KAJIAN PENGARUH DISTRIBUSI UKURAN BUTIR TERHADAP KUALITAS DAYA SERAPKARBON AKTIF YANG DIBUAT DARI BATUBARA TERKARBONISASI (COALITE)

P.T. BUKIT ASAM, TANJUNG ENIM, SUMATERA SELATAN

SolihinA

A Dosen Tetap Fakultas Teknik UNISBA Program Studi Pertambangan

Abstract

An other coal usage diversification that can be considered is to be used as a source of active carbon. Thiscan be efforded by considering that the main element of coal is carbon (c) which is needed as a source of activecarbon.

From the result of activation test in which water vapour (H2O) was transmited at temperature of 900 C for 1hour with a heating velocity of 40 C per minute which than was followed by Iodine numbers test (as an indicator ofactive carbon quality) the findings were:

1)Coal (coalite) from PT Bukit Asam, Tanjung Enim were good and has a potency to be developed as a source ofactive carbon. Due to its iodine number was high enough that was 499.62 kg/gram. While active carbon whichmade from coconut shell was only 330.96 mg/gram.

2)The iodine number was influenced by the grain size of coalite. The finer coalite grain size caused a higher loss ofcarbon content during activation.

3)Based on SEM analyses, the coarse fraction has a bigger pore size compared to the fine fraction. However, itcan be also analyzed from the pore distribution where the fine fraction has a more extend pore distribution ratherthan the coarse fraction.

4)The coalite acitve carbon, after the activation process generaly has a pore size betwen mesopore and macroporethat of higher than 500 A0

Keyword: active carbon, coalite, activation, iodine number, pore size and distribution

1. PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang

Batubara Indonesia selama ini dimanfaatkansecara tradisional sebagai bahan bakar [fuel) maupunbahan baku {feed stock) untuk kebutuhan rumahtangga, industri, dan komersial seperti untukPembangkit Listrik Tenaga Uap ( PLTU - B ) 71,54%,industri semen 10,69%, metalurgi 1,02%, industriumum 4,36%, briket 0,20%, dan lainnya 13,54%.Dalam rangka diversifikasi atau penganekaragamanpemanfaatannya, diperlukan metoda alternatif yaituseperti untuk pembuatan karbon aktif. Hal ini dapatdikembangkan karena batubara seperti bahan bakulainnya merupakan bahan yang unsur utamanya adalah

karbon (C) yang sangat diperlukan sebagai bahan bakupembuatan karbon aktif.

Kebutuhan dalam negeri akan karbon aktif,menurut data Badan Pusat Statistik (BPS, tahun 1997),yang dipasok dari 13 perusahaan produksi karbon aktifmencapai 52.660 ton per tahun dengan bahan bakunya90% masih berasal dari non batubara. Produksi karbonaktif tersebut sebagian besar untuk mengisi pasardomestik dan sebagian lagi untuk ekspor ke Jepang(28%) dan ke Korea Selatan 23%. Pada masa yangakan datang penggunaan karbon aktif di Indonesiadiperkirakan akan terus meningkat, karena adanyapeningkatan permintaan sebagai akibat dariberagamnya penggunaan karbon aktif untuk berbagai

Kajian Pengaruh Distribusi Ukuran Butir Terhadap Kualitas Daya SerapKarbon Aktil Yang DibuatDari Batubara Terkarbonisasi(Coalite)P.T. BukitAsam, TanjungEnim, Sumatera Selatan (Solihin) 155

industri, seperti industri pertambangan (unt.ukpengolahan bijih/ etnas), industri kimia, farmasi atauindustri-industri lainnya. Hal lain yang juga mendorongpeningkatan produksi karbon aktif di Indonesia adalahsesuai dengan gencarnya isu tentang lingkungansehingga suatu industri atau pabrik yang berpotensimencemari lingkungan harus dilengkapi denganfasilitas pengolahan limbah baik iimbah gas ataupunlimbah cair. Fungsi karbon aktif dalam pengolahanlimbah pada industri-industri adalah sebagai mediapenyerap (adsorpbent), polutan (bahan berbahaya &beracun), penghilang warna, penghilang bau dalamlimbah dll.

