INV04 Pemanfaatan Limbah Biomassa Pertan
INV04
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
Pemanfaatan Limbah Biomassa Pertanian untuk Sumber
Daya Selain Energi
Khairurrijal*, Mikrajuddin Abdullah, Ferry Iskandar, Memoria Rosi, Masturi
Abstrak
Biomassa pertanian, yang berupa tangkai sisa, jerami, sekam, kulit kacang-kacangan
atau biji-bijian, kayu limbah, daun, dan akar, sangat besar jumlahnya setiap tahun.
Karena tersedia melimpah dan terbarukan,biomassa menjadi sumber daya yang
penting. Melalui reaksi biokimia maupun termokimia, selain dapat diubah menjadi
sejumlah besar energi, biomassa dapat juga sebagai sumber bahan mentah yang
sangat menarik untuk kegiatan usaha produktif tingkat komunitas maupun industri
skala besar. Beberapa contoh penggunaan biomassa sebagai sumber bahan mentah
bagi bahan fungsional untuk perlengkapan rumah dan absorben utk pemurnian cairan
dan gas.
Kata-kata kunci:
140 milyar metrik ton
biomassa yang dihasilkan
secara global setiap tahun.
Biomassa: tangkai sisa, jerami,
sekam, kulit kacang atau biji,
http://www.vitabiogroup.com/interna.
kayu limbah, daun, dan akar.
php?pg=biomass
Melalui reaksi biokimia maupun termokimia,
biomassa dapat diubah menjadi energi.
Biomassa dapat juga sebagai sumber bahan mentah
yang sangat menarik untuk kegiatan usaha tingkat
komunitas maupun industri skala besar.
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 43 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
Saat ini biomassa dibiarkan
membusuk atau dibakar secara
terbuka.
Kerugian pembusukan: pelepasan
gas metan ke udara terbuka dan
leachate.
Pembakaraan langsung
mengakibatkan polusi udara yang
mengancam kesehatan manusia
dan ekologis.
http://www.realscience.org.u
k/science-discussionclimate-change-clouds.html
http://lib.bioinfo.pl/blid:1742
http://new.kidlabels.com
Memaparkan beberapa contoh penggunaan biomassa
sebagai sumber bahan mentah bagi
pembuatan absorben untuk pemurnian cairan
dan gas
pembuatan bahan fungsional untuk
perlengkapan rumah
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 44 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
Karbon aktif, yang juga dikenal sebagai karbon
berpori, adalah bentuk karbon yang diaktifkan oleh
proses oksidasi terkontrol untuk membentuk
struktur karbon berpori.
http://www.igcl.com/php/ac
tivated_carbon.php
Ukuran pori sangat
bervariasi, retakan tampak
hingga void molekular, dan
menyebabkan luas
permukaan sangat besar.
5 gram karbon aktif memiliki
permukaan seluas lapangan
bola!
Karbon aktif (karbon
berpori) mengadsorb
sejumlah besar senyawa.
ISBN 978-602-19655-1-1
M. Rosi, dkk., J. Nanosains Nanotek, Edisi
Khusus, hh. 26-28 (2009)
Halaman 45 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
3 bentuk umum karbon aktif:
www.china.com.cn
Granular
partikel bentuk
ireguler berukuran 0,2-5 mm.
Tepung partikel berukuran
kurang dari 0,2 mm.
Pelet partikel bentuk silinder
berdiameter 0,8-5 mm.
Struktur pori
Mikropori; jejari < 1 nm
Mesopori; jejari 1-25 nm
Makropori; jejari > 25 nm
M. Rosi, dkk., J. Nanosains Nanotek, Edisi
Khusus, hh. 26-28 (2009)
Mikropori paling efektif
untuk menjebak molekulmolekul kecil dalam aplikasi
fase gas atau cairan.
Mesopori paling cocok untuk
mengadsorp molekulmolekul besar seperti
molekul-molekul warna.
M. Rosi, dkk., J. Nanosains Nanotek, Edisi
Khusus, hh. 26-28 (2009)
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 46 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
Metoda aktivasi fisika (1)
[M. Rosi, M. Abdullah, dan Khairurrijal, J. Nanosains Nanotek., Edisi Khusus, hh.
26-28 (2009)].
