Pemanfaatan Limbah Padat Pulp Untuk Pembuatan Keramik Berpori Dengan Aditif Clay Sebagai Filter Gas Buang

(1)

Sarohatua Sarumpaet : Pemanfaatan Limbah Padat Pulp Untuk Pembuatan Keramik Berpori Dengan Aditif Clay Sebagai Filter Gas Buang, 2009.

TESIS

Oleh

SAROHATUA SARUMPAET

077026025/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

TESIS

Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

SAROHATUA SARUMPAET 077026025/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

Nomor Pokok : 077026025/FIS Program studi : Ilmu Fisika

Menyetujui

Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc) (Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS) Ketua Anggota

Ketua Program Studi, Direktur,

(4)

(5)

PANITIA PENGUJI TESIS:

Ketua : Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc

Anggota : 1. Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS

2. Prof. H. Muhammad Syukur, MS

3. Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc

(6)

Mengingat luasnya akibat yang disebabkan oleh pencemaran gas buang kendaraan bermotor dan memanfaatkan limbah dalam upaya untuk mengurangi pencemaran udara tersebut maka penelitian ini dilakukan. Keramik berpori berbahan dasar limbah padat pulp grit, dreg dan biosludge dari PT. Toba Pulp Lestari dengan aditif clay yang berasal dari daerah Tapanuli Utara – Provinsi Sumatera Utara telah berhasil dibuat. Filter gas buang yang telah dibuat berhasil mengurangi polusi udara dari gas buang kenderaan bermotor dengan absorbsi gas sebesar 9,56 – 47,41% CO, 1,23 – 43,11% CO2, dan 6,15 – 48,87% HC, di samping itu kadar O2 meningkat dari 81,29 – 607,19%. Karakteristik yang diperoleh dari bahan keramik yang telah diuji yaitu susut massa 16,29 – 31,21%, susut bakar 1,62 – 2,14%, densitas 1,104 – 1,193%, porositas 23,25 – 50,11%, kuat tekan 0,98 – 30,87 MPa, kuat pukul 1,49 x 10-2 – 2,64 x 10-2 MPa, kekerasan 87 – 126 MPa.

(7)

ABSTRACT

According to widely effect of the air pollution by exhaust gas and waste usage as a expedient to decrease pollution that this research is done. Porous ceramic by main materials of pulp solid waste as grit, dreg, and biosludge from Toba Pulp Lestari, Ltd with additif of clay from North Tapanuli – Province of North Sumatera has been made. Gas filter which has been made can decrease pollution succesfully by exhaust gas with absobtion gas is 9,56 – 47,41% CO, 1,23 – 43,11% CO2, dan 6,15 – 48,87% HC, on the other hand O2 increase from 81,29 – 607,19%. Characteristic of the porous ceramik has been studied is shrinkage mass 16,29 – 31,21%, shrinkage combustion 1,62 – 2,14%, density 1,104 – 1,193%, porousity 23,25 – 50,11%, compressive strength 0,98 – 30,87 MPa, impact strength 1,49 x 10-2 – 2,64 x 10-2 MPa, hardness 87 – 126 MPa,

(8)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmatNyalah sehingga tesis ini dapat terselesaikan.

Penulis ucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada Pemerintah Republik Indonesia c.q. Pemerintah Provinsi Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dana sehingga penulis dapat melanjutkan pendidikan kejenjang Program Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Fisika di Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara.

Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah juga penulis mengucapkan terima kasih kepada :

Pemerintah Prov. Sumatera Utara c/q Bapeda Prov. Sumatera Utara yang telah membantu dalam mendanai biaya pendidikan ini.

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Chairuddin P. Lubis, DTM&H, Sp.Ak atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendikan Program Magister Sains.

Direktur Sekolah Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Ir. Chairun Nisa B, M.Sc atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister Sains pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.

Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Sekretaris Program studi Magister Ilmu Fisika, Drs. Nasir Saleh, M.Eng.Sc beserta seluruh staf edukatif dan administratif pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara.

Pembimbing Utama, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc dan Pembimbing Lapangan Drs. Anwar Dharma Sembiring, MS yang telah memberikan arahan dan motivasi yang sangat berarti bagi penulis untuk menyelesaikan penelitian ini.

Kepada Bapak Sofyan, SPd, Kepala SMA Negeri 9 Medan.

Kepada Ayahanda P. Sarumpaet dan ibunda N. Br Siburan, serta istriku tercinta Hermin Erika Hutauruk dan anak-anakku terkasih Michaael, Edwin, dan boruku

hasian Yovani yang imut dan ca’em.

Teman satu tim, khususnya Abanganda Joskar Limbong, semua teman Angkatan 07, istimewa bang Bob Nainggolan,M.Si (Angkatan 06) dan semua orang yang membantu penulis secara moral dan materil untuk menyelesaikan pendidikan ini.

Terima kasih atas doa dan dorongan kalian semua. Semoga kebanggaan ini, juga menjadi kebanggaan kita semua. Sekali lagi terima kasih.

Semoga kita diberikan taufik dan hidayahNya dalam memanfaatkan segala ciptaanNya bagi kesejahteraan umat manusia. Tuhan memberkati kita semua. Amin.

(9)

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama lengkap berikut gelar : SAROHATUA SARUMPAET

Tempat dan Tanggal lahir : Lobuharambir, 5 Januari 1968

Alamat rumah : Jl. Tempirai Lestari 20 No. 73

Blok V Griya Martubung - Medan

Telp/Hp : 061-6859534 / 081396490893

Email : sarumpaet_tuasaroha@yahoo.co.id

Instansi Tempat Bekerja : SMA Negeri 9 Medan

Alamat Kantor : Jl. Sei Mati – Medan Labuhan - Medan

Telepon : 061- 6859534

DATA PENDIDIKAN

SD : SD Negeri Kolang Tamat : 1982

SMP : SMP Negeri Naipospos Tamat : 1985

SMA : SMA Negeri Sorkam Tamat : 1988

Strata-1 : IKIP Negeri Medan Tamat : 1993

(10)

(11)

(12)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul

3.1 Tabel Komposisi Bahan Dasar dan Aditif Clay ... 27

4.1 Hasil Pengukuran Susut Massa ... 34

4.2 Hasil Pengukuran Susut Bakar ... 36

4.3 Hasil Pengukuran Densitas dan Porositas ... 38

4.4 Hasil Pengukuran Kuat Tekan dan Kuat Pukul ... 41

4.5 Hasil Pengukuran Kekerasan ... 43

4.6 Hasil Pengukuran Absorbsi Tanpa Filter ... 45

4.7 Hasil Pengukuran Absorbsi Berfilter ... 45

4.8 Hasil Pengukuran O2 Berfilter ... 47

4.9 Data XRD Clay + Pulp (2 , d, I, dan I/Io) ... 49

(13)

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul

2.1 Pawai Gerakan Anti Udara Kotor ... 6

2.2 Peserta International Seminar On Chemistry 2008 berkunjung ke PT. Toba Pulp Lestari – Indonesia ... 11

4.1 Grafik Susut Massa-Persentase Clay ... 35

4.2 Grafik Susut Bakar-Persentase Clay ... 37

(14)

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul

A Tabel Data Pengukuran Diameter dan Tinggi Sampel Silinder ... 55

B Tabel Data Volume Silinder dan Susut Bakar ... 57

C Tabel Susut Massa ... 59

D Tabel Densitas dan Porositas ... 61

E Laporan Analisa AAS ... 63

F Format Data Uji Gas Buang Auto 2000 ... 68

G Surat Keterangan dari PT. Astra Indonesia tbk – Auto 2000 ... 71

H Surat Keterangan Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan ... 72

I Foto ... 73

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pencemaran akibat gas buang kendaraan bermotor semakin mengkhawatirkan,

terutama di kota-kota besar, seperti Jakarta, Surabaya dan Medan.

