* Corresponding Author: email: akhmadaminuddin@mipa.unsri.ac.id
p-ISSN: 1410-7058 e-ISSN: 2597-7059 © 2022 JPS MIPA UNSRI

## Jurnal Penelitian Sains
Journal Home Page: http://ejurnal.mipa.unsri.ac.id/index.php/jps/index

## Pembuatan karbon serat sabut kelapa dan pengujian konduktivitas listriknya
Marzuki Naibaho 1 , Nanang Fauzi 1 , Endah Puspita 1 , Akhmad Aminuddin Bama 1 *, Ramlan 1 , dan Nanik Indayaningsih 2
1 Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sriwijaya, Sumatera Selatan 30862, Indonesia
2 Pusat Penelitian Fisika(P2F) LIPI, Kawasan Puspitek, Tangerang Selatan, Banten
Kata kunci:
karbon,
karbonisasi, pirolisis,
konduktivitas
ABSTRAK: Telah dibuat karbon serat serabut kelapa yang di karbonisasi dengan suhu 500 o C selama 1 jam dengan suasana inert gas N 2 dengan KOH sebagai aktivator  dan dengan suhu- pirolisis  menggunakn  900 o C  and  1300 o C  menghasilkan  karbon  aktif  dan  konduktivitas  listrik. Nilai  rata-rata  konduktivitas  listrik  karbon  aktif  dari  serat  sabut  kelapadengan  variasi  suhu 900 o C  dan  1300 o C  adalah  15,31  S/cm  untuk  pembebanan  10  kgf.cm  dan  51,50  S/m  untuk pembebanan 20 kgf.cm.
Keywords:
carbon, carbonisation,
pyrolysis,
conductivity ABSTRACT: Coconut fiber carbon has been carbonized at a temperature of 500 o C for 1 hour with an inert gas N2 with KOH as an activator and with a pyrolysis temperature using 900 o C and 1300 o C to produce activated carbon and electrical conductivity. The average value of the electrical conductivity of activated carbon from coconut coir fiber with temperature variations of 900 o C and 1300 o C is 15.31 S/cm for loading 10 kgf.cm and 51.50 S/m for loading 20 kgf.cm

## 1 PENDAHULUAN
etersediaan serat  alam di Indonesia sangat me- limpah  salah  satunya  yakni  serat  sabut  kelapa. Di  Indonesia  diperkirakan  areal  tanaman  kelapa mencapai 3,2 juta ha pada tahun 2007dan buah ke- lapa  yang  dihasilkan  sebesar  5,6  juta  ton.  Potensi sabut  kelapa  Indonesia  sebesar  1,7  juta  ton  per  ta- hun [1]. Selain itu berdasarkan data Asia Pasifik Co- conut  Comunity  (APCC)  menunjukkan  luas  kebun kelapa  di  Indonesia  pada  tahun  2019  mencapai 3.859.000  ha  adalah  yang  terluas  di  dunia  dengan produksi 252,2 miliar butir[2]. Dengan mengasumsi- kan  berat  serat  sabut  kelapa  sekitar  35%  dari  berat buah  kelapa,  dengan  ini  ketersediaan  serat  sabut kelapa sangat memadai dan melimpah untuk berba- gai  macam  keperluan,  termasuk  dalam  penggu- naannya  sebagai  bahan  dasar  pembuatan  karbon dari serat alam [2].
Karbon  merupakan  unsur  yang  jumlahnya  ber- limpah  di  alam.  Untuk  menghasilkan  karbon  dari bahan organik dilakukan melalui proses penguraian senyawa  organik.  Penguraian  senyawaini  disebut dengan proses karbonisasi. Karena beberapa karak- ter yang dimiliki oleh material karbon, maka materi- al  ini  banyak  diaplikasikan  di  berbagai  bidang  con-
tohnya  sebagai  bahan  penyerap  dan  penjernih,  ba- terai, hydrogen storage ,  superkapasitor,  dan  elektro- da fuel  cell [3].Karbon  aktif  dihasilkan  apabila  telah melewati  proses  pirolisis,  sebagai  penghasil  listrik dapat  dibuat  dengan  berbagai  bahan  organik  lain- nya seperti sekam padi [4], tempurung kelapa sawit [5]  dan  masih  banyak  yang  lainnya.  Pada  seratsa- butkelapa  mengandung  beberapa  senyawa  dianta- ranya selulosa, hemiselulosa dan lignin [6] yang ketika terurai  dan  melepaskan  energi  akan  menghasilkan material  residu  dengan  kandungan  unsur  karbon yang  tinggi  dan  berporous  [3].  Sehingga  dalam  pe- nelitian ini akan membuat karbon dengan cara yang sederhana  dan  menggunakan  bahan  yang  mudah didapat seperti serat sabut kelapa.
Pada  penelitian  ini  proses  pembuatan  karbon dilakukan  dengan  metode  karbonisasidan  pirolisis. Karbonisasi  berupa  suatu  proses  dimana  unsur- unsur  oksigen  dan  hidrogen  akan  dihilangkan  dari karbon  dan  menghasilkan  rangka  karbon  yang  me- miliki  struktur  tertentu.  Penelitian  ini  difokuskan- menggunakan  Kalium  Hidroksida  (KOH)  sebagai activator dalam  proses  aktivasi  untuk  meningkatkan bahan karbon menjadi karbon aktif dan selanjutnya sesudah  pirolisis  tahap  kedua  dilakukan  pencucian menggunakan  HCL  2M  dan  terakhir  menggunakan
K
aquades.  Penggunaan  serat  sabut  kelapa  sebagai bahan  dasar  untuk  menghasilkan  material  karbon konduktif  diharapkan  mampu  memberikan  salah satu solusi pengurangan jumlah limbah sabut kelapa yang ada dilingkungan masyarakat.

