## Pendahuluan
Kelapa sawit  merupakan tumbuhan tropis yang  telah  dikenal  selama  dua  dekade  terakhir di  negara-negara  berkembang  Asia  Tenggara. Tanaman  vegetatif  ini  memiliki  peran  utama pada  berbagai  proyek  industri  strategis,  karena dapat  meningkatkan  pendapatan  di  berbagai sektor  penting  pada  negara  yang  memproduksi kelapa  sawit,  seperti  Indonesia,  Malaysia,  dan Thailand  [1].  Setiap  pohon  kelapa  sawit  dapat menghasilkan 22 pelepah/tahun, rata-rata bobot pelepah  per  batang  mencapai  2,2  kg,  sehingga
setiap hektar dapat menghasilkan pelepah segar sekitar  9  ton/tahun  atau  setara  dengan  1,64 ton/tahun  bahan  kering.  Angka  tersebut menunjukkan  tingkat  potensi  yang  besar  dari pelepah  sawit  sebagai  pakan  temak,  namun pemanfaatannya  terkendala  dengan  rendahnya tingkat  kecernaan  karena  kadar  NDF  ( Neutral Detergent  Fiber )  dan  Lignin  yang  tinggi  [2]. Pelepah kelapa sawit termasuk kategori  limbah basah ( wet by-products ) karena masih mengandung  kadar  air  sekitar  70-75%  [3,4], Jumlah  produksi  pelepah  kelapa  sawit  sekitar
KARAKTERISTIK KARBON AKTIF DARI PEMANFAATAN LIMBAH TANAMAN KELAPA SAWIT DENGAN PENAMBAHAN AKTIVATOR NATRIUM KARBONAT (Na 2 CO 3 ) DAN NATRIUM KLORIDA (NaCl)

## CHARACTERISTICS OF ACTIVATED CARBON USING PALM OIL WASTE
PLANTS WITH ADDITION ACTIVATORS OF SODIUM CARBONATE (Na 2 CO 3 ) AND SODIUM CHLORIDE (NaCl)
Gewa Handika*, Seri Maulina, Vidyanova Anggun Mentari Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,
Jl. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
*Email : gewadika@gmail.com

## Abstrak
Pohon  kelapa  sawit  dapat  menghasilkan  22  pelepah  /  tahun,  rata-rata  bobot  pelepah  per  batang mencapai 2,2 kg, sehingga setiap hektar dapat menghasilkan pelepah segar sekitar 9 ton / tahun atau setara dengan 1,64 ton/tahun bahan kering . Karbon aktif dapat digunakan sebagai agen penyerap yang baik untuk proses purifikasi gas dan penghilangan polutan organik dari air, seperti pada limbah cair. Paper ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan karakteristik karbon aktif dari bahan baku  pelepah kelapa sawit (elaeis guineensis Jacq) dengan variasi zat aktivator yaitu natrium karbonat (Na 2 CO 3 ) dan  natrium  klorida  (NaCl).  Konsentrasi  aktivator  yang  digunakan  masing  masing  adalah  10% dengan  suhu  aktivasi    600 ° C.  Kualitas  karbon  aktif  yang  dihasilkan  dilakukan  analisis  morfologi permukaan  karbon  aktif  dan  analisis  spektra  secara  FTIR  terhadap  karbon  aktif  Hasil  identifikasi dengan spektrofotometer FTIR  menunjukkan bahwa karbon aktif pada penelitian  ini  mengandung gugus fungsi O-H, C=O, C=C, C-C, dan C-H.
Kata kunci : karbon aktif, pelepah kelapa sawit, natrium klorida, natrium karbonat.

