KARBON AKTIF DARI SERABUT KELAPA

A.      Latar Belakang Masalah

Sistem penyerapan atau sistem adsorpsi banyak sekali digunakan baik dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam dunia industri. Sistem adsorpsi biasa digunakan pada sistem penjernihan air, penyerap air pada septic tank, sistem penyerapan limbah, sebagai katalis reaksi, penyimpan gas (gas storage), sistem pendingin, pemurnian gas (gas purification), dan lain-lain. Pada sistem adsorpsi, media penyerapnya disebut adsorben dan zat yang terserap disebut adsorbat.

Adsorben komersial yang telah banyak digunakan antara lain adalah karbon aktif, silica gel, zeolit, alumina, Selective Water Sorbents (SWS). Dari jenis banyak adsorben tadi, karbon aktif merupakan jenis adsorben yang paling banyak digunakan, baik itu dari segi aplikasi maupun volume penggunaannya dan ditambah lagi dengan penggunaan karbon aktif telah digunakan sejak abad ke-19 (Yang, 2003).

Karbon aktif merupakan padatan berpori yang mengandung 85% – 95% karbon. Bahan-bahan yang mengandung unsur karbon dapat menghasilkan karbon aktif dengan cara memanaskannya pada suhu tinggi. Pori-pori tersebut dapat dimanfaatkan sebagai agen penyerap atau adsorben. Karbon aktif dengan luas permukaan yang besar dapat digunakan untuk berbagai aplikasi yaitu sebagai penghilang warna, penghilang rasa, penghilang bau, dan agen pemurni dalam industri makanan. Selain itu juga karbon aktif banyak digunakan dalam proses pemurnian air baik dalam proses produksi air minum maupun untuk pengolahan air limbah (Wu, 2004).

Pada umumnya karbon aktif dapat di aktivasi dengan 2 cara, yaitu dengan cara aktivasi kimia dengan hidroksida logam alkali, garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, CaCl2, asam-asam anorganik seperti H₂SO₄ dan H₃PO₄ dan aktivasi fisika yang merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas pada suhu 800°C hingga 900°C .( S.C. KIM, I.K.1996). Faktor faktor yang berpengaruh terhadap proses aktivasi adalah waktu aktivasi, suhu aktivasi, ukuran partikel, rasio activator dan jenis aktivator yang dalam hal ini akan mempengaruhi daya serap arang aktif (M. Tawalbleh, 2005). Kualitas karbon aktif itu sendiri dipengaruhi dari perlakuan-perlakuan pada saat proses pembuatannya.

Pada prinsipnya pembuatan karbon aktif terdiri atas tiga proses yaitu pemilihan bahan dasar, karbonisasi, dan aktivasi (Marsh, et al, 2006). Proses aktivasi merupakan suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori-pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi. Proses karbonisasi adalah suatu proses pemanasan pada suhu tertentu dari bahan-bahan organik dalam jumlah oksigen sangat terbatas, biasanya di dalam furnace. Proses ini menyebabkan terjadinya proses penguraian senyawa organik yang menyusun struktur bahan membentuk methanol, uap-uap asam setat, tar-tar, dan hidrokarbon. Material padat yang tertinggal setelah karbonisasi adalah karbon dalam bentuk arang dengan area permukaan spesifik yang sempit (Cheresmisinoff, 1993).

Di Indonesia, bahan baku untuk membuat karbon aktif sebagian besar menggunakan tempurung kelapa dan kayu, selain itu bahan baku yang dapat dibuat menjadi karbon aktif adalah semua bahan yang mengandung karbon, baik yang berasal dari tumbuhan, binatang, maupun barng tambang seperti batubara (Hendra dkk, 1999).

Bahan dasar dari karbon aktif yang digunakan pada penelitian ini adalah serabut kelapa karena bahan tersebut mudah didapatkan. Bahan dasar tadi kemudian dijadikan karbon aktif dengan metode aktivasi secara kimia-fisika menggunakan larutan aktivator  CaCl₂ dalam berbagai variasi konsentrasi yaitu konsentrasi 20% ; 30% ; dan 40%, selanjutnya dikarbonisasi dengan variasi suhu yaitu pada suhu 900⁰ C ; 1100⁰ C ; 1300⁰ C dengan waktu aktivasi selama 22 jam. Karbon aktif yang didapat kemudian diuji untuk mengetahui perbandingan daya serap yang paling optimal terhadap iodium yaitu minimal sebesar 750 mg/g sesuai dengan SNI 06-3730-1995.

