Pembuatan Pembakaran Batok Kelapa

PEMBUA TAN PEMBAKARAN

BA TOK KELAP A

Indonesia memiliki hamparan perkebunan kelapa terluas di dunia, namun belum diolah secara maksimal. Salah satu kabupaten di Provinsi Riau, yaitu Indragiri Hilir, memiliki hamparan perkebunan kelapa yang cukup luas, bahkan potensi kelapanya jauh lebih besar dibanding penduduknya namun hasil produksinya masih rendah. Selama ini petani kelapa Indragiri Hilir mengolah kelapanya menjadi kopra dengan teknik tradisional. Bahkan di sebagian tempat, hasil kelapa dibiarkan jatuh membusuk. Hal ini disebabkan nilai tambah yang diperoleh dari kopra tidak cukup menarik secara ekonomi. Disisi lain, limbah yang dihasilkan dari buah kelapa, seperti sabut dan tempurung, belum banyak dimanfaatkan oleh masyarakat. Padahal limbah tersebut bisa mendatangkan tambahan pendapatan. Walaupun ada yang mengusahakan arang tempurung namun dengan peralatan yang masih sangat sederhana dan produksinya pun masih rendah. Lemahnya tingkat serapan teknologi pasca panen buah kelapa ini mendapat perhatian khusus Tim Prima Tani Indragiri Hilir. Tim Prima Tani mengintroduksikan teknologi alat pembakar tempurung. Bahkan alat tersebut berhasil dimodifikasi oleh Tarmizi, petani binaan Prima Tani Indragiri Hilir, dari alat permanen menjadi alat sangat fleksibel. Desain awalnya alat yang dimodifikasinya ini berasal dari alat yang diberikan oleh Ir. Tatang Hidayat, M.Si., peneliti dari Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pasca Panen Pertanian (BB Pascapanen). “Untuk membiayai pembuatan alat ini merupakan sharing dana antara Prima Tani dan BB Pascapanen”, lanjutnya. Struktur bangunan yang dimodifikasi terbuat dari besi plat ketebalan 3 mm, diameter 150 cm berbentuk silinder yang diberi penutup. Dilengkapi dengan tiga buah cerobong setinggi 200 cm dengan diameter 10 cm sebagai outlet dan tiga buah inlet. Bagian permanen yang dihilangkan oleh Tarmizi adalah lapisan batu bata setinggi selinder sebagai dinding dan lantai dasar selinder. Modifikasi alat yang dilakukan Tarmizi, pemuda asal Desa Rumabai Jaya Kec. Kempas Kab. Indragiri Hilir ini, mengubah bangunan permanen menjadi bangunan yang fleksibel (dapat dipindah–pindah sesuai kebutuhan). Alat pembakar arang tempurung terdiri dari tabung silinder pembakaran, pada bagian atasnya dibuat tempat dudukan cerobong yang terhubung dengan tempat keluar masuk udara dan diberi pintu pengaturan udara. Ruang pembakaran berbentuk silinder yang tidak beralas diberi penutup dari bahan besi plat. Penggunaan alat pembakar tempurung hasil modifikasi ini sangat sederhana dengan kualitas hasil pembakaran sangat baik. Operasionalisasinya pun tidak terlalu susah. Alat pembakar ditempatkan pada bidang tanah yang datar, kemudian seluruh bagian pinggir bawah ditutup dengan tanah lembek atau lempung, atau dapat juga menggunakan pasir agar alat pembakar kedap udara. Api dihidupkan pada bagian titik tengah, kemudian tempurung diisi setengah bagian. Sebelum api mulai membesar pasang penutup alat, buka pintu penambahan tempurung dan semua pintu input/inlet udara. Periksa semua celah yang mengeluarkan asap pada bagian penutup alat tutup dengan tanah lembek atau lempung kemudian pasang cerobong asap. Cerobong dibuka dan ditutup menggunakan penutup yang sudah ada. Tutup semua pintu input/inlet udara dan bila terdapat celah yang mengeluarkan asap tutup dengan tanah lembek/lempung. Setelah tempurung mulai menyusut tambahkan tempurung sampai penuh melalui lubang penambahan yang terdapat pada bagian tengah pintu penutup. Bila penambahan tempurung dirasa sudah cukup penuh, tutup

