Judul Tesis : Sifat Arang Aktif Tempurung Kemiri dan Pemanfaatannya sebagai Penyerap Emisi Formaldehida
Papan Serat Berkerapatan Sedang
Nama : Saptadi Darmawan
NIM : E.051060401
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Kurnia Sofyan, MS Dr. Gustan Pari, MSi. APU
Ketua Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Ilmu Pengetahuan Kehutanan
Prof. Dr. Ir. Imam Wahyudi, MS. Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah berjudul Sifat Arang Aktif Tempurung Kemiri dan Pemanfaatannya sebagai Penyerap Emisi Formaldehida Papan Serat Berkerapatan Sedang yang merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan, Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Selama masa persiapan dan pelaksanaan penelitian hingga selesainya karya ini penulis banyak memperoleh bantuan dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dengan setulus hati dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:
- Prof. Dr. Ir. Kurnia Sofyan selaku Ketua Komisi Pembimbing - Dr. Gustan Pari, MSi. APU selaku Anggota Komisi Pembimbing - Prof. Dr. Ir. Zahriah Cotto, MSc. selaku Penguji Ujian Tesis
- Departemen Kehutanan RI yang telah memberikan Beasiswa Tugas Belajar - Kepala Pusat Penelitian Hasil Hutan dan Ketua Kelompok Peneliti Pengolahan
Kimia dan Energi Hasil Hutan yang telah memberikan ijin dan penggunaan fasilitas laboratorium
- Seluruh Laboran di Lab. Pengolahan Kimia dan Energi Hasil Hutan, Lab. Teknologi Serat dan Lab. Produk Majemuk
- Teman-teman Program Studi IPK Angkatan 2006 atas segala bantuan dan kebersamaannya
- Kepada orang tua, istri tercinta (Sitti Hanifah) dan buah hati tersayang
(Syifa Kamila A.D., Ilham Fadhilah S.D., dan Akmal Khaidar M.D.) atas doa, dukungan dan kasih sayangnya
- Para kerabat yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas dorongan moril dan materil yang diberikan
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi semua pihak.
Bogor, Agustus 2008
Saptadi Darmawan
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pontianak pada tanggal 27 September 1969 dari ayah Sukarya (alm) dan ibu Dewi Sodja (alm). Penulis merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara.
Tahun 1989 penulis lulus dari SMA Negeri 20 Bandung dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Program Studi Pengolahan Hasil Hutan, Jurusan Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan.
Penulis bekerja sebagai Peneliti Muda pada Badan Litbang Kehutanan Departemen Kehutanan sejak tahun 1998 dan pada tahun 2006 ditempatkan di Balai Penelitian Kehutanan Mataram, NTB. Bidang penelitian yang ditekuni penulis adalah Teknologi Hasil Hutan, khususnya Teknologi Serat.
