## PENGARUH SLOW HEATING PADA SAAT KARBONISASI TERHADAP KUALITAS KARBON TEMPURUNG KELAPA
As’ari 1)
1) Program Studi Fisika FMIPA Universitas Sam Ratulangi Manado, 95115

## ABSTRAK
Telah  didapatkan  pemanas  yang  dilengkapi  dengan  pengontrol  suhu  type  PXR-4.  Tungku pemanas  berbentuk  silinder  koaksial  sehingga  panas  yang  dihasilkan  lebih  merata  dan  lebih efisien. Dari uji coba didapatkan riak 1 0 pada saat suhu dipertahankan pada suhu 80 0 C dan suhu 100 0 C  beberapa  saat.  Alat  ini  digunakan  untuk  memanaskan  sampel  dengan  variasi  kelajuan panas  dari  5 0 C/menit  sampai  dengan  25 0 C/menit.  Pada  saat  aktivasi  semua  sampel  mengalami perlakuan  yang  sama  dengan  suhu  pemasan  850 0 C.  Hasil  uji  pada  laju  pemanasan  tersebut diperoleh hasil terbaik adalah pada sampel uji C10 dengan daya hantar 13.76 microsiemens/cm, massa jenis 0.75593 gr/cm 3 , kadar air 0,038 %, kadar abu 1.47 %,  kadar karbon terikat sebesar 97.03 %, dan daya jerap iod 775.24 mg/g.
Kata kunci: karbon, slow heating

## EFFECT OF SLOW HEATING ON CARBON QUALITY OF COCONUT SHELL DURING CARBONIZATION

## ABSTRACT
A    heater  completed  with  temperature  controller  PXR-4  waas  obtained.    Heater  was  coaxial cylinder,  so  that  the  yielded  heat  was  more  flatten  and  more  efficient.  The  resultof  test-drive showed  that  ripples  was  1 0 when  the  temperature  was  defended  at  80 0 C  and  100 0 C  for  a  few minutes. The device was used for heating samples with variation of heat velocity from 5 0 C/minute up to 25 0 C/minute.   During the activation all sampleswere equally-heating treated at temperature 850 0 C.   Testing at these heat velocities indicated that the best result was at sample test C10.  The sample test C10 had electric pass power  13.76 microsiemens/cm, specific mass  0.75593 gr/cm 3 , water  content  0.038  %,  ash  rate  1.47  %,    bound-carbon  content  97.03  %,    and  iod  absorptive powwer 775.24 mg/g.
Keywords:ckarbon, slow heating