## Abstract
Oil palm tree can produce 22 oil palm frond / year, the average weight of frond per rod reaches 2.2 kg, so that each hectare can produce fresh frond about 9 tons / year or equivalent to 1.64 tons / year of dry matter. Activated carbon can be used as a good absorbent agent for gas purification process and removal of organic pollutants from water, such as in liquid waste. The objective of this paper is to know the different characteristics of activated carbon from oil palm frond (elaeis guineensis jacq) as raw material with variation of activator sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and sodium chloride (NaCl). The activator concentration used is 10% each with an activation temperature of 600 ° C. The quality of activated carbons was analyzed by surface active carbon morphology and FTIR spectra analysis on  activated  carbon.  The  result  of  identification  with  FTIR  spectrophotometer  showed  that  the activated carbon in this study contained the functional groups of O-H, C = O, C = C, C-C, and C-H.
Keyword s : activated carbon, oil palm froond, sodium chloride, sodium carbonate.
5500  kg/  (ha)(tahun)  [2].  Setara  dengan  1,64 ton/tahun  bahan  kering.  Angka  tersebut menunjukkan  tingkat  potensi  yang  besar  dari pelepah  sawit  sebagai  pakan  temak,  namun pemanfaatannya  terkendala  dengan  rendahnya tingkat  kecernaan  karena  kadar  NDF  ( Neutral Detergent  Fiber )  dan  Lignin  yang  tinggi  [4]. Ketersediaan  tanaman  kelapa  sawit  beserta limbahnya sangat besar dan melimpah. Limbah tanaman  kelapa  sawit  dapat  dikurangi  dengan memanfaatkan  limbah  tanaman  kelapa  sawit sebagai  bahan  alternatif  dalam  pembuatan karbon, selain dapat meningkatkan manfaat dari limbah,  diharapkan  dapat  memberikan  nilai ekonomi yang lebih juga.
Berdarkan  latar  belakang  diatas,  maka perlu  dilakukan  penelitian  tentang  pembuatan dan  karakterisasi  karbon  aktif  dari  pelepah kelapa  sawit  dengan  aktivator  natrium  karbonat (Na 2 CO 3 ) dan natrium klorida (NaCl).

## Teori
Karbon aktif adalah karbon amorf yang luas permukaannya  berkisar  antara  300-3500  m 2 /g dan  telah  mendapat  perlakuan  dengan  uap  serta panas  sampai  mempunyai  afinitas  yang  kuat sekali untuk menyerap (absorbsi) berbagai bahan dengan  kemampuan  yang  besar  yaitu  25-100% terhadap  berat  karbon  aktif  [4].  Hal  ini berhubungan dengan struktur pori  internal  yang menyebabkan  karbon  aktif  mempunyai  sifat sebagai adsorben. 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  digunakan  dalam berbagai  bidang  seperti  industri  obat  dan makanan  untuk  menyaring,  penghilangan  bau dan rasa. Industri kimia perminyakan, pembersih air,  budi  daya  udang,  industry  gula,  pemurnia gas, katalisator dan pengolahan pupuk [4].
Struktur permukaaan karbon aktif adalah berpori-pori.  Bardasarkan  IUPAC,  ukuran  pori diklasifikasikan  menjadi  daerah  mikropori, daerah  mesopori,  dan  daerah  makropori  [5]. Skema  struktur  pori  karbon  aktif  dapat  dilihat pada gambar 1.
Proses pembuatan karbon aktif terdiri dari karbonisasi  dan  aktivasi.  Aktivasi  dalam pembuatan karbon aktif terdiri dari aktivasi fisika dan  aktivasi  kimia.  Proses  aktivasi  yang umumnya  pengaktivasiannya  menggunakan  gas aktivasi, gas yang biasanya digunakan adalah N 2 , CO 2 ,  dan  uap  air.  Sedangkan,  ciri  khas  aktivasi kimia  adalah  digunakannya  suatu  activating agent yang pada umumnya adalah golongan dari
Gambar 1. Skema Struktur Pori Karbon Aktif
hidroksida  (KOH  atau  NaOH),  ZnCl 2 ,  dan H 3 PO 4 .
Penelitian  akan  melakukan  tentang  studi perbandingan  morfologi  karbon  aktif  dari pelepah  kelapa  sawit  dengan  aktivator  natrium karbonat  (Na 2 CO 3 ) dan natrium klorida (NaCl).

