kesan raba yang licin. Kayu kamPer - Fakultas Pertanian Universitas

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