Penelitian “Pemanfaatan Silika (SiO2) Dari Limbah Sekam Padi Untuk Modifikasi Fotokatalis Titanium Dioksida (TiO2) Dalam Menurunkan Polutan Zat Pewarna Hasil Buangan Limbah Praktikum”

  • 10 September 2021
  • Admin

Indonesia merupakan salah satu produsen utama padi di dunia. Peningkatan produksi padi dari tahun ke tahun terlihat sangat signifikan, pada tahun 2016 saja, produksi padi di Indonesia tercatat mencapai 79 juta ton gabah kering giling atau yang tertinggi sepanjang sejarah produksi padi Indonesia (sumber: litbang pertanian). Upaya peningkatan produksi padi akan diikuti meningkatnya limbah penggilingan padi, diantaranya berupa sekam. Sekam merupakan hasil samping saat proses penggilingan padi dan menghasilkan limbah yang cukup banyak. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30%, dedak antara 8- 12% dan beras giling antara 50-63,5% data bobot awal gabah. Sekam dengan persentase yang tinggi tersebut dapat menimbulkan problem lingkungan (sumber: litbang pertanian). Produksi sekam padi di Indonesia terus mengalami peningkatan dari tahun ke tahun dan mencapai lebih dari 16 juta ton pada tahun 2012 seperti dapat dilihat pada Gambar 1. Pemanfaatan sekam padi secara komersial masih relatif rendah. Hal ini disebabkan oleh karakteristik sekam padi yaitu bersifat kasar, bernilai gizi rendah, memiliki kerapatan yang rendah, dan kandungan abu yang cukup tinggi.

 

 

 

Gambar 1. Data estimasi produkdi Jerami dan sekam padi selama tahun 2008 hingga 2012

 

Abu sekam padi mengandung SiO2 yang relatif tinggi yaitu lebih dari 90%. SiO2 berbahan dasar limbah sekam padi dapat diperoleh dengan sangat mudah dan biaya yang relatif murah, yakni dengan cara ekstraksi melalui proses pengabuan, alkalinasi dan acidifikasi. Fotokatalis adalah reaksi kimia yang berjalan dengan bantuan katalis dan katalis tersebut aktif ketika disinari cahaya matahari. Teknologi ini merupakan salah satu metode yang digunakan untuk pengolahan limbah cair. Proses ini dapat juga disebut proses oksidasi berkelanjutan yang cocok untuk mengoksidasi zat warna. Proses oksidasi berkelanjutan ini berdasarkan pada pembentukan radikal hidroksi (OH-) yang merupakan oksidator kuat yang dapat mempromosikan mineralisasi total pada polutan organik.

 

Pada teknologi fotokatals, SiO2 dari limbah sekam padi ini digunakan sebagai dopan pada fotokatalis titanium dioksida (TiO2) menggunakan metode sol-gel. Penggunaan semikonduktor sebagai fotokatalis merupakan tema yang sangat menarik saat ini, karena kemampuannya untuk mendegradasi senyawa-senyawa di sekitarnya dengan menggunakan sinar matahari dan/atau lampu UV. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan SiO2 dari limbah sekam padi untuk meningkatkan efektifitas penurunan konsentrasi zat pewarna dari limbah buangan praktikum menggunakan material fotokatalis TiO2/SiO2.

 

 

Gambar 2. Bagan Metode Penelitian Proses Ekstraksi SiO2 dari Limbah Sekam Padi

 

Manfaat penelitian ini adalah untuk memberikan wawasan ilmiah mengenai metode menangani limbah zat pewarna menggunakan material fotokatalis TiO2/SiO2. Selain itu penelitian ini juga memberikan manfaat untuk menambah referensi dalam penanganan masalah pencemaran lingkungan, terutama polutan zat warna. Tahapan awal penelitian dilakukan dengan proses pengabuan limbah sekam padi menggunakan alat furnace dengan suhu (T=700oC) di laboratorium terpadu ITK, kemudian dilakukan ekstraksi pada abu sekam padi tersebut untuk menghasilkan SiO2. Alur proses ekstraksi SiO2 dari limbah sekam padi ditunjukkan pada Gambar 2. Selanjutnya, pembuatan material fotokatalis TiO2/SiO2 dilakukan dengan metode sol-gel, rasio komposisi ditetapkan dengan variable: 1/3; 1/5; 1/7 dan 1/9. Material komposit TiO2/SiO2 yang disintesa selanjutkan dilakukan uji aktivitas fotokatalitik pada zat pewarna methylene blue (MB) dan brilliant green (BG) dari hasil buangan praktikum.

