Review Potensi Biomassa Cangkang Kemiri (Aleurites moluccana) Sebagai Bahan Baku Karbon Aktif Penyerap Merkuri
Eka Marya Mistar 1 * , Rita Sunartaty 2 , Ikramullah Zein 3 ,
Maulinda 4 , Chairul Amni 5
1 Program Studi Teknik Kimia, Universitas Serambi Mekkah Banda Aceh Indonesia
2 Program Studi Teknologi Pangan, Universitas Serambi Mekkah Banda Aceh Indonesia 3,4,5 Program Studi Teknik Industri, Universitas Serambi Mekkah Banda Aceh Indonesia * Koresponden email : eka.marya.mistar@serambimekkah.ac.id Diterima: 17 November 2022 Disetujui: 30 November 2022

## Abstract
Activated  carbon  derived  from  biomass  as  an  adsorbent  has  attracted  much  interest  due  to  its environmentally friendly nature, abundant and porous structure. This paper aims to summarize literature studies  of  activated  carbon  generated  from  candlenut  shells (Aleurites  moluccana) via  a  chemical  was activation  process.  The  availability  of  these  raw  materials  is  very  abundant  in  Indonesia  that  requires serious attentions to reduce the accumulation of solid waste which cause the environmental problems. One possible solution is that the biomass can be converted to an adsorbent which can absorb the heavy metal that can damage the environment. The results of previous studies indicate that activated carbon produced from candlenut shells could effectively absorbs mercury.
Keywords : activated carbon, candlenut shell, biomass, adsorbent, mercury

## Abstrak
Karbon  aktif  dari  biomassa  sebagai  adsorben  telah  menarik  banyak  minat  karena  sifatnya  yang  ramah lingkungan, bahan baku yang melimpah dan strukturnya yang berpori. Dalam konteks ini, dilakukan studi literatur  karbon  aktif  yang  dibuat  dari  cangkang  kemiri (Aleurites  moluccana) melalui  proses  aktivasi dengan  impregnasi  aktivator  kimia.  Ketersediaan  bahan  baku  tersebut  sangat  melimpah  di  Indonesia, sehingga  memerlukan  perhatian  serius  agar  mengurangi    penumpukan  limbah  padat  yang  akan menyebabkan masalah lingkungan. Salah satu solusi yaitu biomassa tersebut dapat diolah menjadi adsorben yang dapat menyerap limbah logam berat yang dapat mencemari lingkungan. Penelitian ini menggunakan metode tinjauan sistematis, yaitu pencarian literatur yang sistematis dan komprehensif. Berdasarkan studi literatur ini, limbah cangkang kemiri sangat banyak tersedia di Indonesia dan masih kurang dimanfaatkan. Cangkang kemiri berpotensi menjadi bahan baku karbon aktif yang dapat menyerap logam berat seperti merkuri (Hg).
Kata kunci : karbon aktif, cangkang kemiri, biomassa, adsorben, merkuri

## 1. Latar Belakang
Kemiri  ( Aleurites  moluccana )  merupakan  tanaman  yang  termasuk  dalam  famili Euphorbiaceae (jarak-jarakan)  dan  tumbuh  subur  di  daerah  beriklim  tropis  [1].  Tanaman  kemiri  merupakan  tanaman industri karena produk yang dihasilkan dapat dimanfaatkan sebagai bahan industri [2]. Biji Kemiri maupun bagian tanaman  lainnya dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku industri  farmasi,  kecantikan, cat, dan sebagainya. Selama ini hanya biji kemiri yang dimanfaatkan dari pada kulit bijinya. Perbandingan antara biji kemiri dan cangkangnya adalah 3:7.
Pencemaran  lingkungan  yang  dipicu  oleh  ion  logam  berat  beracun  telah  menjadi  isu  global  dan pertimbangan mendasar banyak pemangku kepentingan dalam beberapa dekade terakhir. Merkuri (II) atau Hg 2+ , merupakan ancaman yang signifikan bagi kesehatan manusia, tumbuhan, dan kehidupan akuatik [3]. Pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh Hg 2+ dalam suatu ekosistem melibatkan ketidakstabilan dan penyebaran  cepat  Hg 2+ ke  media  lingkungan,  seperti  air,  atmosfer,  tanah,  dan  tanaman.  Hg 2+ dapat terakumulasi melalui sistem rantai makanan; banyak kasus keracunan Hg 2+ yang dilaporkan disebabkan oleh konsumsi makanan yang terkontaminasi [4].
