## Pemanfaatan Kulit Singkong Sebagai Bahan Baku Karbon Aktif

## Landiana Etni Laos, Arkilaus Selan

## Prodi Pendidikan Fisika STKIP Soe, Nusa Tenggara Timur
E-mail: etni.laos@yahoo.com
Abstrak. Karbon aktif merupakan produk dari proses aktivasi karbon yang kemampuan penyerapannya lebih tinggi dan memiliki  kegunaan  lebih  banyak  daripada  karbon  biasa.  Karbon  aktif  dapat  mengadsorpsi  gas  dan  senyawa-senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan. Karbon aktif  dapat  dibuat  dari  karbon  kulit  singkong  dengan  cara  dikarbonisasi  untuk  menghasilkan  karbon  pada  suhu  200 0 C, 300 0 C, 400 0 C, 500 0 C, dan 600 0 C. Selanjutnya karbon diaktivasi secara kimia dengan larutan asam fosfat. Proses aktivasi kimia karbon kulit singkong dilakukan dengan merendam karbon kulit singkong dalam larutan H 3 PO 4 2,5% selama 24 jam. Karbon aktif yang dihasilkan memenuhi standar (SNI) 06–3730-1995 dengan hasil pengujian  kadar air antara 4,5% - 13% dimana standar SNI maksimum 15% dan kadar abu antara 1,5%-7,5% dimana standar SNI maksimum 10%, dan dan daya serap iodium antara 2.533,78 mg/g - 2.537,71mg/g dimana standar SNI maksimum 750 mg/g.
Kata Kunci : kulit singkong, karbonisasi, aktivasi, karbon aktif

## I. PENDAHULUAN
Tanaman singkong banyak di temukan di daerah kabupaten  Timor  Tengah  Selatan,  yang  memiliki banyak  manfaat  yakni  daun  singkong  dapat digunakan  sebagai  sayuran,  umbinya  sebagai bahan  makanan  tambahan  dan  masih  banyak  lagi manfaatnya,  Sedangkan  kulit  singkong  belum dimanfaatkan  secara  maksimal  oleh  masyarakat. Limbah  kulit  singkong  merupakan    residu    hasil pertanian yang terdapat dalam jumlah melimpah di kabupaten Timor Tengah Selatan. Oleh karena itu, perlu  dilakukan  suatu  upaya  untuk  mengaktivasi selulosa non reduksi pada biomassa kulit singkong sehingga  diperoleh  biomassa  yang  lebih  bernilai ekonomis.  Selama  ini  limbah  kulit  singkong  ini belum  dimanfaatkan  secara  maksimal  oleh masyarakat, padahal limbah ini bisa dimanfaatkan    sebagai  bahan    baku  karbon  aktif. Proses  pembuatan  karbon  aktif  mencakup  dua tahapan  utama,  yakni  proses  karbonisasi  bahan baku dan proses aktivasi.
Karbon  aktif  merupakan  suatu  bahan  berupa karbon  amorf  yang  sebahagian  besar  terdiri  atas atom  karbon  bebas  dan  mempunyai  permukaan dalam  sehingga  mempunyai  kemampuan  daya serap  yang  baik.  Bahan  ini  mampu  mengadsorpsi anion,  kation  dan  molekul  dalam  bentuk  senyawa
organik  dan  anorganik,  baik  berupa  larutan maupun  gas.  Karbon  aktif  dapat  dibedakan  dari karbon  berdasarkan  sifat  pada  permukaannya. Permukaan  pada  karbon  masih  ditutupi  oleh deposit  hidrokarbon  yang  dapat  menghambat keaktifannya, sedangkan pada arang aktif permukaannya  relatif  telah  bebas  dari  deposit sehingga mampu mengabsorpsi karena permukaannya luas dan pori-porinya telah terbuka.
Karbon  aktif  dapat  mengadsorpsi  gas  dan senyawa-senyawa  kimia  tertentu  atau  sifat adsorpsinya  selektif,  tergantung  pada  besar  atau volume  pori-pori  dan  luas  permukaan.  Struktur pori  ini  erat  kaitannya  dengan  daya  serap  karbon, dimana semakin banyak pori-pori pada permukaan karbon aktif maka daya adsorpsinya juga semakin meningkat. Dengan demikian kecepatan adsorpsinya akan bertambah.