B.       Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka penulis merumuskan masalah sebagai berikut :

1.      Berapa konsentrasi optimum larutan  CaCl₂ yang digunakan sebagai aktivator karbon aktif untuk daya serap iodium dimana dalam SNI 06-3730-1995 daya serap terhadap iodium sebesar 750 mg/g ?

2.      Berapa suhu yang paling baik pada saat karbonisaasi karbon aktif untuk daya serap iodium dimana dalam SNI 06-3730-1995 daya serap terhadap iodium sebesar 750 mg/g?

C.      Tujuan

1.    Tujuan Umum

Mengetahui konsentrasi optimum larutan aktivator CaCl₂ dan suhu optimum yang digunakan untuk pembuatan karbon aktif dari serabut kelapa.

2.    Tujuan Khusus

a.    Membuat karbon aktif dari serabut kelapa.

b.    Mendapatkan data pembuatan karbon aktif dengan variasi konsentrasi larutan aktivator CaCl₂ yaitu mulai dari konsentrasi 20% ; 30% ; dan 40%.

c.    Mendapatkan data pembuatan karbon aktif dengan variasi suhu karbonisasi yaitu pada suhu 900⁰ C ; 1100⁰ C ; 1300⁰ C.

D.      Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1.      Mengetahui karakteristik karbon aktif yang terbuat dari serabut kelapa.

2.      Mengetahui konsentrasi larutan aktivator yang paling baik untuk daya serap iodium pada pembuatan karbon aktif yang memenuhi syarat karbon aktif.

3.      Mengetahui suhu karbonisasi yang paling baik untuk daya serap iodium pada pembuatan karbon aktif yang memenuhi syarat karbon aktif.

4.      Memberikan informasi yang relevan bagi masyarakat tentang pemanfaatan serabut kelapa menjadi karbon aktif yang bernilai ekonomis.

5.      Memberikan wawasan keilmuwan bagi praktisi dalam hal pembuatan karbon aktif sehingga dapat menjadi pengembangan penelitian lebih lanjut.

E.       Dasar Teori

1.      Serabut kelapa

Serabut kelapa adalah salah satu biomassa yang mudah didapatkan dan merupakan hasil samping pertanian. Komposisi sabut dalam buah kelapa sekitar 35% dari berat keseluruhan buah kelapa. Sabut kelapa terdiri dari serat (fiber) dan gabus (pitch) yang menghubungkan satu serat dengan serat yang lainnya. Sabut kelapa terdiri dari 75% serat dan 25% gabus. Potensi penggunaan serat sabut kelapa sebagai biosorben untuk menghilangkan logam berat dari perairan cukup tinggi karena serat sabut kelapa mengandung lignin (35% – 45%) dan selulosa (23%–43%) (Carrijo,dkk.2002). Serat sabut kelapa sangat berpotensi sebagai biosorben karena mengandung selulosa yang di dalam struktur molekulnya mengandung gugus karboksil serta lignin yang mengandung asam phenolat yang ikut ambil bagian dalam pengikatan logam. Selulosa dan lignin adalah biopolimer yang berhubungan dengan proses pemisahan logamlogam berat (Pino,dkk.2005).

Serabut kelapa merupakan hasil samping dan merupakan bagian yang terbesar dari buah kelapa yaitu sekitar 35% dari bobot buah kelapa. Dengan demikian, apabila secara rata-rata produksi buah kelapa per tahun adalah sebesar 5,6 juta ton, maka berarti terdapat sekitar 1,7 juta ton serabut kelapa yang dihasilkan. Potensi produksi serabut kelapa yang sedemikian besar belum dimanfaatkan sepenuhnya untuk kegiatan produktif yang dapat meningkatkan nilai tambahnya. Disamping itu kandungan unsur hara makro dan mikro yang terdapat pada serabut kelapa antara lain (K) Kalium, (P) Fosfor, (Ca) Calsium, (Mg) Magnesium, (Na) Natrium dan beberapa mineral lainnya. Namun dari sekian banyak kandungan unsur hara yang dimiliki serabut kelapa ternyata jumlah yang paling berlimpah adalah unsur (K) Kalium. Seperti yang telah diketahui bahwa kandungan (K) Kalium dan (P) Fosforsangat dibutuhkan tanaman saat proses pembentukan buah serta peningkatan rasa untuk segala jenis buah.

2.      Arang Aktif

Menurut Tryana dan Srama dalam Fauziah (2009), arang atau karbon merupakan residu hitam berbentuk padatan berpori yang mengandung 85-95 % karbon yang nantinya akan dihasilkan dengan menghilangkan kandungan air dan komponen volatile dari bahan-bahan yang mengandung karbon melalui pemanasan pada suhu tinggi. Kendati demikian, masih terdapat sebagian pori – pori yang tetap tertutup dengan hidrokarbon, ter dan senyawa organik lain.

