adsorben arang aktif

5/9/2018 adsorben arang aktif - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/adsorben-arang-aktif 1/26

Diusulkan oleh:

Ahsan Abduh Andi Sihotang

Sabila Putri Dian

F34052023 (2005)

F34070049 (2007)

" "

PROGRAM KREA TIVITAS MABASISW A

JUDUL PROGRAM

PEMANFAAT AN LIMBAH"SEKAM PADI MENJADI ARANG

AKTIF SEBAGAI ADSORBEN "

BIDANG KEGIATAN :

PKM-GT

INSTITUT PERT ANIAN BOGOR

BOGOR

2009



II

~ : : _..~. ".

HALAMAN PENGESAHAN

PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

I. Judul Kegiatan : P em anfaatan L im bah Sekam Padi M enjadi

Arang Ak tif S eb ag ai Ad so rb en

: ( ) PKM-AI ( - . J ) PKM-GT. Bidang Kegiatan

. .. .

3. Ketua Pelaksana Kegiatan

a. Nama Lengkap

b. NIM

c. Jurusan

d Universitas

e. A lam at Rum ah dan No.TelplH P

: Ahsan Abduh Andi Sihotang

: F34052023

: Tekno log i Industri Pertanian

: lnstitut Pertanian Bogor .

: J 1 . 'Ra ya D ramaga RTIRW

. 011001 _ 085781391375

: [email protected]

: 1 orang

f. Alamat e -ma il

4. Anggota Pelaksana KegiatanlPenulis

5. Dosen Pembimbing .

a NamaLengkap dan Gelar

.~~.

I 'b. NIP

c. A lamat Rumah dan No . T elp lHP

: Prof. Dr. Ir.Nastiti Siswi

Indrasti

: 13i 841 749

: Jl. P alem R aya Il N o. 1,T am an

Y asm in V B ogo r,

081802998545

Bogor, 6 April 20.0.9

Menyetujui

Kepala Departemen Teknologi Industri

Pertanian

~J

Ketua Pelaksana Kegiatan

Prof. D r. Ir. Nastiti Siswi Indrasti

NIP. 131 841 749

Ahsan Abduh Andi.S

NlM.F34052023

Dosen Pendamping

mailto:[email protected]




]]J

KATAPENGANTAR

Segala puji bagi Allah S.W.T. yang telah mengizinkan penulis untuk

menyelesaikan karya tulis ini, Shalawat dan salam semoga tercurah pada

Rasulullah S.A W yang segala perilakunya menjadi model bagi seluruh umat

muslim di dunia, .

Karya tulis ini disusun untuk diajukan pada "Program Kreatifitas

Mahasiswa - Gagasan Tertulis" yang diselenggarakan oleh Departemen

Pendidikan Nasional, Direktomt Jenderal Pendidikan Tinggi. Karya tulis ini

berjudul "Pemanfaatan Limbah Sekam Padi menjadi Arang Aktif sebagai

Adsorben"s;. • Saat ini Indonesia telah kembali menjadi negara yang mampu memenuhi

kebutuhan konsumsi bemsnya sendiri. Namun, produksi beras yang cukup tinggi- ----------Juga fuengnasil}{an IirnOM sekliDl yang-tidaK--terman:raatKan~Ole1i-karenai~·---·------

penulis bermaksud menuangkan gagasannya untuk memanfaatkan limbah sekam

menjadi produk yang memiliki nilai tambah.

Salah satu pemanfaatan nilai tambah dari sekam in i adalah pembuatan

arang a k t i f untuk adsorben. Harapan penulis adalah 'bahwa gagasan ini dapat

diaplikasikan secara luas pada ranah industri maupun rumah tangga di Indonesia

Selama penyelesaian karya tulis in i penulis rnenyadari begitu banyak

bantuan yangdiberikan oleh berbagai pihak beropa materi maupun non materi.

Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih kepada Ibu Nastiti

Siswi Indrasti selaku dosen pembimbing, serta keluarga tercinta di rumah yang

doanya selalu terasa mengalir di tiap aktivitas yang penulis lakukan, serta semua

pihak yang mendukung penulisan iniTiada yang sempurna di dunia ini selain Allah S.W.T. Penulis sangat

menyadari betapa banyak kesalahan dan kekurangan yang mungkin ada pada

tulisan ini oleh karena itu kritik dan saran dari rekan-rekan sekalian sangat

diharapkan, Tiada harapan utama dari penulisan in i selain sebuah tekad yang

mengharu biro dalarn h ati in i untuk melihat sebuah Indonesia bam yang lebih baik

dan bermartabat serta kebaikan dari Allah S.W.T.

~.

Bogor, 6 April 2008. >

Penulis

. .



IV

DAFfARISI

'\

,. . .

Halaman J ud uli

Lembar Pengesahan ii

Kata Pengantar iii

Daftar lsi iv

Daftar Tabel ·········

D afta r Gambar vi

Ringkasan vii

I. PENDAHULUAN : 1

II. LATAR BELAKANG : : 3

2.1 Sekam 3

2.2 Arang Aktif 3

m. METODE PENULISAN 6

VI. ANALISIS DAN SINTESIS 7

4. 1 Potensi L im bah Sekam sebagai A rang Aktif.. 7

4.2 Pengolahan Limbah Sekam menjadi A rang Aktif l0

4.3 Pemanfaatan Arang.Aktif sebagai Adsorben 1 3

V. PENUTUP 1 5

5.1 KesimpuJan 1 5

5.2 Saran 1 5

Daftar Pustaka : 1 6

Daftar Riwayat H idup 1 8



v

DAFfAR TABEL

T abel L Susunan D asar A tom K arbon Aktif.. 5

•. . . . .

'i\..\

"

. . . .

•

. •



VI

;

DAFfAR GAMBAR

• •

Gambar 1 . S usun an d asa r a tom k arbon aktif.. 5

Gambar 2 . Berbagai p ro du k d ari padi 7

Gambar 3 . Ind ustri p en golah an sek am 9

. .

