## PEMANFAATAN FOAMING AGENT DARI MINYAK SAWIT PADA BETON RINGAN

## FOAMING AGENT UTILIZATION OF PALM OIL FOR LIGHT WEIGHT CONCRETE
Mukarramah Lubis, Ani Suryani *) , Ika Amalia Kartika, Erliza Hambali
Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Kampus IPB Dramaga, Bogor 16680, Jawa Barat, Indonesia Email: anisuryani@gmail.com
Makalah: Diterima 27 Juli 2019; Diperbaiki 6 Desember 2019; Disetujui 16 Desember 2019

## ABSTRACT
Foaming  agent  contains  surfactant  that  facilitates  formation  of  foam  to  reduce  the  surface  tension  of liquid  so  that  it  can  easily  form  bubbles.  This  time,  foaming  agent  is  used  to  produce  lightweight  concrete. Surfactant can be produced  from fatty acid of palm oil named potassium palmitate and natrium laurate. The aim of this study to formulate a foaming agentfor production of lightweight concrete that could form foam that has best  performances.  Foaming  agent  for  lightweight  concrete  was  made  mixturing  from  surfactant  of  potassium palmite and sodium laurate, sodium silicate and water. Design of experiment used was Completely Randomized Factorial  Design  with  α  =  5%  and  Duncan  post  hoc  test  with  α  =  5%.  Analysis  of  variance  showed consentration of surfactant and consentration of natrium silicate has significant effect in foam stability, foaming ability, foam size and surface tension.The best formulation of foaming agent was foaming agent made from 15% of surfactant, 5% of natrium silicate and 80% of water. Its performances was foam stability of 92.72%, foaming ability of 173.33%, foam size of 249.54 µm and surface tension of 27.78 dyne/cm.
Keywords: foaming agent, palm oil, surfactant, sodium silicate, lightweight concrete

## ABSTRAK
Foaming agent adalah  bahan  yang  mengandung  surfaktan  yang  dapat  menurunkan  tegangan  permukaan suatu  larutan  sehingga  dapat  membentuk  busa.  Saat  ini foaming  agent dibutuhkan  sebagai  bahan  dalam pembuatan beton ringan. Surfaktan  yang digunakan diperoleh dari reaksi antara asam lemak dari  minyak sawit dengan senyawa alkali. Penelitian ini bertujuan untuk memformulasikan foaming agent untuk menghasilkan busa dengan  kinerja  terbaik.  digunakan  dalam  pembuatan  beton  ringan.  Formulasi foaming  agent dilakukan  dengan mencampurkan  surfaktan  dengan  natrium  silikat  dan  air.    Metode  yang  digunakan  adalah  rancangan  acak lengkap  2  faktorial  α  =  5%  dilanjutkan  dengan  uji  Duncan  pada  α  =  5%.  Berdasarkan  hasil  sidik  ragam menunjukkan  kedua  faktor  yaitu  konsentrasi  surfaktan  dan  konsentrasi  natrium  silikat  berpengaruh  nyata terhadap  4  variabel  respon  diantaranya  stabilitas  busa,  kemampuan  pembusaan,  tegangan  permukaan  dan diameter busa. Hasil menunjukkan formulasi paling baik yaitu foaming agent dengan konsentrasi surfaktan 15%, natrium  silikat  5%  dan  air  80%.  Kinerja foaming  agent terdiri  dari  stabilitas  busa  92,72%,  kemampuan pembusaan 173,33% dan diameter busa 249,54 μm serta tegangan permukaan 27,78 dyne/cm.
Kata kunci: foaming agent , minyak sawit, surfaktan, beton ringan, natrium silikat