Ion berbahaya ini dapat diserap ke dalam aliran darah dan menyebar ke seluruh jaringan, sehingga menyebabkan  berbagai kondisi akut, termasuk penurunan fungsi sistem saraf pusat, neurotoksisitas kuat,
penyakit paru, kerusakan nefritik, nyeri dada, penurunan kesuburan, cacat lahir, dan kemacetan pembuluh darah  [5].  Berbagai  teknologi  telah  dibuat  untuk  menghilangkan  Hg2+  dari  media  berair,  misalnya, koagulasi, pengendapan kimia, ekstraksi pelarut, ultrafiltrasi, foto katalisis, pertukaran ion, osmosis balik, adsorpsi [6].
Adsorpsi  menggunakan  karbon  aktif  khususnya,  telah  diteliti  sebagai  teknik  yang  efektif  untuk menghilangkan ion logam berat dari air limbah industri. Karbon aktif merupakan karbon yang diaktivasi sehingga  kapasitas adsorpsinya meningkat. Karbon aktif merupakan bahan yang banyak digunakan dalam industri  kimia  [7].  Karakteristik  unggul yang  dimiliki  karbon  aktif  seperti  luas  permukaan  yang  tinggi, stabil  secara  fisik  dan  kimia  membuat  karbon  aktif  digunakan  dalam  berbagai  aplikasi,  mulai  dari pemurnian  air,  elektroda  super  kapasitor,  filter  gas,  pendukung  katalis  dan  penanganan  limbah [8][9][10][11].
Produksi  karbon  aktif  modifikasi  untuk  banyak  aplikasi  tetap  menjadi  topik  penelitian  untuk pengembangan lebih lanjut.  Karbon aktif menawarkan kapasitas dan laju adsorpsi yang tinggi, efisiensi penyisihan  yang  tinggi,  kemampuan  penghilangan  selektif,  kelayakan  ekonomi,  kemudahan pengoperasian,  biaya  rendah,  dan  berbagai  prekursor  yang  tersedia  [12].  Tujuan  dari  artikel  ini  untuk mengkaji  potensi  biomassa  pemanfaatan  limbah  cangkang  kemiri  menjadi  karbon  aktif  sehingga bermanfaat bagi lingkungan dan bernilai jual tinggi.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode tinjauan sistematis, yaitu pencarian literatur yang sistematis dan komprehensif dilakukan di database jurnal. Antara lain SINTA, Research Gate, Science Direct, dan Google Scholar, yang diterbitkan antara tahun 2010 dan 2022. Selanjutnya dilakukan analisa terhadap data data yang telah diperoleh untuk dirangkum.

## 3. Hasil dan pembahasan

## 3.1 Limbah Cangkang Kemiri
Karakteristik karbon aktif dari cangkang kemiri ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik karbon aktif cangkang kemiri Parameter Unit Value Luas permukaan Volume m 2 /g 1183 pori total Diameter pori cm 3 /g 0.67 rata-rata Å 2.32 Sumber [16]
Gambar  1 merupakan  hasil  SEM  karbon  aktif  yang  menunjukkan  sifat  berpori  dengan  sejumlah lubang dan kerutan, dan area permukaan spesifik yang tinggi.
Gambar 1. Struktur morfologi karbon aktif berbahan baku cangkang kemiri Sumber: Dokumentasi pribadi (2022)
Suhu pirolisis dan rasio berat karbon terhadap aktivator kimia mempengaruhi kualitas karbon aktif. Penurunan sifat fisik dapat disebabkan oleh kerusakan karbon akibat proses pemanasan selama aktivasi. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa suhu pirolisis yang tinggi dapat mempengaruhi diameter pori rata-rata. Peningkatan ukuran diameter pori terjadi dalam beberapa tahap, dimulai dengan pembukaan pori- pori  yang  sebelumnya  tertutup,  pembentukan  pori-pori  baru,  dan pembesaran  pori-pori  yang  terbentuk. Peningkatan diameter pori juga berpotensi menurunkan luas permukaan [17].
Beberapa penelitian yang melaporkan kapasitas adsorpsi yang baik dari karbon aktif yang berbasis biomassa. Tabel 2 merupakan perkembangan adsorpsi merkuri oleh karbon aktif berbahan baku biomassa. Produksi karbon aktif cangkang kemiri dari limbah pertanian merupakan adsorben yang berpotensi untuk menyerap merkuri dalam air limbah.
