Oleh: Heru Setyawan

“Waktu adalah sebuah perubahan” telah menjadi ciri yang tepat untuk menggambarkan teknik kimia, dan tidak ada indikasi situasi ini akan berubah.

William L. Luyben

Banyak mahasiswa teknik kimia, baik ketika akan memilih maupun yang sudah menjadi mahasiswa, tidak memahami benar-benar profesi seorang insinyur teknik kimia. Ada yang mengatakan karena mereka menyukai dan sangat pintar dalam pelajaran kimia ketika di SMA. Ada yang karena melihat orang tua mereka atau orang di sekitar mereka yang lulusan teknik kimia kelihatan sangat berhasil dalam karirnya dengan penghasilan yang besar. Mereka tidak benar-benar tahu apa yang dilakukan oleh insinyur teknik kimia (baca di sini) dan apa yang mampu mereka lakukan.

Insinyur teknik kimia saat ini memegang posisi yang unik pada antarmuka ilmu molekuler dan teknik makro (skala besar). Mereka berpartisipasi dalam rentang teknologi yang luas dalam proyek ilmu pengetahuan dan rekayasa yang melibatkan bahan nano, semikonduktor, dan teknologi bio. Mengapa dikatakan berpartisipasi? Karena insinyur hampir selalu bekerja dalam kelompok multidisiplin. Setiap anggota dalam kelompok tersebut menyumbangkan keahliannya sendiri-sendiri. Insinyur teknik kimia, dalam hal ini, bertanggung jawab dalam pengembangan proses, dan perancangan dan operasi pabrik dimana bahan mengalami perubahan, baik secara fisika atau kimia.

Profesi teknik kimia muncul dari aplikasi industri ilmu kimia dan ilmu pemisahan. Ilmu pemisahan adalah studi tentang pemisahan komponen dari campuran, terutama dalam industri pengilangan dan kimia, atau disebut industri proses kimia. Proses kimia barangkali sudah ada sejak zaman prasejarah ketika manusia mengembangkan cara untuk penyediaan pangan, pakaian, dan tempat tinggal dari bahan baku yang tersedia.

Pengembangan kimia sangat lambat pada masa awal peradaban. Peralatan tembaga, kuningan dan besi dikembangkan untuk menfasilitasi penyediaan pangan dengan berburu dan mengolah tanah. Kemajuan menjadi lebih cepat pada zaman pertengahan (abad ke-45 sampai 65 M) ketika semakin banyak bahan kimia ditemukan untuk kemanfaatan manusia. Serbuk peluru diproduksi di Cina sekitar tahun 800 M. Sumber energi utama selama zaman itu adalah kayu, yang bersifat terbarukan, berkelanjutan dan netral karbon.

Kemajuan dalam kimia terjadi dengan sangat cepat mulai abad ke-18 dan 19. Pusat penelitian kimia universitas dan industri menemukan banyak sekali jenis bahan kimia yang berpotensi meningkatkan kualitas hidup manusia. Produksi amoniak untuk pupuk pertanian menghasilkan peningkatan signifikan dalam produksi pangan. Proses Bessemer untuk mengubah besi menjadi baja dikembangkan. Nitrogliserin dan TNT ditemukan. Nobel menemukan dinamit pada tahun 1866. Batubara adalah sumber energi utama pada periode ini, dan juga sumber dari banyak bahan baku kimia. Periode ini adalah era ketika kimia batubara dikembangkan.

Namun, pembuatan bahan kimia pada pertengahan abad ke-19 masih berupa operasi kerajinan tangan yang kecil. Peningkatan kebutuhan, keprihatinan masyarakat akan buangan yang beracun dan persaingan antar proses pesaing memberikan insentif untuk efisiensi yang lebih besar. Ini mengarah kepada kebutuhan nyata untuk menggabungkan sumber daya dengan operasi yang lebih besar. Dari sini, mulailah transisi dari kerajinan tangan ke industri berbasis ilmu pengetahuan.