Daya  serap  karbon  aktif  merupakan  suatu akumulasi  atau  terkonsentrasinya  komponen  di permukaan/antar  muka  dalam  dua  fasa.  Bila  ke dua  fasa  saling  berinteraksi,  maka  akan  terbentuk suatu  fasa  baru  yang  berbeda  dengan  masing- masing  fasa  sebelumnya.  Hal  ini  disebabkan karena  adanya  gaya  tarik-menarik  antar  molekul, ion  atau  atom  dalam  ke  dua  fasa  tersebut.  Gaya tarik-menarik  ini  dikenal  sebagai  gaya  Van  der Walls.  Pada  kondisi  tertentu,  atom,  ion  atau
Volum 1 Nomor 1 Maret 2016. Halaman 32-36 p-ISSN: 2477-5959 e-ISSN: 2477-8451
molekul  dalam  daerah  antar  muka  mengalami ketidak seimbangan gaya.
Faktor-faktor  yang  mempengaruhi  daya  serap karbon  aktif,  yaitu  sifat  arang  aktif,  sifat komponen  yang  diserapnya,  sifat  larutan  dan sistem  kontak.  Daya  serap  karbon  aktif  terhadap komponen-komponen  yang  berada  dalam  larutan atau  gas  disebabkan  oleh  kondisi  permukaan  dan struktur  porinya.  Sifat  karbon  aktif  sendiri  selain dipengaruhi oleh jenis bahan baku, luas permukaan,  penyebaran  pori  dan  sifat  kimia permukaan  arang  aktif,  namun  juga  dipengaruhi oleh  cara  aktivasi  yang  digunakan.  Pada  tahap aktivasi, terlebih dahulu arang direndam menggunakan  bahan  pengaktif  antara  lain  ZnCl 2 , KOH,  NaCl,  H 2 SO 4 dan  H 3 PO 4 ,  dimana  peneliti sebelumnya mengemukakan bahwa H 3 PO 4 sebagai agen  aktivasi  akan  memberikan  hasil  terbaik  jika dibandingkan  dengan  ZnCl 2 dan  KOH.  Bahan- bahan pengaktif tersebut bersifat sebagai dehidrator yang dapat mereduksi OH dan CO yang masih tersisa dari karbon hasil karbonisasi.
Kualitas  karbon  aktif  dapat  dinilai  berdasarkan persyaratan (SNI) 06–3730-1995 pada Tabel 1 [1].
TABEL 1 STANDAR KUALITAS KARBON AKTIF
Uraian Prasyarat kualitas Butiran Serbuk Kadar air % Maks. 4,5 Maks. 15 Kadar abu % Maks. 2,5 Maks. 10 Daya serap terhadap yodium mg/g Min. 750 Min. 750
Penelitian ini memiliki tujuan untuk mengetahui kondisi  operasi  yang  paling  baik  pada  suhu karbonisasi  serta  proses  aktivasi  pembuatan karbon  aktif  dari  kulit  singkong  sehingga  limbah kulit  singkong  yang  menjadi  karbon  aktif  yang bernilai ekonomis.
Dengan  berhasilnya  penelitian  ini,  maka diharapkan dapat mendatangkan beberapa manfaat, diantaranya limbah kulit singkong  sebagai karbon aktif dapat dijadikan sebagai pendapatan tambahan yang bernilai jual tinggi bagi pengusaha kecil dan menengah  sekaligus  juga  mengurangi  limbah industri rumah tangga.

## II. METODE
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah furnance,  oven,  tanur,  lumpang  porselen,  pipet tetes,  batang  pengaduk,  erlenmeyer,  labu  ukur, neraca  analitik,  desikator,  ayakan  ukuran  100 mesh.
Bahan-bahan  yang digunakan diantaranya: kulit singkong,  H 3 PO 4, kertas  saring,  kertas  pH universal, dan aquades.
Preparasi  kulit  singkong  dilakukan  dengan  cara membersihkan  kulit  singkong  dengan  mengupas kulit  luar  dan  dikeringkan  dengan  cara  di  jemur. Selanjutnya  pembuatan  arang  kulit  singkong dilakukan pada suhu 200 0 C, 300 0 C, 400 0 C, 500 0 C, 600 0 C.
