Pengaruh Temperatur Kalsinasi Pada Ekstraksi Silika Dari Abu Cangkang Kelapa Sawit
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Setiap 100 ton tandan buah segar yang diproses akan menghasilkan lebih kurang 20 ton
cangkang, 7 ton serat dan 25 ton tandan kosong. Limbah padat berupa cangkang sawit
biasanya dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan diantaranya sebagai bahan baku
arang, bahan campuran untuk makanan ternak, sebagai pengeras jalan dan bahan bakar
ketel uap (boiler ) (Fauzi, 2012).
Saat ini limbah hasil pengolahan sawit belum dimanfaatkan secara maksimal,
limbah padat yang berupa cangkang digunakan sebagai bahan bakar boiler untuk
menghasilkan energi mekanik dan panas pada penggilingan minyak kelapa sawit,
Masalah yang kemudian timbul adalah dari sisa pembakaran pada boiler berupa abu
cangkang dibuang dekat pabrik sebagai limbah padat yang tidak dimamfaatkan dan
menimbulkan gangguan terhadap lingkungan dan kesehatan (Fauziah, 2013).
Pemanfaatan limbah kelapa sawit selama ini banyak diteliti sebagai bahan teknik
konstruksi. Penelitian-penelitian yang selama ini dilakukan antara lain penggunaan abu
tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan tambahan untuk aspal concrete binder
course (AC BC) (Fauziah & Febriansyah, 2013), abu cangkang sawit juga digunakan
untuk mempengaruhi daya kuat tekan mortar semen pasangan (Elhusna dkk, 2013),
pemanfaatan abu cangkang sawit terhadap kuat tekan bata merah (Rosalia dkk, 2013),
penggunaan abu cangkang sawit sebagai daya dukung dan kuat tekan pada tanah
lempung (Endriani, 2012), kapur tohor dan abu sawit digunakan sebagai bahan
tambahan atau substitusi semen pada mortar (Kurniawandy dkk 2012), abu cangkang
kelapa sawit juga digunakan sebagai bahan tambahan pada pembuatan batako (Fitriyani,
Universitas Sumatera Utara
2010) dan pemanfaatan abu kerak boiler cangkang kelapa sawit sebagai campuran
semen pada beton (Siregar, 2008).
Silika ditemukan sedikitnya dalam dua belas bentuk yang berbeda. Bentuk silika
yang umum yakni quartz, trymimit, cristobalit, sedangkan bentuk silika amorf berupa
endapan silika, silika gel, koloidal sol silika dan silika pyrogenik (Rouqe-Malherbe,
2007). Berbagai kegunaan silika antara lain bahan dasar kaca, keramik, industri
refraktori, material pembentuk silikon dan silika karbida. Silika juga memiliki kegunaan
khusus sebagai kristal piezoelektrik, elemen optik dan peralatan gelas. Dalam bentuk
amorf silika digunakan sebagai adsorben, bahan penguat, pengisi dan campuran katalis
(Kirk & Othmer, 2001).
Pemanfaatan abu dari kelapa sawit pada beton maupun sebagai katalisator telah
banyak digunakan dan diteliti, namun ekstraksi komponen silika dalam abu cangkang
sawit yang berasal dari pemanasan boiler belum ada ditemukan informasinya. Menurut
Graille dkk (1985) kandungan SiO2 dalam cangkang sawit 61%, kalium 7.5%, natrium
1.1%, kalsium 1.5%, magnesium 2.8%, klorida 1.3%, karbonat sebagai CaCO3 1.9%,
nitrogen 0.05% dan phospat 0.9%. Menurut Hutahean (2007) kandungan abu cangkang
sawit adalah SiO2 58.02%, Al2O3 8.7%, Fe2O3 2.6%, CaO 12.65%, MgO 4.23% Na2O
0.41%, K2O 0.72%, H2O 1.97% dan hilang Pijar 8,59%. Menurut Nugroho dkk (2013)
menyatakan komposisi pembakaran serat dan cangkang memiliki kandungan SiO 2
45.2%, Al2O3 1.83%, Fe2O3 1.91%, CaO 11.16%, Na 2O 0.09%, K2O 4.91%. Dari datadata tersebut di atas dapat dilihat bahwa abu cangkang kelapa sawit memiliki
kandungan utama SiO2 .