Proses kimia volume besar pertama diwujudkan pada tahun 1823 di Inggris untuk produksi soda abu, yang digunakan untuk memproduksi kaca dan sabun. Pada selang waktu yang sama, kemajuan dalam kimia organik menuju kepada pengembangan proses kimia untuk memproduksi pewarna (dyes) sintetis dari batubara untuk tekstil, mulai tahun 1850an. Pada paruh waktu 1800an kedua, sejumlah proses kimia diwujudkan secara industri, terutama di Inggris.

Mulai tahun 1882, serangkaian kuliah tentang teknik kimia diadakan di Inggris. Salah satunya adalah kuliah dalam “teknologi kimia” yang ditawarkan oleh University College, London pada tahun 1882 dan kuliah dalam teknik kimia oleh Central College (yang kemudian menjadi Imperial College, London) tahun 1885. Kuliah tersebut menyajikan tentang teknik kimia yang merangkum praktek industri di Inggris. Kuliah ini merangsang ketertarikan di Amerika Serikat dan mendorong pembentukan kurikulum teknik kimia pertama di MIT pada tahun 1888. Pada 10 sampai 15 tahun berikutnya, sejumlah universitas di Amerika Serikat merangkul bidang teknik kimia dengan menawarkan bidang studi di ruang lingkup ini. Pada tahun 1908, Institut Teknik Kimia Amerika (American Institute of Chemical Engineers) dibentuk dan sejak itu melayani untuk mempromosikan dan mewakili ketertarikan terhadap masyarakat teknik kimia.

Insinyur mesin memahami aspek mekanik dari operasi proses, termasuk aliran fluida dan perpindahan panas, tetapi mereka tidak memiliki latar belakang dalam kimia. Sebaliknya, ilmuwan kimia memahami kimia dan percabangannya tetapi kurang dalam keterampilan proses (baca di sini). Selain itu, baik insinyur mesin maupun ilmuwan kimia tidak memiliki latar belakang dalam ilmu pemisahan, yang sangat penting dalam industri proses kimia. Di Amerika Serikat, beberapa jurusan kimia mendidik insinyur proses dengan menawarkan gelar dalam kimia industri. Ini menjadi model bagi jurusan lain ketika kebutuhan untuk insinyur proses dalam industri proses kimia mulai meningkat. Ketika program kimia industri tumbuh, mereka akhirnya membentuk program yang memberi gelar terpisah sebagai teknik kimia sampai hari ini.

Penerimaan “kereta tak berkuda”, yang mulai diproduksi secara komersial tahun 1890an, menciptakan kebutuhan akan bensin, yang akhirnya mendorong eksplorasi minyak bumi. Pada tahun 1901, ahli geologi Texas dan insinyur pertambangan memimpin operasi pengeboran sumur minyak yang menghasilkan produksi lebih banyak minyak daripada sumur minyak lain di Amerika Serikat pada saat itu. Ini memicu peningkatan yang dramatis dalam produksi minyak mentah domestik Amerika Serikat yang menciptakan kebutuhan pendekatan skala besar yang lebih modern untuk pengilangan minyak. Sebagai akibatnya, pasar tenaga kerja berkembang bagi insinyur yang dapat membantu dalam perancangan dan operasi pabrik pemroses untuk industri proses kimia. Keberhasilan eksplorasi minyak awalnya didorong oleh kebutuhan akan bensin untuk industri mobil. Akan tetapi pada akhirnya keberhasilan eksplorasi minyak dan industri pengilangan minyak menyebabkan ketersediaan mobil yang luas bagi masyarakat umum akibat harga bensin yang murah.

