JURNAL Pengolahan Kimia Industri

219

Prosiding SNYuBe 2013

PEMANFAATAN LIMBAH CANGKANG KELAPA SAWIT YANG TERMODIFIKASI SEBAGAI BAHAN PENGISI PAPAN SEMEN

Desi Ardilla1)

, Basuki Wirjosentono2, Minto Supeno

3),

1Jurusan Ilmu dan Teknologi pangan, UMSU.

2,3FMIPA Kimia Pasca Sarjana USU.

*Email: [email protected]

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui manfaat cangkang sawit dalam pembuatan papan semen yang ditambahkan kedalam semen untuk mengurangi pemakaian pasir sebagai komposit semen. Cangkang sawit yang diperoleh dari limbah pabrik pengolahan kelapa sawit terlebih dahulu dihaluskan dan disaring dengan saringan 40 mesh. Cangkang direndam dalam larutan benzen selama 24 jam untuk menghilangkan lemak dan minyak yang mengisi pori-pori cangkang, lalu dicuci dan dikeringkan, direndam lagi dalam larutan NaCl 1m selama 4 hari disaring dan dibilas dengan aquadest direndam lagi dalam larutan asam sulfat pekat selama 24 jam, disaring dan dibilas dengan aquadest lalu cangkang direndam lagi dalam CaCl2 dan FeCl3, disaring dan dibilas lalu dikeringkan pada suhu 150

oC selama 12 jam. Cangkang yang telah dimodifikasi ditambahkan semen

dengan perbandingan cangkang Ca2+ :

semen = 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1. Perlakuan yang sama untuk cangkang Fe

3+ : semen. Hasil penelitian menunjukkan papan

semen-cangkang Ca2+

dan papan semen – pasir – cangkang Ca2+

menghasilkan papan semen terbaik dengan perbandingan 1:3 untuk papan semen cangkang Ca

2+ yang memiliki nilai load 5,67 Kgf, stroke 1,15 mm/menit dan kuat tekan 3,755

Kg/mm2. Serta perbandingan 1:1:4 untuk papan semen – pasir – cangkang Ca

2+

yang memiliki nilai load 4,50 Kgf, stroke 1,39 mm/menit dengan kuat tekan 3,237 Kg/mm

2. Hasil penelitian menunjukkan papan semen – cangkang Fe

3+ dan papan

semen – pasir – cangkang Fe3+

menghasilkan papan semen terbaik dengan perbandingan 1:2 untuk papan semen – cangkang Fe

3+ yang memiliki nilai load

7,57 Kgf, stroke 1,56 mm/menit dan kuat tekan 4,852 Kg/mm2. Serta perbandingan

1:1:4 untuk papan semen – pasir – cangkang Fe3+

yang memiliki nilai load 3,90 Kgf, stroke 1,20 mm/menit dengan kuat tekan 3,250 Kg/mm

2.

Kata kunci: Cangkang sawit, modifikasi cangkang Ca2+

dan Fe3+

, papan semen

Pendahuluan Tanaman kelapa sawit bukanlah asli Indonesia. Kelapa sawit (Elaeis Quinensis Jacq)

merupakan tumbuhan tropis golongan palma yang termasuk tanaman tahunan. Sumatera utara merupakan daerah agraris yang mempunyai areal pertanian rakyat, perkebunan dan hutan yang luas. Disamping itu berpotensi besar untuk menjadi daerah industri. Diantara perkebunan dengan luas areal serta besar produksinya adalah perkebunan kelapa sawita yang banyak dikelola pemerintah, swasta maupun rakyat. Produksi kelapa sawit meningkat untuk setiap tahunnya yang sesuai dengan Ketetapan Pemerintah untuk menjadikan kelapa sawit menjadi komoditi eksport non migas yang utama. Dengan pertumbuhan produksi buah kelapa sawit yang terus

mailto:[email protected]

220


meningkat yang berarti juga menghasilkan tempurung (cangkang) inti sawit yang ikut meningkat. Cangkang kelapa sawit adalah merupakan limbah padat yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar, sebagai pengeras jalan atau dibuat arang untuk industri pabrik karbon aktif. Pemanfaatan cangkang sawit sebagai bahan bakar dapat lansung digunakan atau dibuat arang. Dalam jumlah banyak cangkang dapat dimanfaatkan dalam industri yang membutuhkanya. Pemisahan inti dari cangkang dilakukan berdaasarkan perbedaan berat jenis antara inti sawit dan cangkang. Alat yang digunakan disebut Hidrocyclone Separator. Dalam hal ini inti dan cangkang dipisahkan oleh air yang berputar dalam sebuah tabung atau dapat juga mengapungkan biji-biji yang telah pecah dalam larutan yang mempunyai berat jenis 1,16. Dalam keadaan ini inti sawit akan terpisah dengan cangkang, inti sawit mengapung dan cangkang tenggelam. Proses selanjutnya adalah pencucian inti sawit dan cangkang sampai bersih. Hasil samping pengilahan minyak inti sawit adalah bungkil inti sawit (Kernel Oil Cake) yang dimanfaatkan untuk pakan ternak. Cangkang sawit diduga dapat dimanfaatkan sebagai pengganti agregat pada bahan bangunan yaitu papan semen, hal ini dilihat dari kekerasannya. Cangkang sawit merupakan material polimer yang mempunyai sifat kurang polar yang memiliki tegangan permukaan rendah sedangkan semen adalah meterial polimer polar yang memiliki tegangan permukan yang tinggi, karena beda tegangan permukaan ini yang menyebabkan antara semen dan cangkang tidak bisa menyatu menjadi komposit yang kompak. Untuk mengatasi hal ini dilakukan alternatif dengan merubah cangkang sawit menjadi material polimer yang bersifat polar dan memiliki tegangan permukaan yang tinggi sehingga antara cangkang sawit dan semen dapat menjadi komposit yang kompak. Untuk mengubah tegangan permukaan cangkang yang rendah menjadi cangkang yang mempunyai tegangan permukaan yang tinggi maka digunakan logam Fe3+, Ca2+ melalui cara intekalasi. Metode Penelitian

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : semen portland, pasir sungai, aquadest, benzena, H2SO4, NaCI, CaCl2, FeCl3 dan cangkang kelapa sawit. Alat-alat yang digunakan : oven, neraca analitik, ayakan, cawan porselen, botol timbang, alat tekan, stoples, beaker glass, erlenmeyer glass, SEM, mechanical test. Proses Modifikasi Pada Cangkang Sawit. Cangkang kelapa sawit digiling, disaring

dengan saringan 40 mesh. Cangkang direndam dalam larutan benzen selama 24 jam lalu dicuci dan disaring dan dikeringkan, direndam lagi dalam larutan NaCI 1M selama beberapa hari disaring dan dibilas dengan aquadest rendam lagi dalam larutan asam sulfat pekat selama 24 jam disaring lalu dibilas dengan aquadest lalu cangkang dibagi 2 bagian masing-masing ditambahkan dengan CaCI2 1M dengan FeCI3 1M dan rendam selama 24 jam kemudian disaring dan bilas dengan aquadest lalu dikeringkan pada suhu 150oC selama 12 jam. Proses Pembuatan Papan Semen. Cangkang yang telah mengalami perlakuan diatas

ditambahkan dengan semen dan sebagian lagi ditambahkan dengan pasir dengan memvariasikan perbandingan jumlah cangkang yang digunakan dan jumlah semen serta pasir yang ditambahkan tetap sehingga membentuk perbandingan 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1.

221


Analisa SEM Analisa Kadar Air. Dilakukan dengan metode oven dengan suhu 110oC selama 5 jam, kadar air berdasarkan kekurangan bobot dibagi bobot contoh kali 100%. Analisa Tingkat Keasaman. Ditimbang berat contoh 0,1 gr diletakkan pada botol

timbang, kemudian dimasukkan ke dalam stoples yang telah dimasukkan larutan NH4OH(p), lalu ditutup rapat dan dibiarkan selama 24 jam, lalu ditimbang lagi, selisih antara berat awal dan berat akhir di peroleh tingkat keasaman. Uji Papan Semen SNI – 15 – 1991 – 03. Ditentukan kekuatan tekan terhadap papan

semen dengan mengukur load dan stroke.

Hasil dan Pembahasan

Karakterisasi Cangkang. Cangkang yang digunakan sebagai agregat campuran

papan semen sebelum dimodifikasi dikarakterisasi terlebih dahulu. Hasil karakterisasi

cangkang yang telah dilakukan diperoleh bahwa kadar air yang telah terkandung

dalam cangkang sebesar 7%. Dan tingkat keasaman cangkang 33,3%. Setelah

mengalami modifikasi dengan perlakuan tertentu menjadi cangkang Ca2+ dan

cangkang Fe3+ kadar air yang terkandung dalam cangkang termodifikasi mengalami

perubahan menjadi 5% untuk cangkang Ca2+ dan 4,5% untuk cangkang Fe3+ dengan

tingkat keasaman yang berbeda pula sebesar 36,8% dan 50% (Tabel 1).

Tabel 1. Karakteristik cangkang

No Parameter Cangkang sawit Cangkang Ca Cangkang Fe

1 Analisa Kadar air 7 % 5 % 4,5% 1 Tingkat Keasaman 33,3 % 36,8 % 50 %

foto SEM sebelum dimodifikasi foto SEM setelah dimodifikasi Ca²+ foto SEM setelah dimodifikasi Fe

³+

Gambar 1. Foto SEM cangkang

Dari gambar 1, hasil foto SEM terhadap cangkang terlihat adanya perubahan pada

permukaan cangkang sebelum dan sesudah dimodifikasi secara kimia. Turunnya kadar

air dari cangkang termodifikasi ini disebabkan karena pori-pori dari cangkang

termodifikasi lebih besar dibandingkan dengan cangkang sebelum termodifikasi yang

disebabkan pencucian oleh asam dan adanya ion-ion dalam pori-pori cangkang

termodifikasi sehingga evaporasi molekul air lebih mudah terjadi.

222


Naiknya tingkat keasaman cangkang setelah dimodifikasi akibat mengalami perubahan

sifat kepolaran yang disebabkan oleh ion Ca2+ dan ion Fe3+. Dimana ion-ion Ca dan Fe

terabsorbsi kedalam pori-pori cangkang sehingga cangkang menjadi bermuatan dan

keasaman ion Fe3+ lebih besar dari pada Ca2+. Menurut konsep HSAB (Hard Soft Acid

Base), ion yang memiliki jari-jari yang lebih besar memiliki sifat keasaman yang lebih

rendah (Jari-jari Ca2+ > Fe3+).

Papan Semen, Semen dan Cangkang. Pembuatan papan semen antara semen dan

cangkang termodifikasi telah dilakukan dengan perbandingan (Semen : Cangkang) 1:1,

1:2, 1:3, 1:4 dan 1:5. Papan semen yang dibentuk ditentukan nilai kuat tekannya. Hasil

pengukuran load dan stroke serta analisa kuat tekan dapat dilihat pada tabel 2.

Tabel 2. Perbandingan bahan dan nilai kuat tekan

Perbandingan Bahan Load (Kgf)

Stroke (mm/menit)

Kuat Tekan (Kg/mm)

Semen + Cangkang Ca2+

1 : 1 1 : 2 1 : 3 1 : 4 1 : 5

5,39 6,94 5,67 4,58 1,53

1,82 2,33 1,51 1,48 1,53

2,961 2,978 3,755 3,045 1,116

Semen + Cangkang Fe3+

1 : 1 1 : 2 1 : 3 1 : 4 1 : 5

5,36 7,57 6,29 5,58 3,65

1,14 1,56 1,31 1,29 1,28

4,701 4,852 4,801 4,325 2,851

Pengujian load dan stroke terhadap papan semen ini menghasilkan nilai masing-

masing 6,94 dan 2,33 yang lebih tinggi dari yang lain. Namun nilai kuat tekan yang

dihasilkan lebih rendah dari pada perbandingan 1:3 dengan nilai load dan stroke

masing-masing 5,67 dan 1,51. Pada perbandingan 1:2 papan semen, semen dan

cangkang Fe3+ menghasilkan nilai load dan stroke yang paling besar.

Sebaliknya nilai load dan stroke untuk papan semen, semen – cangkang mengalami

penurunan pada setiap pertambahan jumlah cangkang seperti yang terlihat pada

gambar 2

223


Gambar 2. Grafik pengujian tekan

Papan Semen. Semen, Pasir dan Cangkang. Pembuatan papan semen antara

semen, pasir dan cangkang termodifikasi telah dilakukan dengan perbandingan

(Semen : Pasir : Cangkang) 1:1:1, 1:1:2, 1:1:3, 1:1:4 dan 1:1:5. Papan semen yang

dibentuk ditentukan kuat tekannya. Hasil pengukuran load stroke serta analisa kuat

tekan dapat dilihat pada tabel 3.

Tabel 3. Kuat tekan cangkang dengan penambahan pasir

Perbandingan Bahan Load (Kgf)

Stroke (mm/menit)

Kuat Tekan (Kg/mm)

Semen + Pasir + Cangkang Ca2+

1 : 1 : 1 1 : 1 : 2 1 : 1 : 3 1 : 1 : 4 1 : 1 : 5

2,73 3,08 6,35 4,50 1,53

0,96 1,01 2,44 1,39 0,87

2,843 3,049 2,602 3,237 1,758

Semen + Pasir + Cangkang Fe3+

1 : 1 : 1 1 : 1 : 2 1 : 1 : 3 1 : 1 : 4 1 : 1 : 5

1,67 2,49 5,08 3,90 1,96

0,89 1,02 1,88 1,20 1,12

1,876 2,441 2,702 3,250 1,750

Pengujian load dan stroke (Gambar 3) terhadap papan semen ini menghasilkan nilai

yang lebih tinggi dari yang lain. Begitu juga dengan pengukuran load dan stroke

terhadap campuran papan semen semen dan cangkang Fe3+ pada perbandingan

1:1:3. Tapi nilai kuat tekan yang paling baik dihasilkan pada perbandingan 1:1:4.

Hal ini disebabkan karena campuran dari ke-3 bahan ini sangat dipengaruhi oleh

keseragaman dan kepolaran cangkang dalam berinteraksi dan berikatan dengan

agregat pasir maupun bahan semen sebagai pengikat. Dibandingkan nilai-nilai load

dan stroke untuk papan semen campuran semen dan pasir ataupun papan semen

campuran semen dan cangkang ada perbedaan yang signifikan terhadap perubahan

campuran papan semen (Gambar 4).

224


Gambar 3. Grafik pengujian tekan (load dan stroke)

Gambar 4. Grafik pengujian tekan

Pada grafik kuat tekan cukup berbeda terutama pada papan semen, semen-pasir-

cangkang Ca2+. Berdasarkan grafik kuat tekan diatas, perbandingan terbaik untuk

menghasilkan papan semen dari campuran semen-pasir-cangkang berada pada

perbandingan 1:1:4 walaupun nilai load dan strokenya tidak paling tinggi. Ini

membuktikan bahwa semakin tinggi nilai load maupun stroke suatu papan semen

ternyata tidak harus memberikan kuat tekan yang terbaik pula.

Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa :

1. Cangkang kelapa sawit sebagai salah satu limbah pabrik kelapa sawit dapat

dimanfaatkan sebagai bahan pengisi dan penguat komposit semen.

2. Modifikasi cangkang sebagai bahan pengisi dan penguat komposit semen

menggunakan larutan Cacl2 1M dan FeCl3 1M, menghasilkan cangkang dengan

luas permukaan yang lebih besar dan bersih dengan kadar air 5% untuk

cangkang Ca2+ dan 4,5% untuk cangkang Fe3+ serta tingkat keasaman 36,8%

untuk cangkang Ca2+ dan 50% untuk cangkang Fe3+.

225


3. Pembuatan papan semen dengan memanfaatkan cangkang sebagai penganti

agregat halus bahan bangunan menghasilkan papan semen terbaik pada

perbandingan 1:3 untuk papan semen semen-cangkang Ca2+ dengan nilai kuat

tekan 3,755 Kg/mm dan perbandingan 1:2 untuk papan semen semen-

cangkang Fe3+ dengan nilai kuat tekan 4,852 Kg/mm.

4. Papan semen terbaik untuk campuran semen-pasir-cangkang diperoleh pada

perbandingan 1:1:4 dengan nilai kuat tekan 3,237 Kg/mm untuk cangkang Ca2+

dan 3,250 Kg/mm untuk cangkang Fe3+.

Referensi

[1] Lubis, A.U., Guritno, P., Darnoko, 1994, Prospek Industri dengan Bahan Baku Limbah Padat Kelapa Sawit di Indonesia, Jurnal Penelitian Kelapa Sawit Medan.

[2] Naibaho, M., Ponten, 1996, Teknologi Pengolahan Kelapa Sawit. Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan.

[3] Humaidi, S. 1998, Bahan Komposit Polimer. Karya Ilmiah Jurusan Fisika FMIPA USU

Medan.

[4] Wu, Souheng, 1994, Polymer Interface and Adhesion, Marcel Dekker Inc, New York

[5] C. Jolly, R. Cauthier and R. Charbet, 1995. Physycal Chemistry of the Interface in Polypropilene/Cellulotic – Fiber Composite ‘J’. Composite Science Technology 56 – SILAC, F – 16110 La Roechefon Cauld France.

[6] Sagel, R., Kole, P., Kusuma, G., 1994 Pedoman Pengerjaan Beton, Seri Beton Jilid ll, Erlangga Jakarta. .

Documents

JURNAL Pengolahan Kimia Industri