pintu penambahan. Proses pembakaran berlangsung selama 6-8 jam. Proses pembakaran berakhir ditandai dengan keluarnya asap tipis dari lubang cerobong. Proses pendinginan dilakukan selama tiga jam. Setelah dingin, penutup alat pembakar dibuka dan kemudian alat direbahkan untuk mengambil arang tempurung yang sudah jadi. Tempurung pun siap untuk dikemas. Suhendri SP, detaser Prima Tani Indragiri Hilir yang mendampingi Tarmizi, mengungkapkan selama proses pembakaran ada beberapa hal yang perlu diamati terutama perimbangan besaran asap yang keluar dari cerobong. Bila terjadi hanya dua cerobong yang mengeluarkan asap harus dilakukan pembukaan input/inlet udara pada sisi cerobong yang satunya itu, begitu juga sebaliknya. Bila hal ini dibiarkan akan sangat berpengaruh terhadap hasil terutama ada bagian-bagian tempurung yang tidak terbakar dengan sempurna sehingga tempurung masih ada yang berwarna hitam kecoklatan. Tarmizi sangat antusias melihat hasil yang dicapai dengan menggunakan alat pembakar yang baru dimodifikasi olehnya. Menurut Tarmizi selama mengusahakan arang tempurung, baru sekarang ini ia mendapatkan alat yang sangat baik terutama dari segi kualitas hasil. ”Dengan alat ini saya dapat menghasilkan arang tempurung kelapa yang baik dan sangat minim abu sisa pembakarannya, kalau memungkinkan, Prima Tani dapat menjembatani kelompok tani dengan pihak perbankan untuk pengembangan usaha ini”, harapnya.

Mening kat kan Nilai Arang Tempu rung Jadi Ka rbon Akt if Arang tempurung kelapa selama ini lebih sering kita kenal sebagai bahan bakar untuk pemanggangan ikan atau makanan lain. Di balik kehitaman arang tempurung kelapa itu, ternyata menyimpan nilai ekonomis yang lebih tinggi lagi. Tempurung kelapa yang dijadikan arang dapat ditingkatkan nilai ekonomisnya dengan menjadikannya karbon aktif. Cara membuat karbon aktif dari tempurung kelapa juga relatif lebih mudah. Karbon aktif berfungsi sebagai filter untuk menjernihkan air, pemurnian gas, industri minuman, farmasi, katalisator, dan berbagai macam penggunaan lain. Tempurung kelapa adalah salah satu bahan karbon aktif yang kualitasnya cukup baik dijadikan karbon aktif. Bentuk dan ukuran, dan kualitas tempurung kelapa harus diperhatikan ketika membuat karbon aktif. Tempurung kelapa yang akan dijadikan bahan pembuat karbon aktif, sebaiknya bebentuk setengah atau seperempat ukuran tempurung. Jika ukurannya terlalu hancur, maka tempurung itu kurang baik dijadikan bahan pembuat karbon aktif. Dari segi kualitas, tempurung kelapa yang memenuhi syarat dijadikan bahan karbon aktif adalah kelapa yang benar-benar tua hingga warnanya hitam mengkilap dan keras. Tempurung yang dijadikan bahan pembuat karbon aktif umumnya dari kelapa yang dijadikan kopra. Batok kelapa yang dihasilkan merupakan belahan dua dari satu buah kelapa utuh. Untuk membuat karbon aktif yang benar-benar berkualitas, tempurung harus bersih dan terpisah dari sabutnya. Ada dua tahapan membuat karbon aktif yang berkualitas dari tempurung kelapa. Tahap pertama yang harus dilakukan adalah tempurung dibuat arang dengan peralatan drum berpenutup. Tahap kedua, melalui proses penggilingan arang tempurung hingga menghasilkan karbon aktif dan serbuk arang. Serbuk arang ini masih bisa diproses menjadi briket arang tempurung. Penggilingan itu dilakukan dengan mesin sederhana berpenggerak listrik, diesel, atau bensin. Kualitas tempurung dan proses pembakaran akan sangat menentukan rendemen karbon aktif yang dihasilkan. Kualitas tempurung kelapa biasa lebih baik dibanding kelapa hibrida.

Agar dapat memperoleh rendemen karbon aktif yang lebih baik, langkah-langkah proses pembakaran dengan cara drum diberi empat lubang di bagian bawah. Agar selama pembakaran udara bisa masuk, drum harus diganjal tiga potongan batu bata. Pembakaran arang dilakukan lapis demi lapis tempurung. Memulai pembakaran bisa dengan menggunakan kertas atau daun kelapa kering yang ditaruh di atas satu lapis tempurung di dasar drum. Setelah tempurung lapisan pertama terbakar, sedikit demi sedikit satu lapisan ditaruh diatasnya. Langkah ini terus dilakukan sampai drum penuh. Ketika tempurung lapisan atas mulai terbakar, batu bata yang menjadi ganjalan drum perlahan-lahan diambil, sehingga dasar drum langsung menyentuh tanah dan menutup lubang. Kemudian drum ditutup rapat-rapat dan jangan sampai ada udara yang masuk. Jika ada udara yang masuk, maka arang yang ada dalam drum akan menjadi abu. Tetapi kalau drum ditutup rapat sebelum seluruh tempurung terbakar, tempurung tidak akan menjadi arang. Keesokan harinya, setelah drum dingin, tutupnya dibuka, kemudian drum dibaringkan. Arang tempurung kemudian dibongkar secara perlahan-lahan. Arang tempurung yang tampak hitam, mengkilap, utuh, keras, dan mudah dipatahkan menunjukkan kualitasnya baik. kadar air dalam arang tempurung kelapa antara 50-70 persen.

