Daur Ulang Minyak Pelumas Bekas Menjadi Minyak Pelumas Dasar dengan
Kombinasi Batubara Aktif dan Karbon Aktif
Program Studi Teknik Kimia UPN “veteran” Jawa Timur 17
II.1.7 Karbon Aktif
Karbon aktif merupakan senyawa karbon, yang dapat dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan dengan
cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas permukaan karbon aktif berkisar antara 300-3500 m
2
gram dan ini berhubungan dengan struktur pori internal yang menyebabkan karbon aktif mempunyai sifat sebagai
adsorben. Karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-
pori dan luas permukaan. Karbon aktif berwarna hitam, tidak berbau, tidak berasa, dan mempunyai
daya serap yang jauh lebih besar dibandingkan dengan karbon yang belum menjalani proses aktivasi, serta mempunyai permukaan yang luas, yaitu antara
300-2000 m
2
gram. Luas permukaan yang luas disebabkan karbon mempunyai permukaan dalam internal surface yang berongga, sehingga mempunyai
kemampuan menyerap gas dan uap atau zat yang berada didalam suatu larutan. Sifat dari karbon aktif yang dihasilkan tergantung dari bahan yang digunakan,
misalnya, tempurung kelapa menghasilkan arang yang lunak dan cocok untuk menjernihkan air.
Karbon aktif dibagi atas 2 tipe, yaitu karbon aktif sebagai pemucat dan sebagai penyerap uap. Karbon aktif sebagai pemucat, biasanya berbentuk serbuk
powder yang sangat halus, diameter pori mencapai 1000 A , digunakan dalam
fase cair, berfungsi untuk memindahkan zat-zat penganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan, membebaskan pelarut dari zat-zat
pengganggu dan kegunaan lain yaitu pada industri kimia dan industri baru. Diperoleh dari serbuk-serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan
baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah. Karbon aktif sebagai penyerap uap, biasanya berbentuk granular atau pellet yang
sangat keras diameter pori berkisar antara 10-200 A , tipe pori lebih halus,
digunakan dalam rase gas, berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut, katalis, pemisahan dan pemurnian gas. Diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batu bata
atau bahan baku yang mempunyai bahan baku yang mempunyai struktur keras.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Daur Ulang Minyak Pelumas Bekas Menjadi Minyak Pelumas Dasar dengan
Kombinasi Batubara Aktif dan Karbon Aktif
Program Studi Teknik Kimia UPN “veteran” Jawa Timur 18
Karbon aktif menurut bentuknya dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu bubuk dan granular. Karbon bentuk bubuk digunakan untuk adsorbsi dalam
larutan. Misalnya untuk menghilangkan warna declorisasi, sedangkan karbon bentuk granular digunakan untuk adsorbsi gas dan uap, dikenal pula sebagai
karbon pengadsorbsi gas. Karbon bentuk granular kadang-kadang juga digunakan didalam media larutan khususnya untuk deklrorinasi air dan untuk penghilang
warna dalam larutan serta pemisahan komponen komponen dalam suatu sistem yang mengalir.
Struktur pori adalah faktor utama dalam proses adsorpsi. Distribusi ukuran pori menentukan distribusi molekul yang masuk dalam partikel karbon untuk
diadsorpi. Molekul yang berukuran besar dapat menutup jalan masuk ke dalam micropore sehingga membuat area permukaan yang tersedia untuk mengadsorp
menjadi sia-sia. Karena bentuk molekul yang tidak beraturan dan pergerakan molekul yang konstan, pada umumnya molekul yang lebih dapat menembus
kapiler yang ukurannya lebih kecil juga Arifin Pararaja, 2000.
Menurut penelitian Husni dan CutMeurah, 2009 tentang karbon aktif sebelumnya juga telah dilakukan dalam skala laboratorium mengenai penyerapan
logam dengan karbon aktif dari batang pisang, diketahui karbon aktif dari batang pisang mampu mengurangi konsentrasi logam timbal Pb dalam larutan yang
mengandung ion logam Pb.
