Pemanfaatan Limbah Sekam Padi Menjadi Arang

5/9/2018 Pemanfaatan Limbah Sekam Padi Menjadi Arang

1/26

Diusulkan oleh:Ahsan Abduh Andi SihotangSabila Putri Dian

F34052023 (2005)F34070049 (2007)

" "PROGRAM KREA TIVITAS MABASISW A

JUDUL PROGRAM

PEMANFAAT AN LIMBAH"SEKAM PADI MENJADI ARANGAKTIF SEBAGAI ADSORBEN "

BIDANG KEGIATAN :PKM-GT

INSTITUT PERT ANIAN BOGORBOGOR2009


2/26

II

~ : : _..~. ".

HALAMAN PENGESAHANPROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

I. Judul Kegiatan : P em anfaatan L im bah Sekam Padi M enjadiArang Ak tif S eb ag ai Ad so rb en: ( ) PKM-AI ( - . J ) PKM-GT. Bidang Kegiatan

. .. .

3. Ketua Pelaksana Kegiatana. Nama Lengkapb. NIMc. Jurusand Universitase. 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 il4. Anggota Pelaksana KegiatanlPenulis5. Dosen Pembimbing .

a NamaLengkap dan Gelar

.~~.I ' b. NIPc. A lamat Rumah dan No . T elp lHP: Prof. Dr. Ir.Nastiti SiswiIndrasti: 13i 841 749: Jl. P alem R aya Il N o. 1,T am anY asm in V B ogo r,081802998545

Bogor, 6 April 20.0.9MenyetujuiKepala Departemen Teknologi IndustriPertanian~J

Ketua Pelaksana Kegiatan

Prof. D r. Ir. Nastiti Siswi IndrastiNIP. 131 841 749

Ahsan Abduh Andi.SNlM.F34052023

Dosen Pendamping
mailto:[email protected]:[email protected]


3/26

]]J

KATAPENGANTAR

Segala puji bagi Allah S.W.T. yang telah mengizinkan penulis untukmenyelesaikan karya tulis ini, Shalawat dan salam semoga tercurah padaRasulullah S.A W yang segala perilakunya menjadi model bagi seluruh umatmuslim di dunia, .

Karya tulis ini disusun untuk diajukan pada "Program KreatifitasMahasiswa - Gagasan Tertulis" yang diselenggarakan oleh DepartemenPendidikan Nasional, Direktomt Jenderal Pendidikan Tinggi. Karya tulis iniberjudul "Pemanfaatan Limbah Sekam Padi menjadi Arang Aktif sebagaiAdsorben"

s;. Saat ini Indonesia telah kembali menjadi negara yang mampu memenuhikebutuhan 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 sekammenjadi produk yang memiliki nilai tambah.

Salah satu pemanfaatan nilai tambah dari sekam in i adalah pembuatanarang a k t i f untuk adsorben. Harapan penulis adalah 'bahwa gagasan ini dapatdiaplikasikan secara luas pada ranah industri maupun rumah tangga di Indonesia

Selama penyelesaian karya tulis in i penulis rnenyadari begitu banyakbantuan yangdiberikan oleh berbagai pihak beropa materi maupun non materi.Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih kepada Ibu NastitiSiswi Indrasti selaku dosen pembimbing, serta keluarga tercinta di rumah yangdoanya selalu terasa mengalir di tiap aktivitas yang penulis lakukan, serta semuapihak yang mendukung penulisan iniTiada yang sempurna di dunia ini selain Allah S.W.T. Penulis sangatmenyadari betapa banyak kesalahan dan kekurangan yang mungkin ada padatulisan ini oleh karena itu kritik dan saran dari rekan-rekan sekalian sangatdiharapkan, Tiada harapan utama dari penulisan in i selain sebuah tekad yangmengharu biro dalarn h ati in i untuk melihat sebuah Indonesia bam yang lebih baikdan bermartabat serta kebaikan dari Allah S.W.T.

~.Bogor, 6 April 2008. >

Penulis

. .


4/26

IV

DAFfARISI'\

,. . .

Halaman J ud ul iLembar Pengesahan iiKata Pengantar iiiDaftar lsi ivDaftar Tabel D afta r Gambar viRingkasan viiI. PENDAHULUAN : 1II. LATAR BELAKANG : : 3

2.1 Sekam 32.2 Arang Aktif 3

m. METODE PENULISAN 6VI. ANALISIS DAN SINTESIS 7

4. 1 Potensi L im bah Sekam sebagai A rang Aktif.. 74.2 Pengolahan Limbah Sekam menjadi A rang Aktif l04.3 Pemanfaatan Arang.Aktif sebagai Adsorben 1 3

V. PENUTUP 1 55.1 KesimpuJan 1 55.2 Saran 1 5

Daftar Pustaka : 1 6Daftar Riwayat H idup 1 8


5/26

v

DAFfAR TABEL

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

. . . . .

