Agar-agar digunakan secara meluas dalam berbagai industri, antara lain industri makanan, obat-obatan, tekstil, kertas, susu, mikrobiologi, dan kosmetika.
Agar digunakan dalam industri pangan sebagai bahan pengental, penstabil dan penjernih suatu bahan pangan. Agar-agar memiliki sifat larut pada air panas
namun tidak larut pada air dingin Anggadiredja et al. 2011. Limbah agar merupakan hasil samping dari proses pengolahan rumput laut
kelas Rodhopyceae alga merah menjadi agar. Limbah yang dihasilkan ini mencapai 65-70 dari bahan baku yang digunakan. Limbah padat agar juga
diketahui mengandung berbagai unsur hara seperti kalsium dan magnesium. Selain itu, limbah ini mengandung selulosa tinggi yaitu sekitar 27,8
–39,45 Fithriani et al. 2007 diacu dalam Triwisari 2010.
Limbah yang dihasilkan oleh industri agar biasanya dibiarkan menumpuk di lokasi penimbunan. Limbah ini sebenarnya tidak berbahaya, namun apabila
dibiarkan terus menumpuk maka akan menimbulkan masalah. Hal ini berarti perlu dilakukan suatu upaya pemanfaatan limbah padat agar Saputra 2008. Saat ini
limbah agar banyak dimanfaatkan sebagai pupuk untuk pertumbuhan tanaman. Limbah agar mengandung selulosa yang dapat meningkatkan porositas untuk
menopang pertumbuhan tanaman sehingga dapat dimanfaatkan sebagai pupuk. Hasil penelitian Afif 2010 menunjukkan bahwa limbah padat agar dapat
digunakan sebagai media pertumbuhan pakcoy dan selada, sedangkan Mandella 2010 menggunakan limbah padat agar sebagai pupuk untuk tanaman mahoni.
Selain selulosa, limbah agar juga mengandung komponen serat lainnya. Hasil penelitian Triwisari 2010 menunjukkan bahwa limbah agar mengandung
hemiselulosa 13,89, selulosa 59,69, dan lignin 2,37. Kandungan serat ini merupakan sumber karbon yang baik oleh karena itu diduga limbah agar
berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku karbon aktif.
2.3 Karbon Aktif
Arang atau karbon adalah suatu bahan padat yang berpori-pori dan merupakan hasil dari pembakaran bahan yang mengandung karbon. Arang aktif
atau karbon aktif adalah arang yang telah diaktifkan sehingga pori-porinya terbuka sehingga daya adsorpsinya tinggi Djatmiko et al. 1985. Karbon aktif
merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95 karbon yang telah
mengalami pengembangan pori. Karbon aktif memiliki kemampuan untuk menjerap gas dan uap dari campuran gas dan zat-zat yang tidak larut atau
terdispersi dalam cairan. Karbon aktif dapat mengabsorpsi suatu zat dengan cara membentuk ikatan yang kuat antara pori-pori dari struktur karbon Roy 1995.
Struktur karbon aktif digambarkan sebagai jaringan yang tumpang tindih dari dataran lapisan karbon dengan ikatan silang oleh gugus jembatan alifatik. Hal
ini memeberikan suatu sifat yang unik, disebut struktur pori internal yang mudah dipenetrasi. Mikropori merupakan jenis pori yang dianggap penting karena
sebagian besar adsorpsi terjadi di dalamnya. Mikropori adalah ruang dua dimensi yang terbentuk dari dua dinding seperti grafit, bidang planar kristalit yang disusun
oleh gugus aromatik atom-atom karbon. Banyaknya pori berkorelasi dengan luas permukaan yang meningkatkan kemampuan absorpsi dari karbon aktif. Mikropori
merupakan salah satu kelebihan dari karbon aktif Marsh dan Reinoso 2006. Struktur grafit dari karbon aktif dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Struktur grafit karbon aktif
Sumber : Anonim 2010
Keistimewaan lain dari karbon aktif adalah gugus fungsional pada permukaannya. Gugus kompleks oksigen di permukaan karbon aktif akan
membuat permukaan karbon aktif menjadi reaktif secara kimiawi dan menentukan sifat adsorpsinya seperti sifat hidrofilik, keasaman dan potensial negatif. Adsorpsi
oleh karbon aktif bersifat fisik, artinya adsorpsi terjadi jika gaya tarik Van der Waals oleh molekul-molekul di permukaan lebih kuat daripada gaya tarik yang
menjaga adsorbat tetap berada dalam fluida. Sifat ini menguntungkan karena
karbon aktif dapat dipakai ulang melalui proses regenerasi Roy 1995. Standar mutu arang aktif menurut SNI-06-3730-1995 disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Standar mutu arang aktif teknis No
Parameter Satuan
Persyaratan Butiran
Serbuk 1 Bagian yang hilang pada pemanasan
950
o
C Maks. 15
Maks 25 2 Kadar air
Maks. 4,4 Maks. 15
3 Kadar abu Maks. 2,5
Maks. 10 4 Bagian yang tidak terarang
Tidak ternyata
Tidak ternyata
5 Daya serap terhadap I
2
mg ℓ
Min. 750 Min. 750
6 Karbon aktif murni Min. 80
Min. 65 7 Daya serap terhadap benzena
Min. 25 -
8 Daya serap terhadap biru metilena mg
ℓ Min. 60
Min. 120 9 Kerapatan jenis curah
0,45-0,55 0,30-0,35
10 Lolos ukuran mesh 325 -
Min. 90 11 Jarak mesh
90 -
12 Kekerasan 80
-
Sumber : SNI 1995
Karbon aktif dapat dibuat dari berbagai bahan baku yang mengandung karbon, misal tulang, kulit biji, kayu keras dan lunak, kulit kayu, tongkol jagung,
serbuk gergaji, sekam padi dan tempurung kelapa. Bahan lain yang dapat digunakan adalah limbah kilang minyak, tanah gambut, batu bara, limbah ubi
kayu dan serat sayuran Roy 1995. Pembuatan karbon aktif sendiri terdiri dari dua tahapan, yaitu karbonisasi dan aktivasi.