Kar bon Aktif dan Komposisinya Karbon atau arang aktif adalah material yang berbentuk butiran atau bubuk yang berasal dari material yang mengandung karbon misalnya batubara, kulit kelapa, dan sebagainya. Dengan pengolahan tertentu yaitu proses aktivasi seperti perlakuan dengan tekanan dan suhu tinggi, dapat diperoleh karbon aktif yang memiliki permukaan dalam yang luas. Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi. Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lebih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi dengan bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan pada temperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan mengalami perubahan sifat-sifat fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif. Dalam satu gram karbon aktif, pada umumnya memiliki luas permukaan seluas 500-1500 m2, sehingga sangat efektif dalam menangkap partikel-partikel yang sangat halus berukuran 0.01-0.0000001 mm. Karbon aktif bersifat sangat aktif dan akan menyerap apa saja yang kontak dengan karbon tersebut. Dalam waktu 60 jam biasanya karbon aktif tersebut manjadi jenuh dan tidak aktif lagi. Oleh karena itu biasanya arang aktif di kemas dalam kemasan yang kedap udara. Sampai tahap tertentu beberapa jenis arang aktif dapat di reaktivasi kembali, meskipun demikian tidak jarang yang disarankan untuk sekali pakai. Reaktifasi karbon aktif sangat tergantung dari metode aktivasi sebelumnya, oleh karena itu perlu diperhatikan keterangan pada kemasan produk tersebut. Karbon aktif tersedia dalam berbagai bentuk misalnya gravel, pelet (0.8-5 mm) lembaran fiber, bubuk (PAC : powder active carbon, 0.18 mm atau US mesh 80) dan butiran-butiran kecil (GAC : Granular Active carbon, 0.2-5 mm) dsb. Serbuk karbon aktif PAC lebih mudah digunakan dalam pengolahan air dengan sistem pembubuhan yang sederhana. Serbuk (powder) Butiran (granule) Bongkahan (gravel) Pelet Bahan baku yang berasal dari hewan, tumbuh-tumbuhan, limbah ataupun mineral yang mengandung karbon dapat dibuat menjadi arang aktif, bahan tersebut antara lain: tulang, kayu lunak, sekam, tongkol jagung,

tempurung kelapa, sabut kelapa, ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, serbuk gergaji, kayu keras dan batubara. Di negara tropis masih dijumpai arang yang dihasilkan secara tradisional yaitu dengan menggunakan drum atau lubang dalam tanah, dengan tahap pengolahan sebagai berikut: bahan yang akan dibakar dimasukkan dalam lubang atau drum yang terbuat dari plat besi. Kemudian dinyalakan sehingga bahan baku tersebut terbakar, pada saat pembakaran, drum atau lubang ditutup sehingga hanya ventilasi yang dibiarkan terbuka. lni bertujuan sebagai jalan keluarnya asap. Ketika asap yang keluar berwarna kebiru-biruan, ventilasi ditutup dan dibiarkan selama kurang lebih kurang 8 jam atau satu malam. Dengan hati-hati lubang atau dibuka dan dicek apakah masih ada bara yang menyala. Jika masih ada yang atau drum ditutup kembali. Tidak dibenarkan mengggunakan air untuk mematikan bara yang sedang menyala, karena dapat menurunkan kwalitas arang. Akan tetapi secara umum proses pembuatan arang aktif dapat dibagi dua yaitu: 1. Proses Kimia. Bahan baku dicampur dengan bahan-bahan kimia tertentu, kemudian dibuat padat. Selanjutnya padatan tersebut dibentuk menjadi batangan dan dikeringkan serta dipotong-potong. Aktifasi dilakukan pada temperatur 100 °C. Arang aktif yang dihasilkan, dicuci dengan air selanjutnya dikeringkan pada temperatur 300 °C. Dengan proses kimia, bahan baku dapat dikarbonisasi terlebih dahulu, kemudian dicampur dengan bahan-bahan kimia. 2. Proses Fisika Bahan baku terlebih dahulu dibuat arang. Selanjutnya arang tersebut digiling, diayak untuk selanjutnya diaktifasi dengan cara pemanasan pada temperatur 1000 °C yang disertai pengaliran uap. Proses fisika banyak digunakan dalam aktifasi arang antara lain : a. Proses Briket: bahan baku atau arang terlebih dahulu dibuat briket, dengan cara mencampurkan bahan baku atau arang halus dengan “ter”. Kemudian, briket yang dihasilkan dikeringkan pada 550 °C untuk selanjutnya diaktifasi dengan uap. b. Destilasi kering: merupakan suatu proses penguraian suatu bahan akibat adanya pemanasan pada temperatur tinggi dalam keadaan sedikit maupun tanpa udara. Hasil yang diperoleh berupa residu yaitu arang dan destilat yang terdiri dari campuran metanol dan asam asetat. Residu yang dihasilkan bukan merupakan karbon murni, tetapi masih mengandung abu dan “ter”. Hasil yang diperoleh seperti metanol, asam asetat dan arang tergantung pada bahan baku yang digunakan dan metoda destilasi. Diharapkan daya serap arang aktif yang dihasilkan dapat menyerupai atau lebih baik dari pada daya serap arang aktif yang diaktifkan dengan menyertakan bahan-bahan kimia. Juga dengan cara ini, pencemaran lingkungan sebagai akibat adanya penguraian senyawa-lenyawa kimia dari bahan-bahan pada saat proses pengarangan dapat diihindari. Selain itu, dapat dihasilkan asap cair sebagai hasil pengembunan uap hasil penguraian senyawa-senyawa organik dari bahan baku. Ada empat hal yang dapat dijadikan batasan dari penguraian komponen kayu yang terjadi karena pemanasan pada proses destilasi kering, yaitu: 1. Batasan A adalah suhu pemanasan sampai 200 °C. Air yang terkandung dalam bahan baku keluar menjadi uap, sehingga kayu menjadi kering, retak-retak dan bengkok. Kandungan karbon lebih kurang 60 %. 2. Batasan B adalah suhu pemanasan antara 200-280 °C. Kayu secara perlahan – lahan menjadi arang dan destilat mulai dihasilkan. Warna arang menjadi coklat gelap serta kandungan karbonnya lebih kurang 700%. 3. Batasan C adalah suhu pemanasan antara 280-500 °C. Pada suhu ini akan terjadi karbonisasi selulosa, penguraian lignin dan menghasilkan “ter”. Arang yang terbentuk berwarna hitam serta kandungan karbonnya meningkat menjadi 80%. Proses pengarangan secara praktis berhenti pada suhu 400 °C. 4. Batasan D adalah suhu pemanasan 500 °C, terjadi proses pemurnian arang, dimana pembentukan “ter” masih terus berlangsung. Kadar karbon akan meningkat mencapai 90%. Pemanasan diatas 700 °C, hanya menghasilkan gas hidrogen.