'i\..\"

. . . ..


6/26

VI

; DAFfAR GAMBAR

Gambar 1 . S usun an d asa r a tom k arbon aktif.. 5Gambar 2 . Berbagai p ro du k d ari padi 7Gambar 3 . Ind ustri p en golah an sek am 9

. .

;

'. .


7/26

VII

RlNGKASAN

Indonesia merupakan salah satu negara dengan jumlah penduduk terbesardi duma. Sebagian besar penduduk Indonesia mengonsumsi beras sebagaimakanan pokok. Indonesia tercatat sebagai negara pengkonsumsi beras tertinggidi dunia. Setiap tahun konsumsi beras oleh masyarakat Indonesia mencapai 139kilogram per kapita. Konsumsi beras yang sangat tinggi oleh masyarakatIndonesia mengakibatkan produksi beras yang harus dihasilkan juga tinggi untukmenutupi kebutuhan domestik. Beberapa tabun belakangan, produksi pad!Indonesia terus meningkat dan tepatnya tabun ini Indonesia kembali menjadinegara yang mampu swasembada beras, Indonesia pun telah memberi kontribusi30 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 kgjerami dan 8,9 kg sekam serta 3,6 kg bekatul. Sekam sebagai Iimbah penggilingan pad! jumlahnya mencapai 20-23% dari gabah. Jika produksi gabah kering.giling. (GKO) menurut press release Badan Pusat Statistik 1 November 2005sekitar 54 juta ton maka jumlah sekam yang dihasilkan lebih dari 10,8 juta ton. .

Selama ini, pemanfaatan limbah sekam e li Indonesia sangat terbatas padaproduk-produk yang tidak bemilai ekonomi tinggi, antara lain sebagai mediatanaman hias, pembakaran bata merah, alas pada petelur, dan keperluan lokalyang masih sangat sedikit, Bahkan di tempat-tempat penggilingan pa.dipembuangan sekam keringseringkali menjadi masalah. Cara yang biasadipergunakan untuk membuang sekam aclalah membakamya di tempat terbuka (disawah-sawah). Hal ini akan mengakibatkan pencemaran lingkungan emisi gashasil pembakaran yang dihasilkan Bila sekam dimasukkan ke dalam tanah sawah,tanah menjadi "chlorotic" yang mengganggu pertumbuhan padi sehingga akanmenurunkan 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 maupunkertas. Maka dari itu, diperlukan teknik pengolahan limbah sekam padi yangtepat, untuk mengatasi berbagai hal tersebut.

Salah satu pemanfaatan limbah sekam yang menggunakan aplikasiteknologi untuk meningkatkan nilai tambahnya adalah pembuatan arang aktif.Menurut Thorbun dalam Anonim (1987), selain sebagai bahan bakar, sekam dapatdimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif (arang aktit), kertaskarbon, batu baterai dan lain-lain.

Arang aktif merupakan senyawa karbon amorph, yang dapat dihasilkandari bahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang diperlakukan


8/26

Vlll

dengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas. Luaspennukaan arang aktif berkisar antara 300-3500 m2/gram dan ini berhubungandengan struktur pori internal yang menyebabkan arang aktif mempunyai sifatsebagai adsorben. Arang aktif dapat mengadsorpsi gasdan senyawa-senyawakirnia tertentu atau memiliki sifat adsorpsi yang selektif, tergantung pada besaratau 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 karbonasibahan baku dan proses aktifasi bahan terkarbonasi pada temperatur tinggi. Proseskarbonasi adalah proses penguraian selulosa organik menjadi unsur karbon danpengeluaran 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 duamacam, yaitu proses aktifasi gas dan proses aktifasi kimia,

i

Pemanfaatan sekam padi menjadi arang aktif sebagai adsorben diharapkandapat memberikan nilai tambah pada limbah sekam, dan dapat diaplikasikandalam 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 limasyarakat, melalui studi Iiteratur dengan pendekatan kualitatif deskriptif.Pennasalahan l imbah sekam yang ada di masyarakat kernudian dianalisis potensidan aplikasinya, sehingga dapat disintesis solusinya menjadi arang aktif sebagaiadsorben.

