ABSTRAK
M.SYAMSUDINNOR.Y .Kualitas Arang Aktif (Active Charcoal) Dari Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jack), dibawah bimbingan Heriad Daud Salusu, S.Hut.MP.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kualitas tandan kosong dan cangkang kelapa sawit sebagai bahan baku pembuatan arang aktif dan Untuk mengetahui rendemen arang aktif dari bahan baku tandan kosong dan cangkang kelapa sawit.
Penelitian dilaksanakan selama 4 bulan yang dilaksanakan di Laboratorium Hasil Hutan Non Kayu dan Laboratorium Sifat-Sifat Kayu dan Pengujian, Politeknik Pertanian Negeri Samarinda.
Dari hasil perhitungan kadar air arang aktif yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar antara 10,11- 13,34 %, kadar zat mudah menguap berkisar antara 33,76 – 47,81 %, kadar abu berkisar antara 2,44 – 3,58 % pada cangkang sawit dan 13,55 – 16,02 % pada tandan kosong, kadar karbon terikat berkisar antara 36,17 – 59,56 %, dan daya serap iodium yang diperoleh berkisar antara 845,08 – 1025,84 mg/g.
RIWAYAT HIDUP
M.SYAMSUDINNOR.Y Lahir pada tanggal 19 September 1986 di Samarinda Propinsi Kalimantan Timur. Merupakan anak ke 2 (dua) dari 4 bersaudara dari pasangan M.Yusuf.K dan Ibunda tercinta Dahliana.
Tahun 1993 memulai pendidikan formal pada SDN 046 Lok Bahu Kota Samarinda Propinsi Kalimantan Timur dan lulus tahun 1999. kemudian melanjutkan ke SMP Negeri 25 Lok Bahu Kota Samarinda Propinsi Kalimantan Timur, lulus tahun 2002, pada tahun 2003 melanjutkan ke SMU Islam Kota Samarinda Propinsi Kalimantan Timur dan lulus tahun 2006, dan pada tahun yang sama melanjutkan Pendidikan tinggi pada Politeknik Pertanian Negeri Samarinda.
Pada tanggal 16 Maret 2009 sampai 02 Mei 2009 mengikuti program Praktek Kerja Lapang (PKL) di PT. WANAJAYA NAGAPUSPA Kelurahan Baiya Kecamatan Palu Utara Kota Madya Palu Sulawesi Tengah.
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan Syukur kehadirat Allah SWT atas petunjuk dan rahmat-Nya sehingga saya selaku penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini tepat pada waktunya.
Karya ilmiah ini disusun berdasarkan pengamatan yang dilakukan sebagai salah satu syarat menyelesaikan studi pada Politeknik Pertanian Negeri Samarinda.
Pada kesempatan ini saya selaku penulis tak lupa mengucapkan banyak terima kasih sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Wartomo, MP, selaku Direktur Politeknik Pertanian Negeri Samarinda. 2. Bapak M. Fikri Hernandi, S.Hut, MP, selaku Ketua Jurusan Pengolahan Hasil
Hutan.
3. Bapak Heriad Daud Salusu, S.Hut.MP, selaku dosen pembimbing yang telah banyak membimbing dan memberi petunjuk dalam penulisan karya ilmiah ini. 4. Bapak Ir. Joko Prayitno, MP, selaku dosen penguji.
5. Para teknisi yang telah banyak membantu terselesainya penelitian ini.
6. Ayahanda dan Ibunda tercinta, beserta keluarga yang telah banyak memberi dukungan baik secara moril maupun spiritual.
7. Bapak Sahruzah R. Sungkowo, beserta keluarga yang telah banyak membantu PKL di Palu, Sulawesi Tengah.
8. Serta rekan-rekan angkatan 2006 tanpa terkecuali yang banyak mendukung secara moril maupun spiritual.
Penyusun menyadari bahwa dalam pembuatan laporan ini masih banyak kekurangan, untuk itu diharapkan saran dan kritiknya. Namun demikian panulis berharap karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak yang memerlukannya.
Kampus, Sei Keledang, Juli 2009
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PENGESAHAN ... i
RINGKASAN ... ii
RIWAYAT HIDUP ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
I. PENDAHULUAN II. TINJAUAN PUSTAKA A. Arang aktif... 3
B. Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jack) ... 9
III. METODE PENELIITAN A. Waktu dan Tempat ... 12
B. Bahan dan Alat penelitian ... 12
C. Prosedur penelitian... 13
D. Pengolahan Data ... 14
IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil... 17
B. Pembahasan ... 18
V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ... 23
B. Saran ... 24 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
No.
Tubuh utama
Halaman
1.
Standar SNI-06-3730-1995... 142.
Analisa Arang Aktif Cangkang Kelapa Sawit ... 173. Analisa Arang Aktif Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 17
4 Kadar Air Cangkang Kelapa Sawit ... 28
5. Kadar Air Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 28
6. Kadar Abu Cangkang Kelapa Sawit... 29
7. Kadar Abu Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 29
8. Zat Terbang Cangkang Kelapa Sawit... 30
9. Zat Terbang Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 30
10. Kadar Karbon Terikat cangkang Kelapa Sawit ... 31
11. Kadar Karbon Terikat Tandan Kosong Kelapa Sawit... 31
12. Daya Serap Iodium Cangkang Kelapa Sawit ... 32
DAFTAR GAMBAR
No.
Tubuh utama
Halaman
1. Cangkang Kelapa Sawit ... 33
2. Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 33
3. Kiln Portable ... 33
4. Arang Tandan Kosong Kelapa Sawit ... 33
5.
