Pemanfaatan Karbon Sampah Ban Sebagai El
Pemanfaatan Karbon Sampah Ban Sebagai Elektroda Pada
Rangkaian Sel Elektrokimia
Taqiudin Zarkasi12*, Nita Rosita3, Roy Izen Mustaqim 1, Khoirun Nisa3,
Mahardika Prasetya Aji3, dan Budi Astuti3
1
Pascasarjana Universitas Negeri semarang
Madrasah Aliyah Nahdlatul Wathan Kembang Kerang Lombok
3
Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNNES
2
* Email: taqizar@yahoo.co.id
Abstrak. Sampah ban selama ini masih digunakan sebagai bahan dasar kerajinan rumah tangga. Bahan dasar ban mengandung unsur
karbon yang dapat dimanfaatkan sebagai elektroda. Serbuk karbon ban diperoleh dengan cara pyrolisis. Pembuatan elektroda
dilakukan dengan cara mencampur serbuk karbon, Polivinil asetat (PVAc) dan polietilen glikol (PEG) kemudian dicetak dengan alat
hidrolik press 4 metrikton selama 15 menit. Pemberian PVAc berfungsi sebagai perekat sedangkan PEG dengan komposisi 1%, 2%,
3%, 4%, 5% dan 6% berfungsi sebagai agen pembentuk pori. Elektoda yang didapatkan kemudian dipanaskan pada suhu 100oC
selama 1 jam. Pengujian elektroda karbon dilakukan dengan rangkain elektrokimia. Tegangan yang dihasilkan elektroda karbon dan
seng (Zn) diperoleh tegangan sebesar 0.519 sampai 1.104 Volt, sedangkan untuk elektroda karbon dan tembaga (Cu) dihasilkan
tegangan sebesar 0.208 Volt sampai 0.353 Volt. Tegangan elektroda karbon-seng dan karbon-tembaga meningkat dengan
penambahan komposisi PEG. Hal ini disebabkan semakin banyak massa PEG dalam elektroda, akan diperoleh pori yang semakin
banyak, sehingga proses difusi ion dan tegangan yang dihasilkan semakin tinggi. Tegangan elektroda dari sampah ban mendekati
tegangan yang dihasilkan elektroda yang ada dipasaran, sehingga elektroda dari sampah ban memiliki potensi yang tinggi sebagai
elektroda pada sel elektrokimia.
Kata kunci: Elektroda karbon ban, polietilen glikol (PEG), tegangan.
PENDAHULUAN
Sampah ban kendaraan hanya akan berakhir
ditempat pembuangan sampah dan benda berbahan
karet tersebut menimbulkan masalah lingkungan yang
serius. Setiap tahun di seluruh dunia lebih dari satu
miliar ban kendaraan dibuang. Produksi ban di
Indonesia juga terus meningkat dari tahun ke tahun hal
tersebut juga akan meningkatnya sampah karet ban-ban
bekas yang tidak terpakai di lingkungan. Sebagian
besar orang lebih memilih membuangnya begitu saja
dari pada mendaur ulang untuk hasil yang lebih
bermanfaat. Para ahli lingkungan kerap dipusingkan
dengan permasalahan yang disebabkan oleh ban bekas
yang materialnya tidak mudah terurai.sampah ban
sebagian besar bersifat non-biodegradable, dan bahkan
menjadi sumber pencemaran lingkungan dan dapat
membahayakan kesehatan, penimbunan limbah ban
karet pada pembungan sampah tidak menguntungkan
secara ekonomi dan tidak ramah lingkungan (Chan et
al. 2011).
Di negara maju seperti Amerika dan Eropa
limbah karet ban sejak 2006 sudah diproses dengan
teknologi, tidak seperti di Negara berkembang yang
hanya dibakar dan dibuang begitu saja pada pembungan
sampah dan sebagain kecil di daur ulang sebagai bahan
dasar kerajinan rumah tangga seperti pot bunga, sandal
dan tali, upaya pemusnahan dengan cara pembakaran
yang biasa dilakukan ternyata menghasilkan dampak
polusi yang berbahaya karena berpengaruh buruk pada
kesehatan manusia. Jika dibuang begitu saja, ban bekas
tentunya akan mencemari lingkungan sekitarnya
mengingat ban bekas tidak dapat terurai dengan mudah
secara biologis ( M. Juma et al. 2006).