## PENDAHULUAN
Penggunaan  beton  ringan  dalam  bidang konstruksi  meningkat  seiring  waktu.  Keunggulan beton  ringan  dibanding  beton  konvensional  adalah beratnya  yang lebih ringan dapat  mengurangi beban bangunan  apalagi  bangunan  yang  membutuhkan penopang berupa pondasi sehingga dapat menghemat  bahan  untuk  struktur  pondasi  terutama untuk  bangunan  bertingkat.  Bobotnya  yang  ringan dan  ukuran  yang  besar  menyebabkan  pengerjaan bangunan  menjadi  lebih  cepat  dibandingkan  dengan beton  merah  atau  batako.  Selain  itu,  penggunaan beton  ringan  adalah  dapat  memudahkan  pengerjaan, ramah lingkungan, dan tahan lama.
Beton  ringan  adalah  beton  yang  memiliki densitas  antara  400  –  1850  kg/m 3 yang  dibuat dengan penambahan foaming agent ke dalam adonan semen,  pasir  dan  air  (mortar)  (Ramamurthy et  al., 2009).    Komponen  utama  dalam  pembuatan  beton ringan adalah semen, pasir dan air. Namun pada saat ini  pada  beton  ringan  telah  ditambahkan  beberapa jenis  agregat  yang  bertujuan  untuk  mengurangi penggunaan semen dan pasir yang dapat mengurangi biaya  produksi.  Agregat  yang  dapat  ditambahkan dapat berupa bentonit, fly ash , silika, dan bottom ash (Amran et al., 2015). Foaming  agent merupakan  bahan  yang mengandung  surfaktan  yang  dapat  menghasilkan busa dengan menurunkan tegangan permukaan suatu cairan. Penggunaan foaming agent pada beton ringan ditujukan  untuk  membentuk  gelembung-gelembung
Jurnal Teknologi Industri Pertanian 29 (3): 307-316 (2019)
Nomor DOI: 10.24961/j.tek.ind.pert.2019.29.3.307 ISSN: 0216-3160    EISSN: 2252-390
Terakreditasi Peringkat 2 Dirjen Penguatan Riset dan Pengembangan No 30/E/KPT/2018 Tersedia online http://journal.ipb.ac.id/index.php/jurnaltin
udara  pada  mortar  sehingga  setelah  mengeras menghasilkan  pori-pori  yang  dapat  menurunkan densitas beton ringan yang dihasilkan. Adanya udara pada beton juga menghasilkan sifat yang menghambat  panas  dan  kedap  udara  (Amran et  al ., 2015).
Jenis-jenis foaming  agent yang  digunakan pada  beton  ringan  yaitu foaming  agent sintetik, hydrolyzed  protein , protein  based  detergent,  glue resin, soap resin dan saponin. Foaming agent paling banyak  digunakan  di  industri  yaitu foaming  agent sintetik.  Jenis foaming  agent tersebut  merupakan foaming  agent yang  terbuat  dari  minyak  bumi  yang tidak dapat diperbaharui. Sifat yang tidak menguntungkan  dari foaming  agent tersebut  dapat diatasi  dengan  membuat foaming  agent dari  bahan terbarukan.  seperti  surfaktan  yang  berbasis  minyak nabati.  Salah  satu  minyak  nabati  yang  potensial digunakan  yaitu  minyak  sawit.  Minyak  sawit mengandung asam-asam lemak yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuat foaming agent, yaitu  asam  oleat,  asam  stearat,  asam  palmitat,  asam miristat  dan  asam  laurat  yang  jumlahnya  cukup banyak.  Selain  itu  produksi  minyak  sawit  yang melimpah menjamin ketersediaan bahan baku.
Foaming  agent untuk  beton  ringan  yang telah  dikembangkan  adalah foaming  agent yang terbuat  dari  garam  asam  lemak  (surfaktan)  sebagai komponen  utama.  Surfaktan  diperoleh  dari  hasil proses  penyabunan  yaitu  reaksi  antara  larutan  basa dengan  asam  lemak  turunan  minyak  sawit.  Rivai et al. (2017)  memanfaatkan  asam-asam  lemak  sawit seperti  asam  laurat,  asam  palmitat  dan  asam  oleat untuk    mensintetis  kalium  palmitat  dan  natrium laurat, sebagai foaming agent yang ramah lingkungan  dan  memiliki  kestabilan  paling  baik. Kalium palmitat dan natrium laurat dapat dikembangkan menjadi foaming agent yang digunakan pada proses pembuatan beton ringan.
Foaming  agent yang  baik  digunakan  pada pembuatan  beton  ringan  adalah  yang  memiliki densitas  rendah  serta  stabil  dalam  waktu  yang  lama (Ramamurthy et  al., 2009;  Amran et  al., 2015). Menurut  Gray  (2010), foaming  agent yang  baik untuk beton ringan adalah foaming agent yang dapat menghasilkan  busa  yang  kuat  menahan  campuran beton ringan dan stabil selama proses pencampuran. Penambahan  bahan  aditif  pada  formulasi  dilakukan untuk  memperoleh foaming  agent yang  kuat  dan stabil.
Drainage dapat dihambat dengan meningkatkan  ketebalan  lapisan  gelembung  busa dengan  penambahan  partikel-partikel  solid,  salah satunya  yaitu  dengan  penambahan  partikel  silika (Binks et al ., 2005). Penggunaan silika pada foaming agent dapat  disebut  busa  silikat  yang  terbentuk  dari adanya  penambahan  larutan  alkali  silikat  sebagai pengeras  pada foaming  agent .  Larutan  alkali  secara efektif dapat mengeraskan busa dengan mencampurkan larutan alkali silikat bersama dengan
surfaktan yang berperan sebagai foaming agent (Van Bonin et  al .,  1974).  Alkali  silikat  yang  dapat digunakan  adalah  natrium  silikat  dan  secara komersial dikenal dengan nama water glass. Tujuan dari penelitian ini yaitu menganalisis  pengaruh  konsentrasi  surfaktan  dan natrium  silikat  pada foaming  agent untuk  beton ringan,  mendapatkan  formulasi foaming  agent terbaik  berdasarkan  pengaruh  konsentrasi  surfaktan dan  konsentrasi  natrium  silika  yang  digunakan,  dan menganalisis  kinerja foaming  agent yang  dilakukan dengan  pengujian  stabilitas  busa,  kemampuan pembusaan, diameter busa, dan tegangan permukaan.

## BAHAN DAN METODE

## Alat dan Bahan
Bahan  yang  digunakan  untuk  formulasi foaming  agent adalah  kalium  palmitat,  natrium palmitat,  air  dan  natrium  silikat.  Peralatan  yang digunakan  pada  penelitian  ini  adalah homogenizer, timbangan  analitik,  gelas  ukur,  gelas  piala, penangas, magnetik stirrer , densitymeter Anton Paar DMA 4500M, spinning drop tensiometer, mikroskop, penggaris, dan mixer .

## Metode Penelitian
Formulasi Foaming Agent Formulasi foaming  agent dibuat  dengan mencampurkan  surfaktan  kalium  palmitat  dan natrium  laurat  pada  perbandingan  (1:1)  dan  variasi konsentrasi  10%,  15%  dan  20%  dengan  natrium silikat  konsentrasi  3%,  4%  dan  5%  dan  selebihnya adalah  air.    Selanjutnya  formulasi  dihomogen dengan  dipanaskan  pada  suhu  90 o C  sambil  diaduk selama  30  menit.    Analisis  yang  dilakukan  yaitu kestabilan  busa,  kemampuan  pembusaan,  tegangan permukaan dan diameter busa.
Pengujian Stabilitas Busa dan Kemampuan Pembusaan  (Goon  et al., 1999)
Sebanyak  0,75  g  sampel foaming  agent diencerkan  dengan  30  mL  akuades  dan  diaduk dengan homogenizer selama  15  menit.  Kemudian campuran  dituang  ke  gelas  ukur,  dikocok  20  kali, dan diamati volume busanya pada menit ke-0, ke-15, ke-30 dan ke-45. Penetapan stabilitas busa dilakukan dengan cara sederhana, yaitu dengan cara pengukuran  berdasarkan  pemisahan  dengan  asumsi bahwa  sistem  busa  yang  sempurna  bernilai  100. Perhitungan :
% Stabilitas Busa= tinggi busa awal tinggi busa akhir ×100%
% Kemampuan Pembusaan= tinggi busa tinggi air ×100%

