Pemanfaatan Karbon Sampah Ban Sebagai El

Pemanfaatan Karbon Sampah Ban Sebagai Elektroda Pada

Rangkaian Sel Elektrokimia

Taqiudin Zarkasi

12

_{*, Nita Rosita}

3

_{, Roy Izen Mustaqim}

1

_{, Khoirun Nisa}

3

_,

Mahardika Prasetya Aji

3

_{, dan Budi Astuti}

3

1_{Pascasarjana Universitas Negeri semarang}

2_{Madrasah Aliyah Nahdlatul Wathan Kembang Kerang Lombok} 3 _{Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNNES}

* Email: taqizar@yahoo.co.id

Abstrak. Sampah ban selama ini masih digunakan sebagai bahan dasar kerajinan rumah tangga. Bahan dasar ban mengandung unsur karbon yang dapat dimanfaatkan sebagai elektroda. Serbuk karbon ban diperoleh dengan cara pyrolisis. Pembuatan elektroda dilakukan dengan cara mencampur serbuk karbon, Polivinil asetat (PVAc) dan polietilen glikol (PEG) kemudian dicetak dengan alat hidrolik press 4 metrikton selama 15 menit. Pemberian PVAc berfungsi sebagai perekat sedangkan PEG dengan komposisi 1%, 2%, 3%, 4%, 5% dan 6% berfungsi sebagai agen pembentuk pori. Elektoda yang didapatkan kemudian dipanaskan pada suhu 100o_C

selama 1 jam. Pengujian elektroda karbon dilakukan dengan rangkain elektrokimia. Tegangan yang dihasilkan elektroda karbon dan seng (Zn) diperoleh tegangan sebesar 0.519 sampai 1.104 Volt, sedangkan untuk elektroda karbon dan tembaga (Cu) dihasilkan tegangan sebesar 0.208 Volt sampai 0.353 Volt. Tegangan elektroda karbon-seng dan karbon-tembaga meningkat dengan penambahan komposisi PEG. Hal ini disebabkan semakin banyak massa PEG dalam elektroda, akan diperoleh pori yang semakin banyak, sehingga proses difusi ion dan tegangan yang dihasilkan semakin tinggi. Tegangan elektroda dari sampah ban mendekati tegangan yang dihasilkan elektroda yang ada dipasaran, sehingga elektroda dari sampah ban memiliki potensi yang tinggi sebagai elektroda pada sel elektrokimia.

Kata kunci: Elektroda karbon ban, polietilen glikol (PEG), tegangan.

PENDAHULUAN

Sampah ban kendaraan hanya akan berakhir ditempat pembuangan sampah dan benda berbahan karet tersebut menimbulkan masalah lingkungan yang serius. Setiap tahun di seluruh dunia lebih dari satu miliar ban kendaraan dibuang. Produksi ban di Indonesia juga terus meningkat dari tahun ke tahun hal tersebut juga akan meningkatnya sampah karet ban-ban bekas yang tidak terpakai di lingkungan. Sebagian besar orang lebih memilih membuangnya begitu saja dari pada mendaur ulang untuk hasil yang lebih bermanfaat. Para ahli lingkungan kerap dipusingkan dengan permasalahan yang disebabkan oleh ban bekas yang materialnya tidak mudah terurai.sampah ban sebagian besar bersifat non-biodegradable, dan bahkan menjadi sumber pencemaran lingkungan dan dapat membahayakan kesehatan, penimbunan limbah ban karet pada pembungan sampah tidak menguntungkan secara ekonomi dan tidak ramah lingkungan (Chan et al. 2011).

Di negara maju seperti Amerika dan Eropa limbah karet ban sejak 2006 sudah diproses dengan teknologi, tidak seperti di Negara berkembang yang

hanya dibakar dan dibuang begitu saja pada pembungan sampah dan sebagain kecil di daur ulang sebagai bahan dasar kerajinan rumah tangga seperti pot bunga, sandal dan tali, upaya pemusnahan dengan cara pembakaran yang biasa dilakukan ternyata menghasilkan dampak polusi yang berbahaya karena berpengaruh buruk pada kesehatan manusia. Jika dibuang begitu saja, ban bekas tentunya akan mencemari lingkungan sekitarnya mengingat ban bekas tidak dapat terurai dengan mudah secara biologis ( M. Juma et al. 2006).

tentang pemanfaatan ban bekas sebagai karbon aktif telah dilakukan beberapa peneliti. Ariyadejwanich et al

(2003) dalam penelitiannya menjelaskan bahwa karbon aktif dari ban bekas yang dikarbonisasi pada temperatur 500o_{C menghasilkan luas permukaan BET 737 m}2_/g.