## Metodologi Penelitian
Sebanyak 30 gram sampel dimasukkan ke dalam beaker glass untuk  diaktivasi dengan 300 ml larutan natrium karbonat dan natrium klorida dengan konsentrasi 10% selama 2 jam pada suhu 80 o C dengan menggunakan hot plate. Kemudian diimpregnasi selama 24 jam pada suhu ruangan. Setelah sampel diimpregnasi, dilakukan penyaringan  untuk  memisahkan  filtrat  dan larutan.  Kemudian  filtrat  yang  dihasilkan  di masukkan kedalam oven sampai kering.

## Hasil Analisis Morfologi Permukaan Karbon Aktif
Struktur  morfologi  permukaan  karbon aktif  yang  diperoleh  dapat  dianalisa  dengan metode Scanning Electron Microscophys (SEM). Hasil  analisa  Scanning  Electron  Microscopy (SEM)  pada  karbon  aktif  yang  dihasilkan  dari pelepah kelapa sawit ditunjukkan pada Gambar 2
Pada  Gambar  2  terlihat  morfologi permukaan  dari  karbon  aktif  pelepah  kelapa sawit  memiliki  permukaan  pori-pori  yang  kasar dan tidak teratur.  Hal ini disebabkan oleh proses aktivasi yang menghasilkan permukaan pori luar yang  luas  dengan  permukaan  yang  tidak beraturan dan  tersebar  di  seluruh  karbon  aktif. Proses  aktivasi  menyebabkan  banyak  senyawa volatil  yang  terlepas,  sehingga  membuka  pori karbon dan mengurangi penutupan hidrokarbon. Hal  ini  sesuai  yang  dikemukakan  oleh  Novicio et.al. dan Bonelli et.al. (2001), pembentukan dan pembesaran  pori  disebabkan  oleh  penguapan komponen selulosa yang terdegradasi.
(a)

## (b)
Gambar 2. Hasil Scanning Electron Microscophys (SEM)  (a)    Karbon  Aktif  dengan  Aktivator Natrium  Klorida    (b)  Karbon  Aktif  dengan Aktivator Natrium Karbonat
Pengurangan senyawa hidrokarbon menghasilkan  permukaan  karbon  aktif  terlihat semakin  jelas.  Proses  aktifasi  bertujuan  untuk memperbesar pori yaitu dengan cara
memecahkan ikatan hidrokarbon atau
mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga karbon mengalami perubahan yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi [6].
Na 2 CO 3 terurai  dari  senyawa  logam natrium menjadi karbon selama proses karbonisasi sesuai dengan reaksi berikut :
Na 2 CO 3 + 2C 2Na + 3CO …(1)
Atom  logam  natrium  yang  terbentuk  selama tahap  aktivasi  dan  karbonisasi,  dapat  masuk  ke dalam  struktur  karbon  yang  dapat  memperluas pori-pori dan menciptakan porositas baru.
Pada  Gambar  2a  dan  2b  terdapat perbedaan  struktur  pori  karbon  aktif  teraktivasi Na 2 CO 3 dengan  karbon  aktif  teraktivasi  NaCl. Pada  karbon  aktif  dengan  aktivator Na 2 CO 3 ,
pori-pori  yang  terbentuk  lebih  banyak  dan membentuk rongga-rongga pori dengan
kedalaman  yang  lebih  besar  bila  dibandingkan dengan karbon aktif teraktivasi NaCl.

