I.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Di Indonesia bahan baku untuk membuat arang aktif sebagian besar menggunakan tempurung kelapa dan kayu. Di lain pihak bahan baku yang dapat dibuat menjadi arang aktif adalah semua bahan yang mengandung karbon, baik yang berasal dari tumbuh-tumbuhan, binatang, maupun barang tambang seperti batu bara. Bahan-bahan tersebut adalah berbagai jenis kayu, sekam padi, tulang binatang, batu bara, tempurung kelapa, kulit biji kopi, bagase, dan lain-lain. Akhir-akhir ini arang aktif dibuat dari bahan baku polimer seperti poliakrilonitril, rayon dan resol fenol Arang aktif adalah arang yang konfigurasi atom karbonnya dibebaskan dari ikatan dengan unsur lain, serta pori dibersihkan dari senyawa lain sehingga permukaan dan d an pusat aktif menjadi luas akibatnya daya adsorbs terhadap terh adap cairan atau gas akan meningkat. Sesuai penggunaannya, arang aktif digolongkan ke dalam produk kimia dan d an bukan bahan energi seperti sep erti arang atau briket arang. Teknologi olah lanjut arang menjadi arang aktif akan memberikan nilai tambah yang besar ditinjau dari penggunaan dan nilai ekonomisnya. Produk samping dari pengolahan kelapa sawit adalah cangkang sawit yang asalnya dari tempurung kelapa sawit. Cangkang sawit merupakan bagian paling keras pada komponen yang terdapat pada kelapa sawit. Saat ini pemanfaatan cangkang sawit di berbagai industri pengolahan minyak CPO belum begitu maksimal. Ditinjau dari karakteristik bahan baku, jika dibandingkan dengan tempurung kelapa biasa, tempurung kelapa sawit memiliki banyak kemiripan. Perbedaan yang mencolok yaitu pada kadar abu (ash content) yang biasanya mempengaruhi kualitas produk yang dihasilkan oleh tempurung kelapa dan cangkang kelapa sawit. Cangkang sawit dapat diolah menjadi beberapa produk yang bernilai ekonomis tinggi, yaitu karbon aktif, fenol, asap cair, tepung tempurung dan briket arang.
1
1.2. Rumusan Masalah
Pemanfaatan arang tempurung kelapa sawit sampai saat ini belum maksimal karena harga jualnya yang rendah dan kurangnya pengolahan. Oleh karena itu, akan diusahakan untuk meningkatkan pemanfaatan arang tempurung kelapa sawit dengan cara mengubah arang menjadi karbon aktif. 1.3. Manfaat dan Tujuan
Manfaat dan tujuan dari pembuatan makalah ini yaitu: 1. Diharapkan dapat memberi wawasan keilmuan tentang karbon aktif dari tempurung kelapa sawit 2. Dapat membantu masyarakat dalam pengolahan lebih lanjut dari tempurung kelapa sawit 3. Mengetahui cara pembuatan arang aktif dari tempurung kelapa sawit 4. Mengetahui karakteristik arang aktif yang di buat dari tempurung kelapa sawit.
2
II.
BAHAN DAN METODE
2.1 Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah tempurung kelapa sawit dari limbah pabrik pengolahan minyak sawit dan serbuk gergaji campuran kayu. Bahan kimia yang digunakan adalah asam fosfat (H3PO4) sebagai bahan pengaktif, benzena dan yodium untuk penetapan besarnya daya serap terhadap gas dan larutan. Tanaman kelapa sawit (Elaeis Quineesis Jacq) termasuk jenis palma yang menghasilkan minyak, baik dari daging buah (mesocarp) maupun dari inti (kernel), dan hasil ikutan seperti tempurung biji sawit, serat dan biogas. Tempurung biji sawit, selain digunakan sebagai bahan bakar atau arang juga digunakan senagai pengeras jalan. Arang tempurung inti sawit tersebut jika diperlakukan dengan bahan-bahan kimia atau dipanaskan lebih lanjut, dapat dijadikan sebagai arang aktif Kelapa sawit diklasifikasikan atas 3 (tiga) tipe yaitu: a. Elaeis quineesis varitas Dura : Daging buahnya, mempunyai inti yang besar dan ketebalan tempurungnya berkisar antara 2-8 mm. b. Elaeis quineensis varitas Pisifera : Buah jenis ini, tidak mempunyai tempurung dan intinya sangat kecil, sedangkan daging buahnya tebal. c. Elaeis quineensis varitas Tenera : Daging buahnya tebal, disekeliling tempurung terdapat Berst (fiber ring). Ketebalan tempurung berkisar antara 0,5 -4 mm.