Dari kenyataan diatas maka perlu adanya solusi
untuk meminimalisir permasalahan tersebut sehingga
daur ulang limbah karet ban menjadi lebih ekonomis
dan ramah lingkungan, melihat dari penyusun ban yang
terdiri dari, karet alam 14%, karet sintesis 27%, karbon
black 28% maka, peluang untuk pengolahan ban bekas
lebih cendrung sebagai bahan baku pembuatan karbon
aktif (Danny et, al, 2004). Berdasarkan hasil penelitian
Setiap 60 ton potongan ban yang diproses secara
pirolisis dapat menghasilkan 18.000 kg carbon black.
Banyaknya kandungan karbon dalam ban, membuat
ban berpotensi dijadikan sebagai karbon aktif yang
mempunyai daya adsorben yang tinggi. Penelitian
tentang pemanfaatan ban bekas sebagai karbon aktif
telah dilakukan beberapa peneliti. Ariyadejwanich et al
(2003) dalam penelitiannya menjelaskan bahwa karbon
aktif dari ban bekas yang dikarbonisasi pada temperatur
500oC menghasilkan luas permukaan BET 737 m2/g.
WRT merupakan sumber yang menarik dari bahan
baku untuk pembuatan karbon aktif (AC).
Dari sudut pandang agama bisa dikatakan
bahwa, menjadikan ban bekas sebagai karbon aktif
berarti kita telah melakukan amal baik yaitu dapat
mengurangi polusi lingkungan, karena Allah telah
menjanjikan surga kepada makhluk-Nya yang
melakukan amal kebaikan. Seperti pada firman Allah
surat at-Thalaaq ayat 11.
AC adalah karbon yang memiliki nano pori yang
banyak digunakan dalam kedua proses pemisahan fase
cair dan gas (Min dan Harris 2006 ). Nano pori karbon
adalah karbon aktif yang memiliki ukuran pori di
bawah 100 nm. Nanopori karbon secara fisik terdiri
dari bahan padat berisi karbon (matriks) dan rongga
kosong (pori). Peningkatan jumlah dan ukuran pori
dilakukan melalui proses aktifasi dengan beberapa cara
yaitu fisika, kimia, dan cetakan (template)
(Yamada.Y.J, Ozaki. J. 2004).
BAHAN DAN METODE
RENCANA PELAKSANAAN EKSPRIMEN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium
Fisika FMIPA Universitas Negeri Semarang, kegiatan
penelitian ini direncanakan selesai dalam 2 bulan yaitu
bulan Oktober – November 2014.
ALAT DAN BAHAN
Alat : Gunting, Wadah pembakaran, Alat kompres
Hidrolik, Neraca digital, Alat-alat gelas, Multitester,
Electrode Tembaga (Cu), Elektrode Seng (Zn), Penjepit
Buaya, Furnice. Bahan : Ban bekas yang di potongpotong (waste tires), Larutan Elektrolit NaCl, Polietilen
glikol (PEG), PVAc
PROSEDUR PENELITIAN
Tahap Penyiapan Bahan
Sampah ban, PEG, PVAc
Tahap Pembuatan Elektroda
a. Karbon hasil proses karbonisasi digerus sampai
halus kemudian diayak dengan menggunakan
ayakan ukuran T.35.
b. Karbon dibagi dalam 12 kantung plastik dengan
massa 10 grm.
c. Dari 12 kantung plastik selanjutnya dicampur
dengan PEG dengan pariasi massa : 1%, 2%, 3%,
4%, 5% dan 6% dari massa karbon.
d. Karbon yang telah tercampur dengan PEG
kemudian dicetak menjadi batang karbon dengan
alat kompres hidrolik pada tekanan 4 metrikton
selama 15 menit, dengan perekaat PVAc massa
yang sama yaitu 2 grm.
e. Karbon yang telah dibentuk menjadi batang
selanjutnya di panaskan dengan furnice pada suhu
100oC selama 1 jam
f. Setelah pemanasan maka akan terdapat 12 batang
elektroda karbon dari sampah ban yang siap
digunaan sabagai sample.
TAHAP PENGUJIAN
Pada penelitian ini, parameter fisis akan diukur
untuk menguji karakteristik dari elektroda adalah uji
porositas elektroda karbon sampah ban dan mengukur
tegangan (volt) yang dihasilkan elektroda pada sel
rangkain
elektrokimia
dengan
larutan
NaCl
berkosentrasi 3,42 M , dengan elektroda pendampimg
tembaga (Cu) dan seng (Zn).
ALUR PENELITIAN
Persiapan Sampah ban
Karbonisasi sistem pyrolisis
Penghalusan & Penyaringan = T-32
Karbon Ban Bekas
(Massa tetap = 12 gram)
PVAc
Variasi PEG
( 1%, 2%, 3% ,4%, 5%, 6%)
Variabel Bebas
Kompres
P= 400 MPa, t = 15 menit
(Massa tetap
= 2 grm)
Di Panaskan Fornice
(100 oC, t= 15 menit)
Batang Karbon/Elektroda = 12 Buah
Uji Tegangan
Larutan elektrolit = NaCl
Uji Porositas
( 24 jam )
Pengolahan Data
Selesai + Laporan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berikut adalah gambar elektroda dengan komposisi zat
aktivator PEG, 1%, 2%, 3%, 4%, 5% dan 6%.