Menurut penelitian Gani dan Widodo,2011 tentang Penyerapan Limbah
Industri Menggunakan Karbon Aktif dari Batubara Tanjung Tabalong Semakin besar massa karbon aktif yang digunakan, maka akan lebih banyak pula karbon
aktif tersebut menyerap kandungan COD yang ada dalam limbah yang ditunjukkan oleh nilai optimal penyerapan limbah dengan massa karbon aktif 2,5
dan 9 gr, masing-masing dapat menyerap limbah sebesar 67,3 dan 87,0 .
Penggunaan bubuk karbon aktif mempunyai kelebihan sebagai berikut :
Supranto, 1998.
a Sangat ekonomis karena ukuran butir yang kecil dan luas permukaan
kontak persatuan berat sangat besar.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Daur Ulang Minyak Pelumas Bekas Menjadi Minyak Pelumas Dasar dengan
Kombinasi Batubara Aktif dan Karbon Aktif
Program Studi Teknik Kimia UPN “veteran” Jawa Timur 19
b Kontak menjadi sangat baik dengan mengadakan pengadukan cepat dan
merata. c
Tidak memerlukan tambahan alat lagi karena karbon akan mengendap bersama lumpur yang terbentuk.
d Kemungkinan tumbuhnya mikroorganisme sangat kecil.
e Sifat adsorpsi karbon aktif tidak hanya ditentukan oleh struktur porinya,
tetapi ditentukan juga oleh komposisi kimianya. Misalnya ketidakteraturan struktur mikrokristal elementer, karena adanya lapisan karbon yang
terbakar tidak sempurna terbakar sebagian, akan mengubah susunan awal elektron dalam rangka karbon. Akibatnya akan terjadi elektron tak
berpasangan, keadaan ini akan mempengaruhi sifat adsorpsi karbon aktif, terutama
senyawa polar
atau yang
dapat terpolarisasi.
Jenis ketidakteraturan yang lain adalah adanya hetero atom didalam struktur
karbon.
Adapun kerugiannya ialah : Supranto, 1998.
a Cara penanganan karbon aktif, karena berbentuk serbuk yang sangat halus,
kemungkinan mudah terbang terbawa angin, sulit tercampur dengan air dan mudah terbakar.
b Karena tercampur dengan lumpur maka sulit diregenerasi dan biaya
operasinya mahal dan kemungkinan terjadi penyumbatan lebih besar.
Adapun keuntungan dari pemakaian karbon aktif granular ialah : Supranto, 1998.
a Pengoperasian mudah karena air mengalir dalam media karbon.
b Proses berjalan cepat karena ukuran butiran karbonnya lebih besar.
c Karbon tidak tercampur dengan lumpur sehingga dapat diregenerasi.
Sedangkan kerugian dari karbon aktif granular antara lain : a
Perlu tambahan unit pengolah lagi, yaitu unit filter. b
Luas permukaan kontak per satuan berat lebih kecil karena ukuran butiran karbon besar.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Daur Ulang Minyak Pelumas Bekas Menjadi Minyak Pelumas Dasar dengan
Kombinasi Batubara Aktif dan Karbon Aktif
Program Studi Teknik Kimia UPN “veteran” Jawa Timur 20
Sifat daya serap karbon aktif terbagi atas dua jenis, yaitu daya serap fisika dan daya serap kimia. Keduanya dapat terjadi atau tidaknya perubahan kimia yang
terjadi antara zat yang mengadsorpsi adsorben Supranto, 1998. II.1.8 Kegunaan Karbon Aktif
Karbon aktif dapat digunakan sebagai bahan pemucat, penyerap gas, penyerap logam, menghilangkan polutan micro misalnya zat organik, detergen,
bau, senyawa phenol dan lain sebagainya. Pada saringan arang aktif ini terjadi proses adsorpsi, yaitu proses penyerapan zat