## 2 DASAR TEORI

## Serat Sabut Kelapa
Sabut  kelapa  merupakan  selimut  dari  buah  kelapa. Sabut  kelapa  jika  diurai  akan  menghasilkan  serat sabut ( cocofibre ) dan serbuk sabut ( cococoir ). Tetapi produk inti dari sabut  adalah serat sabut.  Sabut ke- lapa  merupakan  bagian  terluar  dari  buah  kelapa yang  membungkus  tempurung  kelapa.  Ketebalan sabut kelapa berkisar 5-6 cm yang terdiri dari lapisan terluar  ( exocarpium )  dan  lapisan  dalam  ( endocar- pium ). Endocarpium mengandung  serat-serat  halus yang  dapat  digunakan  sebagai  bahan  pembuat  tali, karung, pulp, karpet, sikat, keset, isolator panas dan suara, filter, bahan pengisi jok kursi/mobil dan papan hardboard . Satu butir buah kelapa menghasilkan 0,4 kg  sabut  yang  mengandung  30%  serat.  Komposisi kimia sabut kelapa terdiri atas selulosa, lignin, pyro- ligneous acid, gas, arang, ter, tannin, dan potassium [7].
Pada penelitian yang dilakukan  [6]tanaman kela- pa  memiliki  komposisi  antara  lain  35%  sabut,  12% Tempurung, 28% Endosperm atau daging buah, dan 25% air.