;

" .Gagasan tertulis ini diharapkan dapat menjadi solusi dari permasalahanyang dihadapi oleh masyarakat khususnya petani untuk penanganan limbah

sekam. Rekomendasi dari penuJis mengenai ide ini adaJah adanya peneJitian lebihlanjut mengenai karakteristik arang aktif dari sekam sehingga aplikasinya sebagaiadsorben dapat lebih spesifik.

i


9/26

I.PENDAHULUAN

i

1.1 Latar BelakangIndonesia merupakan salah satu negara dengan. tingkat konsumsi beras

terbesar di dunia. Sebagian besar penduduk Indonesia mengkonsumsi berassebagai makanan pokok. Konsumsi beras Indonesia yang tinggi menuntut tingkatproduksi beras yang besar pula Dengan produksi padi Indonesia sebanyak 54 jutaton pada tahun 2005, maka pengolahan padi menjadi heras akan mengbasiJkanjumlah 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, dankeperluan lokal yang masih sangat sedikit karena sifatnya yang kamba (bulky),abrasif, dan sifat kandungan seratnya yang tidak dapat di~lah menjadi produkpakan maupun kertas.

Maka dari itu, diperlukan teknik pengolahan lirnbah sekam padi yangtepat, yaitu dengan mengolah sekam padi menjadi arang aktif

Arang aktif adalah arang yang sudah diaktifkan, baik dengan prosesaktifasi gas maupun proses aktifasi kirnia sehingga pori-porinya terbuka dandengan demikian daya adsorpsinya tinggi. Arang aktifbersifat non-voluminus danpraktis, selain itu arang aktifmemiliki fungsi sebagai adsorben, sehingga memherinilai tambah yang tinggi pada limbah sekam padi. Adsorben adalah suatu zat yangmempunyai daya adsorpsi selektif, berpori (mempunyai luas permukaan persatuan Massa yang besar) dan mempunyai daya ikat yang kuat terhadap zat yangakan 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.

' .


10/26

2

1.2 Perumusan Masalab

Perumusan masaJah ini yang menjadi fokus tulisan ini adaJah :1. Limbah sekam yang selama in i belum tennanfaatkan temyatamemiliki 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 prospeklimbah sekam padi menjadi arang aktif sebagai adsorben.

i

1.4 ManraatManfaat 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 danmencemari linglrungan.

I. Bagi pemerintah tulisan 1Dl dapat menjadi masukan dalam mengambilkebijakan terkait dengan pemanfaatan Limbah sekam padi yang selama in itidak termanfaatkan namun memiliki nilai ekonomi yang. tinggi jikadikembangkan

2. Bagi industri, pengembangan sekam menjadi arang aktif dapat berfungsisebagai adsorben. Adsorben memiliki manfaat yang luas pada berbagaibidang.

3. Bagi masyarakat, khususnya petani pengembangan sekam menjadi arangaktif dapat memberikan nilai tambah bagi limbah sekam yang selama initidak temanfaatkan.

4. Bagi individu, tuJisan in i dibarapkan dapat menumbuhkan semangat untukmenemukan ide-ide kreatif yang aplikatif berkaitan denganpemanfaatan limbah sekam padi.


11/26

n,TELAAH PUSTAKA

2.1 SekamSekam 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 dalamagroindustri, karena tersedia dalam jumlah banyak serta murah. Di sampingsebagai bahan bakar, sekam dapat juga dimanfaatkan sebagai bahan bakupembuatan karbon aktif, kertas karbon, batu baterai dan lain-lain (Thorbun, 1982;Anonim,1987).

Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiric b m dua belahan yangdisebut lemma dan palea yang saling bertautan. Pada prosespenggilingan beras sekarn akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisaatau 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 problemlinglrungan.

Menurut Suharno (1979). ditinjau dari data komposisi kimiawi, sekammengandung beberapa unsur kimia penting seperti kadar air sebesar 9,02%,protein kasar 3,03%, lemak 1,18%, serat kasar 35,68%, abu 17,17%, dankarbohidrat dasar 33,71%. Sedangkan komposisi kimia sekam padi menurut DTCITB yaitu karbon (zat arang) 1,33%, hidrogen 1,54%, oksigen : 33,64% dan silika16,98%.

