## EduMatSains
Jurnal Pendidikan, Matematika dan Sains http://ejournal.uki.ac.id/index.php/edumatsains

## PENGARUH WAKTU KALSINASI TERHADAP KARAKTERISTIK KRISTAL CaO DARI LIMBAH CANGKANG KEPITING
N. D. Malau 1* , S.F. Azzahra 2
1 Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Kristen Indonesia
2 Program Studi Pendidikan Kimia, Universitas Kristen Indonesia
Diterima: 01 Juni 2020     Direvisi: 07 Juni 2020     Diterbitkan : 01 Juli 2020

## ABSTRACT
Crab  is  one  of  the  commodities  exported  by  Indonesia  in  the  fisheries  sector.  Crab  processing  to  be  exported produces crab waste. Crab shells contain high calcium carbonate. With a large CaCO 3 content, crab shells can be used as a precursor of CaO in hydroxyapatite synthesis. CaO can be obtained by calcining calcium carbonate contained  in  the  crab  shell  waste  content.  The  calcination  process  is  the  process  of  decomposition  of  calcium carbonate (CaCO 3 ) compounds into calcium oxide compounds (CaO) through heating at high temperatures. In this study the calcination temperature used was 1000 o C while the calcination time was varied ie 6 hours and 10 hours. The results showed that the crab shell, which is a source of CaCO 3 , which was calcined at 1000 o C for 6 hours and 10 hours both produced CaO compounds. CaO compounds produced have a crystalline form and are not in the form of amorphous. This can be observed from the XRD diffraction pattern, which is seen many peaks with  varying  intensity  values.  The  second  crystal  system  of  the  sample  is  cubic.  There  was  no  significant difference in the pattern of XRD calcination results of 6 hours and 10 hours, the difference only lies in the value of the variation in intensity of the peaks that formed. So it can be concluded that calcination at a temperature of 1000 o C with a length of 6 hours and 10 hours produces CaO crystals with a crystal size at a maximum peak is around 10 A.
Keywords: crab shell, calcination, crystal size, amorphous

## PENDAHULUAN
Indonesia  adalah  negara  kepulauan yang  mempunyai  wilayah  laut  yang  luas. Laut  yang  luas  tersebut  memiliki  potensi untuk  memproduksi  kepiting.  Kepiting adalah    salah  satu  komoditas  yang  diekspor Indonesia dalam sektor perikanan.
Jumlahnya  dari  tahun  ke  tahun  meningkat secara  signifikan.  Sekarang  ini,  untuk  pasar Internasional,  negara  Indonesia  merupakan negara  pengekspor  kepiting  terbesar.  Pada semester  I  tahun  2013  nilai  ekspor  kepiting
dari  negara  Indonesia  telah  mencapai  US$ 198,0  juta  atau  Rp  2,25  triliun.  Berdasarkan data  dari  Badan  Pusat  Statistik  (BPS), Sampai  pada  Juni  2014  ekspor  produk kepiting  dan  rajungan  yang  dihasilkan sebesar 32.000 ton atau sekitar US$ 331 juta. Ekspor  terbesar  yang  dilakukan  yaitu ditujukan  ke  China  yaitu  sebesar  12.500  ton atau  sekitar  US$  85  juta.  Kemudian  AS, sebesar  9.500  ton  atau  sekitar  US$172  juta. Kemudian  kepada  negara  Jepang  sebesar 2.200  ton  atau  sekitar  US$27  juta.  Dan
terakhir  pada  negara  Uni  Eropa  sebesar 2.200  ton  atau  sekitar  US$  15,4  juta (kabarbisnis, 2014).
