## PRODUKSI SILIKA AMORF DARI SEKAM PADI UNTUK FILLER BARANG JADI KARET MENGGUNAKAN FLUIDIZED BED COMBUSTOR
Production of  Amorphous Silica from Rice Husk for Rubber Goods Filler Using Fluidized Bed Combustor
1 1 2
Asron Ferdian Falaah , Adi Cifriadi , dan Andri Cahyo Kumoro
1 Pusat Penelitian Karet, Jln. Salak No.1 Bogor 16151, Email : asron@puslitkaret.co.id
2 Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro, Jl. Prof. H. Soedarto, SH Tembalang-Semarang 50275
Diterima  6 Desember 2015 / Direvisi 10 Maret 2015 / Disetujui 15 Maret 2016

## Abstrak
Sekam  padi  merupakan  limbah  pertanian yang  dapat  menyebabkan  pencemaran lingkungan  apabila  tidak  ditangani  dengan baik.  Sekam  padi  mempunyai  kandungan s i l i k a   ya n g   t i n g g i ,   ya n g   b e r p o t e n s i dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi, seperti sebagai bahan pengisi barang jadi karet. Silika dari  sekam  padi  dapat  diperoleh  melalui metode pembakaran sekam padi menjadi abu putih  yang  kaya  kandungan  silika  dalam wujud  amorf.  Proses  pembakaran  dengan biaya murah, hemat energi dan dengan waktu ce pat  mer upakan  keuntungan  dalam memproduksi  silika  amorf   dari  sekam  padi. Fluidized Bed Combustor (FBC) merupakan alat ya n g   b e k e r j a   d e n g a n   p r i n s i p   d a s a r hidrodinamika fluida yang mampu membakar
0 sekam  padi  pada  suhu  pembakaran  600  C. Kandungan  abu  berwarna  putih  yang dihasilkan  adalah  silika  amorf   mencapai 93,5% dengan cemaran karbon hanya sekitar 3%, kandungan P O  0,98%, K O 1,39%, MgO 2 5
2
1,1%,  CaO  0,83%  dan  lainnya  1,95%.  Abu berwarna putih tersebut harus dimurnikan dari ion-ion  logam  dengan  proses  pengkelatan dengan asam sitrat 5%, kemudian diekstraksi 0 dengan larutan NaOH 1,5 N pada suhu 100  C dan diendapkan dengan menggunakan larutan HCl 1 N pada suhu kamar. Silika amorf  hasil d a r i   p r o s e s   p e n ge n d a p a n   k e mu d i a n
0 dikeringkan  pada  suhu  80  C  dan  dicuci dengan  air  suling  untuk  memastikan  ion-ion logam yang tidak diinginkan hilang.
Kata kunci : karet; silika amorf; bahan pengisi; fluidized bed combustor

## Abstract
The  rice  husk  was  a  agriculture  waste  which cause  environtmental  pollutions  if   poor  handling. The  rice  husk  have  contains  of   high  silica,  which potential used for many applications, such as filler of rubber goods.  The rice husk silica could be obtained trough burned method become white ash, which high content amorphous silica. The burning process have advantage  for  production  of   amorphous  silica because low cost, save energy and fastly. Fluidized Bed  Combustor  (FBC)  was  equipment  which  that work  with  the  basic  principles    of   f luid
0 hydrodinamic  at  600  C  burn  temperature.  The contain  of   white  ash  produced  were  amorphous silica  93%  with  carbon  contamination  only  3%, P O  0,98%, K O 1,39%, MgO 1,1%, CaO 0,83% 2 5
2
and  etc  1,95%.The  white  ash  product  must  to purified  from  metal  ions  by  chelation  process  with 5%  citric  acid,  so  extraction  process  with  1,5  N
0 NaOH  solution  at  100  C  temperature  and precipitation  with  1  N  HCl  solution  at  room temperature. The  precipitated  of   amorphous  silica
0 was  dried  at  80  C  temperature  and  washed  by distiled water for ensure that undersirable metal ions lost.
Keywords : rubber; amorphous silica; filler; fluidized bed combustor

## Pendahuluan
Bahan  pengisi  ( filler ) carbon  black banyak digunakan  untuk  barang  jadi  karet  yang berwarna hitam atau produk yang tidak perlu memperhatikan  faktor  warna.  Sedangkan untuk  barang  jadi  karet  yang  menjadikan warna sebagai salah satu faktor penting pada
produk,  dapat  menggunakan filler yang berwarna  putih  seperti  silika  yang  bersifat menguatkan.  Namun  harga  silika  komersial masih relatif  mahal sehingga barang jadi karet yang  diperkuat  dengan  silika  menjadi  tidak ekonomis.
Silika  banyak  terkandung  dalam  bahan alam salah satunya yaitu sekam padi. Sekam padi  mengandung  silika  aktif   dengan  kadar cukup tinggi berkisar 87-97% berat (Sembiring et  al., 2011).  Sekam  padi  merupakan  produk samping  hasil  penggilingan  padi.  Proses penggilingan gabah kering giling  (GKG) akan menghasilkan  78%  beras,  beras  pecah  dan bekatul,  sedangkan  22%  sisanya  merupakan sekam padi (Aderolu et al ., 2007). Jumlah yang demikian  besar  apabila  tidak  diolah  dengan baik  mengakibatkan  sekam  padi  berpotensi menjadi  limbah  pertanian  yang  memicu t i m b u l n y a   p e r m a s a l a h a n   t e r h a d a p lingkungan.  Pemanfaatan  sekam  padi  yang umum  dijumpai  adalah  dalam  bentuk  dedak yang  digunakan  sebagai  bahan  pembuatan pakan  untuk  ternak  unggas  dengan  hargan yang relatif  murah. Oleh karena itu sekam padi harus  dapat  dimanfaatkan  secara  langsung maupun  diubah  melalui  proses  kimia  yang sederhana  menjadi  produk  material  bernilai tinggi (Ekebafe et al . , 2011).