Gambar.1 Sampel Elektroda
Dalam karakteristik hasil dari elektroda berbahan dasar
karbon sampah ban dilakukan uji porositas, dihasilkan
data seperti yang divisualisasikan pada grafik, secara
visualisasi, grafik nilai persentase porositas elektroda
karbon sampah ban dengan variasi PEG dapat
digambarkan seperti dibawah ini,
Grafik 4.1. Grafik Tegangan antara elektoda karbon
sampah bandengan elektroda Tembaga (Cu)
Grafik 3. Grafik nilai porositas elektroda
Berdasarkan grafik di atas semakin banyak
persentase zat aktivator PEG pada elektroda mampu
meningkatkan nilai persentase porositas pada sampel.
Seperti yang divisualisasikan pada grafik nilai porositas
yang didapatkan oleh elektroda dengan komposisi zat
aktivator 1% sampai dengan 6% garafiknya semakin
naik. Penelitian ini bisa disimpulkan pemberian variasi
zat aktivator PEG pada elektroda karbon sampah ban
mampu meningkatkatkan jumlah dan ukuran pori
(surface area) pada elektroda tersebut, pertambahan
jumlah dan ukuran pori pada elektroda tentunya akan
meningkatkan daya serap atau nilai porositas. Tingkat
presentase porositas merupakan salah satu indikator
pori elektroda semakin meningkat, dalam kerangka
mikropori akan berpengaruh pada peningkatkan diffusi
ion pada saat diterapkan pada sel elektrokimia, struktur
mesopori berfungsi sebagai terowongan utama dalam
penyerapan ion atau molekul dan pada struktur
makropori terjadi diffusi molekul kedalam partikel pori
(Gorka, et al, 2008).
Pada uji tegangan (volt) dengan rangkain sel
elektrokimia dengan larutan NaCl dengan konsentrasi
3,42 M, dihasilkan data seperti yang divisualisasikan
oleh grafik elektroda karbon – tembaga dan elektroda
karbon –seng. Secara visualisasi, grafik tegangan
elektroda karbon ban bekas dengan variasi PEG dan
elektroda tembaga dapat digambarkan seperti dibawah
ini,
Berdasarkan grafik di atas semakin banyak persentase
zat aktivator PEG terlihat tegangan yang dihasilkan
semakin besar, tetapi ada satu sampel yang memiliki
prilaku berbeda darai elektroda lainnya yaitu elektroda
dengan komposisi zat aktivator PEG 2%. Seperti yang
divisualisasikan pada grafik tegangan yang dihasilkan
oleh elektroda dengan zat aktivator 1% adalah 0.208
Volt , 2% memiliki tegangan 0.045 Volt sedangkan
sampel dengan kokposisi diatasnya 3% adalah 0.247
Volt, bisa dikatakan sampel dengan zat aktivator 2%
sangat menyimpang dibandingkan sampel lainnya, hal
ini diperkirakan terjadinya penggumpalan karbon aktif
oleh polyvinyl acetate (PVAc), namun pada sampel
dengan komposisi 6% PEG tegangan (Volt) dihasilkan
sudah mendekati nilai yang dihasilkan tembaga
komersil (0.530 Volt).
Grafik tegangan elektroda karbon ban bekas
dengan variasi PEG dan elektroda seng dapat
digambarkan seperti dibawah ini,
Grafik 4.2. Grafik Tegangan anatar elektoda karbon
sampah ban dengan elektroda Seng (Zn)
Berdasarkan grafik di atas semakin banyak persentase
zat aktivator PEG memberi hasil yang signifikan
terhadap tegangan yang dihasilkan. Seperti yang
divisualisasikan pada grafik tegangan yang dihasilkan
oleh elektroda dengan komposisi zat aktivator 1%
sampai dengan 6% garafiknya semakin naik. Ini bisa
disimpulkan pemberian pariasi zat aktivator PEG pada
karbon ban bekas berdampak fositif terhadap pori
(surface area) yang dihasilkan pada karbon, bentuk
pori pada elektroda karbon sangat mempengaruhi
proses diffusi ion, dimana diffusi merupakan proses
penyerapan ion atau molekul dari konsentrasi tinggi
menuju konsentrasi rendah. Pada struktur mikropori,
diameter antar pori sangat kecil sehingga terjadi gaya
tarik menarik antara dinding pembentuk pori tersebut.
