Pengaruh konsentrasi katalis CeCl3 terhadap karakteristik karbon aktif dari kulit kakao dan kulit salak dengan metode Catalytic Hydrothermal Carbonization dan aktivasi kimia

Abstract

Kakao dan salak merupakan dua tanaman budidaya di Indonesia. Produksi kakao dan salak yang melimpah di Indonesia meninggalkan limbah yang masih belum optimal pengolahannya sehingga memunculkan banyak kesempatan untuk dimanfaatkan. Limbah dari kedua hasil budidaya tersebut adalah kulitnya yang mengandung lignoselulosa yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber biomassa pada pembuatan karbon aktif. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh penambahan konsentrasi katalis CeCl3 pada luas permukaan karbon aktif yang terbentuk. Penelitian ini dilakukan menggunakan proses karbonisasi hidrotermal dengan katalis CeCl3 dan aktivasi hydrochar secara kimia dengan menggunakan aktivator berbeda berupa ZnCl2 untuk kulit kakao serta KOH untuk kulit salak. Pada proses karbonisasi hidrotermal (HTC), biomassa kulit kakao ataupun kulit salak digunakan sebanyak 4 gram dan katalis CeCl3 dengan variasi sebesar 8, 80, dan 400 mg untuk kulit kakao serta 8 dan 400 mg untuk kulit salak. Pada proses HTC dengan katalis dilakukan pada reaktor teflon autoklaf serta dipanaskan dalam oven selama 18 jam pada temperatur 225 °C. Proses HTC dengan katalis CeCl3 bertujuan untuk mempelajari pengaruhnya terhadap porositas yang terbentuk. Proses aktivasi kimia yang berbeda juga dilakukan setelah HTC dengan menggunakan aktivator ZnCl2 untuk kulit kakao dan KOH untuk kulit salak dengan perbandingan massa 1:4 (hydrochar : aktivator). Proses aktivasi dilakukan dengan furnace tubular pada temperatur 600 °C untuk kulit kakao dan 800 °C untuk kulit salak. Kemudian, pada karbon aktif dan hydrochar yang dihasilkan akan dilakukan karakterisasi dengan analisis BET, FTIR, XRD, Raman, dan SEM. Penggunaan katalis CeCl3 pada proses karbonisasi hidrotermal untuk kulit kakao dan kulit salak akan mempengaruhi yield, gugus fungsi, dan karakteristik permukaan yang diperoleh. Penggunaan katalis CeCl3 serta penambahan konsentrasinya akan meningkatkan yield hydrochar yang diperoleh. Serta yield karbon aktif dari kulit salak lebih kecil dibandingkan karbon aktif dari kulit kakao akibat penggunaan aktivator KOH pada kulit salak dan ZnCl2 pada kulit kakao. Kemudian, penggunaan konsentrasi katalis CeCl3 yang semakin tinggi akan membuat luas permukaan hydrochar yang diperoleh berkurang akibat penyumbatan pori. Namun, penggunaan konsentrasi katalis yang lebih tinggi pada karbon aktif dari kulit kakao tidak berpengaruh secara signifikan pada luas permukaan yang diperoleh. Sedangkan penggunaan konsentrasi katalis yang lebih tinggi pada karbon aktif dari kulit salak akan meningkatkan luas permukaan yang diperoleh secara signifikan. Dengan hasil terbaik pada konsentrasi katalis CeCl3 sebesar 400 mg yang memiliki luas area sebesar 1508,49 m2/g. Penggunaan katalis CeCl3 pada karbon aktif dari kulit salak juga menunjukkan penurunan nilai La, Lc, dan peningkatan nilai ID1/IG yang menunjukan struktur yang lebih defect atau tidak teratur akibat peningkatan luas permukaan. Hal tersebut juga ditunjukkan pada hasil SEM yang memiliki struktur tidak teratur pada penambahan katalis dibandingkan karbon aktif tanpa katalis.