2.2. Metode
Metoda aktifilsi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah: a. Aktifasi Kimia: proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakian bahan-bahan kimia b. Aktifasi Fisika: proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO2.
3
Untuk aktifasi kimia, aktifator yang digunakan adalah bahan-bahan kimia seperti: hidroksida ligam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2 , asam-asam anorganik seperti H2SO4 dan H4PO4 . Untuk aktifasi fisika, biasanya arang dipanaskan didalam furnace pada temperatur 800-900°C. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah, merupakan reaksi eksoterm sehingga sulit untuk mengontrolnya. Sedangkan pemanasan dengan uap atau CO2 pada temperatur tinggi merupakan reaksi endoterm, sehingga lebih mudah dikontrol dan paling umum digunakan. Dalam beberapa bahan barang yang diaktifasi dengan percampuran bahan kimia, diberikan aktifasi kedua dengan uap untuk memberikan sifat fisika tertentu barang tidak dikembangkan oleh aktifasi kimia. Arang aktif sebagai pemucat, dapat dibuat dengan aktifasi kimia. Bahan laku dicampur dengan bahan-bahan kimia, kemudian campuran tersebut dipanaskan pada temperatur 500-900°C. Selanjutnya didinginkan, dicuci untuk menghilangkan dan memperoleh kembali sisa-sisa zat kimia yang digunakan. Akhirnya, disaring dan dikeringkan. Bahan baku dapat dihaluskan sebelum atau setelah aktifasi. Arang aktif sebagai penyerap uap, juga dapat dibuat dengan aktifasi kimia. Sebagai contoh, digunakan serbuk gergaji sebagai bahan dasar dan H3PO4, ZnCl2, K2S atau KCNS sebagai aktifator. Biasanya, seratus bagian bahan baku yang telah dihaluskan dicampur dengan larutan yang mengandung 50-100 bagian aktifator. Kemudian dipanaskan dalam pencampur mekanik untuk menguapkan air, selanjutnya campuran yang masih panas tersebut dibentuk menjadi blokblok, dihancurkan kembali
dan
dikarbonisasi
pada
500
-900°C,
didinginkan,
dicuci
untuk
menghilangkan dan memperoleh kembali bahan-bahan kimia yang digunakan untuk selanjutnya dikeringkan. Proses yang melibatkan oksidasi selektif dari bahan baku dengan udara, juga digunakan baik untuk pembuatan arang aktif sebagai pemucat maupun sebagai penyerap uap. Bahan baku dikarbonisasi pada temperatur 400-500°C untuk
4
mengeleminasi zat-zat yang mudah menguap. Kemudian dioksidasi dengan gas pada 800-10000C untuk mengembangkan pori dan luas permukaan. Dalam beberapa hal, adalah menguntungkan untuk menghancurkan atau menghaluskan arang menjadi bentuk powder, kemudian membentuknya kembali menjadi pellet dengan menggunakan ter sebagai pengikat. Selanjutnya, dihancurkan kembali dan dikarboniasi pada 500-700 °C dan diaktifasi dengan nap pada temperatur 850-950 DC. Prose ini akan menghasilkan partikel yang lebih mudah diaktifasi karena mempunyai saluran-saluran yang lebih besar atau poripori makro sebagai alan masuknya
gas
pengoksidasi
dan
memudahkan
produkproduk
reaksi
untuk
meninggalkan pusat partikel.
5
III.