WRT merupakan sumber yang menarik dari bahan baku untuk pembuatan karbon aktif (AC).

Dari sudut pandang agama bisa dikatakan bahwa, menjadikan ban bekas sebagai karbon aktif berarti kita telah melakukan amal baik yaitu dapat mengurangi polusi lingkungan, karena Allah telah menjanjikan surga kepada makhluk-Nya yang melakukan amal kebaikan. Seperti pada firman Allah surat at-Thalaaq ayat 11.

AC adalah karbon yang memiliki nano pori yang banyak digunakan dalam kedua proses pemisahan fase cair dan gas (Min dan Harris 2006 ). Nano pori karbon adalah karbon aktif yang memiliki ukuran pori di bawah 100 nm. Nanopori karbon secara fisik terdiri dari bahan padat berisi karbon (matriks) dan rongga kosong (pori). Peningkatan jumlah dan ukuran pori dilakukan melalui proses aktifasi dengan beberapa cara yaitu fisika, kimia, dan cetakan (template) (Yamada.Y.J, Ozaki. J. 2004).

BAHAN DAN METODE

RENCANA PELAKSANAAN EKSPRIMEN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisika FMIPA Universitas Negeri Semarang, kegiatan penelitian ini direncanakan selesai dalam 2 bulan yaitu bulan Oktober – November 2014.

ALAT DAN BAHAN

Alat : Gunting, Wadah pembakaran, Alat kompres Hidrolik, Neraca digital, Alat-alat gelas, Multitester, Electrode Tembaga (Cu), Elektrode Seng (Zn), Penjepit Buaya, Furnice. Bahan : Ban bekas yang di potong-potong (waste tires), Larutan Elektrolit NaCl, Polietilen glikol (PEG), PVAc

PROSEDUR PENELITIAN Tahap Penyiapan Bahan

Sampah ban, PEG, PVAc

Tahap Pembuatan Elektroda

a. Karbon hasil proses karbonisasi digerus sampai halus kemudian diayak dengan menggunakan ayakan ukuran T.35.

b. Karbon dibagi dalam 12 kantung plastik dengan massa 10 grm.

c. Dari 12 kantung plastik selanjutnya dicampur dengan PEG dengan pariasi massa : 1%, 2%, 3%, 4%, 5% dan 6% dari massa karbon.

d. Karbon yang telah tercampur dengan PEG

kemudian dicetak menjadi batang karbon dengan alat kompres hidrolik pada tekanan 4 metrikton

selama 15 menit, dengan perekaat PVAc massa yang sama yaitu 2 grm.

e. Karbon yang telah dibentuk menjadi batang selanjutnya di panaskan dengan furnice pada suhu 100o_{C selama 1 jam} untuk menguji karakteristik dari elektroda adalah uji porositas elektroda karbon sampah ban dan mengukur tegangan (volt) yang dihasilkan elektroda pada sel rangkain elektrokimia dengan larutan NaCl berkosentrasi 3,42 M , dengan elektroda pendampimg tembaga (Cu) dan seng (Zn).

ALUR PENELITIAN

HASIL DAN PEMBAHASAN

Berikut adalah gambar elektroda dengan komposisi zat aktivator PEG, 1%, 2%, 3%, 4%, 5% dan 6%.

