Ketut Sumada, Kadek Aditya Palaguna S., Brendayani Anggun L.: karakteristik natrium silika dari geothermal sludge dan abu bagasse

## KARAKTERISTIK NATRIUM SILIKA DARI GEOTHERMAL SLUDGE DAN ABU BAGASSE
Ketut Sumada, Kadek Aditya Palaguna S., Brendayani Anggun L.
Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, UPN “Veteran” Jawa Timur Jl. Raya Rungkut Madya, Gunung Anyar, Surabaya 60294 e-mail : ketutaditya@yahoo.com

## Abstrak
Limbah geothermal dan abu bagasse merupakan limbah yang mengandung silika amorf yang sampai  saat  ini  belum  dimanfaatkan  secara  optimal.  Kebutuhan  Natrium  Silikat  dipasaran  cukup tinggi  sehingga  dibutuhkan  suatu    penelitian  yang  bertujuan  untuk  memenuhi  standart  nilai  rasio SiO 2 /Na 2 O  (Modulus)  natrium  silikat.  Pada  penelitian  ini  dipelajari    pengaruh  konsentrasi  Natrium Hidroksida  (NaOH)  dan  berat  bahan  baku  terhadap  modulus  natrium  silikat.  Proses  pembentukan natrium  silikat  dilakukan  menggunakan  metode  ekstraksi  dengan  pelarut  basa  (natrium  hidroksida) pada suhu 100 o C dalam waktu ekstraksi 60 menit. Larutan  natrium silika yang dihasilkan  dianalisis kadar  natrium  dan  silikanya dan dihitung  besarnya  modulus  yang  dihasilkan.  Variabel proses  yaitu konsentrasi larutan natrium hidroksida : 0,5 N, 1,5 N, dan 2,5 N serta berat limbah geothermal dan abu  bagasse  yang  diekstraksi  yaitu  :    60,  90,  120,  150  dan  180  gram.  Laturan  natrium  hidroksida yang digunakan yaitu 1 liter. Temperatur proses ekstraksi 100 0 C dan waktu ekstraksi 60 menit. Hasil penelitian  menunjukkan  modulus  terbesar  yang  diperoleh  yaitu  2,00  sedangkan  untuk  limbah  abu bagasse  modulus  yang  diperoleh  1,34.  Berdasarkan  hasil  berat  jenis  dan  modulus  tersebut  dapat diketahui  bahwa  limbah  geothermal  sludge  memberikan  modulus  yang  lebih  besar  dibandingkan dengan limbah abu bagasse.
Kata kunci :Abu bagasse, ekstraksi, geothermal sludge, modulus, natrium hidroksida, natrium silikat

## THE STUDY OF SILICA CHARACTERISTICS OF GEOTHERMAL SLUDGE AND ABU BAGASSE

## Abstract
Geothermal sludge and bagasse ash waste  are  wastes containing amorphous silica that have not  been  used  optimally.  Sodium  Silicate  market  needs  including  high  enough,  so  that  is  needed  a research which is aims to fulfill the standard value of ratio SiO 2 /Na 2 O (modulus) sodium silicate. In this  research  studied  the  effect  of  the  concentration of  sodium  hydroxide  (NaOH)  and  the  weight  of raw material to the modulus of sodium silicate. The process of forming sodium silicate was performed using  extraction  with  a  solvent  base  (sodium  hydroxide)  at  a  temperature of  100 o C  for   60  minutes. The resulting solution of sodium silica analyzed levels of sodium and silica and performed calculation of the modulus produced.  The process variables are the concentration of sodium hydroxide solution (NaOH): 0.5 N, 1.5 N and 2.5 N and the weight of waste geothermal and bagasse ash are extracted are: 60, 90, 120, 150 and 180 grams. Sodium hydroxide solution used is 1 liter. The  temperature  of extraction process is 100 o C and the extraction time is 60 minutes. The results showed that the largest modulus  obtained  is  2.00  while  for  the  ash  waste  bagasse  obtained  1.34.  Based  on  the  results  of density  and  modulus  it  is  known  that  sewage  sludge  geothermal  provide  modulus  greater  than  the bagasse ash waste
Keywords : bagasse ash, extraction, geothermal sludge, modulus, sodium hydroxide, sodium silicate