## Pengukuran Diameter Busa
Sebanyak  0,75  g  sampel foaming  agent diencerkan  dengan  30  mL  akuades  dan  diaduk dengan homogenizer selama  15  menit.  Kemudian campuran  dikocok  dengan mixer selama  5  menit. Busa  yang  dihasilkan  diambil  dengan  sendok kemudian diletakkan pada kaca preparat selanjutnya dilihat  dan  diukur  dengan  mikroskop  dengan pembesaran 40 kali.
Tegangan  permukaan  (Metode  Spinning  Drop: SBRC, 2013)
Pengukuran tegangan permukaan dilakukan dengan menggunakan alat s pinning drop tensiometer .  Sampel  sebanyak  50  mL  dilarutkan dengan  konsentrasi  2,5%  kemudian  kemudian sampel dimasukkan ke dalam tabung hingga hampir penuh  tetapi  sisakan  sedikit  ruang  untuk  udara didalamnya kemudian tabung ditutup dan dimasukkan ke dalam alat spinning drop tensiometer .  Suhu  diatur  pada  30 o C  dengan kecepatan  rotasi  alat  ditetapkan  pada  6000  rpm. Nilai  tegangan  permukaan  sampel  diperoleh  dari nilai  diameter  gelembung  udara  didalam  tabung yang  kemudian  dikonversikan  menjadi  tegangan permukaan oleh alat.

