Optimization of Excess Magnesium Addition and Heating Rate on Silicon Dioxide and Silicon Extraction Based Rice Husk

OPTIMASI PENAMBAHAN MAGNESIUM BERLEBIH DAN
KELAJUAN PEMANASAN PADA EKSTRAKSI SILIKON DIOKSIDA
DAN SILIKON BERBAHAN DASAR SEKAM PADI

MASRUR

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Optimasi Penambahan
Magnesium Berlebih dan Kelajuan Pemanasan pada Ekstraksi Silikon Dioksida
dan Silikon Berbahan Dasar Sekam Padi adalah benar karya saya dengan arahan
dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2014

Masrur
NRP G751110061

RINGKASAN
MASRUR. Optimasi Penambahan Magnesium Berlebih dan Kelajuan Pemanasan
pada Ekstraksi Silikon Dioksida dan Silikon Berbahan Dasar Sekam Padi.
Dibimbing oleh IRZAMAN dan IRMANSYAH.
Indonesia adalah negara agraris yang menghasilkan padi cukup besar.
Menurut Badan Pusat Statistik (BPS 2013), pada tahun 2012 produksi padi di
Indonesia sebesar 69.05 juta ton gabah kering giling atau naik sebesar 3,29 juta
ton (5.00%) dibandingkan tahun 2011. Tiap ton padi menghasilkan 72% beras,
5%-8% dedak dan 20%-22% sekam (Muthadhi 2007). Melihat datal tersebut akan
muncul limbah pertanian yang cukup banyak, salah satunya limbah sekam padi.
Proses penghancuran limbah secara alami berlangsung lambat (Nugraha dan
Setiawati 2006). Pemanfaatan sekam padi masih terbatas sebagai bahan pembakar
batu bata merah atau untuk keperluan pembuatan abu gosok(Aina et al. 2007
Sekam padi yang dihasilkan dari sebagian besar negara-negara yang memproduksi

beras hanya dibakar dan dibuang sebagai limbah (Azadi et al. 2010). Sekam padi
adalah bagian terluar dari butir padi, merupakan hasil samping pada proses
penggilingan padi, yang kaya silika (Kalapathy et al. 2000). Pemanfaatan tungku
sekam padi yang dikembangkan oleh IPB sejak tahun 2007, menghasilkan limbah
lain berupa limbah arang sekam padi (Irzaman et al 2007). Limbah arang sekam
yang berasal dari tungku sekam padi IPB , dapat digunakan untuk menghasilkan
silika. Silika yang dihasilkan dari proses pengabuan tersebut dapat digunakan
sebagai sumber silikon (Rohaeti et al.2010).
Penelitian ini bertujuan untuk optimasi kelajuan kenaikan suhu (0.5
0
C/menit dan 1.5 0C/menit) untuk memperoleh silikon dioksida kemurnian tinggi
dan Optimasi penambahan magnesium berlebih dengan metode reduksi kimia
dengan perbandingan jumlah magnesium dan silika (49 : 60) untuk memperoleh
silikon kemurnian tinggi. Silikon dioksida dan silikon yang diperoleh akan
dianalisis dengan menggunakan Energy Dispersive X-Ray (EDX), dan FTIR
Spektroskopi.
Pembuatan silikon melalui 3 (tiga) tahapan, pembuatan arang sekam,
silika/silikon dioksida dan silikon. Pembuatan arang sekam melalui beberapa
tahap. Mula-mula sekam padi dikeringkan dengan bantuan sinar matahari dengan
tujuan mempercepat proses pembakaran. Kemudian sekam padi ditimbang sebesar

4000 gram (4 kg), dimasukan ke dalam tungku sekam dan dilanjutkan dengan
proses pembakaran (Ahmad 2012), kemudian arang sekam padi ditimbang. Pada
proses ini dihasilkan arang sekam padi sebesar 1370 gram (34.25%).
Arang sekam padi sebanyak 60 gram dimasukkan ke dalam cawan porselin
dan dibakar dalam tanur dengan suhu mula-mula 400 oC selama 2 jam, pemanasan
berikutnya dengan suhu 950 oC selama 1 jam dengan pengaturan laju kenaikan
suhu sebesar 0.5 oC/menit dan 1.5 oC/menit. Setelah pembakaran lalu abu yang
diperoleh ditimbang, kemudian abu sekam padi dicuci dengan menggunakan asam
klorida (HCl) 3% teknis (12 mL HCl 3% teknis untuk 1 gram abu sekam padi),
kemudian dipanaskan di atas hotplate dengan pengaturan suhu 200 oC dan diaduk
dengan magnetic stirrer pada kecepatan 240 rpm selama 2 jam. Selanjutnya dicuci
menggunakan akuades panas (suhu sekitar 100 oC) berulang-ulang sampai bebas
asam (diuji dengan kertas lakmus), lalu disaring dengan kertas bebas abu. Hasil

penyaringan (residu dipisahkan dari kertas saring) dimasukkan dalam cawan
porselin kemudian dipanaskan dalam tanur dengan suhu 1000 oC selama 1 jam
dengan kenaikan suhu 1oC/menit dan 5oC/menit sampai silika putih yang tersisa.
Sampel didinginkan dalam tanur dan ditimbang, kemudian hasilnya diuji EDX
dan FTIR Spectroskopi.
Proses berikutnya untuk mendapatkan silikon, silika dicampurkan dengan

reduktor yaitu magnesium bubuk dengan perbandingan 49:60. Setelah dicampur,
sampel dipanaskan dalam tanur selama 1 jam dengan suhu 650 oC. Setelah
dipanaskan, campuran yang diperoleh ditimbang, kemudian dicuci dengan 75 mL
HCl 3% teknis. Kemudian dipanaskan di atas hotplate dengan pengaturan suhu
200 oC dan diaduk dengan magnetic stirrer pada kecepatan 240 rpm selama 2 jam.
Lalu sampel dicuci lagi dengan HCl 3% teknis 300 mL, 1 jam, 240 rpm
(Hikmawati 2010). Sampel disaring dan dicuci dengan akuades panas (suhu
sekitar 100 oC) berulang-ulang sehingga bebas asam, lalu dikeringkan dalam tanur
pada suhu 110 oC selama 12 jam (Hikmawati 2010 , Ahmad 2012 dan Otto 2013).
Hasil analisis EDX, menghasilkan silikon dioksida dengan kemurnian
99.15% (untuk laju pemanasan 0.5 oC/menit) dan 78.96% (untuk laju pemanasan
1.5 oC/menit). Reduksi kimia silika dengan magnesium berlebih dengan
perbandingan magnesium dan silika 49 : 60 telah menghasilkan silikon dengan
kemurnian 44.03%.
Karakterisasi silikon dioksida menggunakan spektroskopi FTIR
menunjukan gugus fungsi siloksan. Puncak-puncak spektrum FTIR menunjukan
puncak-puncak spesifik yang berhubungan dengan silikon dioksida pada bilangan
gelombang 1.110 cm-1 sampai 467 cm-1.
Kata kunci : sekam padi, silika/silikon dioksida, silikon, FTIR

