Komposit Karbon Aktif Berbasis Jerami Padi dan Zeolit LTA Termodifikasi NiO/CeO2 sebagai Material Adsorben CO2

Abstract

Peningkatan emisi CO2 global yang mencapai 37,6 Gt mendorong pengembangan teknologi penangkapan CO2 yang efektif dan berkelanjutan untuk mendukung target net-zero emission tahun 2060. Penelitian ini bertujuan memanfaatkan limbah jerami padi sebagai sumber karbon aktif (KA) yang digunakan sebagai material pendukung komposit zeolit LTA-NiO/CeO2 untuk adsorpsi CO2. Karbon aktif disintesis melalui pre-treatment asam-basa, kemudian dikombinasikan dengan zeolit LTA-NiO/CeO2 menggunakan metode pencampuran basah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan karbon aktif meningkatkan kapasitas adsorpsi CO2, dengan nilai tertinggi sebesar 3,82 mmol/g pada komposit KA/LTA-NiO/CeO2 10% (298,15 K; ±2 bar). Material komposit di karakterisasi FTIR, XRD, dan SEM-EDS. Studi kinetika dan termodinamika menunjukkan bahwa adsorpsi CO2 mengikuti model pseudo-second-order yang berlangsung secara spontan (?G = -0,27 J/mol), eksotermik (?H = -2860 J/mol) dengan entropi adsorpsi -8,669 J/mol.K-1, dan energi aktivasi -40,64 kJ/mol.

The increase in global CO2 emissions, which reached 37.6 Gt, has driven the development of effective and sustainable CO2 capture technologies to support the net-zero emission target by 2060. This study aimed to utilize rice straw waste as a source of activated carbon (KA) to serve as a support material for LTA zeolit-NiO/CeO2 composites in CO2 adsorption applications. Activated carbon was synthesized through acid-base pre-treatment, subsequently combined with LTA zeolit-NiO/CeO2 using a wet mixing method. The results showed that the incorporation of activated carbon enhanced the CO2 adsorption capacity, with the highest adsorption capacity of 3.82 mmol/g being achieved by the KA/LTA-NiO/CeO2 10% (298,15 K; ± 2 bar). The composite material was characterized using FTIR, XRD, and SEM-EDS. Kinetics and thermodynamics studies show that CO2 adsorption follows a pseudo-second-order model, occurring spontaneously (?G = -0.27 J/mol), exothermic (?H = -2860 J/mol) with an adsorption entropy of -8.669 J/mol.K-1, and an activation energy of -40.64 kJ/mol.