## Karbon Aktif
Karbon  aktif  adalah  karbon  yang  telah  mengalami aktivasi, sehingga luas permukaannya menjadi lebih besar  karena  jumlah  porinya  lebih  banyak.  Karbon aktif  ini  memiliki  struktur  berbentuk  amorf  dengan luas  permukaan  300-2000  m 2 /gr  [4].  Karbon  aktif terdiri  dari  pelat-pelat  datar,  atom  C  yang  terikat kovalen  dalam  kisi  heksagonal.  Pelat-pelat  ini  ber- tumpuk  satu  sama  lain  membentuk  kristal-kristal dengan  sisa  hidrokarbon  yang  tertinggal  pada  per- mukaan.  Dengan  menghilangkan  hidrokarbon  me- nyebabkan  permukaan  menjadi  aktif.  Selain  serat sabut  kelapa,  bahan  baku  untuk  membuat  karbon aktif  pada  umumnya  berasal  dari  senyawa-senyawa organik antara lain: tempurung kelapa, sekam padi, tongkol  jagung,  serbuk  gergaji  dan  lain-lain.  Ada beberapa  yang  berasal  dari  hewan,  tumbuh- tumbuhan,  limbah  ataupun  mineral  yang  mengan- dung karbon yang dapat dibuat menjadi arang aktif antara  lain: tulang, kayu lunak,  ampas penggilingan tebu, ampas pembuatan kertas, dan batubara [8]
Proses pembuatan karbon aktif  merupakan pros- es  gabungan  antara  kimia  dan  fisika  melalui  proses perendaman  dengan  aktivator  dan  pemanasan  da- lam  kondisi  inert  gas  (nitrogen)  pada  suhu  tinggi yang  bertujuan  memperbanyak  pori  dan  membuat porositas  baru  sehingga  karbon  aktif  mempunyai daya serap tinggi. Industripembuatan karbon aktif di Indonesia  sudah  mengalami  kemajuan  yang  relatif pesat. Hal ini  ditimbulkan  dengan semakin mening- katnya permintaan pasar, baik didalam negeri mau- pun buat diekspor ke luar negeri. Peningkatan kebu- tuhan  akan  karbon  aktif  ini  diakibatkan  karena  se- makin banyaknya aplikasi karbon aktif untuk industri dan  berbagai  peralatan  bantu  untuk  manusia.  Kar- bon aktif bisa digunakan untuk berbagai industri di- antaranya  yaitu  industri  obat-obatan,  kuliner,  minu- man, pengolahan air (penjernihan air) dan lain-lain . Hampir  70%  produk  karbon  aktif  digunakan  untuk pemurnian  di sektor minyak kelapa, farmasi dan ki- mia[9].

## Konduktivitas Listrik
Konduktivitas  listrik  merupakan  kemampuan  suatu bahan  atau  material  untuk  menghantarkan  arus  li- strik.  Nilai  konduktivitas  suatu  material  bergantung pada sifat dari material tersebut. Berdasarkan peneli- tian yang dilakukan destyrorini[10]besarnya konduk- tivitas suatu bahan karbon dapat  dihasilkan  dengan nilai  yang  berbeda  bergantung  dari  variasi  suhu yang  diberikan.  Nilai  konduktivitas  bahan  karbon mendekati  nilai  konduktivitas  material  semikonduk- tor.  Semakin  besar  suhu  yang  diberikan,  maka  se- makin besar konduktivitas bahan karbon.
Dalam  bahan  ohmik,  obstruksi  tidak  bergantung pada  arus  dan  hubunganyang  tepat  ini  disebut  hu- kum Ohm yang dikomunikasikan oleh persamaan:
𝑉 = 𝐼 × 𝑅                                      (1)
dengan R konstan.  Untuk  bahan  non-ohmik,  arus tidak sesuai dengan tegangan. Resistansinya bergan- tungpada arus, yang dicirikan oleh situasi:
𝑅 = 𝑉 𝐼 (2)
Kurva hubungan  arus-tegangan pada bahan  Ohmik adalah  linier  sedangkan  bahan  non-ohmik  memiliki hubungan  yang  tidak  lurus.  Resistansi  kawat  depan relatif terhadappanjang kawat dan sebaliknya sesuai dengan luas penampang sebagai persamaan:
𝑅 =  𝐿 𝐴 (3)
dengan  adalah resistivitas material penghantar.
Kebalikan dari resistivitas ini adalah konduktivitas:
 = 1  (4)

