KAEDAH PENELITIAN Pengembangan Pori Arang Hasil Pirolisa Tempurung Kemiri

Muha m m a d Turm uzi PENGEMBANGAN PORI ARANG HASIL PIROLISA TEMPURUNG KEMIRI Muha m m a d Turm uzi Sta f Pe ng a ja r Fa kulta s Te knik USU Me d a n Abstrak: Penelitian ini ditujukan untuk mengungkap kemungkinan pembuatan arang dari tempurung kemiri. Penelitian dibagi atas dua tahap, yaitu analisa gugus berangkap pada berbagai suhu menggunakan FTIR dan pengamatan pengembangan pori selama proses pirolisa. Berdasarkan analisa gugus berfungsi menunjukkan bahwa tempurung kemiri mempunyai struktur kimia yang hampir sama dengan selulosa dan lignin. Untuk mencirikan pengembangan pori liang arang yang terbentuk selama pirolisa, digunakan penyerapan gas nitrogen pada suhu 77K. Kondisi optimum pirolisa untuk menghasilkan pori yang terbaik adalah pada suhu 800 o C dan waktu 2 jam. Kata kunci: FTIR, pori, pirolisa Abstract: The purpose of the experiment is to investigated possibility of production of coke from candlenut shell. The experiment consisted two part e.g. analysis of fungtional group by FTIR andto depelopment of pore during pyrolysis. The fungtional groups analysis shown that the chemical structure of candlenut shell is identic as celluolose and lignin. The charactristics of pore during pirolysis used by nitrogen adsorption at 77K. Optimum conditions to result higher of pore at temperature 800 o C and time 2 hours. Keywords: FTIR, pore, pyrolysis

I. PENDAHULUAN

Banyak jenis bahan berkarbon yang diperoleh dari buangan padat pertanian seperti sekam padi, tempurung kelapa dan tempurung kelapa sawit maupun buangan padat perkotaan seperti plastik, kertas dan karton dalam jumlah yang sangat banyak. Pada umumnya buangan padat ini banyak diperoleh di negara membangun dan biasanya hanya dimanfaatkan dengan nilai tambah yang rendah yaitu sebagai sumber bahan bakar. Apabila sisa pertanian itu tidak diurus dan dimanfaatkan, maka berpotensi menjadi sumber bahan pencemar dalam lingkungan. Bahkan di California, Amerika Serikat ada undang- undang yang melarang buangan pertanian dibuang Amstrong et al. 1999. Oleh sebab itu sangat penting pembuangan alternatif dikembangkan bagi memanfaatkan potensinya sebagai sumber tenaga dan produk kimia yang mempunyai nilai tambah yang lebih besar Bassilakis et al. 2001. Menurut beberapa skenario, untuk sumber tenaga pada dekade ke-21 ini, peranan tenaga yang bersumber bio massa sangat besar untuk mengganti sumber fosil Minkova et al. 1991. Antara manfaat bahan berkarbon ialah sebagai sumber energi dan produk yang bernilai tambah yang terhasil melalui proses pirolisa. Pirolisa adalah pemanasan bahan berkarbon tanpa oksigen untuk menghasilkan arang, minyak, dan gas dalam komposisi yang tergantung kepada keadaan operasi dan komposisi bahan baku. Minyak dan gas dapat digunakan sebagai bahan bakar dan arang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar, atau sebagai bahan suapan untuk pembuatan karbon aktif Suáres-García et al. 2002. Sebagai contoh, arang dihasilkan dari pirolisa tempurung kelapa sawit. Kemudian arang ini dapat dijadikan sebagai bahan bakar atau diproses lebih lanjut untuk menghasilkan produk seperti karbon aktif Tujuan penelitian ini adalah mengkaji proses penguraian secara termal tempurung kemiri dan mencirikan arang sebagai bahan dasar untuk pembuatan karbon aktif. Secara terperinci, tujuan kajian ini adalah: untuk memperoleh pengetahuan yang lebih terperinci pengaruh yang dapat wujud pada berbagai keadaan pirolisa pada struktur arang yang dihasilkan.

II. KAEDAH PENELITIAN

II.1. Analisa Unsur Bahan Baku Analisa kandungan unsur kemiri menggunakan alat jenama LECO buatan USA model CHNS932. II.2. Analisa Termal Gravimetri Penguraian secara termal kemiri dalam persekitaran nitrogen dikaji dengan menggunakan alat analisa terma graviti TGA buatan Perkin Elmer model TGA7. Gas N 2 kemurnian yang tinggi digunakan untuk kajian ini pada laju alir 20 ml min -1 . Gas nitrogen dialirkan selama 20 minit. Sebelum memulai analisa, sampel dipanaskan untuk memastikan sistem bebas oksigen. Analisa dilakukan dalam tiga laju kenaikan suhu iaitu 5, 10 dan 20 o C min -1 sampai suhu maksimum 800 o C. II.3. Analisa Gugus Berangkap Struktur kimia permukaan bahan baku dan perubahan yang terjadi pada arang ditentukan melalui 21 Jurna l Siste m Te knik Ind ustri Vo lum e 6, No . 3 Juli 2005 analisa FTIR. Piringan sampel dibuat dengan mencampur 1 mg karbon dengan 500 mg KBr Merck untuk spectroskopi dalam lesung akik, kemudian campuran disuntik pada 5 x 10 7 kg m -2 selama 5 minit dan 1 x 10 8 kg m -2 selama 5 minit dalam keadaan hampa udara. Piringan yang dihasilkan dikeringkan di dalam oven selama 2 jam. Spektrum FTIR diukur dengan menggunakan spektrometer Bio-Rad. Spektrum sampel diukur di antara 4000 hingga 400 cm -1 , 18 kali imbasan dan resolusi 8 cm -1 . Spektrum yang sesungguhnya diperoleh dari spektrum sampel masing-masing yang dikurangi spektrum piringan KBr. II.4. Pembuatan Arang Bahan baku tempurung kemiri dihancurkan dalam mesin penghancur dan diayak sehingga diperoleh ukuran 1.7 hingga 2.35 mm. Tempurung kemiri yang telah hancur dipirolisa dalam furnace diameter dalam 77 mm yang dilengkapi dengan sistem pengendali suhu yang automatik. Sebanyak 25 g tempurung kemiri dimasukkan ke dalam mangkuk pijar yang berlobang pada bahagian bawah. Mangkuk pijar dimasukkan ke dalam furnace dan kemudian dipanaskan pada laju 8 o C min -1 hingga mencapai suhu akhir yang tertentu pada waktu tertentu dalam aliran gas nitrogen 105 ml min -1 untuk memastikan penyingkiran bahan mudah menguap dan ter. Suhu pirolisa adalah 400, 500, 600, 700, 800 dan 900 o C dan waktu adalah 1, 2, 3, dan 4 jam. Hasil arang dihitung berdasarkan pada perkedaan berat bahan baku dan berat arang. III. HASIL DAN PEMBAHASAN III.1. Unsur Bahan Baku