Kepiting yang diekspor adalah kepiting yang  telah  dibekukan.  Pabrik  pembekuan kepiting  ( cold  storage ),  mengolah  kepiting yang  akan  eksport  dalam  bentuk  kepiting beku.  Daging  kepiting  yang  dibekukan adalah  daging  jumbo  yang  diperoleh  dari daging  paha,  Daging  lump  yang  diperoleh dari  daging  badan,  dan  daging  capit  yang diperoleh  dari  capit  (Musbir  dan  Fachrudin, 2010).  Pengolahan  kepiting  ini  untuk menghasilkan  daging  kepiting  beku  yang akan diekspor menghasilkan limbah kepiting. Limbah  kepiting  sebagian  besar  merupakan kulit keras kepiting (cangkang) yakni sekitar 70-80% .  Limbah ini  biasanya  akan dibuang atau  biasa  digunakan  sebagai  campuran pakan  ternak,  perasa  pada  pembuatan kerupuk,  dan  terasi.  Jika  keberadaan  limbah ini  tidak  diatasi  maka  akan  menyebabkan pencemaran lingkungan dan bisa membahayakan kesehatan. Hal ini dikarenakan  limbah  cangkang  kepiting  akan meningkatkan biological  oxygen  demand (BOD) dan chemical oxygen demand (COD) (Krissetiana,  2004).  Berdasarkan  kandungan cangkang  kepiting,  cangkang  kulit  kepiting mengandung  protein  (15,60%  -  23,90%), kalsium  karbonat  (53,70%  -  78,40%)  dan kitin  (18,70%  -  32,20%)  (Focher,  dkk., 1992).  Jumlah  kandungan  kalsium  karbonat yang tinggi pada  cangkang kepiting  menjadi
potensi penggunaan limbah cangkang kepiting  sebagai  bahan  dasar  pembuatan hidroksiapatit yang bisa dimanfaatkan sebagai pengganti tulang ataupun gigi.
Selain terdapat pada cangkang kepiting,  senyawa  kalsium  karbonat  juga bisa  ditemukan  pada  cangkang  telur  bebek (Malau & Adinugraha, 2020), cangkang telur burung puyuh (Malau & Adinugraha, 2020), tulang  sapi  (Rahmania,  2012),  cangkang telur  ayam  ras  dan  ayam  kampung  (Tyas, 2014) dan cangkang kerang rangga (Balgies, dkk., 2011). Dengan kandungan CaCO 3 yang besar,  cangkang  kepiting  dapat  digunakan sebagai prekursor CaO pada sintesis hidroksiapatit.  CaO  dapat  diperoleh  dengan mengkalsinasi kalsium karbonat yang terdapat  dalam  kandungan  limbah  cangkang kepiting.  Proses  kalsinasi  merupakan  proses penguraian atau dekomposisi senyawa kalsium  karbonat  (CaCO 3 )  menjadi  senyawa kalsium  oksida  (CaO)  melalui  pemanasan pada suhu tinggi (Watkinson, 2007). Adapun reaksi kimia pada proses kalsinasi yaitu :
CaCO 3 → CaO + CO 2 (1)
Pada  penelitian  sebelumnya  telah dilakukan  kalsinasi  pada  sumber  kalsium limbah  cangkang  telur  bebek  dan  cangkang telur  burung  puyuh  dengan  memvariasikan suhu  kalsinasi  yaitu  700 0 C  dan  1000 0 C masing-masing  selama  6  jam  dan  diperoleh suhu  kalsinasi  paling  optimal  adalah  pada suhu 1000 0 C ( Malau & Adinugraha, 2020). Pada  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Afriani
dkk  (2018)  yaitu  telah  dilakukan  kalsinasi pada  sumber  kalsium  limbah  cangkang kerang  pada  suhu  700 0 C  dengan  variasi lama pemanasan yaitu 3, 5, 7, dan 9 jam, dan diperoleh  kesimpulan  terbentuknya  kristal kalsium  pada  proses  kalsinasi  tergantung pada  proses  pemanasan  yaitu  pada  suhu  dan lama  pemanasan.  Semakin  lama  proses pemanasan maka semakin banyak dekomposisi CaCO 3 menjadi CaO. Sehingga pada  penelitian  ini  akan  dilakukan  kalsinasi pada sumber kalsium yakni limbah cangkang kepiting  untuk  mencari  waktu  kalsinasi paling optimal dalam menghasilkan senyawa kalsium  oksida  (CaO)  dengan  karakteristik kristal terbaik.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini dimulai dengan mengumpulkan  limbah  cangkang  kepiting. Limbah  cangkang  kepiting  yang  digunakan diambil dari limbah masyarakat sekitar pasar Kramat Jati, Jakarta Timur. Setelah diperoleh kemudian  ambil  cangkang  kepiting  sekitar 0.5  kg,  dan  dibersihkan  menggunakan aquades. Kemudian hancurkan menggunakan palu hingga menjadi serpihan kecil cangkang kepiting.  Selanjutnya  cangkang  kepiting dikeringkan  di  bawah  sinar  matahari  selama 1 hari. Selanjutnya dilakukan proses kalsinasi. Proses kalsinasi dilakukan menggunakan tungku Mufle Furnace dengan suhu maksimalnya sampai suhu 1100 o C.