Gambar.1 Sampel Elektroda Persiapan Sampah ban

Karbonisasi sistem pyrolisis

Penghalusan & Penyaringan = T-32

PVAc

Batang Karbon/Elektroda = 12 Buah

Variabel Bebas

Dalam karakteristik hasil dari elektroda berbahan dasar karbon sampah ban dilakukan uji porositas, dihasilkan data seperti yang divisualisasikan pada grafik, secara visualisasi, grafik nilai persentase porositas elektroda karbon sampah ban dengan variasi PEG dapat digambarkan seperti dibawah ini,

Grafik 3. Grafik nilai porositas elektroda

Berdasarkan grafik di atas semakin banyak persentase zat aktivator PEG pada elektroda mampu meningkatkan nilai persentase porositas pada sampel. Seperti yang divisualisasikan pada grafik nilai porositas yang didapatkan oleh elektroda dengan komposisi zat aktivator 1% sampai dengan 6% garafiknya semakin naik. Penelitian ini bisa disimpulkan pemberian variasi zat aktivator PEG pada elektroda karbon sampah ban mampu meningkatkatkan jumlah dan ukuran pori

(surface area) pada elektroda tersebut, pertambahan jumlah dan ukuran pori pada elektroda tentunya akan meningkatkan daya serap atau nilai porositas. Tingkat presentase porositas merupakan salah satu indikator pori elektroda semakin meningkat, dalam kerangka mikropori akan berpengaruh pada peningkatkan diffusi ion pada saat diterapkan pada sel elektrokimia, struktur mesopori berfungsi sebagai terowongan utama dalam penyerapan ion atau molekul dan pada struktur makropori terjadi diffusi molekul kedalam partikel pori (Gorka, et al, 2008).

Pada uji tegangan (volt) dengan rangkain sel elektrokimia dengan larutan NaCl dengan konsentrasi 3,42 M, dihasilkan data seperti yang divisualisasikan oleh grafik elektroda karbon – tembaga dan elektroda karbon –seng. Secara visualisasi, grafik tegangan elektroda karbon ban bekas dengan variasi PEG dan elektroda tembaga dapat digambarkan seperti dibawah ini,

Grafik 4.1. Grafik Tegangan antara elektoda karbon sampah bandengan elektroda Tembaga (Cu)

Berdasarkan grafik di atas semakin banyak persentase zat aktivator PEG terlihat tegangan yang dihasilkan semakin besar, tetapi ada satu sampel yang memiliki prilaku berbeda darai elektroda lainnya yaitu elektroda dengan komposisi zat aktivator PEG 2%. Seperti yang divisualisasikan pada grafik tegangan yang dihasilkan oleh elektroda dengan zat aktivator 1% adalah 0.208 Volt , 2% memiliki tegangan 0.045 Volt sedangkan sampel dengan kokposisi diatasnya 3% adalah 0.247 Volt, bisa dikatakan sampel dengan zat aktivator 2% sangat menyimpang dibandingkan sampel lainnya, hal ini diperkirakan terjadinya penggumpalan karbon aktif oleh polyvinyl acetate (PVAc), namun pada sampel dengan komposisi 6% PEG tegangan (Volt) dihasilkan sudah mendekati nilai yang dihasilkan tembaga komersil (0.530 Volt).

Grafik tegangan elektroda karbon ban bekas dengan variasi PEG dan elektroda seng dapat digambarkan seperti dibawah ini,

Grafik 4.2. Grafik Tegangan anatar elektoda karbon sampah ban dengan elektroda Seng (Zn)

divisualisasikan pada grafik tegangan yang dihasilkan oleh elektroda dengan komposisi zat aktivator 1% sampai dengan 6% garafiknya semakin naik. Ini bisa disimpulkan pemberian pariasi zat aktivator PEG pada karbon ban bekas berdampak fositif terhadap pori

(surface area) yang dihasilkan pada karbon, bentuk pori pada elektroda karbon sangat mempengaruhi proses diffusi ion, dimana diffusi merupakan proses penyerapan ion atau molekul dari konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah. Pada struktur mikropori, diameter antar pori sangat kecil sehingga terjadi gaya tarik menarik antara dinding pembentuk pori tersebut. Gaya tarik-menarik kini akan menimbulkan energi potensial sehingga menghasilkan penyerapan yang kuat. Pada umumnya struktur mikropori dapat menentukan besarnya daya serap ion atau molekul pada permukaan elektroda karbon. Semakin banyak struktur mikropori, maka penyerapan pada elektroda karbon tersebut semakin baik (Yanuar, et al. 2010).