Namun secara umum dan sederhana proses pembuatan arang aktif terdiri dari tiga tahap yaitu: 1. Dehidrasi : proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan sampai temperatur 170 °C. 2. Karbonisasi : pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Suhu diatas 170°C akan menghasilkan CO, CO2 dan asam asetat. Pada suhu 275°C, dekomposisi menghasilkan “ter”, metanol dan hasil samping lainnya. Pembentukan karbon terjadi pada temperatur 400 – 600 0C 3. Aktifasi : dekomposisi tar dan perluasan pori-pori. Dapat dilakukan dengan uap atau CO2 sebagai aktifator. Proses aktifasi merupakan hal yang penting diperhatikan disamping bahan baku yang digunakan. Yang dimaksud dengan aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul – molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi. Metoda aktifasi yang umum digunakan dalam pembuatan arang aktif adalah: 1. Aktifasi Kimia. Aktifasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakian bahan-bahan kimia. Aktifator yang digunakan adalah bahan-bahan kimia seperti: hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl2, asam-asam anorganik seperti H2SO4 dan H3PO4. 2. Aktifasi Fisika. Aktifasi ini merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO2. Umumnya arang dipanaskan didalam tanur pada temperatur 800-900°C. Oksidasi dengan udara pada temperatur rendah merupakan reaksi eksoterm sehingga sulit untuk mengontrolnya. Sedangkan pemanasan dengan uap atau CO2 pada temperatur tinggi merupakan reaksi endoterm, sehingga lebih mudah dikontrol dan paling umum digunakan. Beberapa bahan baku lebih mudah untuk diaktifasi jika diklorinasi terlebih dahulu. Selanjutnya dikarbonisasi untuk menghilangkan hidrokarbon yang terklorinasi dan akhimya diaktifasi dengan uap. Juga memungkinkan untuk memperlakukan arang kayu dengan uap belerang pada temperatur 500°C dan kemudian desulfurisasi dengan H2 untuk mendapatkan arang dengan aktifitas tinggi. Dalam beberapa bahan barang yang diaktifasi dengan percampuran bahan kimia, diberikan aktifasi kedua dengan uap untuk memberikan sifat fisika tertentu. Dengan bertambah lamanya destilasi serta bertambah tingginya temperatur destilasi, mengakibatkan jumlah arang yang dihasilkan semakin kecil, sedangkan destilasi dan daya serap makin besar. Meskipun dengan semakin bertambahnya temperatur destilasi, daya serap arang aktif semakin baik, masih diperlukan pembatasan temperatur yaitu tidak melebihi 1000 0C, karena banyak terbentuk abu sehingga menutupi poripori yang berfungsi untuk mengadsorpsi. Sebagai akibatnya daya serap arang aktif akan menurun. Selanjutnya campuran arang dan aktifator dipanaskan pada temperatur dan waktu tertentu. Hasil yang diperoleh, diuji daya serapnya terhadap larutan Iodium.