SUMMARY
MASRUR. Optimization of Excess Magnesium Addition and Heating Rate on
Silicon Dioxide and Silicon Extraction Based Rice Husk. Supervised by
IRZAMAN and IRMANSYAH.
Indonesia is an agricultural country that produces rice sufficiently large.
According to Central Agency on Statistics (BPS 2013) data, in 2012 rice
production in Indonesia amounted to 69.05 million tonnes of milled rice, an
increase of 3.29 million tonnes (5.00%) compared to 2011. Each tonne of rice
containing 72% rice, 5% -8% bran and 20% - 22% husk (Muthadhi 2007). Seeing
these data would appear a lot of agricultural waste,one of them is rice husk waste .
Waste destruction process naturally progresses slowly (Nugraha and Setiawati
2006). Rice husk generated from most of the countries that produce rice just
burned and disposed of as waste (Azadi et al. 2010). Rice husk, a waste product of
the rice industry is rich in silica. (Kalapathy et al. 2000). Utilization of rice husk
stove developed by IPB from 2007, produces another form of waste (Irzaman et
al 2007). Rice husk charcoal from rice husk stove IPB, can be used to produce
silica. The Silica resulting from the incineration process can be used as a source of
silicon (Rohaeti et al.2010).
This research is aimed to optimize of the speed of temperature increase
(0.5 0C/menit and 1.5 0C/menit) to obtain high-purity silicon dioxide and

optimization of addition of excess magnesium by chemical reduction method by
comparing the amount of magnesium and silica (49: 60) to obtain high-purity
silicon . Silicon dioxide and silicon obtained will be analyzed using Energy
Dispersive X-ray (EDX) and FTIR Spectroscopy.
Preparation of silicon through three (3) phases, husk charcoal, silica / silicon
dioxide and silicon. Making husk charcoal through several stages. At first the rice
husk is dried with the aid of sunlight with the aim of accelerating the combustion
process. Then the rice husks were weighed at 4000 grams, entered into a husk
stove and continued with the combustion process (Ahmad 2012), rice husk and
then weighed. In this process produced husk charcoal at 1370 grams (34.25%).
Rice husk charcoal as much as 60 grams put in of porcelain bowls and
burned in a furnace at a temperature of 400 °C initially for 2 hours, subsequent
heating to a temperature of 950 °C for 1 hour with a temperature increase rate
setting of 0.5 ° C / min and 1.5 °C / min. After the ash obtained by burning
weighed, then washed rice husk ash by using hydrochloric acid (HCl) 3%
technical (12 mL 3% HCl technical for 1 gram of rice husk ash), and then heated
over a hotplate with a temperature setting of 200 °C and stirred with a magnetic
stirrer at a speed of 240 rpm for 2 hours. Subsequently washed with hot distilled
water (temperature around 100 °C) repeatedly until the free acid (tested with
litmus paper), and then filtered through ash-free paper. Screening results (residues

separated from the filter paper) included in the of porcelain bowls and then heated
in a furnace at temperatures of 1000 °C for 1 hour with the temperature rise and 5
o
C/menit 1 oC/menit remaining until the white silica. The samples were cooled in
the furnace and weighed, then the results are tested EDX and FTIR Spectroscopy.
The next process to obtain silicon, silica mixed with reducing agents,
namely magnesium powder with a ratio 49:60. Once mixed, the sample is heated

in a furnace for 1 hour at a temperature of 650 oC. Once heated, the mixture
obtained is weighed, then washed with 75 mL of 3% HCl technical. Then heated
on a hotplate with a temperature setting of 200 °C and stirred with a magnetic
stirrer at a speed of 240 rpm for 2 hours. Then the samples were washed again
with 3% HCl technical 300 mL, 1 hour, 240 rpm (Hikmawati 2010). Samples
were filtered and washed with hot distilled water (temperature around 100 °C)
repeatedly so that the free acid, and then dried in a furnace at 110 °C for 12 hours
(Hikmawati 2010, Ahmad 2012 and Otto 2013).
The results of EDX analysis, produces silicon dioxide with a purity of
99.15% (for a heating rate of 0.5 ° C / min) and 78.96% (for a heating rate of 1.5 °
C / min). Chemical reduction of silica with magnesium excess magnesium and
silica in the ratio 49: 60 has resulted in silicon with a purity of 44.03%.

Characterization of silicon dioxide using FTIR spectroscopy showed
siloxane functional groups. Peaks of FTIR spectra showed specific peaks
associated with silicon dioxide at wave number 1110 cm-1 to 467 cm-1.
Keywords: rice husk, silica/silicon dioxide, silicon, FTIR.

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

OPTIMASI PENAMBAHAN MAGNESIUM BERLEBIH DAN
KELAJUAN PEMANASAN PADA EKSTRAKSI SILIKON
OKSIDA DAN SILIKON BERBAHAN DASAR SEKAM PADI

MASRUR

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Biofisika

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. R.Tony Ibnu Sumaryada WP, M.Si

Judul Tesis : Optimasi Penambahan Magnesium Berlebih dan Kelajuan
Pemanasan pada Ekstraksi Silikon Dioksida dan Silikon Berbahan
Dasar Sekam Padi
Nama
: Masrur
NIM

: G751110061

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Irzaman, M.Si
Ketua

Dr. Ir.Irmansyah, M.Si
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Biofisika

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Agus Kartono, M.Si

Dr. Ir. Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian: 30 Januari 2014

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian
yang dilaksanakan sejak bulan Juni hingga Oktober 2013 ini, bertujuan untuk
mendapatkan silikon dioksida dan silikon dari sekam padi dengan kemurnian
tinggi, dengan judul penelitian Optimasi Penambahan Magnesium Berlebih dan
Kelajuan Pemanasan pada Ekstraksi Silikon Dioksida dan Silikon Berbahan Dasar
Sekam Padi.
Atas telah selesainya penulisan tesis ini, penulis ingin mengucapkan terima
kasih dan penghargaan kepada kedua Orang tua (Bapak H.RUSLI ADAM dan
Ibunda HJ.RAJA SAKDIAH) dan Mertua ( Bapak Alm.ILYAS AMRIS dan Ibu
RAMAI YULIS) serta seluruh saudara (Uni ISRATI, Abang BADRI, Kak
RAHMINI dan Adinda DARLIANA) yang telah memberi kasih sayang, doa dan
dorongan kepada penulis. Penulis mempersembahkan karya ini buat istri tercinta
RENI ANDA dan anak-anak tersayang (MUHAMMAD ZAKI MURSYIDAN
AMRI dan AISYAH RAHMAWANI) yang telah memberikan semangat, doa,
perhatian dan pengorbanan yang tak terhingga kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini dapat diselesaikan berkat bantuan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada
Bapak Dr. Ir. Irzaman, M.Si dan Bapak Dr. Ir. Irmansyah, M.Si selaku
pembimbing, yang telah banyak memberi bimbingan, arahan, saran dan dukungan
selama penelitian dan penulisan tesis ini.Terimakasih kepada Bapak Dr.Tony
Sumaryada selaku Penguji luar komisi. Terima kasih juga kepada Bapak Dr. Agus
Kartono, selaku ketua program studi Biofisika Institut Pertanian Bogor. Di
samping itu,terimakasih dan penghargaan penulis sampaikan kepada para Dosen
Program Studi Biofisika Institut Pertanian Bogor (Bapak Dr.Kiagus Dahlan, Ibu
Prof.Dr. Djarwani, Bapak Dr.Akhirudin Maddu, Bapak Dr. Husin Alatas ) atas
ilmu yang telah diberikan selama perkuliahan. Ucapan terimakasih juga penulis
sampaikan kepada Pemerintah Propinsi Riau melalui Dinas Pendidikan yang telah
memberikan Bea Siswa pendidikan dan Pemerintah Kabupaten Kuantan Singingi
yang telah memberi dukungan moril dan materil.Tak lupa pula terimakasih kepada
rekan-rekan pascasarjana Biofisika 2011 (Abdul Wahidin Nuayi, Endang
Rancasa, Farly Tumimomor, Otto Muzikarno, Sugianto, TB Gamma, Idawati
Supu, Nur Aisyah Nuzulia, Suryanty) dan seluruh rekan-rekan Mahasiswa
penerima beasiswa propinsi Riau di IPB, atas kerja sama dan dukungannya..
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Februari 2014
Masrur

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Hipotesis
Manfaat Penelitian

1
1
2
2
2
2

2 METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Peralatan
Bahan
Prosedur Kerja
Pembuatan Arang Sekam Padi
Pembuatan Silika/Silikon Dioksida
Pembuatan Silikon
Analisis EDX
Analisis FTIR

3
3
3
3
3
3
3
4
4
5

3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis EDX silika
Analisis FTIR silika
Analisis EDX silikon
Analisis FTIR silikon

5
5
7
8
9

5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

10
10
11

DAFTAR PUSTAKA

11

LAMPIRAN

13

RIWAYAT HIDUP

19

DAFTAR TABEL
1
2
3
4

Hasil analisis EDX silika/SiO2
Perbandingan hasil analisis EDX silika/SiO2
Hasil analisis EDX silikon
Perbandingan hasil analisis EDX silikon

6
6
8
9

DAFTAR GAMBAR

1 Spektrum FTIR sampel silika dengan kelajuan 0,5 0C/menit
2 Spektrum FTIR sampel silika dengan kelajuan 1,5 0C/menit
3 Spektrum FTIR hasil reduksi magnesium dengan silika (49:60)

7
7
10

DAFTAR LAMPIRAN
1 Diagram alir penelitian
2 Perhitungan EDX silikon dioksida dan silikon
3 Perhitungan Rendemen dan Harga Silika

13
14
17

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia adalah negara agraris yang menghasilkan padi cukup besar.
Menurut Badan Pusat Statistik (BPS 2013), pada tahun 2012 produksi padi di
Indonesia sebesar 69.05 juta ton gabah kering giling atau naik sebesar 3.29 juta
ton (5.00%) dibandingkan tahun 2011. Tiap ton padi menghasilkan 72% beras,
5%-8% dedak dan 20%-22% sekam (Muthadhi 2007). Melihat data tersebut, akan
muncul limbah pertanian yang cukup banyak, salah satunya limbah sekam padi.
Proses penghancuran limbah secara alami berlangsung lambat, sehingga
limbah tidak saja mengganggu lingkungan sekitarnya tetapi juga mengganggu
kesehatan manusia. Pada setiap penggilingan padi akan selalu kita lihat tumpukan
bahkan gunungan sekam yang semakin lama semakin tinggi, sehingga sekam
menjadi bahan limbah yang mengganggu lingkungan (Nugraha dan Setiawati
2006).
Pemanfaatan sekam padi masih terbatas sebagai bahan pembakar batu bata
merah atau untuk keperluan pembuatan abu gosok. Pemanfaatan tersebut hanya
menggunakan sebagian kecil dari jumlah limbah sekam padi yang ada sehingga
nilai ekonomis yang didapatkan juga masih relatif kecil (Aina et al. 2007). Sekam
padi yang dihasilkan dari sebagian besar negara-negara yang memproduksi beras
hanya dibakar dan dibuang sebagai limbah (Azadi et al. 2010).
Sekam padi adalah bagian terluar dari butir padi, merupakan hasil
samping pada proses penggilingan padi, yang kaya silika (Kalapathy et al. 2000).
Komposisi kimia dari sekam padi adalah 66.67% C, 22.23% SiO2, 7.10% H2O,
0.82% Al2O3, 0.78% Fe2O3, 1.10% K2O, 0.78% Na2O, 0.24% CaO dan 0.21%
MgO (Genieva et al. 2008).
Tungku sekam yang dikembangkan oleh Institut Pertanian Bogor (IPB),
telah memberikan nilai positif dan nilai tambah pada sekam, namun sekaligus
memunculkan lagi limbah lain yaitu limbah arang sekam padi (Irzaman et al.
2007).
Limbah arang sekam yang berasal dari tungku sekam padi IPB , dapat
digunakan untuk menghasilkan silika. Silika yang dihasilkan dari proses
pengabuan tersebut dapat digunakan sebagai sumber silikon, dengan reduksi
kimia antara silikon dioksida dengan magnesium pada suhu 650 0C. Silikon yang
dihasilkan dapat dimanfaatkan sebagai bahan semikonduktor (Rohaeti et al.2010).
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan silikon oksida dan
silikon dari sekam padi. Hikmawati (2010) dan Ahmad
(2012), untuk
mendapatkan silikon oksida dan silikon melakukan pengabuan sekam padi
dengan laju kenaikan suhu 5 0C/menit. Hikmawati (2010) mendapatkan silika
dengan kemurnian 62.49% dan Ahmad (2012) mendapatkan silika dengan
kemurnian 81.65%. Selanjutnya dari silika yang didapat dilakukan reduksi kimia
dengan perbandingan Mg : SiO2 (48 : 60), Hikmawati mendapatkan silikon
dengan kemurnian 40.78% dan Ahmad (2012) mendapatkan silikon dengan
kemurnian 42.29%. Otto (2013) melakukan pengabuan sekam padi dengan laju
kenaikan suhu 1 0C/menit dan 5 0C/menit untuk mendapatkan silikon oksida dan
silikon. Untuk kelajuan1 0C/menit, mendapatkan silika dengan kemurnian 76.17%

2
dan untuk kelajuan 5 0C/menit mendapatkan silika dengan kemurnian 85.20%
dengan pengotor Potassium 0.67%. Selanjutnya silika dengan kemurnian 76.17%
dilakukan reduksi kimia dengan perbandingan Mg : SiO2 (50 : 60 dan 60:60)
untuk memperoleh silikon. Untuk perbandingan Mg : SiO2 (50 : 60) diperoleh
silikon dengan kemurnian 60.87%, dan Untuk perbandingan Mg : SiO2 (60 : 60)
diperoleh silikon dengan kemurnian 15.72%.
Perumusan Masalah
Silikon yang dihasilkan dari arang sekam merupakan hasil dari proses
reduksi. Kemurnian ini ditentukan oleh tahap destruksi arang sekam padi menjadi
silika dan tahap reduksi silika dengan reduktor magnesium (Mg) yang dilanjutkan
dengan tahap pencucian hasil reduksi dalam larutan asam. Kesempurnaan proses
pengabuan ditentukan oleh kelajuan kenaikan suhu dan kesempurnaan proses
reduksi ditentukan oleh ketersediaan dari magnesium (Mg).
Tahapan pengasaman ditujukan untuk mengurangi impuritas yang
terkandung di dalam bahan hasil reduksi, sehingga didapatkan silikon dengan
kemurnian tinggi..
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk optimasi kelajuan kenaikan suhu (0.5
C/menit dan 1.5 0C/menit) untuk memperoleh silikon dioksida kemurnian tinggi
dan Optimasi penambahan magnesium berlebih dengan metode reduksi kimia
dengan perbandingan jumlah magnesium dan silika (49 : 60) untuk memperoleh
silikon kemurnian tinggi.

0

Hipotesis
Sekam padi setelah mengalami pembakaran melalui tungku sekam IPB akan
menghasilkan limbah arang sekam padi. Limbah arang sekam padi setelah
dipanaskan dalam tanur akan menghasilkan silika. Silika diperoleh dengan
melakukan pencucian dengan asam HCl dan silikon diperoleh melalui metode
reduksi kimia, yaitu reduktor magnesium (Mg) bubuk dapat mereduksi silika.
Reduksi silika dari sekam padi menggunakan magnesium sebagai reduktor akan
terjadi sempurna apabila melebihi perbandingan magnesium dan silika pada
perbandingan stoikhiometri.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat menjadi landasan pembuatan
semikonduktor silikon yang berasal dari limbah arang sekam padi yang dapat
dimanfaatkan dan digunakan sebagai bahan alternatif semikonduktor dalam
bidang elektronika.