Proses  Aktivasi  dilakukan  dengan  cara  kimia yaitu  dibuat  lima  perlakuan  dengan  masing- masing  arang  singkong  sebanyak  10  gram direndam  dalam  larutan  H 3 PO 4 dengan  variasi konsentrasi  2,%,  3%,  4%,  5%selama  24  jam. Karbonaktif  yang  dihasilkan  dicuci  dengan aquadest sampai filtrat mempunyai pH netral (pH 6  sampai  7)  yang  diukur  menggunakan  kertas  pH universal kemudian disaring dengan menggunakan kertas  saring.  Sampel  yang  diperoleh  dikeringkan di dalam oven pada suhu 100 0 C selama 1 jam.
Ada  beberapa  pengujian  yang  dilakukan  dalam pembuatan karbon aktif, meliputi uji kadar air, uji kadar  abu,  dan  uji  daya  serap  terhadap  iodium. Prosedur  penetapan  kadar  air  mengacu  pada Standar  Nasional  Indonesia  (SNI)  06–3730-1995 tentang  syarat  mutu  dan  pengujian  arang  aktif. Kadar  air  ditentukan  dengan  cara  pengeringan  di dalam  oven.  Sebanyak  2  gram  karbon  aktif ditempatkan  di  dalam  cawan  aluminium  yang telah  diketahui  bobotnya,  kemudian  dikeringkan dalam  oven  pada  suhu  105 0 C  hingga  bobot konstan. Selanjutnya contoh didinginkan di dalam desikator  selama  15  menit  sebelum  ditimbang beratnya.  Kadar  air  dapat  dihitung  dengan persamaan berikut:
% 100 %    a b a air kadar (1)
Dimana: a = massa awal  karbon aktif (g)
b = massa akhir karbon aktif (g)
Volum 1 Nomor 1 Maret 2016. Halaman 32-36 p-ISSN: 2477-5959 e-ISSN: 2477-8451
Untuk  uji  kadar  abu,  sebanyak  2  gram  arang aktif  dimasukkan  dalam  cawan  yang  telah diketahui  bobotnya,  kemudian  di furnace pada suhu  400 0 C  hingga  seluruh  sampel  menjadi  abu, kemudian  didinginkan  dalam  desikator  hingga suhu  konstan  lalu  ditimbang.  Kadar  abu      karbon dapat  dihitung  dengan  menggunakan  rumus sebagai berikut:
% 100 %   a b abu kadar (2) Dimana : a = massa awal karbon aktif (g)
b = massa akhir karbon aktif (g)
Pengujian terhadap daya serap iodium dilakukan dengan  menimbang  karbon  aktif  5  gram  dan campurkan  dengan  100  ml  larutan  Iodium  0,1  N. Kocok  dengan  alat  pengocok  selama  15  menit. Setelah itu pindahkan ke dalam tabung sentrifugal sampai  karbon  aktif  turun,  kemudian  mengambil 10 ml cairan itu dan titrasi dengan larutan natrium tiosulfat  0,1  N.  Jika  warna  kuning  pada  larutan mulai  samar,  tambahakan  larutan  amilum  1  % sebagai  indikator.  Titrasi  kembali  warna  biru  tua hingga menjadi warna bening. Rumus perhitungan daya serap Iodium yaitu sebagai berikut:
     fp iodin N O S Na N B A iod serap daya 93 , 126 3 2 2   (3)
Dimana : A = Volume larutan iodin (mL) B = Volume Na 2 S 2 O yang terpakai
(mL) fp = faktor pengenceran α = bobot karbon aktif (g) N( Na 2 S 2 O 3 ) = kosentrasi Na 2 S 2 O 3 (N)
N (iodin) = kosentrasi iodin (N) 126,93 = jumlah iodin sesuai 1 mL larutan Na 2 S 2 O 3

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan  diperoleh hasil sebagai berikut:
Gambar. 1  Pengujian kadar air (hubungan antara suhu karbonisasi dengan kadar air)
Pada gambar tersebut diketahui bahwa kadar air karbon  aktif  maksimal  terdapat  pada  suhu  200 0 C yaitu  sebesar  13%.  Sedangkan  kadar  air  minimal terdapat  pada  karbon  aktif  dengan  suhu  600 0 C yaitu  sebesar  4,5%.  Hal  ini  menunjukkan  kualitas karbon  aktif  yang  dihasilkan  dalam  penelitian  ini cukup  baik.  Kadar  air  yang  terkandung  sesuai persyaratan  menurut  Standar  Nasional  Indonesia (SNI) 06-3703-1995 yaitu maksimum 15% [1].