Jika dibandingkan dengan elektroda komersil, elektroda dengan komposisi 6% PEG tegangan (Volt) dihasilkan (1.104 Volt ) memiliki potensi yang tinggi sebagai elektroda pada sel elektrokimia.

KESIMPULAN

Zat aktivator PEG mampu membentuk pori pada elektroda karbon sampah ban, pemberian PEG dengan variasi persentase juga berpengaruh pada banyaknya pori yang dihasilkan, ini terlihat pada naiknya nilai porositas seiring dengan bertambahnya persentase PEG.

Penambahan zat aktivator PEG pada karbon sampah ban berpengaruh terhadap tegangan yang dihasilkan elekroda baik yang berbantuan elektroda tembaga (Cu) atau elektroda seng (Zn). Ini terlihat dalam nilai regresi linier sederhana antara Elektroda karbon sampah ban dengan elektroda seng (Zn) sebesar sebesar 0.993

Tegangan yang dihasilkan oleh elektroda karbon sampah ban lebih besar jika dibantu dengan elektroda seng (Zn). Ini disebabkan seng lebih bersifat reduktor (akan memberikan elektronnya dengan mudah) jika dibandingkan tembaga (Cu).

Nilai porositas yang dihasilkan oleh sampel elektroda karbon sampah ban memiliki hubungan linier terhadap tegangan yang dihasilkan, nilai porositas secara mikroskofik akan memberi gambaran kemampuan proses diffusi ion oleh elektroda karbon sampah ban jika dirangkaikan pada sel elektrokimia.

Jika dibandingkan dengan elektroda

komersil/Baterai (1,275 Volt) maka tegangan yang dihasilkan oleh elektoda karbon sampah ban yang 6% berbantuan elektroda seng (Zn) (1,104 Volt) bisa dikatakan mendekati kualitas dari elektroda komersil.

UCAPAN TERIMAKASIH

Penulis mengucapakan terimakasih kepada analis Laboratorium Material dan Magnet Jurusan Fisika FMIPA UNNES, Kementerian Agama RI atas beasiswa yang diberikan, teman-teman yang bemberikan dukungan, dan Kelurga tercinta

REFERENSI

1. Chan OS, Cheung WH, McKay G (2011)

Preparation and characterisation of demineralised tyre derived activated carbon. Carbon 49:4674– 4687

2. Deraman, M., R .Omar, A .G. Harun (1998). "Young' Moduluso Carbon from Self adhesive Carbon Graino fOi lPalm Bunches."Journal of Materials Science Letters. 17(24):2059-2060. 3. Fitria Sari, Admin Alif, dan Olly Norita Tetra.

(2012) Penggunaan Lektroda Karbon Dalam Sel Fotovoltaik Semi Konduktor Cuo Dengan Elektrolit Na2so4. Jurnal Kimia Unand, Volume 1 Nomor 1, November 2012

4. J. Yang, Y. Liu,X.Chen,Z. Hu, and G.Zhao, Acta Physico-Chemica Sinica 24, 13 (2008).

5. Rosi, M., Abdullah, M,. Khairurrijal. (2009). Sintesis Nanopori Karbon dari Tempurung Kelapa sebagai Elektroda pada Superkapasitor. Jurnal Nanosains & Nanoteknologi, Edisi Khusus: Institute Teknologi Bandung.

6. M. Juma*, Z. Koren ová, J. Markoš, J. Annus, L. Jelemenský. (2006). Pyrolysis and Combustion of

Scrap Tire. Institute of Chemical and

Environmental Engineering, Faculty of Chemical and Food Technology, Slovak University of Technology, Radlinského 9, 812 37 Bratislava,

7. Yanuar,. Iwantono,. Taer, E,. Andriani,. R,. (2010) Pengaruh Ketebalan Elektroda Terhadap Nilai Kapasitansi Spesifk dan "Retaine dRatio" Serbuk Gergaji Kayu Karet untuk Pembuatan Superkapasitor, Surabaya: Prosiding Seminar Nasional fisika