## PENDAHULUAN
Natrium  silikat  atau  sering  disebut  “water glass” dengan rumus kimia (Na 2 O.SiO 2 )  merupakan suatu  produk  yang  mengandung  ion  natrium  (Na) dan  silika  (SiO2).  Natrium  silika  sangat  dibutuhkan dalam industri diantaranya :  sebagai tinta gel, aditif, detergen,  sabun  cair  serta  produk-produk  turunan dari  silika  seperti  silika  adsorbent,  silika  presipitat (filler) dan lainnya.  Natrium silika dapat diproduksi melalui  2  (dua)  fase  yaitu  fase  padat  dimana  silika (SiO 2 )  dan  natrium  hidroksida  (NaOH)  padat dicampur dan dilakukan pembkaran pada temperatur yang  tinggi  kurang  lebih  1400 o C,  dan  fase  cair dimana  natrium  hidroksida  (NaOH)  berupa  larutan, fase  cair  ini  dikenal  dengan  proses  ekstraksi  bahan- bahan  yang  mengandung  silika  dengan  larutan  basa (alkali)  pada  temperatur  relatif  rendah  yaitu  95- 105 0 C  selama  1-3  jam  ( Uhlmann  Kreidl,  1980 ). Limbah  geothermal  sludge  merupakan  limbah berupa sludge dari Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi  (PLTPB)  yang  ketersediaannya  cukup melimpah dan belum dimanfaatkan untuk menghasilkan  suatu  produk  yang  mempunyai  nilai ekonomi  yang  tinggi.  Berdasarkan  hasil  studi literatur  dan  analisa  laboratorium  diketahui  bahwa limbah  geothermal  sludge  ini  mengandung  silika (SiO 2 )  dengan  kadar  65-75%  berat  ( Utama  dan Agus, 2016 ), berdasarkan kandungan silikanya maka limbah  geothermal  sludge  ini  dapat  dipergunakan sebagai  bahan  baku  dalam  produksi  natrium  silika. Limbah  abu  bagasse  merupakan  limbah  padat  yang banyak  dijumpai  pada  industri  gula,  limbah  abu bagasse  ini  juga  merupakan  limbah  yang  belum dikelola  dengan  baik  dan  hanya  dipergunakan sebagai  media  tanaman  sehingga  nilai  ekonominya masih  rendah.  Berdasarkan  kajian  literatur  dan analisa  laboratorium  diketahui  bahwa  limbah  abu bagasse ini  mengandung silika  (SiO 2 ) dalam jumlah yang  cukup  tinggi  yaitu  :    75-85%  berat  ( Affandi dkk,  2009 ),  sehingga  limbah  abu  bagasse  ini  juga dapat  dipergunakan  sebagai  salah  satu  bahan  baku alternatif dalam produksi natrium silika.
Mekanisme  reaksi  produksi  natrium  silika (water glass) seperti ditunjukan dalam reaksi berikut ini :
Berdasarkan  mekanisme  reaksi  tersebut, dapat ditentukan besarnya rasio Na 2 O terhadap silika (SiO 2 )  dalam  produk  larutan  natrium  silika (Na 2 O.SiO 2 )  dipengaruhi  oleh  konsentrasi  natrium hidroksida  (NaOH),  jumlah  silika  (SiO 2 )  yang direaksikan dan temperatur proses (berkaitan dengan kelarutan silika dalam natrium hidroksida).
Beberapa  faktor  yang  perlu  diperhatikan dalam produksi larutan natrium silika diantaranya :
a. Kadar  silika  dalam  bahan,  semakin  besar  kadar silika  dalam  bahan  semakin  besar  kandungan  silika dalam  produk  natrium  silika,  tetapi  kelarutan  silika juga dipengaruhi oleh konsentrasi natrium hidroksida.
b. Waktu  ekstraksi,  semakin  lama  waktu  ekstraksi silika  yang  terekstraksi  semakin  besar  dan  pada kondisi tertentu akan mencapai titik konstan c. Temperatur,  semakin  tinggi  temperatur  ekstraksi waktu  ekstraksi  akan  berjalan  lebih  cepat  dan  silika yang larut juga lebih besar d. Ukuran  partikel  silika,  semakin  kecil  ukuran partikel  silika  waktu  ekstraksi  akan  semakin  cepat dan sebaliknya.
Produk larutan natrium silika yang diproduksi akan  mengacu  kepada  kualitas  produk  larutan natrium silika yang dipublikasikan, seperti tercantum dalam Tabel 1. dibawah ini.
Tabel 1. Standar Kualitas Larutan Natrium Silika No Molar Rasio Modulus Konsentrasi (%) Berat Jenis (Kg/L) 1 3,2 – 3,5 25 – 40 1,26 – 1,45 2 2,6 – 3,2 35 - 46 1,38 – 1,53 3 1,6 – 2,6 35 – 55 1,38 – 1,70 Sumber : www.silmaco.com