Arang Cangka ng Kelapa sawit ... 336. Timbangan Elektrik ... 33
7. Thermoline Furnace ... 34
8. Arang Aktif Cangkang Kelapa Sawit ... 34
9. Oven... 34
10. Arang Aktif Tandan Kosong sawit ... 34
I. PENDAHULUAN
Berdasarkan data Dinas Perkebunan Propinsi Kaltim 2002 bahwa potensi kelapa sawit berjumlah 132.173,50 Ha dan rata-rata produksi 11.019,79 Kg/ha. Sampai dengan tahun 2007 luas lahan sawit sebesar 266.000 ha dan program pemerintah tentang sejuta hektar sawit yang diharapkan bisa tercapai tahun 2018 mendatang, hal ini perlu mendapat dukungan yang luas. Namun seiring dengan hadirnya pabrik pengolahan sawit, akan timbul permasalahan tersendiri yaitu tentang limbah pasca produksi tersebut (Anonim, 2004).
Dalam rangka pemanfaatan jenis limbah tersebut di atas dan mengurangi pencemaran lingkungan serta memanfaatkannya menjadi barang bernilai tambah, maka limbah- limbah tersebut dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan arang aktif karena arang dapat dibuat dari bahan yang mengandung lignoselulosa seperti limbah pertanian, perkebunan, kayu, tulang, dll (Sudradjat, R. 1982).
Peningkatan nilai ekonomis pemanfaatan limbah Tempurung Kelapa Sawit dapat dilakukan dengan mengolahnya menjadi arang aktif. Dalam dunia industri, arang aktif sangat diperlukan karena dapat mengabsorbsi bau, warna, gas, dan logam. Pada umumnya arang aktif digunakan sebagai bahan penyerap dan penjernih. Disamping itu kebutuhan Indonesia akan arang aktif untuk bidang industri masih relatif tinggi disebabkan semakin meluasnya pemakaian arang aktif pada sektor industri.
Selama ini penggunaan kayu untuk bahan baku arang dan turunan arang seperti karbon aktif umumnya berasal dari sisa tebangan hutan produksi alam dan tebang habis jenis kayu tertentu, antara lain kayu Bakau da n Tancang. Ketersediaan kayu untuk bahan baku arang ini semakin terbatas seiring dengan menurunnya produksi kayu dari hutam alam, sedang kayu yang berasal dari hutan tanaman industri (HTI) lebih banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan industri kayu pertukangan dan pulp. Menurunnya produksi kayu berdampak pada menurunnya produksi arang. Hal ini dapat dilihat pada data ekspor arang yang cenderung menurun sejak 5 tahun terakhir (BPS 1997- 2001).
Pada tahun 2000, impor arang aktif tercatat sebesar 2,770,573 kg berasal dari negara Jepang, Hongkong Korea, Taiwan, Cina, Singapura, Philipina, Sri Lanka, Malaysia, Australia, Amerika Serikat, Kanada, Inggris, Jerman, Denmark, dan Italia (Anonim 2000).
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Arang Aktif
Arang aktif atau karbon aktif merupakan konfigusrasi yang atom karbonnya dibebaskan dari ikatan unsur lain, serta rongga atau pori dibersihkan dari senyawa lain atau kotoran sehingga permukaan dan pusat aktif menjadi luas atau daya absorbsi terhadap cairan dan gas akan meningkat.
Bahan baku untuk arang aktif adalah semua bahan arang yang mengandung karbon misalnya yang umum digunakan adalah tempurung kelapa, kulit biji kemiri, kulit biji kelapa sawit, tulang, dan batubara. Tetapi juga dapat digunakan arang dari kayu. Bahan pengak tif adalah ZnCl2, CaCl2, HNO3, MgCl2.
Secara luas, arang aktif digunakan pada industri kimia, makanan dan farmasi, seperti untuk pembuatan minyak makan, obat sakit perut, penjernih air minum, pembuatan gula pasir, penyerap gas (racun), karbid, pembuatan batu bateray dan lain-lain.
Dalam satu gram karbon aktif, pada umumnya memiliki luas permukaan seluas 500-1500 m2, sehingga sangat efektif dalam menangkap partikel-partikel yang sangat halus berukuran 0.01-0.0000001 mm. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Dalam waktu 60 jam biasanya karbon aktif tersebut manjadi jenuh dan tidak aktif lagi. Oleh karena itu
biasanya arang aktif di kemas dalam kemasan yang kedap udara. Sampai tahap tertentu beberapa jenis arang aktif dapat di reaktivasi kembali, meskipun demikian tidak jarang yang disarankan untuk sekali pakai. Reaktifasi karbon aktif sangat tergantung dari metode aktivasi sebelumnya, oleh karena itu perlu diperhatikan keterangan pada kemasan produk tersebut.
Karbon aktif tersedia dalam berbagai bentuk misalnya gravel, pelet (0.8-5 mm) lembaran fiber, bubuk (PAC : powder active carbon, 0.18 mm atau US mesh 80) dan butiran-butiran kecil (GAC : Granular Active carbon, 0.2-5 mm) dsb. Serbuk karbon aktif PAC lebih mudah digunakan dalam pengolahan air dengan sistem pembubuhan yang sederhana.
Bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun mineral yang mengandung karbon dapat dibuat menjadi arang aktif, bahan tersebut antara lain: tulang, kayu lunak, sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, sabut kelapa, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, kayu keras dan batubara.
Secara umum proses pembuatan arang, dicuci dengan air selanjutnya dikeringkan pada temperatur 300 °C. Dengan proses kimia, bahan baku dapat dikarbonisasi terlebih dahulu, kemudian dicampur dengan bahan-bahan kimia.
