## Jurnal Riset Fisika Indonesia
Volume 4, Nomor 1, Desember 2023
ISSN: 2776-1460 (print); 2797-6513 (online) https://journal.ubb.ac.id/jrfi/article/view/4525

## Green Synthesis Nanopartikel Karbon Aktif dari Limbah Tempurung Kelapa
Rena Aprilianti *) , Dera Selviani, Diani Lestari, Herman Aldila
1) Jurusan Fisika, Universitas Bangka Belitung Jl. Kampus Peradaban, Kampus Terpadu Balunijuk Gd. Dharma Penelitian Lt 1, Bangka 3317, Bangka Belitung, Indonesia
*E-mail korespondensi: renaaprilianti20@gmail.com

## Info Artikel:
Dikirim: 13 Oktober 2023 Revisi: 29  Desember 2023 Diterima: 30  Desember 2023

## Kata Kunci:
karbon; mesopori; tempurung kelapa

## Abstract
Activated carbon from coconut shell waste is a porous solid that has a large surface area with high absorption capacity, making it an alternative for reducing levels of heavy metal ions in the air. Active carbon is made by carbonization and chemical activation, then SEM testing is carried out to see the morphology of the activated carbon and analyzed using ImageJ software. This research aims to determine the effect of chemical activation and no activation on the number of pores formed in activated carbon. From the results of research that has been carried out, there are more  pores  formed  after  carbon  is  activated  compared  to  carbon  without activation. This is because the carbon surface without activation is still covered by impurities.  In  addition,  unactivated  carbon  and  activated  carbon  from  coconut shells have pore sizes that fall into the mesoporous category.

## PENDAHULUAN
Limbah tempurung kelapa selain bisa dijadikan bahan kerajianan juga berpotensi sebagai bioadsorben  yang  mampu  menyerap  ion  logam  berat  dengan  kapasitas  adsorpsi  yang  cukup tinggi. Menurut penelitian Prabarini & Okayadnya, (2013) menyatakan bahwa tempurung kelapa dapat dimanfaatkan sebagai karbon aktif dengan efektivitas dalam menurunkan kadar ion logam berat  93,71% [1].  Karbon  aktif  merupakan  senyawa  karbon  amorp  yang  mengandung  85-95% karbon [2]. Selain itu karbon aktif juga memiliki luas permukaan yang tinggi, kandungan abu yang rendah, struktur pori mikro yang seragam, rapat massa dan tingkat kemurnian yang tinggi [3].
Karbon aktif adalah karbon yang telah mengalami aktivasi baik secara kimia, fisika atau keduanya. Proses aktivasi ini menghasilkan struktur karbon dengan pori porinya terbuka , luas permukaan karbon menjadi lebih besar dan kapasitas adsorpsinya menjadi lebih tinggi [4]. Pada proses pembuatan karbon aktif terdapat 2 tahapan yaitu karbonisasi dan aktivasi. karbonisasi dilkakuan  dengan  menggunakan  drum  denga  sedikinya  udara  yang  masuk.  Sedangkan  pada tahapan aktivasi dibagi menjadi 2 yaitu aktivasi fisika dan aktivasi kimia. Proses aktivasi dengan cara  fisika  dapat  dilaksanakan  dengan  menggunakan  gas  nitrogen,  gas  oksigen,  gas  karbon dioksida,dan air. Gas-gas tersebut berguna untuk memperbesar struktur rongga yang terdapat pada arang sehingga dapat meningkatkan luas permukaan arang atau karbon. Sedangkan panas akan  berfungsi  untuk  menghilangkan  zat-zat  pengotor  yang  mudah  menguap  dan  membuang
hidrokarbon-hidrokarbon  pengotor  pada  arang.  Aktivasi  kimia  merupakan  proses  pemutusan rantai  karbon  pada  senyawa-senyawa  organik  dengan  bantuan  bahan-bahan  kimia  dengan diperoleh luas permukaan yang sangat tinggi [5].
Berdasarkan  yang  telah dipaparkan, peneliti  merasa  perlu  melakukan penelitian untuk menentukan  pengaruh  karbon  tanpa  aktivasi  dan  karbon  yang  mengalami  aktivasi  terhadap pembentukan pori pada karbon aktif dengan air jeruk nipis sebagai pengganti larutan kimia pada tahap aktivasi kimia.

