Analisis Serapan CO₂ Oleh Biochar Dari Lumpur IPLT Yang Dimodifikasi NaOH Dan HCl

Sari, Angela Anugrah Parea (2025) Analisis Serapan CO₂ Oleh Biochar Dari Lumpur IPLT Yang Dimodifikasi NaOH Dan HCl. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5014211003-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Biochar dapat digunakan sebagai adsorben CO₂ yang lebih ekonomis karena dapat dibuat dari berbagai jenis biomassa melalui proses pirolisis atau karbonisasi. Biochar memiliki karakteristik yang unggul, seperti luas permukaan yang besar, struktur berpori yang kompleks, dan banyaknya gugus fungsi pada permukaan sehingga memiliki potensi besar untuk menangkap CO₂. Lumpur yang berasal dari pengolahan lumpur tinja IPLT dapat menjadi biomassa untuk bahan pembuatan biochar. Permasalahannya adalah biochar yang berbahan baku dasar lumpur limbah tunggal menujukkan kapasitas adsorpsi CO₂ yang rendah. Oleh karena itu, modifikasi secara fisik dan kimia dibutuhkan untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi CO₂. CO₂
Peningkatan adsorpsi polutan asam pada karbon aktif dapat dicapai dengan meningkatkan sifat kebasaan material yaitu dengan menggunakan impregnasi bahan kimia dengan NaOH. Pencucian dengan HCl juga dapat menurunkan kadar abu yang berpengaruh dengan efisiensi penyerapan CO₂. Pada penelitian ini, dilakukan penelitian pendahuluan dengan pembuatan biochar awal kemudian divariasikan dengan impregnasi NaOH dengan konsentrasi 0,1 M; 1 M; dan 2 M. Serta biochar yang dicuci dengan HCl dengan konsentrasi 0,1 M; 1 M; dan 2 M. Biochar dilakukan uji serapan CO₂ menggunakan alat fixed bed modified biochar sebagai alat capture gas CO₂.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan NaOH sebagai aktivator dan pencucian biochar dengan HCl meningkatkan efisiensi penyerapan CO₂ sebesar 5,35 kali lipat. Hasil adsorpsi CO₂ tertinggi yaitu 4,92 mmol/g didapat dari biochar yang diimpregnasi dengan NaOH 0,1 M dan pencucian HCl 1 M dengan kapasitas adsorpsi CO₂ sebesar 216,5 mg/g. Luas permukaan spesifik (SSA) biochar yang dimodifikasi juga lebih meningkat sebanyak 1,34 kali lipat atau 33,96% dari 188,852 m²/g menjadi 252.989 m²/g dengan variasi mesopori yang dapat meningkatkan adsorpsi CO₂. Aktivasi biochar dengan NaOH dan pencucian HCl juga meningkatkan pembentukan gugus -OH, C=C aromatik, serta gugus eter dan ester (C–O), yang ditunjukkan oleh peningkatan intensitas pita serapan pada 3280 cm⁻¹, 1595,3 cm⁻¹, 1736,9 cm⁻¹, 1513,3 cm⁻¹, dan 1364 cm⁻¹. Hal ini membuktikan bahwa proses aktivasi memperkuat struktur aromatik dan gugus fungsi biochar. Identifikasi morfologi permukaan biochar, menunjukkan biochar yang diimpregnasi dengan NaOH dan pencucian HCl memiliki struktur yang lebih teratur dengan permukaan yang lebih halus dan terbentuk banyak pori dengan variasi lebar pori yang lebih beragam. Aktivasi biochar dengan NaOH dan pencucian HCl juga meningkatkan kandungan karbon sebesar 1,54 kali lipat, serta kestabilan mineral aktif seperti Fe, Al, dan Ni, yang meningkatkan kemampuan adsorpsi CO₂.
======================================================================================================================================
Biochar can be used as a more economical CO₂ adsorbent because it can be produced from various types of biomass through pyrolysis or carbonization processes. Biochar has superior characteristics, such as a large surface area, complex porous structure, and abundant functional groups on its surface, making it highly potential for CO₂ capture. Sludge derived from fecal sludge treatment at IPLT facilities can serve as biomass for biochar production. However, biochar made from single-sludge waste biomass exhibits low CO₂ adsorption capacity. Therefore, physical and chemical modifications are necessary to enhance its CO₂ adsorption capacity.
Improvement of acidic pollutant adsorption on activated carbon can be achieved by increasing the basicity of the material, namely through chemical impregnation with NaOH. Washing with HCl can also reduce ash content, which affects CO₂ adsorption efficiency. In this study, a preliminary investigation was conducted by producing initial biochar, which was the varied by impregnating with NaOH at concentrations of 0,1 M; 1 M; and 2 M. Additionally, biochar was washed with HCl at concentrations of 0,1 M; 1 M; and 2 M. The CO₂ adsorption test was performed using a fixed-bed modified biochar device as a CO₂ gas capture tool.
The results showed that the addition of NaOH as an activator and HCl washing increased CO₂ adsorption efficiency by 5,35 times. The highest CO₂ adsorption result, 4,92 mmol/g, was obtained from biochar impregnated with 0,1 M NaOH and washed with 1 M HCl, with a CO₂ adsorption capacity of 216,5 mg/g. The spesific surface area (SSA) of the modified biochar also increased by 1,34 times or 33,96% from 188,852 m²/g to 252.989 m²/g, with mesopore variations that can enhance CO₂ adsorption. Activation of biochar with NaOH and washing with HCl also enhanced the formation of -OH groups, aromatic C=C bonds, as well as ether and ester (C–O) groups, as indicated by the increased absorption peak intensities at 3280 cm⁻¹, 1595.3 cm⁻¹, 1736.9 cm⁻¹, 1513.3 cm⁻¹, and 1364 cm⁻¹. This confirms that the activation process strengthens the aromatic structure and functional groups of the biochar. Surface morphology identification of biochar indicates that biochar impregnated with NaOH and HCl washing has a more regular structure with a smoother surface and developed numerous pores with more diverse pore width variations. Biochar activation with NaOH and HCl washing also increased carbon content by 1.54 times, as well as the stability of active minerals such as Fe, Al, and Ni, which enhanced CO₂ adsorption capacity.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	biochar, lumpur IPLT, NaOH, HCl, adsorpsi CO₂, biochar, IPLT sludge, NaOH, HCl, CO₂ adsorption
Subjects:	T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD171.75 Climate change mitigation T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD195.B56 Biomass energy
Divisions:	Faculty of Civil, Planning, and Geo Engineering (CIVPLAN) > Environmental Engineering > 25201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Angela Anugrah Parea Sari
Date Deposited:	24 Jul 2025 08:05
Last Modified:	24 Jul 2025 08:05
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/120134

Actions (login required)

View Item