• Tidak ada hasil yang ditemukan

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIK

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIK"

Copied!
20
0
0

Teks penuh

(1)

PENGARUH KECEPATAN PENGADUKAN

TERHADAP KUALITAS SILIKA DARI SEKAM PADI

DENGAN METODE LEACHING

PROPOSAL PENELITIAN

Oleh:

Joni Hermanto

NIM 13644009

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI

(2)

LEMBAR PERSETUJUAN

CALON PEMBIMBING I

PROPOSAL PENELITIAN

PENGARUH KECEPATAN PENGADUKAN

TERHADAP KUALITAS SILIKA DARI SEKAM PADI

DENGAN METODE LEACHING

JONI HERMANTO

NIM: 13 644 009

Calon Pembimbing I

(3)
(4)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Padi merupakan produk utama dari sektor pertanian bagi negara agraris, termasuk Indonesia. Hasil penggilingan padi menghasilkan padi 65%, sekam 20%, dan lain-lain (Ismunadji, 1988 dalam Agung dkk., 2013). Dimana potensi ini sangat besar dengan jumlah produktivitas padi di Kalimantan Timur pada tahun terakhir 2014 tercatat sebanyak 42.67 Kw/Ha dengan total lahan pertanian seluas 101387 Ha (BPS Kaltim, 2014). Hal ini mengalami peningkatan setiap tahunnya.

Sekam padi merupakan hasil samping dari industri penggilingan yang biasanya hanya digunakan sebagai bahan bakar bata dan hasil pembakarannya yang berupa abu biasanya hanya digunakan sebagai abu gosok. Selain itu, limbah penggilingan ini hanya dibuang begitu saja di beberapa wilayah. Hal ini dapat merugikan bagi lingkungan dan masyarakat sekitar pada jumlah yang besar padahal, sekam padi dapat diolah agar nilai ekonomi dari limbah tersebut meningkat.

Kandungan yang terdapat di sekam padi adalah Sellulosa, lignin, serat, abu, air, dan lain-lain. Abu yang terdapat dalam sekam padi sebesar 13.16%-29.04% (Ismunadji, 1988 dalam Agung dkk, 2013) berdasarkan hasil dari proximate analysis. sedangkan untuk kandungan silika dioksida (SiO2) dalam abu

sekam padi sebesar 86.90%-97.30% (Houston, 1972 dalam Agung dkk, 2013). Melihat dari data tersebut, sekam padi dapat diolah menggunakan metode ekstraksi padat-cair untuk memperoleh silika sebagai produk baru yang dapat meningkatkan nilai ekonomi dari limbah hasil penggilingan padi.

(5)

1.2 Rumusan Masalah

Pemanfaatan limbah hasil penggilingan padi yang berupa sekam sudah banyak dilakukan oleh para peneliti terdahulu. Salah satunya yang dilakukan oleh M. Galang Fajar Agung, dkk (2013). Dari penelitian yang telah mereka lakukan diperoleh silika dari sekam padi dengan menggunakan metode ekstrasi padat-cair. Penelitian dilakukan dengan jalan mengetahui pengaruh konsentrasi pelarut yang digunakan dan waktu ekstrasi terhadap konversi yang dihasilkan. Hasil terbaik yang didapatkan oleh Galang dkk., sebesar 50.49% dengan variasi konsentrasi pelarut KOH 10% dan waktu ekstraksi selama 90 menit. Peneliti lain melakukan hal serupa yaitu mengolah sekam padi menjadi silika dengan metode reaksi kimia dan netralisasi. Hal yang divariasikan pada penelitian tersebut adalah waktu reaksi dan rasio molar reaktan. Kondisi terbaik pada penelitian ini berupa waktu reaksi selama 60 menit dan rasio molar reaktan NaOH/SiO2 antara 3 dan 5 dengan

konversi sekam pada menjadi silika sebesar 82% (Soeswanto dan Lintang, 2011). Jika ditelaah dengan seksama, kedua peneliti yang disebutkan dalam paragraf 1 melakukan perlakuan yang sama terhadap bahan baku dalam hal ini sekam padi. Pada peneliti pertama silika yang dihasilkan masih rendah sekitar 50.49% sedangkan pada peneliti kedua menghasilkan silika sebesar 82%. Perbedakan ini menjadikan hasil penelitian yang dilakukan oleh peneliti pertama M. Galang Fajar Agung, dkk (2013) masih memiliki titik kelemahan dari segi konversi yang dihasilkan.