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Pengujian Mutu Arang Aktif
Pengujian mutu arang aktif dimaksudkan untuk mengetahui kemampuan arang aktif agar dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Pengujian mutu arang aktif meliputi : o
a. Penentuan bagian yang hilang pada pemanasan 950 C. b. Penentuan kadar air. c. Penentuan kadar abu. d. Daya serap terhadap larutan I2.
Menurut Standard Industri Indonesia (SlI No. 0258-79) persyaratan arang aktif adalah sebagai berikut : Jenis Uji
Satuan Persyaratan
1. Bagian yang hilang pada pemanasan 950°C
%
Maksimum 15
2. Air
%
Maksimum 10
3. Abu
%
Maksimum 2,5
4. Bagian yang tidak mengarang
%
Tidak ternyata
5. Daya serap terhadap larutan I2
%
Maksimum 20
3.2. Kegunaan Arang Akti
Saat ini, arang aktif telah digunakan secara luas dalam industri kimia, makanan/minuman dan farmasi serta pertanian. Pada umumnya arang aktif digunakan sebagai bahan penyerap, dan penjernih. Dalam jumlah kecil digunakan juga sebagai katalisator (lihat tabel ).
6
Maksud/Tujuan
Pemakaian
I. UNTUK GAS
1. Pemurnian gas
Desulfurisasi, menghilangkan gas beracun,
bau
busuk, asap, menyerap racun 2. Pengolahan LNG
Desulfurisasi
dan
penyaringan
berbagai
bahan
mentah dan reaksi gas 3. Katalisator
Reaksi katalisator atau pengangkut vinil kiorida, dan vinil acetat
4. Lain-lain
Menghilangkan bau dalam kamar pendingin dan mobil
II. UNTUK ZAT CAIR
1. Industri obat dan makanan Menyaring dan menghilangkan warna, bau, rasa yang tidak enak pada makanan 2.
Minuman
ringan, Menghilangkan warna, bau pada arak/ minuman
minuman keras
keras dan minuman ringan
3. Kimia perminyakan
Penyulingan bahan mentah, zat perantara
4. Pembersih air
Menyaring/menghilangkan bau, warna, zat pencemar dalam air, sebagai pelindung dan penukaran resin dalam alat/penyulingan air
5. Pembersih air buangan
Mengatur dan
membersihkan air buangan dan
pencemar, warna, bau, logam berat. 6. Penambakan udang dan Pemurnian, menghilangkan ban, dan warna benur 7. Pelarut yang digunakan Penarikan kembali berbagai pelarut, sisa metanol, etil kembali
acetat dan lain-lain
7
III. LAIN-LAIN
1. Pengolahan pulp
Pemumian, menghilangkan bau
2. Pengolahan pupuk
Pemurnian
3. Pengolahan emas
Pemurnian
4.
Penyaringan
minyak Menghilangkan bau, warna, dan rasa tidak enak
makan dan glukosa
3.3. Manfaat Arang Aktif Bagi Pertanian 1. Arang Aktif Sebagai Pengendali Residu Pestisida
Pestisida menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari sistem pertanian di Indonesia. Pestisida telah digunakan sejak tahun 1965. Pada saat itu, jenis pestisida yang banyak digunakan adalah organoklorin, seperti DDT (dichloro diphenyl trichloroethane) dan lindan. Pada tahun 1970-an, pestisida berbahan aktif organoklorin dilarang digunakan karena tingkat toksisitas dan persistensinya sangat tinggi, dapat bertahan hingga puluhan tahun dalam tanah. Pestisida jenis organoklorin kemudian digantikan oleh pestisida berbahan aktif organofosfat dan karbamat. Kurang lebih 60% pestisida yang diaplikasikan pada tanaman akan jatuh ke tanah sebagai residu. Pestisida yang jatuh ke tanah menjadi permasalahan besar bagi lingkungan karena dapat terbawa aliran air dan masuk ke sungai sehingga membahayakan biota air, hewan, dan manusia. Agar residu pestisida di dalam tanah tidak terbawa aliran air, residu tersebut perlu diikat atau diserap oleh bahan penyerap/pengikat. Arang aktif mampu menyerap dan mengikat residu pestisida. Arang aktif yang potensial sebagai pengikat bahan pencemar adalah yang berasal dari tempurung kelapa, bonggol jagung, sekam padi, dan tandan kosong
8
kelapa sawit (TKKS). Tabel dibawah menyajikan karakteristik arang aktif tempurung kelapa dan sekam padi. Berdasarkan hasil penelitian, arang aktif tersebut memiliki daya serap yang tinggi terhadap bahan pencemar, berkisar antara 400 dan 1.000 mg/g I2. Selain itu, rongga arang aktif berbentuk zig-zag sehingga sangat disukai oleh mikroba pengurai (pendegradasi) sebagai tempat tinggalnya.
