Lignin Biomassa dari Limbah Produksi Pulp Kayu Akasia (Acacia mangium Willd.) sebagai Prekursor Alternatif Serat Karbon

Abstract

Lignin telah dieksplorasi secara luas sebagai bahan prekursor dalam pembuatan serat karbon dengan keberlimpahannya yang diperoleh dari limbah hasil ikutan dalam proses produksi pulp dan kertas. Penelitian ini berfokus pada produksi dan karakterisasi serat karbon berbasis lignin biomassa yang berasal dari lindi hitam kayu akasia dan poliakrilonitril (PAN) melalui proses electrospinning, stabilisasi, dan karbonisasi. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan komposisi optimal serat karbon berdasarkan hasil karakterisasi serta mengevaluasi sifat BET (Brunauer-Emmett-Teller) dan sifat elektrokimia dari serat yang dihasilkan. Serat karbon dibuat dengan berbagai rasio lignin dan PAN, kemudian dikarakterisasi menggunakan Field Emission Scanning Electron Microscope (FE SEM) yang disertai dengan EDX, Fourier Transform Infrared (FTIR) dengan metode Attenuated Total Reflectance (ATR), X-Ray Diffraction (XRD), serta menggunakan teknik BET untuk mengukur luas permukaan spesifik dan porositas serat karbon. Selain itu, karakterisasi elektrokimia dilakukan untuk menilai stabilitas dan kapasitas elektrokimia serat karbon. Hasil menunjukkan bahwa komposisi lignin/PAN 25-75 memberikan luas permukaan spesifik tertinggi sebesar 417,003 m²/g dan diameter pori rata-rata 2,547 nm. Komposisi ini menunjukkan performa elektrokimia yang baik, menjadikannya optimal untuk aplikasi dalam superkapasitor dan material lainnya, dengan kandungan karbon mencapai 90%. Hasil FTIR dan XRD menunjukkan serat karbon memiliki struktur seperti grafit turbostratik

Lignin has been extensively explored as a precursor material in the production of carbon fibers due to its abundance as a byproduct in the pulp and paper production process. This research focuses on the production and characterization of carbon fibers derived from biomass lignin obtained from acacia black liquor and polyacrylonitrile (PAN) through electrospinning, stabilization, and carbonization processes. The aim of this study is to determine the optimal composition of carbon fibers based on characterization results and to evaluate the BET (Brunauer-EmmettTeller) surface area and electrochemical properties of the resulting fibers. Carbon fibers were produced with various lignin and PAN ratios, then characterized using Field Emission Scanning Electron Microscope (FE SEM) with EDX, Fourier Transform Infrared (FTIR) with Attenuated Total Reflectance (ATR) method, XRay Diffraction (XRD), and BET techniques to measure specific surface area and porosity. Additionally, electrochemical characterization was conducted to assess the stability and electrochemical capacity of the carbon fibers. The results show that the lignin/PAN 25-75 composition provides the highest specific surface area of 417.003 m²/g and an average pore diameter of 2.547 nm. This composition demonstrates good electrochemical performance, making it optimal for applications in supercapacitors and other materials, with a carbon content of up to 90%. FTIR and XRD results indicate that the carbon fibers have a turbostratic graphite-like structure.