## 3 METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  Pusat  Penelitian  Fisi- ka(P2F) LIPI, Kawasan Puspitek, Tangerang Selatan, Banten dari 6 Juli 2020 hingga 15 Januari 2021.
Preparasi  bahan  karbon  dengan  menyiapkan  sa- but  kelapa,  pisahkan  sampai  menjadi  serat  sabut kelapa,  gunting  kurang  lebih  sepanjang  1  cm.  Kar- bonisasi  serat  sabut  kelapa  yang  sudah  dibersihkan dari jaringan gabus dan dikeringkan di dalam tungku ( crusible) dengan kondisi inert gas (gas N 2 ) pada su- hu 500°C pada waktu 1 jam. Menghomogenisasi la- rutan  KOH  25%  125  gram  dalam  375  ml  aqua- des.Perendaman sampel 15 gram karbon serat sabut kelapa dalam larutan KOH selama 24 jam pada suhu ruang  menggunakan magnetic  stirrer yang  ditutup dengan alumunium foil dan parafilm. Sampel karbon tersebut  dipisahkan  dari  larutannya,  ditiriskan  dan dilakukan  pengeringan  dalam  oven  dengan  suhu 60 o C  dalam  keadaan  ditutup  alumunium foil yang diberi  lubang.  Hasil  dari  proses  impregnasi  ditim- bang  untuk  mencatat  perubahan  massa  sam- pel.Dilanjutkan proses pirolisis dengan suhu 1300 ° C selama 2 jam dengan inert gas 5 ° C/menit. Perenda- man karbon serat sabut kelapa dalam larutan HCl 2 M  selama  24  jam.Pemisahan  karbon  dari  larutan, pencucian  dilakukan  dengan  aquades  dengan  pen- gaduk  dalam  aquades  dan  dipisahkan  karbonnya dengan  cara  memasukkan  sampel  dan  aquades  ke dalam  tabung  reaksi,  kemudian  diputar  mengguna- kan  sentrifuge  selama  10  menit  dengan  kecepatan 3000  rpm.  Pencucian  dilakukan  sampai  pH  netral dengan  cara  berulang-ulang.  Sampel  ditiriskan  dan dikeringkan  pada  suhu  60 ° C  menggunakan oven- dengan  media  tempat  yang  lebar  sampai  benar- benar kering.
Setelah  itu,  dilakukan  pengujian  konduktivitas listrik  menggunakan  Alat  Keithley  untuk  menda- patkan  hasil  resistivitas  material  (  ).  Untuk  menda- patkan  konduktivitas  (  )karbon  serat  sabut  kelapa selanjutnya  akan  diselesaikan  menggunakan  Persa- maan 4.

## 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

## Karbon Aktif
Untuk  menjadikan  serat  sabut  kelapa  menjadi  kar- bon  aktif,  umumnya  karbon  dapat  dibuat  melalui
proses  aktivasi  fisika  dan  kimia.  Pada  aktivasi  fisika, untuk  menghasilkan  karbon  dari  material  organik dilakukan melalui proses penguraian senyawa orga- nik  yang  disebut  karbonisasi.  Bahan  dasar  yang  di- karbonisasi  yaitu  serat  sabut  kelapa  sebanyak  33 gram  pada  suhu  500 o C  untuk  menghasilkan  arang sebanyak 13 gram. Proses ini merupakan proses un- tuk  mengkonversi  meterial  organik  menjadi  arang dengan  pemanasan  tanpa  kehadiran  oksigen,  se- hingga  senyaw-senyawa  kompleks  yang  menyusun material organik terurai menjadi arang aktif dengan kandungan unsur karbon yang tinggi [3].
Senyawa  hemiselulosa  merupakan  polimer  dari beberapa  monosakarida  seperti  pentosan  dan  hek- sosan terurai paling awal yaitu pada susu 200-260 o C, kemudian  diikuti oleh penguraian selulosa pada su- hu  240-350 o C  dan  lignin  terurai  paling  akhir  yaitu pada  280-500 o C.  Hal  ini  sesuai  dengan  hasil  DTA proses pelepasan energi pada serat sabut kelapa be- rakhir  pada  suhu  500 o C.  Proses  karbonisasi  untuk suhu 500 o C dilakukan dalam tungku dengan kondisi inert  (gas  N 2 )  [3].  Penggunaan  jenis  bahan  aktivasi pada  proses  kimia  dapat  memberikan  pengaruh yang  berbeda-beda  terhadap  luas  permukaan  mau- pun  volume  pori-pori  karbon  aktif  yang  dihasilkan. Proses  aktivasi  kimia  menggunakan  bahan  kalium hidroksida  (KOH)  yang  menghasilkan  karbon  aktif dengan luas permukaan 3000 m 2 /g. Dari hasil peneli- tian  yang  telah  dilakukan,  KOH  merupakan  salah satu bahan aktivasi kimia yang baik pada proses ak- tivasi pembuatan karbon aktif.
Karbon  merupakan  unsur  yang  berlimpah  jum- lahnya  di  alam  [3],  sedangkan  karbon  aktif  adalah senyawa  karbon  yang  telah  diproses  dengan  cara aktivasi sehingga senyawa tersebut memiliki pori dan luas  permukaan  yang  sangat  besar  dengan  tujuan untuk meningkatkan daya absorpsinya. Karbon aktif merupakan material unik karena memiliki pori den- gan ukuran skala molekul nanometer (nm)[11].
Untuk  menghasilkan  karbon  aktif  dengan  suhu 1300 o C  dilakukan  dari  karbon  500 o C  yang  dipa- naskan  lebih  lanjut  dalam Furnice  Carbolite (furnice dengan  suhu  >1000 o C)    mencapai  suhu  1300 o C. Dilakukan perendaman dengan larutan KOH selama 24  jam,  lalu  karbon  dipisahkan  dengan  larutan menggunakan sentrifuge.  Karbon yang telah  diaktif- kan  kemudian  dinetralkan  menggunakan  aquades, penetralan dilakukan agar karbon aktif yang dihasil- kan memiliki pH netral dan menghilangkan sisa akti- vator asam [12]. Pengeringan karbon aktif dilakukan menggunakan  wadah  yang  luas  permukaannya  le- bar.