Dari uraian tersebut di atas, maka perlu adanyasuatu penelitian pembuatan karbon aktif dari batubaradengan variasi distribusi ukuran butir dan bagaimanapengaruhnya terhadap kualitas daya serap karbon aktifyang dinyatakan dengan nilai lodin.

1.2 Perumusan Masalah

Pada dasarnya kemampuan daya serap darikarbon aktif sangat dipengaruhi oleh terbentuknya pori -pori dari arang padat setelah melalui proseskarbonisasi dan aktifasi. Penelitian karbonisasi, aktifasi,teori dasar adsorpsi dan kemampuan daya serapkarbon aktif dari batubara telah banyak dilakukan.Maka untuk menambah khasanah penelitian mengenaikarbon aktif ini, akan diteliti pengaruh fraksi ukuran butir(mesh) dari batubara sebagai bahan baku karbon aktifterhadap kualitas daya serapnya.

1.3 Batasan Masalah

Karbon aktif yang dibuat dalam percobaan inibahan bakunya berasal dan telah dikarbonisasi(carbonized) di P.T. Bukit Asam, Tanjung Enim,Sumatera Selatan. Aktifasi fisik dilakukan diLaboratorium Metalurgi & Korosi Departemen TeknikPertambangan - FIKTM - ITB, yang caranya yaitudengan mengalirkan uap air (H2O) pada temperatur900 C selama 1 jam dengan kecepatan pemanasan40 C per menit. Sedangkan untuk menguji kualitasdaya serap karbon aktif, setelah melalui proses aktifasidiiakukan pengujian Iodine Number yang dilaksanakandi Lab. Kimia Basah & Batubara - Dept. TeknikPertambangan @ FIKTM @ ITB.

1.4 Maksud dan Tujuan Penelitiana. Mengetahui fraksi ukuran butir yang akan

berpengaruh terhadap kualitas karbon aktif padatingkat nilai iodine, hal ini perlu karena akan

menentukan ukuran bahan baku (batubara)sebagai umpan proses aktifasi.

b. Agar batubara dapat menjadi alternatif (pilihan)sebagai bahan baku dalam pembuatan karbon aktifyang saat ini bahan bakunya masih banyakdigunakan dari arang tempurung kelapa, sehinggadengan demikian produksi penambangan batubaradapat lebih meningkat.

1.5 Manfaat Hasil Penelitian

Beberapa manfaat yang dapat diambil daripenelitian ini antara lain adalah :

a. Dengan diketahuinya kualitas daya serap yangdipengaruhi oleh ukuran butir batubara sebagaibahan baku karbon aktif, maka para pabrikan yangmernproduksi karbon aktif dari batubara dapatmengetahui serta mempermudah ataumempersingkat proses preparasi khususnyaproses pengecilan ukuran (comminution),sehingga dengan demikian dapat menurunkanbiaya produksi

b. Berkaitan dengan butir a. di atas, maka padaakhirnya karbon aktif yang bahan bakunya daribatubara dapat bersaing dengan karbon aktif daribahan baku lainnya tanpa mengabaikankualitasnya.

c. Manfaat lain dari hasil penelitian ini adalah dapatmenambah kontribusi khususnya dalampengembangan ilmu pengetahuan dan teknologipemanfaatan batubara.