Gaya tarik-menarik kini akan menimbulkan energi
potensial sehingga menghasilkan penyerapan yang
kuat. Pada umumnya struktur mikropori dapat
menentukan besarnya daya serap ion atau molekul pada
permukaan elektroda karbon. Semakin banyak struktur
mikropori, maka penyerapan pada elektroda karbon
tersebut semakin baik (Yanuar, et al. 2010).
Jika dibandingkan dengan elektroda komersil,
elektroda dengan komposisi 6% PEG tegangan (Volt)
dihasilkan (1.104 Volt ) memiliki potensi yang tinggi
sebagai elektroda pada sel elektrokimia.
KESIMPULAN
Zat aktivator PEG mampu membentuk pori
pada elektroda karbon sampah ban, pemberian PEG
dengan variasi persentase juga berpengaruh pada
banyaknya pori yang dihasilkan, ini terlihat pada
naiknya nilai porositas seiring dengan bertambahnya
persentase PEG.
Penambahan zat aktivator PEG pada karbon
sampah ban berpengaruh terhadap tegangan yang
dihasilkan elekroda baik yang berbantuan elektroda
tembaga (Cu) atau elektroda seng (Zn). Ini terlihat
dalam nilai regresi linier sederhana antara Elektroda
karbon sampah ban dengan elektroda seng (Zn) sebesar
sebesar 0.993
Tegangan yang dihasilkan oleh elektroda
karbon sampah ban lebih besar jika dibantu dengan
elektroda seng (Zn). Ini disebabkan seng lebih bersifat
reduktor (akan memberikan elektronnya dengan
mudah) jika dibandingkan tembaga (Cu).
Nilai porositas yang dihasilkan oleh sampel
elektroda karbon sampah ban memiliki hubungan linier
terhadap tegangan yang dihasilkan, nilai porositas
secara mikroskofik akan memberi gambaran
kemampuan proses diffusi ion oleh elektroda karbon
sampah ban jika dirangkaikan pada sel elektrokimia.
Jika
dibandingkan
dengan
elektroda
komersil/Baterai (1,275 Volt) maka tegangan yang
dihasilkan oleh elektoda karbon sampah ban yang 6%
berbantuan elektroda seng (Zn) (1,104 Volt) bisa
dikatakan mendekati kualitas dari elektroda komersil.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapakan terimakasih kepada
analis Laboratorium Material dan Magnet Jurusan
Fisika FMIPA UNNES, Kementerian Agama RI atas
beasiswa yang diberikan, teman-teman yang
bemberikan dukungan, dan Kelurga tercinta
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
REFERENSI
Chan OS, Cheung WH, McKay G (2011)
Preparation and characterisation of demineralised
tyre derived activated carbon. Carbon 49:4674–
4687
Deraman, M., R .Omar, A .G. Harun (1998).
"Young' Moduluso Carbon from Self adhesive
Carbon Graino fOi lPalm Bunches."Journal of
Materials Science Letters. 17(24):2059-2060.
Fitria Sari, Admin Alif, dan Olly Norita Tetra.
(2012) Penggunaan Lektroda Karbon Dalam Sel
Fotovoltaik Semi Konduktor Cuo Dengan
Elektrolit Na2so4. Jurnal Kimia Unand, Volume
1 Nomor 1, November 2012
J. Yang, Y. Liu,X.Chen,Z. Hu, and G.Zhao, Acta
Physico-Chemica Sinica 24, 13 (2008).
Rosi, M., Abdullah, M,. Khairurrijal. (2009).
Sintesis Nanopori Karbon dari Tempurung Kelapa
sebagai Elektroda pada Superkapasitor. Jurnal
Nanosains & Nanoteknologi, Edisi Khusus:
Institute Teknologi Bandung.
M. Juma*, Z. Koren ová, J. Markoš, J. Annus, L.
Jelemenský. (2006). Pyrolysis and Combustion of
Scrap Tire. Institute of Chemical and
Environmental Engineering, Faculty of Chemical
and Food Technology, Slovak University of
Technology, Radlinského 9, 812 37 Bratislava,
Yanuar,. Iwantono,. Taer, E,. Andriani,. R,.
(2010) Pengaruh Ketebalan Elektroda Terhadap
Nilai Kapasitansi Spesifk dan "Retaine dRatio"
Serbuk Gergaji Kayu Karet untuk Pembuatan
Superkapasitor, Surabaya: Prosiding Seminar
Nasional fisika
Y. Liu,Z. Hu,K. Xua, X. Zheng, and Q. Gao,Acta
(2008) Sphysico-Chemica Sinica 24, 1143.
