Mengenal Karbon Aktif: Pengertian, Fungsi Hingga Perbedaannya dengan Arang

Karbon aktif sering kali disebut dengan arang aktif, namun memiliki perbedaan dengan arang biasa yang sering kita jumpai disekitar kita. Karbon aktif memiliki luas permukaan yang lebih besar dibanding dengan arang. Selain itu, dari segi harga pun berbeda sangat jauh.

Dalam perkembangan industri, kebutuhan arang aktif semakin meningkat. Dari produk ini banyak manfaat yang dapat diaplikasikan ke dalam berbagai bidang.

Memangnya, apa saja manfaat dari karbon aktif? Bagaimana proses pembuatannya? Simak ulasannya berikut ini!

Apa yang Dimaksud Karbon Aktif?

Ada beberapa pengertian karbon aktif menurut berbagai sumber, antara lain: 

1. Pujiono dan Mulyati (2017)

Karbon yang mengalami aktivasi baik secara kimia, fisika, atau keduanya.

2. Laos dan Selan (2016)

Suatu bahan berupa karbon amorf yang sebagian besar terdiri dari atom karbon bebas dan memiliki permukaan dalam sehingga kemampuan daya serapnya baik.

3. Lubis, Nasution, Zubir (2020)

Bahan karbon dengan struktur amorf dan luas permukaan internal yang besar dengan tingkat porositas yang tinggi.

4. Pembayun, Yulianto, Rachimoellah, Putri (2013)

Karbon amorf yang mempunyai luas permukaan berkisar antara 300-3500 m2/g dan mendapat perlakuan dengan uap serta panas sampai mempunyai afinitas yang kuat untuk menyerap bahan dengan kemampuan besar yaitu 25-100% terhadap berat karbon aktif.

5. Walas (1990)

Salah satu adsorben yang paling sering digunakan dalam proses adsorpsi, sebab memiliki daya adsorpsi dan luas permukaan yang lebih baik dibanding adsorben lainnya.

6. Atmayudha (2007)

Senyawa karbon yang telah ditingkatkan daya adsorpsinya dengan proses aktivasi. Proses ini terjadi dengan menghilangkan hidrogen, gas-gas, dan air dari permukaan karbon sehingga terjadi perubahan fisik pada permukaannya.

7. Dewi, Azhari, dan Nofriadi (2020)

Suatu bahan yang mengandung unsur karbon sebanyak 85-95% berbentuk padatan berpori.

Intinya, karbon aktif adalah suatu bahan yang mengandung unsur karbon yang berpori dengan luas permukaan yang besar sehingga banyak digunakan dalam berbagai aplikasi salah satunya sebagai penyerap (adsorben).

Apakah Karbon Aktif Sama dengan Arang?

Karbon aktif sering disebut sebagai arang aktif/activated carbon/activated charcoal, yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Namun, arang aktif berbeda dengan arang biasa.

Arang aktif memiliki pori-pori dan luas permukaan yang luas dibanding arang biasa, sebab dihasilkan dari proses pembakaran dengan suhu tinggi dan direndam dengan larutan kimia tertentu seperti HCl. 

Secara kegunaan juga berbeda, arang biasa sering kali kita jumpai untuk membakar sate atau barbeque, sedangkan arang aktif atau karbon aktif digunakan untuk berbagai proses industri misalnya penyaringan air, penghilang bau, dan lainnya. 

Untuk harga jual arang biasa dan arang aktif sangat berbeda jauh. Jika 1 kg arang biasa harganya Rp5.000 per kg, maka harga arang aktif bisa mencapai lebih dari Rp1.000.000 per 25 kg. Sungguh berkali-kali lipat perbedaan harganya.

Baca juga: Pengertian Blue Carbon, Manfaat, dan Elemen Ekosistem Karbon Biru

Apa Fungsi dari Karbon Aktif?

Secara umum karbon aktif banyak digunakan dalam berbagai bidang misalnya industri, kesehatan, lingkungan, dan pertanian (Lempang 2014). 

1. Bidang Industri

Kegunaan karbon aktif di bidang industri biasa digunakan sebagai pemurni larutan (industri gula, minuman alkohol, bahan kimia dan farmasi), penyerap gas beracun, menghilangkan bau, penyerap emisi uap bahan bakar pada otomotif, serta sebagai filter rokok (Austin 1984; Harris 1999).

Kandungan arang aktif juga bisa ditemukan sebagai bahan tambahan dalam produk sehari-hari yang kita gunakan untuk membersihkan dan menghaluskan kulit seperti shampo, sabun, dan lulur.

2. Bidang Kesehatan

Berdasarkan penelitian Muthschler (1986), arang aktif dimanfaatkan untuk menangani keracunan  eksternal dan terapi diare sekretorik. Jika terjadi keracunan secara oral, langkah yang bisa dilakukan dengan pemberian adsorben seperti arang aktif.

