PEMANFAATAI\ LIMBAH KAYU KAMPER SEBAGAI KARBON AKTIF Oleh: Asrin Nuwiaht)
ABSTRACT of Active carbon is produced by kamper wood waste has high rendement that fulfrll the requirementoC, blac carbon. This research was held in variety of temperature and timr i.e. the temperature four step of 250 oC; oC, oC within time five step of l;1,5;2;2,5 and 3 hors. Active carbon produced black and 400 350 300 oC with time I hour has 26,3 rendement, 612 Newton hardness, 0,26 grlml carbon in the temperature of 400 bulk density and 0,8t mVgr. Prodeced active carbon was activated in the chemistry by NaF, NaCL and NaBr with concentration of 0,5 N; 1,0 N and 1,5 N within 8; 12; 16;20 and 24 hour of soaking tome. Best activation result by using NaCl with 0,5 absorbing of Iodine value 23,9 7o.\
N
concentration
in 20 hours time produced active carbon tih
Key words: woods waste, kamper wood, black karbon, active cerbon
PAI{DAHTILUAI\I Kayu kamper merupakan salahsatu jenis kayu keras yang biasa digunakan sebagai bahan bangunan. Tinggi pohon Pada umumnya 35 - 40 meter. Panjang batang bebas cabang 30 meter atau lebih dengan diameter 80 - 100 cm2 Ciri umum kayu kamper adalah kaYu keras berwarna merah coklat atau merah kelabu. Kayu gubal berwarna hampir putih sampai coklat kuning muda, tebal 2-8 cm dan
dapat dibedakan dengan jelas.
Kayu mempunyai tekstur agak keras dan merata dengan arah serat yang lurus atau terpadu. Permukaan kayu mengkilat dan memiliki
kesan raba yang
licin. Kayu kamPer
mengandung silica. Oleh karena itu sulit dikerjakan dengan mesin dan gergaji dalam keadaan kering. Komposisi kimia penyusun kayu kamper tampak pada Tabel l.
Tabel
l.
Komposisi kimia penyusun kayu Kamper.
Senvawa Selulosa
Lisnin Pentosan
Abu Silika Anonim (2001)
)
Kandungan 60,0 26,9 15.7 0,8 0.6
Selama ini banyak pohon yang ditebang untuk dimanfaatkan kayunya untuk berbagai keperluan dan selalu menyisakan limbah (ranting, serbuk gergajian, biomassa) yang dianggap tidak member nilai manfaat. Limbah penebangan terjadi akibat adanya eksploitasi hutan secara besar - besaran terutama diluar Jawa. Sampai saat ini belum mendapat perhatian yang memadai. Limbah penebangan yang dimaksud bagian pohon yang seharusnya masih dapat dimanfaatkan akan tetapi karena berbagai sebab terpaksa ditinggal dihutan atau tempat tebangnya (BPS, 2006) .
Nurhayati. (2006) arang adalah residu yang sebagian besar komponennya adalah karbon karena proses penguraian kayu akibat perlakuan panas. Peristiwa ini terjadi pada pemanasan kayu akibat perlakuan panas baik secara lansung maupun tidak lansung dalam timbunan, retort, klin, dan tanur dengan udara terbatas.
Karbon aktif merupakan karbon yang berbentuk amorf yang sebagiab besar terdiri dari karbon bebas serta memiliki permukaan dalam (internal surface) sehingga mempunyai kemampuan daya serab yang baik, keaktifan
untuk menyerap tergantung pada senyawa karbonnya yang berkisar antara 85 - 95o/o karbon bebas (Hessier, 2001).
Cheremislnoff (2008) Selama proses karbonisasi dengan adanya dekomposisi pirolitik bahan baku, sebagaian elemen elemen bukan karbon yaitu hydrogen dan hydrogen dalam bentuk atom
StafPengajar PadaJurusan Agroteknologi Fakultas Pertanian {Iniversitas Haluoleo, Kendari
-
atom
-
atom
145
146
dan gas yang terbebaskan dari karbon elementer membentuk Kristal yang tidak teratur yang disebut dengan kistal grafit
METODE PEI\TELITIAN
elementer.
Alat.
-
Dalam perusahaan penggergajian hanya sekitar 60% bahan mentah yang menjadi hasil dengan limbah yang dihasilkan berupa sabetan atau sebuk gergajian menacapai kurang lebih 40%. Hal ini akan sangat menguntungkan bila lengan menerapkan teknologi tepat guna limbah yang ada dapat dimanfaatkan secara optimal sehingga keberadaannya disamping dapat mengurangi jumlah limbah yang terbuang sia- sia juga dapat member nilai eknomi (BPS,2006). Dalam hubungannya dengan pemanfaatan limbah pengolahan kayu salah satu alternatif untuk pemanfaatannya yaitu diproduksi menjadi karbon Aktif. Hal ini sejalan dengan semakin meningkatnya banyaknya industri di lndonesia yang menggunakan karbon aktif. Penelitian bertujuan untuk melakukan identifikasi sifat fisilq mekanik arang kayu kamper dan aktivasi arang kayu kamper untuk meningkatkan daya aktifrrya secara kimia.
- Ayakan - Vibrator - Gelas Ukur - Parang - Gelas Beker - Kurs porselin Oven - Muffle - Waterbath Gergaji - Grinder
- Timbangan Analiti - Kantong plastik
- Alat Penguji Kekerasan Lyod Intrumen - Alat Pirolisis
Bahen
- Kayu Kamper -Iz - Aquadest - Na2S2O3 0,5 N - KIO: - HrSOi - NaF -NaCl -NaBr - Amilum - KI - Alkohol Cera Kerja Persiapan bahan Pemotongan kayu kamper
2x2cm
AGRIPLUS, Volume 79 lVomor
02
Mei 2009,
ISSN 0g14-012g
ukuran 2 x
L47
Tahap Pirolisis
Kayu Kamper
ll
'+/ Ditimbang
]
g Pirolids Suhu:
250;300;350;rt@;450
oC
WaKu:
Destilat asap cair
L;L,5i2i2,5i3 iam
Uji Rendemen Uji Kekerasan
Gbr.l. Diagram Alir Proses Pirolisis Kayu Kamper
AGRIPLUS, Volume 19 Nomor
02
Mei 2009, ISSN 0854-0128
148
Tahap Aktivasi
Direndam larutan
l{at
t{aGt,
N.8.
O5 t{;1,0 r{ ; 1,5 t{
.1:r:
t
SOoC
PengilFt n: 1=@ JamS;t2;16;1O20;14 : Diold deqan Aquadcn s.mp.l bettlh (s ke[]
Gbr.2. Diagram Alir Aktivasi Karbon Kayu Kamper
AGRIPLAS, Volume 19 Nomor
02
Mei 2002
ISSN 0854-012{J
149
Rendemen
HASIL DA}{ PEMBAIIASAI\
Rendemen arang adalah perbandingan antara output yang berupa arang dan input yang berupa bahan baku.
T abel 2. Hasil penelitian pengujian rendemen
Rendemen(94)
Waktu
300"c
250'C
fiam)
450"C
100"c
3500C
263sitk 23.0.
57.5' 47.3'
35-g*r
26,5u^
29.VU
33-l"rs"
26.0u*
27,7"u'
38,3
34,0"J8
29.VU
26,2'rk
26,0u*
2,5
42,7"
3l,gt
34,6"rs'
25,u*
23,E*
3,0
40,'7'"
1,0 1.5
2,0
23,E* g diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata 26,3u*
29.BE"u
33,4"r8"
tampak semakin
meningkat suhu dan waktu pirolisis akan
tinggi suhu dan waktu proses rendemen arang yang dihasilkan semakin kecil. Pada suhu 250 t dan waktu 1 jam rendemen arang yang dihasilkan cukup tinggi yaitu 40,7 - 57,5 yo, oC dekomposisi yang hal ini pada suhu 250 terjadfi pada komponen kayu belum terjadi
menyebabkan semakin banyaknya komponen komponen kayu yang terdekomposisi. Tinggi rendahnya rendemen arang dipengaruhi
secara sempurna.
digunakan.