Arang aktif adalah suatu bahan hasil proses pirolisis arang pada suhu 600-900 ^oC (Harsanti,et.al. 2011). Selama ini bahan baku arang aktif yang digunakan berasal dari limbah limbah kayu dan bambu. Bahan baku 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 tahap awal limbah pertanian dibuat arang melalui proses karbonisasi 5000^oC dan tahap selanjutnya dilakukan aktivasi pada suhu 8000 ^oC - 9000 ^oC . Perbedaan mendasar arang dengan arang aktif adalah bentuk pori-porinya. Pori-pori arang aktif lebih besar dan bercabang serta berbentuk zig-zag.

Gambar 2.1 Struktur Pori Arang (a) dan Arang Aktif (b)

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 (Harsanti,et.al. 2011). Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi dengan bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang terbentuk ini disebut sebagai arang aktif.

Mengolah arang menjadi arang aktif pada prinsipnya adalah membuka pori-pori arang agar menjadi luas 2 m²/g pada arang menjadi 300-2000 m²/g pada arang aktif. Arang aktif disusun oleh atom karbon yang terikat secara kovalen dalam kisi heksagonal dimana molekulnya berbentuk amorf yaitu merupakan pelat-pelat datar. Ada 2 cara mengaktifkan arang yaitu dengan cara menggunakan reaksi oksidasi lemah menggunakan uap air pada suhu 900-1000 ^oC atau dengan cara dehidrasi menggunakan bahan kimia atau garam-garam CaCl₂, ZnCl₂, H₃PO₄, NaOH, Na₂SO₄ dan lain-lain (Forda, 2010).

Kualitas karbon aktif juga dipengaruhi oleh kesempurnaan dalam proses karbonisasinya. Menurut Tutik M dan Faizah H dalam Elly (2008 : 98), karbonisasi merupakan proses penguraian selulosa menjadi karbon pada suhu berkisar 275°C. Proses ini sangat dipengaruhi oleh suhu dan akan menentukan kualitas dari karbon yang dihasilkan. Banyaknya karbon yang dihasilkan ditentukan oleh komposisi awal biomassa yang digunakan. Bila dalam proses karbonisasi kandungan zat menguap semakin banyak maka akan semakin sedikit karbon yang dihasilkan karena banyak bagian yang terlepas ke udara.

Karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Struktur pori ini erat kaitannya dengan daya serap karbon, dimana semakin banyak pori-pori pada permukaan karbon aktif maka daya adsorpsinya juga semakin meningkat. Dengan demikian kecepatan adsorpsinya akan bertambah. Penggunaan karbon aktif yang telah dihaluskan otomatis akan meningkatkan kecepatan adsorpsinya.

Menurut R. Sudrajat dalam Elly (2008), proses karbonisasi memiliki 4 tahapan tertentu, yaitu:

a.         Pada suhu 100 - 120°C penguapan air akan berlangsung, selanjutnya saat suhu mencapai 270°C mulai terjadi penguapan selulosa. Destilat yang dihasilkan akan mengandung asam organik dan sedikit metanol.

b.         Pada suhu 270 - 310°C reaksi eksotermik berlangsung. Pada suhu ini selulosa akan mengalami penguraian secara intensif menjadi larutan pirolignat dan gas kayu. Asam pirolignat merupakan asam organik dengan titik didih rendah seperti asam cuka dan metanol, sedangkan gas kayu terdiri atas CO dan CO2.

c.         Pada suhu 310 - 510°C lignin mulai mengalami penguraian sehingga akan dihasilkan lebih banyak ter. Larutan pirolignat akan menurun dan produksi gas CO2 pun ikut menurun. Namun hal berbeda terjadi pada gas CO, CH4, dan H2 yang jumlahnya meningkat.

d.        Pada suhu 500 - 1000°C merupakan tahap terjadinya pemurnian arang atau peningkatan kadar karbon.

Menurut Kusnaedi (2010) ada tiga jenis arang aktif yang terbuat dari tempurung kelapa yang dijual di pasaran, yaitu :

1)        Serbuk yaitu arang aktif berbentuk serbuk mempunyai ukuran lebih kecil dari 0,18 mm. Arang aktif jenis ini dimanfaatkan pada industri pengolahan air minum, industri farmasi, terutama untuk pemurnian monosodium glutamaet, bahan tambahan makanan, penghilang warna asam furan, pengolahan pemurnian jus buah, penghalus gula, pemurnian asam sitrat, asam tartarat, pemurnian glukosa, dan pengolahan zat warna kadar tinggi .

