## KINETIKA REAKSI PEMBENTUKAN KALIUM SULFAT DARI EKSTRAK ABU JERAMI PADI DENGAN ASAM SULFAT

## Pramitha Ariestyowati
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, UPN “Veteran” Jatim Jl. Raya rungkut Madya Gunung Anyar, Surabaya Email: Aries01@yahoo.com

## Abstrak
Kalium sulfat merupakan salah satu senyawa kimia yang penting bagi perindustrian di Indonesia, umumnya untuk industri  pupuk.  Hal  ini  terbukti  dengan  tingginya  kalium  sulfat  yang  diimpor  dari  luar  negeri  untuk  mencukupi kekurangan  kalium  sulfat  yang  ada  di  Indonesia.  Dengan  keadaan  seperti  ini  dicoba  untuk  mencari  alternatif  lain dalam  pembuatan  kalium  sulfat.  Salah  satu  cara  pembuatan  dari  kalium  sulfat  adalah  dengan  mereaksikan  H 2 SO 4 dengan  K 2 CO 3 yang  terdapat  dalam  ekstrak  abu  merang.  Tujuan  penelitian  adalah,  meneliti  besarnya  pengaruh variabel suhu dan waktu. Variabel yang digunakan adalah waktu (15, 20, 25, 30 dan 35 menit) dan suhu (40, 50, 60, 70 dan 80 ° C). Dari hasil penelitian ini diperoleh reaksi pembentukan kalium sulfat dari kalium karbonat mengikuti orde satu semu. Harga konstanta laju reaksi atau (k) yang diperoleh sebesar: k = -1,577 x 10 -3 . e -126,173 / R / T
Kata kunci : Ekstrak abu merang, Kalium Sulfat, Kalium karbonat. Konstanta kecepatan reaksi

## Abstract
Potassium sulfate is a chemical compound that is important for industries in Indonesia, generally for the fertilizer industry.  This  is  evidenced  by  the  high  potassium  sulphate  imported  from  abroad  to  meet  the  shortage  of  potassium sulphate  in  Indonesia.  With  these  circumstances  try  to  look  for  other  alternatives  in  the  manufacture  of  potassium sulphate.  One  way  of  making  potassium  sulfate  is  the  reaction  of  H2SO4  with  K2CO3  contained  in  the  straw  ash extract. The purpose of this research is examining the influence of temperature and time variables. The variables used are the time (15 , 20 , 25 , 30 and 35 min) and temperature (40 , 50 , 60 , 70 and 80 °C ) . From these results obtained the  reaction  of  potassium  sulphate  formation  of  potassium  carbonate  followed  pseudo  first  order.  The  reaction  rate constant ( k ) obtained  : k = -1.577 x 10-3 . e - 126.173 / R / T
Keywords : straw ash Extract, Potassium Sulphate, Potassium carbonate, Reaction rate constants