Gambar 1. Proses kalsinasi pada suhu 1000 o C
Proses  pemasukan  cangkang  kepiting dilakukan  dengan  manual  yaitu  cangkang kepiting  terlebih  dahulu  dimasukkan  ke dalam Crussible (cawan  yang  terbuat  dari
porselan)  dengan  ukuran  50  ml.  Selanjutnya Crussible yang  sudah  terisi  cangkang kepiting  dimasukkan  ke  dalam Mufle Furnace proses  pemasukan Crussible ini dilakukan pada suhu ruang yaitu sekitar 37 – 40 o C  selanjutnya  suhu  dinaikkan  hingga 1000 o C. Saat suhu  sudah sampai pada 1000
o C  kemudian  ditahan  sengan  waktu  yang divariasikan yaitu 6 jam dan 10 jam. Setelah proses  kalsinasi  selesai  maka  dilakukan pendinginan dengan cara membiarkan cangkang  kepiting  tetap  didalam Mufle Furnace sampai keesokan harinya.
Selanjutnya  cangkang  kepiting  diambil  dan digerus menggunakan mortar hingga terbentuk serbuk. Tahap terakhir yaitu serbuk hasil kalsinasi tersebut kemudian di karakterisasi menggunakan X-ray Diffraction (XRD), untuk melihat perubahan fasa kristal kalsium yang dihasilkan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  kalsinasi  dari  limbah  cangkang kepiting  pada  suhu  1000 o C  dapat  diamati pada gambar 2.
Gambar 2. CaO hasil kalsinasi cangkang kepiting pada suhu 1000 o C (a). Selama 6 jam (b). Selama 10 jam
Dari  gambar  dua  dapat  kita  amati cangkang  kepiting  hasil  kalsinasi  pada  suhu 1000 o C  untuk  waktu  6  jam  dan  10  jam keduanya  menghasilkan  cangkang  kepiting yang sudah berubah warna dari warna orange ke  coklatan  berubah  menjadi  putih.  Warna putih  ini  menandakan  bahwa  cangkang kepiting  yang  awalnya  adalah  CaCO 3 telah berubah menjadi CaO. Hal ini sesuai dengan
penelitian  yang  dilakukan  sebelumnya  pada penelitian  Malau  &  Adinugraha  (2020). Senyawa CaCO 3 yang dipanaskan pada suhu 1000 o C  mengalami  peluruhan  dan  berubah menjadi  CaO.  Peristiwa  peluruhan  tersebut disebabkan oleh pemberian suhu yang cukup tinggi  sehingga  mengakibatkan  terlepasnya karbon.
Senyawa  CaO  yang  telah  diperoleh kemudian dikarakterisasi menggunakan XRD  untuk  mengidentifikasi  fasa  kristal yang terbentuk. Hasil analisis dari XRD CaO
pada suhu 1000 o C selama 6 jam dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Pola difraksi XRD pada suhu kalsinasi pada suhu 1000 o C selama 6 jam
Dari  gambar  3  dapat  kita  lihat  bahwa terdapat  puncak-puncak  pada  grafik  dengan intensitas  yang  berbeda-beda.  Hal  ini menandakan  telah  terbentuk  fase  kristal. Sistem  kristal  yang  terbentuk  adalah  kubik. Puncak-puncak kristal pada kalsinasi cangkang  kepiting  selama  6  jam  terdapat pada  sudut  2  :  17,95;  32,17;  34,02;  37,33;
42,88;  53,82;  53,97;  62,29;  64,13;  67,35; 79,63. Intensitas paling tinggi terbentuk pada sudut  2  =  37.33.  Dari  puncak-puncak  yang dihasilkan  kemudian  disesuaikan  dengan fase  kristal  senyawa  yang  terbentuk  pada database.  Senyawa  CaO  referensi  yang digunakan adalah dari COD ( Crystallography  Open  Database)  entry 96-
900-8606.  Hasilnya  menunjukkan  bahwa puncak-puncak  hasil  analisa  xrd  sesuai dengan  fase  kristal  CaO.  Dari  sini  bisa disimpulkan bahwa setelah dilakukan kalsinasi  pada  suhu  1000 o C  selama  6  jam telah  terbentuk  kristal  CaO  hanya  saja,  jika puncak-puncak  hasil  analisa  dibandingkan dengan  puncak-puncak  database  senyawa CaO  terdapat  empat  puncak  yang  tidak dimiliki database CaO yaitu pada sudut 2  : 17,95;  34,02;  42,88;  dan  62,29.  Puncak- puncak  ini  menandakan  bahwa  senyawa kristal  CaO  yang  dihasilkan  masih  terdapat
pengotornya  atau  bisa  disimpulkan  bahwa senyawa kristal  yang terbentuk masih belum murni. Pengotor tersebut belum bisa diidentifikasi  tetapi  kemungkinan  besar disebabkan ketika preparasi sampel terkontaminasi oleh senyawa asing.
Untuk ukuran kristal data kalsinasi 6 jam dicari menggunakan Scherrer’s Formula t = 0,9 λ / (FWHM cos θ B )         (2) diperoleh  ukuran  kristal  pada  puncak tertinggi  data  hasil  kalsinasi  6  jam  adalah sebesar 10,485 A.
Gambar 4. Pola difraksi XRD pada suhu kalsinasi pada suhu 1000 o C selama 10 jam
Dari gambar 4 yaitu pola difraksi XRD pada  suhu  kalsinasi  pada  suhu  1000 o C selama  10  jam  dapat  diamati  bahwa  pada grafik terdapat puncak-puncak dengan intensitas  yang  berbeda-beda.  Munculnya puncak  ini  menandakan  bahwa  senyawa yang  dihasilkan  adalah  kristal  bukan  amorf. Sistem  kristal  yang  terbentuk  adalah  kubik Adapun puncak-puncak kristal yang terbentuk  yang  terdapat  pada  sudut  2  adalah  :  17,96;  32,18;  34,04;  37,34;  42,89; 53,83; 53,98; 62,31; 64,15; 67,36; dan 79,64. Intensitas paling tinggi  terbentuk  pada sudut 2  =  37.34.  Nilai  ini  hampir  sama  dengan nilai  sudut  2  hasil  kalsinasi  selama  6  jam.
Sudut  yang  diperoleh  dari  kemunculan puncak-puncak  pada  gambar  kemudian disesuaikan  dengan  fase  kristal  senyawa yang terbentuk pada database. Senyawa CaO referensi  yang  digunakan  adalah  dari  COD ( Crystallography  Open  Database)  entry 96- 900-8606.  Hasilnya  menunjukkan  bahwa puncak-puncak hasil kalsinasi tersebut sesuai dengan  fase  kristal  CaO.  Dari  sini  bisa disimpulkan bahwa setelah dilakukan kalsinasi  pada  suhu  1000 o C  selama  10  jam telah  terbentuk  kristal  CaO  hanya  saja,  jika puncak-puncak  hasil  analisa  dibandingkan dengan  puncak-puncak  database  senyawa CaO  terdapat  empat  puncak  yang  tidak dimiliki database CaO yaitu pada sudut 2  : 17,96;  34,04;  42,89;  dan  62,31.  Puncak- puncak  ini  menandakan  bahwa  senyawa
kristal  CaO  yang  dihasilkan  masih  terdapat pengotornya  atau  bisa  disimpulkan  bahwa senyawa kristal  yang terbentuk masih belum murni. Hasil ini sama juga dengan hasil pada kalsinasi  selama  6  jam.  Artinya  lamanya waktu  tidak  berpengaruh  kepada  kemurnian kristal  CaO  yang  dihasilkan,  jadi  bisa disimpulkan  bahwa  kemungkinan  pengotor tersebut muncul saat preprasi atau saat ketika dilakukan pengujian.
Untuk ukuran kristal data kalsinasi 10 jam untuk puncak dengan intensitas tertinggi jika dicari menggunakan Scherrer’s Formula adalah  sebesar  10,207  A.  Hasil  ini  hampir sama  dengan  ukuran  kristal  yang  terbentuk pada data kalsinasi 6 jam.
Jika  dibandingkan  kristal  CaO  yang diperoleh dari kalsinasi  dengan waktu 6 jam dan  10  jam  maka  tidak  terdapat  perbedaan hasil  yang  signifikan  dari  kristal  CaO  yang dihasilkan. Sehingga bisa ditarik kesimpulan bahwa  kalsinasi  pada  suhu  1000 o C  dengan lama 6 jam dan 10 jam menghasilkan kristal CaO dengan sistem kristal yaitu sistem kubik dan  ukuran  kristal  pada  puncak  maksimul adalah 10 A.

