Judul: Preparasi Nanosilika Dari Abu Ketel Dengan Metode Kopresipitasi Sebagai Aditif Membran Elektrolit Berbasis Kitosan
Abstrak: Abu ketel merupakan salah satu jenis limbah padat industri gula yang memiliki kandungan senyawa anorganik tinggi terutama silika. Nanosilika merupakan persenyawaan silika dengan ukuran berskala nano yang dapat diproduksi dari abu ketel. Salah satu metode produksi nanosilika adalah presipitasi. Presipitasi umumnya menghasilkan partikel nano dengan distribusi ukuran yang heterogen sehingga perlu dilakukan modifikasi proses agar partikel nanosilika yang dihasilkan memiliki ukuran yang lebih homogen. Sel bahan bakar sangat baik sebagai alternatif penghasil energi saat ini. Inovasi penggunaan polimer yang murah dan ramah lingkungan sedang aktif dilakukan. Kitosan memiliki karakteristik yang kurang baik saat digunakan sebagai membran elektrolit pada sistem sel bahan bakar sehingga perlu ditambahkan senyawa aditif. Salah satu aditif yang dapat digunakan adalah silika berukuran nano. Ukuran partikel dalam skala nano dapat meningkatkan reaktivitas silika sehingga kinerja membran elektrolit dapat ditingkatkan. Penelitian ini berupaya untuk mengolah abu ketel menjadi nanosilika yang dapat digunakan sebagai aditif membran elektrolit berbasis kitosan. Penelitian terbagi menjadi dua tahap, tahap pertama fokus pada produksi dan karakterisasi nanosilika dengan teknik kopresipitasi sedangkan tahap kedua fokus pada sintesis dan karakterisasi membran kitosan dengan aditif nanosilika. Tahap pertama berhasil memproduksi nanosilika dari tiga metode berbeda, yakni presipitasi, kopresipitasi dengan tepung beras dan kopresipitasi dengan bubuk agar. Presipitasi menghasilkan nanosilika dengan ukuran partikel 269.42 nm dengan indeks polidispersitas 0.9190. Kristalinitas nanosilika presipitasi diketahui sebesar 33.22% dengan fase kristal dominan kristobalit. Pengamatan dengan SEM (Scanning Elecron Microscopy) menunjukkan bahwa partikel nanosilika hasil presipitasi memiliki ukuran yang tidak seragam dan cenderung menyatu satu sama lain. Penggunaan agen pendispersi dalam presipitasi mampu menurunkan ukuran partikel dan mengontrol agregasi antar partikel nanosilika. Selain itu kopresipitasi juga diketahui mampu mengubah kristalinitas dan ukuran kristal nanosilika. Penggunaan agen pendispersi agar dalam proses presipitasi mampu menurunkan ukuran partikel nanosilika hingga 225.22 nm dengan indeks polidispersitas 0.6520. Kristalinitas nanosilika meningkat menjadi 59.53% dengan fase kristal dominan kristobalit. Nanosilika yang diproduksi menggunakan metode presipitasi dengan penambahan tepung beras memiliki karakteristik yang paling baik dilihat dari parameter ukuran, distribusi ukuran, ukuran kristal, struktur/fase kristal, kristalinitas dan morfologi. Nanosilika hasil kopresipitasi beras memiliki ukuran partikel rata-rata 185.45 nm dengan indeks polidispersitas 0.2540 dengan kristalinitas 28.76% dan fase kristal dominan kristobalit. Analisis morfologi dengan SEM (Scanning Elecron Microscopy) menunjukkan partikel nanosilika hasil kopresipitasi beras memiliki penampakan yang seragam, terlihat menyebar dan ukuran yang lebih kecil. Nanosilika hasil kopresipitasi beras dipilih sebagai aditif membran elektrolit berbasis kitosan karena memiliki ukuran yang paling kecil dan distribusi ukuran partikel yang lebih baik. Struktur silika yang amorf dapat meningkatkan sifat fisik mekanik membran kitosan. Produksi membran kitosan-nanosilika dilakukan dengan teknik pencetakan dengan pelat kaca. Karakteristik membran yang diamati adalah gugus fungsi, daya serap air/metanol, kapasitas penukar ion, dan konduktivitas ionik. Berdasarkan karakterisasi yang telah dilakukan, aditif berupa nanosilika dengan konsentrasi 3% memberikan efek yang positif terhadap karakteristik membran kitosan. Daya serap air/metanol diketahui sebesar 28.40%/25.95% dengan kapasitas penukar ion 1.06 meq/gram dan konduktivitas ionik 1.02×10-4 S/cm. Semakin tinggi konsentrasi nanosilika yang ditambahkan pada membran kitosan maka daya serap air/metanol, kapasitas penukar ion dan konduktivitas ionik akan turun. Dengan karakteristik tersebut membran kitosan dengan aditif nanosilika 3% dapat diaplikasikan sebagai membran elektrolit pada sistem sel bahan bakar.
Keyword: abu ketel, nanosilika, kopresipitasi, aditif membran kitosan