Jurnal Tingkat Sarjana bidang Senirupa dan Desain
Solusi Pengadaan Oksida Tembaga untuk Pewarna Keramik dengan Sintesa dari Limbah Logam Manda Senna Setrana Drs. Adnan Ross Suparta Program Studi Sarjana.Kriya Keramik Fakultas Seni Rupa dan Desain (FSRD) ITB Email:
[email protected]
Kata Kunci : Sintesa, Logam Limbah, Oksida Pewarna Keramik
Abstrak Dalam laporan ini, penulis melakukan eksperimen-eksperimen sintesa oksida pewarna keramik dari bahan baku limbah dan garam anorganik untuk menghasilkan empat jenis oksida pewarna yang umum digunakan yaitu besi oksida, kobalt oksida, tembaga oksida, dan krom oksida. Eksperimen ini juga menghitung kelayakan usaha sebagai bahan rujukan yang objektif untuk mendorong pengrajin keramik di Indonesia mengadopsi praktek ini. Diharapkan dengan pengembangan lebih lanjut, para pengrajin keramik lebih dapat memenuhi kebutuhan oksida pewarnanya sendiri dan ikut serta dalam pelestarian lingkungan dan memanfaatkan atau mendaur ulang limbah sebagai bahan yang lebih berguna yaitu pewarna keramik. Kata kunci: Sintesa, Logam Limbah, Oksida Pewarna Keramik Abstract In this report, the author conduct synthesis experiments of ceramic colorant oxides from waste and inorganic salts to produce four widely used colorant oxides, which are iron oxide, cobalt oxide, copper oxide, and chrome oxide. This experiment also calculates the profit projections of the aforementioned synthesis as an objective reference to encourage Indonesian Potters to adopt this practice. With further developments, the potters are expected to fulfill their own colorant oxide needs and also participate in environmental preservation and usage /recycle of waste materials as a more useful materials which is ceramic colorant oxides. Keywords: Synthesis, Waste Metals, Ceramic Colorant Oxides
1.
Pendahuluan Oksida pewarna adalah bahan yang sangat vital dalam pembuatan sebuah produk keramik dan memberikan unsurunsur semiotic yang dibutuhkan dalam menghadirkan desain yang dimaksudkan oleh sang perancang dan perajin dalam produknya, baik dengan menggunakan glasir dengan aneka macam teknik dekorasi seperti dekorasi bawah glasir (underglaze), dalam glasir (in glaze), atas glasir (overglaze), dan dekorasi badan keramik (sgrafitto, inlay, marbling, nerikome, feathering, dll), atau dengan badan keramik berwarna (color clay). Namun karena keterbatasan dana dan kesulitan mendapatkan bahan dan cara menggunakan oksida pewarna tersebut, mulai banyak terjadi fenomena pengrajin tidak menggunakan glasir atau engobe berwarna dalam dekorasi keramik dan menggunakan cat sebagai pewarna pengganti, Di Indonesia, kerajinan keramik sebagai sebuah industri telah menghidupi banyak sekali penduduk diberbagai daerah dan telah memberikan kontribusi yang signifikan terhadap perekonomian nasional dan daerah. Namun untuk menyempurnakan kemampuan pengrajin atau studio produsen keramik dalam menyediakan produknya dan meningkatkan kesiapan produsen, ada satu potensi yang terkait sangat erat dengan bidang keramik yang belum tergali secara maksimal dan harus diprakarsai oleh para penggiat industri keramik yaitu industri penyediaan oksida logam sebagai bahan pewarna. Dengan percobaan yang penulis lakukan, ternyata adalah mungkin untuk mensintesa oksida pewarna dari limbah-limbah dan garam kimia yang mengandung unsur logam bahan oksida pewarna, seperti limbah kabel, limbah pelapisan logam, dan limbah bengkel besi atau pembubutan besi, Tujuan Percobaan
• Mensintesa oksida pewarna keramik dari aneka macam limbah untuk mengatasi kesulitan para pengrajin keramik dalam pengadaan oksida pewarna. • Secara tidak langsung turut berkiprah dalam pelestarian lingkungan hidup dengan cara mengolah limbah logam yang tidak berharga menjadi oksida pewarna yang mempunyai nilai ekonomis. • Mengenalkan metoda pengolahan limbah untuk memproduksi oksida yang memberi manfaat bagi para pengrajin keramik untuk mengembangkan kemampuan produksinya. • Menyediakan oksida pewarna secara swadaya akan mengurangi ongkos produksi dan memungkinkan sebagian pengrajin untuk menjadi pemasok bagi sebagian pengrajin lainnya.
