Judul: Engineering of Metal Organic Frameword Catalyst from Shrimp Shell Waste for Polychloro Biphenyls Dechlorination
Abstrak: Limbah cangkang udang merupakan sisa proses industri berbasis udang yang belum dimanfaatkan secara optimal. Sejauh ini sekitar 30% limbah cangkang udang termanfaatkan secara tradisional sehingga menyisakan 70% (sekitar 735 ribu ton per tahun) potensi pemanfaatan yang lebih bernilai tambah. Pemanfaatan limbah cangkang udang untuk keperluan perlindungan lingkungan masih belum banyak diteliti, khususnya dalam penanganan cemaran polychloro biphenyls (PCBs). Senyawa PCBs merupakan persistent organic pollutants (POPs) yang telah dilarang berdasarkan kesepakatan internasional Stockholm Convention (SC) dalam hal penyimpanan, penggunaan, maupun produksi. Pemerintah Indonesia telah meratifikasi SC tersebut dengan diberlakukannya Undang Undang Nomor 19 Tahun 2009 tentang POPs. Sebagai para pihak yang legally binding terhadap SC, Pemerintah Indonesia wajib menyediakan cara pengelolaan POPs (termasuk PCBs) dan memusnahkannya. Pemusnahan PCBs dengan memanfaatkan green agregate yang berasal dari limbah cangkang udang belum banyak dikaji sehingga merupakan potensi inovasi teknologi perlindungan lingkungan untuk dual purpose yaitu periptaan (synthesis) katalis serta pemanfaatan limbah menjadi produk (waste to product). Tujuan penelitian ini yaitu (1) mendapatkan Metal Organic Framework (MOF) dari limbah cangkang udang dengan proses penetalan (impregnation) logam di bawah pengaruh gelombang mikro (microwave) untuk diterapkan sebagai katalis dalam deklorinasi PCBs setelah kombinasi preparasi (suhu serta waktu) pemanggangan dan pemadaman cepat (quenching); (2) menentukan kondisi proses optimum deklorinasi polychloro biphenyls (PCBs) menggunakan activated MOF limbah cangkang udang Penelitian ini memiliki dua tahapan yaitu: (i) periptaan metal organic framework (MOF) dan (ii) trial deklorinasi PCBs. Limbah cangkang udang memiliki struktur yang diperkirakan sesuai untuk periptaan MOF guna aplikasi katalisis deklorinasi PCBs. Dalam tahap pertama limbah cangkang udang berperan sebagai cetakan (template) untuk menetalkan logam seng (Zn) dengan bantuan gelombang mikro (microwave) yang diatur pada power rate 50% dan 100% dari daya maksimumnya, yakni 1800 W. Sebelum penetalan limbah cangkang udang dihaluskan hingga ukuran 90 µm dan dikenai perlakuan pemanggangan pada kisaran 350 – 550 oC selama 1 – 3 jam yang dilanjutkan dengan pemadaman cepat (quenching) menggunakan nitrogen cair. Sedangkan dalam tahap kedua MOF yang dihasilkan dilakukan pengaktifan pada 250 oC selama dua jam dan diujicobakan pada deklorinasi PCBs dengan memantau lima jenis congener PCBs, yakni: CB52 (2,2',5,5'-tetrachlorobiphenyl), CB101 (2,2',4,5,5'-pentachlorobiphenyl), CB138 (2,2',3,4,4',5'-hexachlorobiphenyl), CB153 (2,2',4,4',5,5'-hexachlorobiphenyl), dan CB180 (2,2',3,4,4',5,5'-heptachlorobiphenyl). Pada tahap kedua ini deklorinasi dilakukan pada kisaran suhu 150 – 250 oC untuk kisaran waktu 1 – 4 jam serta bobot katalis dalam kisaran 1 – 5%. Pada tahap pertama, terukur derajat kristalinitas serbuk cangkang udang asli adalah 67%. Dengan kombinasi perlakuan suhu dan waktu pemanggangan mengakibatkan peningkatan derajat kristalinitas menjadi 77% setelah pemanggangan 350 oC selama 1 jam dan 89% setelah pemanggangan 550 oC selama 3 jam. Demikian pula luas permukaan serbuk cangkang udang meningkat dengan urutan tersebut, yakni 1,27, 3,96, dan 30,43 m2/g. Peningkatan luas permukaan serbuk cangkang udang diduga berkaitan dengan hilangnya bahan atsir (volatile) serta sejumlah gugus fungsi (seperti hidroksil, asetil, serta amida) dari permukaan serbuk cangkang udang. Kehilangan massa ini terpantau pada pemeriksaan thermogravimetric analysis dan pola spektra fourier transform infrared. Analisis dengan response surface methodology (RSM) menunjukkan bahwa tidak terdapat perbedaan nyata terhadap aras (level) logam seng yang berhasil ditetalkan pada permukaan serbuk cangkang udang untuk seluruh kombinasi perlakuan pada kekuatan gelombang mikro yang sama. Jika
Keyword: shrimp shell, heterogeneous catalyst, microwave, MOF, PCBs impregnation