Potensi kandungan silika yang cukup tinggi dalam  sekam  padi,  maka  peluang  untuk diproduksi  menjadi  material  bernilai  tinggi se per ti filler sangatlah  besar.  Proses pengambilan  silika  alami  dari  sekam  padi dengan  cara  cepat,  efisien  dan  perolehan rendemen tinggi merupakan pilihan yang lebih baik. Silika dapat diperoleh dari pembakaran sekam  padi  pada  suhu  tertentu  untuk menghasilkan  abu  sekam  yang  kaya  akan silika.  Abu  sekam  dapat  diproduksi  dalam jumlah  besar  secara  kontinyu  melalui pembakaran  yang  terkendali  pada  suatu  alat pembakar,  salah  satunya  menggunakan teknologi Fluidized Bed Combustor (FBC). FBC merupakan  teknologi  serbaguna  dengan berbagai  keunggulan  seperti  hemat  bahan bakar,  suhu  rendah  dan  emisi  rendah (Madhiyanon et  al. ,  2011).  Keuntungan  yang diperoleh bagi industri penghasil silika dengan
metode FBC adalah efisiensi terhadap waktu produksi dan proses pemurnian. Silika amorf hasil  pembakaran  masih  mengandung beberapa  oksida  logam  seperti  Al O Fe O , 2 3, 2 3 Na O  dan  pengotor  lainnya,  sehingga  silika 2 perlu  dimurnikan  dengan  beberapa  proses seperti pengkelatan, ektraksi dan presipitasi.
Tulisan ini membahas mengenai teknologi proses  pembuatan  silika  amorf   sebagai filler b a r a n g   j a d i   k a r e t   d a r i   s e k a m   p a d i menggunakan  teknologi  FBC,  prinsip  kerja FBC  hingga  proses  pemurnian  silika  amorf dari oksida logam. Diharapkan dapat memberi informasi  mengenai  teknologi  pengolahan limbah  sekam  padi  untuk  menghasilkan material  bernilai  tinggi  berupa  silika  amorf yang dapat dimanfaatkan sebagai filler produk barang jadi karet.

## Pembuatan Silika Dari Sekam Padi
Silika  merupakan filler yang  sangat  baik untuk karet alam dan polimer lainnya. Silika yang  digunakan  sebagai filler mempunyai kemurnian  tinggi  (95-98%)  (Ugheoke  and Mamat,  2012)  dan  harus  mempunyai kandungan  karbon  yang  sesuai  sehingga mampu  menghambat  deg radasi  oleh oksidasitermal  dan  cahaya.    Silika  adalah senyawa  hasil  polimerisasi  asam  silikat  yang tersusun  dari  rantai  satuan  SiO   tetrahedral 4 dengan  formula  umum  SiO   (Sulastri  dan 2 Kristianingrum,  2010).  Bahan  ini  dapat berstruktur  kristalin  dan  amorf.  Untuk  silika amorf   pemakaiannya  banyak  digunakan sebagai bahan pengisi polimer, termasuk untuk karet.  Sifat  bahan  pengisi  ini  dapat memperbaiki sifat mekanik produk karet yang dihasilkan  karena  silika  termasuk  bahan pengisi bersifat penguat.
Karakteristisasi  silika  sebagai filler karet didasarkan  pada  ukuran  partikel  dan  luas per mukaan  spesifik.  Penentuan  luas permukaan  biasanya  dilakukan  dengan metode adsorpsi nitrogen (BET) dan absropsi minyak (oil absorption). Selain itu penentuan pH  dan  komposisi  kimia  bahan  juga diperlukan,  sedangkan  untuk  penentuan ukuran partikel dapat dilakukan dengan SEM
( Scanning  Electron  Microscopy )  ataupun particle size analyzer .
Umumnya  silika  komersial  untuk filler barang jadi karet dibuat dari campuran sodium silikat,  asam  hidroklorida  dan  ion  logam. Pembuatan silika dari abu sekam padi pernah dilakukan oleh Chuayjuljit et al . (2001) dengan terlebih dahulu sekam padi dicuci dengan air. Sekam  yang  telah  dicuci  dicampur  dengan larutan asam HCl 0,4 M dengan perbandingan 100  gr  sekam  per  satu  liter  asam  kemudian dipanaskan hingga mendidih selama 30 menit. Campuran kemudian dipanaskan selama tiga
0 jam pada suhu 105  C. Pada tahapan tersebut warna  sekam  berubah  dari  kuning  menjadi coklat.  Sesudah  proses  pemanasan  sekam dipisahkan  dari  larutan  asam  dan  dicuci menggunakan  air,  kemudian  selanjutnya sekam dikeringkan dalam oven selama 24 jam
0 pada  suhu  110  C.  Sekam  yang  telah  kering 0 dibakar dalam elektric furnace pada suhu 600  C selama 6 jam hingga diperoleh abu putih yang mengandung  silika.  Spesifikasi  silika komersial  dan  silika  dari  sekam  padi  hasil penelitian Chuayjuljit et al . (2001) untuk filler barang jadi karet disajikan dalam Tabel 1.