Ilmuwan kimia industri/teknik kimia awal ini memiliki sedikit alat analisa yang tersedia dan sangat bergantung pada intuisi fisika untuk mengerjakan pekerjaannya sebagai insinyur proses. Mistar hitung dipakai untuk melakukan perhitungan, dan sampai 1930an dan 1940an sejumlah nomograf dikembangkan untuk membantu mereka dalam perancangan dan analisa operasi proses untuk industri proses kimia. Nomograf adalah grafik yang menyediakan cara singkat dan mudah untuk mewakili sifat fisika (mis.: suhu titik didih atau panas penguapan) dan dapat juga digunakan untuk memberikan penyelesaian sederhana untuk persamaan kompleks (mis.: penurunan tekanan untuk aliran dalam pipa). Sumber daya menghitung yang mulai tersedia pada tahun 1960an adalah awal teknologi berbasis komputer yang umum dipakai saat ini. Sebagai contoh, sejak 1970an paket computer-aided design (CAD) telah mengizinkan insiyur teknik kimia untuk merancang proses lengkap dengan hanya menetapkan sejumlah informasi yang sangat minimal. Semua perhitungan yang sulit dan berulang dikerjakan oleh komputer dalam waktu yang sangat singkat. Ini mengizinkan insiyur teknik kimia fokus pada tugas mengembangkan perancangan proses terbaik.

Selama periode 1960-1980, industri proses kimia melakukan transisi dari industri berbasis inovasi ke industri komoditas yang lebih matang. Dalam industri berbasis inovasi, keuntungan perusahaan tergantung pada pendekatan pengembangan produk baru dan proses baru. Sementara itu, industri komoditas menggantungkan keberhasilan keuangannya pada membuat produk dengan menggunakan teknologi yang sudah mapan dengan lebih efisien, yang menghasilkan produk yang lebih murah.

Globalisasi pasar industri proses kimia mulai pada pertengahan 1980an dan menuju ke persaingan yang terus meningkat. Pada saat yang sama, perkembangan dalam perangkat keras komputer memungkinkan untuk melakukan otomatisasi proses dengan lebih mudah dan handal daripada sebelumnya. Proyek otomatisasi ini memberikan kualitas produk yang meningkat sambil meningkatkan kapasitas produksi dan efisiensi produksi keseluruhan dengan investasi modal yang relatif kecil. Karena keuntungan ekonomi ini, pengendalian proses maju dapat diterima secara luas oleh industri sampai 15 tahun berikutnya dan tetap menjadi faktor penting untuk sebagian besar perusahaan dalam industri proses kimia.

Mulai pertengahan 1990an, muncul bidang baru yang mengambil keuntungan dari keterampilan dasar insinyur teknik kimia, yang meliputi: industri mikroelektronika, industri farmasi, industri bioteknologi, dan terkini, teknologi nano. Jelas bahwa keterampilan analisa dan pelatihan proses membuat insiyur teknik kimia menjadi penyumbang ideal untuk pengembangan operasi produksi jenis industri ini. Pada tahun 1970an, lebih dari 80% lulusan teknik kimia bekerja di industri proses kimia dan pemerintah. Sampai tahun 2000, jumlah tersebut turun sampai 50% karena peningkatan jumlah yang bekerja di perusahaan bioteknologi, perusahaan farmasi/perawatan kesehatan, dan perusahaan mikroelektronika dan material.

“Waktu adalah sebuah perubahan” telah menjadi ciri yang tepat untuk menggambarkan teknik kimia selama ini, dan tidak ada indikasi situasi ini akan berubah. Kebutuhan untuk perancangan proses yang inovatif, efisien dan hemat adalah sangat kuat, lebih kuat daripada masa sebelumnya. Insiyur teknik kimia yang baik harus memiliki genggaman yang kuat pada fundamental teknik/rekayasa, bagian kesehatan umum, terbiasa dengan mekanika fluida praktis (perpipaan), kemampuan berpikir “diluar kotak,” unsur kuat dalam dasar keilmuan, dan kemauan untuk bekerja keras.

Pustaka

  1. C. Henson, Chemical Engineering, diakses pada 27 April 2020. https://www.britannica.com/technology/chemical-engineering
  2. D. M. Himmelblau, J. B. Riggs, Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering, edisi ke-8, Prentice-Hall, 2012.
  3. W. L. Luyben, Principles and Case Studies of Simultaneous Design, John Wiley & Sons, 2011.
  4. New World Encyclopedia, Chemical Engineering, diakses pada 28 April 2020. https://www.newworldencyclopedia.org/entry/Chemical_engineering

One thought on “Sejarah Singkat Teknik Kimia

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s