(6)

1.3 Tujuan Dan Manfaat

Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh kecepatan pengadukan pada saat proses ekstraksi berlangsung sehingga diperoleh konversi sekam padi menjadi silika mendekati 100%.

Manfaat dari penelitian ini antara lain :

1. Mengatasi masalah penanganan limbah hasil penggilingan padi 2. Menambah nilai guna dan ekonomi dari limbah sekam padi tersebut

(7)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sekam Padi

Padi merupakan tanaman semusim yang termasuk ke dalam golongan rumput-rumputan yang masuk ke dalam genus oryza linn dan family Gramineae (poaceace) (IKAPI, 1990). Sekam padi adalah bagian terluar butir padi, yang merupakan hasil samping penggilingan padi. Butir sekam padi tidak halus (± 3-4 mm) dan bobotnya ringan sehingga tempat penyimpanannya membutuhkan tempat yang luas. Sel-sel sekam yang telah masak mengandung lignin dan silika dalam konsentrasi tinggi. Menurut De Datta, bahwa kandungan silika diperkirakan berada dalam lapisan luar, sehingga permukaannya keras dan sulit menyerap air, mempertahankan kelembaban, serta menurut Houston, sekam memerlukan waktu yang lama untuk mendekomposisinya (Bantacut, 2006 dalam Werdi dan Insani, 2012).

Indonesia merupakan salah satu Negara penghasil padi terbesar di ASEAN. Maka dari itu, untuk sekam padi yang dihasilkan juga besar. Kandungan kimia dari sekam padi dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 2.1 Komposisi Sekam Padi

Komposisi % (berat)

Kadar Air 32.40 – 11.35 Protein Kasar 1.70 – 7.26

Lemak 0.38 – 2.98 Ekstrak Nitrogen Bebas 24.70 – 38.79

Serat 31.37 – 49.92 Abu 13.16 – 29.04 Pentosa 16.94 – 21.95 Sellulosa 34.34 – 43.80 Lignin 21.40 – 46.97 Sumber : Ismunadji, 1988, dalam Agung, dkk., 2013

Abu sekam padi dapat dihasilkan melalui 2 cara seperti pembakaran di tanah lapang atau menggunakan oven pada suhu kurang lebih 700oC. Kandungan

(8)

Komposisi % (berat)

Sumber : Houston,D.F., 1972 dalam Werdi dan Insani 2012

2.2 Silika

Silika yang biasa disebut particulate silika, terbentuk baik dari fase uap maupun dari presipitasi larutan. Silika dalam bentuk powder atau bubuk memiliki struktur yang lebih terbuka dengan volume pori yang lebih tinggi daripada silika gel dalam bentuk yang sama. Silika dinotasikan sebagai senyawa silikon dioksida (SiO2), yang dalam penggunaannya dapat berupa berbagai macam bentuk,

contohnya amorphous. Secara komersial, silika merupakan sumber dari elemental silikon dan digunakan secara luas sebagai material bangunan dan dalam variasi bentuk amorphous-nya, silika sering digunakan sebagai desiccant, adsorbent, filler, dan komponen katalis. Silika merupakan bahan baku utama pada industri glass, keramik, dan industri refraktori dan bahan baku yang penting untuk produksi larutan silikat, silikon dan alloy.