2. Proses Studi Kreatif Apabila suatu oksida pewarna dicampur dengan suatu glasir dasar dan campuran itu diaplikasikan pada subuah test piece bodi putih kemudian dibakar pada suhu kematangannya, maka oksida itu akan melarut dalam leburan glasir secara ionik. Untuk suatu oksida pewarna MxOy, maka reaksi ionisasinya adalah : MxOy
xMy+ + yO2-
Gugus-gugus silikat dalam fasa gelas itu mirip dengan gugus OH dalam air, yakni berperan sebagai donor elektron terhadap ion logam My+, membentuk ion kompleks dan memberikan warna spectrum sinar tampak (visible ray) dengan panjang gelombang yang spesifik antara 400 – 700 nm. Warna glasir tergantung pada jenis oksida pewarna yang digunakan, konsentrasinya, komposisi glasir dasar dan atmosfir pembakarannya (oksidatif, redukstif dan netral). Karena mekanisme pewaranaannya melalui ionisasi oksida pewarna dalam leburan glasir, maka oksida pewarna bebas yang digunakan langsung disebut pewarna iogenik. Menurut F.H. Norton (1952): ” warna-warna spectrum sinar tampak berada dalam rentang panjang gelombang elektromagnetik sebagai berikut: Merah
: 700 - 620 nm
Jingga
: 620 - 592 nm
Kuning : 592 - 578 nm Hijau
: 578 - 500 nm
Biru/Nila
: 500 - 450 nm
Violet/Ungu
: 450 - 400 nm
Spektrum sinar tampak merupakan suatu daerah sempit dalam spectrum panjang (kontinum) dari gelombang elektromagnetik yang menjalar di udara. Panjang gelombang-gelombang merah tampak (visible red) yang terpanjang adalah sekitar 700 nm dan dari violet tampak (visible violet) terpendek sekitar 400 nm.” Oksida pewarna dari logam-logam peralihan dapat disintesa dengan mudah melalui reaksi-reaksi substitusi yang didasakan pada kaidah Bertholet yang menyatakan bahwa: “Jika direaksikan antara larutan-larutan: •
garam dengan asam
•
garam dengan basa
•
garam dengan garam
maka reaksi akan berlangsung ke satu arah. Jika ada kecenderungan salah satu atau lebih dari hasil reaksi mencapai komposisi konstan sehingga memisah dari sistem sebagai endapan atau gas yang dapat terbang.” Jurnal Tingkat Sarjana Senirupa dan Desain No.1| 2
Nama Penulis ke-1
Untuk melakukan reaksi substitusi ini bahan utama yang diperlukan adalah garam-garam terlarut dari logam transisi yang bersangkutan dengan kandungan oksida pewarnanya. Treadwell dan Hall (1963) dalam bukunya “Analytical Chemistry Vol I (Qualitative Analysis)” banyak memuat reaksi-reaksi kation logam transisi yang berasal dari garam-garamnya. Jenis reaksinya sangat bervariasi, bisa berupa asam, basa, garam, gas H2S dan lain-lain. Dalam hal ini kita harus memilih pereaksi yang paling tidak, harus menghasilkan hidroskida atau karbonat dari logam-logam transisi itu sebagai hasil antara, yang dalam pemanasan akan berubah menjadi oksida-oksidanya. Hidroksida atau garam karbonat logam transisi itu dalam reaksi akan mengendap dan dapat dipisahkan dengan penyaringan. Garam-garam logam transisi dipasaran tersedia dalam bentuk kristal gubal dengan derajat teknis. Untuk menghasilkan hidroksida atau karbonat dari logam-logam transisi itu kita harus memilih Natrium Hidroksida (soda api, NaOH) atau Amonium Hidroksida (Amonia, NH4OH) atau Natrium Karbonat (soda abu, Na2CO3). a.