Produksi silika amorf  dari sekam padi untuk filler barang jadi karet menggunakan fluidized bed combustor
Kandungan kimia Silika komersial Silika dari sekam padi Kandungan SiO 2 >88% 99,6% Kandungan Al 2 O 3 <0,5% 0,05% Kandungan Fe 2 O 3 <0,1% <0,001% Kandungan Na 2 CO 4 <2,0% - Tabel 1. Kandungan kimia silika komersial  dan silika sekam padip Sumber : Chuayjuljit et al. (2001)
H a s i l   p e r c o b a a n   d a l a m   Ta b e l   1 menunjukkan  kandungan  kimia  silika  dari sekam padi mendekati silika komersial. Data lain  menunjukkan  bahwa  produk  karet  yang diperkuat  dengan  silika  abu  sekam  padi mempunyai  waktu  pematangan  yang  lebih pendek dibandingkan dengan silika komersial. Sifat  mekanik  karet  yang  diperkuat  dengan silika  abu  sekam  padi,  seperti  kuatan  tarik, kuat  sobek,  ketahanan  terhadap  abrasi, compression  set dan resilience nya  ternyata  juga lebih  baik  dibandingkan  dengan  silika komersial.  Namun  pembuatan  silika  dari sekam  padi  dengan  menggunakan electric furnace dinilai  mengkonsumsi  energi  listrik yang  besar  sehingga  menjadi  tidak  ekonomis dan  waktu  proses  yang  tidak  kontinyu. Pembuatan  silika  dengan  cara  yang  lebih ekonomis  dengan  konsumsi  energi  lebih rendah,  waktu  yang  cepat  dan  proses  terus menerus  sangat  diperlukan. Fluidized  bed combustor (FBC)  merupakan  teknologi serbaguna dengan berbagai keunggulan seperti hemat bahan bakar, suhu operasi rendah dan emisi  rendah  (Madhiyanon et  al. ,  2011).
Teknologi  FBC  mampu  menghasilkan  silika dalam  wujud  amorf   dengan  kandungan karbon rendah dalam waktu yang cepat karena mempunyai  intensitas  pembakaran  dan pencampuran  yang  tinggi  (Taib et  al., 2001; Rozainee et  al .,  2008).  Karena  itu  peluang memproduksi  silika  amorf   dengan  biaya produksi rendah, hemat energi dengan waktu yang  ce pat  dapat  dilakukan  dengan menggunakan teknologi FBC.

## Fluidized Bed Combustor
Fluidized  bed  combustor (FBC)  merupakan suatu alat yang dirancang berdasarkan prinsip mekanika fluida untuk membakar suatu bahan dengan  memanfaatkan  udara  (fluida)  yang dialirkan  dari  bagian  bawah  ruang  bakar dengan  kecepatan  tertentu  untuk  menembus hamparan bahan atau media padat, sehingga media  padat  tersebut  akan  berhamburan /bergerak  dan  sifatnya  menyerupai  fluida. Pada laju alir udara yang rendah media padat akan tetap diam, karena udara yang mengalir tidak  mengubah  posisi  keadaan  padatan
tersebut, sehingga keadaan seperti ini disebut unggun diam ( fixed bed ). Apabila laju alir udara tinggi,  media  padat  perlahan-lahan  akan bergerak dan kemudian akan terurai satu sama lain  berhamburan  tersuspensi  oleh  aliran udara yang melaluinya.
Fenomena  fluidisasi  pada  partikel  yang bersifat  kohesive  dapat  ditingkatkan  dengan mencampur  dengan  material  padat  lainnya sehingga  menjadi  sistem  dua  campuran padatan  atau  multi  campuran  padatan. Biasanya  digunakan  material  yang  bersifat inert seperti  pasir  dapat  digunakan  bersama sekam  padi.  Karena  pasir  berfungsi  untuk m e n i n g k a t k a n   k u a l i t a s   f l u i d i s a s i , pencampuran  dan  pemanasan,  ser ta perpindahan  massa  dari  sekam  padi  yang dibakar  dalam  FBC  (Kumoro et  al. ,  2014). Jenis  pasir  yang  digunakan  yaitu  pasir  yang tahan  terhadap  suhu  pembakaran,  tanpa mengalami pelunakan dan pelelehan. Banyak jenis pasir yang tahan pada suhu tinggi, salah satunya  jenis  pasir  yang  berasal  dari  letusan gunung  berapi  karena  pasir  tersebut  tahan
0 hingga suhu diatas 600  C.
Teknologi  FBC  memiliki  beberapa keunggulan  untuk  digunakan  sebagai pembakar  biomassa,  antara  lain  kemampuan untuk  membakar  bermacam  jenis  biomasa tanpa  menimbulkan  efek  samping.  Berbagai bahan  biomassa  seperti  sekam  padi,  bagas tebu,  maupun  limbah  hasil  pertanian  dapat dibakar dalam FBC yang menghasilkan energi maupun produk abu yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. Pembakaran sekam padi menggunakan FBC menunjukkan bahwa kecepatan,  kesinambungan  dan  kemampuan menghasilkan  energi  proses  sendiri  sangat menjanjikan.  Sehingga  sekam  padi  yang d i b a k a r   m e n g g u n a k a n   F B C   d a p a t menghasilkan  abu  yang  mengandung  93% silika amorf  dan hanya 2,1% arang (Martinez et al ., 2009).
Beberapa desain FBC telah dibuat, namun prinsip kerjanya sama. Salah satu contoh FBC seperti  Gambar  1  terdapat  beberapa  bagian yaitu kolom fludisasi yang berisi media pasir yang terletak pada bagian dasar kolom, bagian pengumpan  ( hopper ),  cerobong  keluar  gas
panas,  siklon,  penghembus  udara  ( blower ), serta pematik bahan bakar.
Pada  perancangan  FBC  diperlukan  data rancangan  untuk  mengkaji  hidrodinamika yang  terjadi  pada  FBC.  Perancangan  FBC selalu  diawali  dengan  memperkirakan  nilai parameter  dasar  yang  diperlukan  dan diperkirakan  berdasarkan  pada  sifat  fisik bahan  yang  akan  dibakar.  Sedangkan parameter  perancangan  konstruksi  FBC meliputi  perancangan  bagian  utama  kolom fluidized bed , plat pembagi aliran udara, bagian atas  kolom f luidized  bed ,  siklon,  alat pengumpan  ( hoper dan  s crew  feeder )  dan perhitungan kebutuhan udara (Kumoro et al., 2013).  Beberapa  penelitian  mengenai  FBC berfokus  pada  parameter  pembakaran, sehingga  dalam  perancangan  FBC  harus memperhitungkan intensitas pembakaran, laju fluidisasi  minimum,  kebutuhan  udara,  dan efisiensi  pembakaran.  Selain  perhitungan tersebut  di  atas  kinerja  pembakaran  seperti emisi gas pencemar, kandungan karbon dalam abu,  kehilangan  kalor  juga  diperhitungkan (Armesto et al ., 2002).

## Pembuatan Silika Amorf Menggunakan FBC
Sekam  padi  diumpankan  melalui hopper , kemudian  dialirkan  menuju  kolom  fluidisasi menggunakan screw  conveyor yang  digerakkan oleh  motor  penggerak  seperti  yang  disajikan pada  Gambar  1.  Pada  saat  bersamaan  udara primer  dialirkan  pada  bagian  bawah  kolom fluidisasi  melalui  plat  pembagi  aliran  udara, sedangkan  udara  sekunder  dialirkan  pada saluran  umpan  masuk  menuju  kolom  untuk menghindari  semburan  api  masuk  dalam saluran  umpan  (Madhiyanon et  al. ,  2010), s e k a l i g u s   m e n g h i n d a r i   t e r j a d i n y a penyumbatan  sehingga  aliran  sekam  padi menuju  kolom  berjalan  baik  serta  berperan sebagai udara pembakar tambahan.
Sekam padi dibakar dalam kolom fluidisasi perlahan-lahan  hingga  mencapai  suhu
0 pembakaran  antara  600-700  C  sampai menjadi  abu,  dengan  laju  alir  udara  tertentu abu  tersebut  terbang  berhamburan  dan mengalir  keluar  kolom  FBC  melalui  siklon.
Gas  hasil  pembakaran  dalam  FBC  keluar melalui cerobong gas buang. Suhu gas buang yang  tinggi  dapat  dimanfaatkan  sebagai sumber panas untuk berbagai keperluan, salah satunya untuk proses pengeringan. Sepanjang kolom  fluidisasi  dilapisi  insulator  untuk menjaga  panas  tidak  terbuang  ke  lingkungan sekitar, sehingga suhu pembakaran tidak turun dan  pembakaran  lebih  maksimum.  Beberapa faktor  utama  yang  harus  diperhatikan  dalam proses  produksi  silika  amorf   dengan menggunakan FBC antara lain sebagai berikut :

## a.  Kebutuhan Udara Pada FBC
Perhitungan  kebutuhan  udara  dan kelebihan udara pembakar sangat diperlukan pada proses pembakaran dalam FBC, karena berpengaruh  terhadap  efisiensi  pembakaran FBC.    Pada  saat  proses  pembakaran,  bahan baku sekam padi harus kering dan mempunyai kadar  air  yang  rendah  karena  sangat berpengaruh  terhadap  proses  pembakaran (Simorangkir et  al., 2010).  Kelebihan  udara mempengaruhi panas dan kinerja keseluruhan FBC,  karena  dengan  meningkatnya  persen kelebihan  udara  efisiensi  pembakaran  akan
Gambar 1. Ilustrasi Fluidized bed combustor (FBC) untuk membakar sekam padi LPG PLAT PEMBAGI UDARA HOPPER SCREW CONVEYOR MOTOR PENGGERAK BLOWER FLOWMETER SIKLON K O L O M F L U ID IS A S I PENCATAT DATA INSULATOR (Calcium silica board) SEKAM PADI ABU PEMBAKAR KEDUA T4 T3 T2 T1 T5 T6 UDARA SEKUNDER PASIR UDARA PRIMER GAS BUANG Produksi silika amorf  dari sekam padi untuk filler barang jadi karet menggunakan fluidized bed combustor
semakin  meningkat.  Biasanya  udara  yang digunakan  dalam  proses  pembakaran  adalah lebih  tinggi  dari  kebutuhan  udara  secara stoikhiometri,  namun  pada  pembakaran dalam  FBC  udara  dapat  bercampur  baik dengan sekam padi, sehingga kelebihan udara yang diperlukan tidak perlu terlalu tinggi (tidak lebih  dari  60%)  karena  dapat  mengakibatkan menurunnya  efisiensi  pembakaran  akibat kehilangan  panas  yang  tinggi.  Meningkatnya jumlah kelebihan udara dan menurunnya suhu FBC  berpengaruh  terhadap  laju  reaksi pembakaran  sehingga  menghasilkan  kadar karbon  tinggi  pada  produk  akhir  FBC (Gungor, 2010). Kelebihan udara yang tinggi juga dapat mengakibatkan tidak sempurnanya pencampuran antara udara, sekam padi, pasir serta mengakibatkan api cepat padam sebelum membakar sekam padi.
Martinez et  al .  (2011)  melaporkan  bahwa dengan ketinggian bed 130% dari diameter bed FBC efisiensi pembakaran sekam padi hingga 98%  dapat  dicapai  dengan  menggunakan kelebihan udara antara 40-82,5%. Penggunaan kelebihan  udara  diatas  82,5%,  menyebabkan suhu pembakaran dan kandungan silika dalam abu rendah (<90%).

## b.  Laju Fluidisasi Minimum
Perhitungan laju fluidisasi minimum (Umf) mer upakan  parameter  penting  dalam perancangan sistem fluidized bed (Paudel and Feng,  2013),  karena  merefleksikan  batasan terendah  laju  alir  fluida  yang  dibutuhkan untuk  proses  fluidisasi.  Berdasarkan  laju fluidisasi maka pola aliran dan pencampuran yang  terjadi  dalam  FBC  dapat  diketahui. Kondisi yang ideal dari pola aliran dalam FBC yaitu dimana terbentuk gelembung udara yang kuat  dan  merata  serta  pola  aliran  yang  agak turbulen (Kumoro et al. , 2013).
Pola  aliran  dalam  FBC  juga  dipengaruhi oleh  ketinggian  pasir  dalam  bed.  Apabila tumpukan pasir terlalu dangkal (Tinggi bed = 0,25 x diameter bed) tidak dapat membentuk gelembung  udara  yang  berguna  untuk mencampur pasir dan sekam padi, sedangkan bila terlalu tinggi (Tinggi bed = 0,75 x diameter bed)  menyebabkan  terbentuk  gelembung udara  besar  dengan  pola  aliran  turbulen mengakibatkan  pencampuran  pasir  dengan sekam  padi  baik,  namun  aliran  kurang  stabil karena  terjadi  hamburan  pasir  ke  arah  atas. Pola  aliran  yang  terjadi  dalam fluidized  bed disajikan dalam Gambar 2.
Fixed bed Mixed bed Turbulent Fast fluidization Slugging
Gambar 2. Pola aliran dan pencampuran dalam Fluidized bed combustor (Sumber Bar-Meir, 2013)

## c. Suhu Pembakaran Dalam FBC
S u h u   p e m b a k a r a n   ya n g   o p t i mu m ditentukan  berdasarkan  waktu  pembakaran dan  kualitas  produk  abu  sekam  padi  yang diperoleh. Sekam padi yang dibakar pada suhu
0 suhu  500-700  C  menghasilkan  abu  dengan kandungan silika amorf  94-96% (Pahlepi et al., 2013). Apabila suhu pembakaran terlalu tinggi dimungkinkan sekam padi yang diumpankan habis terbakar dan mengakibatkan kandungan silika  dalam  abu  sekam  padi  berubah  dari amorf  menjadi kristal tridimit dan kristobalit jika  suhu  pembakaran  melebihi  suhu kristalisasi silika. Kristal kristobalit dari sekam padi  terbentuk  karena  perlakuan  panas  pada
0 suhu  900  –  1300  C  (Sembiring  dan Simanjutak,  2012),  sedangkan  terbentuknya 0 kristal Tridimit pada kisaran suhu 867-1470  C. Pembakaran  dalam  FBC  pada  suhu  rendah menyebabkan  pembakaran  kurang  sempurna dan  berakibat  produk  abu  sekam  padi  yang diperoleh  tercampur  dengan  arang  sekam padi.  Selain  itu  terdapat  ion-ion  logam  dan karbon yang tidak terbakar dapat berpengaruh terhadap kemurnian dan warna abu.

## d.Efisiensi Pembakaran dan Emisi Gas Hasil Pembakaran
Sistem  pembakaran  dengan  efisiensi maksimum  dapat  meminimalkan  biaya investasi,  biaya  operasi  dan  emisi  gas pencemar.  Efisiensi  pembakaran  sekam  padi menjadi  abu  yang  mengandung  silika  amorf menitikberatkan  pada  usaha  menghasilkan abu sekam padi yang berkualitas. Oleh karena itu,  efisiensi  pembakaran  dinyatakan  sebagai massa  abu  sekam  padi  berkualitas  yang diperoleh atau massa arang sekam padi yang terikut  dalam  abu  terbang  yang  keluar  dari siklon.  Pembakaran  sekam  padi  pada  suhu o diatas  600 C  mempunyai  efisiensi  lebih  dari 95%,  namun  apabila  suhu  terlalu  tinggi kandungan  silikanya  dalam  fase  amorf   lebih rendah (Kumoro et al., 2013).
Efisiensi pembakaran dipengaruhi oleh laju udara  primer  dan  kelebihan  udara.  Apabila penggunaan  kelebihan  udara  terlalu  tinggi a k a n   m e n y e b a b k a n   t u r u n n y a   s u h u pembakaran  dan  kurang  sempurnanya pembakaran, sehingga konsentrasi CO dalam gas buang masih sangat tinggi.

## e.Silica Amorf Hasil Pembakaran FBC
Silika  hasil  pembakaran  FBC  mempunyai kualitas yang berbeda pada suhu pembakaran yang  berbeda.  Pembakaran  pada  suhu  550- o 600 C  dalam  FBC  menghasilkan  abu  sekam padi yang putih bersih dengan cemaran karbon hanya  sekitar  tiga  persen  dengan  kandungan kadar SiO 93,75%, P O  0,98%, K O 1,39%,
2 2 5 2
MgO  1,1%,  CaO  0,83%  dan  lainnya  1,95% (Kumoro et al., 2013). Jumlah cemaran karbon yang terlalu banyak akan menimbulkan warna hitam  pada  produk  barang  jadi  karet  yang berwar na,  sehingga  cemaran  karbon d i u s a h a k a n   s e m i n i m a l   m u n g k i n . Pengendalian  suhu  pembakaran  sekam  padi merupakan cara yang mudah dilakukan untuk mengurangi  cemaran  karbon  dan  setelah  itu dilanjutkan  dengan  menghilangkan  ion-ion logam  sehingga  menghasilkan  silika  dengan kemurnian  tinggi  (Ghosh  and  Bhattacherjee, 2013).
Varietas  padi  yang  digunakan  sebagai bahan baku juga menentukan kadar silika dan m i n e r a l   l a i n n ya   d a l a m   a b u   s e k a m . Pembakaran sekam padi dari berbagai varietas
0 padi di Indonesia pada suhu 500-600  C pernah 1 dilakukan  oleh  Kumoro et  al. (2014),  hasil percobaannya disajikan pada Tabel 2.

## Pemurnian Silika Amorf
Abu  sekam  padi  hasil  pembakaran  FBC masih  mengandung  impuritas  dan  beberapa ion-ion  logam.  Adanya  kandungan  logam dalam  abu  sekam  padi  menyebabkan rendahnya  kualitas  silika  amorf   yang diperoleh  terutama  pada  warna.  Apabila digunakan untuk filler barang jadi karet dapat menyebabkan  oksidasi  pada  karet.  Silika amorf   dari  abu  sekam  padi  yang  berkualitas merupakan  silika  amorf   dengan  kemurnian 95%, cemaran Na, K dan Ca kurang dari 0,1%, berukuran  mikron  (m)  dan  luas  permukaan
2 spesifik  lebih  dari  100  m /g  sehingga  sangat sesuai jika digunakan pada proses penguatan ( reinforcement )  karet  alam.  Proses  pemurnian silika  untuk  menghilangkan  ion-ion  logam dilakukan  melalui  tiga  tahap  yang  diawali dengan pengkelatan, ekstraksi dan presipitasi silika.
Proses  pengelatan  merupakan  proses kimiawi  pengikatan  logam  dengan  cara menambahkan senyawa pengkelat yang dapat mengikat  logam-logam  dan  membentuk kompleks  logam-senyawa  pengkelat.  Proses pengikatan  logam  mer upakan  proses keseimbangan pembentukan kompleks logam dengan senyawa pengkelat, ini berarti bahwa pengkelatan  dipengaruhi  oleh  konsentrasi senyawa  pengkelat.  Salah  satu  senyawa  yang digunakan  dalam  pengkelatan  adalah  asam sitrat, karena asam sitrat (C H O ) dengan tiga 6 8 7 asam karbosil dalam bentuk strukturnya dapat membentuk  kompleks  dengan  logam (Marwati et al. , 2005).
Keberhasilan  proses  pengkelatan  ion-ion logam tergantung pada konsentrasi asam sitrat yang  digunakan.  Penggunaan  konsentrasi asam  sitrat  yang  tinggi  (7  –  9%)  berhasil memperoleh  silika  hingga  99,46%,  namun tidak  jauh  berbeda  bahkan  lebih  rendah dibandingkan  silika  hasil  pengkelatan
1 menggunaan larutan asam sitrat 5% ( Kumoro et  al. ,  2014).  Proses  pengkelatandapat 0 dilakukan  dalam  suhu  rendah  sekitar  50  C, karena pada suhu tersebut pengurangan kadar oksida Fe, Ca, Zn, Na, Al dan Cu tidak berbeda 0 dengan  proses  pengkelatan  pada  suhu  80  C (Chung et al ., 2001). Dengan demikian proses pengkelatan  dapat  dilakukan  dengan  suhu rendah dan konsetrasi asam sitrat rendah.
Mineral Cisadane Gogo Ciherang IR-36 SiO 2 96,23 97,0 96,95 97,35 P 2 O 5 0,38 0,3 0,34 0,38 K 2 O 1,3 0,8 0,94 0,09 MgO 0,3 0,3 0,30 0,23 CaO 0,62 1,1 0,54 0,68 Al 2 O 3 0,5 0,3 0,67 0,56 Fe 2 O 3 0,05 - 0,07 0,08 Na 2 O 0,3 0,2 0,11 0,13 Lainnya 0,32 - 0,08 0,34
Tabel 2. Komposisi mineral  abu  sekam padi (%) dari berbagai varietas padi di Indonesia yang
0
dibakar menggunakan FBC pada suhu 500-600 C
1 Sumber :  Kumoro et al. (2014)
0
Gambar 3. Abu sekam padi hasil pembakaran menggunakan FBC suhu 500-600 C
Abu  sekam  padi  setelah  melalui  proses pengkelatan  menggunakan  asam  sitrat kemudian  diekstraksi  menggunakan  larutan 0 NaOH pada suhu didihnya (100–102  C). Agar ekstraksi dapat berjalan dengan optimal, maka beberapa  variabel  proses  ekstraksi  harus diperhatikan,  seperti  ukuran  partikel  (sekam padi/abu  sekam  padi),  rasio  antara  volum larutan pengekstrak dengan massa bahan baku ( s e k a m   p a d i / a b u   s e k a m   p a d i ) ,   l a j u pengadukan,  pH,  dan  suhu  (Kumoro et  al ., 1 2010; Kumoro et al ., 2012). Menurut  Kumoro et al. (2014), konsentrasi larutan NaOH yang optimum  adalah  1,5  N  atau  lebih  tinggi, namun  perlu  dibatasi  karena  berhubungan dengan  biaya  proses  dan  peralatan  proses dapat  bertahan  hingga  waktu  yang  lebih panjang.  Setelah  proses  pelarutan  kemudian dilanjutkan  dengan  proses  pengendapan ( presipitasi ) dengan menambahkan larutan HCl 0 1 M pada suhu kamar (28  C) (Kalapathy et al. , 2000).
Abu  sekam  padi  yang  sudah  dikelat  dan diendapkan masih terdapat ion logam seperti besi  dan  mangan  yang  mempunyai  muatan
+ + listrik 3 dan 4 yang terjerap pada permukaan silika dengan ikatan kuat. Ion logam tersebut terjebak  dalam  kerangka  silika  selama  masa pengendapan  ( presipitasi )  larutan  silikat  (Iler, 1979).  Terdapatnya  besi  dan  mangan  ini berpengaruh  terhadap  luas  permukaan, porositas  dan  ukuran  partikel  silika.  Untuk menghilangkan pengotor tersebut, silika perlu dicuci kembali menggunakan air suling untuk m e n i n g k a t k a n   l u a s   p e r mu k a a n   d a n kandungan  ion  Na,  K,  Fe  dan  Ca  semakin rendah.  Sebelum  dicuci  dengan  air  suling, silika  dikeringkan  terlebih  dahulu  dengan tujuan  untuk  menghilangkan  kadar  air sekaligus  membantu  membuka  kerangka silika.  Terbukanya  kerangka  silika  akan semakin  mudah  melepaskan  ion-ion  logam yang  terjebak  pada  waktu  proses  pencucian. Proses  pengeringan  dapat  dilakukan  pada 0 suhu 80  C selama 12 jam hingga kadar airnya 2,5  –  3%.  Proses  pengeringan  kemudian dilanjutkan  dengan  pencucian  menggunakan air  suling  menghasilkan  silika  amorf   dengan 2 1 luas  permukaan  287  m /g  ( Kumoro et  al. , 2014).
Gambar 4. Silika amorf  dari abu sekam padi setelah proses pemurnian
Produksi silika amorf  dari sekam padi untuk filler barang jadi karet menggunakan fluidized bed combustor

## Kesimpulan
Teknologi Fludized  bed  combustor (FBC) telah  mampu  membakar  sekam  padi  yang merupakan  limbah  pertanian  menjadi  abu sekam  yang  mengandung  silika  amorf   yang berpeluang dimanfaatkan sebagai filler barang jadi  karet.  Pemakaian  energi  yang  rendah, proses  pembakaran  cepat  dan  kontinuitas memberikan  keunggulan  dibanding  dengan alat  pembakar  konvensional  seperti electric furnace yang  cender ung  lebih  banyak menggunakan  bahan  bakar.  Sehingga  dapat menjadi  pertimbangan  bagi  produsen  silika sebagai alat untuk memproduksi silika amorf dari  sekam  padi.  Dalam  pengoperasian  FBC pengaturan  terhadap  kebutuhan  udara,  laju fluidisasi minimum, suhu pembakaran dalam FBC  merupakan  faktor  yang  menentukan kualitas abu silika yang dihasilkan. Abu sekam yang  banyak  mengandung  silika  dengan kualitas  cemaran  karbon  rendah  mampu dihasilkan  menggunakan  FBC  dengan  suhu
0 pembakaran  sekam  padi  500-600  C  dengan kandungan  SiO lebih  dari  90%  yang  setara 2 dengan silika komersial.

## Daftar Pustaka
Aerolu, A.Z., Iyayi, E.A., and Onilude, A.A. (2007). Changes in nutritional value of  rice h u s k   d u r i n g   t r i c h o d e r m a v i r i d e d e g r a d a tio n. B ul ga r i a n  Jo ur na l   O f Agricultural Science , 13 , 583-58.
Armesto,  L.,  Bahillo,  A.,  Veijonen,  K., Cabanillas,  A.,  and  Otero,  J.  (2002). Combustion  behaviour  of   rice  husk  in  a bubbling  fluidised  bed. Biomass  and Bioenergy, 23 (3), 171-179.
Bar-Meir,  G.  (2013). Basics  of   fluid  mechanics . Illinois : Potto Project.
Chuayjuljit, S., Eiumnoh, S., and Potiyaraj, P. (2001).  Using  silica  from  rice  husk  as  a reinforcing  filler  in  natural  rubber. Journal of  Science Research Chulalongkorn University,
26 (2), 127-138.
Ekebafe,  L.O.,  Imanah,  J.E.,  and  Okieimen F.E. (2010). Physico-mechanical properties of   rubber  seed  shell  carbon-filled  natural rubber  compounds. Chemical  Industry  &
Chemical  Engineering  Quarterly,  16 (2),  149- 156.
Chung, H.Y., Kim, K.S., Cho, H.Y., Lee, B.Y., Yoo,  H.D.,  and  Lee,  S.H.  (2001). Evaluation  of   citric  acid  added  cleaning s o l u t i o n   f o r   r e m ova l   o f   m e t a l l i c contaminants  on  Si  water  surface. Korean Jurnal  of   Chemical  Engineering,  18 (3),  342- 346.
Ghosh,  R.,  and  Bhattacherjee,  R.  (2013).  A review  study  on  precipitated  silica  and activated  carbon  from  rice  husk. Journal Chemical  Engineering  &  Process  Technology,
4 (4), 1-7.
Gungor,  A.  (2010).  Simulation  of   emission performance and combustion efficiency in biomass  fired  circulating  fluidized  bed combustors. Biomass and Bioenergy , 34 , 506- 514.
Iler,  R.K.(1979).  Silica  gels  and  powders.  In: Iler,  R.K.  (Ed.), The  Chemistry  of   Silica (pp.462-599). New York : Wiley.
Kalapathy,  U.,  Proctor,  A.,  and  Shultz,  J. (2000).  A simple method for production of pure  silica  from  rice  hull  ash. Bioresource Technology, 73 , 257-262.
Kumoro,  A.C.,  Sofiah.,  Aini,  N.,  Retnowati, D.S.,  and  Budiyati,  C.S.  (2010).  Effect  of temperature  and  particle  size  on  the alkaline extraction of  protein from chicken bone waste. Reactor, 13 (2), 124 – 130.
Kumoro, A.C., Tanjung, B.L.M.,Utami, F.H., Retnowati,  D.S.,  &Budiyati,  C.S.  (2012). Effect  of   pH  and  stirring  speed  on  the collageneus  protein  extraction  from chicken  bone  waste  in  well  agitated extraction system. Proceeding of  International Conference  on  Chemical  and  Material Engineering , Semarang, September 2012.
Kumoro, A.C., D.A. Nasution,dan A. Cifriadi. (2013,  Desember  12). Pengembangan fluidized  bed  combustor  dengan  efisiensi pembakaran  tinggi  untuk  recovery  silika  dari limbah  sekam  padi  sebagai  filler  karet  alami . Laporan  Akhir  Penelitian  Kerjasama Kemitraan  Penelitian  dan  Pengembangan Pertanian Nasional.
1 Kumoro,  A.C.,  D.A.  Nasution,  dan  A. Cifriadi. (2014, Desember 5). Pengembangan potensi  pemanfaatan  silika  amorf   dari  abu sekam padi sebagai filler karet alami . Laporan Akhir  Penelitian  Kerjasama  Kemitraan Penelitian  dan  Pengembangan  Pertanian Nasional.
Kumoro,  A.C.,  Nasution,  D.A.,  Cifriadi,  A.,
Purbasari,  A.,  and  Falaah,  A.F.  (2014).  A new  correlation  for  the  prediction  of minimum  fluidization  of   sand  and irregularly  shape  biomass  mixtures  in  a bubbling fluidized bed. International Journal of  Applied Engineering Research, 9 (23), 21561- 21573
.Madhiyanon,  T.,  Sathitruangsak,  P.,  and Soponronnarit,  S.  (2010).  Combustion characteristics  of   rice-husk  in  a  short- c o m b u s t i o n - c h a m b e r   f l u i d i z e d - b e d combustor  (SFBC). Applied  Thermal Engineering , 30 , 347-353.
Madhiyanon,  T.,  Sathitruangsak,  P.,  and Soponronnarit,  S.  (2011).  Co-firing characteristics  of   rice  husk  and  coal  in  a cyclonic  fluidized-bed  combustor  (-FBC) under  controlled  bed  temperatures. Fuel,
90 (6), 2103-2112.
Martinez,  J.D.,  Vasquez,  T.G.,  Junkes,  J.A., and Hotza, D. (2009). Characterization of ash  from  combustion  of   rice  husk  in  a fluidized bed reactor. Quimica Nova, 32 (5), 1110-1114.
Martínez,  J.D.,  Pineda,  T.,  López,  J.P.,  and Betancur, M. (2011). Assessment of  the rice husk  lean-combustion  in  a  bubbling fluidized  bed  for  the  production  of amorphous  silica-rich  ash. Energy,  36 (6), 3846-3854.
Marwati,  T.,  Rusli,  M.S.,  Noor,  E.,  dan Mulyono,  E.  (2005).  Pemurnian  mutu minyak  daun  cengkeh  melalui  proses pemurnian. Jurnal Pascapanen, 2 (2), 45-52.
Pahlepi,  R.,  Sembiring,  S.,  dan  Pandiangan, K.D. (2013). Pengaruh penambahan MgO pada  SiO   berbasis  silika  sekam  padi
2 terhadap karakteristik komposit MgO-SiO 2 dan  kesesuaiannya  sebagai  bahan pendukung katalis. Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika, 1 (2), 161-169.
Paudel, B, and Feng, Z.G. (2013). Prediction of  minimum fluidization velocity for binary mixtures  of   biomass  and  inert  particles . Powder Technology , 237 , 134 – 140.
Rozainee,  M.,  Ngo,  S.P.,  Salena,  A.A.,  and Ta n ,   K . G.   ( 2 0 0 8 ) .   F l u i d i z e d   b e d combustion  of   rice  husk  to  produce amorphous siliceous ash. Energy Sustainable and Development, 11 , 33-42.
Sembiring,  S.,  Kusuma,V.,  Ridwan,  I.M.,  & Halomoan,  H.  (2011).  Sintesis  karet  alam berpenguat nano silika sekam padi sebagai bahan rubber seal tabung gas elpiji. Prosiding Seminar  Nasional  Sains  &  Teknologi-IV , Bandar Lampung, November 2011.
Sembiring, S., dan Simanjutak, W. (2012). X- ray  diffraction  phase  analyses  of   mullite derived from rice husk silica. Makara Journal of  Science, 16 (2), 77-82.
Simorangkir,  H.,  Irzaman,  Darmasetiawan, H., Yani, A., Amas, dan Musiran. (2010). Kajian  efisiensi  energi  tungku  sekam berdasarkan  jumlah,  bentuk,  dan  ukuran sirip  yang  dipasang. Prosiding  Seminar Nasional Fisika , Bandung,  Mei 2010.
Sulastri,  S  dan  Kristianingrum,  S.  (2010). Berbagai  macam  senyawa  silika  :  sintesis, karakterisasi,  dan  pemanfaatan. Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan MIPA , Yogyakarta, Mei 2010.
Taib, M.R., Kumoro,A.C., &Tan, K.G. (2001).
Fluidized bed technology : it's Challenges in industrial    applications. Proceeding  of Symposium of  Malaysian Chemical Engineers, The  Institution  of   Malaysian  Chemical Engineers. Johor Bahru, September 2001.
Produksi silika amorf  dari sekam padi untuk filler barang jadi karet menggunakan fluidized bed combustor
Ugheoke, I.B. and Mamat, O. (2012). Review a critical  assessment  and  new  research directions  of   rice  husk  silica  processing methods and properties. Maejo International Journal of  Science and Technology , 6 (3), 430- 448.
1