Dari Tabel 2. Tersebut
oleh jumlah udara pada saat
pirolisis berlansung, kadar air bahan baku, suhu pirolisis, ukuran dan jenis bahan baku yang
Peniongkatan suhu Proses akan
Kekerasan
semakin menurunkan rendemen arang yang diperoleh. Pada suhu 350 "C selulosa mulai terdekomposisi secara intensifkarena mulai terbentuk tar, gas CO dan COz. Semakin
Hasil penelitian pengujian
kekerasan
arang dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Pengujian kekerasan arang Kekerasun (Newton)
Waktu
fianl
3000c
2500C
4000c 730*
350"C 894* 607*'
559""'c
150'C
1.0
1744"
g07n
r.5 2.0
1079"
646*
757* 60g*t
577du1
49t"',s'
2,5
60lo'
437 "',v'
422"s
l9l'
493"w 493"s 337s'
3,0
392's"
34gct
329^
297^
267"'
612*',
Keterangan'Baris dan kolom yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nYata
Dari Tabel 3.
diatas menunjukkan
kekerasan arang dipengaruhi oleh suhu dan waktu proses, semakin meningkat suhu dan waktu proses kekerasan arang yang dihasilkan semakin menurun karena dapat memberikan efek degradasi yang lebih intensif pada
komponen
kayu sehingga arang
dihasilkan semakin rapuh. Pada suhu 250 "C samPai 300
waktu
I jam
terjadi
Yang
oC
dan penurunan kekerasan
AGRIPLUS, Volume 19 Nomot
arang yang dihasilkan hamper
50%.
Kekerasan terrendah dicapai pada suhu suhu 400 "C dan waktu 2,5 jam dengan kekerasan arang sebesar l9l Newton, peningkatan suhu dan waktu pirolisis semakin mengintensifkan dekomposisi bahan - bahan penyusun kayu
yaitu terbentuknya gas, asam dan tar serta hilangnya komponen komponen selain karbon.
02
Mei 2009, ISSN 0854'0128
150
dan waktu pirolisis. Faktor utama yang mempengaruhi kerapatan curah dari arang
Kekerasan arang disamping dipengaruhi oleh faklor - faktor internal kayu seperti umur tanaman, kadar air bahan, dan komposisi
adalah ukuran dan banyaknya jumlah pori. Semakin banyak jumlah pori akan semakin
kimia kayu.
rendah kerapatan curahnya. Karbon atau arang yang baik adalah arang yang mempunyai kerapatan curah yang rendah
Bulk Density Arang
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kerapatan arang kayu kamper disajikan pada Tabel 4. Dari Tabel tersebut menunjukkan bahwa adanya kecenderungan
karena arang yang bersangkutan memiliki volume dan jumlah pori yang besar sehingga kemampuan untuk mengadsorbsi juga sangat
penurunan
besar.
kerapatan curah dengan meningkatnya suhu
Tabel4. Kerapatan Curah Arang Hasil Pirolisis.
jl/aktu fiam)
250"C
300uc
1.0
0.42'D
0Jgb"
1.5
0.39*
0.36*
2,0 2,5
0.31F' 0,35*'e
0,3 I so'
3,0
0.37*
0,36*' 0,36*'
BuIk Densitv k/ml) 3500C 4000c 0-3 I E"' 0.32's 0.45" 034o'e 0.3 lc"' 0,28'r 0,35o's 0,34*te
0,36-"
150"C 0,2e o,33"teo
032'.e" o,34o"te
0,30'
o,33"co
Keterangan' Baris dan kolom yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata
dan
Porositas Porositas dinyatakan sebagai kemampuan arang untuk mengadsorbsi pelarut. Porositas sangat ditentukan oleh jumlah dan ukuran pori yang terdapat dalam arang. Pori yang banyak
distribusinya sangat merata
akan
memberikan efek porositas yang lebih besar, hal ini yang sangat berperan dalam karbon
aktif. Hasil penelitian pengujian
porositas
disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Porositas Arang Hasil Pirolisis Waktu
fiam)
250'C
1.0
0.70'
1.5
2,4 2,5
0.75* o^76* 0,75*
3,0
0,76^
3000c 0,7c
Porositas (mUs) 3500C 0.73"'
100'c
450"C
0,82^
0,g l "o
0,750
0,79oJ
0,90-
0.77*
0.El-
0-92'
o,go"b
0,78*
0,85"
0,80-
0.82" 0,82^
0,gOuo
0,83"
0,83"
0,81"o
Keterangan' Baris dan kolom yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidtk berbeda nyata
Pada Tabel 5. tersebut diatas tampak bahwa poritas arang hasil pirolisis yang
terbaik dapat diperoleh pada suhu 350 oC dan waktu 1,5 jam , karena pada suhu dan waktu tersebut proses dekomposisi kayu sudah sempurna dengan terbentuknya gas, tar dan CO2 sehingga jumlah pori yang dihasilkan sudah optimum.
AGRIPLUS, Volume 19 Nomor
Kecenderungan
terlihat
semakin
meningkatnya suhu dan waktu proses akan semakin meningkatkan porositas. Struktur pori karbon mulai terbentuk bersamaan dengan menguapnya bahan bahan volatil serta hilangnya senyawa non karbon. Hilangnya senya non karbon tersebut terjadi pada interval temperature 300 - 500'C.
02
Mei 200,
ISSN 0554-0125
151
Dari Tabel 5. diperoleh porositas arang
kayu kamper berkisar 70
83 %
yang menunjukkan bahwa pirolisis kayu kamper dapat berlansung secara sempurna sehingga terbentuk materi yang bersifat porous.
Daya Serab Iodin Untuk meningkatkan daya serab karbon dari daya serab rendah menjadi daya serab karbon yang daya serab yang tinggi dilakukan aktivasi. Proses alrtivasi dapat dilakukan baik secara fisik maupun secara kimia.
Aktivasi karbon secara kimia dalam penelitian ini menggunakan garam - garam NaF, NaCl dan NaBr untuk mengaktifkan karbon pada kondisi yang berbeda
-
Aktivasi dengan menggunakan garam NaCl pada berbagai waktu dan konsentrasi activator memberikan hasil yang tertinggi pada konsentrasi 0,5 N dengan lama perendaman 20 jam yaitu 23,9yo. Hasil penelitian daya serab karbon yang diaktivasi dengan NaCl disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7. Daya Serab Arang yang diaktivasi dengan NaBr Dava Serab Iod (o/o\ 0.5 N 1.0 N 1.5 N lg,dt 9,7 15.5t
Waktu
(iam)
beda.
8
Tabel 6. Daya Serab Arang yang diaktivas dengan NaF
Dava Serab Iod (%)
Waktu
(iam)
l.0N
1.5
16.5"
17.4
l2
0.5 N 15.5" l7 -7"
l9-4*
t9-7^
16
19.5*
I E.E*
23,0"n
20 24
25.0'
24.1
27-1'
26-3"
26.3"
27.2^
8
N
Keterangan' Baris dan kolom yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata Pada Tabel 6. menunjukkan garam NaF memberikan hasil optimum pada konsentrasi 0,5 N dengan waktu perendaman selama 20 jam yaitu sebesar 25%o. Peningkatan waktu dan konsentrasi selajutnya tidak memberikan hasil yang berbeda nyata.