Tabel 2. Kapasitas adsorpsi berbagai karbon aktif dari biomassa Penelitian Biomassa Hasil penelitian Properties and adsorptive performance of candlenut shell and its  porous  charcoals  for  aqueous mercury (II) removal [16] Cangkang kemiri 214,36 mg/g Evaluation  of  mercury  (Hg2+) adsorption capacity using exhausted coffee waste [18] Cangkang kopi 31,75 mg/g Sorption  of  mercury  (II)  and atrazine  by  biochar,  modified biochars and biochar based activated  carbon  in  aqueous solution [19] Jerami Jagung 92.23 mg/g Palm shell activated carbon impregnated  with  task-specific ionic-liquids  as  a  novel  adsorbent for  the  removal  of  mercury  from contaminated water [20] Cangkang sawit 83.33 mg/g Elimination of mercury by adsorption  onto  activated  carbon prepared from the biomass material [21] Cangkang kacang pistachio 147.1 mg/g A comparative study on the sorption characteristics of Pb(II) and Hg(II) onto activated [22] Tempurung kelapa 38.60 mg/g
Tabel 2 menunjukkan bahwa kapasitas adsorpsi karbon aktif berbahan cangkang kemiri lebih tinggi bila dibandingkan dengan karbon aktif dari bahan baku lainnya, oleh karena itu, cangkang kemiri sangat berpotensi bila diproduksi menjadi karbon aktif yang selanjutnya akan digunakan sebagai salah satu cara penanganan pencemaran lingkungan. Pemanfaatan limbah cangkang kemiri untuk teknologi adsorpsi juga dapat bermanfaat bagi petani kemiri. Adsorben dari cangkang kemiri akan menghasilkan keuntungan bagi petani  serta  mengurangi  tekanan  terhadap  lingkungan.  Transformasi  kulit  kemiri  menjadi  bahan  yang bermanfaat seperti bioadsorben akan memberikan pendapatan yang lebih tinggi, mengurangi jumlah limbah pertanian secara signifikan, dan mempromosikan pelestarian lingkungan dengan mempertahankan sumber karbon sebagai struktur yang kokoh.

## 3.2 Potensi penghasil kemiri di Indonesia
Produksi kemiri di Indonesia mencapai 100.700 metrik ton per Tahun [23]. Mengacu pada statistik FAO  tentang produksi  kemiri,  produksi  kemiri  dunia  pada  tahun 2020  adalah  554.490  metrik  ton  [24]. Provinsi penghasil kemiri terbesar di Indonesia yaitu Nusa Tenggara Timur, Nanggroe Aceh Darussalam,
Sumatera  Utara,  Sumatera  Barat  dan  Sulawesi  Selatan  [1].  Cangkang  kemiri  merupakan  limbah agroindustri  yang  dihasilkan  dari  pengolahan  buah  kemiri  yang  merupakan  produk  pertanian.  Karena produk  agroindustri  ini mengandung  sekitar  66,1%  cangkang,  limbah  padat,  sekitar  366.518  metrik  ton limbah dihasilkan dari produksi kemiri setiap tahun [24]. Salah satu daerah penghasil kemiri yang terbesar adalah di Provinsi Nusa Tenggara Timur [25], dimana produksi per tahun kemiri ditampilkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Produksi kemiri di Provinsi Nusa Tenggara Timur Sumber : bps.go.id
Provinsi  Aceh  juga  merupakan  salah  satu  daerah  penghasil  kemiri  terbesar  di  Indonesia.  Luas perkebunan kemiri di Provinsi Aceh ditampilkan pada Gambar 3 [25].
Gambar 3. Luas perkebunan kemiri di Provinsi Aceh Sumber : bps.go.id
Pada  tahun  2019,  Kabupaten  Aceh  Besar  telah  menjadi  salah  satu  kabupaten  yang  dapat memproduksi kemiri 100ton/bulan.  Kecamatan Seulimum dan kecamatan lembah Seulawah merupakan daerah yang telah lama dikenal sebagai pusat penghasil kemiri [26].  Bagi masyarakat Aceh, keberadaan kemiri sangat dekat dengan kehidupan sehari hari, diantaranya sebagai rempah pelengkap bumbu masakan dan sumber minyak, sehingga  kebutuhan akan kemiri terus meningkat .
