Judul: Karbon Nanoporous dari Biomasa Hutan melalui Proses Karbonisasi Bertingkat: Pirolisis, Hidrotermal dan Aktivasi
Abstrak: Karbon nanoporous memiliki sifat unik sehingga banyak digunakan pada beragam aplikasi seperti untuk baterai, superkapasitor, pendukung katalis dan sensor. Karbon nanoporous dengan struktur mikropori, luas permukaan besar dan volume pori tinggi dapat dihasilkan dari prekursor batu bara, turunan minyak bumi dan biomasa berlignoseluosa. Batu bara dan turunan minyak bumi bersumber dari fosil dimana suatu saat akan habis dan harganya cenderung naik, sementara itu biomasa berlignoselulosa jumlahnya melimpah, dapat diperbaharui dan lebih ramah terhadap lingkungan. Kayu dan limbah yang berbasiskan biomasa merupakan sumber potensial untuk pembuatan karbon nanoporous karena mengandung unsur karbon dan materi mudah menguap tinggi. Karbon nanoporous dari biomasa berlignoselulosa dapat diperoleh melalui tahapan karbonisasi dan aktivasi. Karbonisasi konvensional yang umum dilakukan adalah karbonisasi pirolisis (KP) pada suhu antara 400-600oC. Pada kondisi ini telah terbentuk struktur aromatik karbon pada arang (prekursor) sehingga untuk menghasilkan karbon aktif dengan porositas tinggi diperlukan aktivator dalam jumlah banyak. Dampak lain dari penggunaan aktivator adalah terbentuknya produk turunan selama proses aktivasi. Untuk mendapatkan karbon dengan tingkat kemurnian tinggi perlu menghilangkan produk pengotor tersebut melalui proses pencucian menggunakan pelarut asam seperti HCl sehingga semakin banyak aktivator yang digunakan, kebutuhan bahan kimia pencuci juga akan semakin besar. Alternatif teknik karbonisasi yang lebih ramah lingkungan adalah karbonisasi hidrotermal (KH). Proses ini dilakukan pada suhu rendah (hemat energi) dan berlangsung dalam reaktor tertutup menggunakan media air. Polutan berupa gas sebagai bahan pencemar dapat diminimalisir. Produk karbonisasi berupa arang-hidro bersifat amorf dan mengandung materi mudah menguap tinggi sehingga akan lebih sedikit aktivator yang diperlukan untuk menghasilkan karbon aktif dengan porositas tinggi. Berdasarkan pertimbangan tersebut maka pada penelitian ini dilakukan karbonisasi hidrotermal dan pirolisis pada suhu rendah untuk mendapatkan arang-hidro dan arang dalam kondisi lunak. Porositas tinggi pada karbon aktif dapat diperoleh melalui aktivasi kimia menggunakan aktivator KOH. Melalui teknik ini dihasilkan luas permukaan lebih dari 1,900 m2/g. Jumlah KOH yang digunakan masih cukup besar yaitu pada perbandingan KOH:karbon berkisar antara 1:2 hingga 6:1 dan bahkan 8:1. Perbandingan optimum untuk menghasilkan karbon aktif berukuran pori mikro (nanoporous) rata-rata sebesar 3:1. Dalam rangka meningkatkan efektivitas kinerja KOH selama proses aktivasi, maka teknik yang dapat dilakukan adalah mengkombinasikan antara aktivasi kimia (KOH) dan uap air. Prinsip dari proses ini adalah memanfaatkan produk turunan KOH seperti K2CO3, K dan K2O menjadi KOH melalui bantuan uap air sehingga terjadi siklus KOH sehingga penggunaan KOH dapat dikurangi. Tujuan penelitian ini adalah diversifikasi produk biomasa hutan menjadi karbon nanoporous konduktif melalui proses karbonisasi pirolisis dan hidrotermal suhu rendah, aktivasi menggunakan KOH rendah dikombinasikan dengan uap air, dan pemanasan lanjutan untuk meningkatkan konduktivitas. Sasaran yang diharapkan adalah diperoleh jenis biomasa hutan dan kondisi proses paling baik untuk menghasilkan karbon nanoporous konduktif. Analisis dilakukan menggunakan beberapa instrumen diantaranya XRD, FTIR, SEM, EDS, SAA, TEM, LCR meter dan Py-GCMS serta dilakukan juga analisis proksimat dan ultimat. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa karakteristik setiap biomasa berpengaruh terhadap sifat karbon aktif yang dihasilkan. Kemampuan dalam pembentukan porositas tidak hanya ditentukan oleh kandungan dan kadar komponen kimia tetapi juga oleh sifat lain seperti morfologi, struktur kristalin, materi mudah menguap dan proses karbonisasi. Pembentukan awal kerangka karbon bersifat amorf merupakan kunci untuk mendapatkan arang dan
