Hydrochar Berbasis Biji Alpukat dan Performansi Elektrokimianya

Amelia, Sekar Tri Wulan (2023) Hydrochar Berbasis Biji Alpukat dan Performansi Elektrokimianya. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6008211008-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2025. Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Kandungan antioksidan dan antimikroba pada limbah biji alpukat membuat biomassa ini banyak dikelola oleh industri farmasi dan kosmetik melalui proses ekstraksi. Proses ekstraksi tersebut selain menghasilkan minyak biji alpukat, juga menghasilkan produk samping limbah padat yang apabila tidak dikelola dengan baik akan menjadi masalah baru bagi lingkungan. Sehingga perlu dilakukan upaya lanjutan untuk menggali potensi dari limbah padat proses ekstraksi biji alpukat menjadi material fungsional bernilai tinggi. Limbah tersebut merupakan sumber lignoselulosa yang dapat dikonversi menjadi karbon melalui proses Hydrothermal Carbonization (HTC) yang kemudian disebut hydrochar. Sejauh ini penelitian terkait hydrochar masih terbatas untuk aplikasi adsorben yang dominan mengandalkan peningkatan luas permukaan. Beberapa penelitian telah melakukan upaya aktivasi lanjutan di suhu tinggi untuk meningkatkan performa hydrochar pada aplikasi lebih luas di bidang energi elektrokimia. Di sisi lain, deposisi mangan dioksida (MnO2) dan doping heteroatom nitrogen pada material karbon dinilai dapat meningkatkan performansi elektrokimia suatu material. Sumber MnO2 dapat diperoleh dari reduksi KMnO4 oleh lignin, sedangkan proses doping nitrogen dapat menggunakan ammonia. Keduanya bisa dicapai bersama melalui satu tahapan proses HTC. Oleh karena itu, penelitian ini mengusulkan proses dan mekanisme baru untuk sintesis hydrochar melalui proses HTC termodifikasi dengan variasi katalis dan tahapan pemanasan sebagai metode yang ramah lingkungan, rendah energi, dan efisien. Hydrochar yang diperoleh kemudian dikarakterisasi lebih lanjut terkait morfologi, struktur pori, luas permukaan, distribusi dan komposisi elemental, kristalinitas, gugus fungsi, serta performansi elektrokapasitas dan elektrokatalitiknya dalam mekanisme ORR. Pada penelitian ini, HC-KN(2) memiliki kemampuan elektrokapasitas terbaik dengan nilai kapasitansi spesifik sebesar 86,76 F/g. Sedangkan untuk kemampuan elektrokatalitik, nilai densitas arus kinetik untuk HC-KN(1) dan HC-KN(2) sebesar 0,96 dan 0,32 mA/cm2 dengan jumlah transfer elektron mencapai 2,21 dan 3,88. Hal ini membuktikan bahwa limbah padat proses ekstraksi biji alpukat berpotensi sebagai sumber lignoselulosa untuk sintesis hydrochar melalui proses HTC dengan bantuan katalis KMnO4-NH4OH
========================================================================================================================================
The antioxidants and antimicrobial content of avocado seed waste make this biomass widely utilized by the pharmaceutical and cosmetic industries through the extraction process. Not only essential oil, but the extraction process also produces solid waste byproducts that might be another environmental issue if not properly managed. Solid waste of extraction byproducts needs further exploration into high-value functional materials. The waste is a source of lignocellulose components that can be converted into carbon through the process of Hydrothermal Carbonization (HTC) which is called hydrochar. Recently, hydrochar research is still limited for adsorbent applications that rely on increasing of surface area. Several studies reported that further activation at high temperatures can improve the performance of hydrochar for electrochemical energy applications. On the other hand, manganese dioxide (MnO2) deposition and nitrogen heteroatom doping in carbon materials are considered to improve the electrochemical performance of a material. The source of MnO2 can be obtained from the reduction of KMnO4 by lignin, while the nitrogen doping process can use ammonia. Both can be achieved simultaneously through one stage of HTC process. Therefore, this study proposes a new process and mechanism for hydrochar synthesis through a modified HTC process with a variety of catalysts and heating stages as an environmentally friendly, low-energy, and efficient method. The hydrochar obtained was further characterized for its morphology, pore structure, surface area, elemental distribution and composition, crystallinity, functional groups, and electrocapacity and electrocatalytic performance in ORR mechanism. In this study, HC-KN(2) has the best electrocapacity capability with a specific capacitance value of 86.76 F/g. For electrocatalytic activity, the kinetic current density values for HC-KN(1) and HC-KN(2) are 0.96 and 0.32 mA/cm2 with the number of electron transfers reaching 2.21 and 3.88. This study proves that the solid waste of avocado seed extraction has the potential as a lignocellulose source for hydrochar synthesis through the HTC process with KMnO4-NH4OH catalyst

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	avocado seed, electrocapacity, electrocatalyst, hydrochar, biji alpukat, elektrokapasitas, elektrokatalitik, hydrochar
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > TA404 Materials--Biodegradation
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Sekar Tri Wulan Amelia
Date Deposited:	08 Feb 2023 07:23
Last Modified:	08 Feb 2023 07:23
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/96493

Actions (login required)

View Item