2.2 Arang AktifArang adalah suatu bahan padat berpori yang merupakan hasil

pembakaran bahan yang mengandung karbon (Djatmiko, 1985). Sedangkan arangaktif adalah arang yang diaktitkan dengan cara perenclaman dalam bahan kimiaatau dengan cara mengalirkan uap panas ke dalarn bahan sehingga pori bahan


12/26

4

i

menjadi lebih terbuka dengan luas pennukaan berkisar antara 300 sampai 2000m2 / g . Permukaan arang aktif yang semakin luas berdarnpak pada semakintingginya daya serap bahan terhadap gas atau cairan (Kirk dan Othrner, 1964).Arang aktif adalah padatan arnorf yang mempunyai luas permukaan danjumlah pori yang sangat banyak (Baker et al., 1997). Arang aktif adalah karbonnon grafit yang pori-porinya telah mengalami proses pengembangan kemampuanuntuk menyerap gas dan uap dari campuran gas dan zat-zat yang tidak terlarutatau terdispersi dalarn eairan mela1ui aktifasi (Jankowska et al., 1991).

Bahan baku untuk pembuatan arang aktif adalah segala jenis bahanorganik padat yang mengandung karbon 1erutama bahan yang berpori. Olehkarena sifat permukaannya yang luas, maka arang aktif banyak digunakan sebagaipenyerap dan pemutih.

Aktifasi arang menggunakan uap air atau bahan kimia akan menghasilkanarang aktif yang mempunyai luas permukaan dan jumlah pori yang sangat banyak(Baker et al., 1997). Menurut Pari (1996), arang aktif adalah karbon yang mampumengadsorbsi anion, kation, dan molekul dalarn bentuk senyawa organik dananorganik, baik sebagai lamtan maupun gas, serta mempunyai sifat penyerapanyang 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 tidakrusak karena perubahan pH, suhu atau komposisi limbah.

Oleh Baker (1997), struktur arang aktif digambarkan sebagai jaringanheksagonal berpilin dari lapisan datar karbon yang tidak sempurna, dihubungkanseeara silang oleh grup jembatan aJifatik. Luas permukaan, dimensi da n distribusiarang aktif tergantung dari bahan baku, kondisi karbonasi dan proses aktifasi.

;


13/26

5

;

Garnbar I. 'Susunan dasar atom karbon aktifSwnber: Yoshizawa (1999)

Setyaningsih (1995) membedakan arang aktif menjadi dua berdasarkanfungsinya yaitu :1. Arang Penjerap Gas (Gas Adsorben Carbon)Arang ini digunakan untuk menjerap kotoran atau cemaran berupa gas. Karbonjenis ini dapat ditemukan pada karbon tempurung kelapa, tempurung kelapasawit, 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: diinginkandari cairan atau larutan. Arangjenis i ni b er as aJ dari batu bam danselulosa. .

Kualitas arang aktif ditentukan oleh sifat fisiko kimia terutama daya serapterhadap larutan dan gas. Standar kualitas arang aktifterdapat pada Tabell.

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

Syarat KualitasButiran Serbuk

Kadar zat terbang (%) Males 15 Maks25Kadar air (%) Maks4,5 Maks 15Kadar abu (%) Maks 2,5 Maks 10Bagian ta k mengarang 0 0Daya serap terhadap 1 2 (mg/g) Min 750 Min 750Karbon aktif mumi (%) Min 80 Min 65Daya serap terhadap benzen (%) Min25 -Daya serap terhadap biro metilen (mg/g) Min 60 Min 120Bobot jenis curah (g/ml) 0,45-0,55 0,3-0,35Lolosmesh - Min 90Jarak mesh (%) 90 -Kekerasan (%) 80 -(Sumber: SNI 06-3730-199)


14/26

m. METODE PENULISAN

3.1 Penentuan GagasanKarya 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 tulisanlain yang terkait dengan topik pembahasan. Surnber jumal utama berasal dari situswww.sciencedirect.com. www. wiley. com, dan www.springer.com.

3.3 Metode PengolahanPengolahan data dan informasi yang diperoleh dilakukan dengan pendekatan

kualitatif deskriptif. Proses penyelesaian masalah yang ada dilakukan dengan caramengidentifikasi masalah, menganalisis sumber penyebab masalah, kemudianmenentukan solusi pemecahan masalah dengan studi komparatif terhadap datayang digunakan.