Proses presipitasi terjadi dalam beberapa langkah diantaranya adalah nukleasi partikel, pertumbuhan partikel menjadi ukuran yang diinginkan, koagulasi untuk membentuk akumulasi dengan kontrol pH dan konsentrasi ion natrium, serta penguatan kumpulan partikel tanpa nukleasi lebih lanjut. Silika banyak digunakan di indusri karena sifat dan morfologinya yang unik, meliputi antara lain : luas permukaandan volume porinya yang besar, dan kemampuan untuk menyerap berbagai zat seperti air, oli serta bahan radioaktif. Pada umumnya silika bisa bersifat hidrofobik ataupun hidrofilik sesuai dengan struktur dan morfologinya. (Van Vlack, 1989).

1. Sifat fisika

 Bentuk : powder

(9)

 Water absorption value : 250 % min

 Oil absorption value : 225 % min

 Solubility in water : 0,012 g/100ml

 kandungan silika : ± 99 %

 density : 2,634 g/cm3

 Surface area : 5-100 m2/g

 Spesific gravity : 2 2. Sifat kimia

Silika memilik dua gugus fungsi yang bebeda pada permukaanya, yaitu gugus (Si-OH) dan gugus siloxane (Si-O-Si). Kedua gugus fungsi ini mempengaruhi properti pada permukaan sekaligus aplikasi dari silika itu sendiri. Suatu permukaan dengan 5-6 gugus silanol /nm2 menghasilkan

silika presipirasi yang hidrofilik sedangkan gugus siloxane bersifat inert secara kimiawi dan kereaktifannya menghasilkan silika dengan permukaan yang beragam. Sehingga reaksinya dengan organosilanes atau silikon membuatnya bersifat hidrofobik.

2.3 Ekstraksi Padat-Cair

Ekstraksi padat-cair (leaching) adalah transfer difusi komponen terlarut dari dalam padatan inert ke dalam pelarutnya. Proses ini merupakan proses yang bersifat fisik karena komponen terlarut kemudian dikembalikan lagi kekeadaan semula tanpa mengalami perubahan kimiawi. Ekstraksi dari bahan padat dapat dilakukan jika bahan yang diinginkan dapat larut dalam solven pengekstraksi. Ekstraski berkelanjutan diperlukan apabila padatan hanya sedikit larut dalam pelarut namun, sering juga digunakan pada padatan yang larut karena efektivitasnya (Lucas et. al., 1949).

(10)

dengan ekstraksi refluks maupun kontinyu (sinambung) yang biasa disebut ekstraksi soxhlet.

Dalam beberapa kasus leaching hamaparan zat padat, pelarutnya mungkin bersifat mudah menguap, sehingga operasinya memerlukan tangki tertutup di bawah tekanan. Tekanan diperlukan pula untuk mendorong pelarut melalui zat padat yang kurang permeabel. Deretan tangki bertekanan, yang dioperasikan dengan aliran pelarut arus lawan-arah dinamakan baterai difusi (diffusion battery) (Mc Cabe et. al., 1993).

Ekstraksi padat-cair dengan pelarut yang didihkan beserta simplisia selama waktu tertentu dan jumlah pelarutnya konstan, karna pelarut terus bersirkulasi didalam refluks (menguap, didinginkan, kondensasi, kemudian menetes kembali ke menstrum (campuran pelarut dan simplisia) di dalam alat).

2.4 Faktor Yang Mempengaruhi Ekstraksi

Ada empat faktor penting yang mempengaruhi proses operasi ekstraksi diantaranya :

1. Ukuran partikel

Ukuran partikel mempengaruhi kecepatan ekstraksi. Semakin kecil ukuran partikel maka areal terbesar antara padatan terhadap cairan memungkinkan terjadi kontak secara tepat. Semakin besar partikel, maka cairan yang akan mendifusi akan memerlukan waktu yang relative lama.

2. Faktor Pengaduk

Semakin cepat laju putaran pengaduk partikel akan semakin terdistribusi dalam permukaan kontak akan lebih luas terhadap pelarut. Semakin lama waktu pengadukan berarti difusi dapat berlangsung terus dan lama pengadukan harus dibatasi pada harga optimum agar dapat optimum agar konsumsi energi tak terlalu besar. Pengaruh faktor pengadukan ini hanya ada bila laju pelarutan memungkinkan.