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR TABEL ... xiv DAFTAR GAMBAR ... xv DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
I. PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Perumusan Masalah ... 2 1.3. Tujuan Penelitian ... 3 1.4. Hipotesis ... 3 1.5. Manfaat Penelitian ... 3 1.6. Ruang Lingkup ... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Medium Density Fiberboard... 4 2.2. Perekat ... 4 2.3. Emisi Formaldehida ... 6 2.3.1. Sifat Formaldehida ... 6 2.3.2. Dampak Emisi Formaldehida ... 6 2.3.3. Emisi Formaldehida pada Panel Kayu ... 7 2.4. Arang Aktif ... ... 9 2.4.1. Bahan Baku ... 9 2.4.2. Aktivasi ... 10 2.4.3. Penyerapan Emisi Formaldehida ... 12 III. BAHAN DAN METODE ... 13 3.1. Waktu dan Tempat ... 13 3.2. Bahan dan Alat ... 13 3.3. Metode Penelitian ... 14 3.3.1. Analisa Bahan Baku Tempurung Kemiri ... 14 3.3.2. Pembuatan dan Karakterisasi Struktur Arang ... 14 3.3.3. Pembuatan dan Karakterisasi Struktur Arang Aktif ... 14 3.3.4. Pembuatan MDF dengan Aplikasi Arang Aktif ... 15 3.3.5. Diagram Alir Penelitian ... 16 3.4. Standar dan Prosedur Pengujian ... 17
3.4.1. Standar dan Prosedur Pengujian Arang dan Arang Aktif... 17 3.4.2. Standar dan Prosedur Pengujian MDF ... 19 3.4.3. Penentuan Derajat Kristalinitas dan Turunannya ... 22 3.4.4. Standar dan Prosedur Pengujian Emisi Formaldehida ….... 23 3.4.5. Pengujian Perekat Urea Formaldehida ……….… 23
3.5. Rancangan Percobaan dan Analisa Data ... 23 3.5.1. Sifat Tempurung dan Arang Tempurung ... 23 3.5.2. Sifat Dasar dan Daya Serap Arang Aktif ... 23 3.5.3. Karakteristik Struktur Tempurung Kemiri, Arang dan
Arang Aktif ... 24 3.5.4. Sifat Fisik dan Mekanis Papan Serat ... 24 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25 4.1. Struktur Tempurung Kemiri, Arang dan Arang Aktif ... 25 4.1.1. Gugus Fungsi ... 25 4.1.2. Pola Struktur Kristalit Tempurung Kemiri, Arang dan
Arang Aktif... 27 4.1.3. Penampakan Permukaan Tempurung Kemiri, Arang dan
Arang Aktif ... 30 4.1.4. Rangkuman Pembahasan Struktur Tempurung Kemiri,
Arang dan Arang Aktif ... 33 4.2. Mutu Arang Aktif Tempurung Kemiri ... 35 4.2.1. Sifat Arang Aktif ... 35 4.2.2. Daya Serap Benzena dan Karbon Tetraklorida... 37 4.2.3. Daya Serap Kloroform dan Formaldehida ... 38 4.2.4. Daya Serap Iod ... 39 4.3. Mutu Arang Tempurung Kemiri ... 40 4.4. Aplikasi Arang Aktif dalam Pembuatan MDF ... 41 4.4.1. Sifat Perekat (kekentalan, waktu tergelatinasi dan pH) ... 41 4.4.2. Sifat Fisik MDF ... 42 4.4.3. Sfat Mekanis MDF ... 46 4.4.4. Emisi Formaldehida MDF ... 50 V. KESIMPULAN ... 52 DAFTAR PUSTAKA ... 53 LAMPIRAN ... 57 xiii
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Perbandingan jenis perekat lain terhadap perekat UF untuk
mendapatkan produk panel dengan emisi rendah ... 6 Tabel 2. Sifat formaldehida ... 6 Tabel 3. Pengaruh jangka pendek formaldehida terhadap kesehatan ... 7 Tabel 4. Bilangan gelombang tempurung kemiri, arang dan arang aktif ... 25 Tabel 5. Struktur kristalit dan lapisan aromatik pada tempurung kemiri
arang dan arang aktif ... 29 Tabel 6. Diameter pori pada permukaan tempurung kemiri,
arang dan arang aktif ... 33 Tabel 7. Sifat arang dan arang aktif tempurung kemiri pada berbagai
suhu dan lama aktivasi ... 36 Tabel 8. Daya serap arang dan arang aktif tempurung kemiri pada
berbagai suhu dan lama aktivasi ... 38 Tabel 9. Sifat perekat urea formaldehida dengan penambahan arang aktif.. 41 Tabel 10. Sifat MDF dengan penambahan arang aktif
pada (P) perekat dan (S) serat ... 44 Tabel 11. Emisi formaldehida MDF pada berbagai persentase