Dilansir dari laman halodoc.com, arang aktif mampu mengatasi masalah kesehatan seperti gangguan ginjal, gas dalam saluran pencernaan, diare, masalah mulut dan gigi, serta infeksi kulit.

3. Bidang Lingkungan

Karbon aktif memiliki sifat adsorben terhadap logam Pb, Hg, Cu, Ni, Cd dalam limbah cair, pelapisan tembaga, dan pelapisan nikel.

Arang aktif mampu menghilangkan kandungan logam yang dipengaruhi oleh pH dan konsentrasi karbon. Selain itu, arang aktif berperan penting dalam proses penjernihan air dan udara (Harris 1999) dan menghilangkan bau, warna, rasa yang terdapat dalam larutan.

Di beberapa negara, karbon aktif banyak digunakan sebagai penyerap residu pestisida pada proses penjernihan air untuk mendapatkan air minum yang layak konsumsi (Gerald dan Barthelemy 2003 dalam Gani 2007). Arang aktif dapat menyerap gas beracun pada industri cat dan perekat (Asano 1999).

4. Bidang Pertanian

Praktik penggunaan arang aktif dapat meningkatkan pertumbuhan tinggi pada anakan Eucalyptus urophylla, bahkan lebih baik dibanding dengan kontrol, namun pertumbuhan akan lebih baik jika ditambahkan dengan kompos (Gusmailina dkk 2000). 

Penambahan arang aktif sebanyak 15% bisa meningkatkan pertumbuhan tinggi 8,20%, diameter 45,95%, dan bobot biomassa 58,82% pada semai Gmelina arborea Roxb (Lempang dan Tikupadang 2013).

Selain digunakan sebagai komponen tambahan pada media tanah, arang aktif dapat digunakan pada media kultur in vitro. Penambahan arang aktif pro analisis 2 g/l ke dalam media anggrek Oncidium, dapat menambah pertumbuhan tinggi planlet, jumlah tunas, jumlah akar, dan luas daun.

Baca juga: Carbon Footprint 1, 2, dan 3, Contoh serta Cara Menghitungnya

Karbon Aktif Itu Terbuat dari Apa?

Bahan dasar pembuatan karbon aktif yaitu yang mengandung lignoselulosa, seperti tandan kosong kelapa sawit. Bahan dasar lain yang dapat digunakan dalam proses pembuatannya seperti limbah pertanian, akar, batang, tempurung, kulit kayu, kulit buah, daun, hingga bunga.

Walau demikian, arang aktif yang beredar di pasar umum di Indonesia biasanya terbuat dari kayu, tempurung kelapa, dan batu bara.

Bagaimana Cara Membuat Karbon Aktif?

Menurut Lubis dkk 2020, karbon aktif dapat dibuat melalui proses karbonisasi dan aktivasi. 

Karbonisasi adalah sebuah fase untuk meningkatkan kandungan karbon dengan menghilangkan spesies non-karbon dengan menggunakan dekomposisi termal. Dalam produksinya, bahan organik dikarbonisasi untuk pertama kali pada suhu 600-700^oC. Pada tahap ini melepaskan sebagian besar komponen volatil yaitu hasil pemecahan selulosa, hemiselulosa, dan lignin. 

Produk yang dihasilkan berupa padatan dengan kandungan karbon yang cukup tinggi, sekitar 25-50% dihitung berdasarkan massa, tergantung pada bahan dan proses yang digunakan. 

Aktivasi karbon adalah proses untuk meningkatkan volume pori, memperbesar diameter pori, dan meningkatkan porositas karbon aktif. Proses ini dapat menggunakan tiga metode meliputi fisika, kimia, maupun fisika dan kimia.  

Proses aktivasi dengan cara kimia dilakukan perendaman dengan senyawa kimia sebelum dipanaskan. Arang direndam dalam larutan tertentu (H₃PO₄, NH₄Cl, AlCl₃, HNO₃, KOH, NaOH, KMnO₄, SO₃, H₂SO₄ dan K₂S) selama 24 jam, kemudian ditiriskan, dan dipanaskan pada suhu 600-900^oC selama 1 hingga 2 jam.

Aktivasi arang dengan cara fisika biasa menggunakan oksidator lemah seperti uap air, gas CO₂, N₂, O₂, dan gas oksidator lainnya. Proses ini dimulai dengan mengaliri gas-gas ringan ke dalam retort yang berisi arang dan dipanaskan pada suhu 800-1000 ^oC. Pada suhu di bawah 900 ^oC proses aktivasi dengan uap air akan berlangsung sangat lambat, sedangkan pada suhu lebih dari 1000 ^oC menyebabkan kerusakan struktur kisi heksagonal pada arang (Manocha 2003).

Baca juga: Pengungkapan Emisi Karbon dan Manfaatnya bagi Perusahaan

Itulah penjelasan mengenai karbon aktif mulai dari pengertian, fungsi/manfaat, hingga cara pembuatannya. Semoga artikel ini dapat menambah pengetahuan kalian ya!

FAQ