Proses Fisika
Bahan baku terlebih dahulu dibuat arang. Selanjutnya arang tersebut digiling, diayak untuk selanjutnya diaktifasi dengan cara pemanasan pada temperatur 1000 °C yang disertai pengaliran uap. Proses fisika banyak digunakan dalam aktifasi arang antara lain :
a. Proses Briket: bahan baku atau arang terlebih dahulu dibuat briket, dengan cara mencampurkan bahan baku atau arang halus dengan “ter”. Kemudian, briket yang dihasilkan dikeringkan pada 550 °C untuk selanjutnya diaktifasi dengan uap.
b. Destilasi kering: merupakan suatu proses penguraian suatu bahan akibat adanya pemanasan pada temperatur tinggi dalam keadaan sedikit maupun tanpa udara. Hasil yang diperoleh berupa residu yaitu arang dan destilat yang terdiri dari campuran metanol dan asam asetat. Residu yang dihasilkan bukan merupakan karbon murni, tetapi masih mengandung abu dan “ter”. Hasil yang diperoleh seperti metanol, asam asetat dan arang tergantung pada bahan baku yang digunakan dan metoda destilasi. Diharapkan daya serap arang aktif yang dihasilkan dapat menyerupai atau lebih baik dari pada daya serap arang aktif yang diaktifkan dengan menyertakan bahan-bahan kimia. Juga dengan cara ini, pencemaran lingkungan sebagai akibat adanya penguraian senyawa-lenyawa kimia dari bahan-bahan pada saat proses pengarangan dapat
diihindari. Selain itu, dapat dihasilkan asap cair sebagai hasil pengembunan uap hasil penguraian senyawa-senyawa organik dari bahan baku.
Pohan, dkk (1985), mengatakan ada empat hal yang dapat dijadikan batasan dari penguraian komponen kayu yang terjadi karena pemanasan pada proses destilasi kering, yaitu:
1. Batasan A adalah suhu pemanasan sampai 200 °C. Air yang terkandung dalam bahan baku keluar menjadi uap, sehingga kayu menjadi kering, retak-retak dan bengkok. Kandungan karbon lebih kurang 60 %.
2. Batasan B adalah suhu pemanasan antara 200-280 °C. Kayu secara perlahan - lahan menjadi arang dan destilat mulai dihasilkan. Warna arang menjadi coklat gelap serta kand ungan karbonnya lebih kurang 70%.
3. Batasan C adalah suhu pemanasan antara 280-500 °C. Pada suhu ini akan terjadi karbonisasi selulosa, penguraian lignin dan menghasilkan “ter”. Arang yang terbentuk berwarna hitam serta kandungan karbonnya meningkat menjadi 80%. Proses pengarangan secara praktis berhenti pada suhu 400 °C.
4. Batasan D adalah suhu pemanasan 500 °C, terjadi proses pemurnian arang, dimana pembentukan “ter” masih terus berlangsung. Kadar karbon akan meningkat mencapai 90%. Pemanasan diatas 700 °C, hanya menghasilkan gas hidrogen.
Menurut Widjaja dan Darjo (1980), secara umum dan sederhana proses pembuatan arang aktif terdiri dari tiga tahap yaitu:
1. Dehidrasi : proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170 °C.
2. Karbonisasi : pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Suhu diatas 170°C akan menghasilkan CO, CO2 dan asam asetat. Pada suhu 275°C,
dekomposisi menghasilkan “ter”, metanol dan hasil samping lainnya. Pembentukan ka rbon terjadi pada temperatur 400 – 600 0C
3. Aktifasi : dekomposisi tar dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau CO2 sebagai aktifator.
Proses aktifasi merupakan hal yang penting diperhatikan disamping bahan baku yang digunakan. Yang dimaksud dengan aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul - molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi. Metoda aktifasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah:
1. Aktifasi Kimia.
Aktifasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakian bahan kimia. Aktifator yang digunakan adalah
bahan-bahan kimia seperti: hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, asam-asam anorganik
seperti H2SO4 dan H3PO4.
2. Aktifasi Fisika.
Aktifasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO2. Umumnya arang dipanaskan didalam tanur
pada temperatur 800-900°C. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah merupakan reaksi eksoterm sehingga sulit untuk mengontrolnya. Sedangkan pemanasan dengan uap atau CO2 pada temperatur tinggi merupakan reaksi
endoterm, sehingga lebih mudah dikontrol dan paling umum digunakan.
Beberapa bahan baku lebih mudah untuk diaktifasi jika diklorinasi terlebih dahulu. Selanjutnya dikarbonisasi untuk menghilangkan hidrokarbon yang terklorinasi dan akhimya diaktifasi dengan uap. Juga memungkinkan untuk memperlakukan arang kayu dengan uap belerang pada temperatur 500°C dan kemudian desulfurisasi dengan H2 untuk mendapatkan arang dengan aktifitas tinggi.
Dalam beberapa bahan barang yang diaktifasi dengan percampuran bahan kimia, diberikan aktifasi kedua dengan uap untuk memberikan sifat fisika tertentu (Anonymous, 1982).
B. Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jack)
Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jack) diyakini berasal dari Afrika Barat. Walaupun demikian, kelapa sawit ternyata cocok dikembangkan diluar daerah asalnya, termasuk Indonesia. Hingga kini kelapa sawit telah diusahakan dalam bentuk perkebunan dan pabrik kelapa sawit oleh sekitar tujuh Negara produsen terbesarnya.
Kelapa sawit di datangkan ke Indonesia pada tahun 1848 dan mulaidibudidayakan secara komersial dalam bentuk perusahaan perkebunan pada tahun 1911. Dalam perkembangannya melalui salah satu produksinya, yaitu minyak sawit, kelapa sawit.