Rangkaian Sel Elektrokimia
Taqiudin Zarkasi12*, Nita Rosita3, Roy Izen Mustaqim 1, Khoirun Nisa3,
Mahardika Prasetya Aji3, dan Budi Astuti3
1
Pascasarjana Universitas Negeri semarang
Madrasah Aliyah Nahdlatul Wathan Kembang Kerang Lombok
3
Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNNES
2
* Email: taqizar@yahoo.co.id
Abstrak. Sampah ban selama ini masih digunakan sebagai bahan dasar kerajinan rumah tangga. Bahan dasar ban mengandung unsur
karbon yang dapat dimanfaatkan sebagai elektroda. Serbuk karbon ban diperoleh dengan cara pyrolisis. Pembuatan elektroda
dilakukan dengan cara mencampur serbuk karbon, Polivinil asetat (PVAc) dan polietilen glikol (PEG) kemudian dicetak dengan alat
hidrolik press 4 metrikton selama 15 menit. Pemberian PVAc berfungsi sebagai perekat sedangkan PEG dengan komposisi 1%, 2%,
3%, 4%, 5% dan 6% berfungsi sebagai agen pembentuk pori. Elektoda yang didapatkan kemudian dipanaskan pada suhu 100oC
selama 1 jam. Pengujian elektroda karbon dilakukan dengan rangkain elektrokimia. Tegangan yang dihasilkan elektroda karbon dan
seng (Zn) diperoleh tegangan sebesar 0.519 sampai 1.104 Volt, sedangkan untuk elektroda karbon dan tembaga (Cu) dihasilkan
tegangan sebesar 0.208 Volt sampai 0.353 Volt. Tegangan elektroda karbon-seng dan karbon-tembaga meningkat dengan
penambahan komposisi PEG. Hal ini disebabkan semakin banyak massa PEG dalam elektroda, akan diperoleh pori yang semakin
banyak, sehingga proses difusi ion dan tegangan yang dihasilkan semakin tinggi. Tegangan elektroda dari sampah ban mendekati
tegangan yang dihasilkan elektroda yang ada dipasaran, sehingga elektroda dari sampah ban memiliki potensi yang tinggi sebagai
elektroda pada sel elektrokimia.
Kata kunci: Elektroda karbon ban, polietilen glikol (PEG), tegangan.
PENDAHULUAN
Sampah ban kendaraan hanya akan berakhir
ditempat pembuangan sampah dan benda berbahan
karet tersebut menimbulkan masalah lingkungan yang
serius. Setiap tahun di seluruh dunia lebih dari satu
miliar ban kendaraan dibuang. Produksi ban di
Indonesia juga terus meningkat dari tahun ke tahun hal
tersebut juga akan meningkatnya sampah karet ban-ban
bekas yang tidak terpakai di lingkungan. Sebagian
besar orang lebih memilih membuangnya begitu saja
dari pada mendaur ulang untuk hasil yang lebih
bermanfaat. Para ahli lingkungan kerap dipusingkan
dengan permasalahan yang disebabkan oleh ban bekas
yang materialnya tidak mudah terurai.sampah ban
sebagian besar bersifat non-biodegradable, dan bahkan
menjadi sumber pencemaran lingkungan dan dapat
membahayakan kesehatan, penimbunan limbah ban
karet pada pembungan sampah tidak menguntungkan
secara ekonomi dan tidak ramah lingkungan (Chan et
al. 2011).
Di negara maju seperti Amerika dan Eropa
limbah karet ban sejak 2006 sudah diproses dengan
teknologi, tidak seperti di Negara berkembang yang
hanya dibakar dan dibuang begitu saja pada pembungan
sampah dan sebagain kecil di daur ulang sebagai bahan
dasar kerajinan rumah tangga seperti pot bunga, sandal
dan tali, upaya pemusnahan dengan cara pembakaran
yang biasa dilakukan ternyata menghasilkan dampak
polusi yang berbahaya karena berpengaruh buruk pada
kesehatan manusia. Jika dibuang begitu saja, ban bekas
tentunya akan mencemari lingkungan sekitarnya
mengingat ban bekas tidak dapat terurai dengan mudah
secara biologis ( M. Juma et al. 2006).
Dari kenyataan diatas maka perlu adanya solusi
untuk meminimalisir permasalahan tersebut sehingga
daur ulang limbah karet ban menjadi lebih ekonomis
dan ramah lingkungan, melihat dari penyusun ban yang
terdiri dari, karet alam 14%, karet sintesis 27%, karbon
black 28% maka, peluang untuk pengolahan ban bekas
lebih cendrung sebagai bahan baku pembuatan karbon
aktif (Danny et, al, 2004). Berdasarkan hasil penelitian
Setiap 60 ton potongan ban yang diproses secara
pirolisis dapat menghasilkan 18.000 kg carbon black.