2. TINJAUAN PUSTAKA2.1 Karbonisasi Batubara

Batubara pada dasarnya merupakan materialporous, tetapi jika akan digunakan sebagai bahan bakupembuatan karbon aktif harus dipanaskan dalamsuasana tanpa oksigen. Milansmisek (1970)menjelaskan bahwa saat karbonisasi terjadi beberapatahap yang meliputi penghilangan air (dehidrasi),perubahan bahan organik menjadi unsur karbon dandekomposisi tar sehingga pori-pori arang menjadi lebihbesar. Pada suhu pemanasan sampai 170 C terjadipenghilangan air, pada suhu sekitar 275 C terjadidekomposisi batubara dan terbentuk hasil seperti tar,metanol, fenol, dan Iain-Iain. Hampir 80 % unsur karbondiperoleh pada suhu 400 C - 600 C.

Menurut Kipling (dalam pustaka Milanmisek, 1970)telah mempelajari bahwa pemanasan secara perlahan

156 ]E "tfcLC> S Volume II No. 2 Juli - Desember 2004:155 @ 164

4.3 Prosen Kehilangan

Selain pada beberapa hal di atas, juga yang cukupmenarik dari proses pembuatan atau aktifasi fisik coalitemenjadi karbon aktif adalah kehilangan berat karbonaktif, dari hasil pengamatan diperoieh data seperti dapatdilihat pada Tabel 4.1 di bawah ini.

Dari data Tabel 4.1 di atas dapat dibuat kurvahubungan fraksi ukuran butir dengan prosen kehilanganberat karbon aktif seperti pada Gambar 4.2 di bawahini. Bila dilihat dari data dan gambar kurva tersebut,pada fraksi yang makin halus prosen kehilangan karbonaktif naik cukup signifikan.

Tabel 4.1Data Prosentase Kehilangan Berat Karbon HasilProses Aktifasi Terhadap Fraksi Ukuran Butir

^_^ (Mesh)

Hal ini terjadi karena pada fraksi yang kasar, luaspermukaan yang kontak dengan uap air yang mengalirpada sistem relatif kecil bila dibandingkan dengan fraksihalus dan sebaliknya untuk fraksi yang halus luaspermukaan yang kontak dengan panas (uap) relatifbanyak, sehingga akan mudah terbakar dan mengalirbersamaan dengan uap sebagai jelaga {lost onignitation). Selain itu juga bahwa, fraksi yang halustingkat reaktifitas terhadap pembakarannya lebih tinggibila dibandingkan dengan fraksi kasar, sebagaimanahal ini terjadi pada reaksi pembakaran batubara padaumumnya dan sebagai contoh terjadinya pembakaranpada boiler, dimana sebelum batubara disemburkan kedalam ruang bakar harus digiling dahulu pada pulferizer(ball mill).

Garrbar 4.2 Kurva Fraksi Ukuran Butir (Mash) (erhadap ProsenKehilangan Berat Karbon Aktrf (%)

60 T """@ ~" "@' "5040

g 30

10

-8 + 14 - 14 + 28 -28 + 48 -48+100Fraksi Ukuran Butir (Mash)

5. PENUTUP

Dari data yang diperoleh dan setelah dilakukananalisis, sebagai akhir dari penulisan laporan inr,berikut dijelaskan beberapa kesimpulan dan saran.

5.1Kesimpulan

1. Batubara (coalite) yang berasal dari P.T. BukitAsam, Tanjung Enim cukup baik dan sangatpotensial untuk dikembangkan sebagai bahanbaku karbon aktif, hal ini dapat dilihat dari nilaiiodine yang relatif cukup besar yaitu 499,62,sedangkan karbon aktif yang berasal daritempurung kelapa besarnya adalah 330,96 mg/gram.

2. Karbon aktif dengan nilai iodine seperti di atasmemiliki daya serap yang cukup tinggi dan tidakkalah nilainya bila dibandingkan karbon aktif yangdibuat dari tempurung kelapa yang sekarangbanyak digunakan dalam industri.

3. Fraksi ukuran butir bahan baku karbon aktif(batubara / coalite) sangat berpengaruh terhadapkenaikan nilai iodine number yang mana fraksimakin halus memberikan nilai iodine yang makinbesar tetapi perlu diperhatikan bahwa fraksi yangmakin halus akan menaikkan juga prosenkehilangan berat karbon saat proses aktifasi.