## PENDAHULUAN
Sulawesi  Utara  terkenal  dengan daerah    nyiur  melambai.  Ini  disebabkan daerahnya  dipenuhi  dengan  pohon  kelapa baik  disekitar  pantai  maupun  di  daerah pegunungan. Pemanfaatan buah kelapa sekarang  ini  masih  terfokus  pada  daging buahnya saja untuk dijadikan kopra, minyak, santan  dan  saat  ini  sedang  berkembang minyak  VCO (Virgin  Coconout  Oil) ,  sedang hasil  sampingan  lainnya  seperti  tempurung kelapa belum begitu banyak dimanfatkan. Ini terbukti  khususnya  di  Sulawesi  Utara, tempurung  kelapa  masih  banyak  dijual  di pasar  untuk  kebutuhan  bahan  bakar  yang relatif murah.
Data Riset dan Teknologi
mengatakan  bahwa  tahun  2004  hasil  ekspor karbon  aktif  bernilai  8.794.340  US$.  Salah satu  bahan  dasar  dari  karbon  aktif  tersebut adalah tempurung kelapa. Memang akademisi bahkan masyarakat sudah banyak mengatahui akan  hal  ini.  Pada  tahun  2003/2004  industri kecil  pembuatan  arang  aktif  menjamur  yang dikelola oleh masyarakat. Namun akhir-akhir ini  menghilang  karena  karbon  aktif  yang dihasilkan  kurang  bermutu  sehingga  tidak mampu bersaing dengan produk luar negeri.
Penelitian  sudah  banyak  dilakukan dalam  usaha  memperbaiki  kualitas  karbon aktif  diantaranya  kulaitas  karbon,  perbaikan proses  saat  karbonisasi  berhubungan  dengan optimasi suhu dan waktu, dan juga perbaikan
pada  saat  aktivasi  berhubungan  dengan  jenis zat  pengaktifnya,  suhu  dan  waktu.  Namun dilihat  dari  hasilnya  sampai  saat  ini  masih belum  memuaskan  dan  masih  ada  peluang untuk  meningkatkan  mutu  dari  karbon  aktif tersebut. Menurut Standart Nasional
Indonesia  (SNI)  N0.  06-3730-1995,  syarat mutu  arang  aktif  memiliki  daya  serap minimum  750  mg/g.  Dalam  hal  ini  peneliti melihat  adanya  peluang  untuk  memperbaiki kualitas  karbon  aktif  melalui  pengontrolan kenaikan  suhu  melalui  pemanasan  lambat (slow heating ) .
Arang  adalah  bahan  padat  yang berpori-pori dan merupakan hasil pembakaran  dari  bahan  yang  mengandung unsur  karbon.  Sebagian  besar  dari  pori- porinya  masih  tertutup  dengan  hidrokarbon dan  senyawa  organik  lain.  Komponen- komponen  arang    terdiri  dari  zat  mudah menguap,  abu,  air,  nitrogen  dan  sulfur (Manarsip dkk., 1996).
Beberapa  peneliti  mendefinisikan tentang karbon aktif, diantaranya: Anonim A, (2006)  mendefinisikan  arang  aktif  adalah karbon  non  grafit  yang  dapat  dihasilkan  dari semua  bahan  yang  mengandung  karbon seperti batubara, kayu, sekam padi, tempurung  kelapa  dan  sebagainya.  Menurut sembiring  dkk.,(2003)  arang  aktif  adalah arang  yang  telah  mengalami  perubahan  sifat fisik dan kimianya karena dilakukan perlakuan  aktivasi  dengan  aktivator  bahan- bahan  kimia  pada  temperatur  yang  tinggi sehingga daya jerap menjadi tinggi.
Arang  aktif  mempunyai  sifat  fisika antara  lain  berwarna  hitam,  tidak  berbau, tidak  berasa  dan  mempunyai  banyak  rongga. Luas  rongga  tersebut  menjadi  parameter penting dalam peningkatan daya jerap. Arang aktif mempunyai luas permukaan 300 sampai 2000  m 2 per  gram.  Karakteristik  bahan karbon  aktif  (ukuran  pori  dan  partikel,  luas permukaan,  permukaan  kimia,  kerapatan  dan kekasaran) sangat berpengaruh pada efisiensi penyerapan (S Baksi et al., 2004).
Menurut  Ferry  (2002)  pembuatan arang  aktif  mencakup  dua  tahap  utama  yaitu proses  karbonisasi  dan  proses  aktivasi. Karbonisasi  merupakan  penguraian  selulosa dan pegeluaran unsur-unsur non karbon yang berlangsung  pada  suhu  sekitar  600-700 0 C  . Aktivasi  adalah  suatu  perlakuan  terhadap arang  pada  suhu  yang  tinggi  dengan  tujuan memperbesar  pori  arang.  Sebagai  contoh
proses  karbinisasi  pada  serbuk  gergaji  pada temperatur 600 0 C , selama 1 jam dan aktivasi pada  suhu  760 0 selama  0,5  jam  (Rio  et  al., 2005).
Sebelum  aktivasi  dilakukan,  sampel terlebih dahulu mengalami proses
pengeringan  dan  karbonisasi.  Pengeringan dan  karbonisasi  menggunakan  pemanasan lambat (Slow  heating) dalam  kondisi  tanpa udara  (Steve  Kreck  dkk.,  2005).  Pada pembuatan  karbon  aktif  dari  serbuk  gergaji, telah  dikalukan  pemanasan  lambat  saat karbonisasi dengan kelajuan 10 0 C per  menit (Tjay  JH  et  al.,  2005).  Begitu  juga  pada proses  pembuatan  bahan  superkonduktor YBCO,  untuk  memperbaiki  kualitasnya dilakukkan pemanasan lambat dengan gradien kenaikan suhu 12 0 C per menit sampai suhu  950 0 C,  dan  saat  annealing  udara dialairkan (Nainggolan J., 2002).