t2 t6 20
9.q
17.38
t9.v
26,00""
l8-8""
26.4*"
24,5"
24.1"o
24
24.9"o
26-30
26,00'" 22,5"
Keterangan' Baris dan kolom yang diikuti
huruf
yang
sama
menunjukkan tidak berbeda nyata
Seperti halnya garam NaF perlakuan peremdaman dan konsentrasi NaBr yang sama memberikan pengaruh peningkatan daya serab terhadap lod. Kondisi optimal dapat dicapai pada konsenffasi l,ON dengan lama waktu perendaman selama 24 jam, yang disajikan pada Tabel 8. Pemanasan ulang setelah perendaman dalam larutan activator memberikan efek peningkatan daya serab adsorbsi terhadap [od. Dalam penelitian ini pemanasan dilakukan pada suhu 450 oC selama I jam. Hasil pengujian daya adsorbs menunjukkan terjadi
peningkatan keaktifan karbon. Peningkatan Tabel 7. Daya Serab Arang yang diaktivas dengan NaCl
pada NaF terjadi pada 35,0 % menjadi 38,0 Yo; NaCL dari 36,0 % menjadi 45,6 yo dan NaBr dari 39,0 % menjadi 45,6 yo. Peningkatan ini
menunjukkan perlakuan Waktu
lod(%\ 1,0 N 1.5 N
suhu
akan
8
15.4^
15-7'
15-4u
12
74-2u
19-2"
r
8.7'
menyebabkan semakin banyaknya senyawa senyawa hidrokarbon pada permukaan arang yang keluar. Selain itu ikatan antara C dan H terlepas dengan sempurna yang menyebabkan
t6
19,4u
lg.g"
19,7u
terjadinya pergeseran plat karbon kristalit
20
23,9^ 23.2^
22,8u
24.2^ 21,2^
0am)
24
Dava Serab 0,5
N
22-g^
membentuk
pori yang baru
mengembangkan pori yang sudah ada.
Keterangan' Baris dan kolom yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbedanyata
AGRIPLUS,VoIune 79 Nomor 02Mei 2009, ISSN0854-0128
atau
152
KESIMPULAI\ Dari hasil penelitian dapat dikemukakan
(l) Kondisi proses menghasilkan arang yang
beberapa kesimpulan yaitu:
pirolisis
dapat
oC
Lermutu baik dicapai pada suhu 400 dengan waktu proses selama 1 ja*. Faktor kualitas yang dicapai pada konsis tersebut o adalah rendemen sebesar 26,3 , kekerasan 612 Newton, kerapatan curah 0,26 grlml dan porositas sebesar 0,81 mVgr; (2) NaF, NaCl dan NaBr memiliki kemampuan yang berbeda (3) - beda dalam mengaktifkan karbon; dan Garam yang paling efektif dan efisien sebagai activator arang kayu kamper adalah NaCl pada konsentrasi 0,5 N dengan waktu perendaman selama 20 jam yang menghasilkan daya serab serhadap lod sebesar 23,9 Yo.
DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2001. Atlas Kayu Indonesia Jilid I. Departemen Kehutanan. Jakarta BPS, 2006. Statistik lndonesia 2006. BPS. Jakarta
Cheremisinoff, P.N., 2008. Carbon Adsorbtion Handbook. Ann Arba Science Publisher, Inc.Ann. Arban Michinigan. USA Hartoyo, Nurhayati., 2006. Rendemen dan Sifat
Arang Beberapa Jenis Kayu Indonesia. Laporan Lembaga Penelitian Hasil Hutan. Dpt. Tan. Bogor
Hesier, J.W., 2007. Activated Carbon- Chemical Publishing. Co.Inc. Broklyr, NY.23 - 30
Hormats, M., 2008. German Process for Manufacturing of Activated CharcoalChem.Met.Eng. 53-l 12
H., Swiatkowski, Chomq J., 2001. Active Carbon. Five Edition, Elis Howard,
Jankowska,
London Pari, G., Buchari, Aminudin,2006- Pembuatan dan
Kualitas Arang Aktif dari Kayu Sengon sebagai Batran Adsorben. Buletin Penelitian Hasil Hutan, Vol. 1., No.7
Supardal, 2003. Optimasi Waktu Karbonasi dalam Pembuatan Karbon Aktif dari Tempurung
Kelapa. SkriPsi
Sl FMIPA, UGM.
Yogyakarta.
Taher, 1., 2002. Pengambilan Asap Cair
Secara
Destilasi Kering Pada Proses Pembuatan Karbon Atif dari Tempurung Kelapa. Skripsi. Yogyakarta.
AGRIPLIIS, Volume 19 Nomot
02
Mei 2009, ISSN 0854'0128