 

 

Gambar 3. Hasil uji degradasi zat pewarna methylene blue (MB, Co=10 ppm) dan Brilliant Green (BG, Co=10 ppm) menggunakan variasi komposisi material fotokatalis TiO2/SiO2

 

Dalam penelitian ini digunakan zat pewarna methylene blue (MB) dan brilliant green (BG) dalam medium air sebagai polutan. Uji aktifitas fotokatalis ditunjukkan pada Gambar 3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penurunan konsentrasi zat pewarna keduanya MB (Co=10 ppm) dan BG (Co=10 ppm) dari total limbah diperoleh masing-masing MB terdegradasi sebesar 78,3% dan BG sebesar 97,6% setelah waktu penyinaran selama 1 jam dengan radiasi ultraviolet menggunakan komposit material TiO2/SiO2 dengan komposisi 1/7. Dalam penelitian ini, juga diperoleh indikasi bahwa aktivitas fotokatalis TiO2/SiO2 dapat ditingkatkan dengan pengaturan konsentrasi, pH zat pewarna, serta waktu kontak penyinaran. Semakin besar konsentrasi zat pewarna yang digunakn, maka semakin kecil pula kemampuan fotokatalis TiO2/SiO2 dalam mendegradasi senyawa tersebut.

 

Hasil luaran penelitian telah disubmit pada proceeding seminar internasional dan jurnal internasional. Tim peneliti memberikan apresiasi penuh kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (LPPM-ITK), karena melalui skema pendanaan hibah Penelitian Kerjasama (PKSA) anggaran tahun 2021, penelitian ini dapat dilakukan.

 

Saran Penelitian lanjutan

1. Penelitian ini masih bisa diperkaya dengan ragam rasio yang lain, misalnya dosis catalyst TiO2/SiO2 dengan rasio komposisi yang sama dan effek pH larutan.

2. Sebagai bahan pembanding, maka perlu diadakan penelitian lanjutan dengan mengambil bahan baku limbah sekam padi dari lokasi yang berbeda.

3. Pada penelitian ini masih diperlukan pengujian kandungan elemen-elemen yang terdapat dalam sekam padi serta abu hasil pembakaran baik menggunakan X-Ray Fluorescence (XRF) untuk mengetahui kemurnian SiO2 hasil perlakuan asam serta hasil perlakuan thermal secara kuantitatif. Di samping itu proses optimasi baik pada proses perlakuan asam (non-thermal) maupun pada proses thermal (pembakaran) masih perlu dilakukan untuk memperoleh SiO2 dengan karakteristik yang diharapkan menggunakan proses yang hemat energi serta ramah lingkungan.

3. Selain itu juga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang aktivitas fotokatalis TiO2/SiO2 hasil regenerasi (reusable material).

 

Penulis Artikel:

  1. Dr. Eng. Lusi Ernawati, S.T.,M.Sc. (Program Studi Teknik Kimia, ITK)
  2. Andromeda Dwi Laksono, S.T.,M.T. (Program Studi Material dan Metalurgi, ITK)
  3. Mutia Reza, S.T.,M.T. (Program Studi Teknik Kimia, ITK

AGENDA

13

Okt

Seminar Pengabdian Kepada Masyarakat (SEPAKAT) 2021
08.00
Hotel Platinum Kota Balikpapan

16

Mar

Workshop Business Plan IBT-ITK
09.00 - 12.00
Zoom Conference
Lihat Selengkapnya