1. Ekologi Kelapa Sawit
Pertumbuhan dan produksi kelapa sawit dipengaruhi oleh banyak faktor, baik faktor dari luar maupun faktor dan tanaman kelapa sawit itu sendiri. Faktor--faktor tersebut pada dasamya dapat dibedakan menjadi Faktor--faktor lingkungan, Faktor--faktor genetis, dan faktor teknis-agronomis. Dalam menunjang pertumbuhan dan proses produksi kelapa sawit, faktor tersebut saling terkait dan mempengaruhi satu sama lain. Untuk mencapai produksi kelapa sawit yang maksimal, diharapkan ketiga faktor tersebut harus selalu ada dalam keadaan optimal.
2. Varietas Tanaman Kelapa Sawit
Berdasarkan ketebalan tempurung dan daging buah, dikenal 4 (empat) varietas kelapa sawit, yaitu :
1. Dura
Tempurung cukup tebal antara 2 - 8 mm dan tidak terdapat lingkaran sabut pada bagian luar tempurung. Daging buah relatif tipis dengan persentase daging buah terhadap buah bervariasi antara 35 - 50 %. Kernel (daging biji) biasanya besar dengan kandungan minyak yang rendah.
2. Pisifera
Tempurung sangat tipis, bahkan hampir tidak ada, tetapi daging buahnya tebal. Persentase daging buah terhadap buah cukup tinggi, sedangkan daging biji sangat tipis. Jenis Pisifera tidak dapat diperbanyak tanpa menyilangkan dengan jenis yang lain. Varietas ini dikena l sebagai tanaman betina yang steril sebab bunga betina gugur pada fase dini. Oleh sebab itu, dalwn persilangan dipakai sebagai pohon induk jantan. Penyerbukan silang antara Pisifera dengan Dura akan menghasilkan varietas Tenera.
3.Tenera
Varietas ini mempunyai sifat-sifat yang berasal dari kedua induknya, yaitu Dura dan Pisifera. Varietas inilah yang banyak ditanam di perkebunan--perkebunan pada saat ini. Tempurung sudah menipis, ketebalannya berkisar antara 0,5 - 4,0 mm, dan terdapat lingkaran serabut disekeliling- nya. Persentase daging buah terhadap buah tinggi, antara 60 - 96 %. Tandan buah
yang dihasilkan oleh Tenera lebih banyak dari pada Dura, tetapi ukuran tandannya relatif lebih kecil.
4. Macro Carya
Tempurung sangat tebal sekitar 5 mm, sedang daging buahnya tipis sekali. Tanaman Kelapa sawit terdiri dari berbagai bagian-bagian sebagai berikut : pelepah, tandan kosong (TKS) dan cangkang kelapa sawit. Pelepah hasil penjalangan atau praning, tandang kosong sawit (TKS) adalah tandan berisi biji sawit yang sudah diperas minyak crudetaln (CPO) nya sedangkan cangkang sawit adalah kulit biji sawit yang teksturnya lebih keras, berukuran lebih kurang 1 – 2 cm yang terdapat didalamya daging biji yang disebut juga cernel. Cernel tersebut mengandung minyak sawit.
Limbah kelapa sawit terdiri dari : 1. Tandan kosong sawit (TKS)
TKS merupakan limbah proses pengepresan menjadi minyak kelapa sawit yaitu minyak yang keluar dari sabuk tiap buah sawit tiap jumlah banyak atau per tandan. Limbah ini tersedia dalam jumlah besar dan tersedia setiap saat selama kegiatan produksi berlangsung dan selama ini digunakan sebagai bahan bakar (Setyamidjaya, 1991).
2. Cangkang Sawit
Cangkang sawit adalah bagian kulit dari biji sawit yang juga merupakan limbah tersedia dengan jumlah besar bertekstur keras dibandingkan dengan bagian tandan kosong sawit maupun pelepahnya.
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat 1. Waktu
Penelitian ini di laksanakan selama kurang lebih empat bulan, yang terdiri dari persiapan bahan dan pembuatan arang aktif dua bulan dan dua bulan pengambilan data dan penulisan hasil penelitian.
2. Tempat
Penelitian dilaksanakan di Lab. Hasil Hutan Non Kayu dan pengujian di Lab. Sifat-Sifat Kayu dan Pengujian Program Studi Teknologi Hasil Hutan Jurusan Pengolahan Hasil Hutan.
B. Bahan dan Alat Penelitian
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah tandan kosong dan cangkang kelapa sawit. Untuk proses aktivasi pada pembuatan arang aktif digunakan bahan kimia Na2CO3, masing- masing dengan konsentrasi 1%, 1,5%, dan 2%.
Bahan-bahan yang digunakan untuk analisis mutu adalah aquades, larutan iodium (I2), natrium thiosulfat (Na2S2O3).
Untuk pembuatan arang sebelum mendapatkan karbon aktif digunakan alat untuk pembuatan arang terpadu dengan asap cair yaitu thermocouple, pH- meter, kipas angin, listrik, ember plastik, oven, timbangan, gelas ukur, cawan porselin, dan lain- lain, serta tungku/kiln portable yang telah dimodifikasi disesuaikan dengan
bahan baku yang digunakan. Kiln ini terbuat dari besi, dimana badan kiln berbentuk silindris. Untuk pengolahan karbon aktif digunakan thermoline furnace, dan alat-alat pengujian arang aktif.
C. Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan sebagai berikut:
a. Tahap Persiapan Bahan/Preparasi Bahan:
Pada tahap ini bahan baku dikering anginkan kemudian dilakukan penimbangan terhadap tandan kosong dan cangkang kelapa sawit sebelum pengarangan.
b. Tahap Pirolisis:
Kayu yang telah kering angin tersebut dimasukkan ke dalam tungku pembakaran tertutup untuk pembuatan arang. Untuk mengetahui apakah arang telah terbentuk dilakukan dengan mengeluarkan contoh bongkahan tempurung dari dalam tungku melalui lubang pembakaran dengan ciri-ciri terbentuknya arang adalah warna arang hitam mengkilat dan mengeluarkan suara dentingan jika dijatuhkan ke lantai.
c. Tahap Aktivasi:
Aktivasi dilakukan secara khemis menggunakan garam- garam mineral Na2CO3 dengan konsentrasi masing- masing 1%, 1,5%, dan 2%. Arang
direndam selama 24 jam kemudian dicuci sampai filtratnya netral terhadap selanjutnya dengan memanaskan arang yang telah direndam dalam thermoline pada suhu 900°C selama 1 jam.
d. Tahap Pengujian/Analisis:
Setelah aktivasi selesai, thermoline didinginkan selama 24 jam kemudian arang aktif yang terbentuk dapat dikeluarkan dan ditimbang. Selanjutnya arang aktif dihaluskan dan dianalisis kualitasnya.
D. Pengolahan Data
Pengujian dan analisis data dilakukan untuk mengetahui kualitas arang aktif Standar yang digunakan untuk mengetahui kualitas aktif yang dihasilkan menggunakan Standar SNI-06-3730-1995.
Adapun parameter Standar SNI-06-3730-1995 adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Standar SNI-06-3730-1995
Jenis Analisa Nilai
Kadar air (%) < 15
Kadar abu (%) < 10
Kadar Zat Terbang (%) < 25
Kadar Karbon Terikat (%) > 80 Daya Serap Iodium (mg/g) > 750
1. Kadar Air
Data kadar air digunakan rumus: Ka =
Keterangan:
Ka = Kadar air
Lw = Berat Awal (contoh uji sebelum oven) Lo = Berat Kering Tanur (contoh uji selesai oven) 2. Kadar Abu
Data kadar abu digunakan rumus:
Kadar abu =
3. Kadar Zat Terbang
Data kadar zat terbang digunakan rumus: Kadar zat terbang =
4. Kadar Karbon Terikat
Data kadar karbon terikat digunakan rumus:
Kadar Karbon Terikat = 100% - ( Kadar Zat Abu + Kadar Zat Terbang)
Berat Kadar Abu X 100 % Berat Kering Tanur
Berat Kering Tanur – Berat Zat Terbang X 100% Berat Kering Tanur
Lw – Lo X 100% Lo
5. Kadar Serap Iodium
Data kadar serap iodium digunakan rumus:
Kadar Serap Iodium = Keterangan : V = Volume tetrasi N = Konsentrasi W = Berat sampel (12 – V X N / 0,1) X 12,95 X 5 W
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Arang Aktif
Dari penelitian yang telah dilaksanakan diperoleh data hasil penelitian seperti berikut ini :
Tabel 2. Analisa Arang Aktif Cangkang Kelapa Sawit
Konsentrasi Na2CO3 Kadar Air (%) Zat Terbang (%) Daya Serap Terhadap Iodium (mg/g) Kadar Karbon Terikat (%) Kadar Abu (%) 1 % 10.40 38.21 884.59 58.35 3.45 1,5 % 10.33 36.67 870.22 59.75 3.58 2 % 10.47 38.00 845.08 59.56 2.44
Tabel 3. Analisa Arang Aktif Tandan Kosong Kelapa Sawit
Konsentrasi Na2CO3 Kadar Air (%) Zat Terbang (%) Daya Serap Terhadap Iodium (mg/g) Kadar Karbon Terikat (%) Kadar Abu (%) 1 % 13.34 46.57 993.71 37.71 15.73 1,5 % 10.11 47.81 1008.13 36.17 16.02 2 % 12.02 33.76 1025.84 37.70 13.55
B. Pembahasan
a. Kadar Air
Penetapan kadar air bertujuan untuk mengetahui sifat higroskopis arang aktif. Kadar air arang aktif yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar antara 10,11 – 13,34 %. Kadar air tertinggi pada cangkang sawit diperoleh dari perlakuan dengan penambahan Na2CO3 2% yaitu sebesar 10,474% dan
terendah dari perlakuan dengan penambahan Na2CO3 1,5 % yaitu sebesar
10.33 %; sedangkan untuk tandan kosong kadar air tertinggi diperoleh dari perlakuan dengan penambahan Na2CO3 1% yaitu sebesar 13,34 % dan
terendah dari perlakuan dengan penambahan Na2CO3 1 ,5 % yaitu sebesar
10,11%. Secara keseluruhan kadar air karbon aktif dari tandan kosong sawit lebih tinggi dari cangkang sawit.
Kadar air yang diha silkan dari penelitian ini memenuhi standar kualitas arang aktif berdasar SNI 06- 3730-1995, yaitu maksimal 15% untuk arang aktif bentuk serbuk. Secara keseluruhan kadar air hasil penelitian ini relatif kecil, hal ini menunjukkan bahwa kandungan air terikat bahan baku yang dikarbonisasi lebih dahulu keluar sebelum diaktivasi.
b. Kadar Zat Terbang
Tujuan dari penetapan kadar zat terbang ini adalah untuk mengetahui besaran kandungan senyawa yang mudah menguap yang terkandung dalam
arang aktif pada suhu 900 °C. Pada penelitian ini, kadar zat terbang yang dihasilkan berkisar antara 33,76 – 47,81 %. Kadar zat terbang terendah diperoleh dari arang aktif tandan kosong dengan perlakuan Na2CO3 2 %
dan tertinggi dari tandan kosong dengan perlakuan Na2CO3 1,5 %.