3. Temperatur

(11)

4. Pelarut

Pemilihan pelarut yang baik adalah pelarut yang sesuai dengan viskositas yang cukup rendah agar sirkulasinya bebas. Umumnya pelarut murni akan digunakan meskipun dalam operasi ekstraksi konsentrasi dari solute akan meningkat dan kecepatan reaksi akan melambat, karena gradien konsentrasi akan hilang dan cairan akan semakin viskos pada umumnya (Coulson, 1955).

2.6 Gravimetri

Analisis gravimetri merupakan cara analisis kuantitatif berdasarkan berat tetap (berat konstan)nya. Dalam analisis ini, unsur atau senyawa yang dianalisis dipisahkan dari sejumlah bahan yang dianalisis.Bagian terbesar dari analisis gravimetri menyangkut perubahan unsur atau gugus dari unsur atau senyawa yang dianalisis menjadi senyawa lain yang murni dan mantap (stabil) sehingga dapat diketahui berat tetapnya. Berat unsur atau gugus yang dianalisis dihitung dari rumus senyawa serta berat atom penyusunnya (Besset et. al., 1994).

Suatu metode analisis gravimetrik biasanya didasarkan pada reaksi kimia seperti :

aA+rR → AaRr

Dimana a molekul analit A, bereaksi dengan r molekul reagennya R. Produknya yakni AaRr, biasanya merupakan suatu substansi yang sedikit larut yang bisa

ditimbang setelah pengeringan, atau yang bisa dibakar menjadi senyawa lain yang komposisinya diketahui, untuk kemudian ditimbang. Biasanya reagen R ditambahkan secara berlebih untuk menekan kelarutan endapan. Syarat yang harus dilalui agar metode gravimetrik berhasil :

1. Proses pemisahan hendaknya cukup sempurna sehingga kuantitas analit yang tak-terendapkan secara analitis tak-dapat dideteksi (biasanya 0,1 mg atau kurang, dan menetapkan penyusunan utama dari suatu makro).

2. Zat yang ditimbang hendaknya mempunyai susunan yang pasti dan hendaknya murni, atau sangat hamper murni.

(12)

1. Memilih pelarut sampel

Pelarut yang dipilih harus lah sesuai sifatnya dengan sampel yang akan dilarutkan.

Misalnya : HCl, H2SO4, dan HNO3 digunakan untuk melarutkan sampel dari logam – logam.

2. Pengendapan analit

Pengendapan analit dilakukan dengan memisahkan analit dari larutan yang mengandungnya dengan membuat kelarutan analit semakin kecil, dan pengendapan ini dilakukan dengan sempurna.

Misalnya : Ca+2 + H2C2O4 => CaC2O4 (endapan putih) 3. Pengeringan endapan

Pengeringan yang dilakukan dengan panas yang disesuaikan dengan analitnya dan dilakukan dengan sempurna. Disini kita menentukan apakah analit dibuat dalam bentu oksida atau biasa pada karbon dinamakan pengabuan.

4. Menimbang endapan

Zat yang ditimbang haruslah memiliki rumus molekul yang jelas Biasanya reagen R ditambahkan secara berlebih untuk menekan kelarutan endapan (Day and Underwood, 2002).

(13)

A= berat A

berat sampel×100 BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian

Penelitian ini berlangsung paling lama 2 bulan setelah persiapan bahan baku selesai. Persiapan bahan baku dan penelitian akan dilakukan di Laboratorium Kimia Dasar di Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Samarinda sedangkan pengambilan bahan baku akan dilakukan di Muara Badak, Kutai Timur, Kalimantan Timur. Hasil produk yang didapatkan akan dihitung konversi yang terjadi menggunakan metode gravimetri yang akan dilakukan di Laboratorium Instrumen Jurusan Kimia, SMK Negeri 1 Bontang.

