Berk. Penel. Hayati Edisi Khusus: 7F (23-26), 2011 ADSORPSI PENGOTOR SOLAR PRODUKSI TRADISIONAL BOJONEGORO DENGAN VARIASI UKURAN DAN MASSA CLAYRusmini*, dan Dina Kartika MaharaniJurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya*Corresponding author: research aims to improving colour quality of traditional petroleum diesel production in Wonocolo, Kedewan, Bojonegoro using clay. Manipulations variables have been used in this research are the size and mass of clay. The research was conducted in a batch system with clay treating process carried out for 1 hour at a temperature of 100oC. The results of treating clay were fi ltered and the fi ltrate analyzed levels of color using a colorimeter ASTM. The results show that there is infl uence of the size and mass of clay to colour quality diesel fuel. Best colour quality diesel fuel derived from a combination of clay calcined at a temperature of 200° C, with a mass of 45% and 50% w/v with clay size 100 mesh.Key words: Clay, Colour, Traditional petroleum dieselPENGANTARBojonegoro sebagai salah satu kota di Indonesia yang mempunyai sumber daya alam berupa minyak bumi dalam jumlah yang cukup besar. Diantara sumber minyak tersebut terdapat suatu desa penghasil minyak bumi yang diolah menjadi solar dan bensin yaitu desa Wonocolo kecamatan Kedewan Bojonegoro. Pengolahan minyak bumi dilakukan dengan cara tradisional. Proses destilasi dilakukan hanya dengan cara memanaskan minyak mentah (crude oil) dalam drum yang dipendam dalam tanah dan dipanaskan. Drum tersebut membutuhkan pendingin, pendingin yang dapat dipakai adalah kondensor. Kondensor sebagai pendingin berupa pipa-pipa yang dialiri sungai diatasnya. Oleh karena itu solar yang dihasilkan mempunyai kualitas yang tidak memenuhi batasan kualitas solar sesuai aturan Dirjen Migas yaitu kandungan sedimen, partikel terlarut dan warna yang jauh di bawah kualitas standar dari Dirjen Migas (Purwanto dan Rusmini, 2008). Banyaknya sedimen dan partikel terlarut dalam solar ini sangat mempengaruhi warna dari solar sehingga tampak sangat hitam. Dengan menggunakan ASTM Colorimeter D-1500 diketahui warna solar ini adalah D8 sedangkan standar Dirjen Migas maksimal 3.Clay adalah mineral alam dari keluarga silikat yang berbentuk kristal dengan struktur berlapis dan mempunyai ukuran partikel lebih dari 2 mikrometer, bersifat liat jika basah (bersifat plastis) dan mengeras jika kering (Wijaya dan Tahir, 2001). Lempung atau tanah liat merupakan kata umum untuk partikel mineral berkerangka dasar silikat. Lempung mengandung leburan silika dan/atau aluminium yang halus. Unsur-unsur ini, silikon, oksigen, dan aluminum adalah unsur yang paling banyak menyusun kerak bumi. Lempung terbentuk dari proses pelapukan batuan silika oleh asam karbonat dan sebagian dihasilkan dari aktivitas panas bumi. Claypun memiliki beberapa sifat.Struktur dasar unit silika dan unit alumina pada clay mempunyai kemampuan untuk menyerap anion atau kation. Berdasarkan sifat tersebut maka clay sangat berpotensi sebagai adsorben. Struktur clay memiliki luas permukaan yang relatif besar untuk mengadsorpsi air atau liquid. Sisa permukaan yang ada akan digantikan oleh struktur ikatan mineral yang menyerap air di dalam lapisannya sampai 4 lapisan. Lapisan-lapisan tersebut biasanya sampai kehilangan bentuknya, namun tidak sampai meninggalkan permukaannya (Velde, 1992). Kandungan Al2O3 dalam clay mempengaruhi pengikatan adsorbat. Dengan adanya Al2O3 yang memiliki partikel berupa kristal kuarsa dalam adsorben clay