2)        Granula yaitu arang aktif berbentuk granula atau tidak beraturan yang berukuran 0,2-5 mm. Arang aktif jenis ini digunakan dalam pemurnian emas, pengolahan air, air limbah dan air tanah, pemurnian pelarut dan penghilang bau busuk .

3)        Pelet merupakan arang aktif berbentuk pelet dengan ukuran 0,8-5 mm. Digunakan untuk pemurnian udara, kontrol emisi, tromol otomotif, penghilang bau kotoran, dan pengontrol emisi pada gas buang .

3.      Cara Pembuatan Arang Aktif

Ada 2 macam cara pembuatan arang aktif yaitu dengan bahan baku arang dan bahan baku aslinya seperti kayu, tempurung kelapa, serbuk gergaji dan lain-lain. Kedua cara tersebut tidak banyak berbeda hanya pada bahan baku arang langsung dilakukan proses pengaktifan menggunakan uap panas setelah terlebih dahulu arang tersebut direndam dalam bahan kimia. Pada cara kedua, perendaman bahan baku dalam bahan kimia dilakukan sebelum proses karbonisasi atau pengarangan dengan mengikuti cara pengarangan kemudian dilanjutkan dengan pengaktifan. Berikut adalah tahap kerja pengaktifan arang aktif :

a)         Pembuatan Arang Aktif Granular

       Arang yang dihasilkan dari proses pengarangan atau karbonisasi, lalu dipecah-pecah dalam bentuk granular kira-kira sebesar kerikil (diameter 2-3 cm) dengan menggunakan alat pemukul (hammer mill). Apabila bahan baku berupa kayu atau tempurung kelapa maka digunakan alat pencacah (crusher) sebagai alat pemecah. Tujuan kegiatan ini adalah memperbesar kontak antara bahan baku dengan bahan pengaktif.

b)        Perendaman dalam Bahan Kimia

       Arang atau bahan baku dimasukkan kedalam wadah yang telah terisi dengan cairan ZnCl₂, CaCl₂, MgCl₂, NaOH, dan H₃PO₄ dalam konsentrasi yang berbeda-beda tergantung jenis bahan karbon tersebut. Hasil penelitian menunjukan bahwa ZnCl₂ dan NaOH dan H₃PO₄ merupakan bahan yang cukup baik untuk digunakan sebagai bahan pengaktivasi. Konsentrasi garam-garam klorida dan asam fosfat umumnya digunakan 10-15%, sedangkan NaOH 1-2% tergantung kekerasan bahan. Lama perendaman 12-24 jam yang kemudian ditiriskan dengan cara diletakkan ditempat terbuka sambil sesekali dibalik, sampai air di bagian permukaan hilang. Cara meniriskannya juga dapat dilakukan dengan cara meletakkan bahan diatas saringan yang bagian atasnya diletakkan kasa nyamuk.

c)         Pengaktifan dengan Uap Panas

Butiran panas yang telah ditiriskan dimasukkan kedalam ruang pengaktif. Setelah terisi penuh, pintu ditutup dengan bata tahan api dibagian dalam dan bata merah dibagian luar. Pada waktu memasukkan bahan pada umumnya ruang pengaktif telah panas oleh proses sebelumnya. Suhu ruang ditingkatkan terus sampai mencapai 1.100 ^oC, setelah mencapai 1.100 ^oC keran uap mulai dibuka dan dialirkan selama 36 jam sampai suhu mencapai titik maksimum. Apabila suhu ruang telah turun, penyemprotan uap di hentikan sampai suhu meningkat kembali. Pemberian uap dilakukan secara periodik selama 15-20 menit. Setelah penyemprotan selesai pemanasan masih terus dilanjutkan selama 12 jam untuk mengeringkan bahan dan kemudian dikeluarkan dari tanur dan terus disemprot air agar tidak terbakar. Penyemprotan air tidak mempengaruhi kadar arang aktif karena langsung menguap. Waktu yang dibutuhkan untuk pengaktifan adalah 48-50 jam (Forda, 2010).

Dalam pembuatan karbon aktif, tidak hanya bahan bakunya saja yang perlu diperhatikan, juga proses aktivasinya. Karena merupakan hal penting yang turut berpengaruh dalam pembuatan karbonaktif. Proses aktivasi merupakan suatu perlakuan terhadap karbon agar karbon mengalami perubahan sifilt, baik fisik maupun kimia, dimana luas permukaannya meningkat tajam akibat terjadinya penghilangan senyawa tar dan senyawa sisa-sisa pengarangan.