Perhitungan  kadar  air  bertujuan  mengetahui sifat  higroskopis  dari  karbon  aktif,  dimana umumnya karbon aktif memiliki sifat afinitas yang sangat  besar  terhadap  air.  Sifat  yang  sangat higrokopis  inilah  yang  mengakibatkan  karbon aktif digunakan sebagai absorben. Temperatur dan lamanya waktu karbonisasi memberikan pengaruh yang  signifikan    terhadap    kadar    air    yang    bisa diserap.    Kadar    air    semakin    menurun  dengan kenaikan temperatur dan lamanya waktu karbonisasi.
Terikatnya  molekul  air  yang  ada  pada  karbon aktif  oleh  aktivator  menyebabkan  pori-pori  pada karbon  aktif  semakin  besar.  Semakin  besar  pori- pori  maka  luas  permukaan  karbon  aktif  semakin bertambah. Hal  ini mengakibatkan meningkatnya kemampuan adsorpsi dari karbon aktif.
Kadar  abu  merupakan  banyaknya  kandungan oksida  logam  yang  terdiri  dari  mineral-mineral dalam suatu bahan yang tidak dapat menguap pada proses pengabuan.
Gambar. 2  Pengujian kadar abu (hubungan antara suhu karbonisasi dengan kadar abu)
Kadar abu sangat berpengaruh terhadap kualitas barbon  aktif.  Keberadaan  abu  yang  berlebihan dapat menyebabkan  terjadinya  penyumbatan  pori- pori karbon aktif, sehingga luas permukaan karbon aktif menjadi berkurang. Dari gragfik di atas dapat dilihat  bahwa  semakin  tinggi  suhu  karbonisasi, maka  kadar  abu  semakin  meningkat.  Peningkatan ini  disebabkan  oleh  kenaikan  suhu  karbonisasi yang  memicu  teroksidasinya  sebagian  besar  zat volatil termasuk pula karbon. Sedangkan abu tidak ikut  teroksidasi  karena  bukan  merupakan  zat volatil.  Semakin  meningkatnya  kadar  abu  pada karbon  aktif  dengan  penambahan  bahan  kimia maka  akan  terjadi  proses  oksidasi  lebih  lanjut terutama dari partikel halus.
Gambar. 3  Pengujian daya serap iodium (hubungan antara suhu karbonisasi dengan bilangan iodium)
Daya  adsorpsi  karbon  aktif  terhadap  iod memiliki  korelasi  dengan  luas  permukaan  dari karbon  aktif.  Semakin  besar  angka  iod  maka semakin besar kemampuannya dalam
mengadsorpsi  adsorbat  atau  zat  terlarut.  Untuk bilangan  Iodin  akan  semakin  bertambah,  daya serap terhadap Iod semakin besar dengan kenaikan suhu,  ini  berarti  bahwa  kualitas  arang  aktif  akan semakin  baik  dalam  penyerapan.  Luas  area permukaan  pori  merupakan  suatu  parameter  yang sangat  penting  dalam  menentukan  kualitas  dari suatu  karbon  aktif  sebagai  adsorben.  Hal  ini disebabkan  karena  luas  area  permukaan  pori merupakan  salah  satu  faktor  yang  mempengaruhi daya adsorpsi dari suatu adsorben.
Kereaktifan  dari  karbon  aktif  dapat  dilihat  dari kemampuannya  mengadsorpsi  substrat.  Daya adsorpsi  tersebut  dapat  ditunjukkan  dengan besarnya angka iod yaitu angka yang menunjukkan  seberapa  besar  adsorben  dapat mengadsorpsi  iod.  Semakin  besar  nilai  angka  iod maka  semakin  besar  pula  daya  adsorpsi  dari adsorben.  Penambahan  larutan  iod  berfungsi sebagai  adsorbat  yang  akan  diserap  oleh  karbon aktif sebagai adsorbennya. Terserapnya larutan iod ditunjukkan dengan adanya pengurangan konsentrasi larutan iod.
Pengukuran konsentrasi iod sisa dapat dilakukan dengan  menitrasi  larutan  iod  dengan  natrium triosulfat  0,1  N  dan  indikator  yang  digunakan yaitu  amilum.    Peningkatan  bilangan  Iod  terjadi sebagai  akibat  semakin  banyaknya  pengotor  yang terlepas  dari  permukaan  karbon  aktif.  Seiring dengan peningkatan suhu, pengotor-pengotor yang mulanya  terdapat  pada  bagian  pori  dan  menutupi pori,  ikut  terlepas  atau  teruapkan  sehinggga memperluas  permukaan  karbon  aktif.  Semakin besar  luas  permukaan  karbon  aktif  maka  semakin besar kemampuan adsorpsi karbon aktif.