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Monomer dasar perekat formaldehida ... 5 Gambar 2. Jenis perekat formaldehida ... 5 Gambar 3. Kandungan emisi formaldehida pada produk panel ... 8 Gambar 4. Perubahan struktur arang aktif dari (a) kristalin
menjadi (b) amorf ... 12 Gambar 5. Permukaan arang aktif bersifat (a) hidrofobik dan (b)
hidrofilik ... 12 Gambar 6. Diagram alir penelitian ... 16
Gambar 7. Pola pemotongan contoh uji MDF ... 19 Gambar 8. Ilustrasi pengujian keteguhan patah dan lentur ... 21 Gambar 9. Skema jarak antara lapisan (d), tinggi lapisan (Lc), jumlah
lapisan (N) dan lebar lapisan (La) aromatik dan unit
terkecil penyusun struktur kristalit arang dan arang Aktif ... 22 Gambar 10. Pola serapan FTIR pada tempurung kemiri, arang dan
arang aktif ... 26 Gambar 11. Difraksi sinar-x tempurung kemiri, arang dan arang aktif ... 28 Gambar 12. Permukaan tempurung kemiri, arang dan arang aktif
pada penampang atas (perbesaran 2.000 x) dan samping
(perbesaran 1.500 x) ... 32 Gambar 13. Penampilan MDF dengan penambahan arang aktif pada
(P) perekat dan (S) serat ... 43 Gambar 14. Kerapatan (g/cm3) dan kadar air (%) MDF dengan
penambahan arang aktif pada (P) perekat dan (S) serat ... 45 Gambar 15. Pengembangan tebal (%) dan daya serap air MDF dengan
penambahan arang aktif pada (P) perekat dan (S) serat ... 45 Gambar 16. Keteguhan patah (MOR) dan lentur (MOE) MDF dengan
Gambar 17. Penampakan MDF dengan penambahan arang aktif pada
serat (S) dan perekat (P) ... 49 Gambar 18. Keteguhan rekat (kg/cm2) MDF dengan penambahan arang
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Sidik ragam sifat arang aktif ... 58 Lampiran 2. Uji BNJ sifat arang aktif ... 59 Lampiran 3. Sidik ragam sifat fisis-mekanis MDF ... 60 Lampiran 4. Uji BNJ sifat fisis-mekanis MDF ... 60 Lampiran 5. Komponen kimia tempurung kemiri, arang dan
Keterbatasan sumberdaya hutan menyebabkan produk kayu utuh mulai berkurang dan beralih ke panel kayu. Salah satu produk panel yang utama dan berkembang dengan pesat adalah papan serat berkerapatan sedang (Medium Density Fiberboard/MDF). Produksi MDF pada tahun 2010 diperkirakan mencapai 34 juta m3 (Buongiorno et.al., 2006).
Produk MDF pada umumnya banyak digunakan untuk keperluan interior dan sebagian besar menggunakan perekat urea formaldehida (UF) pada perbandingan resin:kayu yang cukup tinggi. Perekat UF terbuat dari bahan dasar formaldehida yang mudah terhidrolisis sehingga berpotensi menghasilkan emisi formaldehida. Dilain pihak, saat ini masalah lingkungan sedang menjadi isu penting termasuk kesehatan. Menurut penelitian, kandungan emisi formaldehida sebesar 0,1 ppm saja sudah dapat menyebabkan gangguan kesehatan dan pada konsentrasi tinggi dapat merusak fungsi paru-paru dan menyebabkan kanker (Liteplo et.al., 2002; Hawks dan Hansen, 2002; Rong, 2002; Dynea, 2005; dan CPSC, 2007). Dengan demikian apabila tidak segera diantisipasi maka ada kemungkinan produk panel kayu berperekat UF termasuk MDF dengan tingkat emisi tinggi akan sulit diterima pasar karena dianggap tidak ramah lingkungan. Upaya menurunkan emisi formaldehida terus dilakukan hal ini dapat dilihat dari semakin berkurangnya kandungan emisi formaldehida pada produk panel kayu. Sebelum tahun 1965 kandungan emisi formaldehida dapat mencapai 100 mg/100g dan selanjutnya mengalami penurunan hingga dibawah 5 mg/100g pada tahun 2002. Penggunaan perekat dari jenis phenoplastik, melamin dan isosianat merupakan salah satu cara dalam menurunkan emisi formaldehida. Namun demikian jenis perekat tersebut harganya lebih tinggi dari UF dan dapat menurunkan kapasitas produksi (Santoso dan Sutigno, 1998; Wang, et.al., 2004; Dynea, 2005), sehingga perlu dicari upaya lain dalam menurunkan emisi formaldehida pada produk panel yang menggunakan perekat berbahan formaldehida.