Limbah Padat Logam Tembaga
Limbah ini dapat diperoleh dari kabel-kabel listrik bekas atau scrap lempeng tembaga yang dapat dibeli ditukangtukang loak di Cihapit atau Jatayu. Jika menggunakan kabel listrik bekas, mantel plastiknya dikelupaskan, lalu kawat tembaganya dipotong-potong sepanjang 1 cm. Jika menggunakan scrap lempeng tembaga, gosoklah dengan kikir yang kasar hingga diperoleh bubuknya yang dikumpulkan dalam sebuah mangkuk plastik.
Gambar 1: Limbah Padat Logam Tembaga
Logam tembaga dilarutkan dalam Asam Nitrat encer sebagai berikut: -
Persiapkan larutan Asam Nitrat encer (1:3) sebanyak 400 ml dalam sebuah gelas piala 1 liter, dengan menyampurkan 100 ml Asam Nitrat teknis dengan 300 ml air, penyampuran ini dilakukan di ruangan asam atau di ruang terbuka di luar bangunan.
-
Timbang kurang lebih 50 gr potongan kawat tembaga atau bubuk tembaga, lalu dimasukkan sedikit demi sedikit ke dalam larutan Asam Nitrat encer itu.
-
Panaskan sambil diaduk diatas pemanas listrik, hingga potong-potongan kawat atau bubuk tembaga melarut sempurna (larutan akan berwarna biru).
-
Dinginkan laurutan lalu tambahkan Natrium Karbonat sedikit demi sedikit dengan menggunakan sendok plastik, sambil diaduk dengan pengaduk kaca secara hati-hati sampai pelepasan gas CO2 berhenti (semua asam Nitrat sudah dinetralkan).
Jurnal Tingkat Sarjana Senirupa dan Desain No.1 | 3
Pembasaan dan Presipitasi Proses ini dilakukan untuk memisahkan oksida-oksida logam peralihan yang diinginkan: CuO, Untuk itu masing-masing larutan persediaan yang telah disiapkan pada pengerjaan awal bahan baku dibasakan dengan larutan Natrium Karbonat atau Natrium Hidroksida sebagai berikut: air.
Persiapkan larutan Na2CO3 25 % dan NaOH 25 % masing-msing dengan melarutkan 25 gr Na2CO3 per 100 ml
-
Panaskan masing-masing larutan persediaan dalam gelas piala 1 liter diatas pemanas litrik.
Kepada larutan persediaan Cr3+ dan Fe3+, masing-masing ditambah 100 ml larutan Na2CO3 25 % sambil diaduk. Sedangkan kepada larutan persediaan Cu2+ dan Co2+, masing-masing ditambah 100 ml larutan NaOH 25 % sambil diaduk. Hasil yang diperoleh kemudian dikalsinasi dalam tungku pembakaran ekramik pada suhu 900 derajat celcius.
3. Hasil Studi dan Pembahasan Massa CuO yang diperoleh dapat dilihat Berdasarkan rumus dibawah ini:
Diketahui Mr Dengan Sintesa dari kabel, diketahui Mr Cu = 63,546 dan Mr CuO adalah 79,546 Jadi jika diperbandingkan hasil reaksi dibagi zat awal, maka:
x 100% = 125%.