Bahan-bahan pencemaran udara yang terdapat pada gas buang kendaraan

(15)

yang menyebabkan iritasi dan radang pada saluran pernafasan. Sulfur oksida (SO2)

yang dapat terabsorbsi dalam hidung dan saluran ke paru-paru. Nitrogen oksida

(NO2) dapat mengganggu fungsi saluran pernafasan (Wardhana, 2004).

Mengingat luasnya akibat yang disebabkan oleh pencemaran gas buang

kendaraan bermotor tersebut maka timbul keinginan untuk mengurangi pencemaran

yang berasal dari gas buang kendaraan bermotor yaitu dengan membuat semacam

filter yang dibuat dari bahan keramik berpori sebagai komponen dan ditempatkan

pada knalpot kendaraan.

Bahan keramik juga terdapat pada beberapa jenis limbah, seperti pada limbah

pabrik pulp, dimana jenis limbahnya terdiri dari grit, dreg dan biosludge memiliki

kandungan bahan dasar yang dapat digunakan untuk pembuatan keramik. Sifat-sifat

keramik juga tergantung pada jenis bahan dasarnya. Secara umum strukturnya sangat

rumit dengan sedikit elektron-elektron bebas yang membuat sebahagian besar bahan

keramik secara kelistrikan bukan merupakan konduktor yang baik, melainkan

menjadi konduktor panas yang jelek. Di samping itu keramik mempunyai sifat rapuh,

keras dan kaku. Keramik secara umum mempunyai kekuatan tekan lebih baik

dibandingkan kekuatan tariknya.

Sifat keporian dari bahan filter yang akan dibuat diperoleh dari bahan keramik

itu sendiri. Karbon berpori atau yang lebih dikenal dengan nama karbon aktif

digunakan secara luas sebagai absorben dalam proses industri untuk menghilangkan

sejumlah pengotor, terutama yang berhubungan dengan zar warna, pengolahan

limbah pemurnian air, obat-obatan dan lain-lain (Sudirjo, 2006).

(16)

1.2 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Menguasai teknik pembuatan keramik berpori dengan menggunakan bahan

baku limbah pabrik pulp dengan penambahan clay.

2. Mengurangi polusi udara yang disebabkan oleh gas buang kendaraan

bermotor yang berbahan bakar premium (C6H12).

3. Hasil penelitian ini diharapkan bermanfaat untuk mengetahui persentase

bahan dasar keramik berpori dari grit, dreg dan biosludge dan persentase

clay yang tepat dalam keramik berpori sebagai filter gas buang kendaraan

(17)

1.3 Ruang Lingkup Masalah

Penelitian ini akan membahas pengurangan polusi udara yang berasal dari gas

buang kendaraan bermotor dengan menggunakan keramik berpori dari bahan limbah

pabrik pulp, yaitu grit, dreg dan biosludge.

1.4 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini masalah dibatasi pada seberapa besar persentase

pengurangan polusi akibat gas buang kendaraan bermotor berbahan bakar premium

(C6H12) dengan menggunakan keramik berpori berbasis grit, dreg dan biosludge

dengan aditif clay. Dan berapa persen clay dapat dipergunakan sebagai bahan

penguatnya.

1.5 Rumusan Masalah

1. Bagamana teknik pembuatan keramik berpori ?

2. Bagaimana pengaruh temperatur pembakaran, waktu dan komposisi

campurannya ?

3. Berapa persenkah gas radikal (CO, CO2, HC) yang berasal dari kendaraan

bermotor berbahan bakar premium (C6H12) yang dapat diabsorbsi oleh

(18)

1.6 Manfaat Peneletian

1. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi rujukan untuk penelitian yang

berkaitan dengan filter gas buang kendaraan bermotor.

2. Penelitian ini diharapkan bermanfaat dalam upaya penanggulangan limbah

pabrik pulp dan pencemaran udara.

(19)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gas Buang

Pencemaran udara merupakan masalah serius yang dihadapi kota-kota besar di

Indonesia beberapa tahun terakhir ini. Tentu saja, termasuk yang dialami Kota

Medan.

Berdasarkan jumlah beban pencemarannya, maka pencemaran udara yang

berasal dari emisi gas buang kendaraan bermotor merupakan sumber pencemaran

terbesar, diikuti sektor industri dan domestik. Jika pencemaran emisi gas buang

kendaraan tidak dikendalikan dengan seksama, diperkirakan parameter tersebut di

atas pada masa akan datang terjadi peningkatan dua kali lipat. Penjelasan ini

dikemukakan oleh Kepala Sub Bidang Pengembangan Bahan Bakar Alternatif Linda

Krisnawati, S.Si, MM didampingi KTU Dinas Lingkungan Hidup Kota Medan Ir. Lis

Setiowati di Balaikota, pada hari Senin, 14 Juli 2007 (beritasore, 2008).

Pemanasan global (Global Warming) dan perubahan iklim (climate change)

merupakan issu internasional. Pada peringatan Hari Lingkungan Hidup sedunia 2009,

Walikota Medan menghimbau masyarakat Medan sadar akan udara bersih. Kegiatan

yang sama juga dilakukan serempak di tujuh kota besar di Indonesia, yaitu, Jakarta,

Bandung, Surabaya, Makassar, Denpasar dan Medan. Pada kegiatan tersebut

dilakukan pawai Gerakan Anti Udara Kotor (Harian Analisa, 2009).

(20)

Pada Gambar 2.1 terlihat bahwa pawai Gerakan Anti Udara Kotor yang

diadakan pada Sabtu, 6 Juni 2009 di lapangan Merdeka Medan juga dihadiri oleh

Direktur Pascasarjana USU Prof. Chairunnisa.

Kementerian Negara Lingkungan Hidup, Departemen Perhubungan,

Departemen Perindustrian dan Gabungan Industri Kendaraan Bermotor Indonesia

(Gaikindo) melakukan kerjasana yang disebut Langit Biru (Blue Sky) di Indonesia.

Salah satu Program Langit Biru adalah evaluasi kualitas udara perkotaan, dalam

rangka menurunkan pencemaran udara dari sektor transportasi melalui promosi dan

penerapan kebijakan transportasi berkelanjutan di daerah perkotaan. Lima kota yang

terpilih sebagai Kota Langit Biru terbaik tahun 2008 adalah Denpasar, Surabaya,

Jakarta Pusat, Makassar dan Yogyakarta. Tujuan lain dari program itu antara lain

pengendalian emisi gas buang kendaraan bermotor, dan sosialisasi serta penyebaran

informasi kepada masyarakat luas mengenai emisi gas buang kendaraan bermotor

(sodagembira, 2008).

(21)

Bahan-bahan pencemaran udara yang terdapat pada gas buang kendaraan

bermotor seperti oksida-oksida sulfur dan nitrogen partikulat dan senyawa-senyawa

oksida lainnya adalah merupakan penyumbang polusi terbesar di kota-kota besar.

Bahan-bahan pencemar ini mempunyai dampak yang sangat luas bagi kesehatan

manusia.

Dampak emisi gas buang kendaraan bermotor antara lain adalah :

a. Pb (timbal) dapat menurunkan tingkat kecerdasan dan perkembangan mental

anak-anak, mengakibatkan tekanan darah tinggi, berkurangnya fungsi reproduksi

laki-laki, terganggunya fungsi ginjal.

b. CO (karbon monoksida) dapat menyebabkan pengurangan kadar oksigen dalam

darah sehingga mengakibatkan pusing, gangguan berfikir, penurunan reflek,

gangguan jantung, bahkan kematian.

c. NOx (oksida nitrogen) dapat menimbulkan iritasi mata, batuk, gangguan jantung

dan paru-paru, asma dan infeksi saluran pernafasan.

d. HC (hidro karbon) menyebabkan iritasi mata, pusing, batuk mengantuk, bercak

kulit, perubahan kode genetik, memicu asma dan kanker paru-paru.