Alternatif pilihan yang dapat ditempuh adalah dengan menggunakan arang atau arang aktif yang berperan sebagai penyerap emisi formaldehida (Pari, et.al., 2006b; Park et.al., 2006). Kemampuan daya serap arang aktif terhadap molekul dalam fase gas dan cairan tergantung dari ukuran dan penyebaran pori, serta luas dan sifat kimia permukaan arang aktifnya (Benaddi, 2000). Kualitas arang aktif sendiri akan dipengaruhi oleh jenis bahan baku dan proses pembuatannya. Di Indonesia, tempurung kemiri sebagai bahan berlignoselulosa dengan kandungan holoselulosa dan lignin sebesar 61,28% dan 38,95% mempunyai prospek untuk dijadikan sebagai bahan baku pembuatan arang aktif. Penggunaan tempurung biji-bijian sebagai bahan baku arang aktif pada umumnya didasarkan pada potensinya yang tersedia, harga rendah dan bertujuan untuk memperoleh nilai tambah, mengingat bahan baku ini belum banyak dimanfaatkan secara optimal (Bonelli et.al., 2001; Bansode et.al., 2003; Daud dan Ali, 2004).
1.2. Perumusan Masalah
Potensi tempurung kemiri dibeberapa daerah jumlahnya cukup banyak dan belum dimanfaatkan secara optimal. Upaya yang dapat dilakukan untuk memanfaatkannya adalah dengan menjadikanya sebagai bahan baku pembuatan arang aktif. Penggunaan asam phosfat (H3PO4) sebagai bahan pengaktif pada proses aktivasi dilakukan karena asam phosfat memiliki keunggulan dibanding bahan pengaktif lainnya (Hayashi et.al., 2002 dan Garcia et.al., 2002). Kemampuan arang aktif sebagai penyerap (adsorben) akan dipengaruhi oleh pola struktur yang membentuknya sebagai akibat dari perubahan suhu dan lama aktivasi. Pemanfaatan arang aktif pada penelitian ini digunakan untuk mengurangi emisi formaldehida pada MDF.
Di Indonesia produk MDF komersial yang menggunakan perekat UF masih mengandung emisi formaldehida cukup tinggi yaitu sekitar 2,7-4,9 ppm. Emisi tersebut dapat menimbulkan gangguan kesehatan. Di negara maju seperti Eropa dan Jepang, pemerintahnya telah mensyaratkan dengan ketat kandungan emisi pada produk panel kayu sampai tingkat emisi 0,3 ppm. Sehingga apabila kebijakan ini benar-benar diterapkan baik di negara maju maupun berkembang maka emisi pada produk MDF komersial harus segera diturunkan.
Berdasarkan permasalahan tersebut, maka masalah penelitian yang akan dijawab adalah :
1. Bagaimana sifat tempurung, arang dan arang aktif tempurung kemiri?
2. Apakah ada pengaruh sifat arang aktif tempurung kemiri akibat dari kondisi aktivasi yang berbeda?
3. Apakah arang aktif tempurung kemiri mampu menurunkan kandungan emisi formaldehida pada MDF?
1.3. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui pola perubahan struktur dari tempurung kemiri menjadi arang dan arang aktif
2. Mendapatkan kondisi suhu dan lama aktivasi yang optimal pada pembuatan arang aktif tempurung kemiri
3. Mengetahui penggunanan arang aktif tempurung kemiri untuk mengurangi emisi formaldehida
1.4. Hipotesis
1. Proses pembentukan arang dan arang aktif akan menimbulkan perubahan pola struktur
2. Proses aktivasi akan mempengaruhi sifat arang aktif
3. Arang aktif tempurung kemiri mampu mengurangi emisi formaldehida MDF 1.5. Manfaat Penelitian
1. Menyediakan informasi mengenai sifat dan struktur tempurung kemiri, arang dan arang aktif serta pemanfaatannya untuk mengurangi emisi formaldehida 2. Meningkatkan nilai tambah tempurung kemiri
1.6. Ruang Lingkup
1. Kajian struktur tempurung kemiri, arang dan arang aktif 2. Kajian sifat arang aktif dan MDF
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Medium Density Fiberboard
Papan serat berkerapatan sedang (medium density fiberboard/MDF) adalah papan yang terbuat dari serat kayu atau bahan berlignoselulosa lainnya, dijadikan lembaran kemudian dikempa dengan kerapatan lebih dari 0,35 g/cm3. Bahan pengikat serat dan zat-zat tertentu dapat ditambahkan untuk memperbaiki sifat MDF (Tsoumis 1991 dan JIS, 2003).
Saat ini MDF merupakan produk panel yang utama bersama-sama dengan papan partikel. Produksi papan serat anggota ITTO mendekati 3,6 juta m3 di tahun 2000 dan meningkat menjadi 3,8 juta m3 pada tahun 2001. Indonesia menduduki posisi ketiga sebagai negara penghasil papan serat setelah Brazil dengan produksi 557 ribu m3 pada tahun 2001. Indonesia juga termasuk urutan ketiga dalam hal ekspor papan serat setelah Malaysia dan Thailand dengan jumlah ekspor 285 ribu m3 (ITTO, 2002).
2.2. Perekat
Pada pembuatan panel kayu (papan partikel, papan serat, oriented strand board dan lainnya) akan sangat dipengaruhi oleh substrat (bahan lignoselulosa), perekat dan teknologi proses. Pada umumnya produk panel-panel kayu termasuk MDF, menggunakan perekat UF. Jenis perekat ini mempunyai beberapa keunggulan diantaranya: harganya murah, mudah mengeras pada suhu kamar, dapat digunakan untuk merekat semua elemen kayu dan sedikit sekali mempengaruhi warna asli bahan yang direkat. Aspek negatifnya adalah ikatan rekatnya tidak tahan terhadap air, suhu dan kelembaban tinggi serta menghasilkan emisi formaldehida. Perekat UF masuk kedalam kelompok amino resin dengan unit monomer diilustraikan pada Gambar 1. Permasalahan emisi ini menjadi perhatian khusus terutama pada saat proses produksi dan penggunaan dalam ruangan tertutup (Marra, 1992 dan Rowell, 2005).
Gambar 1. Monomer dasar perekat formaldehida
Sifat ketahanan terhadap hidrolisis merupakan faktor penentu pada besar kecilnya emisi formaldehida suatu produk. Berdasarkan sifatnya, perekat UF mudah dihidrolisis sehingga menyumbang emisi terbesar dibanding perekat lainnya (Gambar 2). Perekat MUF (melamin-urea formaldehida) lebih stabil karena ikatan C-N yang bersumber dari struktur cincin aromatik melamin dan sedikit menurunkan keasaman (pH) pada garis ikatan akibat perlindungan melamin. Ikatan C-C pada PF (phenol formaldehida) resin sangat stabil terhadap hidrolisa (Dynea. 2005).
Perbedaan jenis perekat untuk mencapai standar emisi formaldehida rendah (≤ 0,3 mg/L) akan berakibat terhadap besarnya biaya, jumlah perekat dan kapasitas produksi (Tabel. 1).
Perekat UF Perekat MUF Perekat PF
Gambar 2. Jenis perekat formaldehida mudah disisipi ketahanan terhadap
hidrolisis lebih besar dibandingkan UF
ikatan C-C lebih stabil
Tabel 1. Perbandingan jenis perekat lain terhadap perekat UF untuk mendapatkan produk panel dengan emisi rendah
No. Jenis Perekat Harga perekat Peningkatan penggunaan perekat Penurunan kapasitas 1. Aminoplastik 30-70% lebih tinggi + 10-15% 10-20%
2. Phenoplastik dua kali lipat + 20% 20-30%
3. Polyphenolik 2-3 kali lipat + 20% 30%
4. PMDI (isosianat) 5-6 kali lipat - > 50%
2.3. Emisi Formaldehida 2.3.1. Sifat Formaldehida
Formaldehida termasuk bahan kimia penting yang digunakan secara luas. Di dalam rumah, sumber formaldehida paling besar adalah panel kayu berperekat urea formaldehida. Rumus kimia formaldehida adalah CH2O dengan nama lain methanal, methylene oxide, oxy methylene, methylaldehide, oxomethane dan formic aldehide. Dalam Chemical Abstract Service(CAS), tercatat dengan nomor register 50-00-0. Beberapa sifat formaldehida disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Sifat formaldehida
No. Sifat Selang Nilai
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Berat molekul relatif Titik mencair (oC)
Titik didih (oC, pada 101,3 kPa)
Tekanan udara (calculated) (Pa, pada 25oC) Kelarutan air (mg/liter, pada 25 oC)
Faktor konversi 30,03 118 - 92 21 – 19 516.000 400.000 – 550.000 1 ppm = 1,2 mg/m3
Sumber: Liteplo et.al. (2002)
2.3.2. Dampak Emisi Formaldehida
Formaldehida tidak berwarna, berbau tajam, dapat menyebabkan mata berair, mata dan tenggorokan terasa terbakar, terjadi kesulitan bernafas pada beberapa orang pada konsentrasi cukup tinggi (0,1 ppm). Pada konsentrasi tinggi dapat memicu kambuhnya asma. Formaldehida juga telah menyebabkan kanker pada binatang dan kemungkinan dapat terjadi pada manusia (Hawks and Hansen,
2002). Selanjutnya WHO dalam Larsen (1999), menjelaskan pengaruh formaldehida terhadap kesehatan manusia (Tabel 3).
Tabel 3. Pengaruh jangka pendek formaldehida terhadap kesehatan No. Konsentrasi
formaldehida (mg/m3)
Lama terekspose Pengaruh terhadap kesehatan
1. 0,1 – 3,1 Satu hingga beberapa kali Iritasi pada hidung dan tenggorokan
2. 0,6 – 1,2 Satu hingga beberapa kali Iritasi pada mata
3. 0,5 – 2 3 – 5 jam Berkurangnya cairan pada
hidung
4. 2,4 40 menit Sakit kepala
5. 2,5 – 3,7 - Mata dan hidung terasa
terbakar
6. 3,7 Satu hingga beberapa kali Menurunnya fungsi paru- paru (pada pekerja berat)
7. 5 – 6,2 30 menit Gangguan pada mata
8. 12 - 25 - Gangguan sangat kuat
pada mata
9. 37 - 60 - Radang paru-paru,
ancaman kematian
10. 60 - 125 - Kematian
Sumber: WHO dalam Larsen (1999)
2.3.3. Emisi Formaldehida pada Panel Kayu
Upaya menurunkan emisi formaldehida terus dilakukan, sebagaimana disajikan pada Gambar 3. Namun demikian pada kenyataannya beberapa produk panel kayu masih mengandung emisi diatas 5 ppm.
Emisi formaldehida akan terus keluar dari suatu produk dengan besaran yang terus menurun hingga 25% pada tahun kesepuluh. Pada umumnya emisi terbesar terjadi pada produk panel kayu yang baru dibuat. Emisi formaldehida kemudian menurun sepanjang waktu pada tingkatan laju yang terendah (Liteplo et. al., 2002; Hawks dan Hansen, 2002; dan CPSC, 1997).
Gambar 3. Kandungan emisi formaldehida pada produk panel
Penelitian Kim dan Kim (2005), menunjukkan bahwa emisi formaldehida pada MDF dengan menggunakan perekat urea formaldehida sebanyak 14% akan menghasilkan emisi sebesar 7,05 ppm. Furniture, terutama yang terbuat dari papan partikel dan MDF merupakan salah satu penyumbang penting terjadinya polusi atau penurunan kualitas udara. Pada lantai laminasi dan plywood, emisi formaldehida (EF) yang pertama kali dikeluarkan adalah sebesar 1,44 dan 0,63 mg/L, sedangkan pada MDF dan papan partikel masing-masing sebesar 4,73 dan 4,95 mg/L.
Setelah 10 hari pemakaian, tingkat EF pada lantai kayu turun dibawah 0,3 ppm dan setelah 28 hari menjadi sekitar 0,03 – 0,1 mg/L tergantung pada jumlah dan volume furniture serta kondisi ruangan. Pada tingkat ini EF tidak berbahaya bagi manusia. (Yocom dan Charty 1991; CPSC, 1997).
Ada beberapa cara untuk mengurangi tingkat volatile organic compounds (VOC) termasuk formaldehida diantaranya dengan merubah formulasi perekat UF (menurunkan mol ratio F/U), melapisi produk panel kayu dengan bahan laminasi, menggunakan perekat campuran UF-MDI, menambahkan melamin pada perekat
urea formaldehida dan menggunakan arang aktif (CPSC, 1997; Wang dan Lu, 2004; Kim dan Kim, 2005; Pari et.al., 2006b)
2.4. Arang Aktif
Arang aktif adalah suatu bahan berkarbon dengan luas permukaan dalam yang sangat tinggi dan mempunyai sifat sebagai penyerap. Dengan sifatnya tersebut arang aktif mempunyai kemampuan tinggi sebagai penyerap bahan kimia dalam fase gas atau cairan tergantung dari ukuran pori. Penyerapan dalam fase gas dipengaruhi oleh struktur mikropori (< 20 Ao) sedangkan fase cair oleh struktur mesopori (20-500 Ao). Ukuran makropori berfungsi sebagai saluran transportasi (Benaddi et.al., 2000; Vigouroux, 2001; Bansode et.al., 2003; Ismadji et.al., 2005; Herzog et.al., 2006).
Karbon aktif dengan struktur mesopori dapat digunakan untuk pemurnian air minum, perlakuan limbah cair, penghilangan warna pada makanan dan bahan kimia. Sedangkan pada struktur mikropori digunakan untuk mendaur ulang zat cair, pengendali emisi gas pada minyak gas, saringan pada rokok dan pengendali emisi gas pada industri. Penggunaan karbon sebagai penyerap juga dipengaruhi oleh luas permukaan, penyebaran pori dan sifat kimia permukaan arang aktif (Benaddi et.al., 2000).
Daya serap arang aktif terhadap iod memberikan petunjuk terhadap ukuran pori yang lebih kecil dari 15 Å. Daya serap iod telah diterima secara luas sebagai standar AWWA. Pengujian daya serap iod digunakan untuk mengetahui apakah suatu karbon bersifat aktif atau tidak. Kondisi terbaik dinilai berdasarkan besarnya rendemen dan daya serap terhadap iod (Hudaya dan Hartoyo, 1990) 2.4.1. Bahan Baku
Arang aktif dapat dibuat dari bahan yang mengandung lignoselulosa. Tempurung merupakan bahan baku potensial untuk pembuatan arang aktif seperti tempurung kelapa, kelapa sawit, Brazil nut, pecan nut, almond nut dan biji jarak (Bonelli et.al., 2001; Bansode et.al., 2003; Daud dan Ali, 2004; Sudrajat, 2005; Ismadji et.al., 2005; Guo, 2007).