## Analisis Gugus Fungsi Karbon Aktif
Analisa  gugus  fungsi  karbon  aktif  yang diperoleh dapat dianalisa dengan metode Fourier Transform  Infrared  (FTIR),  yaitu  metode spektroskopi inframerah yang dilengkapi dengan transformasi  Fourier  untuk  analisis  hasil spektrumnya. Metode spektroskopi yang digunakan adalah metode absorpsi, yaitu metode spektroskopi  yang  didasarkan  atas  perbedaan penyerapan radiasi inframerah.
Gambar  3  adalah  hasil  analisa  Fourier Transform  Infrared  (FTIR)  pada  karbon  aktif yang dihasilkan.
Gambar  3.  Hasil  Fourier  Transform  Infra  Red (FTIR) pelepah kelapa sawit, karbon Aktif Na 2 CO 3 dan karbon aktif NaCl.
Puncak  serapan  3421,72  cm -1 yang dimiliki oleh pelepah kelapa  sawit, karbon aktif NaCl. Puncak serapan pada bilangan 3500- 3200 cm -1 (merujuk pada O-H stretching)
mengindikasi adanya gugus fungsi O-H
(hidroksil).  Dari  hasil  yang  diperoleh  terjadi penurunan  puncak  serapan,  hal  ini  karena penguraian gugus OH pada holoselulosa maupun lignin  pelepah  kelapa  sawit.  Peningkatan  suhu saat karbonisasi menyebabkan gugus OH terurai membentuk  struktur    baru  yaitu  rantai  karbon. Besarnya  gugus  hidroksil  merupakan  cerminan dari  banyaknya senyawa kimia pada tempurung
0 20 40 60 80 100 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Bilangan Gelombang (cm -1 ) Na2CO3 NaCl Pelepah 3421,72 2997,3 8 2951,09 1631,78 1600,92 1435,04 1403,17 3421,72 Na 2 CO NaCl
kemiri  yang  mengandung  gugus  OH  seperti senyawa  alkohol  dan  fenol  [8].  Penurunan puncak  serapan  merupakan  petunjuk  mulai terbentuknya senyawa aromatik yang merupakan unsur penyusun karbon aktif [7].
Penggunaan aktivator kimia saat aktivasi ternyata masih berperan dalam  mengidentifikasi gugus  O-H  pada  arang  aktif.  Gugus  O-H cenderung  berasal dari reaksi antara zat aktivator dengan  senyawa  bebas  pada  permukaan  karbon yang  diaktivasi  [9].  Gugus  fungsi  pada permukaan  arang  aktif  yang  diaktivasi  dengan steam akan membentuk arang aktif yang bersifat polar.
Pada  spektrum  gelombang  FTIR  karbon aktif  NaCl,  muncul  puncak  serapan  dengan bilangan  gelombang  1600,92  cm -1 .  Puncak serapan pada bilangan 1820-1600 cm -1 mengindikasikan keberadaan gugus C=O. Gugus C=O merupakan gugus khas yang terdapat pada karbon  aktif  dan  menunjukkan  bahwa  pelepah kelapa sawit membentuk zat aktif karbon [8].
Proses  aktivasi  pada  karbon  aktif  NaCl juga telah membentuk ikatan C=C yang ditandai dengan  adanya  pemunculan  spektrum  pada bilangan  gelombang  1403,17  cm -1 .  Puncak serapan pada bilangan 1500-1400 cm -1
mengindikasikan keberadaan gugus C=C. Gugus C=C  menunjukkan  adanya  peningkatan  kadar karbon.
Pada  puncak  serapan  dengan  bilangan gelombang  2951,09  cm -1 dan  2997,38  cm -1 mengindikasikan keberadaan gugus C-H (3000- 2850  cm -1 )  yang  menunjukkan  adanya  senyawa alkana  [9].  Gugus  fungsi  yang  terdapat  pada karbon  aktif  pelepah  kelapa  sawit  yaitu  gugus C=O, C=C, C-C dan C-H.