## METODE PENELITIAN
Produksi larutan natrium silika (Na 2 O.SiO 2 ) menggunakan bahan baku limbah geothermal sludge dan  abu  bagasse  serta  larutan  natrium  diuraikan dalam blok Gambar 1.
Gambar 1. Blok Diagram Produksi Larutan Natrium Silika
Pada  penelitian  ini  larutan  natrium  hidroksida (NaOH) yang dipergunakan sebagai bahan pengekstraksi  silika  mempunyai  konsentrasi  0,5  N, 1,5 N dan 2,5 N, sedangkan berat limbah geothermal sludge dan abu bagasse yang diekstraksi mempunyai berat  60,  90,  120,  150  dan  180  gram.  Proses ekstraksi  dijalankan  pada  temperatur  100 o C  dan waktu ekstraksi 60 menit.
SiO 2 + 2  NaOH Na 2 O.SiO 2 + H 2 O
Limbah Geothermal Sludge dan Abu Bagasse Pengecilan Ukuran
Proses Ekstraksi Silika, T = 100 o C
Larutan Natrium Hidroksida Proses Filtrasi Sisa (ampas) Produk Larutan Natrium Silika

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Beberapa hasil penelitian yang dapat diinformasikan dalam penelitian ini diantaranya :
Pengaruh berat bahan silika terhadap silika yang terekstraksi
Silika  yang  berada  dalam  bahan  geothermal sludge  dan  abu  bagasse  dapat  diekstraksi  oleh larutan  natrium  hidroksida  (NaOH),  besarnya  silika yang  dapat  diekstraksi  seperti  ditunjukkan  dalam Gambar 1. dan Gambar 2. dibawah ini.
Gambar 1. Pengaruh Berat Geothermal Sludge Terhadap Silika Terekstraksi
Gambar 2. Pengaruh Berat Abu Bagasse  Terhadap Silika Terekstraksi
Gambar  1.  dan  Gambar  2.  menunjukkan bahwa  pada  konsentrasi  larutan  natrium  hidroksida yang  sama,  semakin  besar  geothermal  sludge  yang diekstraksi,  silika  yang  terekstraksi  semakin  besar tetapi  pada  kondisi  tertentu  akan  konstan,  hal  ini sesuai  dengan  stoikiometri  dan  azas  kelarutan, dimana  semakin  besar  bahan  yang  ditambahkan larutan  semakin  jenuh.  Pada  bahan  abu  bagasse semakin  besar  bahan  abu  bagasse  yang  diekstraksi, silika yang terekstraksi sedikit mengalami penurunan, hal ini dapat dimungkinkan karena silika yang  terkandung  dibagian  dalam  abu  bagasse sehingga  pada  waktu  terekstraksi  akan  terhalangi oleh  material  yang  berada  dipermukaan  silika, disamping  itu  ampas  abu  juga  dapat  menghalangi kecepatan proses ekstraksi.