2.2 Keramik

Keramik berasal dari bahasa Yunani yaitu keramikos yang artinya suatu bentuk

dari tanah liat yang mengalami proses pembakaran (Wikipedia, 2007). Tetapi seiring

kemajuan teknologi, pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan

(22)

Keramik sebagai bahan bangunan dan pecah belah dikenal manusia sejak

beberapa ribu tahun sebelum masehi. Sebagai bahan baku yang digunakan adalah

lempung. Sekarang ini dunia perkeramikan berkembang dengan pesat dilihat dari

penggunaan bahan untuk keperluan teknologi, sebagai contohnya di bidang teknologi

nuklir dan teknologi ruang angkasa. Dalam hal ini jenis bahan baku yang digunakan

sudah beraneka macam disesuaikan dengan keperluan penggunaannya (Syukur,

1982).

Umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam lingkungan termal dan kimia

dibandingkan elemennya. Bahan baku keramik yang umumnya dipakai adalah kaolin,

feldsfar, clay dan kuarsa. Sifat keramik sangat ditentukan oleh struktur kristal,

komposisi kimia dan mineral bawaannya. Senyawa SiO2 , Al2O3 , dan MgO

masing-masing dapat dipakai sebagai bahan keramik tersendiri (Wikipedia, 2007)..

Keramik didefenisikan sebagai suatu hasil seni dan teknologi untuk

menghasilkan barang dari tanah liat yang dibakar seperti gerabah, genteng, porselin,

dan sebagainya. Tetapi saat ini defenisi keramik adalah semua bahan bukan logam

dan anorganik yang berbentuk padat. Umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam

lingkungan termal dan kimia dibandingkan elemennya.

Keramik mempunyai sifat rapuh dan keras dan kaku. Sifat bahan keramik imi

sangat bergantung pada ikatan kimianya. Ikatan kovalen memberi sifat dapat

mengarah kan pada kualitas kristal dan strukturnya lebih rumit dari ikatan logam atau

(23)

Ikatan kovalen sangat kuat sehingga kritalnya bersifat kuat dan mempunyai titik leleh

yang tinggi serta sifat isolator yang baik.

Keramik secara umum mempunyai kualitas tekan lebih baik dibandingkan

kualita tariknya. Pada prinsipnya keramik terbagi atas keramik tradisional dan

keramik halus. Keramik tradisional yaitu keramik yang terbuat dengan menggunakan

bahan alam seperti kaolin, feldsfar, clay, kuarsa. Yang termasuk keramik ini adalah

barang pecah belah (dinner ware), keperluan rumah tangga (tile bricks) dan untuk

industri (refractory).

Keramik halus (fine ceramic) atau keramik modern biasanya disebut keramik

teknik, avanced ceramic, engineering ceramic, technical ceramic adalah keramik

yang dibuat dengan menggunakan oksida-oksida logam atau logam, seperti : oksida

logam (Al2O3, ZrO2, Mg, O, dll). Penggunaannya sebagai elemen pemanas

semikondukor, komponen turbin, dan pada bidang medis (Refractron, 2001).

2.2.1 Keramik Berpori

Keramik berpori yang berfungsi sebagai filter lebih banyak digunakan sebagai

penyaring air untuk menjernihkan dan menghilangkan aroma, dan dewasa ini

penggunaannya sudah lebih luas dan bervariasi.

Refractron Technologies Corp New York USA, adalah badan yang meneliti dan

memproduksi keramik berpori, dengan karakteristik standar porositas antara 40 –

50%, sedangkan HP Technical Ceramics memproduksi keramik berpori dengan

(24)

Bahkan Swedish Ceramic Institute dapat membuat keramik berpori dengan

teknik yang berbeda yang dinamakan teknik protein suspensi hingga memperoleh

porositas antara 50 – 80% dari volum keramik.

Pembuatan keramik berpori dari bahan limbah juga telah dilakukan oleh Ryo

Sasai, dkk (2003), dengan mencampur limbah pabrik kertas, serbuk gergajian kayu

(K2CO3) sebagai activator dan clay sebagai aditif. Dikalsinasi pada suhu 850 ºC

selama 1 jam pada tekanan 2 atmosfer.

2.3 Limbah Pabrik Pulp

Limbah atau sampah yaitu limbah atau kotoran yang dihasilkan karena

pembuangan sampah atau zat kimia dari pabrik-pabrik akibat efek samping produksi,

misalnya pabrik pulp.

Pabrik bubur kertas PT. Toba Pulp Lestari kini berproduksi lebih dari 250.000

ton per tahun dengan menerapkan sistem yang lebih baik. Di lingkungan pabrik sudah

tidak lagi tercium bau yang menyengat karena sudah dipasang mesin incinerator

sebagai penghilang bau. "Ini juga merupakan salah satu hal yang memperlihatkan

bahwa TobaPulp memang telah sangat ramah lingkungan. Tak ada lagi bau, sehingga

bisa dipastikan pemakaian bahan kimia di pabrik ini sudah memenuhi syarat," kata

Michael McKee, dosen senior dari Department of Chemistry & Biochemistry Auburn

University dari Alabama, Amerika. Dipilihnya PT. Toba Pulp Lestari sebagai

kunjungan lapangan untuk melihat seberapa jauh sebuah industri sudah menerapkan

(25)

bisa menjadi barometer untuk bisa ditiru oleh seluruh industri serupa. Kedatangan

Prof Dato' Dr. Noramly Bin Muslim bersama sejumlah professor dan dosen-dosen

dari tiga universitas - Universitas Sumatera Utara, Universitas Kebangsaan Malaysia

dan Auburn University Alabama - ke PT. Toba Pulp Lestari adalah merupakan

rangkaian program International Seminar On Chemistry 2008 yang sudah

dilangsungkan sehari sebelumnya di Hotel Tiara, Medan. Dalam kunjungan itu,

seluruh rombongan peserta seminar berkesempatan untuk melihat langsung dari dekat

proses kerja pabrik bubur kertas satu-satunya di Sumatera Utara itu. Selain ke pabrik,

mereka juga mengunjungi waste water treatment (sarana Instalasi Pengolahan Air

Limbah - IPAL) dan melihat bagaimana flora dan fauna tumbuh dengan baik dengan

pengelolaan air limbah yang benar dan terkontrol. Prof Dato' Dr. Noramly Bin

Muslim, pakar kimia dan nuklir dari Kementerian Sains, Teknologi dan Inovasi

Malaysia mengatakan, pabrik PT. Toba Pulp Lestari di Porsea merupakan salah satu

pabrik terbersih yang pernah ia lihat dari berbagai kunjungan yang dia lakukan di 86

negara (Administrator, 2008).

(26)

Jenis limbah pabrik pulp antara lain adalah grit, dreg dan biosludge.

Grit adalah jenis limbah yang diperoleh dari sisa pembuangan pabrik pulp yang

berwarna coklat muda yang memiliki komposisi kimia Al2O3 24,74%, SiO2 56,42%,

Na2O 0,33%, K2O 0,25%, MgO 9,40%, CaO 2,12%, Fe2O3 2,62%, TiO2 3,38%, LOI

0,74% (Lampiran E.2).

Dreg adalah jenis limbah yang diperoleh dari sisa pembuangan pabrik pulp

yang berwarna abu-abu dengan komposisi kimia Al2O3 26,35%, SiO2 55,21%, Na2O

0,30%, K2O 0,27%, MgO 9,12%, CaO 2,30%, Fe2O3 2,34%, TiO2 3,31%, LOI 0,80%

(Lampiran E.3).

Biosludge adalah jenis limbah yang diperoleh dari pembuangan pabrik pulp

yang berwarna coklat tua dengan komposisi kimia Al2O3 28,97 %, SiO2 51,70 %,

MgO 9,46%, CaO 2,04%, Fe2O3 3,57%, TiO2 3,35%, LOI 0,91% (Lampiran E.1).

Kadar sellulosa pada biosludge, grit dan dreg masing-masing 46,60%, 0% dan 2,54%

(Lampiran E.6). Sellulosa ini berfungsi sebagai karbon aktif dan akhirnya akan

menghasilkan pori setelah pembakaran.

2.4 Clay (Lempung)

Lempung atau tanah liat ialah kata umum untuk partikel

dasar

leburan silika dan/ata

(27)

terbentuk dari proses pelapukan batuan silika oleh

dihasilkan dari aktivitas

Clay (lempung) dikenal sebagai tanah liat merupakan jenis mineral berukuran

halus, berbentuk kepingan, hablur yang berbentuk dari batuan sedimen (sedimensary

rock) dengan ukuran butir < 1/256 mm (skala Wentworth). Clay tersusun atas grup

alumina silikat (seperti Al, Fe, Mg, Si) dapat terbentuk di laut (marine clay), atau di

darat (terrestial clay) dengan proses pembentukan dapat secara allogenic clay (dari

luar cekungan sedimentasi) atau secara authigenic clay (terbentuk di dalam

sedimentasi), misalnya perubahan atau proses alterasi dari mineral feldsfar menjadi

clay mineral. Clay (lempung) membentuk gumpalan keras dan kaku apabila kering,

bersifat plastis dan melekat apabila basah terkena air dan bersifat viterius bila dibakar

(28)

Ball clay biasanya digunakan untuk pembuatan keramik putih yang memiliki

plastisitas tinggi dan tegangan patah yang baik. Fire clay terdiri dari mineral kaolinit

yang bentuk kristalnya tidak sempurna, mengandung sedikit mika kuarsa dan

lempung yang bersifat lunak, dan tidak mempunyai pelapisan fire clay yang tahan

terhadap suhu tinggi (>1500 o). Fire clay terbentuk karena soil yang tertimbun oleh

sedimen lain di daratan atau cekungan lakustrin ataupun delta yang umumnya

mengandung batu bara. Fire clay biasanya digunakan untuk pembuatan refraktori dan

batu tahan panas.

Clay yang digunakan untuk pembuatan sampel berasal dari Desa Ranggigit

Kecamatan Parmonangan Kabupaten Tapanuli Utara, dengan spesifikasi sebagai

berkut : SiO2 62,94%, Al2O3 23,83%, Fe2O3 0,62%, TiO2 0,93%, CaO 0,88%, MgO

0,19%, K2O 0,52%, Na2O 0,45%, LOI 9,64% (Tambunan, 2008).

2.5 Karbon Aktif

Karbon aktif atau karbon berpori digunakan secara luas sebagai absorben dalam

proses industri untuk menghilangkan sejumlah pengotor, terutama yang berhubungan

dengan zat warna, pengelolaan limbah, pemurnian air, obat-obatan, yang biasanya

digunakan dalam bentuk bubuk (Sudirjo, 2006). Untuk absorben gas biasanya

digunakan dalam bentuk padatan (granular). Bahan baku utama dalam pembuatan

karbon aktif adalah semua bahan an-organik yang memiliki kandungan karbon tinggi,

seperti tempurung kelapa, kayu, gambut, tulang, batu bara dan lain-lain. Dalam hal

ini, karbon aktif yang dimaksud sudah terdapat dalam kandungan sampel grit, dreg

(29)

Secara umum faktor yang menyebabkan adanya daya serap karbon aktif antara

lain adalah :

a. Dengan adanya pori-pori mikro yang sangat banyak jumlahnya pada karbon

aktif, akan menimbulkan gaya kapiler yang menyebabkan adanya daya

serap.

b. Luas permukaan yang dimiliki karbon aktif dapat menimbulkan daya serap.

Hak paten pertama dalam pembuatan karbon aktif diperoleh eleh R.V.Ostrejko

pada 1900, dan pada tahun 1909 didirikan pabrik penghasil karbon aktif pertama di

Raciborz Jerman dengan nama EPONIT, dan pada tahun 1911 diproduksi karbon

aktif yang dikenal dengan nama norit (Tambunan, 2008).

2.6 Filter Gas Buang

Keramik berpori sangat banyak digunakan untuk filtrasi ion-ion logam berat

dan absorbsi gas pada temperatur tinggi.

Keramik berporositas telah berhasil dibuat dan dimanfaatkan sebagai filter

dalam penuangan logam cair, sebagai katalisator yang ditempatkan dalam sistem gas

buang kenderaan bermotor (Van Vlack, 1985). Hal yang sama juga dilakukan oleh

Lindqvist dan Liden pada pembuatan keramik berpori dari bahan alumina dengan

cara menambahkan tepung jagung (Lindqvist dan Liden, 2000). Untuk mereduksi

pencemaran di atmosfer digunakan biofilter oleh Lee, dkk (2001).

Keramik berpori sebagai filter partikulat gas buang diesel juga telah dilakukan

(30)

memanfaatkan limbah anorganik dalam bentuk abu terbang (fly ash) dengan bahan

dasar lempung dan air. Pengujian menunjukkan bahwa sampel produk keramik

berpori tersebut memiliki susut bakar 1,2 – 3,7%, porositas semu 46,2 – 51,7%,

dengan ukuran pori berkisar antara 10 – 20 µm.

Porositas dapat diatur antara lain dengan menambahkan bahan aditif seperti

serbuk kayu dan bahan lain misalnya grog yang dapat menghasilkan gas pada saat

dibakar sehinggal meninggalkan rongga yang disebut pori. Hasil pengukuran keramik

cordierite berpori menunjukkan bahwa densitas berkisar 0,75-1,17 gr/cm3, porositas

58µ½, kekuatan patah 0,5-2 MPa, kekerasan (HV) 0,3-1,8 GPa (Sebayang, 2006).

Andrita (2008) dalam penelitiannya pada pembuatan keramik berpori untuk

digunakan sebagai filter gas buang diperoleh porositas berkisar antara 26,13% -

59,40%; densitas antara 0,658 – 1,363 gr/cm3..

2.7 Absorbsi

Terserapnya suatu substansi (adsorbat) pada permukaan yang dapat menyerap

(adsorben) disebut dengan absorbsi. Absorbsi gas buang merupakan kemampuan

penyerapan (absorbtion) gas buang suatu keramik berpori. Absorbsi gas buang ini

dilakukan dengan menggunakan gas analyzer.

Hal ini dapat terjadi diantara zat padat dengan zat cair, zat padat dengan gas,

zat cair dengan zat cair, serta zat cair dengan gas. Absorbsi terjadi akibat

molekul-molekul pada permukaan zat yang memiliki gaya tarik dalam keadaan tidak

(31)

dari gaya adhesinya). Akibatnya zat sebagai adsorben cenderung menarik zat-zat lain

yang bersentuhan dengan permukaannya.

Berdasarkan interaksi antara permukaan adsorben dengan adsorbat, adsorbsi

dibagi menjadi dua bagian :

a. Adsorbsi fisika terjadi bila gaya intermolekul besar lebih besar dari gaya

tarik antar molekul atau gaya tarik menarik yang lemah antara adsorbat

dengan permukaan adsorben, gaya ini disebut gaya Van der Waals.

Adsorbat dapat bergerak dari satu bagian permukaan ke bagian permukaan

lain dari adsorben.

b. Absorbsi kimia terjadi karena adanya reaksi antara molekul-molekul

adsorbat dengan adsorben dimana terbentuk ikatan kovalen dengan ion.

Gaya ikat adsorben ini bervariasi dan tergantung pada zat yang bereaksi.

2.8 Emisi Gas Buang

Uji emisi gas buang dengan menggunakan alat Gas Analyzer, alat ini dapat

menunjukkan kadar zat-zat polutan yaitu CO, CO2, dan HC yang keluar dari knalpot

kendaraan bermotor. Hasil pengukuran alat ini dapat langsung diketahui melalui

print- out yang langsung keluar dari alat tersebut. Hasil pengukuran meliputi kadar

CO (%), HC (ppm), CO2 (%), maupun O2. Gas analyzer dihubungkan dengan mobil

melalui pipa listrik yang dihubungkan ke baterai dan mesin mobil , kemudian mobil

(32)

ke dalam knalpot kendaraan dan secara otomatis alat bekerja serta hasil langsung

tertera pada monitor alat.