;

'. .



VII

RlNGKASAN

Indonesia merupakan salah satu negara dengan jumlah penduduk terbesardi duma. Sebagian besar penduduk Indonesia mengonsumsi beras sebagai

makanan pokok. Indonesia tercatat sebagai negara pengkonsumsi beras tertinggi

di dunia. Setiap tahun konsumsi beras oleh masyarakat Indonesia mencapai 139

kilogram per kapita. Konsumsi beras yang sangat tinggi oleh masyarakat

Indonesia mengakibatkan produksi beras yang harus dihasilkan juga tinggi untuk

menutupi kebutuhan domestik. Beberapa tabun belakangan, produksi pad!

Indonesia terus meningkat dan tepatnya tabun ini Indonesia kembali menjadi

negara yang mampu swasembada beras, Indonesia pun telah memberi kontribusi

30 persen terhadap produksi beras ASEAN.

Produksi padi akan menghasilkan limbah yang disebut dengan sekam. Darisekitar 100 kg tanaman padi kering hanya diperoleb 28,9 kg beras dengan 55,6 kg

jerami dan 8,9 kg sekam serta 3,6 kg bekatul. Sekam sebagai Iimbah penggi

lingan pad! jumlahnya mencapai 20-23% dari gabah. Jika produksi gabah kering

.giling. (GKO) menurut press release Badan Pusat Statistik 1 November 2005

sekitar 54 juta ton maka jumlah sekam yang dihasilkan lebih dari 10,8 juta ton. .

Selama ini, pemanfaatan limbah sekam e li Indonesia sangat terbatas pada

produk-produk yang tidak bemilai ekonomi tinggi, antara lain sebagai media

tanaman hias, pembakaran bata merah, alas pada petelur, dan keperluan lokal

yang masih sangat sedikit, Bahkan di tempat-tempat penggilingan pa.di

pembuangan sekam keringseringkali menjadi masalah. Cara yang biasadipergunakan untuk membuang sekam aclalah membakamya di tempat terbuka (di

sawah-sawah). Hal ini akan mengakibatkan pencemaran lingkungan emisi gas

hasil pembakaran yang dihasilkan Bila sekam dimasukkan ke dalam tanah sawah,

tanah menjadi "chlorotic" yang mengganggu pertumbuhan padi sehingga akan

menurunkan produktivitas padi.

' . , .

Pemanfaatan sekam selama ini dihadapkan pada beberapa kenda1a.

Kendala tersebut diantaranya, sifat sekam yang kamba (bulky), abrasif, dan sifat

kandungan seratnya yang tidak dapat diolah menjadi produk pakan maupun

kertas. Maka dari itu, diperlukan teknik pengolahan limbah sekam padi yang

tepat, untuk mengatasi berbagai hal tersebut.

Salah satu pemanfaatan limbah sekam yang menggunakan aplikasi

teknologi untuk meningkatkan nilai tambahnya adalah pembuatan arang aktif.

Menurut Thorbun dalam Anonim (1987), selain sebagai bahan bakar, sekam dapat

dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif (arang aktit), kertas

karbon, batu baterai dan lain-lain.

Arang aktif merupakan senyawa karbon amorph, yang dapat dihasilkan

dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan



Vlll

dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luas

pennukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/gram dan ini berhubungan

dengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifat

sebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorpsi gasdan senyawa-senyawakirnia tertentu atau memiliki sifat adsorpsi yang selektif, tergantung pada besar

atau volume pori-pori dan luas permukaan. Daya serap arang aktif sangat hew,

yaitu 25-1000% terhadap berat arang aktif.

Pembuatan arang aktif terdiri dari dua tahap utama, yaitu proses karbonasi

bahan baku dan proses aktifasi bahan terkarbonasi pada temperatur tinggi. Proses

karbonasi adalah proses penguraian selulosa organik menjadi unsur karbon dan

pengeluaran unsur-unsur non karbon yang berlangsung pada suhu 600-700oC

(Kienle, 1986) .

Proses aktifasi merupakan proses untuk menghilangkan hidrokarbon yang "melapisi pennukaan arang sehingga dapat meningkatkan porositas arang (Cooney,

1980 dan Guerrero et af, 1970). Proses aktifasi arang dapat dibagi menjadi dua

macam, yaitu proses aktifasi gas dan proses aktifasi kimia,

i

Pemanfaatan sekam padi menjadi arang aktif sebagai adsorben diharapkan

dapat memberikan nilai tambah pada limbah sekam, dan dapat diaplikasikan

dalam pemurnian gas, pengolahan LNG, katalisator, industri ohat dan makanan,

minuman ringan, minuman keras, pembersih air, pembersih air buangan,

penambakan udang dan benur, pelarut, pengolahan pulp, pupuk, emas, minyak,

dan lain-lain

Karya tulis in i diangkat berdasarkan pennasalahan yang ada e li

masyarakat, melalui studi Iiteratur dengan pendekatan kualitatif deskriptif.

Pennasalahan l imbah sekam yang ada di masyarakat kernudian dianalisis potensi

dan aplikasinya, sehingga dapat disintesis solusinya menjadi arang aktif sebagai

adsorben.;

" .

Gagasan tertulis ini diharapkan dapat menjadi solusi dari permasalahan

yang dihadapi oleh masyarakat khususnya petani untuk penanganan limbah

sekam. Rekomendasi dari penuJis mengenai ide ini adaJah adanya peneJitian lebih

lanjut mengenai karakteristik arang aktif dari sekam sehingga aplikasinya sebagai

adsorben dapat lebih spesifik.

i



I.PENDAHULUAN

i

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan salah satu negara dengan. tingkat konsumsi beras

terbesar di dunia. Sebagian besar penduduk Indonesia mengkonsumsi beras

sebagai makanan pokok. Konsumsi beras Indonesia yang tinggi menuntut tingkat

produksi beras yang besar pula Dengan produksi padi Indonesia sebanyak 54 juta

ton pada tahun 2005, maka pengolahan padi menjadi heras akan mengbasiJkan

jumlah l imbah sekam lebih dari 10,8 juta ton. .