Tempurung kemiri sebagai bahan berlignoselulosa mempunyai prospek baik untuk dijadikan bahan baku arang aktif. Lima propinsi penghasil kemiri
terbesar pada tahun 2003 menurut Departemen Pertanian (2007) adalah Sulawesi Selatan (28.236 ton), Nangroe Aceh Darussalam (16.268 ton), Sumatera Utara (15.555 ton), Nusa Tenggara Timur (14.785 ton) dan Sumatera Barat (4.293 ton).
Bonelli (2001) dan Daud dan Ali (2004), menyatakan bahwa struktur, penyebaran dan ukuran pori arang aktif lebih dipengaruhi oleh sifat dasar bahan baku (lignin, selulosa dan holoselulosa). Jika dibandingkan dengan arang aktif kayu, maka arang aktif tempurung kelapa menunjukkan distribusi pori halus (mikropori) lebih banyak.
2.4.2. Aktivasi
Pada dasarnya ada dua cara membuat arang aktif yaitu melalui aktivasi secara fisik dan kimia. Aktivasi secara fisik dilakukan dalam dua tahap, pertama tahap karbonisasi dan kedua aktivasi. Sedangkan aktivasi secara kimia, bahan diimpregnasi terlebih dahulu dengan bahan pengaktif kemudian dikarbonisasi. Jadi tahap karbonisasi dan aktivasi dilakukan secara berlanjut (Hayashi et.al., 2002). Dimana pada prinsipnya adalah untuk menghilangkan atau mengeluarkan kotoran-kotoran yang terdapat pada permukaan arang berupa senyawa-senyawa hidrokarbon atau tar yang melapisi permukaan.
Aktivasi umumnya dilakukan pada suhu diatas 800oC dengan mengalirkan uap/gas seperti uap air, gas nitrogen, dan gas CO2. Sebelum diaktivasi, arang dapat direndam dengan menggunakan bahan pengaktif seperti H3PO4, NH4HCO3, KOH, dan NaOH yang berfungsi meningkatkan kualitas arang aktif yang dihasilkan. Bahan kimia pengaktif tersebut berfungsi sebagai dehydrating agents dan oxidants. Pada permukaan arang aktif, mutu yang dihasilkan sangat tergantung dari bahan baku yang digunakan, bahan pengaktif, suhu dan cara pengaktifannya (Hartoyo et.al., 1990; Bonelli, 2001; Bansode, 2003; Sudrajat, 2005; Pari, 2005; Ismadji, 2005; Guo, 2007).
Sifat penting lain dari arang aktif adalah jenis gugus fungsi pada permukaannya. Gugus fungsi yang banyak mengandung O (oksigen) dapat memberikan sifat polar dan hidrofilik. Kehadiran oksigen dapat meningkatkan proses oksidasi baik selama pemanasan maupun saat penyimpanan arang aktif (Patrick dalam Vigouroux, 2001).
Girgis et.al. (2002), mengemukakan bahwa H3PO4 sebagai agen aktivasi akan memberikan hasil terbaik jika dibandingkan dengan ZnCl2 dan KOH. Penggunaan H3PO4 yang optimal dalam pembuatan arang aktif kulit Acacia mangium dan tempurung kelapa adalah sebesar 10% (Hartoyo dan Pari, 1993; Pari et.al,. 2006a).
Hasil analisa infrared arang aktif dengan bahan pengaktif H3PO4 menghasilkan serapan di bilangan gelombang 1.300-900 cm-1. Serapan pada 1.220-1.180 cm-1 kemungkinan ditandai dengan hadirnya ikatan hidrogen P=O yang berikatan dengan O-C membentuk P-O-C (aromatik) dan dengan P=OOH. Pada bilangan gelombang 1.080-1.070 cm-1 dianggap berasal dari ikatan ionik P+- O- dalam ester asam phosfat dan ikatan P-O-P (poliphosfat). Selanjutnya pada 1.000-900 cm-1 kemungkinan terjadi ikatan P-O-C (alifatik), P-O-C (aromatik), P-O, dan P-OH (Puziy, 2003).
Pengaruh utama aktivasi arang dengan steam adalah untuk menciptakan dan