Karbonisasi adalah proses penguraian selulosa organik menjadi unsur karbon dan pengeluaran unsur non karbon yang berlangsung pada suhu sekitar
600-700
o
C Djatmiko et al. 1985. Pemanasan pada saat karbonisasi dilakukan tanpa udara sehingga terjadi penguapan dan dekomposisi bahan yang
menghasilkan bahan baku yang terdiri dari karbon. Viswanathan et al. 2009 menyatakan bahwa selama proses karbonisasi atau pirolisis terjadi dekomposisi
lignin dan selulosa melalui reaksi pemutusan ikatan kimia dan depolimerasi yang menghasilkan ikatan baru. Ikatan tersebut akan menstabilkan atom-atom karbon
yang berdekatan yang kemudian membentuk kerangka karbon non-volatile dan stabil. Selama pemanasan, beberapa fragmen akan menguap volatil dan fragmen
lainnya akan saling berhubungan dengan karbon sehingga pada akhirnya menjadi arang.
Tahapan karbonisasi dipengaruhi oleh suhu dan waktu yang digunakan. Bahan yang mengandung banyak selulosa diduga memiliki suhu optimum
karbonisasi sekitar 300
o
C. Hal ini karena penguraian selulosa terjadi pada suhu sekitar 300
o
C, sedangkan penguraian lignin terjadi pada suhu 400
o
C. Menurut Bagreev dan Bandosz 2002 suhu tinggi pada saat karbonisasi akan menyebabkan
penguapan komponen-komponen organik serta dekomposisi dan dehidroksilasi komponen-komponen anorganik. Peningkatan suhu juga menyebabkan penurunan
rendemen arang dan kandungan karbon pada arang. Lamanya waktu atau periode karbonisasi juga mempengaruhi terhadap karakteristik arang yang dihasilkan.
Semakin lama waktu karbonisasi maka proses penguraian komponen-komponen dalam sampel akan berlangsung sempurna sehingga yang tersisa hanya abu dan
bahan-bahan anorganik lainnya. Tahapan selanjutnya dalam pembuatan arang aktif adalah aktivasi. Proses
aktivasi bertujuan untuk membersihkan pori-pori arang yang dapat meningkatkan luas permukaannya Djatmiko et al. 1985. Aktivasi yang dilakukan pada
penelitian ini adalah aktivasi kimia dengan menggunakan larutan aktivator H
3
PO
4
, ZnCl
2
dan KOH. Larutan aktivator ini memiliki efek dehydrating agent yang dapat memperbaiki pengembangan pori di dalam struktur karbon. Kelebihan lain
dari aktivasi kimia yaitu suhu yang digunakan tidak terlalu tinggi namun menghasilkan rendemen yang tinggi Suhendra dan Gunawan 2010.
Proses aktivasi diawali dengan merendam arang dalam larutan aktivator. Perendaman dengan larutan aktivator bertujuan agar terjadi kontak antara sampel
dengan aktivator sehingga larutan aktivator dapat berdifusi ke dalam pori-pori arang. Larutan aktivator akan teradsorpsi oleh arang yang akan melarutkan tar dan
mineral anorganik. Hilangnya zat tersebut dari permukaan arang berakibat meningkatnya luas permukaan karbon aktif Budiono et al. 2009. Hal inilah yang
akan berpengaruh terhadap kemampuan adsorpsi karbon aktif. Tahapan selanjutnya yaitu pencucian untuk menghilangkan residu aktivator
lalu dilakukan netralisasi menggunakan akuades. Pencucian berulang-ulang juga bertujuan untuk menghilangkan pengotor dalam arang dan juga untuk membuat
arang dengan pH mendekati netral. Proses perendaman hingga pencucian ini berpengaruh terhadap gugus aktif pada karbon aktif. Gugus aktif pada aktivator
akan digantikan oleh gugus OH dari aquades. Gugus OH menyebabkan permukaan karbon aktif menjadi hidrofilik sehingga akan berinteraksi lebih kuat
dengan molekul polar senyawa organik dibandingkan dengan molekul-molekul non-polar Budiono et al. 2009. Viswanathan et al. 2009 menyatakan bahwa
reaksi pergantian gugus aktif ini dinamakan reaksi ion exchange yang terjadi antara gugus aktif larutan aktivator, seperti PO
4
yang akan digantikan gugus OH dari aquades saat pencucian.
Akhir proses aktivasi yaitu pengeringan sampel menggunakan oven untuk menguapkan air di dalam sampel serta untuk membuka pori-pori arang, sehingga
pori-pori akan semakin besar. Suhu aktivasi berpengaruh besar pada pembentukan karbon dan kapasitas adsorpsi dari karbon aktif. Suhu yang terlalu tinggi akan
menyebabkan terbentuknya abu. Hasil penelitian Suhendra dan Gunawan 2007 menunjukkan suhu aktivasi optimum untuk pembuatan karbon aktif dari sekam
padi adalah sekitar 300
o
C. Pada suhu yang lebih tinggi, rendemen yang dihasilkan akan semakin rendah karena terjadi proses pengabuan. Morfologi
karbon aktif dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Karbon aktif berbentuk granul
Sumber : Anonim 2009
2.4 Limbah Industri Tekstil