## Analisis Data
Rancangan  yang digunakan pada penelitian ini  adalah  rancangan  acak  lengkap  (RAL)  faktorial dengan  2  faktor  yaitu  konsentrasi  surfaktan  dan konsentrasi  natrium  silikat.  Faktor  konsentrasi surfaktan  terdiri  dari  3  taraf  diantaranya  10%,  15%, 20%  dan  konsentrasi  natrium  silikat  terdiri  dari  3 taraf yaitu 3%, 4%, 5%.
Percobaan dilakukan dengan 2 kali ulangan. Data  yang  diperoleh  dianalisis  menggunakan ANOVA pada α = 5%, untuk mengetahui perbedaan perlakuan dilakukan uji lanjut Duncan pada α = 5%. Model matematika dalam percobaan sebagai berikut :
Y ijk = μ + A i + B j + (AB) ij + ε ijk
Dimana  ( Y ijk )  variabel  respon/hasil,  (μ) pengaruh  rata-rata  sebenarnya,  ( A i )  pengaruh  dari faktor konsentrasi surfaktan taraf ke-I, ( B j ) pengaruh dari  faktor  konsentrasi  natrium  silikat  taraf  ke- j,[ (AB) ij ], pengaruh interaksi antar faktor konsentrasi  surfaktan  taraf  ke-i  dengan  faktor konsentrasi natrium silikat taraf ke-j, (ε ijk ) pengaruh galat/ error dari  faktor      konsentrasi  surfaktan  taraf ke-i,  faktor  konsentrasi  natrium  silikat  taraf  ke-j, ulangan ke-k.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Stabilitas Busa
Stabilitas  busa  merupakan  parameter  yang menunjukkan  kemampuan  busa  mempertahankan parameter  utamanya  (bentuk  busa,  ukuran  busa, jumlah cairan dan volume busa) dalam selang waktu tertentu.    Pengujian  ini  lebih  merajuk  pada perubahan  volume  busa  yang  dapat  disimpulkan sebagai kemampuan busa untuk tetap mempertahankan  gelembung-gelembungnya  untuk tidak  pecah.  Hasil  pengujian  stabilitas  busa formulasi foaming  agent untuk  beton  ringan  untuk selang waktu 15, 30 dan 45 menit dapat dilihat pada Gambar 1.
.
Ket :
A1B1 : Surfaktan 10% dan natrium silikat 3%     A1B2 : Surfaktan 10% dan natrium silikat 4% A1B3 : Surfaktan 10% dan natrium silikat 5%     A2B1 : Surfaktan 15% dan natrium silikat 3% A2B2 : Surfaktan 15% dan natrium silikat 4%     A2B3 : Surfaktan 15% dan natrium silikat 5% A3B1 : Surfaktan 20% dan natrium silikat 3%     A3B2 : Surfaktan 20% dan natrium silikat 4% A3B3 : Surfaktan 20% dan natrium silikat 5%
Gambar 1. Hasil pengujian stabilitas busa formulasi foaming agent 75.00 80.00 85.00 90.00 95.00 100.00 105.00 0 15 30 45 S ta b il it a s B u sa ( % ) Menit Ke- A1B1 A1B2 A1B3 A2B1
A2B2
A2B3 A3B1 A3B2 A3B3
Pengujian  stabilitas  busa  menunjukkan semakin  lama  stabilitas  busa  semakin  menurun. Penurunan  nilai  stabilitas  busa  disebabkan  oleh berkurangnya  kemampuan  gelembung  busa  untuk mempertahankan  bentuknya.  Penurunan  stabilitas busa  berbeda  pada  setiap  perlakuan.  Semua perlakuan  mengalami  penurunan  secara  signifikan dari  menit  ke-0  hingga  menit  ke-15  sedangkan perlakuan A1B2, A1B3, A2B1 mengalami penurunan  secara  signifikan  hingga  ke  menit  ke-30. Stabilitas  busa  sebagian  perlakuan  tidak  mengalami penurunan  dari  menit  ke-15  hingga  menit  ke-30 namun  pada  menit  ke-30  hingga  menit  ke-45 stabilitas busa turun secara signifikan.
Hasil pengujian stabilitas busa menunjukkan  nilai  stabilitas  busa foaming  agent semakin menurun seiring waktu yang semakin lama. Penurunan nilai stabilitas busa tersebut menunjukkan bahwa semakin lama terdapat gelembung-gelembung  busa  yang  tidak  dapat mempertahankan parameter utamanya seperti ukuran busa,  jumlah  cairan,  dan  total  volume  busa.  Hal  itu dapat  disebabkan  proses drainage,  coarsening, dan coalescence (Tadros, 2005).
Hasil  sidik  ragam  (α=0,05)  menunjukkan bahwa  konsentrasi  surfaktan  berpengaruh  nyata terhadap  stabilitas  busa  pada  menit  ke-30  dan  45. Konsentrasi natrium silikat hanya berpengaruh nyata terhadap  stabilitas  busa  pada  menit  ke-30.  Interaksi antara konsentrasi surfaktan dan konsentrasi natrium silikat  tidak  berpengaruh  nyata  terhadap  stabilitas busa.  Hasil  uji  Duncan  (α=0,05)  untuk  faktor konsentrasi surfaktan menunjukkan bahwa konsentrasi  surfaktan  10%  dan  20%  tidak  berbeda nyata  sedangkan  konsentrasi  15%  berbeda  nyata dengan  konsentrasi  surfakatan  10%  dan  20%.  Hasil uji  Duncan  (α=0,05)  untuk  faktor  konsentrasi natrium  silikat  pada  menit  ke-30  menunjukkan konsentrasi natrium silikat 3% berbeda nyata dengan konsentrasi  natrium  silikat  4%  dan  5%  sedangkan konsentrasi natrium silikat 4% dan 5% tidak berbeda nyata.  Hasil  pengujian  stabilitas  busa  menunjukkan semua  perlakuan  mengalami  penurunan  seiring dengan  waktu.  Nilai  stabilitas  busa  paling  tinggi adalah  perlakuan  E  yaitu  dengan  menggunakan surfaktan  natrium  laurat  30%  dan  kalium  palmitat 70%  pada  hari  ke-2  (91,44%)  dan  ke-3  (84,74%). Hasil  sidik  ragam  (α=0,05)  menunjukkan  bahwa stabilitas  busa  tidak  dipengaruhi  oleh  konsentrasi dan surfaktan baik pada hari ke-2 maupun pada hari ke-3.
Busa  dengan  stabilitas  yang  tinggi  baik digunakan  pada  pembuatan  beton  ringan  karena gelembung-gelembung busa yang dihasilkan menunjukkan  kemampuan  yang  tidak  mudah  untuk pecah.  Sifat  tersebut  menyebabkan  busa  tidak  akan pecah  ketika  dilakukan  pencampuran  bahan-bahan campuran  beton  ringan  seperti  semen  dan  pasir (Amran et  al .,  2015).  Perlakuan  dengan  nilai stabilitas  busa  tertinggi  yaitu  A2B3  pada  menit  ke-
45  yaitu  92,20%.  A2B3  adalah foaming  agent dengan  konsentrasi  surfaktan  15%  dan  natrium silikat  5%.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  konsentrasi surfaktan  terendah  dan  tertinggi  menghasilkan  nilai stabilitas  busa  yang  lebih  rendah.  Konsentrasi surfaktan  yang  terlalu  tinggi  menghasilkan  nilai stabilitas  busa  yang  rendah  diakibatkan  terjadinya efek  Gibbs-Marangoni.  Efek  Gibbs-Marangoni adalah  keadaan  surfaktan  yang  berlebihan  akan menyebabkan terdapat surfaktan tidak terikat dengan udara.  Surfaktan  tersebut  terdapat  di  antara gelembung-gelembung udara. Surfaktanakan mengganggu  ikatan  surfaktan  dan  udara  sehingga membuat lapisan gelembung busa pecah.
Nilai stabilitas busa foaming agent komersial  ADT  masih  lebih  tinggi  dibandingkan dengan  A2B3  yaitu  sekitar  98,05%  pada  menit  ke- 15,  95,53%  pada  menit  ke-30  dan  menit  ke-45. Foaming  agent yang  dihasilkan  memiliki  stabilitas busa  yang  lebih  tinggi  jika  dibandingkan  dengan foaming agent yang telah dilakukan oleh Rivai et al . (2017)  yang  hanya  menggunakan  kalium  palmitat yaitu  81,2%.  Tingginya  nilai  stabilitas  busa  A2B3 dikarenakan  jumlah  konsentrasi  surfaktan  yang digunakan  lebih  tinggi  dan  adanya  penambahan natrium silikat.