Menurut SII No.0258 -79, arang aktif yang baik mempunyai persyaratan seperti yang tercantum pada tabel berikut ini: Tabel. 1 Spesifikasi karbon aktif. Jenis

Persyaratan o

Bagian yang hilang pada pemanasan 950 C.

Maksimum 15%

Air

Maksimum 10%

Abu

Maksimum 2,5%

Bagian yang tidak diperarang

Tidak nyata

Daya serap terhadap larutan I

Minimum 20%

Karbon aktif terbagi atas 2 tipe yaitu arang aktif sebagai pemucat dan arang aktif sebagai penyerap uap. 1. Arang aktif sebagai pemucat. Biasanya berbentuk serbuk yang sangat halus dengan diameter pori mencapai 1000 A0 yang digunakan dalam fase cair. Umumnya berfungsi untuk memindahkan zat-zat penganggu yang menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan dan membebaskan pelarut dari zat – zat penganggu dan kegunaan yang lainnya pada industri kimia dan industri baru. Arang aktif ini diperoleh dari serbuk – serbuk gergaji, ampas pembuatan kertas atau dari bahan baku yang mempunyai densitas kecil dan mempunyai struktur yang lemah. 2. Arang aktif sebagai penyerap uap. Biasanya berbentuk granula atau pellet yang sangat keras dengan diameter pori berkisar antara 10-200 A0. Tipe porinya lebih halus dan digunakan dalam fase gas yang berfungsi untuk memperoleh kembali pelarut atau katalis pada pemisahan dan pemurnian gas. Umumnya arang ini dapat diperoleh dari tempurung kelapa, tulang, batu bata atau bahan baku yang mempunyai struktur keras. Sehubungan dengan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan arang aktif untuk masing- masing tipe, pernyataan diatas bukan merupakan suatu keharusan. Dengan proses oksidasi karbon aktif yang dihasilkan terdiri dari dua jenis, yaitu : 1. L-karb on (L-A C) Karbon aktif yang dibuat dengan oksidasi pada suhu 300oC – 400oC (570o-750oF) dengan menggunakan udara atau oksidasi kimia. L-AC sangat cocok dalam mengadsorbsi ion terlarut dari logam berat basa seperti Pb2+, Cu2+, Cd2+, Hg2+. Karakter permukaannya yang bersifat asam akan berinteraksi dengan logam basa. Regenerasi dari L-AC dapat dilakukan menggunakan asam atau garam seperti NaCl yang hampir sama perlakuannya pada pertukaran ion. 2. H-karbo n (H -AC) Karbon aktif yang dihasilkan dari proses pemasakan pada suhu 800o-1000oC (1470o-1830oF) kemudian didinginkan pada atmosfer inersial. H-AC memiliki permukaan yang bersifat basa sehingga tidak efektif dalam mengadsorbsi logam berat alkali pada suatu larutan air tetapi sangat lebih effisien dalam mengadsorbsi kimia organik, partikulat hidrofobik, dan senyawa kimia yang mempunyai kelarutan yang rendah dalam air. Akan tetapi H-AC dapat dimodifikasi dengan menaikan angka asiditas. Permukaan yang netral akan mengakibatkan tidak efektifnya dalam mereduksi dan mengadsorbsi kimia organik sehingga efektif mengadsorbsi ion logam berat dengan kompleks khelat zat organik alami maupun sintetik dengan menetralkannya. Dalam aplikasi karbon aktif baik yang digunakan sebagai media adsorbsi, pemberat atau media filtrasi dengan titik injeksi tertentu, maka kriteria desain titik pembubuhan karbon aktif perlu diperhatikan, yaitu : 1. Karbon yang terdapat didalam kantong langsung dimasukkan kedalam tangki penyimpanan dan dicampur dengan air untuk disiapkan menjadi larutan yang mengandung 0,1 kg karbon aktif bubuk per 1 liter larutan.

