47
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 CANGKANG BUAH KARET Hevea brasilliensis SEBAGAI ADSORBEN
Adsorpsi merupakan proses yang menunjukkan kemampuan adsorbat untuk menempel pada bahan penjerap. Penerapan proses adsorpsi yaitu pada pemisahan
polutan terlarut atau untuk mengambil kembali bahan yang bernilai memiliki nilai lebih namun berjumlah sedikit pada suatu campuran [5]. Proses adsorpsi terjadi
pada permukaan suatu zat padat yang berkontak dengan suatu larutan dimana terjadi akumulasi molekul-molekul larutan pada permukaan zat padat tersebut
[16]. Secara umum proses penggumpalan substansi terlarut yang ada dalam
larutan oleh permukaan zat atau benda penyerap, dimana terjadi suatu ikatan kimia-fisika antara substansi terlarut adsorbat dengan penyerapnya adsorben
disebut dengan proses adsorpsi. Proses interaksi dapat saja terjadi antara cairan dan gas, padatan atau cairan lain. Ikatan Van der waals menyebabkan terjadinya
adsorpsi fisika dan zat terlarut akan dapat diadsorpsi jika ikatan tarik antar molekul adsorbat dengan adsorben lebih besar dari ikatan antara molekul zat
terlarut dengan pelarutnya [17]. Sedangkan adsorpsi kimia merupakan hasil dari reaksi kimia pertukaran elektron antara adsorben dengan molekul adsorbat [18].
Penggunaan bahan-bahan alami bahan lignoselulosa menunjukkan kemampuan biomassa untuk mengikat logam berat dari dalam larutan melalui
langkah-langkah metabolisme atau kimia-fisika [4], dan termasuk penghilangan racun dari bahan-bahan yang berbahaya [5]. Proses pengolahan ini dapat
dilakukan di tempat, sehingga tidak diperlukan proses pemindahan bahan yang akan diolah. Keuntungan lain dalam pemakaian bahan alam ini adalah bahan baku
yang melimpah, murah, proses pengolahan yang efisien [4]. Tanaman karet Havea brasiliensis berasal dari Negara Brazil, memiliki
struktur botani sebagai berikut; Divisi: Spermatophyta, Subdivus: Angiospermae, Kelas: Dicotyledonae, Ordo: Euphorbiales, Famili: Euphorbiaceae, Genus:
Hevea, Spesies: Hevea Brasiliensis [19].
Universitas Sumatera Utara
48 Sumatera merupakan salah satu wilayah sentra karet di Indonesia, termasuk
Provinsi Sumatera Utara. Cangkang buah karet belum sepenuhnya dimanfaatkan oleh masyarakat atau pemerintah [20], padahal tanaman karet menghasilkan
cangkang buah yaitu sebesar 500 kgHatahun [7]. Perkebunan karet Indonesia merupakan yang terluas di dunia. Pada tahun
2012 luasnya mencapai 3,4 juta Ha, atau 15 dari luas total perkebunan di Indonesia seluas 22,76 juta ha. Indonesia dengan produksi sebesar 3,04 juta ton
merupakan negara produsen karet alam terbesar ke-2 di dunia. Dengan produksi tersebut, ekspornya mencapai sebesar 2,4 juta Ton [21]. Karet merupakan
komoditas ekspor yang mampu memberikan kontribusi dalam upaya peningkatan devisa Indonesia [22].
Cangkang buah karet adalah jenis limbah pertanian yang menyebabkan masalah seperti pencemaran lingkungan di perkebunan karet [23]. Limbah hasil
pertanian sebagai produk dan hasil samping dari pertanian dan pengolahan produk pertanian merupakan bahan baku besar sumber daya yang kurang dimanfaatkan
yang dapat digunakan langsung atau diubah oleh proses kimia yang cukup sederhana untuk meningkatkan nilai dari segi ekonominya. Cangkang buah karet
adalah produk sampingan pertanian pohon karet. Selama ini pemanfaatan dari pohon karet sebagian besar berfokus pada lateks karet dengan sedikit perhatian
terhadap potensi produk sampingnya. Sementara kemajuan yang signifikan telah dibuat dalam pengembangan dan pemanfaatan memodifikasi produk pertanian di
dalam air dan pengolahan air limbah [6].