3

2 METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Juni
hingga Oktober 2013 di
Laboratorium Biofisika Material dan Laboratorium Analisis Bahan Departemen
Fisika FMIPA IPB, dan Laboratorium Pengujian Hasil Hutan Pusat Penelitian
dan Pengembangan Hasil Hutan Kementerian Kehutanan di Bogor.
Alat
Peralatan dalam penelitian ini menggunakan tungku sekam IPB, untuk
pemanasan digunakan tanur tipe 3-130 NDI Vulcan. Penentuan komposisi dari
silika dan silikon menggunakan EDX tipe IVO Zeiss detector Bruker 133 eV
Jerman milik Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan
Pengolahan Hasil Hutan Kementerian Kehutanan di Bogor. Identifikasi gugus
fungsi pada sampel menggunakan Spektrometer Fourier Transform Infra-Red
(FTIR) MB 3000 milik Laboratorium Analisis Bahan Departemen Fisika FMIPA
IPB. Neraca analitik, cawan porselin, hotplate, dan ayakan ukuran 150 µm.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan antara lain sekam padi, asam klorida (HCl)
3% teknis, magnesium bubuk (Mg), kertas saring bebas abu (whatman), akuades
dan kertas lakmus.
Prosedur Kerja
Untuk menghasilkan silikon, sekam padi akan mengalami tiga tahap
pengerjaan yaitu tahap pembuatan arang sekam, pembuatan silika dan pembuatan
silikon. Analisis dilakukan pada residu hasil tiap tahapnya, yaitu berupa silika dan
silikon. Diagram alir keseluruhan proses dapat dilihat pada lampiran.
Pembuatan Arang Sekam Padi
Pembuatan arang sekam padi yang dilakukan dalam penelitian ini
mengacu pada penelitian (Hikmawati 2010, Ahmad 2012 dan Otto 2013).
Pembuatan arang sekam padi melalui tahap penimbangan sekam padi. Mula-mula
sekam padi dikeringkan dengan bantuan sinar matahari lalu ditimbang sebesar
4000 gram (4 kg) dan dimasukkan ke dalam tungku sekam padi dilanjutkan
dengan proses pembakaran. Setelah proses ini arang sekam padi ditimbang dengan
neraca analitik.
Pembuatan Silika/Silikon Dioksida
Pembuatan silika dari sekam padi dilakukan dalam penelitian ini juga
mengacu pada penelitian (Hikmawati 2010, Ahmad 2012 dan Otto 2013), yang
mana proses menghasilkan silika menggunakan arang sekam padi yang ditimbang
sebanyak 60 gram, kemudian dimasukkan dalam cawan porselin dan diatur

4
sehingga memiliki ketebalan yang sama serta dibakar dalam tanur dengan suhu
mula-mula 400oC selama 2 jam (Hikmawati 2010), pemanasan berikutnya
dilanjutkan dengan suhu 950 oC selama 1 jam dengan mengatur laju kenaikan
suhu 0, 5 oC/menit dan 1, 5 oC/menit.
Setelah proses pemanasan, kemudian abu limbah sekam padi ditimbang
dan dicuci dengan menggunakan asam klorida (HCl) 3% teknis. Proses pencucian
ini bertujuan untuk mengurangi impuritas yang ada dalam abu sekam selain silika.
Proses pencucian dilakukan sebagai berikut: mula-mula abu limbah sekam padi
dimasukkan dalam gelas piala, lalu dicampur dengan asam klorida (HCl) 3%
teknis (yaitu 12 mL HCl 3% teknis untuk 1 gram abu sekam), kemudian
dipanaskan di atas hotplate (tombol pengatur suhu pada hotplate diatur sehingga
menunjukkan skala suhu 200 oC dan diaduk dengan magnet stirrer pada
kecepatan 240 rpm selama 2 jam (Hikmawati 2010, Ahmad 2012 dan Otto 2013).
Setelah itu sampel dicuci menggunakan akuades panas berulang-ulang sampai
bebas asam (diuji dengan menggunakan kertas lakmus), lalu disaring dengan
kertas saring bebas abu. Hasil penyaringan dipanaskan dalam tanur dengan suhu
1000 oC sampai silika putih yang tersisa. Sampel didinginkan dalam tanur sampai
suhunya sama dengan suhu ruangan. Proses ini dilakukan berulang-ulang
(diulangi dua dan tiga kali) sehingga diperoleh jumlah silika yang cukup banyak
untuk tahap pekerjaan selanjutnya. Kemudia hasil semua ini diuji, EDX, dan FTIR
untuk masing-masing sampel.
Pembuatan Silikon
Pembuatan silikon dari sekam padi dilakukan dalam penelitian ini juga
mengacu pada penelitian (Hikmawati 2010, Ahmad 2012, Otto 2013).
Pembuatan silikon melalui dua tahap, yaitu mereduksi silika dengan magnesium
bubuk berukuran maksimum 150 µm dan pencucian residu hasil reduksi silika
tersebut. Mula-mula silika yang telah dicuci diayak menggunakan ayakan yang
berukuran 150 µm, kemudian sampel silika dicampur dengan magnesium bubuk
dengan perbandingan jumlah magnesium dengan silika (49 : 60), lalu dibakar
dalam tanur dengan suhu mencapai 650 oC dalam jangka waktu 1 jam (Hikmawati
2010, Ahmad 2012 dan Otto 2013).
Proses pemurnian silikon diperlukan untuk menghilangkan impuritas
logam lain yang ada (Hikmawati 2010). Pemurnian ini menggunakan asam klorida
(HCl) 3% teknis. Mula-mula sampel (silika+Mg) dimasukkan dalam gelas piala
untuk dicuci dengan HCl 3% teknis dan ditutup dengan kaca arloji. Sampel
dipanaskan dengan hotplate (diatur dengan menunjukkan skala 200 oC) sambil
diaduk dengan magnet stirrer pada kecepatan 240 rpm selama 2 jam. Lalu sampel
dicuci lagi dengan HCl 3% 300 mL selama 1 jam sebanyak 1 kali (Hikmawati
2010). Sampel dicuci dengan akuades panas berulang-ulang sehingga bebas asam
dan disaring dengan kertas saring bebas abu. Residu penyaringan dikeringkan
dalam tanur pada suhu 110 oC selama 12 jam (Hikmawati 2010 , Ahmad 2012
dan Otto 2013).
Analisis EDX
Sampel silika dan silikon yang dihasilkan dianalisis menggunakan EDX.
Hal ini dilakukan dengan tujuan mengidentifikasi komposisi logam yang

5
terkandung dalam sampel. Analisis EDX dilakukan di Balai Penelitian dan
Pengembangan Hasil Hutan Departemen Kehutanan Bogor.
Analisis FTIR
Sampel silika dan silikon dianalisis menggunakan Spektrometer Fourier
Transform Infra-Red (FTIR). Hal ini dilakukan untuk mengidentifikasi gugus
fungsi pada suatu senyawa. Setiap serapan panjang gelombang tertentu
menggambarkan adanya suatu gugus fungsi spesifik. Tahapan ini dilakukan
setelah analisis EDX selesai dilakukan. Analisis ini dilakukan di Laboratorium
Analisis Bahan Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Institut Pertanian Bogor