– zat yang akan dihilangkan oleh permukaan arang aktif. Apabila seluruh permukaan arang aktif sudah jenuh, atau
sudah tidak mampu lagi menyerap maka kualitas air yang disaring sudah tidak baik lagi, sehingga arang aktif harus diganti dengan arang aktif yang baru. Berikut
adalah tabel yang berisi penggunaan karbon aktif untuk zat cair Romi Asaputra, 1999.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Daur Ulang Minyak Pelumas Bekas Menjadi Minyak Pelumas Dasar dengan
Kombinasi Batubara Aktif dan Karbon Aktif
Program Studi Teknik Kimia UPN “veteran” Jawa Timur 21
Tabel 2.4 Penggunaan Karbon Aktif
Zat Cair 1. Industri obat dan makanan
Menyaring dan menghilangkan warna, bau, rasa yang tidak enak pada makanan
2. Minuman ringan, minuman keras Menghilangkan warna, bau pada arak
minuman keras dan minuman ringan 3. Kimia perminyakan
Penyulingan bahan mentah, zat perantara 4. Pembersih air
Menyaringmenghilangkan bau, warna, zat pencemar dalam air, sebagai pelindung dan
penukaran resin dalam alatpenyulingan air 5. Pembersih air buangan
Mengatur dan membersihkan air buangan dan pencemar, warna, bau, logam berat.
6. Penambakan udang dan benur Pemurnian, menghilangkan ban, dan warna
7. Pelarut yang digunakan kembali Penarikan kembali berbagai pelarut, sisa
metanol, etil acetat dan lain-lain
Banyak penelitian yang mempelajari tentang manfaat dari kegunaan karbon aktif yang dapat menyerap senyawa organik maupun anorganik, penyerap
gas, penyerap logam, menghilangkan polutan mikro misalnya detergen, bau, senyawa phenol dan lain sebagainya. Pada saringan arang aktif ini terjadi proses
adsorpsi, yaitu proses penyerapan zat-zat yang akan dihilangkan oleh permukaan arang aktif. Apabila seluruh permukaan arang aktif sudah jenuh, atau sudah tidak
mampu lagi menyerap maka kualitas air yang di saring sudah tidak baik
lagi,sehingga arang aktif harus di ganti dengan arang aktif yang baru Romi Asaputra, 1999.
Karbon aktif merupakan suatu bentuk arang yang telah melalui aktifasi dengan menggunakan gas CO
2
, uap air atau bahan-bahan kimia sehingga pori-
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Daur Ulang Minyak Pelumas Bekas Menjadi Minyak Pelumas Dasar dengan
Kombinasi Batubara Aktif dan Karbon Aktif
Program Studi Teknik Kimia UPN “veteran” Jawa Timur 22
porinya terbuka dan dengan demikian daya absorpsinya menjadi lebih tinggi terhadap zat warna dan bau. Karbon aktif mengandung 5 sampai 15 air, 2
sampai 3 abu dan sisanya terdiri dari karbon. Karbon aktif berbentuk amorf terdiri dari pelat-pelat datar, disusun oleh atom-atom C yang terikat secara
kovalen dalam suatu kisi heksagonal datar dengan satu atom C pada setiap sudutnya. Pelat-pelat tersebut bertumpuk-tumpuk satu sama lain membentuk
kristal-kristal dengan sisa hidrokarbon, dan senyawa organik lain yang tertinggal pada permukaannya. Bahan baku karbon aktif dapat berasal dari bahan nabati atau
turunannya dan bahan hewani. Mutu karbon aktif yang dihasilkan dari tempurung kelapa mempunyai daya serap tinggi, karena arang ini berpori-pori dengan
diameter yang kecil, sehingga mempunyai internal yang luas. Luas permukaan arang adalah 2 x 104 cm
2
per gram, tetapi sesudah pengaktifan dengan bahan kimia mempunyai luas sebesar 5 x 106 sampai 15 x 107cm
2
per gram
PureWater, 2006.
