Aplikasi dari Koloid dalam Dunia Industri

Pembentukan sebuah material, tidak akan pernah lepas daripada ilmu koloid. Saat ini yang sedang popular, meliputi: pengembangan baterai, pembentukan katalis, dan segala ilmu yang berhubungan dengan powder technology, meliputi proses fluidisasi, grinding, crushing, drying dsb.

Beberapa pertanyaan yang harus dijawab ketika berhadapan dengan colloid science
- Bagaimana menciptakan dispersi koloid ?
- Faktor apa saja yang mempengaruhi dispersi ketika ia telah terbentuk? Apakah dia akan tetap terjaga stabil atau tidak?
- Bagaimana agar supaya dispersi tetap berada pada keadaan terdispersi, atau teragregasi?
- Properti khusus apa saja yang bisa kita dapat saat sebuah system berada pada kategori koloid?

Tabel berikut ini berisi tentang summari dari industri mana saja yang memiliki concern terhadap koloid berikut masalah yang sering dihadapi.

Contoh peran koloid dalam bidang industri energi dan makanan.

Bidang Energi

Dalam ekstraksi minyak, terjadi sebuah interaksi komplek antara gaya tegangan permukaan, wettability, dan reologi. Beberapa hal tersebut memiliki pengaruh terhadap efisiensi dimana minyak bisa terambil. Faktanya adalah sangatlah jarang kita bisa mengekstrak minyak lebih dari 50% dari minyak yang terdapat di lapangan. Hal ini menimbulkan sebuah konsekuensi bahwa reward yang tinggi akan kita terima jika kita berhasil menggunakan teknik untuk memperbesar yield dengan cara yang ekonomis. Beberapa metode terkait koloid yang mungkin dilakukan adalah : penggunaan dari surfaktan untuk mengurangi tegangan permukaan air-minyak dan untuk mengurangi gradien tekanan yang dibutuhkan untuk memindahkan minyak. Injeksi daripada surfaktan akan membuat minyak dan air membentuk sebuah emulsi yang nantinya bisa terbawa arus. Penggunaan dari polimer untuk memodifikasi reologi dari proses dan untuk menghambat ‘fingering’, dimana adanya fingering ini akan berakibat pada peristiwa bypass air sehingga tidak semua permukaan reservoir berkontak dengan fluid yang diinjeksikan.

Untuk memindahkan gumpalan minyak yang terjebak dalam sebuah pori, sebuah beda tekanan dibutuhkan. Beda tekanan yang dibutuhkan ini bisa dikurangi dengan cara menurunkan tegangan permukaan

Jika terjadi sebuah bypass dimana air lewat secara paralel melewati gumpalan minyak, pressure drop bisa dinaikkan dengan cara menaikkan viskositas dari fasa aqueous dengan cara penambahan polimer

Minyak yang terekstraksi dari sebuah ‘well’ biasanya mengandung air terdispersi sebagai emulsi yang halus. Peristiwa de-emulsifikasi dari minyak adalah sebuah bagian penting dari semua proses dan proses ini sangatlah tergantung daripada aplikasi teknologi koloid.

Industri minyak juga menyangkut  banyak dalam prosesnya yang berhubungan dengan pembentukan busa dimana bisa sangat menguntungkan atau merugikan tergantung kebutuhan. Pengontrolan dari busa ini merupakan hal yang sangat penting dan memerlukan sebuah aplikasi dari ilmu koloid dan permukaan.

Bidang Makanan  

Gel hadir dalam banyak varietas pada tahap preparasi dan produk akhir dari industri makanan. Konsekuensinya dalam area inilah terjadi banyak interest. Secara tradisional, gel berasal dari bahan alam biologis. Namun saat ini, pembuatan secara sintesis atau modifikasi secara kimia dari bahan biologis natural banyak digunakan dalam industri manufaktur makanan. Beberapa problem yang eksis diantaranya adalah wetting dari fine powder. Sup, kokoa dan bubuk susu yang dikeringkan harus siap terdispersi jika ditambahkan dengan air. Hal ini bisa dicapai dengan dengan penambahan sedikit agen pengemulsifikasi dan pendispersi , yang biasanya berasal dari bahan biologis.

Dalam bidang yang lain, mungkin kita selalu bertanya-tanya, mengapa gel rambut bisa lengket ke tangan kita, sedangkan sampo yang kita gunakan tidak. Bagaimana cara membuat pupuk cair, agar ia bersifat tidak membasahi tanaman, sehingga diharapkan pupuk yang merupakan racun tidak menempel pada tanaman. Semua hal tersebut melibatkan ilmu yang disebut koloid dan kimia permukaan

Disarikan dari D.H. Everett -Basic Principles of Colloid Science-

Introduction of the Colloid Science

Apa yang orang pikirkan ketika mendengar phrase “teknik kimia”? Kebanyakan dari mereka pasti akan bilang, sebuah dunia yang identic dengan minyak dan gas, petrokimia, pupuk dsb. Memang benar definisi mereka akan hal yang demikian. Namun, itu adalah definisi tentang teknik kimia klasik. Waktu telah banyak berubah. Begitu juga dengan ilmu pengetahuan, ia berdiri dari satu pondasi ilmu dari waktu ke waktu, menghasilkan sebuah bangunan yang mungkin saja kita tidak bisa mengenalinya, jika belum menyentuh bangunan paling dasar yang menjadi basic dari bangunan tersebut.