## Tegangan Permukaan
Tegangan  permukaan  merupakan  suatu tegangan  yang  terjadi  antara  molekul-molekul  yang terdapat  di  permukaan  larutan  dan  tidak  terdapat pada  molekul  yang  berada  di  dalam  larutan. Surfaktan  adalah  bahan  yang  memiliki  peranan menurunkan  tegangan  permukaan  cairan  sehingga dapat  membentuk  gelembung-gelembung  busa. Hasil  sidik  ragam  (α=0,05)  menunjukkan  bahwa faktor konsentrasi surfaktan dan konsentrasi natrium silikat berpengaruh nyata terhadap tegangan permukaan  larutan foaming  agent .  Hasil  uji  lanjut (α=0,05)  menunjukkan  konsentrasi  surfaktan  10% dan  15%  berbeda  nyata  dengan  konsentrasi  20% sedangkan konsentrasi natrium silikat  berbeda nyata pada  semua  perlakuan.    Interaksi  konsentrasi surfaktan dan konsentrasi natrium silikat berpengaruh nyata pada tegangan permukaan larutan foaming agent .
Peranan  surfaktan  adalah  menurunkan tegangan  permukaan  suatu  cairan  untuk  dapat menghasilkan  gelembung-gelembung  busa.  Pada penelitian  ini  cairan  yang  diturunkan  tegangan permukaannya  adalah  cairan  air  yang  memiliki tegangan  permukaan  sebesar  72  dyne/cm.  Nilai tegangan  permukaan foaming  agent paling  rendah dihasilkan  dari  perlakuan  dengan  konsentrasi surfaktan  sebesar  20%  dan  konsentrasi  natrium silikat  sebesar  3%  yaitu  26,24  dyne/cm.  Hasil pengujian tegangan permukaan untuk foaming agent komersial ADT menunjukkan nilai yang lebih tinggi yaitu 26,55 dyne/cm.
Figure  2.  Interaction  between  surfactant  consentration  and  sodium  silicate  consentration  to  surface  tension  of foaming agent
Tegangan  permukaan foaming  agent yang dihasilkan lebih besar dibandingkan dengan foaming agent Rivai et al . (2017) yaitu berkisar antara 0,93 – 9,85  dyne/cm  dengan  surfaktan  yang  digunakan berupa  sabun  dari  asam  lemak  minyak  sawit diantaranya  kalium  palmitat  dan  natrium  laurat.  Hal ini  menunjukkan  bahwa  adanya  penambahan  bahan natrium  silikat  meningkatkan  tegangan  permukaan larutan. Menurut Gillian (1976), natrium silikat tidak memiliki  kemampuan  untuk  menurunkan  tegangan permukaan larutan.
Hasil pengujian tegangan permukaan menunjukkan  adanya  interaksi  antara  konsentrasi surfaktan  dan  konsentrasi  natrium  silikat  pada  hasil yang  diperoleh.  Interaksi  kedua  faktor  dapat  dilihat pada  Gambar  2.  Semakin  tinggi  konsentrasi surfaktan kemampuan menurunkan tegangan permukaan  yang  lebih  tinggi.  Sedangkan  semakin tinggi  konsentrasi  natrium  silikat  kemampuan foaming agent untuk menurunkan tegangan permukaan semakin rendah. Nilai tegangan permukaan  secara  signifikan  meningkat  pada konsentrasi  surfaktan  20%  dan  konsentrasi  natrium silikat  4%  dan  5%.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa penambahan  natrium  silikat  pada foaming  agent menghambat  peran  surfaktan  untuk  menurunkan tegangan permukaan cairan. Natrium silikat merupakan  partikel  yang  yang  ditambahkan  untuk menyelubungi  gelembung-gelembung  busa.  Namun dengan  adanya  lapisan  partikel  tersebut  dapat menambah  ketebalan  lapisan  cairan  yang  dapat menghambat  surfaktan  untuk  menurunkan  tegangan permukaan cairan (Stocco et al ., 2011).

## Kemampuan Busa
Kemampuan pembusaan merupakan parameter  yang disajikan dalam bentuk persen  yang menunjukkan  kemampuan  suatu  cairan  surfaktan
untuk  menghasilkan  busa.  Pengujian  kemampuan pembusaan  merupakan  perbandingan  tinggi  busa dengan  tinggi  cairan  kemudian  disajikan  dalam bentuk persen. Parameter ini menunjukkan banyaknya  busa  yang  dapat  dihasilkan  pada  jumlah volume  cairan  tertentu.  Pada  pembuatan  beton ringan foaming agent yang baik dapat menghasilkan busa  yang  banyak.  Formulasi foaming  agent yang digunakan  diencerkan  dengan  konsentrasi  2,5% dalam  air.  Pengujian  kemampuan  pembusaan dilakukan  pada  menit  ke-0,  15,  30  dan  45  untuk melihat  perubahan  jumlah  busa  pada  selang  waktu tertentu.  Hasil  pengujian  kemampuan  pembusaan dapat dilihat pada Gambar 3.
Hasil  sidik  ragam  (α=0,05)  menunjukkan bahwa  konsentrasi  surfaktan  berpengaruh  nyata terhadap  kemampuan  pembusaan foaming  agent untuk setiap waktu pengujian. Sedangkan konsentrasi natrium silikat dan interaksi kedua faktor tidak  berpengaruh  nyata  terhadap  kemampuan pembusaan.    Hasil  uji  Duncan  (α=0,05)  untuk konsentrasi  surfaktan  menunjukkan  bahwa  seluruh konsentrasi surfaktan saling berbeda nyata.
Nilai kemampuan pembusaan foaming agent yang  dihasilkan  berkisar  dari  159,49%  - 905,73%. Perlakuan dengan nilai paling tinggiadalah konsentrasi surfaktan sebanyak 20% dan konsentrasi natrium  silikat  sebanyak  5%.  Hasil  pengujian kemampuan  pembusaan foaming  agent komersial ADT  dan foaming  agent hasil  Rivai et  al .  (2017) menunjukkan  nilai  yang  lebih  rendah  yaitu  berkisar 202,13 - 270% dan 19,51% - 170,73%. Hal tersebut menunjukkan foaming  agent yang  dihasilkan menghasilkan  busa  yang  lebih  banyak  dan dibandingkan  dengan foaming  agent yang  lainnya. Hal ini karena konsentrasi surfaktan yang digunakan lebih tinggi.
Kemampuan  busa  menunjukkan  penurunan nilai  seiring  waktu  pengujian.  Semakin  lama  waktu menunjukkan  penurunan  kemampuan  busa foaming agent. Pada  menit  0  ke  menit  15  terjadi  penurunan yang  signifikan.  Hal  ini  menunjukkan  pada  menit ke-15 busa-busa yang dibentuk pada awal pengujian telah  mengalami  pecah.  Setelah  menit  ke-15 menunjukkan  nilai  kemampuan  busa  menunjukkan nilai  yang  stabil.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  busa telah stabil pada menit ke-15. Pecahnya gelembung- gelembung  busa  yang  dihasilkan  disebabkan  oleh terjadinya proses drainage, coarsening, dan coalescence (Tadros, 2005). Proses drainage adalah proses  pecahnya  gelembung  busa  akibat  adanya perbedaan arah aliran zat air dan udara. Aliran cairan akan cenderung menuju ke arah dasar larutan karena dipengaruhi  oleh  gaya  gravitasi.  Aliran  udara  yang terdispersi  bergerak  ke  arah  permukaan  cairan. Proses coarsening adalah  proses  terjadinya  difusi
udara  yang  terdispersi  pada  setiap  gelembung  busa. Hal  ini  akan  menyebabkan  bersatunya  gelembung- gelembung  busa  untuk  bergabung  membentuk gelembung  yang  lebih  besar.  Proses  ini  akan menyebabkan  proses coalescence yaitu  terjadinya proses penipisan lapisan  gelembung busa. Proses ini menyebabkan gelembung pecah karena lapisan tidak dapat menahan aliran air dan udara pada gelembung busa.