## Kesimpulan
Hasil  penelitian  yang  dilakukan  dan analisa  mengenai  morfologi  dan  gugus  fungsi pada  karbon  aktif  diperoleh  pada  morfologi permukaan  karbon  aktif  teraktivasi natrium karbonat pori-pori  yang  terbentuk  lebih  banyak dan  membentuk  rongga-rongga  pori  dengan kedalaman  yang  lebih  besar  bila  dibandingkan dengan karbon aktif teraktivasi natrium klorida.
Hasil identifikasi dengan
spektrofotometer  FTIR  menunjukkan  bahwa karbon  aktif  pada  penelitian  ini  mengandung gugus fungsi C=O, C=C, C-C, dan C-H.

## Daftar pustaka
[1] A.  F.  Ramdja,  M.  Halim  dan  J.  Handi,
Pembuatan  Karbon  Aktif  dari  Pelepah Kelapa (Cocus nucifera)”, Jurusan Teknik Kimia,  Fakultas  Teknik,  Universitas
Sriwijaya,  Jurnal  Teknik  Kimia,  No.  2, Vol. 15, April 2008.
[2] A.  Imsya  dan  R.  Palupi,  Perubahan Kandungan  Lignin,  Neutral  Detergent Fiber  (NDF)  dan  Acid  Detergent  Fiber
(ADF),Pelepah  Sawit  Melalui  Proses
Biodegumming  sebagai  Sumber  Bahan Pakan  Serat  Ternak.  Fakultas  Pertanian Universitas  Sriwijaya,  Jurnal Nutrisi dan pakan, Vol. 3 No. 5, Maret 2009.
[3] A. Napitupulu,  Impregnasi  Karbon Aktif dengan  Sulfida  Untuk  Mengikat  Ion Tembaga (II) dan Kadmium (II) didalam Air.  Program  Studi  Kimia,  Sekolah Pascasarjana, Universitas Sumatera Utara, Jurnal Teknik Kimia Vol. 2, No. 3 (2009), ISSN : 2338-3357 [4] G.  S.  Pambayun,  R.Y.E.  Yulianto,  M. Rachimoellah dan M.M. Putri,
Pembuatan  Karbon  Aktif  dari  Arang
Tempurung  Kelapa  dengan  Aktivator
ZnCl 2 dan  Na 2 CO 3 sebagai  Adsorben untuk Mengurangi Kadar Fenol dalam Air Limbah”, Jurnal Teknik POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: 2337-3539.
[5] J.  Mohammed.,  N.  S.Nasri,  M.  A.  A
Zaini, U. D. Hamza, H. M. Zain dan F. A. Arif, Optimization Of Microwave Irradiated  -  Coconut  Shell  Activated Carbon Using Response Surface Methodology For Adsorption Of Benzene And  Toluene”,  Journal  of  Desalination and Water Treatment. Vol. 4(2) No. 3
[6] M. J. A. Menéndez, A. A. B. Fidalgo, Y. Fernández,  L.  Zubizarreta,  E.G.  Calvo,
J.M.  Bermúdez,  Microwave  heating processes  involving  carbon  materials”,
Journal  Fuel  Processing  Technology,Vol 91 (2010) :  1–8 [7] O.  Rodenas,  M.  A.  Cazorla,  D,  Solano- Linares, Understanding Chemical Reaction Between Carbon and NaOH and KOH  An  Insight  into  the  Chemical Activation  Mechanism  Carbon,  Vol  41: 267- 275.
[8] S. C. Matthew, A. Adebayo, E. C. Lima, R.  C.  P.  S.  Thue,  D.  T.  Prola,  M..  J.
Rosero,  Microwave-Assisted  Activated Carbon  From  Cocoa  Shell  as  Adsorbent
For  Removal  of  Sodium  Diclofenac  and Nimesulide  From  Aqueous  Effluents”,
Journal  of  Hazardous  Materials  Vol  289 (2015):  18–27
[9] S.  Mansooreh  and  T.  Kaghazchi,  Low- Cost  Adsorbents  from  Agricultural  By- Products  Impregnated  with  Phosphoric
Acid”,  Journal  of  Advanced  Chemical
Engineering Research. Vol : 3(1)