23500 24000 24500 25000 25500 26000 26500 27000 27500 28000 2014 2015 2016 T o n Tahun Kemiri 0 5000 10000 15000 20000 25000 2012 2013 2014 2015 2016 2017 H ekt ar Tahun

## 4. Kesimpulan
Perkebunan  kemiri  di  Indonesia  tersebar  di  beberapa  provinsi  di  Indonesia,  diantaranya  adalah provinsi  Nusa  Tenggara  Timur  yang  menghasilkan  27.577  ton  kemiri  pada  tahun  2016.  Produksi  dan kebutuhan kemiri yang meningkat setiap tahunnya juga akan menyebabkan peningkatan limbah cangkang kemiri,  sehingga  diperlukan  solusi  untuk  menangani  limbah  tersebut  dan  salah  satunya  adalah  sebagai bahan baku karbon aktif. Karbon aktif adalah produk dari proses pirolisis yang dimanfaatkan untuk tujuan lingkungan  sebagai  penyerap  polutan  anorganik  dan  organik  dengan  biaya  murah.  Hasil  kajian  literatur diperoleh limbah cangkang kemiri berpotensi menjadi bahan baku karbon aktif dengan kapasitas adsorpsi Hg 2+ sebesar  214,36  mg/g.  Dari  segi  lingkungan  khususnya  pengolahan  air  limbah,  bahan  berbasis biomassa yang paling cocok digunakan sebagai sorben adalah biomassa padat. Limbah cangkang kemiri yang dimanfaatkan dengan baik akan menghasilkan produk yang bernilai jual tinggi dan juga dapat menjadi sumber ekonomi bagi petani kemiri.

## 5. Daftar Pustaka
[1] N.  M.  Aruan,  I.  P.  Manalu,  A.  Prihartanty,  A.  M.  Samosir,  H.  M.  Siahaan,  A.  Dodo,  D. Simangunsong.  2021.  Peningkatan  usaha  pengolahan  kemiri  di  Kecamatan  Laguboti.  Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian dan Abdimas ISBN: 978-602-53557-7-6.
[2] D. Lumbantoruan, A. Rohanah, A. Rindang. 2014.  Uji pengaruh suhu pemanasan biji kemiri dengan menggunakan oil press tipe ulir terhadap rendemen dan mutu minyak yang dihasilkan (The Effect Oil Press Candlenut Heating Temperature On The Yield and Quality of Candlenut Oil. J.Rekayasa Pangan dan Pert., Vol.2 No. 3.
[3] A. I. Casasus, A. M. H. Rogers, R. Rodriguez, D. W. Mazyc. 2020. Novel photo-activated method for removal of mercury from industrial wastewater, J. Water Process Eng. 38,  101667.
[4] S. Mashhadi, R. Sohrabi, H. Javadian, M. Ghasemi, I. Tyagi, S. Agarwal, V.K. Gupta. 2016. Rapid removal of Hg (II) from aqueous solution by rice straw activated carbon prepared by microwave- assisted H2SO4 activation: kinetic, isotherm and thermodynamic studies, J. Mol. Liq. 215, 144– 153.
[5] F. Kazemi, H. Younesi, A. Ghoreyshi, N. Bahramifar, A. Heidari. 2016. Thiol-incorporated activated carbon derived from fir wood sawdust as an efficient adsorbent for the removal of mercury ion: batch and fixed-bed column studies, Process. Saf. Environ. Prot. 100, 22–35.
[6] F. E. A. Arias, A. Beneduci, F. Chidichimo, E. Furia, S. Straface. 2017. Study of the adsorption of mercury (II) on lignocellulosic materials under static and dynamic conditions, Chemosphere. 180, 11–23.
[7] A. F. Nicholas, M. Z. Hussein, Z. Zainal, T. Khadiran.  2019. Chapter 12 - activated carbon for shape-stabilized  phase  change  material,  in:  Synthesis,  Technology  and Applications  of  Carbon Nanomaterials, Elsevier ; pp. 279–308.
[8] B.  Neethu,  G.  D.  Bhowmick,  M.  M.  Ghangrekar.  2019. A  novel  proton  exchange  membrane developed from clay and activated carbon derived from coconut shell for application in microbial fuel cell, Biochem. Eng. J. 148 ; 170–177.
[9] V.  K.  Gupta,  I.  Ali.  2013.    Chapter  3—water  treatment  for  organic  pollutants  by  adsorption technology. In: Gupta VK, Ali IBT-EW (eds) Elsevier, pp 93–116.