## PENDAHULUAN
Kebutuhan  pupuk sintetik di  indonesia cukup  besar, oleh  karena  itu  pemerintah  telah  membangun  industri pupuk  terutama  pupuk  makro  yang  mengandung  mineral nitrogen  (n),  phospat  (p)  dan  kalium  (k).  Sumber  bahan baku pupuk  n (urea) tidak  menjadi  masalah karena unsur ini  berlimpah  diudara  dan  telah  diproduksi  di  beberapa pabrik seperti pt. Petrokimia gresik. Tetapi untuk unsur p dan  k,  bahan  bakunya  berasal  dari  batuan.  Sejauh  ini  di indonesia belum dijumpai bahan baku dalam jumlah yang memadai  untuk  dieksploitasi,  sehingga  sumber  phospat (p) seperti batu phospat dan belerang demikian juga untuk sumber  kalium  (k)  seperti  silvit  dan  langbeinit  masih harus  diimpor.  Alternatif  untuk  memperoleh  sumber kalium  yang  lain  adalah  dengan  memanfaatkan  limbah pertanian  yang  banyak  sekali  jumlahnya  dan  sebagian besar  masih  terbuang  sia-sia.  Salah  satunya  berasal  dari tanaman  padi  yaitu  jerami.  Tanaman  padi  banyak dibudidayakan  di  Indonesia  dan  mempunyai  banyak manfaat yaitu sebagai bahan makanan pokok. Jerami Padi merupakan salah satu  limbah pertanian yang cukup besar
jumlahnya dan belum sepenuhnya dimanfaatkan. Produksi jerami padi bervariasi yaitu dapat mencapai 12-15 ton per hektar  satu  kali  panen,  atau  4-5  ton  bahan  kering tergantung  pada  lokasi  dan  jenis  varietas  tanaman  yang digunakan.
Jerami  padi  yang  melimpah  pada  musim  panen selama  ini  hanya  dimanfaatkan  secara  konvensional dalam  jumlah  sedikit,  atau  dimusnahkan  melalui pembakaran.  Jerami  padi  merupakan  hasil  samping pertanian  yang  tersedia  cukup  melimpah  dan  dapat digunakan  sebagai  bahan  pupuk  organik.  Pada  proses pembuatan  pupuk  organik  jerami  padi  harus  dipotong- potong  sepanjang  2-5  cm.  Hal  ini  bertujuan  untuk mempercepat  proses  pelapukan.  Penggunaan  pupuk organik pada usaha tani dapat memperbaiki struktur tanah baik  secara  fisik  maupun  secara  kimia  dan  dapat mengurangi biaya produksi.
Penelitian  ini  bertujuan menentukan  konstanta kecepatan  reaksi  dan  orde  reaksi  dari  ekstrak  abu  jerami padi  dan  asam  sulfat  serta  untuk  memanfaatkan  limbah padi  yaitu  jerami  yang  mengandung  unsur  pupuk  kalium
serta  menaikkan  nilai  tambah  dari  limbah  padi  yang terbuang.

## METODE PENELITIAN

## Bahan-bahan yang digunakan :
Abu  diperoleh  dari  pembakaran  jerami  padi sehingga didapat kadar K 2 CO 3 yang kemudian direaksikan  dengan  asam  sulfat  dimana  asam  sulfat  itu sendiri  mempunyai  sifat-sifat  bereaksi  hebat  dengan  air, merupakan cairan kental dan amat korosif. Aquadest juga digunakan  dalam  proses  ini  yang  berfungsi  sebagai pengencer. Sedangkan NaOH digunakan untuk menganalisa bahan.
Kondisi  yang  ditetapkan  adalah,  kadar  kalium karbonat dalam ekstrak abu jerami : 17,681 gr/lt, volume K 2 CO 3 250  ml,  volume  H 2 SO 4 2N  250  ml  dan  putaran pengaduk  250  rpm.  Sedangkan  variabel  yang  dijalankan adalah waktu (15, 20, 25, 30 dan 35 menit) serta suhu (40, 50, 60, 70 dan 80 o C)

## Prosedur Penelitian
Persiapan Bahan Baku 1. Jerami  padi  dipotong  kecil-kecil  dan  dikeringkan (dijemur), setelah itu dibakar dan diambil abunya.
2. Abu yang diperoleh dilarutkan dalam air.
3. Ekstrak abu yang dihasilkan disaring dengan memakai kertas saring, selanjutnya dianalisis kadar kaliumnya.
Tahap Pelaksanaan Penelitian
1. Masukkan  250  ml  larutan  ekstrak  abu  jerami  dalam labu  leher tiga, kemudian  diikuti dengan penambahan H 2 SO 4 2N sebanyak 250 ml.
2. Panaskan  dan  jaga  suhu  waterbath  pada  suhu  yang telah ditentukan (40, 50, 60, 70, dan 80 o C).
3. Hidupkan  motor  pengaduk  selama  waktu  yang ditentukan (15, 20, 25, 30, dan 35 menit).
Persiapan Bahan Baku

