Perpustakaan Digital ITB

Silika adalah salah satu bahan kimia penting yang pemanfaatannya sangat besar dalam industri maupun dalam kehidupan sehari-hari. Silika dapat diperoleh dari biomassa seperti daun bambu melalui jalur ekstraksi. Proses ekstraksi ini melibatkan abu biomassa dan pelarut basa. Terdapat beberapa tahapan yang diperlukan untuk menghasilkan silika dari biomassa (biosilika), yakni tahap pengolahan awal, tahap ekstraksi, tahap gelasi, dan tahap pemulusan. Tahap pengolahan awal dilakukan untuk mencuci biomassa dan abunya sehingga dapat diperoleh biosilika yang berkualitas baik. Setelah melalui tahap pengolahan awal, abu biomassa diekstrak dengan NaOH. Proses ekstraksi yang terjadi merupakan reaksi antara silika dalam abu dan pelarut sehingga pada akhir proses diperoleh ekstrak Na-silikat. Na-silikat yang diperoleh kemudian digelasi. Proses gelasi ini melibatkan HCl sehingga terjadi reaksi antara Na-silikat dan HCl. Produk dari reaksi yang terjadi berupa gel biosilika. Setelah gel diperoleh, gel diproses lebih lanjut ke tahap pemulusan. Pemulusan yang dilakukan berupa proses pengeringan dan penggerusan. Proses pengeringan dilakukan untuk memperoleh padatan biosilika, sedangkan proses penggerusan dilakukan untuk mengonversi padatan biosilika menjadi bubuk biosilika. Setelah diperoleh bubuk biosilika, dilakukan uji sifat fisis dari biosilika menggunakan XRD, XRF, SEM, BET-BJH, dan PSA. Penelitian ini bertujuan untuk meneliti pengaruh dari pencucian menggunakan asam terhadap daun bambu, pengaruh dari pengaruh nisbah NaOH terhadap abu daun bambu dan durasi ekstraksi dengan NaOH terhadap kemurnian dan perolehan biosilika dengan metode Box-Behnken. Selain itu, pembuatan biosilika diharapkan mencapai nanopartikel yang dapat dimanfaatkan di berbagai bidang seperti bidang kesehatan, nanomaterial, kosmetika, dll. Dari hasil penilitian, ukuran biosilika terkecil yang diperoleh sekitar 160 nm, dengan luas permukaan mencapai 328,6 m2/g. Kondisi optimum diperoleh pada keadaan tanpa pencucian asam, rasio pelarut terhadap umpan 5, dan waktu ekstraski 1,5 jam. Di dalam penelitian ini, peningkatan skala produksi dari reaktor berukuran 500 mL menjadi 5 L juga dilakukan. Metode peningkatan skala ini dilakukan dengan mempertahankan sifat hidrodinamika fluida dalam reaktor seperti bilangan Reynolds dan bilangan Froude yang merupakan bilangan tak berdimensi. Bilangan tak berdimensi ini dipertahankan dengan mengatur kecepatan pengaduk dalam reaktor. Selain itu, rasio tinggi reaktor terhadap diameter reaktor juga dipertahankan. Dengan demikian, reaktor kapasitas 5 L memiliki tinggi 26,3 cm diameter reaktor 17,5 cm dan kecepatan pengadukan 44 rpm. Performa reaktor yang dibangun mampu memberikan perolehan produk sebanyak 29,8% dan kemurnian 74%. Di samping itu, terdapat studi simulasi berupa pemanfaatan energi dan ekstraksi biosilika dari daun bambu dengan menggunakan perangkat lunak neraca massa dan energi berupa Aspen Plus®. Simulasi dilakukan dengan basis 2 ton daun bambu/hari. Simulasi ini dibagi menjadi dua proses utama, yakni proses pembangkitan listrik dan proses ekstraksi biosilika. Proses pembangkitan listrik dikaji dengan menggunakan sistem siklus Rankine organik berfluida kerja refrijeran R-134a. Simulasi ini menggunakan gas cerobong pembakaran daun bambu yang kemudian digunakan untuk memanaskan fluida media berupa minyak nabati. Setelah itu, minyak nabati digunakan untuk menukarkan panas ke refrijeran. Refrijeran yang sudah dipanaskan hingga kondisi tekanan tinggi dan lewat jenuh diekspansi dalam turbin sehingga diperoleh energi listrik. Dari hasil kajian sistem pembangkitan listrik, listrik netto yang diperoleh dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik di daerah perdesaan sebanyak 24 rumah. Di samping itu, abu yang diperoleh pada proses pembangkitan listrik digunakan sebagai umpan proses ektraksi biosilika. Dari hasil kajian proses ekstraksi ini, biosilika yang dapat diperoleh sebanyak 3,3 kg/jam.