;

3.4 Penarikan Kesimpulan dan SaranTahap akhir penulisan in i adalah penarikan kesimpulan dari pembahasan,

sehingga dapat menghasilkan saran-saran yang diperlukan berkaitan denganpermasalahan yang ada.
http://www.sciencedirect.com./http://www.springer.com./http://www.springer.com./http://www.sciencedirect.com./


15/26

SEKAM(8,9 kg)

I

IV. ANALISIS DAN SINTESIS

4.1 Potensi Limbah Sekam sebagai Arang AktifPadi (Oryza sativa) sebagai penghasil sekarn tennasuk anggota familiGraminae yang telah lama dibudidayakan di Indonesia. Padi merupakan jenisserealia atau biji-bijian yang menjadi komoditas pangan pokok (staple food) diIndonesia. Maka dari itu, tanaman yang kaya akan karbohidrat ini menghasilkanpangan tertinggi dibandingkan jenis serelia lainnya Konsumsi beras (produk.olahan dari padi) di Indonesia merupakan yang tertinggi di duma, setiap tahunnyakonsumsi beras Indonesia" mencapai 139 kilogram per kapita. Jumlah konsumsiberas ini pun makin meningkat daritahun ke taboo. Kasryno ( 2001) mencatatbahwa laju permintaanberas di Indonesia, naik 2,3 % per t a b o o .

Pada tahun 2007, Indonesia memproduksi 57,16 juta ton beras denganproduktivitas 4,71 t~n per hektar, yang artinya 32 % total keseluruhan produksiberas ASEAN yang berjumJah 182,29 juta ton dengan produktivitas 3,98 ton perhektar. Jumlah ini hanya kalah dari Vietnam yang dapat memproduksi 35,79 jutaton dengan produktivitas 4,98 ton per hektar.

Sebelum dapat dikonsumsi, padi memerlukan proses pengolahan terebihdahulu. Padi akan diolah dan menghasilkan gabah dan sekam, Gabah sebagaipenghasil beras, mengandung 20823% sekam, ~8% bekatul, dan sisanya beras.Gambar di bawah ini akan memperlihatkan berbagai hasil dari 100 kg tanamanpadi kering.

=

JERAMI(55,6 kg)

BEKATUL(3.6 k,g)BERAS(28,9 kg)

HlLANG(3,0 kg )

Gambar 2. Berbagai produk dari padi,


16/26

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 BadanPusat Statistik 1 November 2005 mencapai sekitar 54 juta ton maka ak:andihasilkan jumlah sekam yang lebih dari 10,8 juta ton. Karena jumlahnya yangbesar tersebut, maka pemanfaatan sekam harus diperhatikan.

Selama ini, pemanfaatan sekam masih sangat terbatas dan hampir tidakmemiliki 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 sekambersifat bulky (low bulk density)

2. Sangat abrasive (kasar-kasar) disebabkan oleh jaringan selulosa-silika, dancepat merusak mesin penggiling.

3. Tidak dapat dipergunakan untuk makanan ternak karena mengandungsilica yang tinggi dan karenanya tidak mempunyai nilai makanan,

4. Tidak: dapat dipergunakan untuk: bahan pembuat kertas karena kandunganalphaselulosanya rendah dan serat selulosanya pendek-pendek.

ii

:

Padahal, sekam dapat diolah menjadi berbagai macam produk untuk beragamindustri. yaitu sebagai bahan baku pada industri kimia, terutama kandungan zatkimia furfural yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai industrikimia, sebagai bahan baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungansilika (Si02) yang dapat digunakan untuk campuran pada pembuatan semenportland. bahan isolasi, husk-board dan campuran pada industri bata merah, sertasebagai sumber energi panas pada berbagai keperluan manusia, kadar selulosayang cukup tinggi dapat memberikan pernbakaran yang rnerata dan stabil. Gambardibawah ini akan menjelaskan berbagai industri yang -dapat dibangun daripengolahan sekam .


17/26

9

: Industri Pengolahan Konsumen

Furfural IndustriKimia

Na-silikat IndustriGelas

SemenAbu Hydraulic Bahan

BangunanSemenPortland Hitmn Bahan

SEKAM BangunanBahan reinfor-cingkaret Industri

Karet: Husk Board Bahan

Bangunan Abrasive Rumah TanggaPemakaian Berbagai industridsorben

lain"Pressing Aid" . . . Industri MakananLain-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 danbenur, pelarut, pengoJahan pulp, pupuk, emas, rninyak, dan lain-lain.

Untuk pemanfaatan limbah sekam padi menjadi adsorben, sekam hamsdiolah terlebih dahulu menjadi arang aktif. Melalui pengolahan sekam padi


18/26

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 AktifArang 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 dankomponennya terdiri darifued carbon, abu, air, nitrogen dan sulfur.

Bermacam-macam arang yang penting dalam industry di antaranya arangaktif, carbon black; lamp black dan baked carbon. Menurut Gotz (1953), Arangaktif adalah arang yang sudah diaktifkan sehingga.pori-porinya terbuka dandengan demikian daya adsorbsinya tinggi. Arang aktif mempunyai bentuk amorfyang terdiri dari plat-plat datar, disusun oleh atom-atom C yang terikat secarakovalen da1am suatu kisi heksagon. Plat-plat itu bertumpuk satu sarna lainmembentuk 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 Iebihbesar.