Lebih baik lagi apabila suatu instalasi memiliki 2 tangki larutan, maka persediaan larutan karbon aktif untuk dibubuhkan dapat ditempatkan dalam 2 tangki, jika larutan didalam satu tangki sudah kosong, maka sudah tersedia larutan didalam tangki yang lain untuk dibubuhkan, tanpa harus menunggu persiapan larutan karbon aktif yang baru. 2. Agitator mekanik harus disediakan dalam tangki penyimpanan untuk menjaga larutan karbon aktif tetap “tersuspensi” didalam larutan atau menjaga larutan agar tidak memadat 3. Larutan biasanya dipompakan kedalam tangki yang menampung sejumlah larutan dan akan diumpankan untuk lebih dari beberapa jam berikutnya. Tanki tersebut harus mudah dibersihkan dan dipelihara. Tangki ini harus mempunyai lapisan anti karat seperti cat epoxy atau bitumastik untuk melindunginya dari pengkaratan. 4. Pipa pembawa larutan karbon aktif bubuk harus dipasang menurun/landai menuju tempat pembubuhan, dengan perlengkapan untuk mendorong karbon yang mungkin mengendap dan menyumbat didalam pipa. Pipa harus terbuat dari bahan bebas karat dan bebas erosi seperti karet, plastik dan besi baja. Pendorong pipa dan mata pisau pencampur dalam tangki penyimpanan dan tangki harus terbuat dari besi baja untuk menahan karat dan erosi. 5. Masalah yang paling umum dalam pengoperasian karbon aktif bubuk adalah penanganan bahan kimia. Karena berbentuk bubuk, maka debu merupakan masalah utama, khususnya jika sistem pencampuran kering digunakan. 6. Jika karbon aktif bubuk digunakan secara terus menerus atau jika sejumlah besar digunakan dalam waktu tertentu, pengalihan ke sistem basah harus dipertimbangkan 7. Pada instalasi pengolahan air, karbon aktif yang mengalir melewati saringan dan memasuki sistem distribusi dapat menghasilkan “air hitam”. Air hitam biasanya disebabkan oleh koagulasi yang tidak sempurna atau dosis karbon aktif yang tinggi ditambahkan sesaat sebelum penyaringan. Untuk memecahkan masalah tersebut, titik pembubuhan harus dipindahkan ke sistem penyadap air baku atau ke dalam bak pengadukan cepat. Arang aktif yang merupakan adsorben adalah suatu padatan berpori, yang sebagian besar terdiri dari unsur karbon bebas dan masing- masing berikatan secara kovalen. Dengan demikian, permukaan arang aktif bersifat non polar. Selain komposisi dan polaritas, struktur pori juga merupakan faktor yang penting diperhatikan. Struktur pori berhubungan dengan luas permukaan, semakin kecil pori-pori arang aktif, mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan adsorpsi bertambah. Untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi, dianjurkan agar menggunakan arang aktif yang telah dihaluskan. Sifat arang aktif yang paling penting adalah daya serap. Dalam hal ini, ada beberapa faktor yang mempengaruhi daya serap adsorpsi, yaitu : 1. Sifat S erap an Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh arang aktif, tetapi kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing- masing senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan bertambahnya ukuran molekul serapan dari sturktur yang sama, seperti dalam deret homolog. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari senyawa serapan. 2. Temp eratur Dalam pemakaian arang aktif dianjurkan untuk mengamati temperatur pada saat berlangsungnya proses. Faktor yang mempengaruhi temperatur proses adsoprsi adalah viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan. Jika pemanasan tidak mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan warna maupun dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya. Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada temperatur kamar atau bila memungkinkan pada temperatur yang lebih rendah. 3. pH (D eraj at Ke asaman ). Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH diturunkan, yaitu dengan penambahan asamasam mineral. Ini disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi ionisasi asam organik

tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang sebagai akibat terbentuknya garam. 4. Waktu Sin ggun g Bila arang aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selisih ditentukan oleh dosis arang aktif, pengadukan juga mempengaruhi waktu singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi kesempatan pada partikel arang aktif untuk bersinggungan dengan senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi, dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama. Karbon aktif merupakan bahan yang multifungsi dimana hampir sebagian besar telah dipakai penggunaannya oleh berbagai macam jenis industri. Aplikasi terhadap penggunaan karbon aktif dapat dilihat dari tabel dibawah ini: Tabel.2 Aplikasi penggunaan karbon aktif dalam industri. Tabel.2 Aplikasi penggunaan karbon aktif dalam industri. No. 1.

Pem akai Industri obat dan makanan

Ke guna an Menyaring, penghilangan bau dan

Jenis/ Mesh 8×30, 325

rasa 2.

Minuman keras dan ringan

Penghilangan warna, bau pada

4×8, 4×12

minuman 3.

Kimia perminyakan

Penyulingan bahan mentah

4.

Pembersih air

Penghilangan warna, bau

4×8, 4×12, 8×30

penghilangan resin 5.

Budi daya udang

Pemurnian, penghilangan ammonia,

4×8, 4×12

nitrit, penol, dan logam berat 6.

Industri gula

Penghilagan zat-zat warna, menyerap

4×8, 4×12

proses penyaringan menjadi lebih sempurna 7.

Pelarut yang digunakan kembali

Penarikan kembali berbagai pelarut

4×8, 4×12, 8×30

8.

Pemurnian gas

Menghilangkan sulfur, gas beracun,

4×8, 4×12

bau busuk asap. 9.