Alat: tungku dan pengontrol suhu
Bahan mentah: limbah pertanian (tempurung)
Langkah utama:
1. Dehidrasi untuk membuang air dari
tempurung (yang telah dipotong-potong)
2. Karbonisasi (pirolisis) untuk menghasilkan
arang karbon. Bentuk ukuran sama.
3. Aktivasi arang dengan uap air untuk
menghasilkan pori
Metoda aktivasi fisika (2)
Reaksi Air-Gas:
C + H2O -> CO + H2 -175,440 kJ/(kg mol)
Reaksi ini endotermik, temperatur dijaga dengan
pembakaran parsial dari CO and H2 yang
terbentuk
2CO + O2 -> 2CO2 +393,790 kJ/(kg mol)
2H2 + O2 -> 2H2O +396,650 kJ/(kg mol)
Udara ditambahkan proporsional sedemikian
rupa untuk membakar kedua gas tsb tanpa
membakar arang karbon.
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 47 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
Metoda aktivasi kimia (1)
[M. Rosi, M. P. Ekaputra, F. Iskandar, M. Abdullah, and Khairurrijal, AIP Conf.
Proc. Vol. 1325, hh. 86-89 (2010)].
Alat: tungku dan pengontrol suhu
Bahan mentah: limbah pertanian (tempurung)
Langkah utama:
1. Dehidrasi untuk membuang air dari
tempurung (yang telah dipotong-potong)
2. Karbonisasi (pirolisis) untuk menghasilkan
arang karbon. Bentuk ukuran sama.
3. Aktivasi arang dengan bahan kimia (NaOH,
H3PO4, ZnCl2) untuk menghasilkan pori
Metoda aktivasi kimia (2)
[M. Rosi, M. P. Ekaputra, F. Iskandar, M. Abdullah, and Khairurrijal, AIP Conf.
Proc. Vol. 1325, hh. 86-89 (2010)].
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 48 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
[1. Masturi, M. Abdullah, and Khairurrijal , J. Mater. Cycles Waste Manag ,
Vol. 13, hh. 225-231 (2011).
2. Masturi, A. P. Swardhani, E. Sustini, M. Bukit, Mora,
Khairurrijal, and M. Abdullah, AIP Conf. Proc. Vol. 1284, hh. 59-63 (2010)].
Alat: Cetakan, pemanas
Bahan:
limbah pertanian (daun, sekam)
polivinil asetat (PVAc) sebagai perekat
nanopartikel silika sebagai pengisi
[1. Masturi, M. Abdullah, and Khairurrijal , J. Mater. Cycles Waste Manag ,
Vol. 13, hh. 225-231 (2011).
2. Masturi, A. P. Swardhani, E. Sustini, M. Bukit, Mora,
Khairurrijal, and M. Abdullah, AIP Conf. Proc. Vol. 1284, hh. 59-63 (2010)].
Langkah utama:
1. Keringkan limbah dan blender menjadi tepung.
2. Larutkan PVAc dalam air.
3. Campurkan tepung, silika dan larutan.
4. Masukkan ke dalam cetakan hot-press
5. Biarkan di udara terbuka
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 49 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
[1. Masturi, M. Abdullah, and Khairurrijal , J. Mater. Cycles Waste Manag ,
Vol. 13, hh. 225-231 (2011).
2. Masturi, A. P. Swardhani, E. Sustini, M. Bukit, Mora,
Khairurrijal, and M. Abdullah, AIP Conf. Proc. Vol. 1284, hh. 59-63 (2010)].
Khairurrijal*
Kelompok Keahlian Fisika Material Elektronik
Fakultas Matematika dan Ilmupengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung
Jalan Ganeca 10 Bandung 40132
email: krijal@fi.itb.ac.id
Ferry Iskandar
Kelompok Keahlian Fisika Material Elektronik
Fakultas Matematika dan Ilmupengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung
Jalan Ganeca 10 Bandung 40132
Memoria Rosi
Kelompok Keahlian Fisika Material Elektronik
Fakultas Matematika dan Ilmupengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung
Jalan Ganeca 10 Bandung 40132
Masturi
Kelompok Keahlian Fisika Material Elektronik
Fakultas Matematika dan Ilmupengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung
Jalan Ganeca 10 Bandung 40132
*Corresponding author
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 50 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
Pemanfaatan Limbah Biomassa Pertanian untuk Sumber
Daya Selain Energi
Khairurrijal*, Mikrajuddin Abdullah, Ferry Iskandar, Memoria Rosi, Masturi
Abstrak
Biomassa pertanian, yang berupa tangkai sisa, jerami, sekam, kulit kacang-kacangan
atau biji-bijian, kayu limbah, daun, dan akar, sangat besar jumlahnya setiap tahun.
Karena tersedia melimpah dan terbarukan,biomassa menjadi sumber daya yang
penting. Melalui reaksi biokimia maupun termokimia, selain dapat diubah menjadi
sejumlah besar energi, biomassa dapat juga sebagai sumber bahan mentah yang
sangat menarik untuk kegiatan usaha produktif tingkat komunitas maupun industri
skala besar. Beberapa contoh penggunaan biomassa sebagai sumber bahan mentah
bagi bahan fungsional untuk perlengkapan rumah dan absorben utk pemurnian cairan
dan gas.
Kata-kata kunci:
140 milyar metrik ton
biomassa yang dihasilkan
secara global setiap tahun.
Biomassa: tangkai sisa, jerami,
sekam, kulit kacang atau biji,
http://www.vitabiogroup.com/interna.
kayu limbah, daun, dan akar.
php?pg=biomass
Melalui reaksi biokimia maupun termokimia,
biomassa dapat diubah menjadi energi.
Biomassa dapat juga sebagai sumber bahan mentah
yang sangat menarik untuk kegiatan usaha tingkat
komunitas maupun industri skala besar.
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 43 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
Saat ini biomassa dibiarkan
membusuk atau dibakar secara
terbuka.
Kerugian pembusukan: pelepasan
gas metan ke udara terbuka dan
leachate.
Pembakaraan langsung
mengakibatkan polusi udara yang
mengancam kesehatan manusia
dan ekologis.
http://www.realscience.org.u
k/science-discussionclimate-change-clouds.html
http://lib.bioinfo.pl/blid:1742
http://new.kidlabels.com
Memaparkan beberapa contoh penggunaan biomassa
sebagai sumber bahan mentah bagi
pembuatan absorben untuk pemurnian cairan
dan gas
pembuatan bahan fungsional untuk
perlengkapan rumah
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 44 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
Karbon aktif, yang juga dikenal sebagai karbon
berpori, adalah bentuk karbon yang diaktifkan oleh
proses oksidasi terkontrol untuk membentuk
struktur karbon berpori.
http://www.igcl.com/php/ac
tivated_carbon.php
Ukuran pori sangat
bervariasi, retakan tampak
hingga void molekular, dan
menyebabkan luas
permukaan sangat besar.
5 gram karbon aktif memiliki
permukaan seluas lapangan
bola!
Karbon aktif (karbon
berpori) mengadsorb
sejumlah besar senyawa.
ISBN 978-602-19655-1-1
M. Rosi, dkk., J. Nanosains Nanotek, Edisi
Khusus, hh. 26-28 (2009)
Halaman 45 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
3 bentuk umum karbon aktif:
www.china.com.cn
Granular
partikel bentuk
ireguler berukuran 0,2-5 mm.
Tepung partikel berukuran
kurang dari 0,2 mm.
Pelet partikel bentuk silinder
berdiameter 0,8-5 mm.
Struktur pori
Mikropori; jejari < 1 nm
Mesopori; jejari 1-25 nm
Makropori; jejari > 25 nm
M. Rosi, dkk., J. Nanosains Nanotek, Edisi
Khusus, hh. 26-28 (2009)
Mikropori paling efektif
untuk menjebak molekulmolekul kecil dalam aplikasi
fase gas atau cairan.
Mesopori paling cocok untuk
mengadsorp molekulmolekul besar seperti
molekul-molekul warna.
M. Rosi, dkk., J. Nanosains Nanotek, Edisi
Khusus, hh. 26-28 (2009)
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 46 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
Metoda aktivasi fisika (1)
[M. Rosi, M. Abdullah, dan Khairurrijal, J. Nanosains Nanotek., Edisi Khusus, hh.
26-28 (2009)].
Alat: tungku dan pengontrol suhu
Bahan mentah: limbah pertanian (tempurung)
Langkah utama:
1. Dehidrasi untuk membuang air dari
tempurung (yang telah dipotong-potong)
2. Karbonisasi (pirolisis) untuk menghasilkan
arang karbon. Bentuk ukuran sama.
3. Aktivasi arang dengan uap air untuk
menghasilkan pori
Metoda aktivasi fisika (2)
Reaksi Air-Gas:
C + H2O -> CO + H2 -175,440 kJ/(kg mol)
Reaksi ini endotermik, temperatur dijaga dengan
pembakaran parsial dari CO and H2 yang
terbentuk
2CO + O2 -> 2CO2 +393,790 kJ/(kg mol)
2H2 + O2 -> 2H2O +396,650 kJ/(kg mol)
Udara ditambahkan proporsional sedemikian
rupa untuk membakar kedua gas tsb tanpa
membakar arang karbon.
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 47 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
Metoda aktivasi kimia (1)
[M. Rosi, M. P. Ekaputra, F. Iskandar, M. Abdullah, and Khairurrijal, AIP Conf.
Proc. Vol. 1325, hh. 86-89 (2010)].
Alat: tungku dan pengontrol suhu
Bahan mentah: limbah pertanian (tempurung)
Langkah utama:
1. Dehidrasi untuk membuang air dari
tempurung (yang telah dipotong-potong)
2. Karbonisasi (pirolisis) untuk menghasilkan
arang karbon. Bentuk ukuran sama.
3. Aktivasi arang dengan bahan kimia (NaOH,
H3PO4, ZnCl2) untuk menghasilkan pori
Metoda aktivasi kimia (2)
[M. Rosi, M. P. Ekaputra, F. Iskandar, M. Abdullah, and Khairurrijal, AIP Conf.
Proc. Vol. 1325, hh. 86-89 (2010)].
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 48 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
[1. Masturi, M. Abdullah, and Khairurrijal , J. Mater. Cycles Waste Manag ,
Vol. 13, hh. 225-231 (2011).
2. Masturi, A. P. Swardhani, E. Sustini, M. Bukit, Mora,
Khairurrijal, and M. Abdullah, AIP Conf. Proc. Vol. 1284, hh. 59-63 (2010)].
Alat: Cetakan, pemanas
Bahan:
limbah pertanian (daun, sekam)
polivinil asetat (PVAc) sebagai perekat
nanopartikel silika sebagai pengisi
[1. Masturi, M. Abdullah, and Khairurrijal , J. Mater. Cycles Waste Manag ,
Vol. 13, hh. 225-231 (2011).
2. Masturi, A. P. Swardhani, E. Sustini, M. Bukit, Mora,
Khairurrijal, and M. Abdullah, AIP Conf. Proc. Vol. 1284, hh. 59-63 (2010)].
Langkah utama:
1. Keringkan limbah dan blender menjadi tepung.
2. Larutkan PVAc dalam air.
3. Campurkan tepung, silika dan larutan.
4. Masukkan ke dalam cetakan hot-press
5. Biarkan di udara terbuka
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 49 dari 216
Prosiding Seminar Kontribusi Fisika 2011 (SKF 2011)
1-2 Desember 2011, Bandung, Indonesia
[1. Masturi, M. Abdullah, and Khairurrijal , J. Mater. Cycles Waste Manag ,
Vol. 13, hh. 225-231 (2011).
2. Masturi, A. P. Swardhani, E. Sustini, M. Bukit, Mora,
Khairurrijal, and M. Abdullah, AIP Conf. Proc. Vol. 1284, hh. 59-63 (2010)].
Khairurrijal*
Kelompok Keahlian Fisika Material Elektronik
Fakultas Matematika dan Ilmupengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung
Jalan Ganeca 10 Bandung 40132
email: krijal@fi.itb.ac.id
Ferry Iskandar
Kelompok Keahlian Fisika Material Elektronik
Fakultas Matematika dan Ilmupengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung
Jalan Ganeca 10 Bandung 40132
Memoria Rosi
Kelompok Keahlian Fisika Material Elektronik
Fakultas Matematika dan Ilmupengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung
Jalan Ganeca 10 Bandung 40132
Masturi
Kelompok Keahlian Fisika Material Elektronik
Fakultas Matematika dan Ilmupengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung
Jalan Ganeca 10 Bandung 40132
*Corresponding author
ISBN 978-602-19655-1-1
Halaman 50 dari 216