## Konduktivitas Listrik
Hasil  Pengujian  konduktivitas  listrik  ditunjukkan  pa- da Gambar 1.
Gambar 1. Grafik nilai konduktivitas listrik dengan beban torsi 10 kgf.cm dan 20 kgf.cm pada suhu 900 o C dan 1300 o C
Dari  data  hasil  pengujian  sifat  listrik  yang  dida- patkan  menunjukkan  bahwa  karbon  yang  diberi pembebanan 10 kgf.cm menghasilkan nilai konduk- tivitas listrik dengan rata-rata sebesar 15,31 S/cm, hal ini  jelas  bahwa  pada  karbon  yang  diberi  pembeba- nan 20 kgf.cm memiliki nilai konduktivitas yang lebih besar  dibandingkan  yang  diberi  pembebanan  10 kgf.cm. Hal ini sudah umum terjadi karena semakin besar  tekanan  yang  diberikan  pada  sampel  serbuk maka  akan  semakin  mampat  kondisinya  sehingga semakin  dekat  jarak  partikel  memberikan  pengaruh semakin mudah untuk ditransfer elektron atau makin konduktif.  Pada  perlakuan  suhu  pirolisis  1300 o C mengakibatkan arang bersifat lebih konduktif. Selain itu pada suhu tinggi yang diberikan pada karbonse- rat sabut kelapa mampu menghilangkan komponen- komponen  pengotor  pada  arang  diantaranya  kadar air,  komponen  volatile  dan  mineral  sehingga  me-
ningkatkan  kadar  karbon  dan  sekaligus  menambah keteraturan  strukturnya.  Hal  ini  juga  bisa  mengaki- batkkan nilai konduktivitasnya semakin besar.