Katalisator

Reaksi katalisator pengangkut vinil

4×8, 4×30

khlorida, vinil asetat 10. Pengolahan pupuk

Pemurnian, penghilangan bau

8×30

ARANG AKTIF DARI TEMPURUNG KELAPA

Proyek Sistem Informasi Iptek Nasional Guna Menunjang Pembangunan Pusat Dokumentasi dan Informasi Ilmiah Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia 1998/1999

Pendahuluan Pemanfaatan buah kelapa umumnya hanya daging buahnya saja untuk dijadikan kopra, minyak dan santan untuk keperluan rumah tangga, sedangkan hasil sampingan lainnya seperti tempurung kelapa belum begitu banyak dimanfaatkan. Penggunaan tempurung kelapa, sebagian kecil sebagai bahan bakar untuk keperluan rumah tangga, pengasapan kopra, dan lain-lain. Salah satu produk yang bemilai ekonomi yang dibuat dan tempurung kelapa adalah arang aktif. Pembuatan arang aktif belum banyak yang melakukannya, padahal potensi bahan baku, dan penggunaan dan arang aktif ini serta potensi pasar cukup besar. Arang aktif adalah arang yang diproses sedemikian rupa sehingga mempunyai daya serap/adsorpsi yang tinggi terhadap bahan yang berbentuk larutan atau uap. Arang aktif dapat dibuat dan bahan yang mengandung karbon baik organik atau anorganik, tetapi yang biasa beredar di pasaran berasal dan tempurung kelapa, kayu, dan batubara. KEGUNAAN ARANG AKTIF Saat ini, arang aktif telah digunakan secara luas dalam industri kimia, makanan/minuman dan farmasi. Pada umumnya arang aktif digunakan sebagai bahan penyerap, dan penjernih. Dalam jumlah kecil digunakan juga sebagai katalisator (lihat tabel 1).

Maksud/Tujuan

Pemakaian

I. UNTUK GAS 1. Pemurnian gas

Desulfurisasi, menghilangkan gas beracun, bau busuk, asap, menyerap racun

2. Pengolahan LNG

Desulfurisasi dan penyaringan berbagai bahan mentah dan reaksi gas

3. Katalisator

Reaksi katalisator atau pengangkut vinil kiorida, dan vinil acetat

4. Lain-lain

Menghilangkan bau dalam kamar pendingin dan mobil

II. UNTUK ZAT CAIR 1. Industri obat dan makanan

Menyaring dan menghilangkan warna, bau, rasa yang tidak enak pada makanan

2. Minuman ringan, minuman keras

Menghilangkan warna, bau pada arak/ minuman keras dan minuman ringan

3. Kimia perminyakan

Penyulingan bahan mentah, zat perantara

4. Pembersih air

Menyaring/menghilangkan bau, warna, zat pencemar dalam air, sebagai pelindung dan penukaran resin dalam alat/penyulingan air

5. Pembersih air buangan

Mengatur dan membersihkan air buangan dan pencemar, warna, bau, logam berat.

6. Penambakan udang dan benur

Pemurnian, menghilangkan ban, dan warna

7. Pelarut yang digunakan kembali

Penarikan kembali berbagai pelarut, sisa metanol, etil acetat dan lain-lain

III. LAIN-LAIN 1. Pengolahan pulp

Pemumian, menghilangkan bau

2. Pengolahan pupuk

Pemurnian

3. Pengolahan emas

Pemurnian

4. Penyaringan minyak makan dan glukosa

Menghilangkan bau, warna, dan rasa tidak enak

SYARAT MUTU ARANG AKTIF Menurut Standard Industri Indonesia (SlI No. 0258-79) persyaratan arang aktif adalah sebagai berikut : Jenis Uji

Satuan

Persyaratan

1. Bagian yang hilang pada pemanasan 950°C

%

Maksimum 15

2. Air

%

Maksimum 10

3. Abu

%

Maksimum 2,5

4. Bagian yang tidak mengarang

%

Tidak ternyata

5. Daya serap terhadap larutan I2

%

Maksimum 20

PROSES PEMBUATAN Pembuatan arang aktif dari tempurung kelapa terdiri dari 2 tahapan, yaitu : I. Proses pembuatan arang dari tempurung kelapa II. Proses pembuatan arang aktif dari arang Rendemen arang aktif dari tempurung kelapa sekitar 25% dan tar 6% 1. Pembuatan arang dari tempurung kelapa Bahan baku:

Kebutuhan tempurung kelapa 1 ton/hari. Tempurung kelapa harus yang sudah tua, kayunya keras, kadar air rendah, sehingga dalam proses pengarangan, pematangannya akan berlangsung baik dan merata. Jika kadar air tinggi berarti kelapa belum cukup tua, proses pengarangan akan berlangsung lebih lama. 2. Proses pembuatan arang aktif dari arang Proses pembuatan arang aktif dilakukan dengan cara "Destilasi kering" yaitu pembakaran tanpa adanya oksigen pada temperatur tinggi. Untuk kegiatan ini dibutuhkan prototype tungku aktivasi (alat destilasi) yang merupakan kisi-kisi tempat arang yang diaktifkan dengan kapasitas 250 kg arang. Proses aktivasi dilakukan hanya dengan mengontrol temperatur selama waktu tertentu. Bahan : arang batok Alat : Nama alat

Jumlah

Kapasitas

· Tungku aktivasi *)