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  terdiri  dari  beberapa tahap yaitu :
1. Tahap Persiapan
Tahap  persiapan  meliputi    persiapan bahan,  penggerusan,  perancangan  pemanas dengan suhu dan waktu yang terkontrol.
2. Tahap karbonisasi
Pada tahap ini, proses dilakukan secara kontinu  mulai  dari  pengeringan  sampai karbonisasi.  Pada  tahap  pengeringan  dan karbonisasi,  gradien  kenaikan  suhu  dan  lama pemanasan divariasikan.
Setalah karbonisasi kemudian dilaksanakan  pengaktifan  secara  kimia  baik untuk  sampel  dengan  pemanasan slow heating maupun pemanasan biasa.
Setelah  tempurung  kelapa  dibersihkan  dan dikeringkan,  langkah  selanjutnya  adalah karbonisasi.  Suhu  karbonisasi  maksimum adalah  650 0 C  dengan  laju  pemanasan  yang terkontrol  mengunakan  alat  pemanas  diatas. Sampel terdiri dari 10 sampel dengan variasi laju pemanasan seperti pada tabel 1.
3. Tahap aktivasi
Penelitian  ini  bertujuan  melihat pengaruh slow  heating saat  karbonisasi terhadap  kualitas  karbon  aktif,  maka  dalam aktivasi  semua  sampel  memiliki  perlakuan yang  sama.  Aktivasi  yang  dilakukan  adalah aktivasi kimia dengan agen pengaktifan NaCl 0,5 M  pada suhu 850 0 C. .

## Temparatur
karbonisasi
Pengeringan 
 t 1 t 2 t 3 t 4 jam Tabel 1. Variasi laju pemanasan saat karbonisasi Sampel C.1 C.2 C3 C.4 C.5 C.6 C.7 C.8 C.9 C.10 Kelajuan ( 0 C/menit) 25 22.5 20 17.5 15.5 15 12,5 10 7.5 5 4. Tahap Karakterisasi Untuk  melihat  kualitas  karbon  aktif dari sampel, dilakukan karakterisasi. Karakterisasi yang dilakukan adalah karakterisasi  kimia  dan  karakterisasi  fisika. Karakterisasi  kimia  meliputi  kadar  air,  kadar debu dan daya jerap ion . Karakterisasi fisika meliputi daya hantar listrik dan massa jenis. a.  Penentuan Kadar air
Sampel kering sebanyak a g ditempatkan  di  dalam  botol  timbangan  yang telah  diketahui  bobot  keringnya.  Cawan dipanaskan  dalam  oven  bersuhu  105 0 C selama 3 jam. b.  Penentuan kadar abu.
Sampel kering sebanyak a g dimasukkan  ke  dalam  cawan  porselen  yang diketahui bobot keringnya. Selanjutnya sampel  dipanaskan  dalam  tanur  750 0 C selama  6  jam.  Setelah  didinginkan  didalam desikator elama 1 jam dan ditimbang.
c.  Penentuan kadar karbon terikat
Karbon  dalam  arang  adalah  zat  yang terdapat  pada  fraksi  padat  hasil  pirolisis selain  abu  (zat  organik)  dan  zat-zat  atsiri yang  masih  terdapat  pada  pori-pori  arang. Defenisi ini hanya berupa pendekatanaya Kadar karbon terikat (%) = 100% - (b + c ) b = zat mudah menguap (%) c = Kadar abu (%)
d.  Penentuan daya jerap iod
Sample  kering  sebanyak  0,2  g dimasukkan kedalam labu asah yang dibungkus kertas karbon, ditambahkan 25 ml laritan I 2 0,1 N, kemudian dikocok selama 15 menit  pada  suhu  kamar  lalu  disaring.  Filtrat sebanyak  10  ml  dititrasi  dengan  larutan Na 2 S 2 O 3 0,1 N hingga berwarna kuning muda lalu  diberi  beberapa  tetes  larutan  kanji  1  % dan tirasi dilanjutkan sampai warna biru tepat hilang.
Daya jerap iod(mg/g) = (B–A)xNx 126.93xfp/S A = Volume Na 2 S 2 O 3 yang digunakan untuk menitrasi 10 ml larutan stok (ml) B = Volume Na 2 S 2 O 3 yang digunakan untuk menitrasi 10 ml larutan blanko (ml) N = Normalitas Na 2 S 2 O 3 fp = factor pengeceran S  = Bobot karbon aktif 126.9 = BE I 2
e.  Karakterisasi Sifat Fisika
Karakterisasi  sifat  fisika  ini  meliputi XRD,  SEM,  daya  hantar  listrik  dan  massa jenis . Pengukuran XRD dan SEM dilakukan di  Bandung,  sedangkan  pengukuran  daya hantar  listrik  dan  massa  jenis  dilakukan  di laboratorium balai industri manado.