Tingginya kandungan silika yang terdapat dalam abu cangkang sawit berpotensi
untuk dapat dimanfaatkan sehingga abu cangkang sawit menjadi lebih bernilai. Selain
mengandung silika, abu cangkang sawit juga mengandung logam-logam pengotor
seperti kalium dan natrium, silika dengan tingkat kemurnian yang tinggi dapat diperoleh
dengan menggunakan larutan asam (Ramadhan dkk, 2014). Setelah diekstraksi
menggunakan HCl kadar silika dalam sampel meningkat diikuti dengan penurunan
kadar pengotor (Pratomo,dkk. 2013). Syafni 2014 telah melakukan penelitian tentang
ekstraksi dan karakterisasi silika amorf dari limbah abu cangkang kelapa sawit
Universitas Sumatera Utara
menghasilkan luas permukaan spesifik BET 395.275 m2/g. Berdasarkan hal-hal di atas
maka peneliti tertarik untuk optimasi ekstraksi silika dari abu cangkang kelapa sawit
dengan melakukan variasi suhu kalsinasi pada 300 oC, 500oC, 700oC, dan 900oC. Variasi
kalsinasi diharapkan dapat menghasilkan silika dengan ukuran partikel yang beraturan,
pori-pori seragam, dan luas permukaan yang kecil.
1.2.
Permasalahan
1. Bagaimana pengaruh kalsinasi terhadap silika yang diperoleh dari abu
cangkang sawit
2. Bagaimana sifat-sifat silika yang diperoleh yang dilihat dari ukuran pori,
ukuran partikel dan ukuran Kristal dari abu cangkang kelapa sawit.
1.3.
Tujuan
1. Untuk mendapatkan silika dari abu cangkang boiler dengan cara ekstraksi
dan kalsinasi
2. Melakukan variasi kalsinasi dalam proses ekstraksi abu cangkang kelapa
sawit.
1.4.
Manfaat
1. Memanfaatkan abu boiler yang terbuang
2. Memberikan informasi teknik ekstraksi silika dari abu cangkang kelapa
sawit.
1.5.
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia Anorganik dan Kimia Dasar
FMIPA USU Medan (LIDA). Analisa FT-IR dilakukan di laboratorium
PT.SOCI MAS Medan, Analisa X-Ray diffraction (XRD) dan Brunauer-EmmetTeller (BET) dilakukan di laboratorium kimia Universitas Negeri Yogyakarta
(UNY).
Universitas Sumatera Utara
1.6. Metodologi Penelitian
Abu cangkang sawit yang berasal dari proses pemanasan boiler yang diambil
dari PT Musimmas Group, Kawasan Industri Medan tahap II. Abu boiler
dilakukan
preparasi
dengan
pengayakan
100
mesh
sampel
dianalisa
komposisinya dengan metode RIR dengan alat XRD. Selanjutnya dilakukan
penghilangan pengotor dengan menggunakan HCl 10 M dipanaskan dan
didiamkan kemudian diabukan kembali selanjutnya di analisa XRD. Setelah itu
silika yang diperoleh ditambahkan NaOH 6 M lalu dididihkan sambil distirer
kemudian disaring, filtrat ditambahkan HCl 6 M hingga pH 2 lalu di
sentrifugasi. Endapan dipisahkan dari pelarutnya lalu dioven pada suhu 80 oC
selanjutnya di cuci dengan aquadest dan dikeringkan di oven pada suhu 80 oC,
silika dikarakterisasi dengan XRD.
Selanjutnya silika yang diperoleh di
kalsinasi pada dengan variasi suhu 300 oC, 500oC, 700oC dan 900oC dan produk
yang diperoleh dikarakterisasi silika dengan
FT-IR dan Brunauer, Emmet,
Teller (BET).