## Pengaruh  berat  bahan  terhadap  Berat  Jenis larutan Natrium Silika yang dihasilkan
Berdasarkan  hasil  penelitian,  pengaruh  berat bahan  yang  diekstraksi  pada  konsentrasi  larutan natrium  hidroksida  (NaOH)  yang  berbeda  terhadap densitas  larutan  natrium  silika  yang  dihasilkan, seperti ditunjukkan dalam Gambar 3. dan Gambar 4.
Gambar 3. Pengaruh Berat Geothermal Sludge Terhadap Berat Jenis Natrium Silika
Gambar 4. Pengaruh Berat Abu bagasse Terhadap Berat Jenis Natrium Silika
Gambar  3.  dan  Gambar  4.,  menunjukkan pada  konsentrasi  larutan  natrium  hidroksida  yang sama, semakin besar jumlah berat geothermal sludge atau  abu  bagasse  yang  ditambah,  berat  jenis  larutan natrium  silika  yang  dihasilkan  semakin  besar  tetapi pada  berat  tertentu  berat  jenis  akan  kostsan,  hal  ini disebabkan  larutan  natrium  hidrolsida  sudah  tidak dapat  lagi  melarutkan  silika  yang  terkandung didalam  bahan.    Pada  berat  geothermal  sludge  atau abu  bagasse  yang  tetap,  semakin  besar  konsentrasi natrium  hidroksida  yang  dipergunakan  sebagai pengekstrak,  berat  jenis  larutan  natrium  silika  yang dihasilkan semakin besar,  hal ini disebabkan  karena pada konsentrasi natrium hidroksida yang besar akan mengekstrak  lebih  banyak  silika  sehingga  berat natrium hidroksida dan silika dalam larutan semakin besar,  dan  menyebabkan  berat  jenis  larutan  natrium silika  semakin  besar  ini  sesuai  dengan  stoikiometri reaksi yang terjadi. Berat jenis yang dihasilkan oleh limbah  geothermal  sludge  lebih  besar  dibandingkan denga  abu  bagasse,  hal  ini  menunjukan  limbah geothermal  sludge  mempunyai  kelarutan  yang  lebih tinggi.
0 20 40 60 80 100 120 60 90 120 150 180 Si lika Ter e kstr aksi ( % ) Berat Geothermal Sludge (Gram) NaOH : 0.5 N NaOH : 1.5 N NaOH : 2.5 N 0 20 40 60 80 100 120 60 90 120 150 180 Si lika Ter e kstr aksi ( % ) Berat Abu Bagasse (Gram) NaOH : 0.5 N NaOH : 1.5 N NaOH : 2.5 N 0.95 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 60 90 120 150 180 B e rat Jeni s Laruta n N at ri um Si lika (G ram /C m 3) Berat Geothermal Sludge (Gram) NaOH : 0.5 N NaOH : 1.5 N NaOH : 2.5 N 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 60 90 120 150 180 Ber at Je n is Lar u tan N atr iu m Si lika (G ram/ C m3) Berat Abu Bagasse (Gram)
NaOH : 0.5 N
NaOH : 1.5 N NaOH : 2.5 N

## Pengaruh berat bahan terhadap Modulus larutan Natrium Silika yang dihasilkan
Berdasarkan  hasil  penelitian,  pengaruh  berat bahan  yang  diekstraksi  pada  konsentrasi  larutan natrium  hidroksida  (NaOH)  yang  berbeda  terhadap Modulus  larutan  natrium  silika  yang  dihasilkan, seperti ditunjukkan dalam Gambar 5. dan Gambar 6.
Gambar 5. Pengaruh Berat Geothermal Sludge Terhadap Modulus Natrium Silika

## Gambar 6. Pengaruh Berat Abu bagasse Terhadap
Modulus Natrium Silika
Gambar  5.  dan  Gambar  6.  menunjukkan, pada  konsentrasi  larutan  natrium  hidroksida  yang sama, semakin besar jumlah berat geothermal sludge atau  abu  bagasse  yang  ditambah,  Modulus  larutan natrium  silika  yang  dihasilkan  akan  semakin  besar, hal  ini  disebabkan  karena  geothermal  sludge  atau abu  bagasse  yang  terekstraksi  semakin  banyak sehingga  ratio  silika  terhadap  natrium  oksidanya semakin  tinggi.    Pada  berat  geothermal  sludge  atau abu  bagasse  yang  tetap,  semakin  besar  konsentrasi natrium  hidroksida  yang  dipergunakan  sebagai pengekstrak,  Modulus  larutan  natrium  silika  yang dihasilkan  tidak  berbanding  lurus  dan  cendrung sebaliknya  yaitu  konsentrasi  natrium  hidroksida yang  semakin  kecil  memiliki  modulus  yang  lebih besar, hal ini disebabkan oleh kelarutan silika dalam alkali yang tidak sesuai dengan reaksi stoikiometri.

## SIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa limbah  geothermal  sludge  dan  abu  bagasse  dapat menghasilkan  larutan  natrium  silika  dengan  berat jenis  mencapai  1,246  gram/cm 3 sedangkan  abu bagasse  1,213  gram/cm 3. Modulus  yang  dihasilkan untuk geothermal sludge sebesar 2,00 sedangkan abu bagasse  1,34.  Kelarutan  silika  dipengaruhi  oleh konsentrasi  natrium  hidroksida  (NaOH),  limbah geothermal  sludge  menghasilkan  larutan  natrium silika  (Na 2 .SiO 3 )  yang  memenuhi  persyaratan  pasar dibandingkan dengan abu bagasse. Limbah geothermal  sludge  direkomendasikan  sebagai  bahan baku memproduksi larutan natrium silika dibandingkan dengan abu bagasse

## DAFTAR PUSTAKA
Affandi, S, Setyawan, H., Winardi, S., Purwanto, A., Balgis,  R.,  (2009), “A  Facile  method  for production  of  high  purity  silica  xerogel from  bagasse  ash”. Adv. Powder  Technol . 20.Volume 20.Issue 5,Pages 468-472. Aramaki, Kunitsugu. (2001). “ The Inhibiniton Effect of  Chromate-Free,  Anion  Inhibitors  on Corrosion of Zinc in Aerated 0.5 M NaCl ”. Elseiver  Corrosion  Science  43  hal.  591- 604.
Asy’hari,  K.  dan  Amirulloh,  A.,  2010,  “ Sintesa Silika  Gel  dari  Geothermal  Sludge  dengan Metode  Caustic  Digestion,Laboratorium Elektrokimia dan Korosi ”, Jurusan TeknikKimia FTI-ITS. Surabaya. Bragmann, C.P
and Goncalves, M.R.F.
(2006),” Thermal  Insulators  Made  With
Rice Husk Ashes: Production and Correlation Between Properties and Microstructure”. Department  of  materials, School  of  Engineering,  Federal  University Of Rio Grande Do Sul, Brasil.
Della,  V.P.,  Kuhn,  I.,  and  Hotza,D,(2002),” Rice Husk  Ash  an  Alternate  Source  For SctiveSilicaaProduction ”, MaterialsLeters. Vol. 57, pp. 818-821.
Kemi  Swedish  Chemicals  Agency,  2008.  “ Sodium silicates ”
,http://apps.kemi.se
/flodessok/floden/kemamne_eng/natriumsil ikater_eng.htm  (diakses  tanggal  12  Juni 2013). Karimah, Rofikotul
dan Wahyudi,
Yusuf.2016.” Pemakaian  Abu  Ampas  Tebu Dengan  Variasi  Suhu  Sebagai  Substitusi Parsial  Semen  Dalam  Campuran  Beton ”. Volume 13, No 2. Muljani, Srie. 2013. “ Sintesis Dan KarakteristikSilikaMesopori (Xerogel) Dari Geothermal Sludge ”,Vol.7, No.2.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 60 90 120 150 180 M o d u lu s (M o l S iO 2/ N a2O) Berat Geothermal Sludge (Gram) NaOH : 0.5 N NaOH : 1.5 N NaOH : 2.5 N 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 60 90 120 150 180 M o d u lu s (M o l S iO /N a2O) Berat Abu Bagasse (Gram) NaOH : 0.5 N NaOH : 1.5 N
NaOH : 2.5 N
Ketut Sumada, Kadek Aditya Palaguna S., Brendayani Anggun L.: karakteristik natrium silika dari geothermal sludge dan abu bagasse
Soeswanto, Bambang., Lintang, Ninik.2011. “ Pemanfaatan  Limbah  Abu  Sekam  Padi Menjadi  Natrium  Silikat” .  Jurnal  Fluida
Vol. VII, No.1.
Uhlman,D.R.,  Kreidl,N.J.,(1980).” Glass  Sciences and  Technology ”,  New  Yor  Academic Press.