Pembuatan Arang Aktif Menggunakan Pelepah Kelapa Sawit (Elaeis gunensis jacq)

TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Kelapa Sawit (Elaeis guinensis Jacq.)
Botani Tanaman
Taksonomi tanaman kelapa sawit menurut Hadi(2004) adalah sebagai
berikut:
Divisio

: Tracheophyta

Subdivisio

: Pteropsida

Kelas

: Angiospermae

Sub kelas

: Monocotiledonae

Ordo

: Cocoideae

Familia

: Palmae

Genus

: Elaeis

Spesies

: Elaeis guinensis Jacq.

Varietas

: Dura, Psifera, Tenera

Tanaman kelapa sawit berakar serabut yang terdiri atas akar primer,
sekunder, tersier dan kuartier.Akar kuartier berfungsi menyerap unsur hara dan air
dari dalam tanah. Akar-akar kelapa sawit banyak berkembang di lapisan tanah
atas sampai kedalam + 1,5 meter dan semakin kebawah semakin sedikit.
Perakaran yang paling padat terdapat pada kedalaman 25 cm. Panjang akar yang
tumbuh kesamping dapat mencapai 6 m. tanaman kelapa sawit tidak boleh
terendam air. Oleh karena itu, permukaan air tanah harus diupayakan sekitar
kedalaman 80-100 cm (Risza, 1994).
Batang kelapa sawit tumbuh tegak (phototropi) dibalut oleh pangkal
pelepah daun.Batang berbentuk silindris dan mempunyai diameter 45-60 cm pada
4
Universitas Sumatera Utara

5

tanaman dewasa.Sampai tanaman berumur 3 tahun, batang belum terlihat karena
masih terbungkus pelepah yang belum ditunas.Tergantung dari varietas dan
kondisi lingkungannya yaitu pupuk yang diberikan, iklim, kerapatan tanaman,
kecepatan tumbuh pertahun rata-rata 20 cm – 60 cm (Soehardjo, 1999).
Daun kelapa sawit terdiri dari rachis (pelepah daun); pinnae (anak daun)

dan spines (lidi).Panjang pelepah daun bervariasi tergantung dengan varietas dan
tipenya serta kondisi lingkungan. Pada satu pelepah akan di jumpai 250-400
pinnae (anak daun) yang terletak dikiri dan kanan pelepah daun dan panjang anak
daun yang ditengah dapat mencapi 1,2 meter atau lebih panjang dibandingkan
anak daun yang letaknya di ujung atau dipangkal. Setiap anak daun terdiri dari lidi
dan dua helai helaian daun (lamina) (Soehardjo, 1999).
Daun kelapa sawit mirip kelapa yaitu membentuk susunan daun majemuk,
bersirip genap dan bertulang sejajar.Jumlah pelepah, panjang pelepah dan jumlah
anak daun tergantung pada umur tanaman. Tanaman yang berumur tua, jumlah
pelepah dan anak daun lebih banyak (Fauzi, dkk., 2008).
Kelapa sawit sudah mulai berbunga pada umur sekitar 2 tahun.Tanaman
ini merupakan tanaman berumah satu, artinya pada satu tanaman terdapat bunga
jantan

dan

bunga

betina

yang

masing-masing

terangkai

dalam

satu

tandan.Rangkaian bunga jantan terpisah dengan rangkaian bunga betina. Setiap
satu rangkaian bunga akan muncul dari pangkal pelepah daun. Bunga jantan
bentuknya lonjong memanjang, ujung kelopak bunga agak meruncing dan garis
tengah bunga lebih kecil dibandingkan dengan bunga betina. Sedangkan pada
bunga betina bentuknya agak bulat dengan ujung kelopak bunga lebih besar (Tim
Penulis PS, 1997).