2.9 Karakteristik Bahan

2.9.1 Sifat Fisis

2.9.1.1 Penyusutan (Shrinkage)

Penyusutan terjadi akibat menurunnya porositas dimana keporian terisi oleh

bahan-bahan yang mudah melebur. Penyusutan suatu produk sangat erat

kaitannyanya dengan proses pembuatan (fabrication) bahan tersebut.

Temperatur pembakaran sangat berpengaruh terhadap penyusutan. Semakin

tinggi temperatur pembakaran yang diberikan terhadap bahan maka keporian akan

semakin tertutupi oleh bahan yang mudah melebur sehingga terjadi penyusutan yang

semakin besar.

Faktor-faktor lain yang mempengaruhi penyusutan antara lain :

a. Pembentukan.

b. Lama pembakaran.

c. Ukuran butiran.

d. Komposisi, dll.

Penyusutan massa adalah persentasi penyusutan massa sebelum dan sesudah

(33)

Msbl = massa sebelum dibakar (basah)

Msdh = massa sesudah dibakar (kering)

Penyusutan volum (susut bakar) adalah persentasi penyusutan volume sebelum

dan sesudah dibakar. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :

Vsbl = volum sebelum dibakar (basah)

Vsdh = volum sesudah dibakar (kering)

2.9.1.2 Porositas

Porositas sangat dipengaruhi oleh bentuk renik dan distribusinya. Secara umum

porositas dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu :

a. Porositas semu (apparent porousity), yaitu perbandingan volum renik

terbuka dengan volum total.

b. Porositas total, yaitu perbandingan jumlah volum renik terbuka dengan

volum renik tertutup terhadap volum total.

Porositas semu dapat ditentukan dengan metoda serapan (absorbtion method).

Persentase porositas keramik dapat diketahui berdasarkan daya serap bahan terhadap

(34)

Secara matematis hal inidapat dirumuskan sebagai berikut (Gurning, 1994) :

dimana : mb = massa basah (gr)

mk = massa kering (gr)

air = massa jenis (gr/cm3)

Vt = volume total sampel (m3)

2.9.1.3 Densitas

Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volum benda. Semakin tinggi

densitas (massa jenis) suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumnya.

Densitas rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumnya.

Sebuah benda yang memiliki densitas lebih tinggi akan memiliki volum yang

lebih rendah dari pada benda bermassa sama yang memiliki densitas lebih rendah.

Densitas (massa jenis) berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki

massa jenis yang berbeda. Dan satu zat yang sama berapapun massanya dan

berapapun volumenya akan memiliki densitas yang sama pula, oleh sebab itu

dikatakan bahwa massa jenis atau densitas merupakan ciri khas (sidik jari) suatu zat.

Untuk menghitung besarnya densitas dipergunakan persamaan matemetis

berikut (Gurning, 1994) :

(35)

2.9.2 Sifat Mekanik

2.9.2.1 Kekerasan

Kekerasan dapat didefenisikan sebagai ketahanan bahan terhadap penetrasi

pada permukaannya. Cara pengukuran kekerasan dapat ditetapkan dengan deformasi

yang berbeda, yaitu kekerasan Brinnel, Rochwell, Vickers, yaitu dengan alat yang

disebut Static Hardness Tests.

Dynamic Hardness Tests contohnya Shore Scleroscope, Pendulum Hardness,

CloudburstTest, Equotip Hardness. Alat uji kekerasan yang sering digunakan adalah

Brinnel Hardness, Rockwell dan Vickers. Ketiga alat uji ini menggunakan indentor

yang bentuknya berupa bola kecil, piramid, atau tirus.Identor berfungsi sebagai

pembuat jejak pada logam (sampel) dengan pembebanan tertentu, nilai kekerasan

diperoleh setelah diamater jejak diukur

Pada penelitian ini digunakan alat uji kekerasan Equotip Hardness, alat uji ini

diperkenalkan pada tahun 1977, dengan satuan pengukurannya disebut Leeb Value

sesuai dengan nama penemunya Dietmar Leeb, meggunakan baterai dalam

mengoperasikannya dan bekerja secara otomatis (digital), penggunaannya sangat

praktis sesuai dengan bentuknya yang kecil dan sedarhana dan dapat dibawa

kemanapun. Persamaan menghitung besarnya kekerasan (Voort, 1995) :

HB = Hardness of Brinnel

HV = Hardness of Vickers

(36)

2.9.2.2 Kuat Tekan

Besarnya kekuatan tekan suatu bahan merupakan perbandingan besarnya beban

maksimum yang dapat ditahan bahan dengan luas penampang bahan yang dapat

mengalami gaya tersebut. Secara matematis besarnya kuat tekan suatu bahan (Surdia,

1985) :

dimana : Pmaks = beban tekan maksimum (kgf)

A = luas penampang (cm2)

2.9.2.3 Kuat Pukul (Impact Strength)

Suatu bahan mungkin memiliki kekuatan tarik yang tinggi tetapi tidak

memenuhi syarat untuk kondisi pembebanan kejut. Ketahanan impak biasanya diukur

dengan menggunakan metod Izod atau Charpy yang bertakik maupun tidak bertakik.

Pada pengujian ini beban diayun dari ketinggian tertentu untuk memukul benda uji,

kemudian diukur energi yang diserap oleh perpatahan (Smallmann, 1991).

Alat yang digunakan untuk mengukur kuat pukul pada pengujian ini adalah Iber

Test (Gambar 2.3).

A P :

Tekan

Kuat σ= maks _...(2.6)

(37)

2.10 XRD (X Ray Diffraction)

XRD adalah suatu alat untuk menentukan identifikasi substansi atau kristal

yang terkandung dalam sampel, biasanya selalu memperhatikan pola difraksi yang

unik, kecuali bila sampel tersebut amorf atau gas. Pola difraksi yang muncul

mencerminkan substansi apa saja yang dikandung sampel tersebut. Analisa ini

dimulai dengan mengidentifikasi pola-pola difraksi yang muncul.

Pola-pola itu adalah merupakan substansi seperti apa adanya suatu sampel.

Misalnya suatu sampel mengandung senyawa Ax By, maka analisa kuantitatif XRD

tetap akan mengungkap senyawa Ax By. Berbeda dengan analisa kimia yang

memberikan adanya dua unsur A dan B. Selanjutnya, jika sampel tersebut

mengandung Ax By dan A2x By, maka analisa XRD tetap mengungkapkan senyawa

Ax By dan A2x By. Sedangkan menurut analisa kimia hanya memberi dua unsur A

dan B. Untuk mengerjakan analisa kualitatif dimulai dengan menganalisa dan

menyusun pola difraksi metoda bubuk. Pola difraksi yang telah dikoreksi merupakan

kumpulan substansi yang dapat dikenal. Suatu cara dibutuhkan dalam penyusunan

pola-pola difraksi sehingga penelusuran dapat dilakukan dengan cepat.

Nilai puncak pada grafik hasil XRD adalah merupakan pola difraksi yang

dihasilkan suatu bahan , akan mematuhi Hukum Bragg. Dari nilai d (jarak antar

(38)

Pada Gambar 2.4 ditunjukkan jalannya sinar pada bidang difraksi pada

peristiwa difraksi sinar-X, hingga diperoleh persamaan n = 2 d sin .

(39)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

3.1.1 Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di :

1. Laboratorium MIPA USU Medan.

2. Pusat Penelitian Fisika – LIPI, Kawasan Puspiptek Serpong Tangerang.

3. Laboratorium Penelitian PTKI Medan.

4. Bengkel PT. Astra Motor (Auto 2000) Jl. Gatot Subroto Medan.

5. Balai Riset dan Standarisasi Industri – Jl. Medan – Tj. Morawa Km. 9,3

3.1.2 Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan mulai awal September 2008 sampai dengan Mei 2009.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

1. Neraca Ohauss.

2. Ayakan 100 mesh.

3. Furnace..

4. Cetakan.

5. Alat Penghancur.

6. Universal Tokyo Testing Machine..

(40)

7. Equatif Hardness Tester.

8. Gas Analyzer

9. Jangka sorong.

10. Mixer.

11. Gelas Ukur.

12. Tungku Pembakaran.

13. Iber Test.

14. AAS Type AA-680.

15. XRD.

3.2.2 Bahan

1. Limbah padat pulp PT. TPL Porsea yang terdiri dari grit, dreg dan

biosludge dari kecamatan Porsea.