Ada 2 tahap utama proses pembuatan karbon aktif yakni proses karbonasi dan proses aktifasi. Dijelaskan bahwa secara umum proses karbonisasi sempurna
adalah pemanasan bahan baku tanpa adanya udara sampai temperatur yang cukup tinggi untuk mengeringkan dan menguapkan senyawa dalam karbon. Pada proses
ini terjadi dekomposisi termal dari bahan yang mengandung karbon, dan menghilangkan spesies non karbonnya. Proses aktifasi bertujuan untuk
meningkatkan volume dan memperbesar diameter pori setelah mengalami proses karbonisasi, dan meningkatkan penyerapan. Pada umumnya karbon aktif dapat di
aktifasi dengan 2 dua cara, yaitu dengan cara aktifasi kimia dan aktifasi fisika. 1. Aktifasi kimia, arang hasil karbonisasi direndam dalam larutan aktifasi sebelum
dipanaskan. Pada proses aktifasi kimia, arang direndam dalam larutan pengaktifasi selama 24 jam lalu ditiriskan dan dipanaskan pada suhu 600
– 900 C
selama 1 – 2 jam.
2. Aktifasi fisika, yaitu proses menggunakan gas aktifasi misalnya uap air atau CO
2
yang dialirkan pada arang hasil karbonisasi. Proses ini biasanya berlangsung pada temperatur 800
– 1100
C PureWater, 2006.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Daur Ulang Minyak Pelumas Bekas Menjadi Minyak Pelumas Dasar dengan
Kombinasi Batubara Aktif dan Karbon Aktif
Program Studi Teknik Kimia UPN “veteran” Jawa Timur 23
Penelitian tentang karbon aktif sebelumnya juga telah dilakukan dalam skala laboratorium mengenai penyerapan logam Pb dengan karbon aktif dari batang
pisang, diketahui karbon aktif dari batang pisang mampu mengurangi konsentrasi
logam timbal Pb dalam larutan yang mengandung ion logam Pb Husni dan CutMeurah, 2009.
Penelitian yang dilakukan oleh Jurusan Teknik Kimia, Universitas Gajah Mada dan Jurusan Teknik Lingkungan, Universitas Islam Indonesia pada
penggunaan karbon aktif dengan tujuan untuk mengetahui konsentrasi Total Suspended Solid
TSS, sehingga layak atau tidak dibuang dilingkungan. Hasil yang diperoleh Jurusan Teknik Kimia untuk mengetahui konsetrasi Total
Suspended Solid TSS, konsentrasi TSSnya mampu turun sebesar 95,41
Wahyu, 2007, sedangkan menurut Cahyo, 2008, Hasil yang diperoleh Jurusan
Teknik Lingkungan konsentrasi TSSnya mampu turun sebesar 62,8 .
II.2. Landasan Teori II.2.1 Mekanisme Proses Penyerapan Batubara Lignit dan Karbon aktif
Tahap awal, batubara yang akan digunakan harus dipanaskan terlebih dahulu pada suhu 140
C, tujuannya untuk menghilangkan atau mengurangi kadar air yang terdapat dalam batubara sehingga proses penyerapan zat-zat dapat
maksimal. Kemudian proses pengadukan minyak pelumas bekas yang telah dipanaskan diaduk dengan kecepatan 400 rpm, kemudian dimasukkan batubara
lignit dan karbon aktif dengan ukuran dan berat yang telah ditentukan, batubara dan karbon aktif ini berperan sebagai adsorbent. Batubara dan karbon aktif ini
akan menyerap unsur-unsur logam yang terdapat dalam minyak pelumas bekas, proses penyerapan ini disebut adsorsi.
Mekanisme penyerapan batubara dan karbon aktif disebabkan karena batubara dan karbon aktif memiliki unsur C, akan tetapi unsur C yang terkandung
didalam batubara peringkat rendah sangat sedikit dibandingkan dengan karbon aktif dan kadar airnya lebih banyak, sehingga dilakukan proses pemanasan
terlebih dahulu pada batubara. Ukuran molekul atau partikel dari batu bara dan karbon aktif juga sangat menentukan proses penyerapan atau adsorbsi, tingkat
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