menjadikan adsorben dapat mengikat dan mengendapkan adsorbat yang terserap (Soegiman dalam Berlianti dan Wahyuni, 2005). Clay treatment juga bisa dipakai untuk menghilangkan resin-resin dan warna dari minyak pelumas setelah dilakukan ekstraksi pelarut. Clay biasanya langsung ditambahkan ke dalam minyak dan diaduk dengan dipanaskan (Solomon dalam Berlianti dan Wahyuni, 2005).Treating adalah proses pengolahan terhadap suatu bahan yang bertujuan untuk memperbaiki sifat-sifat yang belum sesuai dari bahan tersebut. Treating minyak solar berarti proses pengolahan terhadap minyak solar untuk memperbaiki sifat-sifat yang belum sesuai dari minyak solar. Dalam hal ini treating dilakukan pada minyak solar untuk memperbaiki kualitas warna yang belum sesuai dengan spesifi kasi yang dikeluarkan oleh Dirjen Migas,
Adsorpsi Pengotor Solar Produksi Tradisional Bojonegoro24treating dilakukan dengan menggunakan clay sebagai adsorben pada sistem batch, yaitu sistem berpengaduk. Treating yang dilakukan dengan menggunakan clay ini selanjutnya disebut sebagai clay treating.Clay treating merupakan sebuah proses pengolahan yang bertujuan untuk menghilangkan diolefin, bahan-bahan asphaltik, resin, asam-asam dan warna. Pada cracked naphta dapat menghilangkan diolefin, sebab diolefi n menyebabkan terbentuknya gum (getah) dalam gasoline. Sedang clay treating terhadap minyak pelumas dan wax, dapat menghilangkan senyawa-senyawa lain yang menyebabkan bau dan warna (Mujirahardjo,-). Proses pemisahan pengotor dilakukan dengan mengontakkan pelumas bekas dengan clay yang sudah diaktifkan di dalam suatu tangki berpengaduk (Oly.H.A dalam Widiastuti dan Hasdiyanti, 2007).Dengan proses clay treating dapat memperbaiki dan menstabilkan warna minyak solar dengan jalan memisahkan zat-zat yang menyebabkan warna gelap atau yang dapat menyebabkan perubahan warna. Prinsip dari proses ini adalah penyerapan impurities resin-resin yang tidak dikehendaki dalam minyak solar dengan penambahan clay sehingga minyak solar yang berwarna coklat kehitaman menjadi berwarna coklat kekuningan dan jernih. Berdasarkan hal tersebut telah dilakukan upaya untuk meningkatkan kualitas warna solar ini dengan memanfaatkan clay (lempung). Pada penelitian sebelumnya dilakukan variasi massa clay yang dikalsinasi pada suhu 100° C yaitu 10%, 15%, 20% dan 25% (w/v) lama pengadukan 60 menit diperoleh hasil L5, L5, L4,5 dan L4,5. Hasil ini masih belum memenuhi standar migas (Purwanto dan Rusmini, 2009). Oleh karena itu dilakukan suatu cara lain untuk meningkatkan kualitas warna dari solar dengan meningkatkan jumlah dari clay yang digunakan serta membuat ukuran yang lebih kecil. Dengan jumlah clay yang lebih besar diharapkan tersedia adsorben yang lebih banyak sehingga mampu menyerap pengotor lebih banyak. Ukuran clay yang lebih kecil akan meningkatkan luas permukaan dari clay selaku adsorben sehingga bidang sentuh dengan adsorbat lebih besar. Dengan demikian solar yang dihasilkan melalui clay treating ini lebih jernih.BAHAN DAN CARA KERJABahan Penelitian: Solar produksi tradisional Bojonegoro, lempung (clay).Alat Penelitian: Beaker glass 600 ml, hot plate stirer, termometer, gelas ukur 1000 ml, 100 ml, timbangan elektrik, erlenmeyer bertangkai, filter cruicible, kertas saring Whattman, spatula, pompa vacum, kaca arloji, oven, ASTM D-1500 untuk analisa Colour ASTM.Prosedur Penelitian: Clay diambil dari pesisir bengawan solo yang tepatnya di daerah industri kecil pembuatan gerabah di Desa Krendeng Kecamatan Malo, Kabupaten