PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM PEMBUATAN GEL SILIKA DARI LIMBAH KACA DENGAN BANTUAN ULTRASOUND BATH DAN MICROWAVE

PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

JUDUL PROGRAM

PEMBUATAN GEL SILIKA DARI LIMBAH KACA DENGAN

BANTUAN

ULTRASOUND BATH DAN MICROWAVE

BIDANG KEGIATAN:

PKM PENELITIAN

DIUSULKAN OLEH :

Dalilah Saadah Faisal Alkatiri NIM: 2014430003 / Angkatan: 2014 Aprilli Mutya Insani NIM: 2014430002 / Angkatan: 2014 Ericha Indriani Marjuki NIM: 2015430016 / Angkatan: 2015

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA

JAKARTA

ii DAFTAR ISI

Halaman Pengesahan ... i

Daftar Isi ... ii

Daftar Tabel ... iii

Daftar Gambar ... iv BAB 1. PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan ... 2 1.4 Kegunaan ... 2 1.5 Luaran ... 2

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

BAB 3. METODA PENELITIAN ... 6

BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN ... 9

4.1 Anggaran Biaya ... 9

4.2 Jadwal Kegiatan ... 9

DAFTAR PUSTAKA ... 10 LAMPIRAN-LAMPIRAN

Lampiran 1. Biodata Ketua dan Anggota, Biodata Dosen Pembimbing Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan

Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Peneliti

iii DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Ringkasan Anggaran Biaya PKM-P ... 9 Tabel 4.2. Jadwal Kegiatan PKM-P ... 9

iv DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Limbah Kaca ... 3 Gambar 2.2 Gel Silika ... 4 Gambar 3.2 Diagram Alir ... 8

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Limbah kaca merupakan salah satu limbah anorganik yang terdapat melimpah dengan jumlah mencapai 0,7 juta ton di Indonesia pertahun dan sebagian besar berasal dari botol, peralatan dapur dan bahan bangunan (Ministry of Environment, 2008 dalam Saputra dkk 2014). Oleh karena sifatnya yang tidak dapat terdekomposisi oleh mikroorganisme di alam, maka beberapa peneliti telah memanfaatkan limbah kaca sebagai bahan baku pembuatan resin penukar ion (Coleman et al., 2013 dalam Saputra dkk 2014), bahan campuran beton (Ali and AlTersawy, 2012 dalam Saputra dkk 2014), bahan campuran aspal (Arabani, 2011 dalam Saputra dkk 2014) maupun sebagai media filtrasi air (Korkosz et al., 2012 dalam Saputra dkk 2014).Senyawa utama yang terkandung dalam limbah kaca adalah silikon dioksida (SiO2) dengan kadar lebih dari 70% dari total campuran senyawanya (Coleman et al., 2013; Zhu et al.,2009 dalam Saputra dkk 2014).

Tingginya kandungan SiO2 dalam limbah kaca dapat dimanfaatkan dan diolah menjadi silika gel melalui pembentukan natrium silikat yang dihasilkan dari reaksi antara SiO2 di dalam limbah kaca dengan natrium hidroksida (Mori, 2003 dalam Saputra dkk 2014). Larutan natrium silikat yang dihasilkan dapat direaksikan dengan suatu asam hingga membentuk asam silikat yang akan terpolimerisasi menjadi silika gel (Affandi et al.,2009; Burns et al., 2006 dalam Saputra dkk 2014). Silika gel merupakan gel kaku yang terdiri dari unit SiO4 tetrahedral, dimana empat atom oksigen berada di sudut tetrahedral dengan ion silikon berada di pusat tetrahedral. Pada silica gel yang bersifat amorf, struktur silika gel ditentukan oleh penyusunan acak unit [SiO4]4-yang menghasilkan kerangka yang tidak beraturan (Hessien et al., 2009 dalam Saputra dkk 2014).

Silika gel banyak digunakan sebagai adsorben logam berat (Najafi et al., 2012 dalam Saputra dkk 2014), desikan (Yao et al.,2009 dalam Saputra dkk 2014), penyangga katalis (Liu et al., 2011 dalam Saputra dkk 2014), serta digunakan untuk pemisahan senyawa organik pada kromatografi kolom (Tungkananurak et al., 2007 dalam Saputra dkk 2014).Silika gel dapat dimanfaatkan sebagai fase diam pada kromatografi kolom fase normal maupun kromatografi kolom fase terbalik. Pemanfaatan silika gel pada kromatografi kolom fase terbalik dilakukan dengan memodifikasi permukaan silika gel dengan senyawa organik sehingga mengubah kepolaran silika gel.