Menurut Elly (2008:99), ada dua metode aktivasi yang dapat digunakan dalam pembuatan karbonaktif, yakni :

a)      Aktivasi kimia yakni pengaktifan arang atau karbon dengan menggunakan bahan-bahan kimia sebagai activating agent yang dilakukan dengan cara merendam arang dalam larutan kimia, seperti ZnCl2, KOH, HNO3, H3PO4, dan sebagainya.

b)      Aktivasi fisika yakni pengaktifan arang atau karbon dengan menggunakan panas, uap, dan CO2 dengan suhu tinggi dalam sistem tertutup tanpa udara sambil dialiri gas inert.

Dari kedua jenis proses aktivasi yang ada, menurut Suhendra dan Gunawan (2010:23), cara aktivasi kimia memiliki berbagai keunggulan tertentu dibandingkan dengan cara aktivasi fisik, diantaranya adalah :

a)         Dalam proses aktivasi kimia, zat kimia pengaktif sudah terdapat dalam tahap penyiapannya sehingga proses karbonisasi dan proses aktivasi karbon terakumulasi dalam satu langkah yang umumnya disebut one-step activation atau metode aktivasi satu langkah.

b)        Dalam proses aktivasi kimia, suhu yang digunakan umumnya lebih rendah dibanding pada aktivasi fisik.

c)         Efek dehydrating agent pada aktivasi kimia dapat memperbaiki pengembangan pori di dalam struktur karbon.

d)        Produk yang dihasilkan dalam aktivasi kimia lebih banyak dibandingkan dengan aktivasi fisik.

4.      Standar Kualitas Arang Aktif

Kualitas arang aktif tergantung dari jenis bahan baku, teknologi pengolahan, cara pengerjaan dan ketepatan penggunaannya. Berbagai versi kualitas arang aktif telah dibuat oleh negara maju seperti Amerika Serikat, Jerman, Inggris, Korea dan Jepang. Indonesia telah membuat pula standar mutu arang aktif menurut Standar Industri Indonesia yaitu SII 0258-79 yang kemudian direvisi menjadi SNI 06-3730-1995. Beberapa industri dan instansi membuat persyaratan tersendiri dalam penerimaan arang aktif yang ditawarkan, misalnya kualitas arang aktif menurut kementerian kesehatan, persyaratan bagi industri pengolahan minyak bekas, industri gula, monosodium glutamat dan lain-lain. Salah satu syarat standar kualitas untuk arang aktif adalah kandungan kadar air arang aktif tersebut dalam satuan % . Standar mutu arang aktif di Indonesia dapat dilihat pada tabel di lampiran 2-4.

Dalam proses pembuatan karbon aktif, arang atau karbon merupakan produk setengah jadinya. Sedangkan, karbon aktif merupakan karbon yang diproses sedemikian rupa sehingga memiliki daya serap atau adsorbsi yang tinggi terhadap bahan lain yang umumnya berbentuk larutan atau uap. Perbedaan strukturnya dengan karbon biasa terletak pada persilangan rantai karbonnya dan ketebalan lapisan (microcrystalin).

Berdasarkan Fauziah (2009 : 6) penilaian kualitas karbon dapat dilakukan berdasarkan :

a.         Ukuran, misalnya berupa batangan, serbuk halus, atau pecahan.

b.         Sifat fisik, misalnya berupa warna, bunyi, nyala, kekerasan, kerapuhan, nilai kalor, dan berat jenis.

c.         Analisa karbon, mencakup beberapa analisa seperti analisa kadar air, kadar abu, karbon sisa, dan zat mudah menguap.

d.         Suhu maksimum karbonisasi dan kemurnian karbon

Luas permukaan karbon aktif berkisar antara 600 – 2000 m2/g (Sugiyarto, 2001:8.5). Umumnya zat ini banyak digunakan sebagai zat penyerap (adsorben) zat-zat pengotor yang terkandung di dalam air dan bahkan telah digunakan secara komersil dalam dunia industri. Menurut Purnomo (2010:2), karbon aktif merupakan suatu bahan yang mengandung karbon amorf yang memiliki permukaan dalam (internal surface) sehingga memiliki daya serap tinggi. Selain fungsinya sebagai adsorben, karbon aktif juga dapat digunakan dalam dunia pengobatan sebagai norit (obat diare). Di samping itu, karbon aktif juga memiliki kelebihan lain yakni mudah untuk dibuat, sebab proses pembuatannya termasuk proses yang cukup sederhana. Kualitas karbon aktif dapat dinilai berdasarkan persyaratan (SNI) 06–3730-1995 pada tabel berikut ini :

5.      Kegunaan Arang Aktif

Beberapa kegunaan arang aktif :

a.    Untuk Gas

1)        Pemurnian Gas

Desulfurisasi, menghilangkan gas racun, bau busuk, asap, menyerap racun.