Dari hasil penelitian ini semua kadar zat terbang yang dihasilkan tidak memenuhi standar kualitas arang aktif berdasar SNI 06-3730-95, yaitu mempunyai kadar zat terbang maksimal 25%,. Hal ini menurut Pari et al. (2000) kemungkinan disebabkan karena tidak sempurnanya penguraian senyawa non karbon seperti CO2, CO, CH4 dan H2.
c. Kadar Abu
Penetapan kadar abu arang aktif dilakukan untuk mengetahui kandungan oksida logam dalam arang aktif. Pada penelitian ini kadar abu yang dihasilkan berkisar antara 2,44 – 3,58 % pada cangkang sawit, sedangkan untuk tandan kosong berkisar antara 13,55 – 16,02 %. Kadar abu arang aktif terendah untuk cangkang sawit dihasilkan pada perlakuan Na2CO3 2% yaitu
sebesar 2,44 %, sedangkan tertinggi pada perlakuan Na2CO3 1,5 % yaitu
sebesar 3,58 %. Untuk tandan kosong kadar abu arang aktif terendah pada perlakuakan Na2CO3 2 % yaitu sebesar 13,55 % dan tertinggi pada
perlakuan Na2CO3 1,5 % sebesar 16,02 %. Hasil penelitian kadar abu ini
06-3730-1995 yaitu maksimal 10 %. Arang aktif dari tandan kosong sawit tidak memenuhi standar SNI karena memiliki kadar abu diatas 10 %, rendahnya kadar abu kemungkinan disebabkan pada waktu aktifasi terjadi kontak dengan udara sehingga terjadi proses pembakaran lebih lanjut dimana arang aktif yang terbentuk berubah menjadi abu. sedangkan untuk arang aktif dari cangkang sawit memenuhi standar SNI karena kadar abunya dibawah 10 %.
Hasil penelitian ini menunjukkan adanya kecenderungan semakin tinggi konsentrasi bahan pengaktif maka kadar abu yang dihasilkan semakin rendah Hal ini sesuai dangan penelitian Pari et al. (2000) yang membuat arang aktif dari kayu Acacia mangium, dimana semakin tinggi konsentrasi bahan pengaktif, kadar abu yang dihasilkan makin rendah.
d. Kadar Karbon Terikat
Penentuan kadar karbon terikat arang aktif bertujuan untuk mengetahui kandungan karbon setelah proses karbonisasi. Kadar karbon terikat yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar antara 36,17 – 59,56 %. Kadar karbo n terikat terendah dari cangkang sawit dihasilkan dari perlakuan Na2CO3 1% sebesar 58,35 % dan tertinggi pada perlakuan
Na2CO3 2% sebesar 59,56 %. Untuk tandan kosong sawit diperoleh kadar
karbon terikat terendah pada perlakuan Na2CO3 1,5 % sebesar 36,17 %
Berdasarkan SNI 06-3730-1995, kadar karbon terikat pada penelitian ini yang tidak memenuhi syarat terutama pada arang aktif dari tandan kosong sawit yang jauh di bawah nilai standar yang ada, sedangkan dari cangkang sawit hampir mendekati standar SNI.
Bila dibandingkan dengan penelitian arang aktif dari sabut kelapa sawit oleh Pari et al. (2004), kadar karbon terikat yang dihasilkan tidak jauh berbeda dimana nilai karbon terikat yang diperoleh sebesar 43,2 %.
e. Daya Serap Arang Aktif terhadap Iodium
Penetapan daya serap arang aktif terhadap daya serap iodium bertujuan untuk mengetahui kemampuan arang aktif untuk menyerap larutan berwarna. Daya serap iodium yang diperoleh berkisar antara 845,08 – 1025,84 mg/g. Pada cangkang sawit diperoleh nilai tertinggi sebesar 884,59 % pada perlakauan Na2CO3 1% dan terendah pada perlakuan Na2CO3 2%
sebesar 845,08 mg/g, sedangkan pada tandan kosong diperoleh nilai tertinggi sebesar 1025,84 % pada perlakauan Na2CO3 2% dan terendah pada perlakuan
Na2CO3 1% sebesar 993,71 mg/g.
Daya serap arang aktif terhadap iodium yang dihasilkan dari penelitian ini semuanya memenuhi standar kualitas arang aktif berdasarkan SNI 06-3730- 1995, yaitu minimal 750 mg/g.
Besarnya daya serap arang aktif terhadap iodium kemungkinan disebabkan senyawa hidrokarbon yang tertinggal pada permukaan arang terbuang pada waktu aktifasi, sehingga permukaannya menjadi aktif. Berdasarkan nilai daya serap iodium arang aktif yang dihasilkan pada penelitian ini maka arang aktif yang dihasilkan cukup baik digunakan sebagi industri obat dan makanan (menyaring, penghilangan bau dan rasa), minuman keras dan ringan (penghilangan warna, bau pada minuman), kimia perminyakan (penyulingan bahan mentah), pembersih air (penghilangan warna, bau penghilangan resin ), budi daya udang (pemurnian, penghilangan ammonia, nitrit, penol, dan logam berat), industri gula (penghilagan zat-zat warna, menyerap proses penyaringan menjadi lebih sempurna ), pelarut yang digunakan kembali (penarikan kembali berbagai pelarut), pemurnian gas (menghilangkan sulfur, gas beracun, bau busuk asap), katalisator (reaksi katalisator pengangkut vinil khlorida, vinil asetat), dan pengolahan pupuk (pemurnian, penghilangan bau).