4. Dari foto SEM, karbon aktif coalite hasil prosesaktifasi dari keseluruhan fraksi pada umumnyamasuk ke dalam ukuran pori antara mesoporedengan macropore yaitu >500 A0.

5. Berkaitan dengan butir 4 di atas, fraksi yang kasarukuran pori relatif lebih besar dibandingkan padafraksi yang halus yang lebih kecil, namun demikiansebaliknya bila dilhat dari penyebaran pori, fraksihalus penyebaran porinya relatif lebih besar biladibandingkan dengan fraksi yang kasar. Dankarbon aktif jenis ini yang dikehendaki yaitu karbonaktif dengan penyebaran pori yang banyak sertadengan ukuran yang kecil.

5.2Saran

1. Perlu penelitian lebih lanjut, terutama pemanfaatan(penggunaan) karbon aktif batubara hasilpercobaan ini, sehingga dengan demikian dapatmengetahui lebih jauh kinerja dari karbon aktiftersebut.

2. Untuk menjaga kesempurnaan saat proses aktifasi,perlu perhatian yang seksama terutamapengaturan aliran uap yang masuk pada sistemhams konstan.

Kajian Pengaruh Distribusi Ukuran Butir Terhadap Kualitas Daya SerapKarbon Aktif Yang DibuatDari Batubara Terkarbonisasi (Coalite)P. T. BukitAsam, Tanjung Enim, Sumatera Selatan (Solihin)

163

No

12345

Fraksi(Mesh)-4+8

-8+14

-14+28

-28+48 j

-48+100

ProsentaseKehilanganBerat(%)

19.85

28.31

24.85

31.2

51.5

DAFTAR PUSTAKA

Bansal R.C. 1988. Active Carbon. New York: MarcelDecker Inc.

Dubimin M.M. 1966. Porous and AdsorptionProperties of Active Carbon. Moscow, USSR :Institute of Physical Chemistry, USSR Academyof Science.

Myers, R.H. 1971. Response Surface Methodology.

New York: Allyn & Bacon, Inc.

Nining S.N., dkk. 2000. Penelitian Pembuatan KarbonAktif dari Batubara Banjarsari, Sumsel. ProsidingKolokium Pengolanan dan Lokakarya BahanGalian Industri untuk Bahan Baku Industri.Puslitbang Teknologi Mineral, Bandung

Hassler, J.W. 1974. Purification with Actived Carbon.Specialist in Activated Carbon, Research,Manufacture & Marketing. New York : ChemicalPublishing Co Inc.

Osborn, D.G. 1988. Coal Preparation Technology.Vol 1 & 2, Graham Trotman Limited a Member ofKluwer Academic Publisher Group.

Rumbino, Yusui. 2002. Kajian KemungkinanPenggunaan Karbon Aktif Batubara BayahSebagai Media Penyerap Logam Cd, Cu dan Mn.Tesis Bidang Khusus Teknologi PemanfaatanBatubara, Program Pasca Sarjana RekayasaPertambangan. Institut Teknologi Bandung

Speight, J.G. 1994. The Chemistry and Technology ofCoal. Marcel Dekker Inc., 2st Edition, Revised &Expanded, New York.

Stanley, G.G. 1997. The Extractive Metallurgy of Goldin South Africa. The South Africa Institute ofMining & Metallurgy, Johannesberg, Vol. 1.

Untung S., 1998. Studi Adsorpsi Karbon AktifTerhadap Berbagai Logam Berat dalam LarutanEncer Buatan. Tesis Bidang Khusus TeknologiPemanfaatan Batubara, Program Pasca SarjanaRekayasa Pertambangan, Institut TeknologiBandung.

164 lE -̂ttlLOS Volume II No. 2 Juli - Desember 2004 :155 -164