2. Clay dari Desa Ranggitgit Kecamatan Parmonangan Kab. Tapanuli

Utara.

3. Air.

Perbandingan antara bahan dasar grit, dreg, biosludge dan clay terdapat pada

(41)

No.

3.3 Prosedur Penelitian

a. Pengumpulan bahan-bahan lokal.

b. Penghancuran bahan dengan ukuran butir 100 mesh .

c. Analisa Spesifikasi Bahan dengan AAS.

d. Pembuatan cetakan.

e. Pembuatan sampel.

f. Pembakaran.

g. Pengamatan dilakukan dengan pengukuran susut massa, porositas,

densitas.

h. Uji mekanik (uji tekan, impak dan kekerasan).

i. Uji absorbsi gas buang (Gas Analyzer).

j. Uji XRD.

(42)

k. Diagram alir penelitian.

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Bahan Penyusun

(susut massa, porositas, densitas)

Uji Mekanik (kekerasan, impak,

kuat tekan) Uji Absorbsi

(43)

3.4 Variabel dan Parameter Penelitian

a. Variabel Penelitian

Variabel terikat pada penelitian ini adalah presentase gas buang yang

terabsorbsi dan variabel bebas adalah clay (sebagai aditif).

b. Parameter Penelitian

Parameter adalah ukuran data yang akan diperoleh dari hasil penelitian. Dan

yang menjadi parameter dalam penelitian ini adalah :

1. Porositas

2. Densitas

3. Kekerasan

4. Kekuatan Tekan

5. Absorbsi terhadap gas buang

3.5 Alat Pengumpul Data Penelitian

Alat pengumpul data adalah instrumen yang digunakan untuk mengumpulkan

data, yaitu : Atomic Absorbtion Spectrometer Type A- 680 untuk menganalisa

komposisi kimia bahan dasar sampel, Jangka sorong untuk mengukur diameter dan

tebal sampel, Neraca Ohauss untuk mengukur massa sampel, Gas Analyzer untuk

mengukur persentasi gas radikal CO, CO2, HC yang dapat terabsorb, Equatip

Hardness Tester untuk mengukur kekerasan sampel, Universal Tokyo Testing

Machine untuk mengukur kekuatan tekan sampel. Iber Test untuk mengukur kuat

(44)

3.6 Pengolahan Bahan

a. Pembutiran

Pembutiran dilakukan di Laboratorium Penelitian PTKI Medan dan Balai Riset

dan Standarisasi Industri Medan Jl. Medan- Tj.Morawa, dengan menggunakan alat

penggiling, dan diayak dengan ukuran butiran 100 mesh untuk keempat bahan dasar

(grit, dreg, biosludge dan clay).

b. Pencampuran (mixed)

Bahan dasar yang sudah berbentuk serbuk ditimbang, dalam hal ini dengan

komposisi grit, dreg, biosludge dan clay seperti pada Tabel 3.1, kemudian dicampur

secara merata (homogen).

c. Pembentukan sampel

Bahan yang telah ditimbang dicampur (bahan dasar + aditif) lalu ditambahkan

air. Untuk perlakuan pertama, ditambahkan air 300 ml dan setiap penambahan adtif

10%, air ditambahkan air kembali 20 ml. Kemudian diaduk dengan mikser selama 1

jam, lalu dimasukkan ke dalam cetakan stainless berbentuk silinder. Cetakan ini

terdiri dari dua silinder. Silinder pertama berdiameter lebih besar dengan diameter

dalam 3,84 cm dan silinder kedua berdiameter lebih kecil dengan diameter luar 1,61

cm dan tinggi keduanya masing-masing 30 cm. Silinder kecil diletakkan di sebelah

dalam dari silinder yang lebih benar. Bahan campuran keramik yang berbentuk

serbuk basah dituang ke dalam cetakan (ruang antara silinder besar dan silinder

kecil), kemudian dipres sampai tekanan 5 ton dengan menggunakan alat Universal

(45)

Untuk pengukuran kekuatan tekan, dibuat sampel berbentuk balok (pelet) yang

panjangnya 3,30 cm, lebar 2,30 cm, dan tinggi 1,50 cm. Untuk pengukuran kekerasan

dibuat sampel berbentuk koin dengan diameter 4,90 cm dan tinggi 3,20 cm.

Cetakan sampel dapat dibuka setelah 12 jam untuk silinder dan 1 jam untuk

balok dan koin. Selanjutnya dibiarkan diruang terbuka selama 4 hari agar siap untuk

dibakar. Sebelum dibakar terlebih dahulu ditimbang dan diukur volumenya.

d. Pembakaran

Pembakaran dengan menggunakan oven dari suhu kamar hingga suhu 1100º C

kemudian ditahan selama 2 jam, kemudian oven dimatikan (off).

e. Pendinginan

Pendinginan dilakukan secara perlahan-lahan, dengan membiarkan sampel

tetap didalam oven yang telah dalam kondisi off sampai selama 12 jam, kemudian

dikeluarkan untuk dilakukan pengukuran-pengukuran.

(46)

3.7 Pengukuran Volum dan Massa Sampel

Pengukuran volum sampel dilakukan dengan menggunakan jangka sorong,

yaitu dengan mengukur diameter dan tebal sampel. Hasil pengukuran volum sampel

ditunjukkan pada Tabel 4.2.

Pengukuran massa sampel dilakukan dengan menggunakan neraca Ohauss.

Pengukuran ini untuk membandingkan massa sampel sebelum dan sesudah dibakar,

hingga diperoleh persentasi penyusutannya, yang ditunjukkan pada Tabel 4.1.

3.8 Pengukuran Porositas dan Densitas

Pengukuran densitas dilakukan dengan membandingkan massa dan volume

sampel setelah dibakar. Pengukuran porositas dilakukan dengan merendam sampel di

dalam air selama satu hari (24 jam), kemudian massa sampel yang telah direndam

tersebut ditimbang, lalu dihitung besarnya porositas dengan menggunakan persamaan

(2.3) dan densitas dengan menggunakan persamaan (2.4).

3.9 Pengujian Kekerasan, Kuat Tekan dan Kuat Impak

Pengujian kekerasan dilakukan di Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan,

yaitu dengan menggunakan Equatip Hardness Tester. Hasil pengujian langsung

tertera di monitor alat dalam satuan BH (Brinell Hardness), yang kemudian

dikonversikan ke VH (Vickers Hardness) menurut persamaan (2.5). Dan pengujian

(47)

3.10 Analisa Kualitatif XRD

Analisa mikrostruktur dilakukan dengan menggunakan X- Ray Difraction

(XRD) yang ada di LIPI - Tangerang, dengan spesifikasi alat :

Nama alat : X-Ray Difractometer – Philips

Type : PW1835 NC9430

Tegangan Kerja : V = 40 KV

Arus : I = 30 mA

Radiasi : COK : = 1,78897 Å

3.11 Pengujian Absorbsi Gas Buang

Uji absorbsi gas buang dilakukan di PT.Astra International TSO Auto 2000 Jl.

Gatot Subroto Medan dengan menggunakan Gas Analyzer, yang bekerja secara

komputerisasi. Pengujian dilakukan dengan menggunakan sampel yang berbentuk

silinder dengan cara menempatkan sampel di dalam knalpot kendaraan dengan

bantuan baut, kemudian dimasukkan sensor pendeteksi gas buang kedalam sampel.

Pengujian untuk tiap sampel dilakukan selama 15 menit.

(48)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Telah dilakukan pengukuran, pengujian dan analisa terhadap sampel dengan

menggunakan jangka sorong, neraca Ohauss, equatip hardness tester, alat uji tekan,

Iber Test, XRD, gas analyzer.

4.1 Susut Massa

Data dari hasil pengukuran terhadap massa sampel sebelum dan sesudah

dibakar {Lampiran B) diolah dengan menggunakan persamaan (2.1) maka diperoleh

hasil seperti pada Tabel 4.1.

