PEMANFAATAN LIMBAH ABU SEKAM PADI MENJADI NATRIUM SILIKAT

Transkripsi

1 PEMANFAATAN LIMBAH ABU SEKAM PADI MENJADI NATRIUM SILIKAT Bambang Soeswanto, Ninik Lintang Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung Jl. Gegerkalong Hilir Ds Ciwaruga, Bandung Telp/fax : (022) bambang.soeswanto@yahoo.com niniklintang@yahoo.com Abstrak Sebagai negara agraris, Indonesia merupakan negara penghasil padi. Sekam hasil dari penggilingan padi biasanya digunakan sebagai bahan bakar alternatif atau dibakar di area penggilingan yang menghasilkan abu sekam. Abu sekam mempunyai kandungan silika yang sangat tinggi (94,4%) dan berpotensi sebagai bahan baku produk berbasis silika seperti natrium silikat. Pembuatan natrium silikat dilakukan dengan mereaksikan silika di abu sekam padi dengan larutan NaOH encer dalam reaktor labu leher empat. Variabel proses yang dipelajari dalam penelitian ini adalah waktu reaksi dan rasio molar reaktan NaOH/SiO 2 untuk menghasilkan konversi yang tinggi dan memenuhi spesifikasi natrium silikat sebagai builder dengan rasio molar SiO 2 /Na 2 O antara 1,3 4. Penelitian ini menghasilkan waktu reaksi optimum 60 menit dengan konversi SiO2 sebesar 82%. Sedangkan produk natrium silikat sebagai builder dengan spesifikasi rasio molar SiO 2 /Na 2 O antara 1,3 sampai 4 akan dihasilkan dengan rasio molar reaktan NaOH/SiO 2 antara 3 dan 5. Kata kunci : abu, sekam padi, natrium silikat PENDAHULUAN Sebagai negara agraris, Indonesia merupakan negara penghasil padi. Proses penggilingan padi menghasilkan limbah sekam padi yang biasanya digunakan sebagai bahan bakar alternatif untuk pembakaran batubata atau dibakar begitu saja di area penggilingan padi. Proses pembakaran tersebut menghasilkan sekam padi berupa abu sekam padi yang selama ini belum banyak dimanfaatkan selain untuk keperluan abu gosok. Sekam padi yang dihasilkan dari proses penggilingan sebesar 20% dari produksi padi, sedangkan jumlah abu sekam mencapai 18 % dari jumlah sekam (Folleto, 2006). Komposisi abu sekam padi didominasi oleh silika seperti disajikan di Tabel 1. Tabel 1 Komposisi Abu Sekam Padi (Folleto, 2006) Senyawa SiO 2 94,4 Al 2 O 3 0,61 Fe 2 O 3 0,03 CaO 0,83 MgO 1,21 K 2 O 1,06 Na 2 O 0,77 SO 3 LOI Persentase 18

