KARAKTERISTIK KARBON AKTIF BERBAHAN DASAR BAMBU

Karbon aktif dapat dibuat dari berbagai macam bahan dasar yang mengandung karbon. Karbon aktif yang berbahan dasar dari kayu mempunyai struktur pori-pori besar yang jauh lebih teratur dibandingkan karbon aktif berbahan dasar batu bara. Ada 3 kriteria bahan dasar yang dapat dibuat sebagai karbon aktif, yaitu bahan dasar harus mengandung karbon, pengotor pada bahan dasar harus dijaga seminimal mungkin, bahan dasar harus memiliki kualitas yang konstan. Konsentrasi pengotor yang serendah mungkin sangat penting karena setelah proses aktivasi juga akan terbentuk senyawa-senyawa pengotor tersebut dengan konsentrasi yang lebih tinggi.

Bambu merupakan tanaman yang sangat terkenal dalam kehidupan masyarakat pedesaan di Indonesia terutama di daerah Jawa Barat. Saat ini, terdapat lebih kurang 125 jenis tanaman bambu di Indonesia dan jumlahnya yang melimpah. Bambu adalah tanaman dengan laju pertumbuhan tertinggi di dunia, dilaporkan dapat tumbuh 100 cm (39 in) dalam 24 jam. Bambu memiliki kadar karbon dan oksigen melebihi 90% dari beratnya. Dari hasil penelitian sifat kimia bambu diperoleh data bahwa bambu memiliki kadar selulosa 42,4%-53,6%, kadar lignin berkisar antara 19,8%-26,6%, kadar pentosan 1,24%-3,77%, kadar abu 1,24%-3,77%, kadar air 15%-20% dan kadar silika 0,10%-1,78%. Suatu penelitian menunjukkan arang hasil proses karbonisasi dari bahan dasar bambu memiliki daya adsorbsi yang sangat baik terhadap Fe dan Mn dibandingkan Serbuk Karbon Aktif (PAC/Powdered Activated Carbon) berbahan dasar kayu dan batu bara. Hal ini membuat bambu merupakan bahan dasar pembuatan karbon aktif yang baik sebagai pengolah limbah cair dibandingkan dengan bahan dasar lainnya.

Pada umumnya, proses pembuatan karbon berpori atau yang biasa disebut karbon aktif melalui tiga tahapan yaitu dehidrasi, karbonisasi, dan aktivasi. Proses karbonisasi merupakan proses pembentukan karbon dari bahan baku. Sedangkan aktivasi adalah proses pengubahan karbon dari daya serap rendah menjadi karbon yang mempunyai daya serap tinggi. 

Pada penelitian terdahulu telah dilakukan pembuatan karbon aktif dengan bahan dasar dari 4 jenis bambu yang berbeda, yaitu bambu tali (Gigantochloa apus Kurz), bambu ater (Gigantochloa ater Kurz), bambu andong (Gigantochloa verticillata Munro), dan bambu betung (Dendrocalamus asper Back). Hasil yang didapatkan bambu andong memiliki daya serap iodine terbaik sebesar 1150 mg/g. Dari hasil tersebut bambu andong merupakan salah satu jenis bambu terbaik untuk pembuatan karbon aktif. Saat ini telah dilakukan juga penelitian dengan metode karbonisasi terhadap bambu Moso (Phyllostachys pubescens) dan bambu Ma (Dendrocalamus latiflorus) dengan cara pemanasan pada varying furnace temperatures pada atmosfer N₂ (500 mL/min) dan laju pemanasan (v) = 10⁰C/min dari temperatur ruang sampai 800⁰C diperoleh hasil pengukuran luas permukaan dengan metode BET untuk bambu Moso sebesar 486.80 (m²/g) dan bambu Ma sebesar 464.70 (m²/g).

Proses selanjutnya adalah melakukan aktivasi. Residu yang dihasilkan proses karbonisasi bukan merupakan karbon murni, tetapi masih mengandung abu dan tar yang memiliki titik didih tinggi. Aktivasi dilakukan dengan tujuan untuk mengurangi pembentukan pengotor dan produk sampingan. Maka diperlukan metode untuk memecah ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga karbon yang dihasilkan memiliki luas permukaan dan daya adsorpsi yang besar. Pada umumnya terdapat 2 metode aktivasi, yaitu aktivasi kimiawi dan aktivasi fisika. Metode yang cukup terkenal baru-baru ini adalah dengan metode aktivasi terkontrol dengan cara penambahan activating agent serta mengalirkan gas inert N₂ dengan maksud agar tidak terdapat oksigen yang dapat menyebabkan pembakaran karbon.

Iradiasi Gelombang ultrasonik merupakan suatu metode alternatif yang dapat dipakai untuk melengkapi metode aktivasi terkontrol. Gelombang ultrasonik dipakai untuk membantu menghilangkan debu dan zat pengotor sisa dari proses karbonisasi bersama dengan activating agent sebelum akhirnya diaktivasi secara fisika dengan pemanasan pada atmosfer N₂. Efek kimia yang timbul oleh gelombang ultrasonik terjadi karena kavitasi akustik, yaitu, pembentukan, pengembangan dan pecahnya gelembung dalam cairan. Ketika permukaan larutan padat-cair dikenai ultrasonik, pecahnya gelembung kavitasi sekitar permukaan menyebabkan turbulensi dalam larutan. Hal ini menyebabkan gelombang dan kecepatan tinggi dari mikrojet pelarut yang berinteraksi pada permukaan padatan dapat membersihkan gugusan-gugusan kecil dan pengotor pada permukaan dan pori-pori karbon aktif. Beberapa penelitian bahkan melakukan percobaan dengan menradiasikan karbon aktif yang telah jadi dengan campuran senyawa HNO₃ hasil yang didapatkan kadar abu berkurang hingga 18, 4% dari kadar karbon aktif awal.