Pembuatan Karbon Aktif Dari Cangkang Buah Karet (Hevea brasilliensis) Dengan Aktivator H3PO4 dan Aplikasinya Sebagai Penjerap Pb(II)

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG
Timbal adalah jenis logam lunak berwarna coklat kehitaman dan mudah

dimurnikan. Kebanyakan logam toksik seperti logam Pb lebih tersebar luas
dibanding kebanyakan logam toksik lainnya. Peningkatan kadar Pb di lingkungan
disebabkan meningkatnya penggunaan logam ini di dalam pertambangan, logam
ini berbentuk sulfida logam (PbS) yang sering disebut galena. Secara luas logam
Pb banyak digunakan dalam industri misalnya sebagai zat tambahan bahan bakar,
pigmen timbal dalam cat [1].
Timbal dapat menyebabkan kerusakan parah pada sistem saraf, ginjal, otak
dan sistem reproduksi bahkan pada tingkat mg/L. Ion logam timbal yang ada di air
limbah dari berbagai industri seperti penyimpanan asam baterai, solder, lukisan,
pigmen, pestisida, peleburan, pelapisan logam, pertambangan, dan pertanian. Oleh
karena itu, pengembangan metode yang dapat diandalkan untuk menghilangkan
Pb (II) dalam limbah air menjadi penting supaya bahaya besar untuk lingkungan
dan organisme dapat dihindari [2].

Saat ini telah banyak metode yang berkembang untuk menurunkan kadar
ion logam berat dari perairan atau badan tanah, misalnya metoda pengendapan,
evaporasi, elektrokimia dan penyerapan menggunakan adsorben baik berupa resin
sintetik maupun karbon aktif. Namun metode tersebut dianggap kurang efektif
sebab memerlukan biaya yang tinggi. Maka untuk itu perlu dicari metode
penyerapan dengan menggunakan bahan yang relatif murah dan mudah didapat
serta memiliki daya serap tinggi [3].
Penggunaan bahan-bahan alami bahan lignoselulosa sebagai adsorben
sangat baik untuk mengikat logam berat dari dalam larutan melalui langkahlangkah metabolisme atau kimia-fisika [4], dan termasuk penghilangan racun dari
bahan-bahan yang berbahaya [5]. Cangkang buah karet adalah produk sampingan
pertanian pohon karet. Selama ini pemanfaatan dari pohon karet sebagian besar
berfokus pada lateks karet dengan sedikit perhatian terhadap potensi produk
sampingnya. Sementara kemajuan yang signifikan telah dibuat dalam
42
Universitas Sumatera Utara

pengembangan dan pemanfaatan memodifikasi produk pertanian dalam
pengolahan air limbah [6]. Saat ini, cangkang buah karet tidak termanfaatkan dan
tidak bernilai ekonomis. Limbah tanaman karet berupa cangkang buah memiliki
potensi untuk dijadikan bahan yang lebih bermanfaat karena tanaman karet

menghasilkan cangkang buah yaitu sebesar 500 kg/Ha/tahun [7]. Perkebunan
karet Indonesia merupakan yang terluas di dunia, pada tahun 2012, luasnya
mencapai 3,4 juta Ha, atau 15 % dari luas total perkebunan di Indonesia [8].
Penelitian terdahulu yang telah dilakukan dalam pembuatan karbon aktif
dari tanaman karet diantaranya Vinsiah, dkk., (2015) mempelajari pembuatan
karbon aktif dari cangkang buah buah karet (Hevea brasilliensis) dengan aktivator
H3PO4 7% dan ukuran 100 mesh serta rasio impregnasi 1:4 pada temperatur 300
o

C, 400 oC, 500 oC, dan 600 oC selama ±1 jam didapatkan hasil karbon aktif

terbaik dicapai oleh karbon aktif dengan suhu furnace 600 oC [9]. Juga pada
penelitian Srinivasakannan dkk., (2004) mempelajari Production of activated
carbon from rubber wood sawdust, dimana digunakan H3PO4 60 % sebagai agen

aktivasi dengan rasio perbandingan 1; 1,5 dan 2 pada temperatur aktivasi 400 oC
dan 500oC didapat karbon aktif terbaik yaitu pada Semi-karbonisasi pada 200 oC
15 menit diikuti aktivasi pada 500 oC 45 menit dengan rasio impregnasi 1,5
menghasilkan produk dengan bilangan iodin 1096, luas permukaan of 1496 m 2/g
dengan yield 35% [10]. Sedangkan pada penelitian Borhan dan kamil (2012)

mempelajari Preparation and Characterization of Activated Carbon from Rubberseed Shell by Chemical Activstion , dimana digunakan KOH sebagai agen aktivasi

dengan rasio impregnasi 1:1 pada temperatur aktivasi 500 oC dan 600 oC dan
waktu aktu aktivasi 30 – 210 menit didapat hasil pada tempertaur 500 oC dan
waktu aktivasi 180 menit adalah yang terbaik [11].
Penelitian mengenai adsorpsi logam berat dan senyawa organik dari larutan
cangkang buah karet telah dilakukan oleh Okieiman, dkk., (2005) yaitu pengaruh
penentuan pH, penentuan bulk density, adsorpsi ion seng dan organik. Penelitian
ini menggunakan nilai koefisien partisi dari Zn(II) ion antara karbon aktif dan fase
berair terus menerus berada di kisaran 0,786-0,190 L/g untuk rentang konsentrasi
ion logam awal (0,5-2,5 mmolL-1). Kesimpulan dari hasil penelitian tersebut
bahwa karbon aktif dari cangkang buah karet dan amonium klorida sebagai zat

