Bahan Konstruksi Teknik Kimia – Pengantar

Seorang chemical engineer adalah sosok yang harus bertanggung jawab terhadap suatu proses industri kimia. Termasuk juga dalam pemilihan material konstruksi pabrik, entah itu pipa, distillation plant, storage tank, atau reaktor.

Perlu diketahui juga bahwa material yang dipakai beda antara pabrik yang make cooling water dari air laut sama cooling waternya dari sungai. Dapat dikatakan bahwa material pipa yang digunakan oleh pupuk pusri dengan pupuk kaltim akan berbeda…tau kenapa?

Jelas, salah satu fenomena lain dalam mempelajari material ini juga adalah korosi. Dan untuk memilih suatu material perlu pengetahuan yang mendalam mengenai material dan juga korosi.

Beberapa topik yang dipelajari di mata kuliah ini adalah struktur atom/molekul bahan dan hubungannya dengan sifat-sifat makroskopis bahan.  Sifat-sifat bahan (mekanis, termal, elektrikal, stabilitas kimia dll). Diagram fasa bahan. Berbagai cara perlakuan bahan dan pengaruhnya terhadap sifat bahan. Failure bahan. Bahan-bahan alloy. Teori korosi dan cara-cara pencegahannya. Serta pemilihan material bahan.

Secara umum material dapat dibagi menjadi 5 bagian, apa aja? Mereka adalah metals, ceramics, polymers, semiconductors, dan composites.

Pembelajaran mengenai bahan konstruksi teknik kimia difokuskan terhadap metals, ceramics dan polymers. Pembelajaran mengenai mata kuliah ini dimulai dari microstructure material sampai bagaimana memilih suatu bahan jika kita berada dalam situasi tertentu, banyak faktor yang menentukan kita dalam memilih suatu material untuk pabrik ataupun untuk suatu alat yang akan dirancang. Artinya kompetensi utama yang akan didapat yaitu memahami struktur atom/molekul bahan dan memahami hubungannya dengan sifat makroskopisnya, serta memahami teori tentang korosi serta pencegahannya. Akibat dari tujuan itu kita dituntut untuk memiliki kemampuan dalam memilih material dengan baik sebagai sosok yang bertanggung jawab dalam suatu proses dipabrik (pembuat keputusan).

Mata kuliah ini sangat menarik dipelajari di dunia teknik kimia, karena sepatutnya setelah mendapat banyak pengetahuan dengan material, jiwa kewirausahaan kita dapat terasah. Karena kita akan mengetahui beberapa peluang usaha skala pabrik kecil di dunia material ini. Mulai dari kerajinan, hingga pemanfaatan waste menjadi barang yang bernilai jual. Karena prinsip utama dari teknik kimia adalah cost, bagaimana dengan cost seminimum mungkin kita dapat menghasilkan barang yang bernilai jual dari sebuah barang yang kurang bernilai / bahan baku. Contohnya adalah salah satu pabrik kecil di Yogyakarta yang memproduksi sedotan dengan memanfaatkan sampah plastik. Terdengarnya memang menjijikan, tapi itulah faktanya. Sayangnya pabrik itu tidak dimiliki oleh seorang insan yang belajar di teknik kimia, tetapi dimiliki oleh mahasiswa yang belajar di geografi yang notabene tidak mempelajari secara dalam mengenai dunia material.

Ketika belajar mengenai mata kuliah ini, kita juga akan mengetahui bahwa besi itu ada banyak jenisnya. Jenis besi yang banyak itu dapat kita perhatikan dari fase padat Fe-C dalam diagram fase Fe-C. fase padat itu terdiri dari, alpha-Ferrite, Austenite, gamma-Ferrite, Cementite, dan Pearlite. Dan dengan treatment tertentu juga kita dapat mendapatkan jenis yang lain yaitu Bainite, Martensite dan tempered martensite. Treatment seperti apa saja yang ada? Quenching, Marquenching, austempering, tempering, annealing, spheroidizing, normalizing, agehardening, malleabilizing, calsinasi, firing, dan solid sintering.

Mengapa kehadiran besi begitu dominan dalam metals sbg bahan yang digunakan di pabrik?

Begini, metal alloys secara umum dapat dibagi menjadi 2, yaitu, ferrous alloys (Fe Based materials), dan non-ferrous alloys (Non Fe based materials).

Kita pun patut bertanya mengapa ferrous alloy? Pertama bahan bakunya yang berlimpah di alam, kedua ia mudah diproduksi, dan ketiga ia memiliki sifat-sifat yang bervariasi sesuai treatmentnya.

Tetapi besi ini memiliki kelemahan, yaitu mudah korosi.

Dalam dunia ferrous alloys, dapat terbagi lagi menjadi 2 bagian yaitu steel, dan cast iron

Selanjutnya dalam non-ferrous alloys, terbagi lagi menjadi, Cu-based, brass-based, Al-based, Sn-based, dan titanium.

Penggunaan besi memang dominan tetapi bukan besi murni yang digunakan, melainkan besi yang sudah dicampur dengan material lain.

Untuk memilih material kita patut berpegang kepada “most important characteristics” dari suatu material, dan hal ini juga bergantung dengan keadaan geografis atau lingkungan suatu tempat. Pedoman ini dapat dijadikan penentuan skala prioritas untuk memilih suatu material, dan hal itu adalah:

1. Mechanical properties
2. Thermal properties
3. Corrosion resistance
4. Any special properties required, such as, thermal conductivity, electrical resistance, etc
5. Ease of fabrication (forming, welding…)
6. Availability in standard size (plates, tubes…)
7. Cost
8. Contamination
9. Recycle

Faktor kemudahan untuk merecycle bahan yang digunakan harus tetap diperhatikan oleh seorang engineer. Sustainable engineering harus diberi perhatian sejak engineer belajar.