3.2 Rancangan Penelitian

A. Variabel Berubah

Kecepatan Pengadukan 400rpm ; 450rpm ; 525rpm ; 625rpm ; 750 rpm

B. Variabel Tetap

1. Temperatur Pengeringan 200oC

2. Lama Proses Pengeringan 100 menit 3. Temperatur Pengabuan 700oC

4. Lama Proses Pengabuan 4 jam

5. Ukuran Abu 270 mesh

6. Massa Abu 10 gram

7. Konsentrasi Pelarut 15% 8. Volume Pelarut 50 ml 9. Tempatur Ekstrasi 105oC

10. Lama Proses Ekstraksi 90 menit 11. Temperatur Analisis 100oC

(14)

C. Variabel Respon

Konversi Sekam Padi %Konversi= Produk

Reaktan×100

3. Digital Muffle Furnace FH-03071228002 4. Spatula

5. Batang Pengaduk 6. Kaca Arloji

7. Labu Ukur 100 ml, 250 ml 8. Botol Semprot

9. Gelas Kimia 100 ml, 250 ml

10. Pipet Volume 5 ml, 10 ml, 25 ml, 50 ml 11. Bulp

12. Buret 50 ml

13. Statif dan Klem 14. Condensor

15. 1 Set Alat Ekstraksi Refluks 16. Corong Kaca

17. Corong Buchner 18. Cawan Porselin 19. Gegep

20. Desikator

21. Neraca Digital Sartorius CPA 124S-MOD B. Bahan

(15)

3. NaOH 4 N

4. HCl 4 N

5. Aquadest 6. Vaseline

7. Kertas Saring Wahtman 42

(16)

Pr od uk

B.

F. Prosedur Penelitian

B.1 Preparasi Sekam Padi

1. Mencuci sekam padi dari kotoran-kotoran yang terikut pada saat pengambilan sekam padi dari tempat penggilingan.

2. Setelah sekam padi sudah bersih dari kotoran, kemudian mengeringkan sekam padi tersebut menggunakan oven pada temperatur 200oC selama 100 menit.

3. Memanaskan sekam padi kering di dalam furnace selama 4 jam dengan temperatur 400oC untuk mengabukan sekam padi tersebut.

4. Mengayak abu yang sudah dihasilkan menggunakan screening dengan ukuran 270 mesh.

B.2 Proses Ekstraksi Dan Pemurnian Silika

1. Mengambil 10 gram abu sekam padi yang telah dihasilkan dari proses pengabuan dan memasukkan ke dalam labu leher 3.

2. Menambahkan 50 ml larutan NaOH 15%.

3. Memastikan aliran pendingin sudah berjalan secara terus-menerus. 4. Memulai ekstraksi dengan mengatur temperatur heat mantle 105oC

(17)

5. Memisahkan antara larutan hasil ekstraksi dengan residu selama proses.

6. Menambahkan larutan HCl 4N ke dalam larutan hasil ekstraksi sampai larutan HCL menjadi netral.

7. Menimbang kertas saring kosong.

7. Menyaring endapan yang terbentuk pada proses penetralan dengan larutan lainnya.

8. Mencuci endapan dengan aquadest.

9. Menganalisa endapan yang tertinggal pada kertas saring.

10. Mengulangi langkah 1-10 dengan variasi putaran pengadukan yang telah ditentukan sebelumnya.

B.3 Analisa Silika

1. Memasukkan kertas saring yang terdapat endapan ke dalam oven selama 60 menit pada temperature 100oC.

2. Setelah 60 menit, memindahkan ke desikator untuk proses pendinginan selama 60 menit.

3. Menimbang kertas saring.

4. Melakukan langkah 1-3 sampai didapat berat yang konstan.

5. Menghitung konversi sekam padi menjadi silika menggunakan

persamaan : %Konversi= Produk

Reaktan×100

(18)
(19)

DAFTAR RUJUKAN

McCabe, W.L., Smith, J.C., & Harriott, P. (1993). Unit Operations of Chemical Engineering (5th ed.). New York: McGraw-Hill, Inc.

Lucas., Howard, J., & Pressman, D. (1949). Principles and Practice In Organic Chemistry. New York: John Wiley and Sons, Inc.

Day, R.A., & Underwood, A.L. (2002). Analisis Kimia Kuantitatif (Edisi 6). (Iis Sopyan, Penerjemah.). Jakarta: Erlangga.