Reaksi tersebut akan dilakukan dengan bantuan ultrasound (US) dan

microwave (MW) karena US dan MW merupakan salah satu alat yang paling

mudah, murah dan efektif dalam pengaplikasian kimia. Green technique yang dimiliki mampu meningkatkan panas dan pertukaran massa, menginduksi dengan

cepat dan lebih selektif dalam perubahan kimia. Hal ini akan menghemat lebih banyak waktu dan hasil yang didapatkan akan lebih murni.

1.2 Perumusan Masalah

1. Mengekstraksi limbah kaca dengan natrium hidroksida

2. Pembentukan gel silika dengan ultrasonik dan microwave

1.3 Tujuan

1. Memahami dan menganalisis pembuatan natrium silika dengan bantuan

Ultrasound bath dan microwave

2. Memahami dan menganalisis pembentukan silika yang berasal dari limbah kaca

1.4 Kegunaan

Untuk mengurangi limbah kaca dan untuk mencari bahan baku alternatif dalam pembuatan gel silika.

1.5 Luaran 1)Gel Silika

2)Artikel Ilmiah “Pembuatan Gel Silika Dari Limbah Kaca Dengan Bantuan

Ultrasound Bath dan Microwave”

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Limbah Kaca

Bahan kaca merupakan salah satu material padat yang banyak dimanfaatkan dalam kehidupan manusia. Namun sisa kaca yang tidak terpakai akan menimbulkan penumpukan limbah kaca. Limbah kaca biasanya hanya dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan perabotan hias atau perhiasan. Dalam bidang riset, limbah kaca dapat dimanfaatkan sebagai salah satu bahan baku alternatif dalam pembuatan gel silika karena memiliki kandungan silika (SiO2) yang cukup tinggi, yaitu 71 – 81% (Jin et al., 2000 dalam Ferbiyanti dkk, 2014)

Gambar 2.1 Limbah Kaca 2.2 Gel silika

Silika merupakan senyawa yang banyak ditemui dalam bahan galian yang disebut pasir kuarsa, terdiri atas kristal-kristal silika (SiO2) dan mengandung senyawa pengotor yang terbawa selama proses pengendapan. Silika biasanya dimanfaatkan untuk berbagai keperluan dengan berbagai ukuran tergantung aplikasi yang dibutuhkan seperti dalam industri ban, karet, gelas, semen, beton, keramik, tekstil,kertas, kosmetik, elektronik, cat, film, pasta gigi, dan lain-lain.

Gel silika merupakan suatu bentuk dari silika yang dihasilkan melalui penggumpalan sol natrium silikat (NaSiO2). Sol mirip agar – agar ini dapat didehidrasi sehingga berubah menjadi padatan atau butiran mirip kaca yang bersifat tidak elastis. Sifat ini menjadikan gel silika dimanfaatkan sebagai zat penyerap, pengering, dan penopang katalis. Garam–garam kobalt dapat diadsorpsi oleh gel ini. Gel silika mencegah terbentuknya kelembaban yang berlebihan sebelum terjadi . Dalam proses adsorpsi silika gel merupakan salah satu yang paling sering digunakan sebagai adsorben. Hal ini disebabkan oleh mudahnya silika diproduksi dan sifat permukaan (struktur geometri pori dan sifat kimia pada permukaan) dan dapat dengan mudah dimodifikasi (Fahmiati dkk., 2004).

Gambar 2.2 Gel silika

Silika amorf adalah material yang dihasilkan dari reaksi alkali-silika. Reaksi alkali-silika dimulai dengan pecahnya ikatan Si-O-Si dan hasilnya membentuk fasa amorf dan nanokristal. Silika amorf terbentuk ketika silikon teroksidasi secara termal. Silika amorf terdapat dalam beberapa bentuk yang tersusun dari partikel-partikel kecil yang kemungkinan ikut tergabung. Biasanya silika amorf mempunyai kerapatan 2,21 g/cm.

Ketidakteraturan susunan permukaan tetrahedral SiO4 pada silika gel menyebabkan jumlah distribusi satuan luas bukan menjadi ukuran kemampuan adsorpsi silika gel walaupun gugus silanol dan siloksan terdapat pada permukaan silika gel. Kemampuan adsorpsi silika gel ternyata tidak sebanding dengan jumlah gugus silanol dan siloksan yang ada pada permukaan silika gel, namun bergantung pada distribusi gugus –OH per satuan luas adsorben.