No Clay

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Susut Massa

(49)

Susut massa berkisar antara 11,49 – 25,21%. Grafik hubungan penambahan

clay terhadap susut massa ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Dari Gambar 4.1 terlihat bahwa semakin besar aditif clay yang diberikan maka

akan semakin kecil persentase susut massanya. Hal ini dimungkinkan karena

berkurangnya persentase grit, dreg dan biosludge yang di dalamnya terdapat bahan

yang dapat terbakar (combustible material) dan dapat menjadi hilang bila dipanaskan

pada suhu 1100oC.

Gambar 4.1 Grafik Susut Massa-Persentase Clay

Susut Massa - Persentase Clay

(50)

4.2 Susut Volum (Susut Bakar)

Dari data hasil pengukuran terhadap volume sampel sebelum dan sesudah

dibakar (Lampiran A dan Lampiran B) diolah dengan menggunakan persamaan (2.2)

maka diperoleh hasil seperti pada Tabel 4.2.

No Clay

Besarnya susut bakar yang diperoleh berkisar antara 1,68 – 2,14%. Grafik

(51)

Dari Gambar 4.2 ditunjukkan bahwa susut bakat relatif menurun secara linear

sampai penambahan clay dari 0 – 20%. Dari 20 – 30% ditujukkan bahwa susut bakar

relatif tidak berubah. Kemudian menurun secara dratis setelah penambahan clay dari

40 – 50%. Adanya penyusutan volum dengan penambahan aditif kemungkinan

disebabkan telah terjadi perubahan susunan atom pada sampel setelah terjadi proses

pembakaran.

4.3 Densitas dan Porositas

Dari data hasil pengukuran terhadap volume sampel sebelum dan sesudah

dibakar (Lampiran A dan Lampiran B) diolah untuk menentukan densitas dan

porositas. Persamaan (2.3) digunakan untuk menentukan persentase porositas dan Gambar 4.2 Grafik Susut Bakar-Persentase Clay

Susut Bakar - Persentase Clay

(52)

persamaan (2.4) digunakan untuk menentukan besar densitas. Maka, diperoleh hasil

dari kedua pengukuran seperti pada Tabel 4.3.

No Clay

Besar densitas sampel yang diukur berkisar antara 1,10 – 1,19% dan besar

porositas berkisar antara 23,24 – 50,11%. Grafik hubungan antara densitas dan

penambahan persentase clay ditujukkan pada Gambar 4.3.

(53)

Dari Gambar 4.3 terlihat bahwa densitas relatif naik dengan landai pada 0 –

20% clay, dan pada penambahan 20 – 30% clay, densitas relatif tetap. Dan, kembali

densitas relatif naik secara linear pada penambahan di atas 30 – 50% clay.

Grafik hubungan antara porositas dan penambahan persentase clay ditujukkan

pada Gambar 4.4.

(54)

Dari Gambar 4.4 terlihat bahwa poroitas relatif menurun secara linear seiring

penambahan persentase clay.

Dari kedua grafik densitas dan porositas ditunjukkan bahwa terdapat korelasi

yang jelas antara besarnya densitas dan porositas dengan penambahan persentase

clay. Besarnya densitas berbanding lurus dengan pertambahan clay, artinya semakin

besar persentase clay semakin besar pula densitas sampel. Sebaliknya terdapat

hubungan terbalik antara porositas dengan pertambahan pertambahan clay, yaitu

bahwa semakin besar pertambahan clay maka semakin kecil pula porositasnya. Kedua

hal ini terjadi karena bahan clay memang dimaksudkan untuk menambah densitas

dari sampel. Tapi kemungkinan juga sebagian pori tidak terjadi karena grit, dreg,

biosludge diikat clay sehingga tak terbakar habis pada saat pembakaran.

Gambar 4.4 Grafik Porositas - Persentase Clay

(55)

4.4 Kuat Tekan dan Kuat Pukul

Setelah melakukan pengujian terhadap kekuatan tekan maka diperoleh hasil

pengujian seperti pada Tabel 4.4 berikut.

No Clay

Dari hasil pengujian diperoleh pengukuran kuat tekan 0,98 – 30,87 MPa, dan

kuat pukul sampel berkisar antara 1,49 x 10-2 – 2,64 x 10-2 MPa. Grafik hubungan

antara kuat tekan dan kuat pukul dengan persentase penambahan clay ditunjukkan

pada Gambar 4.5 dan Gambar 4.6.

Dari Gambar 4.5 ditunjukkan bahwa kuat tekan cenderung naik secara linear.

Pada penambahan persentase clay 30% terjadi perubahan besar kuat tekan meskipun

(56)

Kuat Pukul - Persentase Clay

0,012

Gambar 4.6 Grafik Kuat Pukul - Persentase Clay

Kuat Tekan - Persentase Clay

0

(57)

Dari Gambar 4.6 ditunjukkan bahwa kuat pukul relatif tetap sampai

penambahan persentase clay 20%, lalu kemudian relatif naik dengan landai sampai

30%. Pada penambahan persentase clay sampai 40% , kuat pukul turun dengan relatif

sangat landai, dan kenudian naik relatif curam pada penambahan persentase clay 40%

sampai 50%.

4.5 Kekerasan

Dari hasil pengujian kekerasan yang telah dilakukan dengan menggunakan

Equotip Harness Tester diperoleh data hasil pengujian sebagaimana tertera pada

Tabel 4.5 berikut ini.

No Clay

(58)

Dari Tabel 4.5 ditunjukkan bahwa kekerasan sampel berkisar dari 87 – 126

MPa. Grafik hubungan antara kekerasan dengan penambahan persentase clay

ditunjukkan pada Gambar 4.7.

Dari Gambar 4.7 ditunjukkan bahwa kekerasan relatif naik dari penambahan

persentase clay dari 10 – 20%, dan setelah penambahan persentase clay dari 20 – 40%

relatif naik landai secara linear. Dari penambahan persentase clay 40 – 50%,

kekerasan sampel relatif naik secara curam.

4.6 Uji Absorbsi Gas Buang

Pertama dilakukan uji absorbsi tanpa filter sampel untuk mengetahui keadaan

awal dari gas buang (Lampiran F).

Kekerasan (Hv) - Persentase Clay

80

(59)

Hasil pengukuran awal tanpa filter diterakan pada Tabel 4.6 berikut ini..

Kemudian selanjutnya dilakukan pengujian dengan menggunakan filter sampel

dari tiap-tiap persentase clay yang pengujiannya berlangsung sekitar 15 menit

(Lampiran F). Hasil pengujian ini tertera pada Tabel 4.7.

No Clay (%)

Dengan Filter Absorbsi

(%)

Dari Tabel 4.7 diperoleh absorbsi CO terentang antara 9,56 – 47,41%, absorbsi

CO2 di antara 1,01 – 43,11%, absorbsi HC antara 5,81 – 48,68%. Tanpa Filter

CO CO2 HC O2

7,028 8,93 1101 1,39 Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Tanpa Filter

(60)

Grafik hubungan antara absorbsi CO, CO2, HC dengan persentase penambahan

clay ditujukkan pada Gambar 4.8 dan pertambahan O2 ditunjukkan pada Gambar 4.9.

Dari Gambar 4.8 ditunjukkan bahwa pada dasarnya bentuk grafik ketiga

absorbsi gas buang relatif memiliki bentuk yang sama. Absorbsi CO relatif menurun

secara linear sampai penambahan persentase clay 10%, lalu relatif tak berubah pada

penambahan persentase clay sampai 20%, lalu turun kembali sampai persentase clay

30%. Abosorbsi CO kembali naik pada persentase clay 40% dan akhirnya turun

kembali setelah persentase clay 50%. Absorbsi gas CO2 juga relatif menurun tajam

pada persentase clay 10%, relatif tetap sampai persentase clay 20%. Kemudian turun

Absorbsi CO, CO2, HC- Persentase Clay

0

(61)

lagi sampai persentase clay 30%, lalu naik pada 40% dan akhirnya turun lagi pada

persentase clay 50%. Absorbsi HC sedikit berbeda dengan yang lainnya, pada

persentase clay dari 10 – 20% cenderung naik, sedangkan pada persentase clay

lainnya relatif sama dengan absorbsi gas buang lainnya.