Kita kenal sebuah ilmu yang banyak digunakan saat ini, dicetuskan sekitar tahun 1960. Ia bernama powder technology. Sebuah ilmu yang banyak digunakan dalam dunia farmasi, contohnya: untuk menghasilkan aspirin, dalam dunia makanan, contohnya: untuk menghasilkan gel. Ilmu ini sangatlah berkaitan erat dengan pengolahan sebuah material. Bagaimana raw material, atau yang biasa disebut “material primer” diubah menjadi sebuah “material intermediate” atau mungkin material yang bisa langsung dikonsumsi. Melibatkan proses seperi grinding, crushing, drying, calcination dll.

Whats matter?

Dalam ilmu teknik kimia, ada tiga basic yang wajib kita kuasai.

1. Transfert and mixing

Perpindahan merupakan cara agar bagaimana kita bisa mengarahkan molekul yang kita inginkan pada suatu tempat yang kita kehendaki. Misalkan: Mengarahkan molekul A agar dia bisa menuju ke pori sebuah katalis. Sedangkan pencampuran adalah sebuah cara untuk memanipulasi derajat homogenitas sebuah mixture yang terdiri dari lebih dari satu senyawa. Antara transfert dan mixing, melibatkan sebuah proses yang hampir sama, yaitu pergerakan molekul secara bersama-sama dengan membawa massa dan property karakteristik yang dimiliki.  

           2.  Reaction

Reaksi kadangkala adalah sebuah cara yang ditempuh oleh sebuah senyawa/ molekul dsb, untuk berada dalam keadaan dimana energy gibbs nya paling rendah. Untuk berada dalam kondisi energy gibbs yang rendah, molekul/ senyawa yang berada dalam kondisi metastable biasanya membutuhkan energy eksternal. Hal ini bisa dicontohkan yaitu reaksi antara H2 dengan O2 untuk menghasilkan H2O. Reaksi antara H2 dengan O2 berlangsung sangat lama, namun apabila ada energy dari luar, misalkan percikan api, yang cukup, maka akan terjadi sebuah reaksi yang dahsyat menghasilkan H2O. Reaksi terjadi ke arah H2O, hal ini dikarenakan H2O memiliki energy bebas yang rendah jika dibandingkan dengan H2 dan O2.  

      3. Physical and Chemical Properties     

2 hal di atas merupakan treatment yang kita lakukan pada sebuah senyawa. Tentu saja sebelum melakukan hal tersebut kita harus mengetahui macam treatment apa yang harus kita lakukan pada sebuah senyawa. Pemilihan treatment ini (kita bisa menyebutnya dengan pemilihan proses), tentu saja sangatlah tergantung dari property fisika dan kimia dari sebuah senyawa. Tentu saja, tidak hanya itu saja, hal yang menyangkut dengan material dari equipment apa saja yang boleh kita gunakan sangatlah tergantung dari property dari bahan yang akan kita tangani.

Maka dari itulah, pelajaran tentang property sebuah bahan, tidak dapat kita kesampingkan dalam mempelajari cabang ilmu teknik kimia. Seorang desainer proses harus menyadari potensi dari sebuah bahan, sebelum akhirnya melakukan sebuah proses engineering dimana menghasilkan bahan yang memiliki nilai yang jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan raw material. Disinilah, ilmu fisika dan kimia bahan atau biasa disebut colloid science bermain.

Kolloid, kita banyak berhubungan dengannya dalam kehidupan sehari-hari. Namun, sayangnya mungkin sense kita terhadap keberadaannya sendiri kurang kita sadari. Lihat dalam tubuh kita, darah merupakan salah satu koloid. Jika kita sedang berada di jalan, atau melihat orang yang sedang merokok, asap itu sendiri merupakan contoh lain dari koloid. Saat kita makan eskrim. Eskrim itu sendiri merupakan sebuah contoh koloid. Contoh lainnya adalah susu dan masih banyak lagi.

darah sebagai sebuah contoh koloid

What’s actually the definition of the colloid?

Koloid adalah sebuah kelas material dimana terletak system bulk dan system yang secara molecular terdispersi. Mereka terdiri atas phasa terdispersi (atau fasa diskontinyu) yang terdistribusi secara uniform dalam sebuah state yang terbagi secara halus dalam medium pendispersi (atau phasa kontinyu).

Sebagai contoh yang familiar dari koloid ini, seperti telah disebutkan di atas. Misalkan, asap, kabut, adalah disperse dari droplet liquid fine atau partikel solid  dalam gas – aerosol); susu (sebuah dispersi dari droplet halus dari lemak dalam fase akueous – emulsi), cat, lumpur, pasta (dispersi dari partikel solid halus dengan medium cairan – sols atau suspense koloidal); jelli (dispersi dari makromolekul dalam liquid – gel) dan lain-lain.

Semua hal-hal yang tidak asing bagi kita kan. Di edisi berikutnya, kita akan bicara lebih jauh tentang arti penting dari koloid ini, seberapa jauh kita akan terlibat dan perannya dalam dunia engineering.