2.3 Ultrasound dan Microwave

2.3.1 Ultrasound

Gelombang ultrasound memberikan efek sonokimia, sebagian besar melalui kavitasi. Kavitasi adalah pertumbuhan dan runtuhnya ledakan gelembung mikroskopis sebagai gelombang suara yang merambat melalui cairan. Pemanasan lokal di sekitar kavitasi, bersamaan dengan peningkatan perpindahan massa yang disebabkan oleh pergerakan fluida, merupakan sumber dari efek seperti percepatan laju reaksi kimia. Sonikasi memberikan distribusi yang lebih baik dari situs katalitik (dalam hal ini permukaan berlapis-silikat) melalui sistem, karena pencampuran mikroskopis efisien difasilitasi oleh USG. Hal ini juga mengarah pada pembentukan mungkin intermediet reaktif pada situs aktif .

Teknik sonikasi digunakan dalam banyak penelitian karena keuntungannya melebihi gesekan konvensional. Sonic bath dapat menghasilkan gelombang ultrasound untuk menghasilkan gelembung kavitasi pada frekuensi 50-60 Hz. Cara kerja sonic bath ini praktis, membutuhkan tabung kaca tertutup didalam ruang sonic bath. Cairan dapat menguap selama proses sonikasi pada 600C atau lebih tinggi. Oleh karena itu sistem tertutup diperlukan untuk menjaga kontennya. Cairan yang berada didalam jelas penting untuk menentukan stoikiometri dan tingkat yang diharapkan dari konversi selama reaksi.Hal ini dapat membuat senyawa yang berada di dalam dapat bereaksi dengan sempurna walaupun dalam jangka waktu yang tidak terlalu cepat.

2.3.2 Microwave

Microwave (MW) adalah bentuk energi elektromagnetik yang jatuh pada frekuensi yang lebih rendah pada akhir elektromagnetik spektrum (300-300000 MHz). Pemanasan microwave adalah yang terbaik proses karena beberapa microwave langsung dengan molekul yang hadir dalam campuran reaksi, yang mengarah ke Kenaikan cepat suhu, reaksi lebih cepat dan lebih bersih chemistry. Pemanasan microwave tergantung pada dua faktor utama yang pertama adalah pre-eksponensial Faktor 'A' yang menggambarkan mobilitas molekul dan tergantung pada frekuensi getaran dari molekul di reaksi antarmuka. Alasan lainnya adalah perubahan dalam

Faktor eksponensial yang mempengaruhi energi bebas aktivasi yaitu. ΔG4. Dengan microwave pemanasan panas langsung mengarah ke sampel tidak pada wadah itu sebabnya dapat meningkatkan laju reaksi dengan sangat cepat. Kita tahu bahwa tiap kenaikan 10o suhu laju reaksi akan menjadi ganda . Dalam sistem konvensional reaksi dapat diselesaikan dalam 80 menit tetapi jika reaksi yang sama berlangsung di iradiasi microwave yang dibutuhkan hanya 10 menit. Hal ini menunjukkan bahwa MW dapat mempercepat laju reaksi.

BAB 3. METODE PENELITIAN

3.1 Waktu Dan Tempat Penilitian

Penelitian dilakukan di LAB PTK II Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta selama 4 bulan.

3.2 Alat Dan Bahan

Pada penelitian ini bahan-bahan dan alat yang diperlukan untuk membantu keberlangsungannya penelitian adalah sebagai berikut:

Alat Bahan

1. Beaker Glass 1. Limbah Kaca

2. Hotplate stirrer 2. Kristal Natrium Hidroksida 3. Pemanas Listrik Ultrasound 3. Asam Klorida

4. Pemanas Listrik Microwave 4. Aquadest 5. Kertas Saring Whatman no 41

6. Gelas Ukur 7. Stopwatch 8. Pipet Tetes 9. Pengaduk 10. Labu Ukur 100 ml;200 ml 11. Cawan Platina 12. Ayakan mesh 80-100 3.3 Prosedur Penelitian 1. Persiapan Bahan Baku

 limbah bahan kaca ini dibersihkan dan dikeringkan

 Lalu didestruksi hingga halus dan diayak dengan ayakan 80 dan 100 mesh.

 Serbuk kaca yang digunakan adalah serbuk kaca yang lolos dari ayakan 80 mesh dan tertahan pada ayakan 100 mesh.

2. Pembuatan Larutan Natrium Hidroksida

 Sebanyak 50 gram serbuk kaca halus ditambahkan dengan 150 ml NaOH 3 M dan diaduk

 Kemudian dimasukkan kedalam ultrasonic bath untuk memyempurnakan reaksi

 Lalu dimasukkan ke dalam microwave hingga air menguap.