## Diameter Busa
Diameter  busa  merupakan  parameter  yang sangat  mempengaruhi  sifat  busa  yang  dihasilkan. Pengujian dilakukan dengan menggunakan mikroskop  dengan  perbesaran  40  kali.  Makin  kecil ukuran  gelembung  busa  yang  dihasilkan  dapat meningkatkan  stabilitas  busa.  Hasil  pengukuran diameter busa dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 3. Hasil pengujian kemampuan pembusaan
Gambar 4. Hasil pengukuran diameter busa
0 200 400 600 800 1000 0 15 30 45 Kem a m p u a n Pe m b u sa a n ( % ) Waktu (Menit) ADT A1B1 A1B2 A1B3
A2B1 A2B2
A2B3 A3B1 A3B2 A3B3 0 50 100 150 200 250 300 350 400 A1B1 A1B2 A1B3 A2B1
A2B2
A2B3 A3B1 A3B2 A3B3 D ia m et er b u sa ( μ m)
Hasil  sidik  ragam  (α=0,05)  menunjukkan bahwa  faktor  konsentrasi  surfaktan  dan  konsentrasi natrium silikat berpengaruh nyata terhadap diameter busa yang yang dihasilkan sedangkan untuk interaksi antara  kedua  faktor  tidak  berpengaruh  nyata.  Uji Duncan  (α=0,05)  menunjukkan  hasil  yang  berbeda nyata  untuk  semua  konsentrasi  surfaktan.  Uji Duncan  (α=0,05)  untuk  konsentrasi  natrium  silikat menunjukkan  bahwa  konsentrasi  natrium  silikat  3% berbeda nyata dengan 4% dan 5%.
Hasil  pengukuran  menunjukkan  bahwa semakin  tinggi  konsentrasi  surfaktan  dan  natrium silikat yang digunakan pada formulasi foaming agent menghasilkan  gelembung  busa  yang  lebih  kecil. Perlakuan  yang  menghasilkan  ukuran  busa  paling kecil  yaitu  A3B3  (konsentrasi  surfaktan  20%  dan natrium  silikat  5%)  yaitu  210,41  μm.  Busa  yang dihasilkan  memiliki  ukuran  yang  lebih  kecil  dari busa  yang  dihasilkan  dari foaming  agent komersial ADT  yaitu  760,82  μm.  Ukuran  diameter  busa  lebih kecil dari foaming agent yang dihasilkan Binks et al . (2005)  yaitu  sekitar  5  –  50  μm,  ukuran  yang  lebih kecil  karena  menggunakan  silika  dengan  ukuran nano  serta  konsentrasi  yang  lebih  banyak  yaitu sekitar 32%.
Menurut  Ramamurthy et  al .  (2009),  busa yang baik dalam pembuatan beton ringan yaitu busa dengan  ukuran  kurang  dari  1  mm.  Hal  ini
menujukkan  bahwa  busa  semua  perlakuan foaming agent yang dihasilkan dapat digunakan dalam proses pembuatan  beton  ringan  karena  memiliki  ukuran kurang  dari  1  mm.  Ukuran  diameter  busa  yang memiliki ukuran lebih dari 1 mm akan meningkatkan  nilai  porositas  pada  beton  ringan sehingga  akan  menghasilkan  beton  yang  tidak  kuat. Selain  itu  juga  busa  dengan  ukuran  kurang  dari  1 mm  bersifat  lebih  stabil  jika  dicampurkan  dengan adukan mortar.
Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi surfaktan dan natrium silikat mempertebal  lapisan  gelembung-gelembung  busa yang dihasilkan. Surfaktan berperan untuk menurunkan  tegangan  permukaan  cairan,  sehingga semakin  tinggi  konsentrasi  surfaktan  menghasilkan tegangan  permukaan  cairan  yang  lebih  rendah. Rendahnya  tegangan  permukaan  menunjukkan bahwa  ikatan-ikatan  molekul  yang  terdapat  di permukaan  cairan  menjadi  lebih  lemah  sehingga lebih mudah diikat oleh surfaktan dan menghasilkan gelembung  –  gelembung  yang  lebih  kecil  (Tadros 2005),  sedangkan  penggunaan  natrium  silikat bertujuan untuk meningkatkan lapisan yang melingkupi  gelembung-gelembung  busa  sehingga dapat  mempertahankan  ukuran-ukuran  busa  dan mengurangi  kemampuan  busa  untuk  terjadi  pecah atau terjadinya proses O stwald ripening.
A1B1 A1B2 A1B3 A2B1
A2B2
A2B3 A3B1 A3B2 A3B3
Gambar 5.  Penampakan gelembung foaming agent
Ostwald ripening yaitu kejadian dimana zat terdispersi  (gas)  memiliki  gaya  saling  tarik  menarik sehingga  dapat  menyebabkan  lapisan  pendispersi (air)  akan  rusak.  Rusaknya  lapisan  air  memudahkan bersatunya molekul-molekul udara sehingga gelembung-gelembung  yang  terbentuk  akan  saling bersatu  membentuk  gelembung  yang  lebih  besar yang sifatnya lebih mudah pecah.