Namun, pemanfaatan sekam memang masih sangat terbatas, antara lainsebagai media tanaman bias, pembakaran bata merah, alas pada petelur, dan

keperluan lokal yang masih sangat sedikit karena sifatnya yang kamba (bulky),

abrasif, dan sifat kandungan seratnya yang tidak dapat di~lah menjadi produk

pakan maupun kertas.

Maka dari itu, diperlukan teknik pengolahan lirnbah sekam padi yang

tepat, yaitu dengan mengolah sekam padi menjadi arang aktif

Arang aktif adalah arang yang sudah diaktifkan, baik dengan proses

aktifasi gas maupun proses aktifasi kirnia sehingga pori-porinya terbuka dan

dengan demikian daya adsorpsinya tinggi. Arang aktifbersifat non-voluminus dan

praktis, selain itu arang aktifmemiliki fungsi sebagai adsorben, sehingga memheri

nilai tambah yang tinggi pada limbah sekam padi. Adsorben adalah suatu zat yang

mempunyai daya adsorpsi selektif, berpori (mempunyai luas permukaan per

satuan Massa yang besar) dan mempunyai daya ikat yang kuat terhadap zat yang

akan dipisahkan secara fisik a ta u k im ia.

Adsorben arang aktif dari Iimbah sekam padi ini akan diaplikasikan dalamberbagai keperluan, diantaranya pemurnian gas, pengolahan LNG. katalisator,

industri obat dan makanan, minuman ringan, minuman keras, pembersih air,

pembersih air buangan, penambakan udang dan benur, pelarut, pengolahan pulp,

pupuk, emas, dan minyak.

' .



2

•

1.2 Perumusan Masalab

Perumusan masaJah ini yang menjadi fokus tulisan ini adaJah :

1. Limbah sekam yang selama in i belum tennanfaatkan temyata

memiliki potensi untuk dikembangkan menjadi arang aktif.

2. Arang aktif dari limbah sekam padi dapat berfungsi sebagai

adsorben dan diaplikasikan secara luas pada berbagai bidang.

1.3 Tujuan

Tujuan penuJisan karya tulis ilmiah ini adaJahuntuk mempelajari prospek

limbah sekam padi menjadi arang aktif sebagai adsorben.

i

1.4 Manraat

Manfaat penuJisan karya tulis ilmiah iru ditujukan kepada

pemerintah, industri, masyarakat, dan. individu yang memiliki peran besar. "....

dalam pemanfaatan limbah sekam padi yang selama ini tidak tersentuh dan

mencemari linglrungan.

I. Bagi pemerintah tulisan 1Dl dapat menjadi masukan dalam mengambil

kebijakan terkait dengan pemanfaatan Limbah sekam padi yang selama in i

tidak termanfaatkan namun memiliki nilai ekonomi yang. tinggi jika

dikembangkan

2. Bagi industri, pengembangan sekam menjadi arang aktif dapat berfungsi

sebagai adsorben. Adsorben memiliki manfaat yang luas pada berbagai

bidang.

3. Bagi masyarakat, khususnya petani pengembangan sekam menjadi arang

aktif dapat memberikan nilai tambah bagi limbah sekam yang selama ini

tidak temanfaatkan.

4. Bagi individu, tuJisan in i dibarapkan dapat menumbuhkan semangat untuk

menemukan ide-ide kreatif yang aplikatif berkaitan dengan

pemanfaatan limbah sekam padi.



n,TELAAH PUSTAKA

•

2.1 Sekam

Sekam padi sebagian kecil masih dimanfaatkan untuk kepentingan rumah

tangga,seperti bahan bakar memasak, membakar batu bam, genteng, atau tembikar

(Roesmarkam, et al., 2000). Lirnbah sekarn ini belurn dimanfaatkan secara. .

•

maksirnal padahal rnerupakan bahan baku yang dapat dikembangkan dalam

agroindustri, karena tersedia dalam jumlah banyak serta murah. Di samping

sebagai bahan bakar, sekam dapat juga dimanfaatkan sebagai bahan baku

pembuatan karbon aktif, kertas karbon, batu baterai dan lain-lain (Thorbun, 1982;

Anonim,1987).

Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri

c b m dua belahan yangdisebut lemma dan palea yang saling bertautan. Pada proses

penggilingan beras sekarn akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa

atau limbah penggilingan.

Dari proses penggiJingan padi biasanya diperoleb sekam sekitar 20-30%,

dedak antara 8- 12% danberas giling antara 50-63,5% data bobot awal gabah.

Sekarn dengan persentase yang tinggi tersebut dapat menimbulkan problem

linglrungan.

Menurut Suharno (1979). ditinjau dari data komposisi kimiawi, sekam

mengandung beberapa unsur kimia penting seperti kadar air sebesar 9,02%,

protein kasar 3,03%, lemak 1,18%, serat kasar 35,68%, abu 17,17%, dan

karbohidrat dasar 33,71%. Sedangkan komposisi kimia sekam padi menurut DTC

ITB yaitu karbon (zat arang) 1,33%, hidrogen 1,54%, oksigen : 33,64% dan silika

16,98%.

2.2 Arang Aktif

Arang adalah suatu bahan padat berpori yang merupakan hasil

pembakaran bahan yang mengandung karbon (Djatmiko, 1985). Sedangkan arang

aktif adalah arang yang diaktitkan dengan cara perenclaman dalam bahan kimia

atau dengan cara mengalirkan uap panas ke dalarn bahan sehingga pori bahan•



4

i

menjadi lebih terbuka dengan luas pennukaan berkisar antara 300 sampai 2000

m2/ g . Permukaan arang aktif yang semakin luas berdarnpak pada semakin

tingginya daya serap bahan terhadap gas atau cairan (Kirk dan Othrner, 1964).