 Padatan serbuk natrium silikat dilarutkan dalam akuades 250 ml, kemudian diaduk dengan magnetic stirrer selama ± 2 jam pada temperatur 100oC.

 Selanjutnya disaring dan diambil filtrat yang merupakan larutan natrium silikat. Diulangi penambahan akuades pada padatan natrium silikat dan dilakukan prosedur yang sama.

3. Pembuatan Gel silika

 Larutan natrium silikat diambil sebanyak 100 mL dan diteteskan larutan HCl 3M hingga pH 8-10.

 Selanjutnya campuran diaduk hingga diperoleh gel (hidrogel) dan dikeringkan dalam oven pada temperatur 80o_{C hingga} terbentuk silika kering (xerogel).

 Silika xerogel digerus dan dicuci dengan akuades sampai air bekas cucian bersifat netral.

 Xerogel netral dipanaskan kembali dalam oven pada temperatur 80oC hingga terbentuk kembali silika gel kering (xerogel) dan digerus dan diayak dengan saringan 100 mesh.

 Silika gel yang dihasilkan dianalisis dengan IR, XRF dan XRD untuk mengetahui karakteristik silika gel yang dihasilkan

4. Diagram Alir

.

Gambar 3.1 Diagram Alir

Limbah Kaca

Didestruksi hingga halus dan di ayak 80-100 mesh

Ekstraksi dengan waktu 60 menit Pelarutan dengan 150 ml NaOH

1 ; 1,5 ; 2; 2,5 ; 3 M

Pengkondisian pH 6,5 - 7 HCL 1 M

Pencucian dengan Aqua Demineralisasi

Pengeringan di oven pada suhu 1100C selama 6 jam

Gel silika Aging selama 18 jam

Diayak dengan Mesh 100 agar mendapat ukuran yang seragam

BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN

4.1 Anggaran Biaya

Tabel 4.1 Ringkasan Anggaran Biaya PKM-P

No. Jenis Pengeluaran Biaya (Rp.)

1 Peralatan penunjang, ditulis sesuai kebutuhan 7.235.000 2 Bahan habis pakai, ditulis sesuai dengan kebutuhan 1. 093.000 3 Perjalanan, jelaskan kemana dan untuk tujuan apa 1.500.000 4 Lain-lain: administrasi, publikasi, seminar, laporan,

lainnya sebutkan 2.170.000

Jumlah 12.000.000

4.2 Jadwal Kegiatan

Tabel 4.2 Jadwal Kegiatan PKM-P

No. Kegiatan Bulan ke-1 Bulan ke-2 Bulan ke-3 Bulan ke-4 1 Studi Kepustakaan 2 Persiapan Alat dan

Bahan 3 Penelitian q 4 Analisa Hasil dan

Pembahasan 5 Pembuatan Laporan 6 Publikasi Jurnal

DAFTAR PUSTAKA

Cintas Pedro et.al, 2010, Combine Ultrasound-Microwave Technologies, Handbook on Application of ultrasound,

Das, Rina et.al, 2012, An Overview On Microwave Mediated Synthesis, International Journal of Research and Development in Pharmacy and Life Sciences

Febriyanti Rizki dkk, 2014, Optimasi Waktu Kontak Modifikasi Silika Gel Dari

Limbah Kaca Menggunakan Tributilamina, Jurnal Jurusan Kimia FMIPA

Universitas Tanjungpura, Pontianak

Imami W.N, Sintesis Silika Gel Dari Kaca Menggunakan Natrium Hidroksida

Dan Asam Klorida, J2C003161

Indraswari Rifai, 2015, Pengaruh Konsentrasi NaOH Pada Rendemen Dan

Kualitas Silika Gel Dari Fly Ash Batu Bara Dengan Metode Sol Gel,

Laporan Penelitian Jurusan Teknik Kimia FT Universitas Muhammadiyah Jakarta, Jakarta

Niami Samhatun Siti, Sintesis Silika Gel Dari Kaca Menggunakan Natrium

Hidroksida Dan Asam Sitrat, J2C 003

Saputra, R.M.D.S dkk, 2014, Sintesa dan Karakterisasi Silika Gel dari Limbah

Kaca Termodifikasi Asam Stearat, Jurnal Jurusan Kimia FMIPA Universitas

Biodata Dosen Pendamping A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap (dengan gelar) Dr. Nurul Hidayati Fithriyah, ST.,M.Sc