## Gambar 1. Grafik lama pemanasan dan gradien kenaikan suhu

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Uji coba pemanas
Pemanas  yang  digunakan  adalah pemanas  yang  dilengkapi  dengan  pengontrol suhu type PXR-4. Tungku pemanas berbentuk  silinder  koaksial  dengan  tujuan panas yang dihasilkan lebih merata dan lebih efisien.  Dari  hasil  uji  coba  masih  didapatkan riak  1 0 pada  saat  suhu  dipertahankan  pada suhu  80 0 C  dan  suhu  100 0 C  beberapa  saat. Grafik uji coba yang dilakukan adalah:
Gambar 2.  Grafik Perubahan Suhu terhadap waktu dalam uji coba alat pamanas
Alat  pemanas  ini  digunakan  untuk memanaskan  sampel  dengan  variasi  kelajuan panas dari 5 0 C/menit sampai dengan 25 0 C/menit. Pada saat aktivasi semua sampel mengalami perlakuan yang sama dengan suhu pemasan 850 0 C.

## Pengujian Sifat Fisika
Pengujian  sifat  fisika  meliputi  daya hantar listrik dan konduktifitas.
a.   Daya Hantar Listrik Hasil uji daya hantar listrik dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 2.  Hasil Pengujian Daya Hantar Listrik
No  Sampel Daya Hantar listrik (microsiemens/cm) 1. C1 13.72 2. C2 13.72 3. C3 13.72 4. C4 13.75 5. C5 13.74 6. C6 13.74 7. C7 13.75 8. C8 13.76 9. C9 13.76 10. C10 13.76
Dari  hasil  terlihat  ada  kenaikan  daya hantar  listrik  bila  pemanasan  dilakukkan dengan kelajuan yang semakin kecil. Sampel
yang  dipanaskan  dengan  laju  pemanasan cepat  yaitu    25 0 C/menit  mempunyai  daya hantar  yang  lebih  kecil  dibanding  dengan sampel yang dipanaskan dengan laju pemanasan  yang  lambat  yaitu  5 0 C/menit. Daya hantar yang paling baik pada percobaan ini sebesar 13.76 microsiemens/cm.

## b.   Massa Jenis
Hasil  pengujian  massa  jenis  dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 3. Hasil Pengujian Massa Jenis
No  Sampel  Massa jenis (gr/cm 3 ) 1. C1 0.75419 2. C2 0.75431 3. C3 0.75452 4. C4 0.75470 5. C5 0.75480 6. C6 0.75498 7. C7 0.75519 8. C8 0.75528 9. C9 0.75556 10 C10 0.75593
Dari  hasil  dapat    kita  lihat  sampel yang  dipanaskan  dengan  laju  pemanasan cepat  akan  memiliki  massa  jenis  yang  lebih kecil dibanding dengan sample yang dipanaskan  dengan  laju  pemanasan  lambat. Ini  desebabkan  sampel  yang  dipanaskan dengan laju pemanasan cepat akan meghasilkan  abu  yang  banyak  sehingga massa  jenisnya  kecil.  Sampel  C1  (laju pemanasan  25 0 C/menit)  memiliki  massa jenis  0.75419  gr/cm 3 sedang  sampel  C10  ( Laju pemanasan  5 0 C/menit)  memiliki  massa jenis 0.75593 gr/cm 3 .

## a. XRD.
Dari  hasil  XRD  terlihat  tidak  ada perbedaan  yang  berarti  dari  kesepuluh sample. Salah satu hasil XRD adalah
Grafik Perubahan suhu terhadap Waktu 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 Waktu (menit) S uh u (C ) Series1

## b. SEM
Dari  hasil  SEM  juga  tidak  terdapat perbedaan yang nyata dari kesepuluh sampel. Salah satu hasil sampel adalah

## Pengujian Sifat Kimia
Pengujian  sifat  kimia  meliputi  kadar air, kadar abu, kadar karbon terikat dan daya jerap iod.
a.  Kadar Air
Hasil  uji  kadar  air  dapat  dilihat  pada  table dibawah ini.
Tabel 4. Hasil Pengujian Kadar Air No  Sampel  KADAR AIR (%) 1. C1 0.043 2. C2 0.044 3. C3 0.042 4. C4 0.038 5. C5 0.044 6. C6 0.039 7. C7 0.038 8. C8 0.039 9. C9 0.038 10. C10 0.038
Dari  hasil  diatas  terlihat  kadar  air dari  sample  yang  dipanaskan  dengan  laju pemanasan  yang  tinggi  memiliki  kadar  air yang  besar  yaitu  0,043  %.  Memang  hasil  ini sudah  dianggap  baik  tetapi  jika  dibanding dengan  sample  yang  dipanaskan  dengan  laju
pemanasan  lambat  akan  mengandung  kadar air yang lebih kecil yaitu sebesar 0,038 %.

## b.  Kadar Abu
Hasil uji kadar abu dapat dilihat pada table dibawah ini.
Tabel 5. Hasil Pengujian Kadar Abu No  Sampel  KADAR ABU (%) 1. C1 1.88 2. C2 1.82 3. C3 1.73 4. C4 1.70 5. C5 1.53 6. C6 1.50 7. C7 1.48 8. C8 1.48 9. C9 1.47 10. C10 1.47 Seperti  kita  duga  sebelumnya  bahwa sampel yang dipanaskan dengan laju
pemanasan  tinggi  akan  mengakibatkan  kadar abu  yang  tinggi.  Namun  karena  semua sample  dalam  penelitian  ini  dipanaskan dengan  laju  pemanasan  tetap,  terlihat  hasil kadar  abu  masih  tergolong  relative  kecil  dan sesuai  dengan  dengan  standart  mutu  arang aktif  dari  Standart  Nasional  Indonsia  (SNI) No.  06-3730-1995.  Kadar  abu  yang  paling kecil  didapat  pada  sample  yang  dipanaskan dengan  laju  pemanas  yang  paling  lambat (C10) yaitu hanya 1.47 % saja.

## c.  Kadar Karbon Terikat
Hasil  uji  kadar  karbon  terikat  dapat dilihat pada table dibawah ini.
Tabel 6.Hasil Pengujian Karbon Terikat
No Sampel Kadar Karbon Terikat (%) 1. C1 95.52 2. C2 94.01 3. C3 93.23 4. C4 96.04 5. C5 94.05 6. C6 95.51 7. C7 95.62 8. C8 95.85 9. C9 96.53 10. C10 97.03
Tingginya  kadar  karbon  terikat  dari arang  aktif  dalam  penelitian  ini  seperti terlihat  dalam  tabel  diatas,  dikarenakan tingginya kandungan karbon dalam tempurung  kelapa  sebagai  bahan  utama dalam  pembuatan  arang  aktif.  Hasil  diatas juga  menunjukkkan  adanya  peningkatan kadar karbon terikat seiring dengan turunnya laju  pemanasan  yang  walaupun  tidak  terlalu signifikan.  Hasil  terbaik  pada  sample  C10 dengan    laju  pemanasan  5 0 C/menit  dengan kadar karbon terikat sebesar 97.03 %.