Banyaknya kandungan karbon dalam ban, membuat
ban berpotensi dijadikan sebagai karbon aktif yang
mempunyai daya adsorben yang tinggi. Penelitian
tentang pemanfaatan ban bekas sebagai karbon aktif
telah dilakukan beberapa peneliti. Ariyadejwanich et al
(2003) dalam penelitiannya menjelaskan bahwa karbon
aktif dari ban bekas yang dikarbonisasi pada temperatur
500oC menghasilkan luas permukaan BET 737 m2/g.
WRT merupakan sumber yang menarik dari bahan
baku untuk pembuatan karbon aktif (AC).
Dari sudut pandang agama bisa dikatakan
bahwa, menjadikan ban bekas sebagai karbon aktif
berarti kita telah melakukan amal baik yaitu dapat
mengurangi polusi lingkungan, karena Allah telah
menjanjikan surga kepada makhluk-Nya yang
melakukan amal kebaikan. Seperti pada firman Allah
surat at-Thalaaq ayat 11.
AC adalah karbon yang memiliki nano pori yang
banyak digunakan dalam kedua proses pemisahan fase
cair dan gas (Min dan Harris 2006 ). Nano pori karbon
adalah karbon aktif yang memiliki ukuran pori di
bawah 100 nm. Nanopori karbon secara fisik terdiri
dari bahan padat berisi karbon (matriks) dan rongga
kosong (pori). Peningkatan jumlah dan ukuran pori
dilakukan melalui proses aktifasi dengan beberapa cara
yaitu fisika, kimia, dan cetakan (template)
(Yamada.Y.J, Ozaki. J. 2004).
BAHAN DAN METODE
RENCANA PELAKSANAAN EKSPRIMEN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium
Fisika FMIPA Universitas Negeri Semarang, kegiatan
penelitian ini direncanakan selesai dalam 2 bulan yaitu
bulan Oktober – November 2014.
ALAT DAN BAHAN
Alat : Gunting, Wadah pembakaran, Alat kompres
Hidrolik, Neraca digital, Alat-alat gelas, Multitester,
Electrode Tembaga (Cu), Elektrode Seng (Zn), Penjepit
Buaya, Furnice. Bahan : Ban bekas yang di potongpotong (waste tires), Larutan Elektrolit NaCl, Polietilen
glikol (PEG), PVAc
PROSEDUR PENELITIAN
Tahap Penyiapan Bahan
Sampah ban, PEG, PVAc
Tahap Pembuatan Elektroda
a. Karbon hasil proses karbonisasi digerus sampai
halus kemudian diayak dengan menggunakan
ayakan ukuran T.35.
b. Karbon dibagi dalam 12 kantung plastik dengan
massa 10 grm.
c. Dari 12 kantung plastik selanjutnya dicampur
dengan PEG dengan pariasi massa : 1%, 2%, 3%,
4%, 5% dan 6% dari massa karbon.
d. Karbon yang telah tercampur dengan PEG
kemudian dicetak menjadi batang karbon dengan
alat kompres hidrolik pada tekanan 4 metrikton
selama 15 menit, dengan perekaat PVAc massa
yang sama yaitu 2 grm.
e. Karbon yang telah dibentuk menjadi batang
selanjutnya di panaskan dengan furnice pada suhu
100oC selama 1 jam
f. Setelah pemanasan maka akan terdapat 12 batang
elektroda karbon dari sampah ban yang siap
digunaan sabagai sample.
TAHAP PENGUJIAN
Pada penelitian ini, parameter fisis akan diukur
untuk menguji karakteristik dari elektroda adalah uji
porositas elektroda karbon sampah ban dan mengukur
tegangan (volt) yang dihasilkan elektroda pada sel
rangkain
elektrokimia
dengan
larutan
NaCl
berkosentrasi 3,42 M , dengan elektroda pendampimg
tembaga (Cu) dan seng (Zn).
ALUR PENELITIAN
Persiapan Sampah ban
Karbonisasi sistem pyrolisis
Penghalusan & Penyaringan = T-32
Karbon Ban Bekas
(Massa tetap = 12 gram)
PVAc
Variasi PEG
( 1%, 2%, 3% ,4%, 5%, 6%)
Variabel Bebas
Kompres
P= 400 MPa, t = 15 menit
(Massa tetap
= 2 grm)
Di Panaskan Fornice
(100 oC, t= 15 menit)
Batang Karbon/Elektroda = 12 Buah
Uji Tegangan
Larutan elektrolit = NaCl
Uji Porositas
( 24 jam )
Pengolahan Data
Selesai + Laporan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berikut adalah gambar elektroda dengan komposisi zat
aktivator PEG, 1%, 2%, 3%, 4%, 5% dan 6%.