3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis EDX silika
Untuk mendapatkan silika dari sekam padi melalui beberapa tahapan
proses. Proses pertama adalah membakar sekam padi dengan tungku sekam IPB,
ini dimaksudkan untuk mempercepat pembakaran sekam menjadi arang. Selain itu
juga untuk memanfaatkan limbah arang sekam dari tungku sekam IPB.
Proses kedua adalah proses pengabuan. Proses pengabuan dimulai dengan
memasukkan arang sekam ke dalam cawan porselin. Arang sekam dipanaskan
dalam tanur dengan suhu mula-mula 400 0C selama 2 jam, kemudian dilanjutkan
pemanasannya dengan suhu 950 0C selama 1 jam. Selama proses pemanasan, laju
kenaikan suhu diatur dengan variasi 0.5 0C/menit dan 1.5 0C/menit. Selama
proses pembakaran sekam padi menjadi abu, zat - zat organik akan hilang dan
meninggalkan sisa yang kaya akan silika. (Ariyani 2007).
Proses selanjutnya adalah proses pencucian abu sekam dengan asam
klorida 3% teknis, yang diaduk dengan magnetic stirrer dengan kecepatan
pengadukan 240 rpm pada suhu 200 0C selama 2 jam. (Hikmawati 2010, Ahmad
2012 dan Otto 2013). Setelah itu abu sekam dicuci menggunakan akuades panas
berulang-ulang sampai bebas asam (diuji dengan menggunakan kertas lakmus),
lalu disaring dengan kertas saring bebas abu.Tujuan pencucian ini adalah untuk
menghilangkan impuritas yang ada dalam abu sekam selain silika. Hasil
penyaringan dipanaskan dalam tanur dengan suhu 1000 oC sampai silika putih
yang tersisa. Untuk mengetahui tingkat kemurnian ,selanjutnya dilakukan analisa
EDX (Energy Dispersive X-ray), didapat hasil analisa seperti Tabel 1.
Pada Tabel 1. dapat dilihat bahwa sampel yang dianalisa mempunyai
komposisi kimia yang berbeda berdasarkan laju kenaikan suhu. Sampel dengan
laju kenaikan suhu 0.5 0C/menit , komposisi kimianya hanya terdiri dari oksigen
66.95% dan silikon 33.05%, sementara unsur lain tidak ditemukan atau tidak ada
pengotor dari unsur-unsur lain. Kemurnian silika pada sampel ini adalah sebesar
99.15 % . Pada sampel dengan kelajuan 1.5 0C/menit, di dapat komposisi
kimianya terdiri dari oksigen 73.08 %, silikon 26.32 % dan Potassium 0.59 %.
Kemurnian sampel ini adalah sebesar 78.96%, tapi masih dijumpai pengotor yaitu
potassium sebesar 0.59%. Dari kedua sampel ini dapat dilihat bahwa dengan

6
memperkecil laju kenaikan suhu, maka pengotor yang ada pada sampel dapat
dihilangkan.

Tabel 1. Hasil analisis EDX silika/SiO2
Persentase (%) atom
Laju kenaikan suhu
Laju kenaikan suhu
0.5 oC/menit
1.5 oC/menit
66.95
70.93

Unsur
Oksigen
Silikon

33.05

26.32

-

0.59

99.15

78.96

Potassium (Kalium)
Kemurnian Silika

Bila hasil analisa sampel dengan kelajuan 0.5 0C/menit dan sampel
dengan kelajuan 1.5 0C/menit, dibandingkan dengan hasil-hasil penelitian
sebelumnya, maka dapat dilihat seperti Tabel 2.
Tabel 2. Perbandingan Hasil analisis EDX silika/SiO2

Unsur

0.5

Oksigen

66.95

Persentase (%) atom
Laju kenaikan suhu ( 0C/menit)
1.0
1.5
5.0
(Otto
(Otto
2013)
2013)
74.61
70.93
70.93

Silikon

33.05

25.39

26.32

28.40

27.28

Potassium

-

-

0.59

0.67

0.65

Rubidium

-

-

-

-

2.80

99.15

76.17

78.96

85.20

81.65

Kemurnian
silika

5.0
(Ahmad
2012)
69.27

Dari Tabel 2. terlihat bahwa semakin rendah laju kenaikan suhu, maka
pengotor di dalam silika semakin kecil, bahkan untuk kelajuan 0.5 0C/menit dan
1.0 0C/menit,unsur potassium tidak terdeteksi sama sekali. Hal ini menunjukan
bahwa semakin kecil laju kenaikan suhu, semakin sempurna proses pengabuan.
Laju kenaikan suhu mengikuti prinsip termodinamika, seperti entropi dan entalpi.
Terlihat bahwa pada saat laju kenaikan suhu 0.5 0C/menit diperoleh kemurnian
yang lebih tinggi, dibanding dengan laju kenaikan suhu 1.5 0C/menit, ini diduga
karena nilai entropi dan entalpi yang diperoleh telah mencapai nilai yang
optimum untuk membentuk ikatan molekul SiO2.

7
Analisis FTIR silika
100
90

Transmitansi (%)

80
70
60

795

50
40
1095

30

486

20
10
0
3950

3450

2950

2450

1950

Bilangan gelombang

1450

950

450

(cm-1 )

Gambar 1. Spektrum FTIR sampel silika dengan kelajuan 0.5 0C/menit.
Hasil analisis sampel silika dengan kelajuan kenaikan suhu 0,5 0C/menit
dengan spektrometer FTIR dapat dilihat pada gambar 1. Pada Spektrumnya
terlihat beberapa puncak yang menunjukkan adanya beberapa gugus fungsi dalam
sampel, yaitu pada bilangan gelombang 1095 cm-1, 795 cm-1, dan 486 cm-1.
Puncak utama yang diyakini menunjukkan gugus fungsi silika adalah
puncak pada bilangan gelombang 1095 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus
fungsi siloksan Si-O-Si. Adanya gugus fungsi Si-O-Si diperkuat dengan adanya
puncak pada bilangan gelombang 795 cm-1 486 cm-1 yang juga merupakan gugus
fungsi Si-O-Si (Yusmaniar dan Soegijono 2007).

100
90

Transmitansi (%)

80

625

70
795

60
50
1088

40

486
471

30
20
10
0
3950

3450

2950

2450

1950

Bilangan gelombang

1450

950

450

(cm-1)

Gambar 2. Spektrum FTIR sampel silika dengan kelajuan 1.50 C/menit.

8
Silika yang diperoleh dari pengabuan sekam padi dengan kelajuan 1.50
C/menit dianalisis dengan spektrometer FTIR dan spektrumnya diperlihatkan
pada Gambar 2.
Pada Spektrumnya terlihat beberapa puncak yang menunjukkan adanya
beberapa gugus fungsi dalam sampel. Puncak puncak yang signifikan terdapat
pada bilangan gelombang : 1088 cm-1, 795 cm-1, 625 cm-1, 486 cm-1 dan 471 cm-1.
Puncak utama yang diyakini menunjukkan gugus fungsi silika adalah
puncak pada bilangan gelombang 1088 cm-1, yang menunjukkan adanya gugus
fungsi siloksan Si-O-Si (Pretsch.et al, 2000) Adanya gugus fungsi Si-O-Si
diperkuat dengan adanya puncak pada bilangan gelombang 795 cm-1 , 625 cm1
,486 cm-1 dan 471 cm-1 ,yang juga menunjukkan ikatan Si-O-Si (Lin et al. 2001).