Arang aktif adalah padatan arnorf yang mempunyai luas permukaan dan

jumlah pori yang sangat banyak (Baker et al., 1997). Arang aktif adalah karbon

non grafit yang pori-porinya telah mengalami proses pengembangan kemampuan

untuk menyerap gas dan uap dari campuran gas dan zat-zat yang tidak terlarut

atau terdispersi dalarn eairan mela1ui aktifasi (Jankowska et al., 1991).

Bahan baku untuk pembuatan arang aktif adalah segala jenis bahan

organik padat yang mengandung karbon 1erutama bahan yang berpori. Oleh

karena sifat permukaannya yang luas, maka arang aktif banyak digunakan sebagai

penyerap dan pemutih.

Aktifasi arang menggunakan uap air atau bahan kimia akan menghasilkan

arang aktif yang mempunyai luas permukaan dan jumlah pori yang sangat banyak

(Baker et al., 1997). Menurut Pari (1996), arang aktif adalah karbon yang mampu

mengadsorbsi anion, kation, dan molekul dalarn bentuk senyawa organik dan

anorganik, baik sebagai lamtan maupun gas, serta mempunyai sifat penyerapan

yang selektif, yaitu lebih menyukai bahan-bahan non polar dari pada bahan polar.

Menurut Hassler (1974), arang aktif bersifat higroskopis, tidak berbau,

tidak berasa, tidak lamt dalam air, basa, asam, dan pelarut organik serta tidak

rusak karena perubahan pH, suhu atau komposisi limbah.

Oleh Baker (1997), struktur arang aktif digambarkan sebagai jaringan

heksagonal berpilin dari lapisan datar karbon yang tidak sempurna, dihubungkan

seeara silang oleh grup jembatan aJifatik. Luas permukaan, dimensi da n distribusi

arang aktif tergantung dari bahan baku, kondisi karbonasi dan proses aktifasi.

•

;

•

•



5

;

•

•

Garnbar I. 'Susunan dasar atom karbon aktif

Swnber: Yoshizawa (1999)

Setyaningsih (1995) membedakan arang aktif menjadi dua berdasarkan

fungsinya • yaitu :

1. Arang Penjerap Gas (Gas Adsorben Carbon)

Arang ini digunakan untuk menjerap kotoran atau cemaran berupa gas. Karbon

jenis ini dapat ditemukan pada karbon tempurung kelapa, tempurung kelapa

sawit, batu bara dan kayu kerns dengan berat jenis tinggi.

2. Arang Fasa Cair (Liquid-Phase Carbon)

Arang jenis ini digunakan untuk menjerap kotoran/zat yang tidak: diinginkan

dari cairan atau larutan. Arangjenis i ni b er as aJ dari batu bam danselulosa. .

Kualitas arang aktif ditentukan oleh sifat fisiko kimia terutama daya serap

terhadap larutan dan gas. Standar kualitas arang aktifterdapat pada Tabell.

Tabell. Standar Kualitas Arang AktifMenurut SNI 06-3730-95

Uraian

Syarat Kualitas

Butiran Serbuk

Kadar zat terbang (%) Males 15 Maks25

Kadar air (%) Maks4,5 Maks 15

Kadar abu (%) Maks 2,5 Maks 10

Bagian ta k mengarang 0 0

Daya serap terhadap 1 2 (mg/g) Min 750 Min 750

Karbon aktif mumi (%) Min 80 Min 65

Daya serap terhadap benzen (%) Min25

-Daya serap terhadap biro metilen (mg/g) Min 60 Min 120

Bobot jenis curah (g/ml) 0,45-0,55 0,3-0,35

Lolosmesh - Min 90

Jarak mesh (%) 90 -

Kekerasan (%) 80 -

(Sumber: SNI 06-3730-199)

•



m. METODE PENULISAN

•

3.1 Penentuan Gagasan

Karya tulis in i mengangkat gagasan mengenai potensi pemanfaatan limbah

sekam menjadi arang aktif sebagai adsorben.

3.2 Jenis dan Sumber Data

""

Jenis data yang digunakan dalam penulisan ini adalah data sekunder yang

berasal dari literatur-literatur yang ada seperti buku, artikel, internet, dan tulisan

lain yang terkait dengan topik pembahasan. Surnber jumal utama berasal dari situs

www.sciencedirect.com. www. wiley. com, dan www.springer.com.

•

3.3 Metode Pengolahan

Pengolahan data dan informasi yang diperoleh dilakukan dengan pendekatan

kualitatif deskriptif. Proses penyelesaian masalah yang ada dilakukan dengan cara

mengidentifikasi masalah, menganalisis sumber penyebab masalah, kemudian

menentukan solusi pemecahan masalah dengan studi komparatif terhadap data

yang digunakan.

;

3.4 Penarikan Kesimpulan dan Saran

Tahap akhir penulisan in i adalah penarikan kesimpulan dari pembahasan,

sehingga dapat menghasilkan saran-saran yang diperlukan berkaitan dengan

permasalahan yang ada.

•

http://www.sciencedirect.com./

http://www.springer.com./

http://www.springer.com./

http://www.sciencedirect.com./



SEKAM

(8,9 kg)

I

IV. ANALISIS DAN SINTESIS

•

•

4.1 Potensi Limbah Sekam sebagai Arang AktifPadi (Oryza sativa) sebagai penghasil sekarn tennasuk anggota famili

Graminae yang telah lama dibudidayakan di Indonesia. Padi merupakan jenis

serealia atau biji-bijian yang menjadi komoditas pangan pokok (staple food) di

Indonesia. Maka dari itu, tanaman yang kaya akan karbohidrat ini menghasilkan

pangan tertinggi dibandingkan jenis serelia lainnya Konsumsi beras (produk

.olahan dari padi) di Indonesia merupakan yang tertinggi di duma, setiap tahunnya

konsumsi beras Indonesia" mencapai 139 kilogram per kapita. Jumlah konsumsi

beras ini pun makin meningkat daritahun ke taboo. Kasryno ( 2001) mencatat

bahwa laju permintaanberas di Indonesia, naik 2,3 % per t a b o o .