Jika ketiga gas yang terabsorbsi ternyata gas CO relatif lebih banyak diabsorbsi,

kemudian diikuti gas HC dan CO2.

Berbeda dengan ketiga gas lainnya, jumlah gas O2 ternyata bertambah. Hal

tertera pada Tabel 4.8 (Lampiran F).

No

Dari Tabel 4.8 ditunjukkan bahwa pertambahan persentase O2 berkisar antara

81,29 – 607,19%. Hubungan persentase pertambahan O2 dengan persentase clay

ditunjukkan pada Gambar 4.9.

(62)

Dari Gambar 4.9 ditunjukkan bahwa persentase gas O2 sangat berbeda dengan

ketiga gas lainnya. Jika jumlah ketiga gas lainnya berkurang, gas O2 malah

bertambah. Kemungkinan hal ini terjadi karena karena terjadinya permunian karbon.

Namun demikian, meskipun jumlah O2 bertambah dari 81,29 – 607,19%, pertambahn

jumlah ini tidak begitu signifikan dibandingkan ketiga gas lainnya.

Pada penambahan persentase clay sampai 10% terjadi penurun yang sangat

tajam yaitu dari 607,19% turun menjadi 283,45%. Kemudian relatif tak berubah

sampai penambahan 20%, kemudian turun lagi dengan relatf linear sampai persentase

clay 30%. Lalu naik lagi sampai persentase clay 40%, dan akhirnya turun lagi sampai

persentase clay 50%.

Gambar 4.9 Grafik Persentase Pertambahan O2 - Persentase Clay Pertambahan O2 - Persentase Clay

(63)

4.7 Hasil Uji Analisa XRD

Hasil uji sampel untuk aditif clay 20% diterakan pada Tabel 4.9 dan Tabel

4.10.

Tabel 4.9 Data XRD Clay + Pulp (2 , d, I, dan I/Io)

(64)

Pola difraksi sampel ditunjukkan pada Gambar 4.10.

Dari hasil uji XRD yang dilakukan pada sampel dengan aditif 20% tampak

bahwa intensitas maksimum terjadi pada puncak ke-7. Pada keadaan ini fasa yang

terbentuk adalah fasa Calcium Magnesium Aluminium Silicate (Ca-Mg-Al-Si-O).

10

3 ₈

2 1

4 5

6 9 ₁₁

12 13 14

Gambar 4.10 Pola Difraksi XRD Sampel Aditif 20%

(65)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan pengujian untuk pembuatan keramik berpori dengan aditif

clay sebagai filter gas buang kenderaan bermotor berbahan bakar premium (C6H12)

dengan memanfaatkan limbah padat pulp sebagai bahan dasarnya, maka diperoleh

kesimpulan sebagai berikut :

1. Keramik berpori berbahan dasar limbah padat pulp dengan aditif clay

telah berhasil dibuat.

2. Filter gas buang yang telah dibuat berhasil mengurangi polusi udara dari

gas buang kenderaan bermotor sebesar 9,56 – 47,41% CO, 1,23 – 43,11%

CO2, dan 6,15 – 48,87% HC.

3. Pada aditif 0% Clay absorbsi gas buang optimum.

4. Filter gas ternyata dapat meningkarkan persentase O2 sebesar 81,29 –

607,19%.

5. Karakteristik bahan keramik yang telah diuji yaitu susut massa 11,49 –

25,21%, susut bakar 1,62 – 2,14%, densitas 1,104 – 1,193%, porositas

23,25 – 50,11%, kuat tekan 0,98 – 30,87 MPa, kuat pukul 1,49 x 10-2 –

2,64 x 10-2 MPa, kekerasan 87 – 126 MPa,

(66)

5.2 Saran

1. Pada aditif 0% Clay perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk

menemukan aditif yang tepat karena pada komposisi tersebut absorbsi gas

buang optimum.

2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan secara kimia atau fisis tentang

terjadinya produksi oksigen.

3. Perlu dilakukan pengujian lanjutan dengan komposisi penambahan aditif

clay dan bahan penyusun keramik lainnya, misalnya, kuarsa atau feldsfar.

4. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai desain, nilai ekonomis dan

(67)

DAFTAR PUSTAKA

Andrita. 2008. Pengaruh Aditif Serbuk Kayu dalam Pembuatan Keramik Berpori

untuk Digunakan Sebagai Filter Gas Buang. Tesis Master, USU Medan.

Purbasari,A.2005. The Development of Porous Ceramics Product By Extrusion

Process in Laboratory Scale.Master Thesis. Bandung – Institute of Tecnology

Bandung.

Richard,L.H. and Robert,C.Schenck 1989. Process for Producing Porous Ceramic

Filter for Filtering of Particulates From Diesel Exhaust Gases. In United State

Patent 4871495. US Patent Storm.

Sasai, R, Masahiro Torazawa, Katsuya Shibaguchi, Hideaki Itoh, 2003. Preparation

of Porous Ceramis Materials Dispersed with Activated Carbon from Industrial Solid Wastes and Their Characterization, Journal of Ceramic Society of Japan.

Vol 111 (2003) no 1299 (november) pp. 826-830.

Sebayang. P. 2006. Pengaruh Penambahan Serbuk Kayu terhadap Karakteristik

Keramik Cordierite Berpori sebagai Bahan Filter Gas Buang. Pusat Penelitian

Fisika-LIPI, Serponng.

Sembiring,A.D. 1994. Penguat Bahan Keramik Untuk Konstruksi. Tesis, Universitas Sumatera Utara Medan.

Smallmann.R.E. 1991. Metalurgi Fisik Modern. Jakarta, PT. Gramedia.

Sudirjo,E. 2006. Penentuan Distribusi Benzena – Toluena Pada Kolom Absorbsi

Fixed - Bed Karbon Aktif, Fak.Teknik UI.

Surdia, T dan Shinroku Saito. 1985. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta, PT. Pradnya Paramita.

Syukur, M. 1982. Studi Difraksi Sinar-X Mengenai Perubahan Fasa Kaolin Bangka yang Dipanaskan. Tugas Akhir. Sekolah Pascasarjana ITB, Bandung.

Tambunan,T.D. 2008. Pembuatan Keramik Berpori Sebagai Filter Gas Buang

Dengan Aditif Karbon Aktif. Tesis Master, USU Medan.

(68)

Tugaswati, T. A., Suzuki S., Kiryu Y., Kawada T .1995. Automotive Air Pollution in

Jakarta With Special Emphasis on Lead, and Nitrogen Dioksida. In : Japan J of

Health and Human Ecologi 61: 261-75

Vlack,V. L.H. 1984. Ilmu dan Teknologi Bahan. Jakarta, Penerbit Erlangga.

Voort,V.G.F. 1995. Metallography, Principles and Practice. McGraw- Book Company.

Wardhana,W.A. 2004. Dampak Pencemaran Lingkungan, Yogjakarta, Penerbit Andi.

_____Admistrator. 2008 (http://www.tobapulp.com – diakses 12 Juni 2009).

_____Harian Analisa, Halaman 7, Selasa, 9 Juni 2009

_____Harian Berita Sore (http://beritasore.com/2008/07/15/pencemaran-udara-mencemaskan-uji-emisi-gas-buang-mobil-di-medan/ - diakses 11 Juni 2009).

_____Refractron Technology Corporation 2009).

_____Sodagembira. 2008 (http://www.sodagembira.com/fe_news.php?view_detail =yes&news_id=586 – diakses 11 Juni 2009).

_____Wikipedia (http://id.wikipedia.org/wiki/Keramik - diakses 21 Maret 2009).

(69)

Lampiran A Tabel Data Pengukuran Diameter dan Tinggi Sampel Silinder