[10] I.  I.  G.  Inal,  Z.  Aktas.  2020.  Enhancing  the  performance  of  activated  carbon  based  scalable supercapacitors by heat treatment. Applied Surface Science 514 ;145895.
[11] G. G. Pradeep, K. P. Sukumaran, G. George, F. Muhammad, Dr. N. Mathew. 2016.  Production and characterization of activated carbon and its application in water purification. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), Volume: 03 Issue: 08.
[12]  P. Aliprandini, M. M. Veiga, B. G. Marshall, T. Scarazzato, D. C. R. Espinosa. 2020. Investigation of mercury cyanide adsorption from synthetic wastewater aqueous solution on granular activated carbon, J. Water Process Eng. 34, 101154.
[13] M. Danish, T. Ahmad, R. Hashim, N. Said, M. N. Akhtar, J. Mohamad-Saleh, O. Sulaiman.  2018. Comparison of surface properties of wood biomass activated carbons and their application against rhodamine B and methylene blue dye, Surf. Interfaces 11.
[14] A. H. Wazir, I. ul. Haq, A. Manan, A. Khan. 2020. Preparation and characterization of activated carbon from coal by chemical activation with KOH. Int. J. Coal Prep. Util., pp. 1–12.
[15] A. R. 0. Adeleke, A. A. Abdul Latiff, Z. Daud, N. F. Mat Daud, M. K. Aliyu. 2017. Heavy Metal Removal  from Wastewater  of  Palm  Oil  Mill  Using  Developed Activated  Carbon  from  Coconut Shell and Cow Bones. Key Eng. Mater ., vol. 737, pp. 428–432.
[16] M. Mariana, E. M. Mistar, M. Syabriyana, A. S. Zulkipli, D. Aswita, T. Alfatah. 2022. Properties and adsorptive performance of candlenut shell and its porous charcoals for aqueous mercury(II) removal. Bioresource Technology Reports, 19; 101182.
[17] E.  M.  Mistar,  S.  Ahmad,    A.  Muslim,  T.  Alfatah,  M.  D.  Supardan.  2018.  Preparation  and characterization of a high surface area of activated carbon from Bambusa vulgaris -Effect of NaOH activation and pyrolysis temperature. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 334: 012051.
[18] N.M.M. Alvarez,  J.  M.  Pastrana, Y.  Lagos,  J.  J.  Lozada.  2018.  Evaluation  of  mercury  (Hg2+) adsorption capacity using exhausted coffee waste. Sustainable Chemistry and Pharmacy 10: 60- 70.
[19] G. Tan, W. Sun, Y. Xu, H. Wang, N. Xu. 2016. Sorption of mercury (II) and atrazine by biochar, modified biochars and biochar based activated carbon in aqueous solution. Bioresour. Technol . 211, 727–735.
[20] A. A. Ismaiel, M. K. Aroua, & R. Yusoff. 2013. Palm shell activated carbon impregnated with task- specific ionic-liquids as a novel adsorbent for the removal of mercury from contaminated water. Chemical Engineering Journal 225: 306-314.
[21] N. Asasian,  T.  Kaghazchi,  &  M.  Soleimani.  2012.  Elimination  of  mercury  by  adsorption  onto activated  carbon  prepared  from  the  biomass  material. Journal  of  Industrial  and  Engineering Chemistry 18(1): 283-289.
[22]   N. M. Andal, & V. Sakthi. 2010. A comparative study on the sorption characteristics of Pb(II) and Hg(II) onto activated carbon. E-Journal of Chemistry 7(3): 967-974.
[23] D. Patabang, J. T. Siang, Basri, 2021. Co-combustion characteristics of low-rank coal mixed with candlenut shell by using thermogravimetry analysis - differential thermal analysis. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 1034, 012046.
[24] C.  Martín,  A.  Moure,  G.  Martín,  E.  Carrillo,  H.  Domínguez,  J.  C.  Paraj´o.  2010.  Fractional characterization  of  jatropha,  neem,  moringa,  trisperma,  castor  and  candlenut  seeds  as  potential feedstocks  for  biodiesel  production  in  Cuba.  Biomass  Bioenergy  34,  533–538. https://doi.org/10.1016/J.BIOMBIOE.2009.12.019.
[25] https://www.bps.go.id/ diakses bulan Oktober dan  November 2022
[26] https://infoaceh.net/ekonomi/aceh-besar-hasilkan-200-ton-kemiri-per-bulan/