Besset, J., Denney, R.C., Jeffery, G.H., & Mendham, J. (1994). Buku Ajar Vogel : Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik (Edisi 4). (Hadyana Pudjaatmaka & Setiono, Penerjemah.). Jakarta: Buku Kedokteran, EGC.

Anggota IKAtan Petani Indonesia. (1990). Budidaya Tanaman Padi. Yogyakarta: Kanisius.

Van Vlack, L.W. (1989). Ilmu dan Teknologi Bahan (Ilmu Logam dan Bukan Logam) (Edisi 5). (Sriati Djarie, Penerjemah.). Jakarta: Erlangga.

Badan Pusat Statistik Kalimantan Timur. Tabel Luas Panen- Produktivitas-Produksi Tanaman Padi Provinsi Kalimantan Timur. kaltim.bps.go.id/subjek/view/id/53#subjekViewTab3 diakses pada tanggal 9 Maret 2015 10:41

Geankoplis, C.J. (1995). Transport Processes and Unit Operation (3rd ed.).

Boston: Allyn and Bacon, Inc.

Coulson, J.M., & Richardson, J.F. (1956). Chemical engineering, volume II : Unit operations. New York: McGraw-Hill Book Company, Inc.

Wikipedia. Silicon Dioxide. en.wikipedia.org/wiki/silicon_dioxide diakses pada tanggal 28 Mei 2015 15:20

Agung, G.F., Hanafie, M.R., & Mardina, P. (2013). Ekstraksi Silika Dari Abu Sekam Padi Dengan Pelarut KOH. Jurnal Konversi, Vol.2, No.1, 28-30. ejournal.unlam.ac.id/index.php/konversi/article/viewFile/488/444 diakses pada tanggal 24 Februari 2015 10:46

(20)

Soeswanto, B., & Ninik, L. (2011). Pemanfaatan Limbah Abu Sekam Padi Menjadi Natrium Silikat. Jurnal Fluida Sains dan Teknologi, Vol.7, No.1, 18-22.

ftp://ki.polban.ac.id/JurnalFluidaEdisiMei2011/PEMANFAATAN_LIMBA

H_ABU_SEKAM_PADI_MENJADI_NATRIUM_SILIKAT.pdf diakses

pada tanggal 25 Februari 2015, 12:49

Gambar

Tabel 2.1 Komposisi Sekam Padi

Referensi

Dokumen terkait

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi Sistem Informasi Akuntansi (SIA) dan Sistem Pengendalian Internal yang diterapkan pada Perusda Pabrik Es (PE) Saripetojo

Hasil analisis statistika diperoleh hasil bahwa ada perbedaan yang signifikan antara daya tahan kardiorespirasi antara peserta didik yang mengikuti ekstrakutikuler bolavoli

Setelah menjelaskan lebih lanjut tentang Mekanisme Penyaluran zakat Senif fῑsabῑllah untuk Beasiswa Setegah Penuh Tahun 2012 s/d 2015 penulis tidak melihat adanya

A segurança das câmeras IP não depende apenas dos seus usuários, mas também dos fabricantes, que devem garantir que seus dispositivos permaneçam seguros e sempre

Resistensi yang dilakukan ulun Lampung merupakan upaya untuk mewujudkan kembali bumi Lappung sebagaimana konsep sang bumi rua jurai , sekaligus untuk mengambil

Pelaksanaan upacara ini merupakan kelanjutan dari acara mapiteges dimana dalam acara ini anggota keluarga yang ikut lebih banyak dan juga didukung dengan teman-teman dari calon

Berdasarkan pernyataan tersebut, upaya pelestarian perlu dilakukan dengan melakukan penelitian berupa alih aksara dan alih bahasa terhadap naskah-naskah tua itu. Apabila tidak

Pengaruh Perlakuan Steam Blanching dan Perendaman Asam Sitrat Terhadap Kualitas Kunyit (Curcuma domestica Val.) yang Dikeringkan dengan Menggunakan Solar Tunnel