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Setiap 100 ton tandan buah segar yang diproses akan menghasilkan lebih kurang 20 ton
cangkang, 7 ton serat dan 25 ton tandan kosong. Limbah padat berupa cangkang sawit
biasanya dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan diantaranya sebagai bahan baku
arang, bahan campuran untuk makanan ternak, sebagai pengeras jalan dan bahan bakar
ketel uap (boiler ) (Fauzi, 2012).
Saat ini limbah hasil pengolahan sawit belum dimanfaatkan secara maksimal,
limbah padat yang berupa cangkang digunakan sebagai bahan bakar boiler untuk
menghasilkan energi mekanik dan panas pada penggilingan minyak kelapa sawit,
Masalah yang kemudian timbul adalah dari sisa pembakaran pada boiler berupa abu
cangkang dibuang dekat pabrik sebagai limbah padat yang tidak dimamfaatkan dan
menimbulkan gangguan terhadap lingkungan dan kesehatan (Fauziah, 2013).
Pemanfaatan limbah kelapa sawit selama ini banyak diteliti sebagai bahan teknik
konstruksi. Penelitian-penelitian yang selama ini dilakukan antara lain penggunaan abu
tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan tambahan untuk aspal concrete binder
course (AC BC) (Fauziah & Febriansyah, 2013), abu cangkang sawit juga digunakan
untuk mempengaruhi daya kuat tekan mortar semen pasangan (Elhusna dkk, 2013),
pemanfaatan abu cangkang sawit terhadap kuat tekan bata merah (Rosalia dkk, 2013),
penggunaan abu cangkang sawit sebagai daya dukung dan kuat tekan pada tanah
lempung (Endriani, 2012), kapur tohor dan abu sawit digunakan sebagai bahan
tambahan atau substitusi semen pada mortar (Kurniawandy dkk 2012), abu cangkang
kelapa sawit juga digunakan sebagai bahan tambahan pada pembuatan batako (Fitriyani,
Universitas Sumatera Utara
2010) dan pemanfaatan abu kerak boiler cangkang kelapa sawit sebagai campuran
semen pada beton (Siregar, 2008).
Silika ditemukan sedikitnya dalam dua belas bentuk yang berbeda. Bentuk silika
yang umum yakni quartz, trymimit, cristobalit, sedangkan bentuk silika amorf berupa
endapan silika, silika gel, koloidal sol silika dan silika pyrogenik (Rouqe-Malherbe,
2007). Berbagai kegunaan silika antara lain bahan dasar kaca, keramik, industri
refraktori, material pembentuk silikon dan silika karbida. Silika juga memiliki kegunaan
khusus sebagai kristal piezoelektrik, elemen optik dan peralatan gelas. Dalam bentuk
amorf silika digunakan sebagai adsorben, bahan penguat, pengisi dan campuran katalis
(Kirk & Othmer, 2001).
Pemanfaatan abu dari kelapa sawit pada beton maupun sebagai katalisator telah
banyak digunakan dan diteliti, namun ekstraksi komponen silika dalam abu cangkang
sawit yang berasal dari pemanasan boiler belum ada ditemukan informasinya. Menurut
Graille dkk (1985) kandungan SiO2 dalam cangkang sawit 61%, kalium 7.5%, natrium
1.1%, kalsium 1.5%, magnesium 2.8%, klorida 1.3%, karbonat sebagai CaCO3 1.9%,
nitrogen 0.05% dan phospat 0.9%. Menurut Hutahean (2007) kandungan abu cangkang
sawit adalah SiO2 58.02%, Al2O3 8.7%, Fe2O3 2.6%, CaO 12.65%, MgO 4.23% Na2O
0.41%, K2O 0.72%, H2O 1.97% dan hilang Pijar 8,59%. Menurut Nugroho dkk (2013)
menyatakan komposisi pembakaran serat dan cangkang memiliki kandungan SiO 2
45.2%, Al2O3 1.83%, Fe2O3 1.91%, CaO 11.16%, Na 2O 0.09%, K2O 4.91%. Dari datadata tersebut di atas dapat dilihat bahwa abu cangkang kelapa sawit memiliki
kandungan utama SiO2 .
