Produksi Silika Xerogel Berbahan baku Limbah Jerami Padi Berbantukan Metode Pirolisis dan Metode Ekstraksi Sol-gel

Abstract

Berdasarkan data Badan Pusat Statistik Nasional (2019), Indonesia memiliki luas panen padi sebesar 10.677.887 ha dengan total produksi padi sebanyak 54.604.033 ton. Namun, tanaman pangan di Indonesia selalu membawa hasil samping atau limbah pertanian hingga mencapai jutaan ton setiap tahunnya. Jerami padi merupakan limbah pertanian terbesar di Indonesia. Jumlahnya sekitar 50 juta ton per tahun. Silika adalah salah satu komponen terpenting dan dapat ditemukan di berbagai aplikasi seperti bahan yang berhubungan dengan bioteknologi, komponen perawatan lingkungan, bahan baku untuk industri semen, bahan komposit dan materi terkait medis (Eztevez,dkk. 2009). Salah satu bahan baku silika yang potensial adalah limbah tanaman padi. Namun pemanfaatan limbah jerami padi sebagai bahan baku silika masih kurang optimal. Padahal, penggunaan jerami padi sebagai bahan baku silika akan bermanfaat tidak hanya dari segi ekonomis tetapi juga dari segi lingkungan. (Lu,dkk. 2012). Untuk itu diperlukan metode alternatif pembuatan silika gel yang sederhana dan lebih hemat energi. Hal ini dilakukan dengan memanfaatkan alternatif sumber silika lain yaitu jerami padi yang tersedia dalam jumlah melimpah dan dapat diperbaharui. Penelitian ini bertujuan untuk mengekstraksi partikel silika dari biochar jerami padi hasil pirolisis dengan menggunakan metode ekstraksi sol-gel untuk dijadikan produk silika xerogel. Singkatnya, metode yang dilakukan yaitu pirolisis jerami padi ynag dilakukan pada variasi suhu 350oC, 400oC, 500oC, dalam fixed bed reactor dengan metode slow pyrolysis serta waktu tinggal 50 menit. Biochar yang diperoleh kemudian ditreatment dengan acid leaching menggunakan HCl 1 M. Setelah dicuci asam, biochar jerami padi diekstraksikan dengan larutan NaOH 1 M dengan empat variasi perbandingan modulus glass dan juga variasi waktu ekstraksi 1 dan 3 jam.. Larutan hasil ekstraksi kemudian dititrasi dengan larutan HCl hingga pH-nya mencapai 7 untuk mengendapkan silika. Waktu aging yang dibutuhkan adalah 18 jam. Selanjutnya silika xerogel yang didapatkan akan dikeringkan didalam oven, lalu digerus untuk mendapatkan serbuk silika halus. Setelah silika xerogel didapatkan, ada beberapa karakterisasi dilakukan yaitu, X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), Thermo Gravity Differential Thermal Analysis (TG-DTA), dan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Dalam penelitian ini menunjukkan bahwa suhu pirolisis optimum yang dibutuhkan adalah 400oC. Metode acid leaching pada pretreatment terbukti mampu menghilangkan kandungan pengotor dalam biochar sehingga dapat menghasilkan produk silika xerogel dengan kemurnian tinggi. Semakin rendah perbandingan modulus glass saat proses ekstraksi maka yield silika xerogel yang didapatkan akan semakin tinggi. Waktu ekstraksi yang paling optimal pada penelitian ini adalah 1 jam karena dinilai sudah dapat melarutkan silika didalam larutan Natrium Silikat (Na2SiO3). Karaterisasi XRD menunjukkan bahwa silika yang didapatkan memiliki struktur amorf.