2 set

250 kg

· Gilingan

1 buah

-

· Ayakan 10 mesh

1 buah

-

· Pompa air

1 buah

-

· Menara air

1 buah

5 m3

2 set

-

2 buah

-

· Kunci · Thermocouple

*) Tungku aktivasi (alat destilasi) lengkap dengan alat pendingin dan penampung destilat Cara Kerja 1. Arang dimasukkan ke dalam tungku (aktivasi), kemudian ditutup rapat sampai tidak terdapat kebocoran. 2. Hubungan pipa pengeluaran hasil suling dari tungku aktivasi dengan pendingin yang ujungnya dicelupkan kedalam air. Tujuannya adalah agar oksigen tidak masuk kedalam tungku aktivasi sewaktu dilakukan pendinginan dan sekaligus menampung hasil sulingnya (destilat). 3. Pasang thermocouple untuk mengamati temperatur selama proses aktivasi berlangsung. 4. Air pendingin dialirkan, kemudian dilakukan pembakaran dengan menggunakan minyak tanah yang disemprotkan. Mula-mula dengan api kecil, kemudian api dibesarkan dengan jalan menambah bahan bakar dan menaikkan tekanan kompresor. 5. Lakukan pengamatan terhadap kerja dari tungku aktivasi dengan mengamati kenaikan temperatur. Temperatur selama proses sekitar 600°C apabila temperatur telah mencapai 600°C dan juga terlihat pada ujung pendingin tidak adanya tar (cairan berwarna coklat) yang keluar, ditandai dengan adanya gelembung air, maka pembakaran dipertahankan selama 3 jam. Setelah waktu tersebut proses telah selesai. 6. Api dimatikan dan tungku aktivasi (alat destilasi) dibiarkan masih tertutup dan sampai dingin. Setelah dingin tungku dibuka dan arang yang telah diaktifkan dikeluarkan. Lakukan penggilingan untuk mendapatkan partikel yang lebih halus, kemudian diayak dan dikemas.

Alat : Nama alat

- Drum minyak tanah 0,75

Jumlah Kapasitas

m

20 buah*)

-

- Sekop

4 buah

-

- Timbangan

1 buah

500 kg

- Roda dorong

1 buah

-

- Minyak tanah (bahan

10 buah

-

3 buah

-

bakar)

- Tabung/silinder minyak tanah

*)10 tungku bekerja bergantian Cara pembuatan/persiapan peralatan 1. Tungku pengarangan dibuat dari drum minyak tanah. Bagian drum yang tidak berlobang dipotong sekelilingnya dan dipisahkan. Tutup yang ada lubangnya ditambah dua lubang lagi dengan ukuran 2 x 2,5 inci. 2. Waktu pengarangan, drum diletakkan diatas dua buah pipa dengan bagian yang ada lubangnya berada dibawah. Sebelum pengarangan, pada lantai drum diberi bahan bakar seperti daun kering, jerami, sabut kelapa secara merata atau menggunakan minyak tanah sebagai bahan bakarnya, dengan pertolongan alat brander. 3. Tempurung kelapa disusun tegak atau vertical didalam drum. Api dinyalakan, lubang-lubang udara dibiarkan terbuka.

Selama karbonisasi (pengarang) perlu diperhatikan asap yang terbentuk : o Jika asap tebal dan putih, berarti tempurung sedang mongering. o Jika asap tebal dan kuning, berarti pengkarbonan sedang berlangsung. Pada fase ini sebaiknya tungku ditutup dengan maksud agar oksigen pada ruang pengarangan serendah-rendahnya sehingga diperoleh hasil arang yang baik. Untuk pengaturan udara di dalam tungku bias diatur dengan melepaskan atau memasang pipa dibawah drum. o Jika asap semakin menipis dan berwarna biru, berarti pengarangan hampir selesai. Kemudian drum dibalik dan proses pembakaran selesai. o Tunggu samapi arang menjadi dingin. Setelah dingin arang bisa di bongkar.

Pustaka

1. Ladang, Putra 2. 3. 4. 5.

Arang batok Trubus, 12(138) 1981:226-227 Kaeke, Hilda F,G.; Lumingkewas, Meiske S.Y. Pembuatan arang aktif dari tempurung kelapa dengan cara pemanasan pada suhu tinggi Majalah Ilmiah BIMN, (5) 1992/1993: 1-5 Pohan, Hitles guring Pemanfaatan tempurung kelapa untuk arang aktif sebagai hasil samping pengolahan kopra Seminar Penelitian Pascapanen Pertanian, Prosiding, Bogor, 1-2 Feb. 1998 Profil industri kecil "Arang Aktip" Jakarta: Direktorat Jenderal Industri Kecil, Departemen Perindustrian, 1984. Sudrajat, R Pengaruh beberapa faktor pengolahan terhadap sifat arang aktif Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 2 (2) 1985. INFORMASI SELANJUTNYA HUBUNGI: Pusat Dokumentasi dan Informasi Ilmiah Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Jalan Jenderal Gatot Subroto 10, Jakarta 12190 P.O. Box 4298, Jakarta 12042 Telp.(021) - 5733465, 5250719 Fax (021) - 5733456 E-mail: [email protected] Situs web PDII-LIPI http://www.pdii.lipi.go.id/