Oleh karena itu, adanya arang aktif di dalam tanah akan meningkatkan populasi mikroba pengurai. Bila bahan pencemar atau residu pestisida masuk atau terikat dalam rongga arang aktif, bahan pencemar tersebut akan diurai oleh mikroba. Hasil penelitian menunjukkan, aplikasi arang aktif pada tanah dapat menurunkan residu pestisida organoklorin, organofosfat, dan karbamat hingga 70%. Apabila residu pestisida dalam tanah dapat ditekan, konsentrasi residu pada produk pertanian pun dapat diminimalkan.
9
2. Arang Aktif Meningkatkan Kualitas Lingkungan Penggunaan bahan agrokimia (pupuk kimiawi, pestisida) secara berlebihan atau pengelolaan limbah industri tanpa instalasi pengolahan limbah (IPAL) berpotensi tinggi mencemari lingkungan dan membahayakan kesehatan manusia. Pemanfaatan limbah pertanian adalah salah satunya. Limbah pertanian yang tidak termanfaatkan dapat mencemari lingkungan dan mengganggu estetika. Limbah pertanian dapat diubah menjadi arang dan arang aktif yang kemudian dapat dimanfaatkan sebagai pengendali cemaran bahan agrokimia (pestisida dan pupuk) dan logam berat di lahan pertanian melalui ameliorasi. Namun, pemanfaatan arang aktif dari limbah pertanian untuk kegiatan pertanian ramah lingkungan dalam skala luas belum diterapkan dan dikenal di tingkat petani. 3.4. Karakteristik 0
Arang aktif adalah suatu bahan hasil proses pirolisis arang pada suhu 600 0
900 C. Selama ini bahan arang aktif yang digunakan berasal dari limbah limbah kayu dan bambu. Bahan lainnya yang dapat digunakan adalah dari limbah pertanian antara lain sekam padi, jerami padi, tongkol jagung, batang jagung, serabut kelapa, tempurung kelapa, tandan kosong dan cangkang kelapa sawit, dan sebagainya. Pada 0
tahap awal limbah pertanian dibuat arang melalui proses karbonisasi 500 C dan tahap 0
0
selanjutnya dilakukan aktivasi pada suhu 800 C-900 C. Perbedaan mendasar arang dengan arang aktif adalah bentuk pori-porinya. Pori-pori arang aktif lebih besar dan bercabang serta berbentuk zig-zag. Arang aktif bersifat multifungsi, selain media meningkatkan kualitas lingkungan juga pori-porinya sebagai tempat tinggal ideal bagi mikroba termasuk mikroba pendegradasi sumber pencemar seperti residu pestisida dan logam berat tertentu.
10
IV.
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1.Kesimpulan
1. Pada umumnya arang aktif digunakan sebagai bahan penyerap, dan penjernih. Dalam jumlah kecil digunakan juga sebagai katalisator 2. Arang aktif yang potensial sebagai pengikat bahan pencemar adalah yang berasal dari tempurung kelapa, bonggol jagung, sekam padi, dan tandan kosong kelapa sawit (TKKS) 3. Limbah pertanian dapat diubah menjadi arang dan arang aktif yang kemudian dapat dimanfaatkan sebagai pengendali cemaran bahan agrokimia (pestisida dan pupuk) dan logam berat di lahan pertanian melalui ameliorasi. 4.2.Saran
Masih perlu adanya penelitian lebih lanjut sehingga memudahkan dalam pemanfaatannya dan pengaplikasian dalam kehidupan sehingga dapan mengurangi limbah dari kelapa sawit.
11