Analisis EDX silikon
Untuk menghasilkan silikon, silika yang digunakan adalah silika dengan
perlakuan pembakaran pada tanur dengan laju kenaikan suhu 0.5 oC/menit. Silika
hasil pemurnian abu sekam dicampur dengan magnesium bubuk. Perbandingan
bobot antara abu magnesium dan silika adalah 49 : 60. Campuran ini kemudian
ditempatkan dalam cawan porselin lalu dipanaskan dalam tanur dengan laju
o
kenaikan suhu 0.5 C/menit. Diharapkan pada proses pemanasan, campuran antara
silika dan magnesium bubuk terjadi reaksi sebagai berikut:
SiO2 (s) + 2Mg (s)  Si (s) + 2MgO (s)
Hasil pemanasan kemudian dicuci dengan menggunakan asam klorida
(HCl) 3% teknis yang diaduk dengan magnetic stirrer dengan kecepatan
pengadukan 240 rpm selama 2 jam dan suhu 200 0C. Hasil residu dari
penyaringan dipanaskan dalam tanur dengan suhu 110 oC selama 12 jam. Berikut
ditunjukkan hasil analisis EDX silikon.
Tabel 3. Hasil analisis EDX silikon/Si

Unsur
Oksigen
Magnesium
Silikon
Kemurnian silikon

Persentase (%) atom
Perbandingan
Mg : SiO2 (49 : 60)
36.98
1.01
62.01
44.03

Tabel 3. menunjukkan komposisi hasil reduksi silika dengan magnesium
yang diperoleh dari perlakuan pada perbandingan komposisi kimia 49 : 60 antara
magnesium dengan silika . Diperoleh unsur oksigen 36.98%,magnesium
1.01%,dan silikon 62.01%, sehingga kemurnian silikon 44.03 % dan masih ada

9
pengotor yaitu magnesium. Hal ini menunjukkan bahwa sampel masih
menyisakan magnesium walaupun hasil reduksi telah dicuci dengan larutan HCl
dan akuades panas berulang-ulang.
Tabel 4. menunjukkan perbandingan silika dengan magnesium pada
proses reduksi untuk mendapatkan silikon. Perbedaan perbandingan magnesium
dan silika pada proses reduksi menghasilkan silikon dengan tingkat kemurnian
berbeda.
Tabel 4. Perbandingan Hasil analisis EDX silikon/Si

Unsur

Oksigen
Fluorine
Magnesium
Silikon
Kemurnian
Silikon

Persentase (%) atom
Perbandingan Mg dengan SiO2
dan laju kenaikan suhu
48:60
49:60
50:60
60:60
(5 0C/menit)
(0.50C/menit)
(1.0 0C/menit)
(Hikmawati (Ahmad
(Otto
(Otto
2010)
2012)
2013)
2013)
28.28
38.47
36.98
26.09
55.75
6.55
0.96
1.01
1.41
54.92
61.53
62.01
73.91
42.84
40.78

42.29

44.03

60.87

15.72

Penelitian yang dilakukan oleh Hikmawati (2010) dan Ahmad (2012)
dengan perbandingan magnesium dan silika sesuai stoikhiometri (48:60) dan laju
kenaikan suhu 5 0C/menit serta proses pemurnian silikon menggunakan asam
klorida (HCl) 3% teknis, asam sulfat (H2SO4) 98% p.a dan asam hidrofluorida
(HF) 70% teknis menghasilkan kemurnian silikon berturut-turut yaitu 40.78% dan
42.29%. Penelitian yang dilakukan oleh Otto (2013), reduksi kimia dengan
perbandingan magnesium dan silika dengan perbandingan 50:60 dan laju
kenaikan suhu 10C/menit serta proses pemurnian silikon hanya menggunakan
asam klorida (HCl) 3% teknis dan tidak menggunakan asam sulfat (H2SO4) dan
asam hidrofluorida (HF) menghasilkan silikon dengan kemurnian 60.87% untuk
perbandingan magnesium dengan silika (50 : 60) dan silikon dengan kemurnian
15.72% untuk perbandingan magnesium dengan silika (60 : 60). Sementara
Penelitian yang dilakukan dengan perbandingan magnesium dan silika dengan
perbandingan 49:60 dan laju kenaikan suhu 0.5 0C/menit serta proses pemurnian
silikon hanya menggunakan asam klorida (HCl) 3% teknis,dan tidak
menggunakan asam sulfat (H2SO4) dan asam hidrofluorida (HF) dihasilkan
silikon dengan kemurnian 44.03%. Perbandingan magnesium dan silika yang
optimal untuk menghasilkan silikon kemurnian tinggi terjadi pada perbandingan
50 : 60 dengan laju kenaikan suhu 1 0C/menit .
Analisis FTIR silikon
Hasil analisis spektrometer FTIR sampel silika yang direduksi dengan
magnesium dengan perbandingan magnesium dan silika 49:60, dapat dilihat pada

10
gambar 3. Pada Spektrumnya terlihat beberapa puncak yang menunjukkan adanya
beberapa gugus fungsi dalam sampel, yaitu pada bilangan gelombang 3927 cm-1,
3904 cm-1, 3610 cm-1, 3394 cm-1, 2932 cm-1 ,1651 cm-1, 1095 cm-1, 787 cm-1, dan
471 cm-1.
Beberapa puncak diyakini berkaitan dengan gugus fungsi pada silika yaitu
pada bilangan gelombang 3927 cm-1, 3904 cm-1, 3610 cm-1, 3394 cm-1 dan 2932
cm-1,puncak- puncak ini merupakan puncak yang khas untuk vibrasi gugus –OH
(gugus hidroksil), dan puncak-puncak pada bilangan gelombang 1095 cm-1 , 787
cm-1 dan 471 cm-1 merupakan puncak yang khas dari gugus siloksan Si-O-Si.
(Yusmaniar dan Soegijono 2007).
100
90

Transmitansi (%)

80
70
1651

60
50

787

2932

3904
3610 3394

40

471

30
1095

20
10
0
3950

3450

2950

2450

1950

Bilangan Gelombang

1450

950

450

(cm-1)

Gambar 3. Spektrum FTIR hasil reduksi magnesium dengan silika (49:60).
SIMPULAN DAN SARAN
SIMPULAN
Dengan kelajuan kenaikan suhu 0.50C /menit diperoleh tingkat kemurnian
silika 99.15%. Analisis sampel silika dari sekam padi dengan menggunakan
spektrometer FTIR, spektrumnya memperlihatkan puncak yang menunjukkan
adanya gugus fungsi dalam sampel yang dimiliki oleh silika, yaitu pada bilangan
gelombang 1088 cm-1, yang menunjukkan adanya gugus fungsi siloksan Si-O-Si.
Reduksi kimia silika dengan magnesium berlebih dengan perbandingan
magnesium dan silika 49 : 60 telah menghasilkan silikon dengan kemurnian
44.03%, lebih tinggi dari kemurnian yang diperoleh dengan reduksi menggunakan
perbandingan
magnesium dan silika
sesuai stoikiometri 48:60 yang
kemurniaannya 42.29%, tetapi masih rendah jika dibanding dengan reduksi kimia
silika dengan magnesium yang menggunakan perbandingan magnesium dan silika
59 : 60. Analisis silikon hasil reduksi kimia magnesium dan silika 59 : 60 dengan
spektrometer FTIR menunjukkan masih terdapat silika pada sampel.

11
Dari penelitian ini, laju kenaikan suhu yang terbaik untuk menghasilkan
silika kemurnian tinggi terjadi pada kelajuan kenaikan suhu 0.5 oC/menit dengan
kemurnian silika 99.15%. Perbandingan magnesium dan silika yang terbaik
untuk menghasilkan silikon kemurnian tinggi terjadi pada perbandingan 50 : 60
,yang menghasilkan silikon dengan kemurnian 60.87% dengan laju kenaikan
suhu 1 0C/menit .
SARAN
1.Untuk meningkatkan kemurnian dari silika dan silikon yang dihasilkan,
perlu dikembangkan metode pencucian residu silika maupun silikon dengan
variasi persentase larutan HCl.
2. Perlu dikembangkan pengaruh variasi kecepatan suhu yang lebih kecil (<
0.5oC/menit) lagi untuk terjadinya pembakaran dan pemanasan yang sempurna
pada proses pengabuan untuk mendapatkan kemurnian silika yang lebih tinggi.
3. Untuk meningkatkan kemurnian silikon, penambahan magnesium
berlebih perlu diiringi dengan laju kenaikan suhu yang lebih besar atau sama
dengan 1 0C/menit.