Pada tahun 2007, Indonesia memproduksi 57,16 juta ton beras dengan

produktivitas 4,71 t~n per hektar, yang artinya 32 % total keseluruhan produksi

beras ASEAN yang berjumJah 182,29 juta ton dengan produktivitas 3,98 ton per

hektar. Jumlah ini hanya kalah dari Vietnam yang dapat memproduksi 35,79 juta

ton dengan produktivitas 4,98 ton per hektar.

Sebelum dapat dikonsumsi, padi memerlukan proses pengolahan terebih

dahulu. Padi akan diolah dan menghasilkan gabah dan sekam, Gabah sebagai

penghasil beras, mengandung 20823% sekam, ~8% bekatul, dan sisanya beras.

Gambar di bawah ini akan memperlihatkan berbagai hasil dari 100 kg tanaman

padi kering.

=

JERAMI

(55,6 kg)

BEKATUL

(3.6 k,g)

BERAS(28,9 kg)

HlLANG

(3,0 kg )

Gambar 2. Berbagai produk dari padi,

•



8

:

•

Sekam (dedak kasar) atau biasa disebut kulit gabah mengandung 40%

selulosa, 30% lignin, dan 20% abu Sekam, pada proses pengolahan padi,

biasanya dianggap limbah dan dibuang dengan cara dibakar ditempat terbuka.Padahal, jika produksi gabah kering giling (GKG) menurut press release Badan

Pusat Statistik 1 November 2005 mencapai sekitar 54 juta ton maka ak:an

dihasilkan jumlah sekam yang lebih dari 10,8 juta ton. Karena jumlahnya yang

besar tersebut, maka pemanfaatan sekam harus diperhatikan.

Selama ini, pemanfaatan sekam masih sangat terbatas dan hampir tidak

memiliki nilai ekonomi, misalnya media tanaman bias, pembakaran bata merah,

alas pada petelur, dan keperluan lokal lainnya. Problema yang biasa dihadapidalam usaha penggunaan sekam untuk tujuan komersil antara lain adalah:

1. Biaya transportasi dan biaya penyimpanan yang tinggi karena sekam

bersifat bulky (low bulk density)

2. Sangat abrasive (kasar-kasar) disebabkan oleh jaringan selulosa-silika, dan

cepat merusak mesin penggiling.

3. Tidak dapat dipergunakan untuk makanan ternak karena mengandung

silica yang tinggi dan karenanya tidak mempunyai nilai makanan,

4. Tidak: dapat dipergunakan untuk: bahan pembuat kertas karena kandungan

alphaselulosanya rendah dan serat selulosanya pendek-pendek.

•

ii

:

Padahal, ·sekam dapat diolah menjadi berbagai macam produk untuk beragam

industri. yaitu sebagai bahan baku pada industri kimia, terutama kandungan zat

kimia furfural yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai industri

kimia, sebagai bahan baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungan

silika (Si02) yang dapat digunakan untuk campuran pada pembuatan semen

portland. bahan isolasi, husk-board dan campuran pada industri bata merah, serta

sebagai sumber energi panas pada berbagai keperluan manusia, kadar selulosa

yang cukup tinggi dapat memberikan pernbakaran yang rnerata dan stabil. Gambar

dibawah ini akan menjelaskan berbagai industri yang -dapat dibangun dari

pengolahan sekam .

•



9

:

Industri Pengolahan Konsumen

•

Furfural

Industri

Kimia

Na-silikat Industri

Gelas

Semen

AbuHydraulic

Bahan

Bangunan

SemenPortland Hitmn Bahan

SEKAM Bangunan

Bahan reinfor-

cingkaret Industri

Karet: Husk Board

Bahan

Bangunan

•Abrasive Rumah Tangga

Pemakaian Berbagai industridsorben

lain

"Pressing Aid" . . . Industri Makanan

Lain-lain Rumah Tangga;

Gambar 3. Industri pengolahan sekarn.

Pemanfaatan limbah sekam sebagai adsorben, merupakan pemanfaatan

dalam skala luas, diantaranya dapat diaplikasikan dalam pemumian gas,

pengolahan LNG, katalisator, industri obat dan makanan, minuman ringan,

minuman keras, pembersih air, pembersih air buangan, penambakan udang dan

benur, pelarut, pengoJahan pulp, pupuk, emas, rninyak, dan lain-lain.

Untuk pemanfaatan limbah sekam padi menjadi adsorben, sekam hams

diolah terlebih dahulu menjadi arang aktif. Melalui pengolahan sekam padi

•



10

•

•

. .

I menjadi arang aktif, berbagai kendala pemanfaatan sekam yang telah disebutkan .

, diatas dapat diatasi. Pertama, karena bentuk arang aktif yang sederhana, praktis,

serta tidak voluminus, sehingga tidak bersifat kamba (bulky). Kemudian, adanyaIproduk bernilai tambah yang dihasilkan dari sekam padi, mengingat sifat seratnya,

serta keterbatasannya dalam produksi pakan dan kertas.

4.2 Pengolaban Limbah Sekam menjadi Arang Aktif

Arang adalah suatu bahan padat yang berpori-pori dan merupakan basil

pembakaran dari bahan yang menganudung unsur C. Sebagian besar dari pori-

porinya masih tertutup dengan hidrokarbon, ter dan senyawa organik lain dan

komponennya terdiri darifued carbon, abu, air, nitrogen dan sulfur.