## Pelaksanaan Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian  pembuatan  pupuk  kalium  sulfat  telah dilakukan  dengan  terlebih  dahulu  mengekstaksi  abu jerami  dengan  perbandingan  abu  323,827  gr/lt  aquadest. Setelah dianalisa diperoleh kadar kalium karbonat sebesar 17,681  gr/lt.  Ekstrak  abu  kemudian  di  reaksikan  dengan asam  sulfat (H 2 SO 4 ) pada suhu 40, 50, 60, 70, 80 ° C dan waktu 15, 20, 25, 30, dan 35 menit. Hasil yang diperoleh kemudian dianalisa dan dapat dilihat pada Gambar 1.
Pada  penelitian  ini  telah  dipelajari  pengaruh  waktu reaksi  ekstrak abu dan  asam  sulfat dengan  berbagai  suhu dan  waktu  yang  dilakukan.  Hasil  yang  diperoleh  diamati terhadap konversi kalium sulfat yang terbentuk. Pengaruh suhu  terhadap  konversi  kalium  sulfat  dapat  dilihat  pada Gambar  1  sedangkan  pengaruh  waktu  terhadap  konversi kalium sulfat dapat dilihat pada Gambar 2
Pengaruh suhu T ( ° C) terhadap konversi (X A )
Gambar 1. Pengaruh suhu ( o C) terhadap konversi (X A ) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 40 50 60 70 80 X A ( % ) T o C 15 menit 20 menit 25 menit 30 menit 35 menit Jerami dikeringkan (dijemur),
dibakar, diambil abunya
Abu jerami dilarutkan dalam air, selanjutnya diambil ekstraknya dengan jalan menyaring
Ekstrak abu jerami
Masukkan 250 ml ekstrak abu jerami + H 2 SO 4 2N sebanyak 250 ml kedalam labu leher tiga Jaga suhu waterbath
(40, 50, 60, 70, 80) o C
Hidupkan motor pengaduk (15, 20, 25, 30, 35) menit
Pengaruh  suhu  terhadap  konversi  larutan  kalium karbonat menjadi kalium sulfat dapat dilihat pada Gambar 1.  Terlihat  adanya  ketidakstabilan  konversi,  konversinya berubah-ubah seiring berjalannya suhu. Hal ini disebabkan karena alat yang kita pakai tidak begitu efisien sehingga  suhu  yang  dijalankan  tidak  bisa  konstan. Sedangkan  pada  peneliti  pendahulu  yang  menggunakan bahan baku ekrtrak abu yang berasal dari kelopak batang pisang.  Pada  grafik  pengaruh  suhu  terhadap  konversi kalium  sulfat  terihat  bahwa  konversi  dan  konstanta kecepatan  reaksi  meningkat  dengan  bertambahnya  suhu, hal  ini  disebabkan  karena  kecepatan  gerakan  molekul- molekul  zat-zat  pereaksi  makin  hebat  sehingga  reaksi yang  bereaksi  juga  makin  banyak dan pada penelitian  ini suhu  yang  dihasilkan  bisa  konstan  dengan  jalan mengalirkan  air  yang  suhunya  tetap  kedalam  selubung reaktor  secara  terus-menerus  dari  suatu  termostat  yang dilengkapi  dengan  pompa  sirkulasi  yang  goncangan suhunya dapat ditekan sampai 0,2 ° C.
Pengaruh waktu t (menit) terhadap konversi (X A )
Gambar 2. Pengaruh t (menit) terhadap konversi (X A )
Pengaruh  waktu  dapat  dilihat  pada  Gambar  2. Semakin  lama  waktu,  maka  konversi  pembentukan kalium  karbonat menjadi kalium  karbonat  akan bertambah.  Hal  ini  disebabkan  karena  semakin  lama waktu,  maka  semakin  banyak  pula  K 2 CO 3 yang  bereaksi dalam H 2 SO 4 sehingga konversi yang dihasilkan semakin tinggi,  sama  halnya  yang  terjadi  pada  peneliti  pendahulu dimana  semakin  lamanya  waktu  maka  semakin  maka semakin  besar  juga  konversi  ekstrak  abunya,  sebab kesempatan bagi zat-zat pereaksi untuk saling bertumbukan makin luas.
Pengaruh t (waktu) terhadap C A
Gambar 3. Pengaruh C A terhadap t (menit)
Pengaruh  t  (waktu)  terhadap  C A dapat  dilihat  pada Gambar  3.  Semakin  lama  waktu  maka  konsentrasi  akhir dari  kalium  karbonat  semakin  kecil.  Hal  ini  disebabkan semakin lama waktu, maka semakin banyak kalium sulfat yang terbentuk.
Tabel 1. Hasil Perhitungan –(dC A /dt)
Suhu ( ° C) –(dC A /dt)
15 menit 20 menit 25 menit 30 menit 35 menit 40 0,0003 0,0005 0,0004 0,0001 0,0003 50 0,0009 0,0002 0,0008 0,0011 0,0009 60 0,0011 0,0001 0,0003 0,0004 0,0001 70 0,0001 0,0002 0,0001 0,0000 0,0001 80 0,0004 0,0016 0,0004 0,0003 0,0002
Tabel 2. Hasil Perhitungan log C A Suhu
( o C) log C A
15 menit 20 menit 25 menit 30 menit 35 menit 40 1,2328  1,2541  1,2708  1,2757  1,2916 50 1,1681  1,1759  1,2055  1,2479  1,2848 60 1,2557  1,2620  1,2765  1,2949  1,3002 70 1,0872  1,0931  1,0975  1,0996  1,1029 80 1,1433  1,1945  1,2083  1,2197  1,2269