Arang aktif dapat dibuat dari berbagai bahan yang mengandung karbonbaik yang berasal dari tumbuhan, binatang dan barang tambang. Bahan-bahantersebut 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 karbontinggi dan kadar abu serta hidrogen rendah. Menurut Djatmiko (1985),berdasarkan basil analisa, arang dari sekam memiliki kadar nitrogen 0.38%, kadarair 1.5%, kadar abu 3.2%, kadar karbon (dry basis) 99.7%. serta kandunganhidrogen 1.7%. Jika dibandingkan dengan SNI 06-3730-95, maka arang aktif darisekam memenuhi persyaratan untuk dibuat menjadi arang aktif.


19/26

11

; Melalui pengolahan sekam padi menjadi arang aktif, selain memberikannilai tambah bagi limbah sekarn, juga dapat mengatasi berbagai permasalahanyang disebabkan oleh limbah sekam tersebut. Selain itu, pemanfaatan arang aktifdapat digunakan pada berbagai bidang. Arang aktif digunakan sebagai bahanpenyerap, pembersih atau pemumi dan sebagai katalisator dalam jumlah keeil.

Secara garis besar arang aktif dapat digunakan dalam industri pangan dannon pangan. Pemanfaatan arang aktif dalam industri pangan contohnya adaIahpada pemurnian minyak, pemurnian gula, perbaikan wama dan flavor darimakanan, minuman beralkohol serta penghilang bau daIam air minum. Sedangkanpada industry non pangan, arang aktif banyak digunakan daIam industri kimia danfarmasi sebagai pemumi dan katalis daIam reaksi.

Pembuatan arang aktif terdiri dari dua tahap utama, yaitu proses karbonasibahan.baku danproses-akufasi bahan terkarbonasi pada temperatur tinggi. Proseskarbonasi adalah proses penguraian selulosa organik menjadi unsur karbon danpengeluaran unsur-unsur non karbon yang berlangsung pada suhu 600-7000C(Kienle, 1986).

Proses aktifasi merupakan proses untuk menghilangkan hidrokarbon yangmelapisi permukaan arang sehinggadapat meningkatkan porositas arang (Cooney.1980 dan Guerrero et al., 1970). Proses aktifasi arang dapat dibagi menjadi duamacam, yaitu proses aktifasi gas dan proses. aktifasi kimia. Untuk menaikkanaktifitas daya adsorbsi arang, banyak digunakan bahan kimia. Bahan kirnia yangbaik 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 daIamhammer mill dan digiling untuk mendapatkan ukuran 1040 mesh. Partikel yangterlalu besar dapat menyebabkan kurang meratanya pengarangan, Sebaliknya jikaterlalu kecil maka kemungkinan hilangnya bagian arang akan lebih besar.

;.


20/26

12

;

2. PerendamanSetelah penghancuran selesai, kemudian partikel-partikel d ire nd am d aJam

bahan kimia selama 12-15 jam. Bahan kimia yang baik digunakan.adalah larutaneaCh dan ZnChjenuh. Setelah perendaman selesai kemudian ditiriskan.3. Pengarangan

Setelah ditiriskan dilakukan pengarangan pada suhu 500C. Pengarangandianggap selesai setelah tidak terbentuk asap lagi.4. Pencucian

Setelah selesai pengarangan kemudian dilakukan pencucian dengan airdestilata. Pencucian dihentikan bila filtrat telah netral.5. Pengeringan

Setelah selesai pencucian kemudian arang tersebut dikeringkan pada suhu110oC. Sifat arang yang dihasilkan tergantung dari bahan yang digunakan. Bahanyang mengandung selulosa menghasilkan arang yang lunak dan cocok untukmenjernihkan air.

Dengah mengaktifkan arang berarti menghiJangkan zat-zat yang menutupipori-pori. pada permukaan arang. Hidrokarbon pada permukaan dapat dihilangkandengan oksidasi dengan oksidator yang sangat lemah (C02 atau uap air) supayaatom C yang lain tidak turut teroksidasi. Selain itu dapat juga dilakukan prosesdehidrasi dengan garam-garam seperti ZnCh, CaC12 dan sebagainya Unsur-unsur mineral akan masuk di antara plat-plat heksagon dari kristalit-kristalit danmemisahkan permukaan-permukaan yang mula-mula tertutup, sehingga jumlahpermukaan yang aktif bertambah besar.