Dari hasil penelitian bilangan iodin karbon aktif meningkat dengan semakin tingginya suhu sintesis. Daya  serap  iodin  karbon  aktif  maksimal  terdapat pada  karbon  aktif  yang  dikarbonisasi  pada  suhu 600 0 C  yaitu  sebesar  2.537,71mg/g.  Sedangkan daya  serap  iodin  minimal  terdapat  pada  karbon aktif  yang  dikarbonisasi  pada  suhu  200 0 C  yaitu sebesar  2.533,78mg/g.  Daya  serap  iodin  yang diperoleh pada penelitian ini telah memenuhi SNI 06-3703-1995  yaitu minimal 750 mg/g.

## IV. K ESIMPULAN
Kesimpulan  dari  penelitian  ini  adalah  karbon aktif  dapat  diperoleh  dari  kulit  singkong  yang  di karbonisasi  pada  suhu  200 0 C,  300 0 C,  400 0 C, 500 0 C,  dan  600 0 C.  Kemudian  diaktivasi  dengan larutan  H 3 PO 4 2,5%  selama  24  jam.  Karbon  aktif yang  dihasilkan  memenuhi  standar  (SNI)  06– 3730-1995  dengan  hasil  pengujian    kadar  air antara 4,5% - 13% dimana standar SNI maksimum 15%  dan  kadar  abu  antara  1,5%-7,5%  dimana standar  SNI  maksimum  10%,  dan  dan  daya  serap iodin antara 2.533,78 mg/g - 2.537,71mg/g dimana standar SNI maksimum 750 mg/g.
Adapun  saran  dalam  penelitian  ini  yakni sebaiknya dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan  variasi  konsentrasi    zat    aktivator, dan waktu aktivasi yang berbeda untuk menghasilkan karbon aktif yang lebih baik. Selain itu  dapat  pula  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut dengan  menggunakan  jenis  zat  aktivator  yang berbeda  pula  misalnya  jenis  aktivator  zat  asam ataupun basa.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Anonim, “ Mutu dan Cara Uji Arang Aktif Teknis” , Standar Nasional Indonesia  (SNI)  06-3730-1995,  Dewan  Standarisasi  Jakarta. Sekretariat Jenderal Kehutanan. Biro Perencanan, Jakarta, 1995.
[2] Anonymous,  “Mutu  dan  Cara  Uji  Arang  Aktif,  Standar  Industri Indonesia No. 0258-79” ,  Departemen Perindustrian, 1979.
[3] Budiono,  dkk,  “Pengaruh  aktivasi  arang  tempurung  kelapa  dengan asam  sulfat  dan  asam  fosfat  untuk  adsorpsi  fenol”,  Universitas Diponegoro, Yogyakarta. 51-56, 2005.
[4] Deni  dan  Farid,  “ Pembuatan    Karbon  Aktif  dari  Cangkang  Biji Karet”, Laporan  Penelitian  Teknik  kimia  Universitas  Sriwijaya, 2006.
[5] Djatmiko    dan    Prowiro, “ Pembuatan    Arang    Aktif” , Bandung : Lembaga    Ilmu Pengetahuan Indonesia, 1970.
[6] Gunawan,  E.  R  dan  D.  Suhendra,  “Pembuatan  Arang  Aktif  dari Batang  Jagung  Menggunakan  Aktivator  Asam  Sulfat  dan Penggunaannya  pada  Penjerapan  Ion  Tembaga  (II)”,  Makara  Sains, 14 (1): 22-26, 2010.
[7] Suherman,  dkk,  “Pembuatan  Karbon  Aktif  Dari  Limbah  Kulit Singkong    UKM    Tapioka    Kabupaten    Pati”,    Seminar    Nasional Teknik Kimia Indonesia, Bandung, 2009.
[8] Sembiring,    M.,    dan    Sinaga,  T.,  “ Arang    Aktif” ,    Jurusan  Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, 2003.
[9] Sarwani,  “Pengaruh  Jenis  Bahan  Baku,  Suhu,  dan  Waktu  Aktivasi Terhadap  Mutu  dan  Rendemen  Karbon  Aktif  Hasil  Aktivasi”, Fakultas  Teknologi Pertanian, IPB, Bogor, 1989.