Gambar.1 Sampel Elektroda
Dalam karakteristik hasil dari elektroda berbahan dasar
karbon sampah ban dilakukan uji porositas, dihasilkan
data seperti yang divisualisasikan pada grafik, secara
visualisasi, grafik nilai persentase porositas elektroda
karbon sampah ban dengan variasi PEG dapat
digambarkan seperti dibawah ini,
Grafik 4.1. Grafik Tegangan antara elektoda karbon
sampah bandengan elektroda Tembaga (Cu)
Grafik 3. Grafik nilai porositas elektroda
Berdasarkan grafik di atas semakin banyak
persentase zat aktivator PEG pada elektroda mampu
meningkatkan nilai persentase porositas pada sampel.
Seperti yang divisualisasikan pada grafik nilai porositas
yang didapatkan oleh elektroda dengan komposisi zat
aktivator 1% sampai dengan 6% garafiknya semakin
naik. Penelitian ini bisa disimpulkan pemberian variasi
zat aktivator PEG pada elektroda karbon sampah ban
mampu meningkatkatkan jumlah dan ukuran pori
(surface area) pada elektroda tersebut, pertambahan
jumlah dan ukuran pori pada elektroda tentunya akan
meningkatkan daya serap atau nilai porositas. Tingkat
presentase porositas merupakan salah satu indikator
pori elektroda semakin meningkat, dalam kerangka
mikropori akan berpengaruh pada peningkatkan diffusi
ion pada saat diterapkan pada sel elektrokimia, struktur
mesopori berfungsi sebagai terowongan utama dalam
penyerapan ion atau molekul dan pada struktur
makropori terjadi diffusi molekul kedalam partikel pori
(Gorka, et al, 2008).
Pada uji tegangan (volt) dengan rangkain sel
elektrokimia dengan larutan NaCl dengan konsentrasi
3,42 M, dihasilkan data seperti yang divisualisasikan
oleh grafik elektroda karbon – tembaga dan elektroda
karbon –seng. Secara visualisasi, grafik tegangan
elektroda karbon ban bekas dengan variasi PEG dan
elektroda tembaga dapat digambarkan seperti dibawah
ini,
Berdasarkan grafik di atas semakin banyak persentase
zat aktivator PEG terlihat tegangan yang dihasilkan
semakin besar, tetapi ada satu sampel yang memiliki
prilaku berbeda darai elektroda lainnya yaitu elektroda
dengan komposisi zat aktivator PEG 2%. Seperti yang
divisualisasikan pada grafik tegangan yang dihasilkan
oleh elektroda dengan zat aktivator 1% adalah 0.208
Volt , 2% memiliki tegangan 0.045 Volt sedangkan
sampel dengan kokposisi diatasnya 3% adalah 0.247
Volt, bisa dikatakan sampel dengan zat aktivator 2%
sangat menyimpang dibandingkan sampel lainnya, hal
ini diperkirakan terjadinya penggumpalan karbon aktif
oleh polyvinyl acetate (PVAc), namun pada sampel
dengan komposisi 6% PEG tegangan (Volt) dihasilkan
sudah mendekati nilai yang dihasilkan tembaga
komersil (0.530 Volt).
Grafik tegangan elektroda karbon ban bekas
dengan variasi PEG dan elektroda seng dapat
digambarkan seperti dibawah ini,
Grafik 4.2. Grafik Tegangan anatar elektoda karbon
sampah ban dengan elektroda Seng (Zn)
Berdasarkan grafik di atas semakin banyak persentase
zat aktivator PEG memberi hasil yang signifikan
terhadap tegangan yang dihasilkan. Seperti yang
divisualisasikan pada grafik tegangan yang dihasilkan
oleh elektroda dengan komposisi zat aktivator 1%
sampai dengan 6% garafiknya semakin naik. Ini bisa
disimpulkan pemberian pariasi zat aktivator PEG pada
karbon ban bekas berdampak fositif terhadap pori
(surface area) yang dihasilkan pada karbon, bentuk
pori pada elektroda karbon sangat mempengaruhi
proses diffusi ion, dimana diffusi merupakan proses
penyerapan ion atau molekul dari konsentrasi tinggi
menuju konsentrasi rendah. Pada struktur mikropori,
diameter antar pori sangat kecil sehingga terjadi gaya
tarik menarik antara dinding pembentuk pori tersebut.