Bermacam-macam arang yang penting dalam industry di antaranya arang

aktif, carbon black; lamp black dan baked carbon. Menurut Gotz (1953), Arang

aktif adalah arang yang sudah· diaktifkan sehingga.pori-porinya terbuka dan

dengan demikian daya adsorbsinya tinggi. Arang aktif mempunyai bentuk amorf

yang terdiri dari plat-plat datar, disusun oleh atom-atom C yang terikat secara

kovalen da1am suatu kisi heksagon. Plat-plat itu bertumpuk satu sarna lain

membentuk kristal-kristal dengan sisa-sisa hidrokarbon yang tertinggaJ pada per-

mukaannya, Dengan menghilangkan hidrokarbon pada permukaan tersebut,

pennukaan akan menjadi Iebih luas sehingga daya adsorbsinya menjadi Iebih

besar.

•

Arang aktif dapat dibuat dari berbagai bahan yang mengandung karbon

baik yang berasal dari tumbuhan, binatang dan barang tambang. Bahan-bahan

tersebut antara lain kayu, serbuk gergaj ian kayu, batu bam, tempurung kelapa,

tempurung biji-bijian, sekam padi, tulang binatang dan lain-lain (pari, 1996).

Arang yang baik mutunya adaIah arang yang mempunyai kadar karbon

tinggi dan kadar abu serta hidrogen rendah. Menurut Djatmiko (1985),

berdasarkan basil analisa, arang dari sekam memiliki kadar nitrogen 0.38%, kadar

air 1.5%, kadar abu 3.2%, kadar karbon (dry basis) 99.7%. serta kandungan

hidrogen 1.7%. Jika dibandingkan dengan SNI 06-3730-95, maka arang aktif dari

sekam memenuhi persyaratan untuk dibuat menjadi arang aktif.

•



11

;

Melalui pengolahan sekam padi menjadi arang aktif, selain memberikan

nilai tambah bagi limbah sekarn, juga dapat mengatasi berbagai permasalahan

yang disebabkan oleh limbah sekam tersebut. Selain itu, pemanfaatan arang aktif

dapat digunakan pada berbagai bidang. Arang aktif digunakan sebagai bahan

penyerap, pembersih atau pemumi dan sebagai katalisator dalam jumlah keeil.

Secara garis besar arang aktif dapat digunakan dalam industri pangan dan

non pangan. Pemanfaatan arang aktif dalam industri pangan contohnya adaIah

pada pemurnian minyak, pemurnian gula, perbaikan wama dan flavor dari

makanan, minuman beralkohol serta penghilang bau daIam air minum. Sedangkan

pada industry non pangan, arang aktif banyak digunakan daIam industri kimia dan

farmasi sebagai pemumi dan katalis daIam reaksi.


bahan.baku danproses-akufasi bahan terkarbonasi pada temperatur tinggi. Proses

karbonasi adalah proses penguraian selulosa organik menjadi unsur karbon dan

pengeluaran unsur-unsur non karbon yang berlangsung pada suhu 600-7000C

(Kienle, 1986).

Proses aktifasi merupakan proses untuk menghilangkan hidrokarbon yang

melapisi permukaan arang sehinggadapat meningkatkan porositas arang (Cooney.

1980 dan Guerrero et al., 1970). Proses aktifasi arang dapat dibagi menjadi dua

macam, yaitu proses aktifasi gas dan proses. aktifasi kimia. Untuk menaikkan

aktifitas daya adsorbsi arang, banyak digunakan bahan kimia. Bahan kirnia yang

baik menurut Kirk dan Othmer (1963) adalah Ca(DHh. CaCh, Ca2(po4h,

cyanida, HND 3• H3P04, NaOH, Na2S04. S02. zecn, Na2S03

dan lain-lain,

Pembuatan arang aktifmenurut Sudradjat (1970) adaIah sebagai berikut:

1 . Penghancuran

Mula-mula bahan baku dihancurkan. Bahan baku dimasukkan ke daIam

hammer mill dan digiling untuk mendapatkan ukuran 1040 mesh. Partikel yang

terlalu besar dapat menyebabkan kurang meratanya pengarangan, Sebaliknya jika

terlalu kecil maka kemungkinan hilangnya bagian arang akan lebih besar.

•

•

;.

•



12

;

•

2. Perendaman

Setelah penghancuran selesai, kemudian partikel-partikel d ire nd am d aJam

bahan kimia selama 12-15 jam. Bahan kimia yang baik digunakan.adalah larutan

eaCh dan ZnChjenuh. Setelah perendaman selesai kemudian ditiriskan.

3. Pengarangan

Setelah ditiriskan dilakukan pengarangan pada suhu 500°C. Pengarangan

dianggap selesai setelah tidak terbentuk asap lagi.

4. Pencucian

Setelah selesai pengarangan kemudian dilakukan pencucian dengan air

destilata. Pencucian dihentikan bila filtrat telah netral.

5. Pengeringan

Setelah selesai pencucian kemudian arang tersebut dikeringkan pada suhu

110oC. Sifat arang yang dihasilkan tergantung dari bahan yang digunakan. Bahan

yang mengandung selulosa menghasilkan arang yang lunak dan cocok untuk

menjernihkan air.

Dengah mengaktifkan arang berarti menghiJangkan zat-zat yang menutupi

pori-pori. pada permukaan arang. Hidrokarbon pada permukaan dapat dihilangkan

dengan oksidasi dengan oksidator yang sangat lemah (C02 atau uap air) supaya

atom C yang lain tidak turut teroksidasi. Selain itu dapat juga dilakukan proses

dehidrasi dengan garam-garam seperti ZnCh, CaC12 dan sebagainya Unsur-

unsur mineral akan masuk di antara plat-plat heksagon dari kristalit-kristalit dan

memisahkan permukaan-permukaan yang mula-mula tertutup, sehingga jumlah

permukaan yang aktif bertambah besar.