## Penentuan Foaming Agent Terbaik
Penentuan  perlakuan  terbaik  menggunakan metode optimasi untuk desain faktorial pada aplikasi Design  Expert  12  Trial.  Metode  optimasi  dilakukan dengan  menentukan  kategori  terbaik  untuk  semua respon  yang  diujikan.  Kategori  tersebut  disebutkan sebagai  fungsi  tujuan  untuk  semua  faktor.  Pada penelitian ini terdapat 4 respon yaitu stabilitas busa, kemampuan pembusaan, diameter busa dan tegangan permukaan.    Kinerja foaming  agent terbaik  pada nilai  stabilitas  busa  dan  kemampuan  pembusaan yaitu foaming agent dengan nilai terbesar sedangkan untuk  diameter  busa  dan  tegangan  permukaan  yaitu foaming agent dengan nilai terkecil. Oleh karena itu, fungsi  tujuan  untuk  respon  stabilitas  busa  dan kemampuan  pembusaan  dikategorikan  dengan  nilai maksimasi  sedangkan  respon  diameter  busa  dan tegangan  permukaan  dikategorikan  dengan  nilai minimasi.  Hasil optimasi dapat dilihat pada Gambar 6.
Berdasarkan  hasil  sidik  ragam  (α=0,05) setiap  respon  diperoleh  nilai  R 2 dan  persamaan modelnya.  Nilai  R 2 dan  persamaan  model  respon menunjukkan pengaruh variabel X 1 adalah konsentrasi  surfaktan  dan  X 2 adalah  konsentrasi natrium  silikat  terhadap  respon  yang  diujikan. Respon stabilitas busa menghasilkan nilai R 2 sebesar 0,7182  yang  mempunyai  arti  bahwa  pengaruh variabel  X 1 dan  X 2 terhadap  perubahan  variabel respon  adalah  71,82%  sedangkan  sisanya  28,18%
dipengaruhi  oleh  variabel-variabel  lain  yang  tidak diujikan.  Menurut  Pugh  (1996)  stabilitas  busa  juga dipengaruhi  oleh  keadaan  lingkungan  sekitar  dari busa  yang  dibentuk.  Busa  yang  telah  dibuat cenderung  mengalami  pecah  ketika  suhu  di lingkungan  sekitar  busa  tinggi.  Suhu  yang  tinggi menyebabkan  ikatan  antara  surfaktan  dan  cairan menjadi  lemah.  Model  untuk  respon  stabilitas  busa yaitu  Y=  86,45  +  3,76X 1 –  0,23X 2 +  1,21X 1 X 2 . Berdasarkan  model  tersebut,  dapat  diketahui stabilitas  busa  akan  meningkat  ketika  terjadi peningkatan  konsentrasi  surfaktan  dan  penurunan konsentrasi  natrium  silikat.  Respon  tegangan permukaan  menghasilkan  nilai  R 2 sebesar  0,999 yang  mempunyai  arti  bahwa  pengaruh  variabel  X 1 dan  X 2 terhadap  perubahan  variabel  respon  adalah 99,9%  dan  hanya  0,1%  dipengaruhi  oleh  variabel- variabel  lain  yang  tidak  diujikan.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  konsentrasi  surfaktan  dan natrium  silikat  sangat  berpengaruh  terhadap  nilai tegangan  permukaan foaming  agent. Model  untuk respon  tegangan  permukaan  adalah  Y=32,71  – 5,12X 1 +  5,9X 2 +  5,18X 1 X 2 .  Berdasarkan  model tersebut,  dapat  diketahui  tegangan  permukaan  akan meningkat  ketika  terjadi  penurunan  konsentrasi surfaktan  dan  peningkatan  konsentrasi  natrium silikat. Respon kemampuan pembusaan menghasilkan  nilai  R 2 sebesar  0,9142  yang mempunyai arti bahwa pengaruh variabel X 1 dan X 2 terhadap  perubahan  variabel  respon  adalah  91,42% sedangkan sisanya 8,58% dipengaruhi oleh variabel- variabel  lain  yang  tidak  diujikan.  Model  untuk respon kemampuan pembusaan adalah Y = 181,95 + 0,6X 1 +  2,78X 2 +  2,77X 1 X 2. Berdasarkan  model tersebut,  dapat  diketahui  kemampuan  pembusaan akan meningkat ketika terjadi peningkatan konsentrasi  surfaktan  dan  konsentrasi  natrium silikat.
Gambar  6.  Pengaruh  konsentrasi  surfaktan  dan  natrium  silikat  h  terhadap  nilai  tegangan  permukaan  foaming agent
Ket : X: A = Kon. Surfaktan (%) Y = desirability
B = Kon. Nat. Silikat (%) B1 = 3 B2 = 4 B3 = 5
Respon  diameter  busa  menghasilkan  nilai R 2 sebesar  0,5889  yang  mempunyai  arti  bahwa pengaruh  variabel  X 1 dan  X 2 terhadap  perubahan variabel  respon  adalah  58,89%  sedangkan  sisanya 41,11% dipengaruhi oleh variabel-variabel lain yang tidak  diujikan.  Menurut  Kawale  (2012)  diameter busa juga dipengaruhi oleh metode dalam pembentukan busa yang dilakukan. Dalam penelitian ini  metode  pembentukan  busa  dilakukan  dengan pengadukan dalam kecepatan tinggi. Kecepatan yang tinggi  akan  menyebabkan  makin  banyak  gas  yang dapat  kontak  dengan foaming  agent sehingga menghasilkan  diameter  busa  yang  lebih  kecil  (Pugh 1996).  Model untuk respon diameter busa adalah Y =  266,41  +  32,86X 1 +  12,25X 2 -  33,51X 1 X 2. Berdasarkan  model  tersebut,  dapat  diketahui diameter  busa  akan  meningkat  ketika  terjadi peningkatan  konsentrasi  surfaktan  dan  konsentrasi natrium silikat.
Hasil  yang  terbaik  menunjukkan  nilai desirability yang lebih dari 0,95. Pada penelitian ini menunjukkan bahwa nilai desirability tertinggi yaitu 0,698.  Nilai desirability dipengaruhi  oleh  nilai  R 2 untuk  setiap  respon.  Nilai  R 2 untuk  setiap  respon yaitu  stabilitas  busa  0,7182,  tegangan  permukaan 0,9990,  kemampuan  pembusaan  0,9142,  dan diameter  busa  0,5889.  Hal  ini  menunjukkan  respon stabilitas  busa  dan  diameter  busa  memiliki  nilai  R 2 rendah yang berarti respon tersebut dipengaruhi oleh faktor  selain  dua  faktor  yang  diujikan  yaitu konsentrasi  surfaktan  dan  konsentrasi  natrium silikat.  Menurut  Pugh  (1996)  dan  Kawale  (2012), stabilitas  busa  juga  dipengaruhi  oleh  keadaan lingkungan  ketika  busa  dibentuk  seperti  suhu,  dan kelembapan  udara.  Sedangkan  diameter  busa  dapat dipengaruhi oleh  kecepatan putaran  yang digunakan ketika  pembentukan  busa  dilakukan.  Semakin banyak gas yang dapat kontak dengan foaming agent akan  menghasilkan  busa  yang  lebih  kecil  dan meningkatkan stabilitas busa yang dihasilkan.
Hasil  optimasi  yang  diperoleh  menunjukkan formulasi foaming agent terbaik yaitu foaming agent A2B3  dengan  konsentrasi  surfaktan  15%  dan natrium  silikat  5%.  Hasil  terbaik  tersebut  diperoleh dari  nilai desirability tertinggi  dari  semua  nilai perlakuan yaitu sebesar 0,698.