Gaya tarik-menarik kini akan menimbulkan energi
potensial sehingga menghasilkan penyerapan yang
kuat. Pada umumnya struktur mikropori dapat
menentukan besarnya daya serap ion atau molekul pada
permukaan elektroda karbon. Semakin banyak struktur
mikropori, maka penyerapan pada elektroda karbon
tersebut semakin baik (Yanuar, et al. 2010).
Jika dibandingkan dengan elektroda komersil,
elektroda dengan komposisi 6% PEG tegangan (Volt)
dihasilkan (1.104 Volt ) memiliki potensi yang tinggi
sebagai elektroda pada sel elektrokimia.
KESIMPULAN
Zat aktivator PEG mampu membentuk pori
pada elektroda karbon sampah ban, pemberian PEG
dengan variasi persentase juga berpengaruh pada
banyaknya pori yang dihasilkan, ini terlihat pada
naiknya nilai porositas seiring dengan bertambahnya
persentase PEG.
Penambahan zat aktivator PEG pada karbon
sampah ban berpengaruh terhadap tegangan yang
dihasilkan elekroda baik yang berbantuan elektroda
tembaga (Cu) atau elektroda seng (Zn). Ini terlihat
dalam nilai regresi linier sederhana antara Elektroda
karbon sampah ban dengan elektroda seng (Zn) sebesar
sebesar 0.993
Tegangan yang dihasilkan oleh elektroda
karbon sampah ban lebih besar jika dibantu dengan
elektroda seng (Zn). Ini disebabkan seng lebih bersifat
reduktor (akan memberikan elektronnya dengan
mudah) jika dibandingkan tembaga (Cu).
Nilai porositas yang dihasilkan oleh sampel
elektroda karbon sampah ban memiliki hubungan linier
terhadap tegangan yang dihasilkan, nilai porositas
secara mikroskofik akan memberi gambaran
kemampuan proses diffusi ion oleh elektroda karbon
sampah ban jika dirangkaikan pada sel elektrokimia.
Jika
dibandingkan
dengan
elektroda
komersil/Baterai (1,275 Volt) maka tegangan yang
dihasilkan oleh elektoda karbon sampah ban yang 6%
berbantuan elektroda seng (Zn) (1,104 Volt) bisa
dikatakan mendekati kualitas dari elektroda komersil.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapakan terimakasih kepada
analis Laboratorium Material dan Magnet Jurusan
Fisika FMIPA UNNES, Kementerian Agama RI atas
beasiswa yang diberikan, teman-teman yang
bemberikan dukungan, dan Kelurga tercinta
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
REFERENSI
Chan OS, Cheung WH, McKay G (2011)
Preparation and characterisation of demineralised
tyre derived activated carbon. Carbon 49:4674–
4687
Deraman, M., R .Omar, A .G. Harun (1998).
"Young' Moduluso Carbon from Self adhesive
Carbon Graino fOi lPalm Bunches."Journal of
Materials Science Letters. 17(24):2059-2060.
Fitria Sari, Admin Alif, dan Olly Norita Tetra.
(2012) Penggunaan Lektroda Karbon Dalam Sel
Fotovoltaik Semi Konduktor Cuo Dengan
Elektrolit Na2so4. Jurnal Kimia Unand, Volume
1 Nomor 1, November 2012
J. Yang, Y. Liu,X.Chen,Z. Hu, and G.Zhao, Acta
Physico-Chemica Sinica 24, 13 (2008).
Rosi, M., Abdullah, M,. Khairurrijal. (2009).
Sintesis Nanopori Karbon dari Tempurung Kelapa
sebagai Elektroda pada Superkapasitor. Jurnal
Nanosains & Nanoteknologi, Edisi Khusus:
Institute Teknologi Bandung.
M. Juma*, Z. Koren ová, J. Markoš, J. Annus, L.
Jelemenský. (2006). Pyrolysis and Combustion of
Scrap Tire. Institute of Chemical and
Environmental Engineering, Faculty of Chemical
and Food Technology, Slovak University of
Technology, Radlinského 9, 812 37 Bratislava,
Yanuar,. Iwantono,. Taer, E,. Andriani,. R,.
(2010) Pengaruh Ketebalan Elektroda Terhadap
Nilai Kapasitansi Spesifk dan "Retaine dRatio"
Serbuk Gergaji Kayu Karet untuk Pembuatan
Superkapasitor, Surabaya: Prosiding Seminar
Nasional fisika
Y. Liu,Z. Hu,K. Xua, X. Zheng, and Q. Gao,Acta
(2008) Sphysico-Chemica Sinica 24, 1143.