Bahan.baku yang dipanaskan akan mengaJami distilasi air, kemudian

terjadi pemecahan dan pelepasan sebagianbesar H20, CO2 dan akhirnya terjadi

reaksi eksotennis yang menandai mulainya proses pengarangan. Pengarangan

dianggap sempurna apabila tidak terjadi lagi asap.

Mutu arang aktif yang diperoleh tergantung dari luas pennukaan dan isi

kapiler untuk setiap unit, berat, luas melintang dari kapiler, ukuran partikel, sifat

kimia dari permukaan, bahan dasar untuk pembuatan arang, cara pengaktifan dan

sebagainya.

•

•

•



13

•

4.3 Pemanfaatan Arang Aktif sebagai Adsorben

Pemanfaatan arang ak tif d ari sekam padi sebagai adsorben, didasarkan

pada kriteria tertentu, yaitu suatu zat yang dapat digunakan sebagai adsorben

untuk tujuan pemisahan bila mempunyai daya adsorpsi seJektif, berpori

(mempunyai luas pennukaan per satuan Massa yang besar) dan mempunyai daya

ikat yang kuat terhadap zat yang akan dipisahkan secara fisik atau kimia

Pembesaran luas permukaan dapat dilakukan dengan pengecilan partikel

adsorben. Akan tetapi, dalam berbagai pemakaian, ukuran partikel harus

memenuhi syarat lain, seperti tidak boleh terbawa serta dalam aliran fasa geraknya

(fluida).

Adsorbsi adalah suatu proses dimana suatu partikel "menempel" pada

suatu permukaan akibat dari adanya "perbedaan" muatan lemah diantara kedua

benda (gaya Van der Waals), sehingga akhimya akan terbentuk suatu lapisantipis

partikel-pertikel halus pada permukaan tersebut. Absorpsi merupakan suatu proses

di.mana suatu partikel terperangkap kedalam struktur suatu media dan seolah-olah

menjadi bagian dari keseluruhan media tersebut.

Proses adsorbsi pada arang aktif terjadi melalui tiga tahap dasar yaitu zat

terjerap pada arang bagian luar kemudian zat menuju pori-pori arang, dan terakhir

zatterjerap pada dinding bagian dalam arang.

Mekanisme peristiwa adsorbsi meliputi molekul adsorbat berdifusi

melalui suatu lapisan batas ke pennukaan luar adsorben (disebut difusi ekst~rnal).

Sebagian ada yang teradsorbsi di permukaan luar namun sebagian besar terdifusi

lanjut ke dalam pori-pori adsorben (disebut difusi internal). Bila kapasitas

adsorbsi masih sangat besar, sebagian akan teradsorbsi dan terikat dipermukaan,

namun bila permukaan sudah jenuh atau mendekati jenuh dengan adsorbat, dapat

terjadi dua kemungkinan. Pertama, terbentuk lapisan adsorbsi kedua dan

seterusnya di atas adsorbat yang telah terikat dipermukaan. Gejala ini disebut

adsorbsi multi layer. Kedua, tidak terbentuk. lapisan kedua dan seterusnya

sehingga adsorbat yang belum teradsorbsi berdifusi keluar pori dan kembali ke

arus fluida.

•

. .

•



14

Ada dua metode adsorpsi yaitu adsorpsi secara fisik (physiosorption) dan

adsorpsi secara kimia (chemisorption). Kedua metode ini terjadi bila molekul-

molekul cIalam fase cair diikat pada pennukaan suatu fuse padat sebagai akibat

dari gaya tarik-menarik pada pennukaan padatan (adsorben), merigatasi energi

kinetik dari mole1cul-molekul kontaminan dalam eairan (adsorbat) (Cheremisinoff

dan Moressi, 1978).

Menurut Anonim (1982) adsorpsi seeara fisik adalah adsorpsi yang

reversibel dengan interaksi lemah, energi untuk adsorpsi secara fisik besamya. .

kurang dari 63-84 kj/mot. Sedangkan dalam adsorpsi secara k:imia interaksi antara

adsorben dan adsorbatny~ lebih kuat karen a terjadi reaksi antara permukaan

adsorben dengan adsorbatnya, energi untuk adsorpsi seeara kimia biasanya lebih

besar dari 84-126 kllmot.

Menurut Cookson (1978), beberapa> faktor yang merilpengaruhi adsorpsi. " . .. ..,

antara lain ialah :

a. Sifat fisika dan kimia adsorben, yaitu luas pennukaan, ukuran pori-pori,

komposisi kimia.

b. Sifat fisika dan kimia adsorbat, yaitu antara lain ukuran molekul, polaritas

molekul, komposisi kimia.

c. Konsentrasi adsorbat dalam fase cair (tarutan).

d. Sifat fase cair, seperti pH dan temperatur.

e. Lamanya proses adsorpsi tersebut berlangsung,

Suatu zat dapat digunakan sebagai adsorben untuk tujuan pemisahan bila

mempunyai daya adsorbsi selektif, berpori (mempunyai luas pennukaan

persatuan massa yang besar) dan mempunyai daya ikat yang kuat terhadap zat

yang hendak dipisahkan seeara fisik ataupun kimia. Perbesaran luas pennukaan

dapat dilakukan dengan pengecilan partikel adsorben, Pengecilan ukuran tidak

boleh terJalu keeil karena dapat menyebabkan adsorben terbawa oleh aliran

fluida. Pada umwnnya arang yang terbentuk dihaneurkan sampai berukuran 0,3-

0,5 em (Setyaningsih, 1995).



v . PENUTUP

5.1 KesimpuJanSekam sebagai limbah penggilingan padi memiliki potensi untuk diolah

menjadi arang aktif. Gabah sebagai basil olaban beras mengandung sekitar 20-

23% sekam. Dengan produksi gabah kering sebesar 54 juta ton pada tabun 2005,

akan dihasilkan lebih dari 10,8 juta ton sekam sebagai limbah. Selama in i limbah

sekam belum dapat tennanfaatkan secara optimal karena bersifat bulky, abrasive,. ..

kandungan aJphaselulosanya yang rendah. Limbah sekam padi ini berpotensi

untuk dapat dimanfaatkan sebagai arang aktif karena niemiliki kandungan selulosa

yang cukup tinggi, kadar karbon yang tinggi serta kadar abu dan hydrogen yang

rendah. Berdasarkanhasil analisa Djatmiko (1985), arang aktif dari sekam

.. memiliki kadar ~.~(dr.Ybasis) 99.7%. kadar abu 3.2%. hidrogen 1.7%. Nilai

ini memenuhi persy~tan standar arang aktif dari SNI.


bahan baku dan proses aktifasi bahan terkarbonasi pada temperatur tinggi.

