Aktivasi Biochar dari Tempurung Kelapa Menggunakan Aktivator NaOH Untuk Adsorpsi Ion Nitrat

Abstract

Biochar adalah material kaya karbon organik (C) yang dihasilkan melalui pirolisis biomassa pada suhu tertentu di lingkungan kondisi oksigen terbatas. Proses pirolisis yang sering digunakan yaitu pirolisis lambat dengan suhu (<400 oC) dengan oksigen terbatas. Biomassa yang digunakan untuk membuat biochar pada penelitian ini adalah tempurung kelapa dari CV. Medipety Nusantara. Tempurung kelapa digunakan karena memiliki kandungan selulosa 17,89 %, hemiselulosa 56,26 %, dan lignin 25,82 %. Pirolisis tempurung kelapa dilakukan pada suhu <400oC selama 6 jam. Biochar dapat dimanfaatkan sebagai pembenah tanah dan sebagai adsorben. Pada pengaplikasian sebagai adsorben, biochar memiliki kemampuan yang kurang efektif disebabkan luas permukaan dan gugus aktifnya yang terbatas. Cara untuk meningkatkan keefektifan biochar sebagai adsorben yaitu dengan aktivasi. Biochar dapat diaktivasi secara fisik maupun kimia. Penelitian ini diawali dengan produksi biochar dengan pirolisis dan dilanjutkan dengan proses aktivasi. Proses pirolisis dilakukan dengan menggunakan metode pirolisis lambat pada suhu 280-400℃ selama 6 jam. Biochar yang telah diproduksi kemudian dilakukan analisis gugusnya menggunakan FTIR dan dilanjutkan dengan proses aktivasi. Proses aktivasi dilakukan menggunakan larutan NaOH variasi konsentrasi (0 M; 0,25 M; 0,5 M; 1 M dan 2 M) selama 12 jam. Biochar teraktivasi dianalisis FTIR pada rentang bilangan gelombang 400 4000 cm-1 untuk mengetahui gugusnya,dan dilanjutkan uji kadar air, kadar abu, bilangan iodin. Biochar teraktivasi juga dilakukan uji adsorpsi ion nitrat dengan menggunakan variasi waktu kontak dan variasi konsentrasi adsorbat sehingga bisa ditentukan model isotermal adsorpsinya. Hasil FTIR yang diperoleh ketika biomassa berhasil dikonversi menjadi biochar ditunjukkan oleh menurunnya serapan gugus -OH pada bilangan gelombang ~3343 cm-1, hilangnya gugus C-H alifatik, serta adanya kenaikan serapan gugus C=C. Perubahan yang lain yaitu adanya vibrasi C-O yang berbeda (~1032 cm-1 dan ~1232 cm-1) saling tumpang tindih menghasilkan satu puncak C O yang melebar dan bergeser. Hasil FTIR pada biochar teraktivasi menunjukkan bahwa proses aktivasi menyebabkan hilangnya gugus -OH. Konsentrasi aktivator NaOH yang meningkat, menurunkan nilai kadar air, kadar abu dan menaikkan bilangan iodin. Hasil optimum yang diperoleh dari setiap analisis yang dilakukan yaitu pada biochar teraktivasi NaOH 1 M dengan nilai kadar air sebesar 0,96 %, kadar abu 2,733 %, serta bilangan iodin 961,7 mg/g. Studi adsorpsi dilakukan dengan menentukan waktu kontak kesetimbangan dari masing-masing biochar teraktivasi yang mana untuk menentuan model isotermal adsorpsinya. Hasil menunjukkan waktu kontak dimulainya kesetimbangan yang diperoleh pada masing-masing biochar yaitu 25 menit. Nilai kapasitas adsorpsi (Qe) yang diperoleh pada masing-masing biochar teraktivasi NaOH (0-2 M) berturut-turut yaitu 4,12 mg/g; 4,39 mg/g; 4,51 mg/g; 4,82 mg/g dan 4,64 mg/g. Hasil kapasitas adsorpsi (Qe) paling besar yaitu pada biochar teraktivasi NaOH 1 M. Model isotermal yang dihasilkan dari setiap variasi konsentrasi aktivator menunjukkan bahwa biochar teraktivasi mengikuti model isotermal Freundlich. Model isotermal Freundlich menunjukkan bahwa nitrat membentuk lapisan (multilayer) pada permukaan biochar pada saat adsorpsi terjadi.