Bila dibandingkan dengan penelitian teknologi alternatif pemanfaatan limbah industri pengolahan kayu oleh Pari et al. (2002), kualitas arang aktif yang dihasilkan memenuhi SNI karena daya serap yodiumnya lebih dari 750 mg/g, dengan harga jual arang aktif bervariasi antara Rp 6.500 – Rp 15.000/kg tergantung pada kualitas yang diinginkan.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamatan dan analisisnya, maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Limbah industri pengolahan kelapa sawit berupa cangkang dan tandan kosong, dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan arang aktif dan bahan kimia N a2C O3 sebagai aktivator.
2. Kadar air yang dihasilkan pada penelitian cangkang kelapa sawit berkisar antara 10,33-10,47% dan tandan kosong kelapa sawit berkisar antara 10,11-13,34%, penelitian ini memenuhi standar kualitas arang aktif berdasarkan SNI 06-3730-95, yaitu maksimal 15%.
3. Kadar zat terbang yang dihasilkan pada penelitian cangkang kelapa sawit berkisar antara 36,37-38,21% dan tandan kosong kelapa sawit berkisar antara 33,76-47,81%, penelitian ini tidak memenuhi standar kualitas arang aktif berdasar SNI 06-3730-95, yaitu mempunyai kadar zat terbang maksimal 25%. 4. Kadar abu yang dihasilkan berkisar antara 2,44-3,58% pada cangkang kelapa
sawit, sedangkan untuk tandan kosong kelapa sawit berkisar antara 13,55-16,02%. Hasil penelitian kadar abu cangkang kelapa sawit memenuhi standar kualitas arang aktif berdasarkan SNI 06-3730-95, yaitu maksimal 10%,
sedangkan arang aktif dari tandan kosong kelapa sawit memenuhi standar SNI karena memiliki kadar abu diatas10%.
5. Kadar karbon terikat yang dihasilkan pada penelitian cangkang kelapa sawit berkisar antara 58,35-59,75% dan tandan kosong kelapa sawit berkisar antara 36,17-37,71%, penelitian ini tidak memenuhi standar kualitas arang aktif berdasar SNI 06-3730-95, yaitu mempunyai kadar karbon terikat diatas 80%. 6. Daya serap iodium yang dihasilkan pada penelitian cangkang kelapa sawit
berkisar antara 845,08-884,59mg/g dan tandan kosong kelapa sawit berkisar antara 993 ,71-1025,8mg/g, penelitian ini memenuhi standar kualitas arang aktif berdasar SNI 06-3730-95, yaitu minimal 750 mg/g.
B. Saran
1. Mengingat potensi sumber daya kelapa sawit cukup besar di Kalimantan Timur terutama setelah digalakkannya perkebunan kelapa sawit, disarankan kepada pihak investor perkebunan dan pemerintah provinsi Kalimantan Timur untuk menjajaki mengembangkan industri arang aktif untuk memanfaatkan limbah dari pabrik pengolahan kelapa sawit.
2. Dilakukannya penelitian lebih lanjut tentang manfaat ara ng aktif dalam kehidupan masyarakat seharí-hari.
DAFTAR PUSTAKA
Alwatan, 2007. Biokimia Produk Karbonisasi. Peneliti Laboratorium Kimia, Jurusan Kimia, Politeknik Pertanian Negeri Samarinda.
Anonymous (1979), Mutu dan Cara Uji Arang Aktif, Standar lndustri Indonesia, No. 0258-79, Departemen Perindustrian RI : 1-2.
Anonymous (1982), Prototipe Alat Pembuatan Arang Aktif dan Asap Cair
Tempurung, Badan Penelitian dan Pengembangan lndustri,
Dept.Perindusutrian RI : 1-7.
Anomim, 1995. Mutu dan Cara Uji Arang Aktif Teknis. Standar Nasional Indonesia (SNI) 06-3730-1995. Dewan Standarisasi. Jakarta.
Anomim, 1996. Arang Aktif Untuk Air Minum. Standar Nasional Indonesia (SNI) 06-4253-1996. Dewan Standarisasi. Jakarta.
Pari, G., 1996. Kualitas Arang Aktif dan 5 Jenis Kayu. Buletin Penelitian Hasil Hutan. Vol, 14. No.2 pp.60-68. Bogor.
Pari, G.; D. Hendra. 1999. Pembuatan Arang Aktif dari Tandan Kosong Kelapa Sawit. Buletin Penelitian Hasil Hutan. Vol, 17. No.2 pp.113-122. Bogor.
Pari, G.; T. Nurhayati; Hartono, 2000. Kemungkinan Pemanfaatan Acacia
mangium Willd. untuk Pemurnian Minyak Kelapa Sawit. Buletin Penelitian
Hasil Hutan. Vol, 18. No.1 pp.40-53. Bogor.
Pari, G., 2007. Penelitian Limbah Sawit Sebagai Produk Karbonisasi. Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Bogor.
Perrich, J.R. 1981. Activated Carbon Adsorption for Waste Water Treatment. CRC Press, Inc. Florida.
Pohan, H.g; dkk (1984/1985), Pengembangan Pembuatan Arang Aktif Tahap II
dari Tempurung Kelapa, Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Indusri
Hasil Pertanian. Bogor; 4-8
Widjaja A.P; Darjo, S (1980) , Pembuatan Arang Aktif dengan Cara Destilasi Kering Tempurung II, Komunikasi Balai Penelitian Kimia Bogor, no.