## METODE PENELITIAN

## Bahan dan Alat
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  ini  yaitu,  tempurung  kelapa,  jeruk  nipis  dan aquadest. Sedangkan alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu, tabung pembakaran, gelas ukur 50 mL, pisau, korek api, gelas kimia 1000 mL, stirrer 1500 RPM, pH meter, magnetic stirrer, ayakan 325 mesh, corong, pipet tetes, spatula, neraca digital, oven bolde, mortar, plastic wrap, aluminium foil dan kertas whattman No 42.

## Preparasi dan Karbonisasi Limbah Tempurung Kelapa
Limbah tempurung kelapa yang telah dikumpulkan dilakukan pemisahan sisa-sisa sabut kelapa  dari  tempurung  kelapa.  Lalu  dilakukan  penjemuran  dibawah  sinar  matahari  selama beberapa hari sampai kering. Sampel tempurung kelapa dimasukkan kedalam tong pembakaran dengan  udara  terbatas  sampai  tempurung  kelapa  berubah  menjadi  arang.  Arang  dibiarkan menjadi dingin. Kemudian arangdi gerus dan diayak sehingga diperoleh serbuk karbon.

## Aktivasi Karbon Tempurung Kelapa
Serbuk karbon yang diperoleh dilakukan aktivasi kimia, tahap aktivasi ini dilakukan dengan mencampurkan  serbuk  karbon  sebanyak  50  gram  dengan  200  ml  air  jeruk  lalu  diaduk menggunakan  magnetik  stirer  dengan  kecepatan  1500  rpm  kemudian  dilakukan  metode meserasi  atau  perendaman  selama  1  hari.  Setelah  itu,  karbon  dicuci  sampai  pH  netral  lalu disaring dan dioven hingga kering dengan suhu 110°C. lalu digerus dan diperoleh serbuk karbon. Kemudian dilakukan pengujian SEM dan dianalisis menggunakan Software ImageJ.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Sintesis Dan Karakterisasi Karbon Aktif Tempurung Kelapa
Untuk  menghasilkan  karbon,  limbah  tempurung  kelapa  dilakukan  pemisahan  dengan sisa-sisa sabut kelapa lalu dipisahkan dari kotoran-kotoran. Setelah itu, dilakukan penjemuran di bawah sinar matahari sampai kering. Kemudian tempurung kelapa dikarbonisasi terlebih dahulu untuk memperoleh arang atau karbon. Karbonisasi dilakukan dengan cara membakar tempurung kelapa dalam ruang tertutup dengan udara terbatas sampai warna tempurung kelapa berubah menjadi hitam. Karbon yang diperoleh dari proses karbonisasi di gerus menggunakan mortar dan di ayak lalu di peroleh serbuk karbon yang ditunjukkan pada Gambar 1.
(b) (c)
Gambar 1 (a) Tempurung kelapa (b) Karbon (c) Serbuk Karbon

## Rena Aprilianti: Green Synthesis Nanopartikel Karbon Aktif Limbah Tempurung Kelapa
Serbuk karbon diaktivasi secara kimia dengan mencampurkan karbon dan air jeruk nipis dilakukan metode meserasi atau perendaman selama 24 jam. Kemudian dicuci dengan aquadest hingga pH netral, dikeringkan menggunakan oven hingga kering, digerus dan diperoleh serbuk karbon.  Hasil  sintesis  serbuk  karbon  yang  diaktivasi  dan  serbuk  karbon  yang  tanpa  aktivasi selanjutnya  dilakukan  pengujian  SEM  yang  bertujuan  untuk  mengetahui  perbedaan  bentuk permukaan pori dari arang tempurung kelapat tanpa aktivasi dan sesudah aktivasi. Adapun hasil pengujian SEM dapat ditunjukkan pada Gambar 2.
(a) (b)

## (c)
Gambar 2. Hasil Pengujian SEM Karbon Tempurung Kelapa; (a) Karbon (b) Karbon Aktivasi

## Kimia dan (c) Karbon Aktivasi Kimia Fisika
Berdasarkan Gambar 2 terlihat perbedaan morfologi pori pada karbon tempurung kelapa tanpa aktivasi, karbon tempurung kelapa aktivasi kimia dan karbon tempurung kelapa aktivasi kimia fisika. Pada gambar terlihat adanya perubahan setelah diaktivasi dimana pori terlihat lebih banyak  daripada  tanpa  aktivasi.  Hal  ini  disebabkan  pori  karbon  tanpa  aktivasi  sebagian  besar porinya  masih tertutup oleh  hidrogen, zat pengotor  yang  terbentuk  dipermukaan  karbon dan senyawa  organik  lainnya,  sedangkan  setelah  aktivasi  terbentuknya  banyak  pori  disebabkan ikatan  hidrokarbon  atau  mengoksidasi  molekul  permukaan  sehingga  karbon  mengalami perubahan  fisik  yaitu  banyaknya  pori  yang  terbentuk  dan  luas  permukaan  yang  besar  [6]  [7]. Selain  itu,  hasil  karakterisasi  SEM  dilakukan  analisis  menggunakan Software  imageJ dengan perbesaran 10.000 kali yang bertujuan untuk mengetahui nilai diameter pori. Dari hasil analisis diameter  pori  pada  karbon  tanpa  aktivasi,  karbon  dengan  aktivasi  kimia  dan  karbon  dengan aktivasi kimia fisika masing-masing sebesar 17,17 µm, 18,28 µm, dan 24,08 µm. Dari hasil analisis, karbon aktivasi kimia fisika memiliki diameter pori yang cukup besar, hal ini disebabkan setelah aktivasi fisika banyak zat pengotor pada arang yang menguap sehingga menyebabkan banyaknya pori  yang  terbentuk  dan  menyebabkan  perubahan  pada  struktur  pori  [8].  Sehingga  dapat disimpulkan  bahwa  karbon  tanpa  aktivasi,  karbon  dengan  aktivasi  kimia  dan  karbon  dengan aktivasi kimia fisika dari tempurung kelapa memiliki ukuran pori yang termasuk dalam katagori mesopori (2 µm – 50 µm).

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat  disimpulkan  bahwa  pori  yang terbentuk setelah karbon diaktivasi lebih banyak dibandingkan dengan karbon tanpa aktivasi. Hal ini disebabkan permukaan karbon tanpa aktivasi masih tertutup oleh pengotor. Selain itu, karbon tanpa aktivasi dan karbon yang telah diaktivasi dari tempurung kelapa memiliki ukuran pori yang termasuk dalam katagori mesopori.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  N. Prabarini and D. Okayadnya, "Penyisihan Logam Besi (Fe) Pada Air Sumur Dengan Karbon Aktif Dari Tempurung Kemiri," Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan , vol. 5, pp. 33-41, 2013.
[2]  R.  A.  F.  Lubis,  H.  I.  Nasution  and  M. Zubir,  "Production  of  Activated  Carbon  from Natural Sources for Water Purification," Indonesian Journal of Chemical, vol. 9, pp. 67-73, 2020.
[3]  E. Budi, H. Nasbey, S. Budi, E. Handoko, P. Suharmanto, R. Sinansari and Sunaryo, "Kajian Pembentukan  Karbon  Aktif  Berbahan  Arang  Tempurung  Kelapa," Seminar  Nasional  Fisika 2012, pp. 62-66, 2012.
[4]  F. E. Pujiono and T. A. Mulyati, "Potensi Karbon Aktif Dari Limbah Pertanian Sebagai Material Pengolahan Air Limbah," Jurnal Wiyata, vol. 1, pp. 37-45, 2017.
[5]  L. F. Ramadhani, I. M. Nurjannah, R. Yulistiani and E. A. Saputro, "Review: teknologi aktivasi fisika pada pembuatan karbon aktif dari limbah tempurung kelapa," Jurnal Teknik Kimia, vol. 26, pp. 42-53, 2020.
[6]  Verayana,  M.  Paputungan  and  H.  Iyabu,  "Pengaruh  Aktivator  HcL  dan  H3PO4  Tehadap Karakteristik (Morfologi Pori) Arang Aktif Tempurung Kelapa Serta Uji Adsorpsi pada Logam Timbal (Pb)," Jurnal Entropi , vol. 13, pp. 67-75, 2018.
[7]  N.  H.  Sulaiman,  L.  A.  Malau,  F.  H.  Lubis,  N.  B.  Harahap,  F.  R.  Manalu  and  A.  Kembaren, "Pengolahan Tempurung Kemiri Sebagai Karbon Aktif Dengan Variasi Aktivator Asam Fosfat," Jurnal Einstein, pp. 1-6, 2017.
[8]  L. F. Ramadhani, I. M. N. R. Yulistiani and E. A. Saputro, "Review: teknologi aktivasi fisika pada pembuatan karbon aktif dari limbah tempurung kelapa," Jurnal Teknik Kimia , vol. 26, pp. 42-53, 2020.