## 5 KESIMPULAN
Telah berhasil membuatkarbon aktif yang dilakukan dengan proses aktivasi fisikadan kimia, yaitu dengan menggunkan  metode  karbonisasi  dan  larutan  KOH. Pembuatan karbon aktif dari serat sabut kelapa den- gan  variasi  suhu900 o C  dan  1300 o C  menghasilkan nilai  konduktivitaslistrik  dengan  rata-rata  sebesar 15,31 S/cm untuk pembebanan 10 kgf.cm dan 51,50 S/m  untuk  pembebanan  20  kgf.cm.  Hal  ini  jelas membuktikan  bahwa  pembebanan  yang  diberikan semakin  besar  maka  nilai  konduktivitasnya  semakin tinggi.  Hal  ini  terjadi  karena  kondisnya  mampat  se- hingga  semakin  dekat  jarak  partikel  memberikan pengaruh  semakin  mudah  elektron  untuk  ditransfer atau  makin  konduktif.  Perlakuan  suhu  juga  mem- pengaruhi  konduktifnya  arang.  Semakin  tinggi  per- lakuan  suhu  yang  diberikan  maka  nilai  konduktivi- tasnya semakin besar.
REFERENSI ______________________________
[1] D. A. Indrawan, H. Roliadi, R. M. Tampubolon, M. Iqbal, and L. Efiyanti, “Pembuatan Hardboard Dari Serat Alternatif Menggunakan Lignin Alaminya Dan Tanin Formaldehida Sebagai Perekat,” J. Selulosa , vol. 5, no. 01, pp. 47–58, 2015, doi: 10.25269/jsel.v5i01.78.
[2] S. Yuliana et al. , “Pengaruh Rasio Cangkang Kerang Darah ( Anadara granosa ) dan Serat Alam Terhadap Kekuatan Bending Komposit,” vol. 23, no. 1, pp. 1–5, 2021.
[3] F. Destyorini, A. Suhandi, A. Subhan, and N. Indayaningsih, “Pengaruh Suhu Karbonisasi Terhadap Struktur Dan Konduktivitas Listrik Arang Serabut Kelapa,” J. Fis. , vol. 10, no. 2, pp. 122–132, 2010.
[4] M. Putri and A. S., “Pengaruh Waktu Karbonisasi pada Pembuatan Karbon Aktif Berbahan Baku Sekam Padi dengan Aktivator KOH,” Konversi , vol. 3, no. 1, pp. 19– 27, 2014.
[5] D. Purwanto, “Arang dari Limbah Tempurung Kelapa Sawit,” Penelit. Has. Hutan , vol. 29, no. 1, pp. 57–66, 2011.
[6] A. Saleh, M. M. D. Pakpahan, and N. Angelina, “Pengaruh Konsentrasi Pelarut, Temperatur dan Waktu Pemasakan pada Pembuatan Pulp dari Sabut Kelapa Muda,” J. Tek. Kim. , vol. 16, no. 3, pp. 35–44, 2009.
[7] T. Indahyani, “Pemanfaatan Limbah Sabut Kelapa pada Perencanaan Interior dan Furniture yang Berdampak pada Pemberdayaan Masyarakat Miskin,”
Humaniora , vol. 2, no. 1, pp. 15–23, 2011.
0 5 10 15 20 25 30 10 kgf.cm(900) 20 kgf.cm(900) Konduktivitas suhu 900 0 20 40 60 80 100 10 kgf.cm(1300) 20 kgf.cm(1300) Konduktivitas suhu 1300
[8] S. Salamah, “Pembuatan Karbon Aktif dari Kulit Buah Mahoni dengan Perlakuan Perendaman dalam Larutan KOH,” Pros. Semin. Nas. Teknoin , pp. B55–B59, 2008.
[9] G. S. Pambayun, R. Y. E. Yulianto, M. Rachimoellah, and E. M. M. Putri, “Pembuatan Karbon Aktif dari Arang Tempurung Kelapa dengan Aktivator ZnCl2 DAN Na2CO3 Sebagai Adsorben untuk Mengurangi Kadar Fenol dalam Air LIMBAH,” J. Tek. Pomits , vol. 2, no. 1, pp. F116–F120, 2013.
[10] N. I. Fredina Destyorini, Andi Suhandi, Achmad Subhan, “Pengaruh Suhu Karbonisasi terhadap
Struktur dan Konduktivitas Listrik,” vol. 10, no. 242, pp. 122–132, 2010.
[11] L. Suhendarwati, B. Suharto, and L. D. Susanawati, “Pengaruh Konsentrasi Larutan Kalium Hidroksida pada Abu Dasar Ampas Tebu Teraktivasi,” J. Sumberd.
Alam dan Lingkung. , vol. 1, no. 1, pp. 19–25, 2014.
[12] S. J. Safariyanti, W. Rahmalia, and A. Shofiyani, “Sintesis dan Karakteristik Karbon Aktif Dari Tempurung Buah Nipah (Nypa fruticans) Menggunakan Aktivator Asam Klorida,” J. Kim. Khatulistiwa , vol. 7, no. 2, p. 43, 2018. ______________