Bahan.baku yang dipanaskan akan mengaJami distilasi air, kemudianterjadi pemecahan dan pelepasan sebagianbesar H20, CO2 dan akhirnya terjadireaksi eksotennis yang menandai mulainya proses pengarangan. Pengarangandianggap sempurna apabila tidak terjadi lagi asap.

Mutu arang aktif yang diperoleh tergantung dari luas pennukaan dan isikapiler untuk setiap unit, berat, luas melintang dari kapiler, ukuran partikel, sifatkimia dari permukaan, bahan dasar untuk pembuatan arang, cara pengaktifan dansebagainya.


21/26

13

4.3 Pemanfaatan Arang Aktif sebagai AdsorbenPemanfaatan arang ak tif d ari sekam padi sebagai adsorben, didasarkan

pada kriteria tertentu, yaitu suatu zat yang dapat digunakan sebagai adsorbenuntuk tujuan pemisahan bila mempunyai daya adsorpsi seJektif, berpori(mempunyai luas pennukaan per satuan Massa yang besar) dan mempunyai dayaikat yang kuat terhadap zat yang akan dipisahkan secara fisik atau kimiaPembesaran luas permukaan dapat dilakukan dengan pengecilan partikeladsorben. Akan tetapi, dalam berbagai pemakaian, ukuran partikel harusmemenuhi syarat lain, seperti tidak boleh terbawa serta dalam aliran fasa geraknya(fluida).

Adsorbsi adalah suatu proses dimana suatu partikel "menempel" padasuatu permukaan akibat dari adanya "perbedaan" muatan lemah diantara keduabenda (gaya Van der Waals), sehingga akhimya akan terbentuk suatu lapisantipispartikel-pertikel halus pada permukaan tersebut. Absorpsi merupakan suatu prosesdi.mana suatu partikel terperangkap kedalam struktur suatu media dan seolah-olahmenjadi bagian dari keseluruhan media tersebut.

Proses adsorbsi pada arang aktif terjadi melalui tiga tahap dasar yaitu zatterjerap pada arang bagian luar kemudian zat menuju pori-pori arang, dan terakhirzatterjerap pada dinding bagian dalam arang.

Mekanisme peristiwa adsorbsi meliputi molekul adsorbat berdifusimelalui suatu lapisan batas ke pennukaan luar adsorben (disebut difusi ekst~rnal).Sebagian ada yang teradsorbsi di permukaan luar namun sebagian besar terdifusilanjut ke dalam pori-pori adsorben (disebut difusi internal). Bila kapasitasadsorbsi masih sangat besar, sebagian akan teradsorbsi dan terikat dipermukaan,namun bila permukaan sudah jenuh atau mendekati jenuh dengan adsorbat, dapatterjadi dua kemungkinan. Pertama, terbentuk lapisan adsorbsi kedua danseterusnya di atas adsorbat yang telah terikat dipermukaan. Gejala ini disebutadsorbsi multi layer. Kedua, tidak terbentuk. lapisan kedua dan seterusnyasehingga adsorbat yang belum teradsorbsi berdifusi keluar pori dan kembali kearus fluida.

. .


22/26

14

Ada dua metode adsorpsi yaitu adsorpsi secara fisik (physiosorption) danadsorpsi secara kimia (chemisorption). Kedua metode ini terjadi bila molekul-molekul cIalam fase cair diikat pada pennukaan suatu fuse padat sebagai akibatdari gaya tarik-menarik pada pennukaan padatan (adsorben), merigatasi energikinetik dari mole1cul-molekul kontaminan dalam eairan (adsorbat) (Cheremisinoffdan Moressi, 1978).

Menurut Anonim (1982) adsorpsi seeara fisik adalah adsorpsi yangreversibel dengan interaksi lemah, energi untuk adsorpsi secara fisik besamya

. .kurang dari 63-84 kj/mot. Sedangkan dalam adsorpsi secara k:imia interaksi antaraadsorben dan adsorbatny~ lebih kuat karen a terjadi reaksi antara permukaanadsorben dengan adsorbatnya, energi untuk adsorpsi seeara kimia biasanya lebihbesar 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, polaritasmolekul, 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 bilamempunyai daya adsorbsi selektif, berpori (mempunyai luas pennukaanpersatuan massa yang besar) dan mempunyai daya ikat yang kuat terhadap zatyang hendak dipisahkan seeara fisik ataupun kimia. Perbesaran luas pennukaandapat dilakukan dengan pengecilan partikel adsorben, Pengecilan ukuran tidakboleh terJalu keeil karena dapat menyebabkan adsorben terbawa oleh aliranfluida. Pada umwnnya arang yang terbentuk dihaneurkan sampai berukuran 0,3-0,5 em (Setyaningsih, 1995).