Tingginya kandungan silika yang terdapat dalam abu cangkang sawit berpotensi
untuk dapat dimanfaatkan sehingga abu cangkang sawit menjadi lebih bernilai. Selain
mengandung silika, abu cangkang sawit juga mengandung logam-logam pengotor
seperti kalium dan natrium, silika dengan tingkat kemurnian yang tinggi dapat diperoleh
dengan menggunakan larutan asam (Ramadhan dkk, 2014). Setelah diekstraksi
menggunakan HCl kadar silika dalam sampel meningkat diikuti dengan penurunan
kadar pengotor (Pratomo,dkk. 2013). Syafni 2014 telah melakukan penelitian tentang
ekstraksi dan karakterisasi silika amorf dari limbah abu cangkang kelapa sawit
Universitas Sumatera Utara
menghasilkan luas permukaan spesifik BET 395.275 m2/g. Berdasarkan hal-hal di atas
maka peneliti tertarik untuk optimasi ekstraksi silika dari abu cangkang kelapa sawit
dengan melakukan variasi suhu kalsinasi pada 300 oC, 500oC, 700oC, dan 900oC. Variasi
kalsinasi diharapkan dapat menghasilkan silika dengan ukuran partikel yang beraturan,
pori-pori seragam, dan luas permukaan yang kecil.
1.2.
Permasalahan
1. Bagaimana pengaruh kalsinasi terhadap silika yang diperoleh dari abu
cangkang sawit
2. Bagaimana sifat-sifat silika yang diperoleh yang dilihat dari ukuran pori,
ukuran partikel dan ukuran Kristal dari abu cangkang kelapa sawit.
1.3.
Tujuan
1. Untuk mendapatkan silika dari abu cangkang boiler dengan cara ekstraksi
dan kalsinasi
2. Melakukan variasi kalsinasi dalam proses ekstraksi abu cangkang kelapa
sawit.
1.4.
Manfaat
1. Memanfaatkan abu boiler yang terbuang
2. Memberikan informasi teknik ekstraksi silika dari abu cangkang kelapa
sawit.
1.5.
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia Anorganik dan Kimia Dasar
FMIPA USU Medan (LIDA). Analisa FT-IR dilakukan di laboratorium
PT.SOCI MAS Medan, Analisa X-Ray diffraction (XRD) dan Brunauer-EmmetTeller (BET) dilakukan di laboratorium kimia Universitas Negeri Yogyakarta
(UNY).
Universitas Sumatera Utara
1.6. Metodologi Penelitian
Abu cangkang sawit yang berasal dari proses pemanasan boiler yang diambil
dari PT Musimmas Group, Kawasan Industri Medan tahap II. Abu boiler
dilakukan
preparasi
dengan
pengayakan
100
mesh
sampel
dianalisa
komposisinya dengan metode RIR dengan alat XRD. Selanjutnya dilakukan
penghilangan pengotor dengan menggunakan HCl 10 M dipanaskan dan
didiamkan kemudian diabukan kembali selanjutnya di analisa XRD. Setelah itu
silika yang diperoleh ditambahkan NaOH 6 M lalu dididihkan sambil distirer
kemudian disaring, filtrat ditambahkan HCl 6 M hingga pH 2 lalu di
sentrifugasi. Endapan dipisahkan dari pelarutnya lalu dioven pada suhu 80 oC
selanjutnya di cuci dengan aquadest dan dikeringkan di oven pada suhu 80 oC,
silika dikarakterisasi dengan XRD.
Selanjutnya silika yang diperoleh di
kalsinasi pada dengan variasi suhu 300 oC, 500oC, 700oC dan 900oC dan produk
yang diperoleh dikarakterisasi silika dengan
FT-IR dan Brunauer, Emmet,
Teller (BET).
Universitas Sumatera Utara