## KESIMPULAN
Cangkang  kepiting  yang  merupakan sumber  CaCO 3 yang  dikalsinasi  pada  suhu 1000 o C selama 6 jam dan 10 jam keduanya menghasilkan  senyawa  CaO.  Senyawa  CaO yang  dihasilkan  memiliki  bentuk  kristal  dan tidak  dalam  bentuk  amorf.  Hal  ini  bisa
diamati dari pola difraksi XRD, yaitu terlihat banyak puncak-puncak dengan nilai intensitas yang bervariasi. Puncak-puncak ini menunjukan  bahwa  atom-atom  tersusun secara  teratur,  keteraturan  atom  serta susunannya  menunjukan  bahwa  CaO  dalam bentuk  Kristal.  Sistem  kristal  kedua  sampel adalah berbentuk kubik. Tidak ada perbedaan yang  signifikan  pada  pola  hasil  XRD kalsinasi  6  jam  dan  10  jam,  perbedaannya hanya  terletak  pada  nilai  variasi  intensitas dari puncak-puncak yang terbentuk.
Sehingga  bisa  ditarik  kesimpulan  bahwa kalsinasi  pada  suhu  1000 o C  dengan  lama  6 jam  dan  10  jam  menghasilkan  kristal  CaO dengan ukuran kristal pada puncak maksimum adalah 10 A.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih kepada LPPM Universitas Kristen  Indonesia  atas  hibah  penelitian skema  penelitian  kelompok  universitas. Termakasih atas koordinasi dan bimbingannya  sehingga  penelitian  ini  bisa berjalan dengan baik.

## DAFTAR PUSTAKA
Afriani,  F.,  Mustari,  M.,  &  Tiandho,  Y. 2018.  Pengaruh  Lama  Pemanasan Terhadap
Karakteristik
Kristal
Kalsium dari Limbah Cangkang Kerang. EduMatSains
: Jurnal
Pendidikan, Matematika Dan
Sains , 2(2), 189-200.
Balgies.,  Dewi,  S.U.,  Dahlan,  K.  2011. Sintesis Dan Karakterisasi Hidroksiapatit  Menggunakan  Analisis X-RAY
Diffraction. Prosiding Seminar  Nasional  Hamburan  Neutron dan  Sinar-X  ke  8 .  ISSN  :  1410-7686. Serpong, 4 Oktober 2011.
Fohcher, B., Naggi, A., Tarri, G., Cosami A. dan  Terbojevich,  M.  1992.  Structural differences  between  chitin  polymorhs and  their  precipitates  from  solution evidences  from  CP-MAS  13  C-NMR, FTIR  and  FTRaman  Spectroscopy. Carbohidrate polymer . 17 (2) : 97-102. Kabarbisnis ,  2014, AS  Kesensem  Berat Rajungan Indonesia,
http://www.kabarbisnis.com/read/2846
194 ,  diakses  tanggal  12  desember 2014.
Krissetiana, H., 2004, Kitin dan Kitosan Dari
Limbah Udang,
(Online),
http://www.suaramerdeka.com/harian/
0405/31/ragam4.htm, diakses 12
Desember 2014.
Malau,  N.  D.,  &  Adinugraha,  F.  2020.
Penentuan  Suhu  Kalsinasi  Optimum CaO  dari  Cangkang  Telur  Bebek  dan Cangkang Telur Burung Puyuh.
EduMatSains  :  Jurnal  Pendidikan, Matematika Dan Sains , 4(2), 193-202.
Malau,  N.  D.,  &  Adinugraha,  F.  2020.
Synthesis  of  hydrokxyapatite  based duck  egg  shells  using  precipitation
method. Journal of Physics:
Conference Series, 1563(1), 1-8
Musbir  dan  Fachrudin,  L.,  2010,  Analisis
Histopathology Dan Biomarker Jaringan Tubuh Udang Windu
(Penaeus  monodon)  Yang  Terpapar
Dengan  Logam  Berat  Tembaga  (Cu)
Pada  Dosis  Lethal, Info  Teknis Eboni,
11(1) : 1-13
Rachmania P, Aida. 2012. Preparasi Hidroksiapatit dari Tulang Sapi
Dengan  Metode  Kombinasi  Ultrasonik
dan Spray Drying . Tesis . Depok: UI.
Tyas, Ratih Widyaning. 2014. Studi Karakteristik Hidroksiapatit Dari
Cangkang  Telur  Ayam  Ras  dan Ayam Kampung. Skripsi. Bogor: IPB.
Watkinson,  A.P.,  Brimacombe,  J.K.  1982.
Limestone  calcination  in  a  rotary kiln. MTB 13, 369–378