Bojonegoro. Clay yang diambil masih dalam kondisi basah dan mengumpul padat dengan tekstur yang lembek. Clay tersebut selanjutnya dilakukan pemanasan dalam tanur dengan suhu 100° C dan 200° C selama 2 jam sehingga lempung kelihatan padat dan kering. Clay yang telah kering kemudian ditumbuk hingga halus menghasilkan ukuran partikel tertentu. Clay yang halus disaring, masing-masing dengan penyaring 20, 40, 100, dan 200mesh sehingga diperoleh clay dengan ukuran partikel yang sama. Untuk menghilangkan kadar air, clay yang telah disaring selanjutnya di oven kembali dengan suhu 110° C hingga memiliki massa yang konstan.Peningkatan kualitas warna solar ini dilakukan menggunakan proses clay treating yaitu solar dipanaskan hingga suhu 100° C. Suhu dijaga agar tetap stabil 100oC. Tujuan pemanasan ini adalah melepaskan pengotor yang terikat pada solar. Apabila pengotor telah lepas dari solar maka lempung kemudian mengadsorp pengotor tersebut. Solar yang telah panas ditambah dengan clay dengan variasi massa clay adalah 30%, 35%, 40%, 45% dan 50% (w/v). Dilakukan pengadukan supaya tercampur secara homogen dengan kecepatan tertentu yang dikontrol yaitu 200rpm. Setelah jangka waktu pengadukan 1jam maka proses clay treating dihentikan dan didiamkan selama 15menit supaya mengendap sehingga lebih mudah dipisahkan. Tahap selanjutnya adalah penyaringan untuk memisahkan solar dari clay dan pengotornya. Solar hasil clay treating diuji warnanya menggunakan ASTM Colorimeter D-1500. HASILBerikut disajikan data hasil penelitian tentang tingkat warna dari solar Kedewan Bojonegoro setelah mengalami proses clay treating dengan variasi ukuran dan massa dari clay.Tabel 1. Data tingkat warna solar hasil clay treating dengan variasi ukuran dan massa clay dengan suhu kalsinasi 200° C.Ukuran clay (mesh)Massa clay (%w/v)303540455020L 2,5L 2,5L 2,5224022L 2L 2L 2100221.5L 1,5L 1,5200L 2L 2L 21.51.5
Gambar 1. Grafik pengaruh ukuran dan massa clay dalam meningkatkan kualitas solarPEMBAHASANPengaruh ukuran clay dipelajari untuk mengetahui bagaimana ukuran partikel mempengaruhi kemampuan adsorben. Dengan ukuran clay yang semakin kecil diharapkan akan memberikan hasil yang lebih baik. Hal ini dikarenakan luas permukaan dari adsorben semakin besar. Pemberian massa adsorben yang lebih banyak diharapkan meningkatkan jumlah adsorben sehingga mampu mengikat zat pengotor lebih banyak. Untuk memudahkan memahami Tabel 1 maka dibuatlah Gambar 1.Berdasarkan Gambar 1 dapat dilihat bahwa dengan semakin kecilnya ukuran partikel clay (dengan ukuran mesh makin besar) maka terjadi penurunan tingkat warna solar. Semakin kecil warna solar maka menunjukkan kualitas warna solar yang semakin baik. Semakin kecil ukuran partikel clay maka semakin besar luas permukaan dari adsorben. Dengan demikian semakin banyak bidang sentuh antara adsorben dengan adsorbat.Proses adsorpsi dijelaskan sebagai tingkat perpindahan molekul dari larutan ke dalam pori-pori partikel adsorben atau bisa dikatakan sebagai proses pemindahan massa antar fase, yaitu fase cair ke fase padat. Peristiwa adsorpsi dapat terjadi karena adanya gaya tarik oleh molekul permukaan adsorben.Mekanisme adsorpsi bahan-bahan asphaltik pengotor minyak solar oleh clay dapat dijelaskan bahwa bahan-bahan asphaltik akan terbawa masuk oleh minyak kedalam setiap bagian pori-pori dari clay, hal tersebut karena adanya kandungan alumina dan silikat yang terdapat dalam clay yang efektif untuk menarik bahan-bahan asphaltik tersebut dan mengurungnya di dalam pori-pori, yakni