Karbonisasi Limbah Padat Kelapa Sawit dengan Teknik Pirolisis Plasma

Abstract

Melimpahnya produksi crude palm oil (CPO) di Indonesia memiliki salah satu dampak negatif. Dampak negatif tersebut adalah melimpahnya pula limbah-limbah padat kelapa sawit dalam bentuk biomassa-biomassa berupa tandan kosong (EFB), cangkang kernel kosong (PKS), pelepah (OPF), dan batang (OPT). Biomassa limbah-limbah padat ini sebetulnya masih dapat diolah kembali menjadi material karbon, namun umumnya proses karbonisasi yang dilakukan melalui proses pirolisis konvensional hanya mampu menghasilkan satu jenis alotrop karbon saja, yaitu amorf, serta membutuhkan waktu proses yang berjam-jam. Studi ini mencoba untuk memperkenalkan metode karbonisasi dengan durasi proses yang lebih cepat dalam hitungan menit dan menghasilkan alotrop-alotrop karbon kristalin yang lebih bervariasi. Metode yang digunakan adalah dengan menggunakan teknik pirolisis plasma atmosferik. Dengan teknik ini, suhu dekomposisi yang dihasilkan dapat mencapai kisaran rentang 2 212 oC hingga 4 482 oC sehingga dapat menciptakan proses dekomposisi thermal secara lebih cepat dibandingkan dengan pirolisis konvensional. Pirolisis plasma yang digunakan dibangkitkan dari sumber arus listrik searah (DC) dengan potensial tetap 12 V dan variasi arus pada rentang 20 A hingga 80 A. Sumber plasma yang digunakan adalah gas argon (Ar) dengan kemurnian di atas 99 %. Hasil studi menunjukkan bahwa alotrop grafitik, turbostratik, dan karbon dengan tipe hibridisasi sp3 dapat disintesis dengan metode ini. Alotrop grafitik dapat dihasilkan dari bagian pelepah dan batang, sedangkan alotrop turbostratik dapat dihasilkan dari bagian cangkang kernel kosong. Sementara itu, alotrop karbon dengan tipe hibridisasi sp3 dapat dihasilkan dari tandan kosong. Keunikan ditemukan pada alotrop turbostratik yang disintesis dari cangkang kernel kosong, dimana selain berstruktur turbostratik juga memiliki morfologi yang berpori (mesopori). Keunikan lain juga ditemukan pada hasil sintesis dari tandan kosong dimana dengan variasi arus 60 A, 75 A, dan 80 A yang dapat menghasilkan alotrop-alotrop sp3 dengan variasi struktur kristal monoklinik, kubik primitif, dan tetragonal. Metode tiga tahap juga dilakukan pada studi ini, yaitu pelepah dan batang sawit dikonversi terlebih dahulu menjadi bio-oil lalu dikonversi lanjut menjadi jelaga (soot) dengan rentang suhu pembakaran 1 300 - 1 600 oC. Prekursor soot ini kemudian dipirolisis plasma dengan variasi arus 20 A, 40 A, 60 A, dan 80 A. Hasil dari sintesis tiga tahap ini adalah menghasilkan produk carbon black dengan rentang grade N990 hingga N110. Dengan hasil studi yang menunjukkan variasi alotrop karbon yang jauh lebih banyak dihasilkan melalui proses pirolisis plasma, maka potensi aplikasi dari karbon-karbon yang dihasilkan dari proses pirolisis plasma akan jauh lebih luas dibandingkan dengan karbon amorf yang dihasilkan dari proses pirolisis konvensional.