43
Universitas Sumatera Utara

pengaktivasi digunakan dalam menghilangkan ion Zn(II) dari larutan air, dan itu
menunjukkan bahwa karbon aktif dari cangkang buah karet adalah penjerap
efektif bagi ion logam dan senyawa organik [12]. Sulaiman, Siti Zaharah Binti
(2012) melakukan penelitian menjerap Pb(II), Zn(II) dan Fe(II) ion-ion logam

berat dengan menggunakan variasi larutan pH, masa dan kepekatan awal.
Adsorbat disediakan dengan melarutkan 100 mg/L logam berat yang akan
digunakan untuk menguji penjerapan ion-ion logam berat. Penjerapan logam
Pb(II), Zn(II) dan Fe(II) diterangkan oleh model Langmuir dan Freundlich Hasil
yang diperoleh dimana kapasitas penjerapan maksimum karbon aktif cangkang
buah karet adalah Pb(II) dengan 14.41mg/g. Hasil penjerapan logam Pb(II), Zn(II)
dan Fe(II) dengan nilai R² secara berurut yaitu 0.7081, 0.9768 dan 0.9982 [13].
Berdasar potensi dari cangkang buah karet sebagai karbon aktif yang cukup
besar, maka dirasa perlu bagi penulis untuk memanfaatkan cangkang buah karet
yang memiliki potensi untuk dijadikan karbon aktif dengan menggunakan
aktivasi kimia yang diaplikasikan untuk menjerap ion logam berat terutama logam
timbal.

1.2 PERUMUSAN MASALAH
Adapun yang menjadi rumusan masalah dari penelitian ini adalah :
1.

Sejauh mana limbah cangkang buah karet dapat dimanfaatkan sebagai karbon
aktif.

2.

Seberapa efektif pemanfaatan cangkang buah karet sebagai karbon aktif dalam
menjerap logam timbal.

1.3 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1.

Untuk mengetahui karakteristik dari karbon aktif yang dibuat dari cangkang
buah karet

2.

Untuk mengetahui kemampuan karbon aktif yang telah diaktivasi asam fosfat
dalam menjerap Pb(II).

3.

Untuk mengetahui isoterm Langmuir dan Freundlich dari karbon aktif [13].

44
Universitas Sumatera Utara

1.4

MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat yang didapat dalam penelitian ini adalah:

1. Memberikan informasi mengenai pemanfaatan cangkang buah karet menjadi
alternatif dalam penjerapan logam timbal.
2. Meningkatkan nilai ekonomis limbah cangkang buah karet yang selama ini
hanya dibuang sehingga menjadi karbon aktif yang bermanfaat.

1.5

RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Penelitian Teknik Kimia,

Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Proses utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah aktivasi dan karbonisasi.
Penelitian ini memiliki ruang lingkup dan batasan sebagai berikut:
Variabel yang digunakan adalah :

 Pembuatan Adsorben Cangkang Buah Karet :
a. Variabel tetap :
1.

Ukuran karbon aktif

= 100 mesh

2.

Suhu pemanasan oven dan karbonisasi

= 110 oC [9] dan 500 oC [10];

[11]
3.

Waktu pemanasan oven dan karbonisasi = 2 jam dan 1 jam [14]

4.

Rasio cangkang buah karet : H3PO4

= 1 : 2 [14]

5.

Waktu impregnasi

= 1 jam [15]

b. Variabel berubah :
Konsentrasi Aktivator = 20, 40, 60 %

 Penjerapan Logam :
a. Variabel tetap :

b. Konsentrasi larutan timbal yang digunakan100 ppm.
c. Waktu Penjerapan= 180 menit
d. Variabel berubah :
1. Jumlah adsorben 1, 2, 3, dan 4 gram / 100 ml larutan Pb(II).
2. Konsentrasi aktivator asam fosfat 20, 40, 60 %

Parameter yang dianalisis adalah :

45
Universitas Sumatera Utara

a. Analisis pada karbon aktif :
1. Kadar yield
2. Kadar air.
3. Kadar abu.
4. Kadar zat menguap
5. Karakteristik luas permukaan karbon aktif dengan BET.
b. Analisis konsentrasi larutan Pb (II) dengan dengan Atomic Adsorption
Spektrofotometer (AAS).

46
Universitas Sumatera Utara