Gambar 2.1 Cangkang Buah Karet
Universitas Sumatera Utara
49 Adapun komposisi kimia dari cangkang buah karet diberikan pada Tabel 2.1
Tabel 2.1 Komposisi cangkang buah karet [7]
Konstituen Presentase
Hemiselulosa 18
Selulosa 61,04
Lignin 21,60
Tabel 2.1 menunjukkan bahwa cangkang buah karet memiliki kandungan lignin sebesar 21,60 dan Selulosa 61,04 . Lignin dan selulosa adalah senyawa
organik yang termasuk dalam golongan senyawa polimer. Polisakarida yang memiliki gugus
–OH sehingga dapat digunakan sebagai adsorben. Molekul- molekul selulosa seluruhnya membentuk linear dan mempunyai kecenderungan
kuat membentuk ikatan-ikatan hidrogen intramolekul dan intermolekul. Ikatan hidrogen intramolekul terbentuk antara gugus-gugus
–OH dari unit-unit glukosa yang berdekatan dalam molekul selulosa yang sama. Karena interaksinya dengan
komponen adsorbat maka struktur yang mengandung selulosa mempunyai potensi yang cukup besar untuk dijadikan sebagai adsorben [24]. Kualitas karbon aktif
dapat dinilai berdasarkan persyaratan SNI 06 –3730-1995 pada Tabel 2.2
Tabel 2.2 Standar Karbon Aktif SNI 06 –3730-1995 [9]
Jenis Persyaratan Parameter
Kadar Air Mak. 15
Kadar Abu Mak. 10
Kadar Zat Menguap Mak. 25
Karbon aktif yang berasal dari biomassa lignoselulosa telah banyak digunakan untuk menghilangkan polutan, karbon aktif lignoselulosa relatif
ekonomis, karena bersumber dari limbah sektor pertanian. Berbagai sektor industri menggunakan karbon aktif lignoselulosa dalam operasi seperti kimia
proses, penyulingan minyak bumi, pengolahan air limbah. Struktur dasar dari semua biomassa lignoselulosa terdiri dari tiga polimer alam utama selulosa
C
6
H
10
O
5 x
, hemiselulosa C
5
H
8
O
4 m
dan lignin [C
9
H
10
O
3
.OCH
3 0,9-1,7
]
n
[25].
Universitas Sumatera Utara
50 Lignin yang terdiri sekitar 27 konten dari biomassa memiliki kapasitas
adsorpsi yang rendah dalam bentuk alami. Tapi potensi sebagai karbon aktif dapat ditingkatkan di bawah kondisi yang tepat [25]. Lignin adalah sebuah mononuklear
polimer aromatik yang ditemukan di dinding sel tertentu pada biomassa, terutama jenis kayu, yang berfungsi untuk semen serat selulosa dalam tanaman. Lignin
adalah produk limbah yang paling terbukti memiliki potensi yang cukup besar dalam bidang adsorpsi dan persiapan karbon aktif. Bahkan, lignin kaya karbon
dan struktur molekul mirip dengan batubara bituminous yang membuatnya menjadi prekursor yang cocok untuk produksi karbon aktif [26].
Beberapa penelitian pembuatan karbon aktif dari bahan lignoselulosa dengan aktivasi kimia dan fisika serta aplikasinya dalam menjerap ion logam berat
Tabel 2.3 Aplikasi karbon aktif dalam penjerapan logam
Nama Tahun
Prekursor Polutan
Aktivasi Temperatur
Karbonisasi
o
C q
max
mgg
Tajar et al 2009 [27]
Nut shell Kadmium
H
3
PO
4
500 90 - 120
Dastgheib Rockstraw
2001 [28] Pecan
shell Tembaga
Air, H
3
PO
4
300 -500 33 - 40
Álvarez et al 2007 [29]
Pinus sylvestris
sawdust Kromium
HCl, H
3
PO
4
,NaOH, H
2
SO
4
450 - 650 0,5 - 1,83
Giraldo Moreno-
Piraján 2008 [30]
African palm pit
Timah HNO
3
, steam 900
4,7 - 15,2
Giraldo Moreno-
Piraján 2008 [30]
Cane sugar
bagasse Timah
HNO
3
, steam 900
6,4 - 13,7
Sulaiman 2012 [13]
Cangkang buah karet
PbII, ZnII
and FeII
NaOH dan HCl sebagai
pengatur pH 80
C 14.41mgg
Untuk PbII
Dari tabel 2.3 dapat dilihat kapasitas penjerapan ion logam berat oleh karbon aktif diperoleh hasil yang berbeda-beda berkisar antara 10 - 300 mgg. Pada
Universitas Sumatera Utara
51 penelitian yang dilakukan Sulaiman 2012 kapasitas penjerapan maksimum bagi
logam Pb II dengan hasil 14.41mgg, proses yang dilakukan menggunakan karbon aktif dari cangkang buah karet pada pH 2 memberikan hasil yang terbaik
[13].
2.2 PIROLISIS