2)        Pengolahan LNG

Desulfurisasi dan penyaringan berbagai bahan mentah dan reaksi gas.

3)        Katalisator

Reaksi katalisator atau pengangkut vinil klorida dan vinil acetat.

4)        Lain-lain

Menghilangkan bau dalam kamar pendingin dan mobil.

b.    Untuk Zat Cair

1)        Industri Obat dan Makanan

Menyaring dan menghilangkan warna, bau dan rasa yang tidak enak pada makanan.

2)        Minuman Ringan dan Minuman Keras

Menghilangkan warna dan bau pada arak/minuman keras dan minuman ringan.

3)        Kimia Perminyakan

Penyulingan bahan mentah, zat perantara.

4)        Pembersih Air

Menyaring atau menghilangkan bau,warna dan zat pencemar dalam air sebagai pelindung atau penukar resin dalam penyulingan air.

5)        Pembersih Air Buangan

Mengatur dan membersihkan air buangan dan pencemaran.

6)        Penambakan Udang dan Benur

Pemurnian, menghilangkan bau dan warna.

7)        Pelarut yang Digunakan Kembali

Penarikan kembali berbagai pelarut, sisa methanol, etil acetat dan lain-lain.(LIPI,1999).

F.     Metode Penelitian

1.      Lokasi dan Waktu Penelitian

a)        Lokasi penelitian

Penelitian ini dilakukan di Universitas Adi Buana Surabaya.

b)        Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari - April tahun 2016.

2.      Jenis Penelitian

Jenis penelitian ini merupakan penelitian eksperimental yaitu peneliti mengontrol variabel-variabel sedemikian rupa, sehingga variabel luar yang mungkin dapat mempengaruhi dapat dihilangkan. Dalam penelitian ini peneliti bertujuan untuk mencari hubungan sebab akibat dengan memanipulasikan satu atau lebih variabel, pada satu atau lebih kelompok eksperimental dan membandingkan hasilnya dengan kelompok kontrol yang tidak mengalami manipulasi (penelitian yang terdahulu). Manipulasi adalah mengubah secara sistematis sifat-sifat atau nilai-nilai variabel bebas. Kontrol merupakan kunci metode eksperimental, sebab tanpa kontrol manipulasi dan observasi akan menghasilkan data yang meragukan.

3.      Kerangka Konsep

                                                                                                            Bahan Yang Digunakan

                                                                                                            Serabut kelapa

                                           KARBON AKTIF                                 Tempurung kelapa

                                                                                                            Ampas tebu

                                                                                                            Dan lain-lain

                                                                                                            Bahan Kimia

Faktor-Faktor Yang                            Proses Aktivasi                       CaCl2 

Mempengaruhi Aktivasi                                                                      MgCl2

Suhu aktivasi                                       Secara Kimia                           dan lain-lain

Jenis aktivator                                                                                    

Waktu aktivasi                                                                                    Pemanasan Dg Suhu  

Ukuran partikel                                   Secara Fisika                           900⁰C             

Rasio aktivator                                                                                    1100⁰C

                                                                                                            1300⁰C

                                                Aplikasi Bentuk Karbon Aktif

1.      Granula

2.      Serbuk

3.      Pelet

     Standar Karbon Aktif Menurut SNI 06-3730-1995

        

                Gambar 1.  Kerangka Konsep Penelitian                           

Keterangan :

                                                : Diteliti

: Tidak diteliti

Pada kerangka konsep di atas menjelaskan bahwa pada penelitian ini membuat karbon aktif dari serabut kelapa. Proses aktivasi pada karbon aktif mempunyai 2 metode, yaitu dengan cara aktivasi kimia dengan hidroksida logam alkali, garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl₂, CaCl₂, MgCl₂, asam-asam anorganik seperti H₂SO₄ dan H₃PO₄. Sedangkan aktivasi fisika yang merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas pada suhu 900⁰C ; 1100⁰C ; dan 1300⁰C. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses aktivasi diantaranya waktu aktivasi, suhu aktivasi, jenis aktivator, ukuran partikel, dan rasio aktivator. Karbon aktif yang dibuat pada penelitian ini berbentuk granula yaitu arang tidak beraturan yang berukuran 0,2-5 mm. Setelah melewati proses pembuatan dan aktivasi, maka karbon aktif diuji kualitasnya sesuai dengan persyaratan pada SNI 06-3730-1995. Pada penelitian ini salah satu persyaratan yang digunakan untuk menguji kualitas karbon aktif yaitu menggunakan iodium. Karbon aktif harus mempunyai daya serap terhadap iodium minimal 750 mg/g.