Pereaksian logam tembaga untuk menghasilkan tembaga oksida akan menghasilkan massa yang lebih besar dikarenakan tembaga oksida mengikat atom oksigen. 125% x 87=108,75 gr. Berat Bahan (Cu) = 56 gram Perolehan CuO = 70 gram MrCuO = 79,546, Ar Cu = 63,546 CuO hasil hitungan =
x56 gram = 70,10 gram
Perolehan Nyata = 70 gram Rendemen Produksi =
= 99,86%
Jurnal Tingkat Sarjana Senirupa dan Desain No.1| 4
Nama Penulis ke-1
4. Penutup / Kesimpulan . Kesimpulan : Oksida-oksida pewarna seperti: Cr2O3, CuO, Fe2O3 dan CoO dapat disintesa dari limbah-limbah industri tertentu atau garam-garam anorganik terlarut yang mengandung ion logam yang sesuai, dengan metoda presipitasi (pengendapan) setelah melalui suatu reaksi penggantian (substitusi). Kemudian dipisahkan dan dikalsinasi. Oksida-oksida pewarna itu sangat berguna untuk mewanai glasir keramik secara langsung (sebagai pewarna ionogenik) atau dibuat stain (berupa beberapa oksida yang digabungkan dan dikalsinasi) untuk kepentingan dekorasi keramik (underglaze, overglaze dan in glaze decoration) atau sebagai bahan pewarna untuk glasir seni dan hias, yang kesemuanya itu bertujuan meningkatkan nilai estetika barang-barang keramik seni, keramik hias dan keramik rumah tangga bermotif hias. Untuk kepentingan perajin kermik seni dan hias, sintesa oksida pewarna berbasis limbah dan garam anorganik perlu dikembangkan dari skala riset yang bersifat non profit ke skala produksi yang menguntungkan. Untuk itu diperlukan langkah-langkah penyesuaian scale up sebagai berikut: Pelaku usaha hendaklah perajian gerabah (terutama keramik bakar rendah antara 900 – 1.000O C, seperti earthenware, body merah, genteng, dsb.) Usaha ini harus merupakan bisnis sampingan untuk memanfaatkan ruang atau area kosong/ kurang efektif dalam tungku pembakaran keramik. -
Perlu dilakukan peningkatan efisiensi bahan bakar, bahan kimia dan transportasi pengambilan bahan baku.
Ucapan Terima Kasih Artikel ini didasarkan kepada catatan proses berkarya/perancangan dalam MK Tugas Akhir Program Studi Sarjana.Kriya Keramik.FSRD ITB. Proses pelaksanaan Tugas Akhir ini disupervisi oleh pembimbing Drs. Adbab Ross Suparta. Ucapan Terima Kasih juga diucapkan penulis kepada Dr.Kahfiati kahdar selaku ketua Program Studi Kriya Fakultas Seni Rupa dan Desain Institut Teknologi Bandung, dan Bapak Zaini Rais S.Sn,M.Sn selaku coordinator Tugas Akhir dan Hendhy Nansha S,Sn.M.Sn.,MH. Selaku coordinator tugas akhir.
DAFTAR PUSTAKA
ASTM Standard C 242-01 (1991). Standard Terminology of Ceramic Whitewares and Related Products. Jurnal Tingkat Sarjana Senirupa dan Desain No.1 | 5
Chappell,James.(1977). The Potter’s Complete Book of Clay and Glazes.Watson- Guptill Publications. Cohen, William. (2008) . A Class With Drucker: Pelajaran Berharga dari Guru Manajemen #1 Dunia. PT Gramedia Pustaka Utama. Cooney (2009)Build A Green Small Business. Profitable ways to become an ecopreneur. Fanani Hamzah, Sarwendah, Suhanda. (1987). Pemanfaatan Khrom Dari Limbah Industri Penyamakan Kulit.Informasil Teknologi Keramik dan Gelas edisi 34 September 1987. Balai Besar Keramik. Norton, F.H. (1952).Elements of Ceramics.Addison Wesley Publishing Company Inc. Parkes,G.D. (1961). Mellor’s Modern Inorganic Chemistry. English Language Book Society. Parmelee, C.W. (1973). Ceramic Glazes 3rd Edition, Calmer’s Publishing Company. Inc, BostonMassachusets. Suparta, A.Ross. (2006).Pengetahuan Bahan Glasir. Penerbit ITB. Suparta, A.Ross. (2006). Reka Bahan Keramik (Jilid I).Penerbit ITB. Suparta,A.Ross. (2006). Teknik Glasir Keramik. Penerbit ITB. Stevanov, S. & S. Batschwarov. (1988). Keramik Glasuren (Ceramic Glazes), Bauverlas GmbH, Wiesbaden und Berlin. Treadwell & Hall.(1963).Analytical Chemistry. Volume 1: Qualitative Ninth English Edition.John Wiley and Sons.
Jurnal Tingkat Sarjana Senirupa dan Desain No.1| 6