Keyword: karbon nanoporous, hidrotermal, pirolisis, aktivasi KOH-uap air, konduktivitas, biomasa

Judul: Karakteristik dan Kualitas Biochar dari Berbagai Macam Limbah Biomassa Tanaman pada Pirolisis Suhu Rendah
Abstrak: Pengaruh biochar sebagai amelioran tanah bergantung pada karakteristiknya yang dipengaruhi oleh jenis bahan baku dan proses pembuatan (pirolisis). Pirolisis dibagi menjadi empat kondisi yang berbeda yaitu gasifikasi (>800 ºC), pirolisis cepat (600-700 ºC), pirolisis menengah (500-600 ºC) dan pirolisis lambat (<400 ºC). Pirolisis lambat menghasilkan produk dominan berupa biochar. Bahan baku yang bisa digunakan dalam pembuatan biochar ialah limbah kayu dan limbah pertanian. Tingginya produksi kayu dan produk pertanian akan diikuti dengan tingginya limbah produk tersebut dan menjadi masalah lingkungan jika tidak dimanfaatkan dengan baik. Sehingga serbuk kayu (serbuk kayu: sengon, mahoni, dan afrika), sekam padi, tongkol jagung, tandan kosong kelapa sawit (tankos) dan ampas tebu (bagasse) dapat dijadikan bahan baku biochar sebagai salah satu penanggulangan permasalahan limbah tersebut. Selanjutnya kualitas biochar dapat dinilai dengan uji perkolasi. Hasil perkolasi akan menjadi petunjuk ada tidaknya peningkatan daya pegang terhadap unsur hara dan air. Penelitian meliputi pembuatan biochar, analisis karakteristik biochar, dan uji perkolasi. Pembuatan biochar dilakukan di Laboratorium Residu Bahan Agrokimia, Balai Penelitian Lingkungan Pertanian (Balingtan), Ciomas Bogor. Analisis karakteristik biochar dan uji perkolasi dilakukan di Laboratorium Sumberdaya Fisik Lahan Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada suhu pirolisis 250 ºC rendemen biochar yang dihasilkan lebih tinggi dan pada suhu pirolisis 350 ºC biochar yang dihasilkan memiliki kadar N-Total dan pH biochar lebih tinggi, luas permukaan, total volume pori, dan morfologi biochar semakin lebar serta rata-rata radius pori semakin mengecil. Biochar limbah kayu memiliki kadar C dan Ca lebih tinggi, biochar sekam padi memiliki kadar abu yang lebih tinggi, dan biochar tankos memiliki pH serta kadar hara tersedia lebih tinggi dan pola spektrum FTIR yang menggambarkan perubahan gugus fungsi biochar suhu 250 dan 350 ºC mirip dengan bahan bakunya. Kualitas biochar berdasarkan uji perkolasi menunjukkan bahwa biochar yang dihasilkan pada suhu pirolisis 250 dan 350 ºC tidak berpengaruh terhadap pencucian NH4+ dan NO3- di media tanah dan pasir. Perlakuan pemberian berbagai jenis biochar mampu menahan pencucian NH4+ dan NO3- dibandingkan dengan perlakuan tanpa pemberian biochar pada media tanah dan pasir.
Keyword: amelioran, kadar abu, limbah kayu, limbah pertanian, perkolasi

Judul: A Continuous Vaccination Strategy in the SVIR Epidemic Model
Abstrak: Vaccination is conducted to minimize the spread of a disease. The vaccination is usually done several times within a fixed time interval. In the SVIR model, it is assumed that individuals do not get immediate immunity following a vaccination program. So according to process of vaccination on SVIR model, there are two strategies, i.e. the continuous vaccination strategy (CVS) and the pulse vaccination strategy (PVS). In this study, only the CVS strategy in epidemic model SVIR is considered. Results of the study indicate that dynamics of the CVS system depends on the basic reproductive number. If the basic reproductive number is less than one, then the disease-free fixed point is asymptotically stable. It means that the disease will eventually disappear from the population. Conversely, if the basic reproductive number is greater than one, then the endemic fixed point is asymptotically stable, which means that the disease will remain exist in the population. Simulation result shows that the vaccination would minimize the spread of disease by reducing the basic reproductive number. If the time for the vaccinated recipients to obtain the immunity, as well as a possibility of vaccinated recipients to be infected are neglected, then the disease will be eradicated. This condition is called an over-evaluating effect of vaccination.
Keyword: