan memberikan hasil yang berbeda. Metode pertama, electron back scattered diffraction (EBSD), mengukur tekanan dengan mengamati pola difraksi electron yang dipancarkan kembali oleh permukaan kristal. Metode kedua, confocal raman microscopy (CRM), mengukur perubahan frekuensi dari photon yang berinteraksi dengan ikatan atom dalam kristal − pergeseran yang perubahannya tergantung dari besarnya tekanan pada ikatan-ikatan atom. Kelompok dari NIST menggunakan kedua instrumen yang telah dimodifikasi dengan ketelitian yang lebih tinggi pada serangkaian pengukuran untuk mengatasi masalah perbedaan dalam hasil pengukuran.

Mereka menemukan bahwa masalah utamanya adalah kedalaman penetrasi dari kedua metode. Pancaran elektron hanya mengenai 20 atau 30 nanometer dari permukaan material, menurut Cook, sementara laser yang dihasilkan oleh photon dalam CRM dapat menembus sampai skala micrometer atau lebih. Para peneliti NIST menemukan bahwa dengan memvariasi panjang gelombang dari photon Raman dan memposisikan focus dari mikroskop, mereka dapat memilih kedalaman yang diukur oleh teknik Raman − dan ketika CRM diubahsuai untuk lapisan-lapisan teratas dari kristal, hasil pengukuran mendekati hasil pengukuran EBSD.

Instrument NIST juga menunjukkan potensi penggunaan kombinasi kedua metode untuk menciptakan pengukuran tekanan pada silicon dalam skala nano yang terpercaya yang memungkinkan pengembang peralatan untuk mengoptimasi penggunaan bahan dan proses. EBSD, walaupun terbatas pada tekanan di permukaan, dapat mengukur dengan resolusi sampai 10 nanometer. Resolusi CRM sekitar 10 kali lebih besar, akan tetapi metode ini dapat menghasilkan profil tekanan di permukaan yang lebih dalam.

Sumber

National Institute of Standards and Technology (NIST) (2008, November 25). 'Stress Tests' Probe Nanoscale Strains In Materials. ScienceDaily. Retrieved November 26, 2008, from http://www.sciencedaily.com

(dikutip dari: Amsal Sihombing, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=233)

Pembuangan dan Penanganan Bahan Kimia Tumpahan di Laboratorium

Laboratorium yang baik adalah laboratorium yang tidak hanya memperhatikan masalah ketelitian analisa saja. Akan tetapi laboratorium yang baik juga harus memperhatikan masalah pembuangan limbah. Limbah yang dibuang sembarangan, jika masuk ke badan air tanah dan mengalir ke pemukiman penduduk akan menimbulkan bahaya. Terutama logam-logam berat. Jika tidak ditangani dengan baik dapat membahayakan makhluk hidup dan merusak lingkungan.

Pembuangan Limbah

Secara umum, metoda pembuangan limbah laboratorium terbagi atas empat metoda.

Pertama, pembuangan langsung dari laboratorium. Metoda pembuangan langsung ini dapat diterapkan untuk bahan-bahan kimia yang dapat larut dalam air. Bahan-bahan kimia yang dapat larut dala air dibuang langsung melalui bak pembuangan limbah laboratorium. Untuk bahan kimia sisa yang mengandung asam atau basa harus dilakukan penetralan, selanjutnya baru bisa dibuang. Untuk bahan kimia sisa yang mengandung logam-logam berat dan beracun seperti Pb, Hg, Cd, dan sebagainya, endapannya harus dipisahkan terlebih dahulu. Kemudian cairannya dinetralkan dan dibuang.

Kedua, dengan pembakaran terbuka. Metoda pembakaran terbuka dapat dterapkan untuk bahan-bahan organik yang kadar racunnya rendah dan tidak terlalu berbahaya. Bahan-bahan organik tersebut dibakar ditempat yang aman dan jauh dari pemukiman penduduk.

Ketiga, pembakaran dalan insenerator. Metoda pembakaran dalam insenerator dapat diterapkan untuk bahan-bahan toksik yang jika dibakar ditempat terbuka akan menghasilkan senyawa-senyawa yang bersifat toksik.

Keempat, dikubur didalam tanah dengan perlindungan tertentu agar tidak merembes ke badan air. Metoda ini dapat diterapkan untuk zat-zat padat yang reaktif dan beracun.

Penanganan dan Pemusnahan Bahan Kimia Tumpahan

Disamping metoda-metoda yang telah disebutkan diatas, terdapat beberapa jenis tumpahan bahan kimia sisa yang perlu mendapatkan perlakuan khusus sebelum dibuang keperairan. Bahkan diantaranya perlu dimusnahkan sebelum dibuang. Diantara bahan-bahan kimia tersebut antara lain ;

1. Tumpahan Asam-asam Anorganik

Tumpahan asam-asam anorganik seperti HCl, HF, HNO₃, H₃PO₄, H₂SO₄ haruslah diperlakukan dengan penanganan khusus. Bahan tumpahan tersebut permukaannya ditutup dengan NaHCO₃atau campuran NaOH dan Ca(OH)₂ dengan perbandingan1:1. Selanjutnya diencerkan dengan air supaya brbentuk bubur dan selanjutnya dibuang kebak pembuangan air limbah.

Basa Akali dan Amonia

Tumpahan basa-basa alkali dan ammonia seperti amonia anhidrat, Ca(OH)₂, dan NaOH dapat ditangani dengan mengencerkannya dengan air dan dinetralkan dengan HCl 6 M. Kemudian diserap dengan kain dan dibuang.