## Penentuan Orde Reaksi
Orde reaksi dapat dicari dari hubungan antara log C A dengan  log  –(dC A /dt).  Penentuan  orde  adalah  dengan menggunakan persamaan penentuan orde ke-n yaitu log – (dC A /dt) = log k + n log C A . 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 15 20 25 30 35 X A ( % ) t (menit) 40 C 50 C 60 C 70 C 80 C 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 5 10 15 20 25 30 35 40 C A t (menit) 40 C 50 C 60 C 70 C 80 C
Tabel 3. Hasil perhitungan harga log –(dC A /dt) atau Y exp untuk orde ke –n.
Suhu
( o C) Y exp = log –(dC A /dt) 15 menit 20 menit 25 menit 30 menit 35 menit 40 3,4437  3,2518  3,3768  3,9208  3,4202 50 3,0269  3,6198  3,0555  2,9355  3.0362 60 2,9586  3,7959  3,4437  3,3565  3,9208 70 3,8239  3,6576  3,7959  4,0969  3,9208 80 3,3872  2,7959  3,3979  3,4949  3,6989
Tabel 4. Hasil perhitungan Y model untuk orde ke –n.
Suhu ( o C) Y model = a + bX 15 menit 20 menit 25 menit 30 menit 35 menit 40 3,8359  3,4491  3,5004  3,5155  3,5644 50 3,2664 3,2451  3,1645  3,0490  2,9485 60 3,2880  3,3469  3,4824  3,6544  3,7039 70 3,7348 -3,814 3,8790  3,9084  3,9546 80 3,1847  3,3426  3,3852  3,4203  3,4425
Pada suhu 40 o C
Gambar 4. Hubungan antara log C A versus log –(dC A /dt)
Dari  grafik  hubungan  antara  log  C A versus  log  – (dC A /dt)  didapat  %  kesalahan  terkecil  pada  suhu  70 o C yakni  2,87%.  Dengan  demikian  reaksi  pembentukan kalium sulfat dari kalium karbonat mengikuti orde 0,22.
Tabel 5. Hasil perhitungan Y model untuk orde ke –n.
Suhu
( o C) % kesalahan 15 menit 20 menit 25 menit 30 menit 35 menit 40 11,38 6,07 3,66 10,34 4,22 50 7,91 10,35 3,57 3,87 2,88 60 11,13 11,83 1,12 8,88 5,53 70 2,33 4,37 2,19 4,60 0,86 80 5,98 19,55 0,37 7,45 2,13
Dari tabel 5 di dapatkan harga % kesalahan rate-rata adalah  6,103  %.  Dengan  %  kesalahan  <  10  &,  maka reaksi  pembuatan  kalium  sulfat  dari  larutan  kalium karbonat (ekstrak abu jerami) mengikuti orde 0,22.
Penentuan  energi  aktivasi  dan  faktor  frekuensi tumbukan (k o )
Penentuan  energi  aktivasi  (E)  dan  faktor  frekuensi tumbukan  (k o )  dihitung  dari  nilai  konstanta  kecepatan reaksi  (k).  Persamaan  Arhaneus  menunjukkan  hubungan antara suhu dengan konstanta kecepatan reaksi.
Tabel 6. Tenaga pengaktif untuk orde ke –n.
Suhu ( o C) Suhu (K) 1/T K Ln k k o 40 313 0,00319  0,00032 8,0472  -1,577 x 10 -3 50 323 0,00309  0,00050  7,6009  -2,465 x 10 -3 60 333 0,00300  0,00028  8,1807  -1,380 x 10 -3 70 343 0,00291  0,00024  8,3349  -1,183 x 10 -3 80 353 0,00063  0,00039  7,8494  -1,923 x 10 -3
Keterangan :
Pada grafik hubungan antara 1/T vs ln k untuk orde ke-n titik-titik  yang  dipakai  adalah  titik  pada  suhu  40 o C  dan titik  80 o C.  Karena  pada  titik-titik  inilah  didapat  % kesalahan terkecil.
Gambar 5. Hubungan antara 1/T vs ln k untuk orde ke-n