Pemanfaatan arang aktif dari sekam padi sebagai adsorben, didasarkan pada

kriteria tertentu.yaitu mempunyai daya adsorpsi selektif, herpori dan mempunyai

daya ikat yang kuat terhadap zat.yang akan dipisahkan se~ fisik atau kimia.

Pemanfaatan sekam padi menjadi arang aktif sebagai adsorben diharapkan

dapat memberikan nilai tambah pada limbah sekam, dan dapat diaplikasikan

secara luas dalam hebagai bidang. Aplikasi dalam skala industtri rnisalnya dalam

pemurnian gas, pengolahan LNG. katalisator, industri obat dan makanan,

minuman ringan, minuman keras, pembersih air, pembersih air buangan,

penambakan udangdan

benur, pelarut, pengolahan pulp, pupuk, emas, minyak,dan lain-lain.

5.2 Saran

Rekomendasi dari penulis mengenai ide ini adaJah adanya penelitian lebih

lanjut mengenai karakteristik arang a ktif d ari sekam sehingga apJikasinya sebagai

adsorben dapat lebih spesifik dan tepat arab.



17

. -Pari, G. 1996. Pembuatan dan Kualitas Arang Aktif dari Kayu Sengon (Paraserianthes

fa/cataria) sebagai Bahan Adsorben. Buletin Penelitian Hasil Hutan Vol.l4

NO.7: 274 ·289.

Roesmarkam, S.",Purnomo, dan Sutrisno, 0.,2000, Pengkajian Sistem Usaha; Berbasis

Padi (SUTRA) di Kecamatan Paktsaji Kabupaten Malang: Kendala dan Prospek

Pengembangannya. Buletin Tehnologi dan Infonnasi Pertanian, 3(1): 6·12.

Setyaningsih, H. 1995. Pengolahan Limbah Batik dengan Proses Kimia dan Adsorpsi

Karbon aktif Tesis. Program Pascasatjana, Universitas Indonesia, Jakarta.

SNI. 1995. SNI 06·3730·1995 : Arang AktifTeknis. Dewan Standarisasi Nasional,

Jakarta. Sudjana. 1994. Desain dan Analisis Eksperimen. Edisi Ill. Bandung

: TArsito.

Sudradiat, P dan Tjipto Utomo. 1970. Pembuatan Karbon Aktif. Hasil Penelitian

Lembaga Kimia Nasional. Lembaga Ilmu Pengetahuan Industri Bandung.

Thorbun, C., 1982. Rice Husks as Fuel. PT Tekton Books, Development Technology"

Center - Bandung Institute of Technology (DTC-ITB), Bandung.

Yoshizawa, N., Yoshio Yamada dan Minoru Shiraishi. 1999. Structural Characterization

of Carbon Materials with A Low Crystallinity Using Modified Methods for Data

Analysis. Report of The National Institute for Resources and Environment No.

26 February .

•



1. Ketua Pelaksana KegiatanNama : Ahsan Abduh Andi Sihotang

Tempat/Tanggal Lahir

Agama

NRP

Departemenl Fakultas

Universitas

No. Telepon

Email

Alamat

Karya tuJis

1. Susu jagung sebagai Alternatif Minuman Kesehatan Kaya Karbohidrat dan

Protein, tabun 2007

2. Pemanfaatan Ubi Jalar Putih dan IkanTeri sebagai Bahan Substitusi Parsial

Tepung Terigu dalam Pembuatan Biskuit Kaya Protein tahun 2007

Penghargaan:

I. Pendanaan Program Kreativitas Mahasiswa bidang Kewirausahaan tabun

2007 oleh Dikti

2. 1st Runner Up Young Entrepreuner Award 2007 Bisnis Indonesia

2. Anggota Pelaksana Kegiatan

,-,

NamaTempat/fanggal Lahir

Agama

NRP

Departemenl Fakultas

Universitas

No. Telepon

DAFfARRIWAYAT HIDUP

: Ujung Pandang, 28 Juni 1988

: Islam

: F34052023

: Teknologi Industri Pertanian/ Teknologi Pertanian

: Ins ti tut Pertanian Bogor

: 0857813913 75/(0251) 621043

: [email protected] "

: J1 . Raya Dramaga Rt 0111 No.89 Bogor Jawa Barat

: Sabila Putri Dian

: Jaka rta. 29 Maret 1990

: Islam

: F34070049

: Teknologi Industri Pertanianl Teknologi Pertanian

: Institut Pertanian Bogor

: 0856 92474344





Email: sab ila [email protected]

: G R 29 N o. 35, B intaro Jaya, Tangerang~ Alamat

Kary a tu lis1. Global warming and staple fo od secu rity in so cial-econ om y an d p olitics

2. Pem anfaatan Serat D aun N anas (A nanas C om osus) sebagai bahan baku

kertas

3. C oconut O il Based Biodiesel Developm ent: The Power of Local

R eso urc es to S up po rt N atio nal E nerg y S ustain ab ili~

Penghargaan1 . Pendanaan Program K reativitas M ahasisw a bidang K ew irausahaan tahun

2 00 9 oleh D ikti



adsorben arang aktif

Documents