pada bagian aktif dari clay. Partikel-partikel yang berukuran kecil mempunyai tingkat kecepatan penetrasi lebih tinggi dibanding dengan partikel besar sehingga partikel kecil akan lebih dulu masuk dan menempel ke dalam pori-pori clay baru kemudian partikel besar masuk dan menutupi pori dari arang aktif.Dari variasi massa clay yang ditambahkan maka dapat dilihat bahwa dengan kenaikan massa clay maka terjadi penurunan warna solar. Hal ini menunjukkan semakin baiknya kualitas warna solar. Semakin banyak jumlah clay maka tersedia adsorben dalam jumlah yang lebih banyak. Sehingga semakin banyak pori yang mampu diisi oleh pengotor. Dengan demikian solar yang dihasilkan semakin jernih atau kualitasnya meningkat. Berdasarkan data hasil penelitian dan pembahasan yang telah diuraikan, maka diperoleh bahwa massa dan ukuran clay mempengaruhi kualitas warna solar dengan menggunakan proses clay treating. Hasil terbaik diperoleh dengan menggunakan clay 100mesh pada massa clay 45% dan 50%. Pada penelitian lebih lanjut disarankan dilakukan pemilaran pada clay sehingga adsorpsi lebih baik sehingga membutuhkan massa yang lebih sedikit.UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada pihak DP2M melalui program hibah kompetitif strategis nasional tahun anggaran 2009.KEPUSTAKAANBerlianti dan Wahyuni F, 2005. Pemanfaatan sludge water treatment sebagai alternatif adsorben pengganti natural clay pada proses treating sweat wax pada unit wax plant Pusdiklat Migas Cepu. Tugas Akhir. Tidak dipublikasikan Malang: Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang.Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, 2006. Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi Nomor: 3675 K/24/DJM/2006 Tentang standar dan mutu (spesifi kasi) bahan bakar minyak jenis minyak solar yang dipasarkan di dalam negeri. Jakarta: Departemen energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia.Mudjirahardjo K, -. Kimia Minyak. Cepu: Pusat Pendidikan dan Pelatihan Minyak dan Gas Bumi (Pusdiklat Migas).Purwanto, dan Rusmini, 2008. Analisis Dan Interpretasi Minyak Solar Hasil Produksi Tradisional Wonocolo, Kedewan, Bojonegoro Berdasarkan Spesifi kasi Minyak Solar 48. Prosiding Seminar Nasional Kimia 2008. Surabaya: UNESA.Purwanto, dan Rusmini, 2008. Adsorpsi Menggunakan Clay Untuk Menghilangkan Pengotor Warna Minyak Solar Hasil Produksi Tradisional Wonocolo, Kedewan, Bojonegoro. Prosiding Seminar Nasional Kimia 2008. Surabaya: UNESA. Rusmini, dan Dina Kartika Maharani25Berikut merupakan grafi k pengaruh ukuran dan massa clay.
Adsorpsi Pengotor Solar Produksi Tradisional Bojonegoro26Purwanto, dan Rusmini, 2009. Pengaruh Lama Pengadukan Pada Proses Treating Minyak Solar Hasil Produksi Tradisional Bojonegoro Untuk Memperbaiki Kualitas Warna. Prosiding Seminar Nasional Kimia 2009. Surabaya: UNESA.Purwanto, dan Rusmini, 2009. Pengaruh Massa Clay Pada Proses Treating Minyak Solar Hasil Produksi Tradisional Bojonegoro Untuk Memperbaiki Kualitas Warna. Prosiding Seminar Nasional Kimia 2009. Surabaya: UNESA.Velde B, 1992. Introduction to Clay Mineral. Hongkong: Printed in Great Britain by the University Press, Cambridge.Widiastuti F, dan Hasdiyanti L, 2007. Pengolahan (Treating) AFO (A Filtered Oil) dengan lempung aktif (Clay) sebagai bahan dasar white oil di Pusdiklat Migas Cepu. Tugas Akhir. Tidak dipublikasikan Malang: Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang.Wijaya, dan Tahir I, 2001. Sains Bahan. Yogyakarta: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada.