Sintesis material karbon nano dari Chlorella SP. dan katalis Ferrocene dengan metode karbonisasi hidrotermal dan pirolisis

Abstract

Material nano merupakan bahan yang saat ini banyak dikembangkan karena permintaannya yang cukup banyak di pasar global. Biomassa merupakan bahan baku padatan alternatif yang dapat digunakan untuk menyintesis karbon nano karena terbarukan dan juga ekonomis. Pada penelitian ini, bahan baku yang digunakan adalah Chlorella sp. dalam wujud padatan atau bubuk. Metode yang digunakan dalam penelitian ini ada dua yaitu pirolisis langsung serta karbonisasi hidrotermal dan pirolisis. Sebelum memasuki tahap pirolisis, Chlorella sp. dicampurkan terlebih dahulu dengan campuran katalis ferrocene dan nikel nitrat dengan variasi rasio berat 10 dan 20 %. Selanjutnya, untuk metode karbonisasi hidrotermal dan pirolisis dilakukan pemanasan pada reaktor autoclave dengan temperatur 200 °C lalu dibilas dan dikeringkan. Setelah proses karbonisasi, hydrochar yang terbentuk dicampurkan katalis ferrocene dan nikel nitrat kembali dengan variasi konsentrasi sebesar 5 dan 20 % dan dimasukkan ke dalam furnace dengan temperatur 830 °C. Untuk metode pirolisis langsung, setelah tahap pencampuran dan pengeringan, campuran tersebut dimasukkan langsung ke dalam furnace dengan variasi temperatur yang sama. Sampel yang diperoleh akan dikarakterisasi lebih lanjut dengan menggunakan metode SEM-EDS dan XRD. Dari hasil karakterisasi tersebut, lebih lanjut diamati pengaruh dari tahap karbonisasi dan konsentrasi katalis terhadap perolehan, komposisi, dan kristalinitas karbon nano. Dari penelitian ini diperoleh karbon nano berbentuk sphere yang merupakan hasil dari proses karbonisasi hidrotermal dan pirolisis. Yield massa karbon nano paling tinggi adalah sebesar 30,9 % dengan variasi konsentrasi katalis sebesar 10 % sebelum tahap karbonisasi hidrotermal dan 5 % sebelum tahap pirolisis. Penambahan proses karbonisasi hidrotermal pada karbon prekursor mengakibatkan peningkatan struktur kristalin pada karbon nano. Persen kristalinitas paling tinggi terdapat pada sampel dengan komposisi unsur Fe terendah yaitu sebesar 22,34 %. Penambahan katalis pada saat impregnasi atau sebelum proses karbonisasi hidrotermal dapat meningkatkan komposisi unsur C sedangkan penambahan tepat sebelum proses pirolisis akan menurunkan komposisi unsur C. Dari hasil karakterisasi XRD, keempat sampel memiliki sifat amorf.