## SIMPULAN
Penelitian  ini  mendapatkan  simpulan  bahwa  Proses pembentukan  kalium  sulfat  dari  ekstrak  abu  jerami  padi dengan  penambahan  asam  sulfat  mengikuti  reaksi  orde 0,22 dengan mengikuti persamaan arhenius k = -1,577 x 10 -3 .e -126,173 / R / T
Dan  pengaruh  waktu  terhadap  konversi  kalium  sulfat, makin lama waktu reaksi maka makin besar pula konversi ekstrak  abu  jerami  padi  menjadi  kalium  dengan  batasan waktu  35  menit.  Serta  pengaruh  suhu  terhadap  konversi kalium  sulfat,  terlihat  adanya  ketidakstabilan  konversi, konversinya berubah ubah seiring berjalannya suhu.

## DAFTAR PUSTAKA
Agra  I.  B.  (1975).  “Pemanfaatan  Senyawa  Kalium  Dari Abu”,  Fakultas  Teknik  Universitas  Gajah  Mada, Yogyakarta.
-4,5 -4 -3,5 -3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 -1,3 -1,28 -1,26
-1,24 -1,22 log - (d C A /d t) log C A -8,4 -8,2 -8 -7,8 -7,6 -7,4 0 0,001 0,002 0,003 0,004
ln k 1 / T
Agra  I.  B.  (1984).  “Pembuatan  Kalium  Sulfat  Dari Ekstrak Abu dan Gibs Secara Sinambung”, Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada, Yogyakarta.
Mulyani  S,  (1994).  “Pupuk  dan  Cara  Pemupukan”,
Rineka Cipta , jakarta.
Oktave  Levenspiel,  (1999).  “Chemical  Reaction Engineering  Third  Edition”,  John  Wiley  & Sons, Inc, New York.
Saifudin  S,  (1985).  “Kesuburan  dan  Pemupukan Tanah Pertanian”, Pustaka Buana, Bandung.
Soemargono,  2007,  “Metodologi  Penelitian  Ilmiah Bidang Teknik Kimia”, Asri Press, Surabaya.