## c.  Daya Jerap Iod
Penentuan daya jerap iod dari karbon aktif  yang  dihasilkan  dalam  penelitian  ini dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 7.  Hasil Pengujian Daya Jerap
No Sampel Daya Jerap(mg/g) 1. C1 743.32 2. C2 744.12 3. C3 750.10 4. C4 752.14 5. C5 758.20 6. C6 761.21 7. C7 763.43 8. C8 765.45 9. C9 766.57 10. C10 775.24
Dalam  aplikasi  daya  jerap  iod merupakan  variabel  yang  sangat  dominan dalam penentuan kualitas arang aktif tersebut. Hasil pada table diatas tergolong sangat baik jika  dibanding  dengan  syarat  mutu  Standar Nasional  Indonesia  No.  6-3730-1995.  Yang paling  menggembirakan  ada  kenaikan  daya jerap  yang  teratur  seiring  dengan  laju pemansan yang semakin lambat. Pada sample dengan  laju  pemanasan  5 0 C/menit,  daya jerap iodnya sebesar 775.24 mg/g.

## KESIMPULAN
1. Didapatkan alat pemanas dengan pengontrol  suhu  type  PXR-4,  tungku pemanas berbentuk silinder dan didapatkan riak 1 0 saat suhu dipertahankan pada  suhu  80 0 C  dan  suhu  100 0 C beberapa saat.
2. Kecepatan  pemanasan  yang  paling  baik pada pembuatan arang aktif saat
karbonisasi adalah dengan laju pemanasan 5 0 C/menit saat aktivasi pada suhu pemasan 850 0 C.
3. Hasil  uji  pada  laju  pemanasan  tersebut pada  sampel  uji  C10  adalah:daya  hantar 13.76  microsiemens/cm,  massa  jenis 0.75593 gr/cm 3 , kadar air 0,038 %, Kadar abu 1.47 %,  kadar karbon terikat sebesar 97.03 %, dan daya jerap iod 775.24 mg/g.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim  A.  2006.  Activated  Chorcoal. http. www.answer.com/topik/activated.c arbon [Agustus 2006]
Ferry,  J.  2002.  Pembuatn  Arang  Aktif  dari
Serbuk Gergaji Kayu sebagai Adsorben pada Pemurnian Minyak Goreng Bekas. [skripsi] FMIPA IPB, Bogor. Manarsip,  J.,  Petrus.,  Hendrik  T.,  Venny  A., Ramly P., Zetly S. 1996. Pengembangan pemanfaatan tempurung  Biji  Pala  sebagai  Arang Aktif . Balai Penelitian dan Pengembangan Industri , Manado. Nainggolan J., 2002. Pembuatan Supperkonduktor YBCO dan karakterisasinya. Jurnal  sains,  Vol  2
No.1.
Rio  S.,  Le  Coq  L.,  Faur  C.,  Le  Cloirec  P. 2005. Production  of  porous carbonaceous  adsorbent  from  physical activation of sewage sludge : application  to  wastewater  treatment
Nanyang Tecnological University, Singapore.
S  Baksi,  Soumitra  Biswas  and  S.  Mahajan.
2005. Activated Carbon from Bambo- Technology Development towards commercialization , Paper of
Departement  of  Chimical  engineering of IIT Bombay.
Sembiring,  M.,  Tuti.  S  2003.  Arang  Aktif  (
Pengenalan dan Proses Pembuatannya). http://www.library.usu.ac.id/modules.p hp?op=modload&name=Downloads&fi le=index&reg=getit&lid=643.
[15
September 2005].
Steve  Kvech,  Erika  2005. Properties  of Actived  Carbon  file ://F:\  Honey  %20 Skripsi\Activated%20Carbon.  htm.  [15 Oktober 2005]