4.         Variabel dan Definisi Operasional

a.    Variabel Penelitian

1.        Variable bebas

Variable yang mempengaruhi variabel lain atau objek yang diteliti. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah konsentrasi CaCl₂ dan suhu aktivasi.

2.        Variable terikat

Variable yang dipengaruhi oleh variable bebas. Dalam penelitian ini variable terikatnya adalah karbon aktif.

b.      Definisi Operasional

No	Variabel	Definisi	Kriteria	Cara Ukur
1.	Karbon Aktif	Padatan hitam berpori yang mengandung karbon yang telah melewati tahap pemrosesan seperti karbonisasi dan aktivasi.	Karbon aktif dari serabut kelapa	Observasi
2.	Proses aktivasi	Suatu perlakuan terhadap karbon aktif yang bertujuan untuk meperbesar pori-pori	Aktivasi secara kimia Aktivasi secara fisika	Alat ukur : Aktivasi kimia menggunakan larutan CaCl2 Aktivasi fisika menggunakan pemanas dengan suhu tinggi
3.	Faktor yang mempengaruhi aktivasi	Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses aktivasi dan hasil yang akan didapatkan	1.    Jenis aktivator 2.    Suhu aktivasi	Pengukuran
4.	Pengujian mutu arang	Hasil akhir karbon aktif yang memenuhi syarat sesuai peraturan yang berlaku	Memenuhi syarat apabila sesuai dengan SNI 06-3730-1995 tentang Standar Karbon Aktif yaitu daya serap terhadap iodium sebesar minimal 750 mg/g.	Pengukuran

5.         Metode Pengumpulan Data

Adapun metode pengumpulan data yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :

a.    Observasi

Observasi menurut Kusuma (1987:25) adalah pengamatan yang dilakukan dengan sengaja dan sistematis terhadap aktivitas individu atau obyek lain yang diselidiki. Adapun jenis-jenis observasi menurut Marie Jahoda yaitu observasi partisipan, observasi sistemik, dan observasi eksperimental.

Dalam penelitian ini, sesuai dengan objek penelitian maka peneliti memilih observasi sistemik yaitu peneliti membuat kerangka terlebih dahulu sesuai dengan yang diinginkan dalam penelitian ini.

b.    Pengujian

Pengujian merupakan prosedur yang digunakan untuk mengetahui atau mengukur sesuatu dalam suatu suasana dengan cara dan aturan yang sudah di tentukan (Suharsimi, 2010). Sedangkan pengujian sebagai metode pengumpulan data merupakan pengujian karbon aktif yang sudah jadi terhadap daya serap iodium dimana sesuai dengan SNI 06-3730-1995 tentang Standar Karbon Aktif minimal sebesar 750 mg/g. Dari hasil pengujian ini akan diketahui karbon aktif tersebut sudah memenuhi standar atau tidak.

Sumber data yang digunakan pada penelitian ini adalah :

a.       Data primer

Data yang diperoleh dengan cara ekperimen terhadap karbon aktif yang terbuat dari serabut kelapa yang selanjutnya akan melewati tahap karbonisasi dan aktivasi. Pada penelitian ini aktivasi dilakukan dengan 2 metode yaitu secara kimia dan fisika. Proses aktivasi kimia menggunakan larutan CaCl₂ dengan konsentrasi yang berbeda. Selanjutnya aktivasi secara fisika yaitu pemanasan dengan suhu yang berbeda-beda.

b.      Data sekunder

Data yang diperoleh dari data yang sudah dikelola oleh pihak lain yang sudah dipublikasikan seperti data yang ada di buku, data yang ada di dalam jurnal maupun di internet, serta data dari peraturan-peraturan yang berlaku sebagai acuannya.

6.         Metode Analisis Data

a.      Alat dan Bahan :

1)      Alat :

Spektrofotometer serapan atom, ayakan 100 mesh, neraca analitik, alat furnace, oven, buret, erlenmeyer, corong, kertas saring, kurs porselen, gelas ukur, labu ukur, pipet tetes, kertas lakmus, tabung sentrifugasi, shaker, pengaduk magnetik.