2 Jenis Kelamin Perempuan

3 Program Studi

4 NIDN 0320107508

5 Tempat dan Tanggal Lahir Bandung, 20 Oktober 1975

6 E-mail nurul.fithriyah@gmail.com 7 Nomor Telepon/HP 021-75871786 / 085781026223 B. Riwayat Pendidikan S-1 S-2 S-3 Nama Perguruan Tinggi Universitas Indonesia University of Manchester Institute of Science and Technology The University of Manchester Bidang Ilmu

Teknik Gas dan Petrokimia Polymer Materials Science and Engineering Polymer Materials Science and Nanocomposite Engineering Tahun Masuk-Lulus 1993-1998 2002-2003 2004-2009

C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No. Nama Pertemuan

Ilmiah / Seminar Judul Artikel Ilmiah Waktu dan Tempat

1 22nd Regional Symposium of Chemical Engineering (RSCE) Influence of Nanofiller in the Structural Self-Assembly of Fire-Resistant Nanocomposite Materials 24-25 September 2015 di King Mongkut’s Institute of Technology Ladkrabang, Thailand 2 21st Regional Symposium of Chemical Engineering (RSCE) Influence of Nanoparticles Coating on the Properties of Paper Samples 29-30 Oktober 2014 di Taylor's University, Selangor DE, Malaysia 3 2nd International Conference of the Indonesian Chemical Society (ICICS) Preservation of paper samples coated with chitosan nanoparticle

22-23 Oktober 2013 di Universitas Islam

Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan 1. Peralatan penunjang Material Justifikasi Pemakaian Kuantitas Harga Satuan (Rp) Ket.

Ultrasound Bath Sarana Proses 1 unit 1.295.000 Sewa

Microwave Sarana Proses 1 unit 1.300.000 Sewa

Autoclave Alat Pengering 1 unit 140.000 Sewa

Lab Tempat

Penelitian 3 Bulan 1.500.000 Sewa

SUB TOTAL (Rp) 7.235.000

2. Bahan Habis Pakai

Material Justifikasi

Pemakaian Kuantitas

Harga

Satuan (Rp) Ket.

Limbah Kaca Sampel Uji 100 gram 5.000 -

Aquadest Pengencer 1 Jerigen 165.000 Beli

HCl 37% Pereaksi 1 botol 150.000 Beli

Kristal NaOH Pereaksi 1 botol 150.000 Beli

Kertas Saring Penyaring - 35.000 Beli

Masker Alat pelindung

diri 1 box 35.000 Beli

Sarung Tangan Alat pelindung

diri 1 box 60.000 Beli

SUB TOTAL (Rp) 1.093.000 3. Perjalanan Material Justifikasi Pemakaian Kuantitas Harga Satuan (Rp) Keterangan Kendaraan Roda Dua -Survei bahan baku limbah kaca -Pembelian alat dan bahan baku penunjang 3 Kali 150.000 Sewa Transportasi Literatur Perjalanan menuju LIPI dan Perpustakaan Nasional 3 Orang 150.000 - Monitoring dan Evaluasi Perjalanan ke Monev 3 Orang 200.000 - SUB TOTAL (Rp) 1.500.000

4. Lain-lain Material Justifikasi Pemakaian Kuantitas Harga Satuan (Rp) Keterangan ATK Penunjang administratif 1 set 200.000 - Laporan Kemajuan Cetak dan Perbanyak 3 Rangkap 150.000 - Laporan Akhir Cetak dan Perbanyak 4 Rangkap 175.000 - Poster/Pamflet 3 Rangkap 150.000 - HAKI Pengajuan HAKI 1 Paket 1.500.000 SUB TOTAL (Rp) 2.170.000 TOTAL (KESELURUHAN) (Rp.) 12.000.000

Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas

No Nama /NIM Program Studi Bidang Ilmu Alokasi Waktu (jam/minggu) Uraian Tugas 1 Dalilah Saadah Faisal Alkatiri / 2014430003 Teknik Kimia Teknik Kimia 15 -Menyusun proposal -Pembelian bahan baku -Peminjaman laboratorium -Menyiapkan bahan baku -Menguji kemurnian 2 Aprilli Mutya Insani / 2014430002 Teknik Kimia Teknik Kimia 15 -Mencari daftar pustaka -Pembelian alat-alat lab -Pembuatan natrium silika tanpa bantuan US dan MW -Pembuatan Pembuatan natrium silika dengan bantuan US dan MW 3 Ericha Indriani Marjuki / 2015430016 Teknik Kimia Teknik Kimia 15 -Mengedit proposal -Pembelian bahan penunjang - Pembuatan natrium silika dengan bantuan US - Pembuatan natrium silika dengan bantuan MW -