DAFTAR PUSTAKA
Ahmad L. 2012. Uji Struktur dan Sifat Listrik Silikon Dioksida dan Silikon dari
Sekam Padi (Tesis). Bogor. Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian
Bogor.
Aina H, Nuryono, Tahir I. 2007. Sintesis Aditif Semen -Ca2SiO4 dari Abu Sekam
Padi dengan Variasi Temperatur Pengabuan. Yogyakarta: Jurusan
Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada, hlm 1-14.
Ariyani N, Nugroho AC. 2007. Pengaruh Kapur dan Abu Sekam Padi pada Nilai
CBR Laboratorium Tanah Tras dari Dusun Seropan untuk Stabilitas
Subgrade Timbunan. Majalah Ilmiah Ukrim Edisi1/th XII/2007.
Azadi M, Bahrololoom ME, Heidari F. 2010. Enhancing the Mechanical
Properties of an Epoxy Coating with Rice Husk Ash, a Green Product,
Journal Coat. Technology Research Iran, hlm 1-7.
[BPS] Badan Pusat Statistik. 2013. Laporan Bulanan ,Data Sosial Ekonomi, Edisi
34 Maret 2013.
Genieva SD et al. 2008. Characterization of Rice Husk and the Products its
Thermal Degradation in Air and Nitrogen Atmossphere. Journal of
Thermal Analysis and Calorimetry 93 : 387-396.
Hikmawati. 2010. Produksi bahan semikonduktor silikon dari silikon dioksida
limbah arang sekam padi sebagai alternatif sumber silikon (Tesis).
Bogor. Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Irzaman, Darmasetiawan H, Alatas H, Irmansyah, Husin AD, Indro MN,
Hardhienata H, Abdullah K, Mandang T, Tojo S. 2009. Optimization of
Thermal Efficiency of Cooking Stove with Rice Husk Fuel in
Supporting the Proliferation of Alternatif Energy in Indonesia.
Symposium Advanced Technological Development of Biomass

12
Utilization in Southeast Asia; Tokyo. Tokyo University of Agriculture
and Technology. 32-35.
Kalapathy U, Proctor A, Schultz J. 2000. A Simple method for production pure
silica from Rice hull ash. Bioresources Technology 73 : 257-262.
Lin J, Siddiqui JA, OttenbriteM. 2001. Surface modification of Inorganic Oxide
Particles with Silane Coupling Agent Organic Dyes. Polymer Advanced
Technology,12:285-292..
Muthadhi A, Anita R, Khotandharaman S. 2007. Rice Husk Ash-Proprties and its
Uses: A Riview. Int J-CV 2007; 88:50-55.
Nugraha S, Setiawati J. 2006, Peluang Bisnis Arang Sekam, Balai Penelitian
Pascapanen Pertanian, Jakarta.
Otto M. 2013. Penambahan Magnesium Berlebih Dalam menghasilkan Silikon
Murni Dari Sekam Padi Sebagai Bahan Semikonduktor (Tesis). Bogor.
Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Pretzch E, Buhlmann P, Affolter C. 2000. Structure Determination of Organic
Compounds: Tables of Spectral Data. Berlin (Germany). Springer.
Rohaeti E, Hikmawati, Irzaman.2010. Production of Semikonduktor Material
Silicon from Silica Rice Husk. The International Conference On
material
Science
and
Technology.
BATAN
Serpong
Indonesia,1(1),page 303-308.
Yusmaniar , Soegijono B, 2007. Pengaruh Suhu Pemanasan pada sintesis silika
dari abu sekam padi . Jurnal Sains Materi Indonesia. Desember
2007:115-117.

13
Lampiran 1. Diagram Alir penelitian
Pembuatan
Arang sekam

Mulai

Sekam Padi

Pembuatan SiO2

Timbang 4 kg
Bakar di Tungku Sekam
Pembuatan Si

Arang Sekam

Abu Sekam

Timbang 60 gr
Pengabuan pada suhu 4000C
(2jam), dilanjutkan suhu 9500C
(1
jam).Variasi
Kelajuan
0.50C/menitdan 1.50C/menit.
Timbang 10 gr
Cuci dengan HCl 3%
Panaskan dalam tanur suhu
10000C selama 1 jam.

tidak

SiO2
Analisis EDX dan FTIR
Ya
Diayak (100 mesh)
Reduksi dengan Mg
Mg : SiO = 49 : 60
Panaskan 650 0C selama 1 jam
Cuci dengan HCl 3 %

Residu Pencucian
Panaskan 110 0C selama 12 jam
Analisis EDX dan FTIR

Tidak

Si
Ya

Selesai

14

Lampiran 2. Perhitungan EDX Silika/Silikon Dioksida dan Silikon
a. Tampilan EDX untuk Silika dengan kenaikan suhu 0.5oC/menit

Dari tampilan analisis EDX yang diperhatikan komposisi atom (at.%).

Dari tampilan analisis EDX yang diperhatikan komposisi atom (at.%).
diketahui
Oxygen

: 66.95%

Silicon

: 33.05%

Untuk menentukan kemurnian SiO2 dilakukan perhitungan sbb:
-

-

Untuk mendapatkan SiO2 : 100% mempunyai syarat :
Oxygen
: 66.67%
Silicon
: 33.33%
Dari hasil EDX nilai Oxygen > 66.67% dan Silicon < 33.33%
Berarti SiO2 mempunyai atom sebanyak 3 atom (1 atom Si dan 2 atom O)
Si mengikat 2 atom O
SiO2 = 33.05% +( 2 x 33.05%) = 33.05% + 66.10% = 99.15%

15
-

Gas Oxygen = Oxygen tersedia – Oxygen terikat = 66.95% - 66.10% =
0.85%

b. Tampilan EDX untuk Silika dengan kenaikan suhu 1.5oC/menit

Dari tampilan analisis EDX yang diperhatikan komposisi atom (at.%).

diketahui
Oxygen

: 73.08%

Silicon

: 26.32%

Potassium/Kalium

: 0.59%

Untuk menentukan kemurnian SiO2 dilakukan perhitungan sbb:
-

-

Untuk mendapatkan SiO2 : 100% mempunyai syarat :
Oxygen
: 66.67%
Silicon
: 33.33%
Dari hasil EDX nilai Oxygen > 66.67% dan Silicon < 33.33%

16
-

Berarti SiO2 mempunyai atom sebanyak 3 atom (1 atom Si dan 2 atom O)
Si mengikat 2 atom O
Si = 26.32% + (2 x 26.32%) = 26.32% + 52.64% = 78.96%
K = 0.59%, Oxygen = ½ (0.59%) = 0.295% maka K2O = 0.59% +
0.295% = 0.885%
Gas Oxygen = Oxygen tersedia – Oxygen terikat = 73.08% - 52.64% 0.885% =19.555%

c. Tampilan EDX untuk Silikon dengan perbandingan Mg:SiO2 (49:60)
kenaikan suhu 0.5oC/menit

Dari tampilan analisis EDX yang diperhatikan komposisi atom (at.%).
diketahui
-

-

Untuk menentukan kemurnian Silikon dilakukan perhitungan sbb:
Untuk mendapatkan SiO2 : 100% mempunyai syarat :
Oxygen
: 66.67%
Silicon
: 33.33%
Dari hasil EDX nilai Oxygen < 66.67% dan Silicon > 33.33%
Mg = 1,01% mengikat Oksigen =1.01% untuk membentuk MgO
Setelah diikat Mg, sisa Oksigen = 36.98% - 1.01%= 35.97%
Untuk SiO2, 2 atom Oxygen mengikat 1 atom Si. jadi 2 atom O = 35.97%
Si = ½ (35.97%) = 17.985 %
Si = 62.01% - 17.985% = 44.03%