23/26

v . PENUTUP

5.1 KesimpuJanSekam sebagai limbah penggilingan padi memiliki potensi untuk diolahmenjadi 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 limbahsekam belum dapat tennanfaatkan secara optimal karena bersifat bulky, abrasive,

. ..kandungan aJphaselulosanya yang rendah. Limbah sekam padi ini berpotensiuntuk dapat dimanfaatkan sebagai arang aktif karena niemiliki kandungan selulosayang cukup tinggi, kadar karbon yang tinggi serta kadar abu dan hydrogen yangrendah. Berdasarkanhasil analisa Djatmiko (1985), arang aktif dari sekam

.. memiliki kadar ~.~(dr.Ybasis) 99.7%. kadar abu 3.2%. hidrogen 1.7%. Nilaiini memenuhi persy~tan standar arang aktif dari SNI.

Pembuatan arang aktif terdiri dari dua tahap utama, yaitu proses karbonasibahan baku dan proses aktifasi bahan terkarbonasi pada temperatur tinggi.Pemanfaatan arang aktif dari sekam padi sebagai adsorben, didasarkan padakriteria tertentu.yaitu mempunyai daya adsorpsi selektif, herpori dan mempunyaidaya ikat yang kuat terhadap zat.yang akan dipisahkan se~ fisik atau kimia.

Pemanfaatan sekam padi menjadi arang aktif sebagai adsorben diharapkandapat memberikan nilai tambah pada limbah sekam, dan dapat diaplikasikansecara luas dalam hebagai bidang. Aplikasi dalam skala industtri rnisalnya dalampemurnian 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, minyak,dan lain-lain.

5.2 SaranRekomendasi dari penulis mengenai ide ini adaJah adanya penelitian lebih

lanjut mengenai karakteristik arang a ktif d ari sekam sehingga apJikasinya sebagaiadsorben dapat lebih spesifik dan tepat arab.


24/26

17

. - Pari, G. 1996. Pembuatan dan Kualitas Arang Aktif dari Kayu Sengon (Paraserianthesfa/cataria) sebagai Bahan Adsorben. Buletin Penelitian Hasil Hutan Vol.l4NO.7: 274 289.

Roesmarkam, S.",Purnomo, dan Sutrisno, 0.,2000, Pengkajian Sistem Usaha; BerbasisPadi (SUTRA) di Kecamatan Paktsaji Kabupaten Malang: Kendala dan ProspekPengembangannya. Buletin Tehnologi dan Infonnasi Pertanian, 3(1): 612.

Setyaningsih, H. 1995. Pengolahan Limbah Batik dengan Proses Kimia dan AdsorpsiKarbon aktif Tesis. Program Pascasatjana, Universitas Indonesia, Jakarta.

SNI. 1995. SNI 0637301995 : 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 PenelitianLembaga 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 Characterizationof Carbon Materials with A Low Crystallinity Using Modified Methods for DataAnalysis. Report of The National Institute for Resources and Environment No.26 February .


25/26

1. Ketua Pelaksana KegiatanNama : Ahsan Abduh Andi SihotangTempat/Tanggal LahirAgamaNRPDepartemenl FakultasUniversitasNo. TeleponEmailAlamatKarya tuJis

1. Susu jagung sebagai Alternatif Minuman Kesehatan Kaya Karbohidrat danProtein, tabun 2007

2. Pemanfaatan Ubi Jalar Putih dan IkanTeri sebagai Bahan Substitusi ParsialTepung Terigu dalam Pembuatan Biskuit Kaya Protein tahun 2007

Penghargaan:I. Pendanaan Program Kreativitas Mahasiswa bidang Kewirausahaan tabun

2007 oleh Dikti2. 1st Runner Up Young Entrepreuner Award 2007 Bisnis Indonesia

2. Anggota Pelaksana Kegiatan

,-,

NamaTempat/fanggal LahirAgamaNRPDepartemenl FakultasUniversitasNo. 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


26/26

Email : sab ila [email protected]: G R 29 N o. 35, B intaro Jaya, Tangerang~ AlamatKary 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 bakukertas

3. C oconut O il Based Biodiesel Developm ent: The Power of LocalR 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 tahun2 00 9 oleh D ikti

Documents

Pemanfaatan Limbah Sekam Padi Menjadi Arang