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Penambahan  surfaktan  yaitu  kalium  palmitat dan  natrium  laurat  berperan  meningkatkan  stabilitas busa dan kemampuan busa sedangkan natrium silikat memberikan  pengaruh  terhadap  ukuran  busa. Formulasi foaming  agent yang  paling  baik  adalah perlakuan  A2B3  yaitu  dengan  konsentrasi  surfaktan sebanyak  15%,  natrium  silikat  sebanyak  5%  dan  air 80%.  Stabilitas  busa  yang  dihasilkan  92,72%, kemampuan  busa  173,33%  dan  diameter  busa
249,54  μm  serta  tegangan  permukaan  27,78 dyne/cm.

## Saran
Penelitian mengenai alat dan metode dalam pembuatan  busa  masih  perlu  untuk  dikaji  lebih dalam  lagi,  karena  kualitas  busa  juga  sangat ditentukan  oleh  cara  yang  dilakukan  dalam pembentukan busa.

## DAFTAR PUSTAKA
Amran  YH,  Mugahed,  Farzadnia  N,  Ali  AA.  2015. Properties  and  applications  of  foamed concrete; a review. Construction and Building Materials . 101:990–1005
Binks  BP,  Horozov  TS.  2015.  Aqueous  foams stabilized  solely  by  silica  nanoparticles. Angewandte  Chemie .  117:3788-3791.  doi: 10.1002/ange.200462470
Gillilan  W,  penemu;  Owens-Corning  Fiberglas Corporation.  1976  Apr  20.  Foamed  products from sodium silicate. United States Patent US 404478Wiley VCH
Goon  P,  Bhirud  RG.  Kumar  VV.  1999.  Detergency and  foam  studies  on  linear  alkybenzene sulfonate  and  secondary  alkyl  sulfonate .  J Surfactant Deterg . 2(4):489-493.
Gray  LJ,  Murray  UT,  penemu;Staker  &  Parson Companies.  2010  Jun  10.  Concrete  mixtures having  stabilized  foam  admixture.  United States Patent  US 0139523.
Kawale  D.  2012.    Influence  of  dynamicsurface tension  onfoams:  Application  ingas  well deliquification.  [Tesis].  Delft  (NE):  Delft University of Technology.
Pugh  RJ.  1996.  Foaming,  foam  films,  antifoaming and  defoaming. Advances  in  Colloid  and Interface Science. 64:67-142.
Ramamurthy K, Nambiar RK, Ranjani GIS. 2009.  A classification of studies onproperties of  foam concrete,  Cem. Concr.  Compos .  31(6):388– 396.
Rivai  M,  Hambali  E,  Suryani  A,  Fitria  R, Firmansyah  S,  Pradesi  J.  2017.  Synthesis  of palm  oil  fatty  acid  as  foaming  agent  for firefighting  application. IOP  Conf.  Ser.: Earth  Environ.  Sci. 65.  doi  :10.1088/1755- 1315/65/1/012047.
Stocco  A,  Rio  E,  Binks  BP,  Langevin  D.  2011. Aqueous foams stabilized solely by particles. Soft  Matter .  7  :  1260–1267.  doi  : 10.1039/c0sm01290d.
Tadros  TF.  2005. Applied  surfactant:  priciples  and application .  259-263.  Weinheim  (DE)  : Wiley VCH.
Van  Bonin  W,  Nehen  U,  penemu;  Bayer Aktiengesellschalt.  1974  Nov  26.  Production of  silicate  foam.  United  States  Patent  US 318068.