2)      Bahan

Serabut kelapa, larutan standar CaCl₂ 20% ; 30% ; dan 40%, aquadest, larutan iodin 0,1 N, larutan tiosulfat 0,1 N, larutan amilum 1%, dan larutan metilen biru.

b.      Prosedur Kerja

1.      Persiapan Sampel dan Pembuatan Arang (Karbon)

a)      Serabut kelapa dikeringkan lalu dikarbonisasi dalam furnace dengan variasi suhu 900⁰ C ; 1100⁰ C ; 1300⁰ C selama ±22 jam. Karbon yang dihasilkan dihaluskan lalu diayak dengan ayakan 100 mesh.

b)      Pembuatan karbon aktif

Karbon direndam dalam larutan aktivator CaCl₂ 20% ; 30% ; dan 40% selama 22 jam. Setelah itu, karbon dicuci dan disaring, lalu dikeringkan pada suhu 100ᵒC untuk mengurangi jumlah pelarutnya. Karbon aktif yang didapat selanjutnya dianalisa.

c.       Metode Analisa

1.      Uji Kadar

a)      Kadar air

Timbang 1 gram sampel dalam cawan yang telah diketahui beratnya, kemudian dioven pada suhu 110ᵒC hingga beratnya konstan, kemudian didinginkan dalam eksikator lalu ditimbang.

b)      Kadar Zat Menguap (Volatile)

Timbang 1 gram sampel dalam cawan yang telah diketahui beratnya, kemudian dioven pada suhu 900ᵒC selama 7 menit. Setelah penguapan selesai, cawan dimasukkan ke dalam eksikator hingga suhu konstan dan selanjutnya ditimbang

c)      Kadar abu

Timbang 1 gram sampel dalam cawan yang telah diketahui beratnya, kemudian diabukan di dalam furnace hingga seluruh sampel menjadi abu, kemudian didinginkan dalam eksikator hingga suhu konstan lalu ditimbang.

2.      Uji Daya Serap

a)      Uji Daya Serap Terhadap Larutan Iodium

Timbang sampel sebanyak 0,5 gr lalu masukkan ke dalam erlenmeyer lalu tambahkan 50 ml larutan iodium 0,1 N. Kemudian shaker campuran selama 15 menit pada suhu kamar. Selanjutnya, campuran dipindahkan ke tabung sentrifugal untuk disentrifugasi hingga sampel mengendap di dasar. Lalu cairan dipipet sebanyak 10 ml dan dititer dengan larutan tiosulfat 0,1 N. Jika warna kuning pudar, tambahkan larutan kanji 1 % sebagai indikator. Lalu titrasi kembali hingga warna biru hilang. Untuk perbandingan digunakan larutan iodin blanko dengan cara yang sama.

G.      Jadwal Penelitian

Kegiatan penelitian ini dilaksanakan dalam kurun waktu 3 bulan atau 12 minggu dengan rincian jadwal sebagai berikut :

No	Jadwal Kegiatan	Bulan I				Bulan II				Bulan III
		1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3	4
1	Kegiatan persiapan
	a.      Observasi  obyek penelitian
	b.     Persiapan alat dan bahan untuk dilakukan uji
2	Kegiatan pelaksanaan
	a.      Persiapan sampel dan pembuatan karbon aktif
	b.     Pengujian karbon aktif
3	Analisa data
4	Laporan akhir

H.      Daftar Pustaka

Sukardi, Dewa Ketut, 1985. Pengantar Teori Konseling : Suatu Uraian Ringkasan. Ghalia Indonesia ; Jakarta.

Suharsimi, Arikunto, 2010. Dasar – Dasar Evaluasi Pendidikan. Bumi Aksara ; Jakarta.

Fauziah, N. 2009. “Pembuatan Arang Aktif Secara Lagsung dari Kulit Acasia mangium Wild dengan Aktivasi Fisika dan Aplikasinya Sebagai Adsorben”. Skripsi tidak diterbitkan. Bogor: IPB.

Linawati. 2001. “Pengaruh Temperatur Karbonisasi Dan Konsentrasi H2SO4 Terhadap Pembuatan Karbon Aktif dari Kotak Biji Karet (Hevea brasiliensis L)”. Skripsi tidak diterbitkan. Inderalaya: Universitas Sriwijaya.

Standar Nasional Indonesia. 1995. Arang Aktif Teknis (SNI 06-370-1995). Jakarta: Badan Standardisasi Nasional Indonesia

Purnomo, S. E. 2010. “Pembuatan Arang Aktif dari Kulit Biji Kopi dan Aplikasinya sebagai Adsorben Zat Warna Methylene Blue (Kation dan Naphthol Yellow (Anion)”. Skripsi tidak diterbitkan. Yogyakarta: UIN Sunan Kalijaga.

Gunawan, E. R dan D. Suhendra. 2010. Pembuatan Arang Aktif dari Batang Jagung Menggunakan Aktivator Asam Sulfat dan Penggunaannya pada Penjerapan Ion Tembaga (II). Makara Sains, 14 (1).

Eliza dan Desnelli. 2001. Pemanfaatan Pohon Gelam (Melaleuca leucadendron Linn) Dalam Pembuatan Arang Aktif Untuk Pengolahan Air Rawa. Laporan Penelitian. Inderalaya : FMIPA Universitas Sriwijaya.