17
Lampiran 3. Perhitungan Rendemen dan Harga Silika
Sekam padi yang telah dikeringkan, ditimbang sebanyak 4000 gram untuk
dibakar dalam tungku sekam IPB. Dari pembakaran diperoleh arang sekam padi
sebanyak 1370 gram (34.25%)
Diambil arang sekam sebanyak 60.1456 gram untuk dipanaskan dalam tanur
(purnace) pada suhu 400 0C selama 2 jam dan dilanjutkan dengan suhu 950 0C
selama 1 jam. Setelah pemanasan, didapat abu sekam padi sebanyak 42.1456
gram (70.47%)
Abu sekam ditimbang sebanyak 10.0287 gram untuk dicuci dengan HCl 3% (12
ml HCl 3% untuk 1 gram abu sekam) selama 2 jam, kemudian disaring dan bilas
dengan air suling (akuades). Setelah proses pencucian, abu sekam padi
dipanaskan dalam tanur pada suhu 1000 0C selama 1 jam,diperoleh silika
sebanyak 7.0622 gram (70.41%).
Sampel silika dianalisa dengan EDX, didapat kemurnian silika 99.15 %
Rendemen SiO2 (99.15%) = % Arang sekam padi X % Abu sekam padi X %Silika
X %Kemurnian silika.
Rendemen SiO2 (99.15%) = 34.25% X 70.47% X 70.41% X 99.15 %
= 16.85%

PERHITUNGAN HARGA SiO2 (99.15%).
Data BPS(2013) Gabah Kering Giling Indonesia (GKG) = 69.05 x 109 kg
Sekam padi adalah 20% dari GKG (Muthadhi 2007) = 13.81 x 109 kg.
Untuk 1‰ dari sekam padi yang ada akan diperoleh SiO2 (99.15%)
= 1‰ x 13.81 x 109 kg x 16.85% = 2 330 000 kg
Harga SiO2 (99.15%) (Aldrich 2006) = $ 180.50 x 2 330 000 kg
= $ 420 565 000;
= Rp. 4 205 650 000 000;
(Dengan asumsi $ 1; = Rp.10 000;)

18
REDUKSI SiO2 (99.15%) DENGAN MAGNESIUM.
Reduksi silika dengan Magnesium (Mg : SiO2 = 49 : 60)
Untuk 5 gram SiO2 (99.15%) dibutuhkan Mg sebanyak
Mg =
Campuran Mg dan SiO2 (99.15%) = 9.0833 gram
Campuran ini dipanaskan dalam tanur pada suhu 650 0C selama 1 jam, kemudian
dicuci dengan HCl 3% dan disaring dengan kertas Whatman. Residu penyaringan
dipanaskan lagi dalam tanur pada suhu 110 0C selama 12 jam, kemudian
ditimbang, sehingga didapat massa residu 5.2823 gram (105.5%).
Hasil analisis EDX dari Residu : Oksigen = 36.98%, Mg = 1.01%, Si = 62.01%
Sehingga didapat : MgO = 2.02%, SiO2 (99.99%) = 53.95%, Si (murni)= 44.03%
Rendemen SiO2 (99.99%) = 16.85% x 53.95% x 105.65%= 9.60%
PERHITUNGAN HARGA SiO2 (99.99%).
Data BPS(2013) Gabah Kering Giling Indonesia (GKG) = 69.05 x 109 kg
Sekam padi adalah 20% dari GKG (Muthadhi 2007) = 13.81 x 109 kg.
Untuk 1‰ dari sekam padi yang ada akan diperoleh SiO2 (99.99%)
= 1‰ x 13.81 x 109 kg x 9.60% = 1 330 000 kg
Harga SiO2 (99.99%) (Aldrich 2006) = $ 800.00 x 1 330 000 kg
= $ 1 064 000 000;
= Rp. 10 640 000 000 000;
(Dengan asumsi $ 1; = Rp.10 000;)

19

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Lubuk Jambi, Kabupaten Kuantan Singngi, Riau pada
tanggal 28 Nopember 1971 anak ke empat dari pasangan H.Rusli Adam dan
Hj.Raja Sakdiah. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Fisika, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau (UR), lulus pada tahun
2000. Pada tahun 2011, penulis diterima di Program Studi Biofisika pada Program
Pascasarjana IPB dan menamatkannya pada bulan Februari 2014. Beasiswa
pendidikan pascasarjana diperoleh dari Pemerintah Propinsi Riau melalui Dinas
Pendidikan Propinsi Riau
Penulis bekerja sebagai Guru Fisika SMA Negeri 1 Hulu Kuantan,
Kabupaten Kuantan Singingi, Propinsi Riau.
Selama mengikuti program S-2, penulis aktif mengikuti berbagai seminar
dan pelatihan.

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia adalah negara agraris yang menghasilkan padi cukup besar.
Menurut Badan Pusat Statistik (BPS 2013), pada tahun 2012 produksi padi di
Indonesia sebesar 69.05 juta ton gabah kering giling atau naik sebesar 3.29 juta
ton (5.00%) dibandingkan tahun 2011. Tiap ton padi menghasilkan 72% beras,
5%-8% dedak dan 20%-22% sekam (Muthadhi 2007). Melihat data tersebut, akan
muncul limbah pertanian yang cukup banyak, salah satunya limbah sekam padi.
Proses penghancuran limbah secara alami berlangsung lambat, sehingga
limbah tidak saja mengganggu lingkungan sekitarnya tetapi juga mengganggu
kesehatan manusia. Pada setiap penggilingan padi akan selalu kita lihat tumpukan
bahkan gunungan sekam yang semakin lama semakin tinggi, sehingga sekam
menjadi bahan limbah yang mengganggu lingkungan (Nugraha dan Setiawati
2006).
Pemanfaatan sekam padi masih terbatas sebagai bahan pembakar batu bata
merah atau untuk keperluan pembuatan abu gosok. Pemanfaatan tersebut hanya
menggunakan sebagian kecil dari jumlah limbah sekam padi yang ada sehingga
nilai ekonomis yang didapatkan juga masih relatif kecil (Aina et al. 2007). Sekam
padi yang dihasilkan dari sebagian besar negara-negara yang memproduksi beras
hanya dibakar dan dibuang sebagai limbah (Azadi et al. 2010).
Sekam padi adalah bagian terluar dari butir padi, merupakan hasil
samping pada proses penggilingan padi, yang kaya silika (Kalapathy et al. 2000).
Komposisi kimia dari sekam padi adalah 66.67% C, 22.23% SiO2, 7.10% H2O,
0.82% Al2O3, 0.78% Fe2O3, 1.10% K2O, 0.78% Na2O, 0.24% CaO dan 0.21%
MgO (Genieva et al. 2008).
Tungku sekam yang dikembangkan oleh Institut Pertanian Bogor (IPB),
telah memberikan nilai positif dan nilai tambah pada sekam, namun sekaligus
memunculkan lagi limbah lain yaitu limbah arang sekam padi (Irzaman et al.
2007).
Limbah arang sekam yang berasal dari tungku sekam padi IPB , dapat
digunakan untuk menghasilkan silika. Silika yang dihasilkan dari proses
pengabuan tersebut dapat digunakan sebagai sumber silikon, dengan reduksi
kimia antara silikon dioksida dengan magnesium pada suhu 650 0C. Silikon yang
dihasilkan dapat dimanfaatkan sebagai bahan semikonduktor (Rohaeti et al.2010).
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan silikon oksida dan
silikon dari sekam padi. Hikmawati (2010) dan Ahmad
(2012), untuk
mendapatkan silikon oksida dan silikon melakukan pengabuan sekam padi
dengan laju kenaikan suhu 5 0C/menit. Hikmawati (2010) mendapatkan silika
dengan kemurnian 62.49% dan Ahmad (2012) mendapatkan silika dengan
kemurnian 81.65%. Selanjutnya da