3. Bahan-Bahan Kimia Oksidator

Tumpahan bahan-bahan kimia oksidator (padat maupun cair) seperti amonium dikromat, amonium perklorat, asam perklorat, dan sejenisnya dicampur dengan reduktor (seperti garam hypo, bisulfit, ferro sulfat) dan ditambahkan sedikit asam sulfat 3 M. selanjutnya campuran tersebut dinetralkan dan dibuang.

4. Bahan-Bahan Kimia Reduktor

Tumpahan bahan-bahan kimia reduktor ditutup atau dicampurkan dengan NaHCO₃ (reaksi selesai) dan dipindahkan ke suatu wadah.. Selanjutnya kedalam campuran tersebut ditambahkan Ca(OCl)₂ secara perlahan-lahan dan air (biarkan reaksi selesai). Setelah reaksi selesai cmpuran diencerkan dan dinetralkan sebelum dibuang ke perairan.

Untuk pemusnahan bahan reduktor (seperti Natrium bisulfit, NaNO₂, SO, Na₂SO₂) dapat dipisahkan antara bentuk gas dan padat. Untuk gas (SO₂), alirkan kedalam larutan NaOH atau larutan kalsium hipoklorit. Untuk padatan, campurkan dengan NaOH (1:1) dan ditambahkan air hingga terbentuk slurry. Slurry yang terbentuk ditambahkan kalsium hipoklorit dan air dan dibiarkan selama 2 jam. Selanjutnya dinetralkan dan dibuang ke perairan.

Sianida dan Nitril

Tumpahan sianida ditangani dengan menyerap tumpahan tersebut dengan kertas/tissu dan diuapkan dalam lemari asam, dibakar, atau dipindahkan kedalam wadah dan dibasakan dengan NaOH dan diaduk hingga terbentuk slurry. Kemudian ditambahkan ferro sulfat berlebih dan dibiarkan lebh kurang 1 jam dan dibuang keperairan.

Pemusnahan sianda dapat dilakukan dengan cara menambahkan kedalamnya larutan asa dan kalsium hipoklorit berlebih dan dibiarkan 24 jam. Selanjutnya dibuang ke perairan.

Untuk tumpahan nitril, ditambahkan NaOH berlebih dan Ca(OCl)₂. setelah satu jam dibuang keperairan. Cuci bekas wadah dengan larutan hipoklorit.

Pemusnahan nitril dilakukan dengan menambahkan kadalamnya NaOH dan alkohol. Setelah 1 jam uapkan alkohol dan ditambahkan larutan basa kalsium hipoklorit. Setelah 24 jam dapat dibuang ke perairan.

Demikianlah beberapa metoda dalam penanganan dan pemusnahan tumpahan bahan-bahan kimia sisa yang terdapat dilaboratorium sebelum dibuang diperairan. Semoga bermanfaat.

(dikutip dari: Yoky Edy Saputra, http://www.chem-is-try.org/?sect=fokus&ext=57)

Cara baru pendeteksian bahan peledak

Dalam upaya untuk 'mencium' bahan peledak berbahan dasar peroksida, seperti yang digunakan dalam pengeboman di London tahun 2005, para ilmuwan telah mengembangkan sebuah sensor yang efektif dan murah yang secara selektif mampu mendeteksi uap hidrogen peroksida (J. Am. Chem. Soc.). Selain dapat diaplikasikan dalam bidang kontra-terorisme, alat ini juga bisa digunakan untuk mendeteksi H₂O₂ pada industri dimana kontak dengan senyawa ini menjadi isu kesehatan yang serius.

Untuk membuat peledak berbahan peroksida dibutuhkan H₂O₂ sebagai bahan awal (precursor), sehingga bom peroksida biasanya masih mengandung bahan kimia diatas. Sensor peroksida dengan ukuran sebesar kotak korek api ini ditemukan oleh sebuah tim dari University of California, San Diego, dipimpin oleh William C. Trogler, Andrew C. Kummel, dan Ivan K. Schuller, dapat mendeteksi uap H₂O₂ dalam orde ppb (parts per billion). Menurut para peneliti, alat yang murah dan berukuran mini ini merupakan kemajuan baru dari standar pendeteksian H₂O₂ yang sekarang masih bergantung pada peralatan yang kompleks dan mahal.

RESISTOR KIMIA Metallophthalocyanines adalah komponen kunci dalam pendeteksian H₂O₂

Alat ini memakai lapisan tipis dari logam phthalocyanines sebagai komponen kunci pendeteksinya. Lapisan itu adalah berperan sebagai resistor kimia yang dapat diartikan konduktivitas bahan berubah-ubah tergantung dari paparan jenis bahan kimia. Menurut Trogler, "Untuk logam phthalocyanines, biasanya paparan oksidator akan meningkatkan arus". Namun dalam kondisi terdapat oksidan H₂O₂, logam phthalocyanines berperilaku berbeda-beda. Untuk kobal phthalocyanines, paparan H₂O₂ akan menurunkan arus, sedangkan untuk logam yang lain seperti tembaga atau nikel paparan senyawa ini akan meningkatkan arus. Sebuah sensor dengan gabungan beberapa filem dari logam yang berbeda dari phthalocyanines akan dapat menghasilkan suatu rangkaian sidik jari unik dari keberadaan H₂O₂.

Joseph Wang, seorang profesor dari Arizona State University, memberikan komentar bahwa hasil penelitian ini sangat elegan dan efektif untuk mendeteksi uap hidrogen peroksida. Dia menambahkan bahwa cara ini bisa dikembangkan untuk pendeteksian bahan yang lain dengan memyesuaikan logam yang ada di tengah senyawa phthalocyanines.

Disadur dari: http://pubs.acs.org/cen/news/86/i11/8611notw4.html

(dikutip dari : Chandra Wahyu Purnomo, http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=232)