Tabel 4. Kadar Air Cangkang Kelapa Sawit Konsentrasi Na2CO3 Berat Awal (g) Berat Akhir (g) Kadar Air (%) Kadar Air Rata-Rata (%) 0,5028 0,4532 10,94 1 % 0,5161 0,4698 9,86 10,40 0,5141 0,4671 10,06 1,5 % 0,5068 0,4568 10,93 10,33 0,5038 0,4561 10,46 2 % 0,5064 0,4584 10,47 10,47
Tabel 5. Kadar Air Tandan Kosong Kelapa Sawit
Konsentrasi Na2CO3 Berat Awal (g) Berat Akhir (g) Kadar Air (%) Kadar Air Rata-Rata (%) 0,5149 0,4497 14,49 1% 0,5024 0,4478 12,19 13,34 0,5078 0,4453 14,04 1,5 % 0,5054 0,4587 10,18 10,11 0,5067 0,4461 13,58 2 % 0,5100 0,4617 10,46 12,02
Tabel 6. Kadar Abu Cangkang Kelapa Sawit Konsentrasi Na2CO3 Berat sampel Kadar Abu (g) Berat Akhir Kadar Air (g) Kadar Abu (%) Kadar Abu Rata-Rata (%) 0,0176 0,4532 3,75 1% 0,0145 0,4698 3,14 3,45 0,0206 0,4671 4,42 1,5 % 0,0125 0,4568 2,47 3,58 0,0124 0,4561 2,71 2 % 0,0099 0,4584 2,17 2,44
Tabel 7. Kadar Abu Tandan Kosong Kelapa Sawit
Konsentrasi Na2CO3 Berat sampel Kadar Abu (g) Berat Akhir Kadar Air (g) Kadar Abu (%) Kadar Abu Rata-Rata (%) 0,0797 0,4497 17,80 1% 0,0614 0,4478 13,66 15,73 0,0698 0,4453 15,25 1,5 % 0,0770 0,4587 16,79 16,02 0,0643 0,4461 14,41 2 % 0,0576 0,4617 12,69 13,55
Tabel 8. Zat Terbang Cangkang Kelapa Sawit Konsentrasi Na2CO3 Berat sampel Zat Terbang (g) Berat Akhir Kadar Air (g) Zat Terbang (%) Zat Terbang Rata-Rata (%) 0,2854 0,4532 39,25 1% 0,2938 0,4698 37,17 38,21 0,2907 0,4671 37,76 1,5 % 0,3002 0,4568 35,58 36,67 0,3149 0,4561 31,30 2 % 0,2498 0,4584 44,70 38,00
Tabel 9. Zat Terbang Tandan Kosong Kelapa Sawit
Konsentrasi Na2CO3 Berat sampel Zat terbang (g) Berat Akhir Kadar Air (g) Zat Terbang (%) Zat Terbang Rata-Rata (%) 0,2335 0,4497 47,85 1% 0,2461 0,4478 45,28 46,57 0,2517 0,4453 45,02 1,5 % 0,2182 0,4587 50,60 47,81 0,2503 0,4461 44,84 2 % 0,2230 0,4617 52,67 33,76
Tabel 10. Kadar Karbon Terikat cangkang Kelapa Sawit Konsentrasi Na2CO3 Zat terbang (%) Kadar Abu (%) Kadar Karbon Terikat (%) Kadar Karbon Terikat Rata-Rata (%) 39,25 3,75 57,00 1% 37,17 3,14 59,69 58,35 37,76 4,42 57,82 1,5 % 35,58 2,74 61,68 59,75 31,30 2,71 65,99 2 % 44,70 2,17 53,13 59,56
Tabel 11. Kadar Karbon Terikat Tandan Kosong Kelapa Sawit
Konsentrasi Na2CO3 Zat terbang (%) Kadar Abu (%) Kadar Karbon Terikat (%) Kadar Karbon Terikat Rata-Rata (%) 47,85 17,80 34,35 1% 45,28 13,66 41,06 37,71 45,02 15,52 39,73 1,5 % 50,60 16,79 32,61 36,17 44,84 14,41 40,75 2 % 52,67 12,69 34,64 37,70
Tabel 12. Daya Serap Iodium Cangkang Kelapa Sawit Konsentrasi Na2CO3 Volume Tetrasi (cm3) Konsentrasi (mg/cm3) Berat Sampel (g) Daya Serap Iodium (mg/g) Daya Serap Iodium Rata-Rata (mg/g) 5 0,1 0,5021 884,585 1 % 5 0,1 0,5021 884,585 884,59 5,1 0,1 0,5031 870,215 1,5 % 5,1 0,1 0,5031 870,215 870,22 5,2 0,1 0,5068 838,822 2 % 5,3 0,1 05068 851,342 845,08
Tabel 13. Daya Serap Iodium Tandan Kosong Kelapa Sawit Konsentrasi Na2CO3 Volume Tetrasi (cm3) Konsentrasi (mg/cm3) Berat Sampel (g) Daya Serap Iodium (mg/g) Daya Serap Iodium Rata-Rata (mg/g) 3,9 0,1 0,5172 993,706 1 % 3,9 0,1 0,5172 993,706 993,71 3,9 0,1 0,5098 1008,131 1,5 % 3,9 0,1 0,5098 1008,131 1008,13 3,9 0,1 0,5010 1025,838 2 % 3,9 0,1 05010 1025,838 1025,84
Gambar 1. Cangkang Kelapa Sawit Gambar 2. Tandan Kosong Kelapa Sawit
Gambar 3. Kiln Portable Gambar 4. Arang Tandan Kosong Kelapa Sawit
Gambar 5. Arang Cangkang Kelapa sawit
Gambar 7. Thermoline Furnace Gambar 8. Arang Aktif Cangkang Kelapa Sawit
Gambar 9. Oven Gambar 10. Arang Aktif Tandan
Kosong sawit
Gambar 11. Alat Ukur Daya Serap Iodium.
