Perpustakaan Digital ITB

Limbah Palm Oil Mill Effluent (POME), yang merupakan limbah terbanyak dari pabrik pengolahan kelapa sawit, dapat diangkat sebagai sumber bahan ajar Kimia SMA. Limbah cair ini banyak mengandung gas metana (CH4) yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. Namun di sisi lain, gas CH4 juga dapat dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi terbarukan, yakni biogas. Proses pengolahan limbah POME menjadi biogas berlangsung dalam empat tahap reaksi, yakni hidrolisis, asetogenesis, asidogenesis dan metanogenesis. Reaksi metanogenesis merupakan reaksi penguraian asetat membentuk gas CH4 dengan bantuan bakteri metanogenik dalam kondisi anaerob. Reaksi metanogenesis dapat berlangsung dalam dua jalur, yakni concerted dan stepwise. Kedua jalur reaksi ini dipelajari mekanisme dan energetikanya melalui studi komputasi menggunakan teori Density Functional Theory (DFT). Perhitungan DFT dilakukan dengan menggunakan fungsional teori B3LYP dan himpunan basis def2-SVP. Fungsional teori dan himpunan basis ini digunakan untuk optimasi spesi senyawa dan pencarian keadaan transisi. Berdasarkan hasil perhitungan, reaksi concerted memiliki energi pengaktifan sebesar 435,12 kJ/mol, sementara reaksi stepwise memiliki tiga energi pengaktifan masing-masing 228,56 kJ/mol, 281.31 kJ/mol dan -17.52 kJ/mol. Dari ketiga energi pengaktifan tersebut, penentu laju dari reaksi stepwise adalah keadaan transisi kedua (TS-2), karena tahap tersebut memiliki energi aktivasi tertinggi, sehingga reaksi di tahap ini ini terjadi paling lambat. Dilihat dari energi dan jalur reaksinya, reaksi stepwise lebih disukai karena memiliki energi pengaktifan pada tahap penentu laju yang lebih rendah, dibandingkan energi pengaktifan reaksi concerted. Studi komputasi terhadap energetika pada reaksi metanogenesis menunjukkan bahwa reaksi ini memiliki nilai ?H = -68.67 kJ/mol, ?G = -61.87 kJ/mol dan ?S = -6.80 kJ/mol. Hasil studi komputasi ini, khususnya reaksi stepwise, Tahap 1 dan 2, dikembangkan menjadi media pembelajaran Kimia SMA. Relevansi antar studi komputasi dan materi Kimia dianalisa menggunakan pendekatan Chemistry, Life, Universe, and Everything (CLUE). Pendekatan CLUE membahas keterkaitan antar materi dalam mata pelajaran Kimia. CLUE membagi bidang kimia menjadi 4 topik inti, yakni Struktur dan Sifat Senyawa (Structure and Properties/SP), Ikatan dan Interaksi (Bonding and Interaction/BI), Perubahan Kimia dan Kestabilannya (Change and Stability/CS) dan Energi (E). Konten materi yang disajikan dalam media pembelajaran disesuaikan dengan Kurikulum Merdeka dan dikaitkan dengan pendekatan CLUE. Secara keseluruhan, materi dalam media pembelajaran berfokus pada tema Projek Penguatan Profil Pelajar Pancasila (P5) yang digaungkan Kurikulum Merdeka. Salah satu tema P5 yang menjadi acuan pengembangan media pembelajaran adalah Gaya Hidup Berkelanjutan. Adapun hasil perluasan studi komputasi dan tema P5 digunakan untuk mempelajari topik Energi Baru dan Terbarukan sebagai penguatan terhadap materi Fase E di kelas X. Serta pokok bahasan Rumus dan Struktur Molekul (SP dan BI), Laju Reaksi (CS) dan Termokimia (E) untuk Fase F yang dipelajari di kelas XI. Aplikasi yang digunakan untuk mengembangkan media pembelajaran adalah Google site, karena tampilannya berbasis web, mudah digunakan dan praktis diakses dimana saja. Hasil uji kelayakan pada responden guru dan siswa menunjukkan bahwa Google site yang dikembangkan sangat layak diterapkan sebagai media pembelajaran, dengan nilai rerata persentase respon guru 93.07% dan siswa 80.27%. Hasil uji pretest – posttest pada siswa juga menunjukkan kenaikan, dari 50.88 menjadi 97.06, yang menunjukkan bahwa terjadi peningkatan pengetahuan peserta didik tentang reaksi metanogenesis