2 Bambang Soeswanto, Ninik Lintang Pemanfaatan Limbah Abu Sekam Abu sekam dengan komposisi silika yang sangat tinggi tersebut memungkinkan untuk dijadikan bahan baku alternatif pembuatan beberapa senyawa berbasis silika seperti silika gel dan natrium silikat (Kamath, 1998). Selama ini, produksi natrium silikat dilakukan dengan mereaksikan natrium karbonat dengan pasir silika yang mebutuhkan suhu tinggi ( o C), sehingga memerlukan energi yang besar (Sodium Silicate online, 2010). Pemanfaatan abu sekam padi menjadi natrium silikat pada penelitian ini dilakukan dengan mereaksikan silika dalam abu dengan larutan NaOH encer pada suhu tinggi. Persamaan reaksi pembentukan natrium silikat (Kalapathy, 2000, 2002): 2NaOH (l) +nsio 2(s) Na 2 O.nSiO 2(s) + H 2 O (l) Natrium silikat digunakan sebagai bahan baku berbagai produk seperti silika gel, silicate based binders, aditif semen khusus, koagulan pengolahan air limbah, gasket dan aditif air pendingin kendaraan, katalis, tinta, substrat pertumbuhan alga, komponen deterjen, dan sabun (Breuer, 1998). Natrium silikat merupakan salah satu bahan kimia produk impor yang kebutuhannya mengalami lonjakan dalam 4 tahun terakhir (Antara News, 2007). Tujuan penelitian adalah menentukan kondisi operasi optimum pembentukan natrium silikat dari abu sekam padi dan mengkaji pengaruh kondisi operasi terhadap pembentukan natrium silikat sebagai builder bahan baku deterjen. METODOLOGI PENELITIAN Bahan baku abu sekam padi didapat dari limbah pembakaran di industri batubata. Abu sekam padi diayak dengan ayakan 100 mesh dan direaksikan dengan larutan NaOH 5 N dalam reaktor labu leher 4. Reaktor dioperasikan pada suhu dan tekanan konstan. Produk reaksi disaring dalam penyaring buchner untuk memisahkan residu padatan dari larutan produk reaksi yang berupa larutan natrium silikat. Netralisasi dengan larutan H 2 SO 4 akan menetralkan kelebihan NaOH dan menghasilkan endapan silika yang akan dikeringkan dalam oven. Tahapan percobaan disajikan di Gambar 1. Reaksi netralisasi mengikuti persamaan reaksi (Kalapathy, 2000, 2002): Na 2 O.nSiO 2 +H 2 SO 4 nsio 2 +Na 2 SO 4 +H 2 O Penentuan variabel optimum dilakukan dengan variasi: - Waktu (menit) : 60, 80, 100, Rasio NaOH/SiO 2 : 1, 2, 3, 4, 5 NaOH H 2 SO 4 Abu sekam Pengayakan Reaktor filtrasi netralisasi filtrasi filtrat residu Gambar 1 Tahapan Penelitian Pengeringan produk Jurnal Sains dan Teknologi 19

3 Vol. VII, No. 1, Mei 2011 Sedangkan kondisi operasi yang dibuat tetap selama penelitian pembentukan natrium silikat adalah: - Ukuran abu (mesh): Suhu ( o C) : Pengadukan(rpm) : Tekanan (atm) : 1 Pengujian kandungan silika di abu dilakukan dengan metode SNI Sedangkan kandungan silika dalam larutan produk dilakukan dengan analisis gravimetri. Peralatan utama yang digunakan adalah reaktor labu gelas leher empat dilengkapi kondensor dan pengaduk seperti disajikan di Gambar 2. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh Waktu Reaksi Percobaan pengaruh waktu reaksi terhadap konversi SiO 2 dilakukan pada rentang waktu 60 menit sampai 120 menit seperti disajikan di Gambar 3. Gambar 3 Pengaruh Waktu Reaksi Gambar 2 Reaktor Labu Leher Empat Berpengaduk keterangan 1. Reaktor 2. Penangas parafin 3. Kondensor 4. Termometer 5. Tabung CaCl 2 6. Motor pengaduk 7. Selang silikon 8. Lubang pengambil sampel Konversi silika diperoleh dari perbandingan mol pengurangan silika di larutan produk terhadap mol silika di bahan baku abu. Dalam rentang waktu menit, diperoleh konversi silika yang relatif konstan yaitu sekitar 82 %. Peningkatan waktu reaksi sampai 120 menit tidak mempengaruhi perolehan silika. Hasil penelitian ini melengkapi penelitian sebelumnya yang dilakukan Folleto (2006) dimana pada rentang percobaan dengan waktu reaksi antara 5 60 menit diperoleh waktu optimum sebesar 60 menit. Nilai konversi silika dalam penelitian ini sebesar 82% relatif lebih tinggi dibanding yang dihasilkan oleh Folleto (2006) selama 60 menit reaksi dengan konversi 70%. Perbedaan nilai konversi disebabkan perbedaan ukuran abu yang digunakan. Penelitian ini dilakukan Jurnal Sains dan Teknologi 20

4 Bambang Soeswanto, Ninik Lintang Pemanfaatan Limbah Abu Sekam pada kondisi ukuran abu 100 mesh sedangkan Folleto (2006) menggunakan abu dengan ukuran 60 mesh. Semakin kecil ukuran abu akan mempercepat dan memperbesar difusi massa NaOH ke dalam pori abu untuk mempercepat reaksi kimia. Pengaruh Rasio Molar Reaktan Pengaruh rasio molar reaktan diteliti dengan cara memvariasikan rasio molar antara NaOH dengan silika di abu batubara. Rasio molar reaktan diperkirakan akan mempengaruhi rasio molar SiO 2 terhadap Na 2 O di produk yang merupakan salah satu parameter kualitas produk natrium silikat sebagai builder. Pengaruh rasio molar reaktan disajikan di Gambar 4. dijadikan sebagai bahan baku deterjen (Sodium Silicate online, 2010). Rasio molar reaktan akan sangat mempengaruhi rasio molar SiO 2 /Na 2 O di produk reaksi. Produk builder dengan spesifikasi rasio molar SiO 2 /Na 2 O (n) antara 1,3 sampai 4 akan dihasilkan dengan rasio molar reaktan NaOH/SiO 2 antara 3 dan 5. Semakin banyak bahan baku NaOH yang digunakan akan menghasilkan produk yang tidak memenuhi spesifikasi builder untuk bahan baku deterjen Pengaruh rasio molar reaktan NaOH/SiO 2 terhadap konversi SiO 2 disajikan di Gambar 5. Gambar 5 Pengaruh Rasio Molar Reaktan Terhadap Konversi SiO 2 Gambar 4 Pengaruh Rasio Molar Reaktan Terhadap Rasio Molar Produk Produk komersial natrium silikat yang digunakan sebagai builder mempunyai spesifikasi rasio molar SiO 2 /Na 2 O antara 1,3 sampai 4. Spesifikasi tersebut sesuai jika natrium silikat akan Percobaan ini dilakukan dengan kondisi waktu reaksi 60 menit. Rasio molar bahan baku antara 1 sampai 4 akan menghasilkan konversi yang semakin besar dan mencapai maksimum di nilai sekitar 3,5. Semakin besar harga rasio molar atau semakin banyak reaktan NaOH digunakan akan menurunkan konversi SiO 2. Berdasarkan Gambar 5, rasio molar reaktan yang optimum dicapai dalam rentang 3 4. Jika mengacu Gambar 4, dalam rentang Jurnal Sains dan Teknologi 21

5 Vol. VII, No. 1, Mei 2011 tersebut akan dihasilkan produk natrium silikat yang memenuhi spesifikasi sebagai builder dengan nilai rasio molar SiO 2 /Na 2 O antara 1,3 4. KESIMPULAN DAN SARAN Penelitian ini menghasilkan beberapa kesimpulan, yaitu: - Dalam rentang waktu menit, diperoleh konversi silika yang relatif konstan yaitu sekitar 82 %. Peningkatan waktu reaksi sampai 120 menit tidak mempengaruhi perolehan silika - Produk builder dengan spesifikasi rasio molar SiO 2 /Na 2 O antara 1,3 sampai 4 akan dihasilkan dengan rasio molar reaktan NaOH/SiO 2 antara 3 dan 5. - rasio molar reaktan NaOH/SiO 2 yang optimum dicapai dalam rentang 3 4 dengan konversi 99%. Saran Penelitian lanjutan yang perlu dilakukan antara lain pengaruh pengadukan dan konsentrasi NaOH terhadap konversi reaksi serta pemisahan dan pemurnian produk natrium silikat agar diperoleh produk sesuai dengan spesifikasi di pasaran. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terimakasih kepada Fikri M dan Riyadi R yang telah banyak membantu dalam pengambilan data penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA Antara News Waspadai Praktek Dumping 14 Produk Impor (on line) &c=EKB&s= (diakses 13 Juni 2010) Breuer, W., 1998, Silicate based builders and their Use in Detergent and Multicomponent Mixture for Use in This Field (on line) html (diakses 30 januari 2010) Folleto, E.L., Ederson, G., Leonardo, H. O., Sergio, J., 2006, Conversion of Rice Hull Ash Into Sodium Silicate. Material Research, vol 9, No 3, , Brazil Kalapathy, U., Proctor, A., Shultz J., 2000, A Simple Method for Production of Pure Silica from Rice Hull Ash, Bioresource Technology, 73 (3): Kalapathy, U., Proctor, A., Shultz, J., 2002, An Improved Method for Production of Silica from Rice Hull Ash, Bioresource Technology, 85 (3): Kamath, S., dan Proctor, A., 1998, Silica Gel from Rice Hull Ash, Preparation and Characterization, Cereal Chemistry, 75(4), Sodium Silicates (online) http: //chemicalland21.comindustrialchem /inorganic/ SODIUM SILICATE. htm (diakses 30 Januari 2010) Jurnal Sains dan Teknologi 22