Universitas Sumatera Utara

6

Disaat bunga betina siap dibuahi, putik mengeluarkan cairan sehingga
permukaanya berlendir, untuk memudahkan penempelan serbuk sari bunga jantan
pada putik.Masa pembuahan (receptive) hanya berlangsung selama 3-5 hari,
selama masa tersebut kepala putik berwarna putih kekuningan.Setelah lewat masa
pembuahan warna menjadi ungu.Masa pembuahan bunga-bunga betina pada satu
karangan tidak terjadi secara bersamaan. Tiap- tiap bunga betina sempurna yang
dibuahi oleh serbuk sari akan menghasilkan buah yang bersusun pada tandan.
Jumlah bunga betina perkarangan bunga dipengaruhi oleh umur pohon
(Mangoesoekarjoe, dkk., 2003).
Warna buah kelapa sawit tergantung pada varietas dan umurnya.Buah
yang masih muda berwarna hijau pucat kemudian berubah menjadi hijau
hitam.Semakin tua warna buah menjadi kuning muda dan pada waktu sudah
masak berwarna merah kuning (jingga).Mulai dari penyerbukan sampai buah
matang diperlukan waktu kurang lebih 5-6 bulan. Tanaman kelapa sawit normal
yang telah berbuah akan menghasilkan kira-kira 20-22 tandan/tahun semakin tua
produktivitasnya semakin menurun menjadi 12-14 tandan/tahun. Faktor-faktor
yang mempengaruhi jumlah buah dalam satu tandan yaitu umur tanaman, faktor
lingkungan, faktor genetis dan juga tergantung pada teknik budidaya (Tim Penulis
PS, 1997).

Syarat Tumbuh
1. Iklim
Faktor iklim sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan dan produksi
tandan kelapa sawit.Kelapa sawit tumbuh dengan baik pada dataran rendah di
daerah tropis yang beriklim basah, yaitu sepanjang garis khatulistiwa antara

Universitas Sumatera Utara

7

23,5oLU-23,5 oLS. Adapun persyaratan untuk tumbuh pada tanaman kelapa sawit
sebagai berikut:
-

Curah hujan > 2.000 mm/tahun dan merata sepanjang tahun dengan
periode bulan kering (< 100mm/bulan) tidak lebih dari 3 bulan.

-

Temperatur siang hari rata-rata 29,33oC dan malam hari 22,440 C.

-

Matahari bersinar sepanjang tahun, minimal 5 jam per hari

(Pahan, 2006).
2. Tinggi Tempat dan Topografi
Tanaman kelapa sawit dapat tumbuh dan berbuah bila ditanam pada lahan
dengan ketinggian diatas 500 m dari permukaan laut. Namun secara ekonomis
hanya akan menguntungkan bila ditanam di lahan dengan ketinggian maksimum
400 m diatas permukaan laut. Selain tinggi tempat, tanaman kelapa sawit juga
hanya dapat ditanam pada lahan dengan topografi tertentu dengan kemiringan
0o – 12o (21%). Pada kemiringan 13o – 15o (46%) kurang baik dan pada
kemiringan lebih dari 25o tidak dianjurkan (Soehardjo, 1999).
3. Tanah
Dalam hal tanah, tanaman kelapa sawit tidak menuntut persyaratan terlalu
banyak karena dapat tumbuh pada berbagai jenis tanah (podsolik, latosol,
hidromorfik, kelabu, alluvial, atau regosol). Meskipun demikian produksi kelapa
sawit pada masing-masing tanah tidak sama. Sifat utama tanah sebagai media
tumbuh adalah sifat kimia dan sifat fisik tanah.

Sifat fisik tanah yang baik yaitu:
-

solum yang dalam (lebih dari 80 cm),

Universitas Sumatera Utara

8

-

tekstur lempung atau lempung berpasir dengan komposisi 20-60% pasir;
10-40% lempung dan 20-50% liat,

-

Struktur, perkembangannya kuat; konsistensi gembur sampai agak teguh
dan permeabilitas sedang

-

Gambut, kedalamannya 0-0,6 m

Sedangkan sifat kimia tanah yang dikehendaki adalah :
-

pH 4,0-6,0 dan yang terbaik pH 5,0-5,5

-

C/N mendekati 10 dimana C 1% dan N 0,1 %

-

Kapasitas tukar Mg 0,4 – 1,0 me/100 gram

-

Kapasitas tukar K 0,15 – 0,20 me/100 gram

(Soehardjo, 1999).
Karbon Aktif
Kualitas arang aktif dinilai berdasarkan persyaratan Standar Nasional
Indonesia (SNI) 06 – 3730-1995 .

Tabel1.Persyaratan Arang Aktif Standar Nasional Indonesia (SNI) 06 – 37301995
Jenis Persyaratan
Kadar Air

Parameter
Maksimum 15 %

Kadar Abu

Maksimum 10 %

Kadar Zat Menguap

Maksimum 25 %

Kadar Karbon Terikat

Minimum 65 %

Daya Serap Terhadap YodiumMinimum 750 mg/g
Daya Serap Terhadap BenzenaMinimum 25 %
Sumber : Pusat dokumetasi dan informasi ilmiah, LIPI (1997)

Universitas Sumatera Utara

9

Karbon aktif (actived carbon) adalah karbon amorf yang telah mendapat
perlakuan dengan uap dan panas sampai menpunyai afinitas yang kuat sekali
untuk menyerap (adsorpsi) sebagai bahan (George T. Austin, 1996 dalam Supeno,
2009). Karbon aktif di karakterisasi dengan luas permukaan antara 300-400 m2/g,
ditentukan dengan metode BET dan menggunakan absorben yang lain.
Arang aktif bahan yang banyak digunakan di industri farmasi sebagai bahan
absorben dan sebagai bahan pemucat (bleaching), di depot-depot pengisian air
mineral.Arang aktif dapat dibuat dari arang hasil pembakaran biomassa dari
tanaman seperti tempurung kelapa, kayu, sekam padi, serbuk kayu gergaji dan
tongkol jagung.Ditinjau dari sisi ekonomi arang aktif dapat dijadikan menjadi
suatu usuha menambah pendapatan ekonomi keluarga (Kirk, 1992).
Arang aktif adalah residu yang berbentuk padat hasil pada pembakaran
kayu pada kondisi terkontrol. Proses pengarangan adalah pembakaran kayu
dengan udara terbatas dan dapat menghasilkan arang,terasam,asetat,alkohol
kayu,dan gas kayu. Pada pembuatan arang tradisional,keluarnya asap selama
pembakaran berlangsung perlu diawasi agar kayu tidak menjadi abu,asap yang
keluar dilihat dari jumlah danwarna, jika asap tebal dan warna yang merah maka
proses pengarangan berjalan dengan baik, sedangkan jika asap tipis menunjukkan
pembakaran besar dan proses pengarangan kurang baik (Sudrajat, 1994).
Ukuran diameter pori untuk karbon fase cair umumnya mendekati atau
lebih besar dari 30Å sedangkan untuk karbon fase gas umunnya diameter pori
berukuran 10Å sampai 20Å. Efektivitas karbon aktif biasanya di tentukan denga
test kimia yang sesuai di mana test tersebut dapat menyerap di bawah kondisi

Universitas Sumatera Utara

10

standar. Untuk fase gas biasanya di gunakan CCl4sedangkan untuk fase cair
digunakan adsorpsi iodin.
Beberapa keuntungan karbon aktif di bandingkan adsorben – adsorben yang lain
ialah :
1. Penyerapan yang biasa dilakukan untuk prodes pemisahan dan pemurnian
umumnya tanpa terlebih dahulu malakukan penghilangan kelembaban.
Seperti yang dibutuhkan dalam pemurnian udara. Dengan alasan yang
sama, juga banyak dilakukan untuk pengolahan larutan berair
2. Karena luasnya, kemudahan untuk mencapai permukaan bagian dalam
dapat menyerap banyak molekul non polar dan menyerap dengan lemah
molekul-molekul polar organik di bandingkan dengan penyerap yang lain.
Sebagai contoh jumlah metana yang diserap oleh karbon aktif pada 1 atm
dan suhu kamar hampir dua kali di bandingkan dengan molekular sieves
5Å dengan berat yang sama.
3. Panas adsorpsi atau kekuatan ikatan, umumnya arang aktif lebih rendah di
banding dengan penyerap yang lain. Dikarenakan Van Der Waals
merupaka kekuatan utama dalam adsorbsi.sehingga pelepasan molekul
molekul yang terserap relatif lebih mudah dan membutuhkan energi yang
lebih rendah untuk regenerasi karbon aktif (Supeno, 2009).
Pembuatan karbon aktif
Karbon aktif (actived carbon) adalah karbon amorf yang telah mendapat
perlakuan dengan uap dan panas sampai menpunyai afinitas yang kuat sekali
untuk menyerap (adsorpsi)(Austin, 1996 dalam Supeno, 2009).
Metode pembuatan arang yang di kenal bergantung pada penggunaan yaitu :

Universitas Sumatera Utara

11

1. Metode furnace (Furnace black )
Proses ini menggunakan dua golongan yaitu menggunakan minyak dan
gas sebagai bahan baku. Temperatur pemanasan awal : 900-1200 oC. Hasil
yang telah ter dekomposisi di siram dengan air sampai 200oC, kemudian
kemudian di ubah menjadi butiran dengan menggunakan pelletizer.
2. Metode saluran (chanel black)
Proses ini menggunakan nayala api kecil yang banyak terkenal dalam
saluran sepanjang 100-150 ft dan tinggi 10ft. Saluran di gerakkan bolak
balik dengan menggunakan alat penggerak (scraper). Hasil proses ini ialah
karbon yang sangat halus ya itu ukuran 900Å un tuk bahan pewarna dan
300 Å untuk bahan pengisi karet.
3. Metode termal (Thermal black)
Proses ini adalah sistem batch dalam tungku berukuran setinggi 35 ft dan
diameter 12 ftdengan temperatur pemanasan 135oC tanpa udara. Hasil
yang diperoleh adalah 40-50% dengan urkuran yang relatif kasar yaitu
4000-5000Å (kelas menengah) dan 1500-2000Å (kelas halus)
4. Metode lampu (lamp black)
Metode ini menggunakan bahan mentah seperti : destilater,residu minyak
bumi dan partikel karbon lainnya. Proses pembuatan arang pada metode
ini adalah melalui pembakaran dalam sebuah panci terbuka.
Karbon aktif telah digunakan sebagai bahan pengisi penguat dalam ban.Saat
ini,oleh karena keunikan sifatnya, penggunaan karbon aktifdi kembangka
mencangkup pewarnaan, stabilisasi ultra violet, dan agen penghantar listrik dan
khususnya produk berkinerja tinggi.

Universitas Sumatera Utara

12

-

Ban dan industri karet
karbon aktif di tambahkan ke dalam karet sebagai bahan pengisi dan
sebagai bahan penguat. Untuk berbagi jenis ban penggunaannya sesuai
dengan mutu yang diharapkan. Hitam karbon juga di gunakan dalam
pembentukan dan penekanan produk produk industri karet, seperti sabuk
dan sepatu boot.

-

Industri plastik
Saat ini karbon aktif secara luas di gunakan sebagai pembungkus
penghantar arus listrik,film, pipa, dan kabel senyawa semi konduktor.

-

Sebagai absorben adsorben dalam bahan penyaring, seperti masker gas,
pemurni air dan penyerap racun dan gas dalam sistem pencernaan.

-

Industri Minyak Goreng: Karbon aktif dicampur dengan bleaching earth
sangat efektif dan ekonomis untuk menghilangkan peroksida,zat warna,
rasa, dan bau yang tidak enak akibat proses sponifikasi.

-

Industri Pengolahan Limbah Cair: Membersihkan air buangan dari
pencemar warna, bau, zat beracun, dan logam berat.Mengambil Gas
Polutan (pollutant remover): Menghilangkan gas beracun, bau busuk,
asap, uap air raksa, uap benzen dan lain-lain.

Sifat sifat arang karbon
Karena susunan atom atom karbon tidak teratur,sifat sifat fisik
arangberbeda dari bentuk grafit dan intan. Partikel arang karbon sangat kecil,
dengan diameter antara 10 – 30 nm, dan kerapatan kira-kira 1,8 Mgm-3(Blythe,
Bloor, 2005dalam Supeno, 2009).

Universitas Sumatera Utara

13

Dasar dasar pembuatan arang karbon adalah pengubahan senyawa
hidrokarbon menjadi karbon dan hidrogen, memalui pembakaran dalam udara
sedikit yang digunakan untuk proses dekomposisihidrokarbon itu sendiri menjadi
hidrogen dan karbon. Setelah proses dekomposisi akan terbentuk partikel dengan
bobot molekul rendah yang berfungsi sebagai inti. Inti ini dapat membesar sambil
melepaskan hidrogen dan pada akhirnya akan terbentuk partikel karbon yang
padat (Ando, 1982 dalam Supeno, 2009)
Secara komersial karbon aktif biasa terdapat lima gugus fungsi kimia
utama pada permukaannya yaituhidrogen aromatik,phenol, quinone, asam
karboksilat, dan lakton (Cordon, 2003 dalam Supeno, 2009).
Penerapannya dalam industri banyak memanfaatkan sifat tak reaktif
karbon tersebut.

Di lain pihak, karbon amorf dapat di aktivasi, sehingga

mempunyai kapasitas absorbsi dan dapat menyerap fase gas dan fase cair secara
selektif. Sebagai bahan baku logam, karbon dan grafit memiliki daya hantar listrik
dan daya hantar kalor yang memuaskan.

Universitas Sumatera Utara