Arang Aktif: Pengertian, Proses Pembuatan, Sifat Adsorbsi [Lengkap+Referensi]

Arang aktif merupakan arang yang telah mengalami pemanasan tinggi atau direaksikan secara kimia, sehingga pori-pori yang dimiliki arang menjadi terbuka dan mampu menjadi adsorben.

---

Arang aktif atau karbon aktif atau activated charcoal sering dipakai dalam produk kosmetik maupun kesehatan. Banyak produk-produk kosmetik yang menjadikan arang aktif sebagai salah satu keunggulan produknya. Tapi tahukah Anda apa itu sebenarnya arang aktif dan bagaimana proses pembuatannya? Kemudian mengapa arang aktif bisa memiliki aplikasi yang keren dan bermacam-macam? Nah artikel ini akan menjawabnya.

Pengertian

Arang merupakan produk dari proses karbonisasi kayu yang sebagian besar komponennya merupakan karbon. Sedangkan arang aktif merupakan arang yang telah mengalami pemrosesan secara lanjut dengan pemanasan tinggi atau dengan direaksikan menggunakan bahan-bahan kimia, sehingga pori-pori yang dimiliki arang menjadi terbuka dan mampu menjadi adsorben atau zat penyerap pada permukaan. Adsorben berbeda dengan absorben, apa bedanya?

• Absorbsi adalah proses dimana zat terserap ke dalam suatu cairan ataupun padatan secara keseluruhan.
• Adsorpsi adalah proses dimana atom, ion ataupun molekul melekat/terjebak di pori-pori permukaan dari adsorbent. Adsorbsi terjadi hanya pada bagian lapisan permukaan zat, sehingga dalam prosesnya bergantung pada luas permukaan dari zat penyerap.

Definisi absorpsi dan adsorpsi diilustrasikan pada gambar berikut,

Daya serap yang besar dari arang aktif inilah yang menjadikan arang aktif populer digunakan pada berbagai macam produk (kecantikan maupun kesehatan). Daya serap arang aktif terjadi karena adanya pori-pori berukuran mikro yang jumlahnya banyak (Yustinah, 2011). Pemanfaatan arang aktif sebagai adsorben banyak digunakan untuk menyerap cairan beracun, gas beracun, bau busuk, penjernih air, filter air minum, dan sebagainya (Akhmad B dkk, 2012). Bahkan dalam kesehatan, arang aktif dapat digunakan untuk mengatasi keracunan atau gangguan pencernaan, seperti perut kembung atau diare. Meski dapat digunakan untuk mengatasi keracunan, karbon aktif tidak efektif dalam mengatasi keracunan yang disebabkan oleh sianida, lithium, alkohol, atau zat besi. Berikut adalah video mengenai manfaat dari arang aktif.

Bahan baku yang dapat digunakan sebagai pembuatan arang aktif antara lain adalah limbah serbuk gergaji, limbah potongan-potongan kayu, limbah industri perkebunan kelapa sawit, tempurung kelapa, tanaman kayu hutan, aspal muda, dan lain-lain. Dalam industri minyak goreng, arang aktif yang dicampur dengan bleaching earth digunakan sebagai penghilang peroksida, zat warna, rasa, dan bau tidak enak yang dihasilkan dari proses sponifikasi (Alfathoni, 2002).

Proses Pembuatan

Secara garis besar proses pembuatan arang aktif adalah sebagai berikut:

1. Karbonisasi
Proses karbonisasi merupakan proses pemanasan bahan baku yang akan dijadikan arang dengan pemanasan 300-900⁰C (Alfathoni, 2002)

2. Penggilingan (Crushing)
Bahan baku yang telah mengalami proses karbonisasi dan menjadi arang dihaluskan menjadi bentuk serbuk kemudian diayak (Alfathoni, 2002)

3. Aktivasi
Proses aktivasi merupakan proses penting untuk membuat arang menjadi aktif. Dalam mengaktivasi arang ada dua metode aktivasi yang sering digunakan yaitu aktivasi kimia dan aktivasi secara fisika. Aktivasi kimia yakni dengan pemakaian bahan-bahan kimia sebagai pemutus rantai karbon dari senyawa organik sedangkan aktivasi fisika yakni dengan bantuan panas, uap dan CO₂ untuk memutus rantai karbon. Dalam aktivasi arang secara kimia bahan-bahan yang sering digunakan antara lain seperti hidroksida logam alkali garam-garam karbonat, klorida, sulfat, fosfat dari logam alkali tanah dan khususnya ZnCl₂, asam-asam anorganik seperti H₂SO₄ dan H₃PO₄ (Budiono dkk, 2009). Sedangkan aktivasi fisika dilakukan dengan pemanasan pada temperatur 800-900 ^oC selama 2 jam (Akhmad, 2012). Struktur arang aktif dapat dilihat pada gambar berikut.

Sifat Adsorpsi

Sifat adsorpsi yang dimiliki arang aktif dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain (Agusta, 2012):

• Sifat fisika arang aktif

Sifat fisika arang aktif dipengaruhi oleh banyaknya jumlah pori yang ada di dalam arang aktif yang dapat dimasuki oleh adsorbat yang ada di dalam arang aktif.

• Sifat kimia arang aktif

Sifat kimia yang dimiliki arang aktif ini dimiliki ketika proses aktivasi berlangsung. Gugus aktif yang dimiliki arang aktif akan berinteraksi dengan molekul organik secara kimiawi. Proses adsorpsi terjadi karena adanya gaya Van Der Waals pada permukaan arang aktif dan adsorbat.

• Jenis adsorbat

Adsorbat yang bersifat nonpolar akan mudah berinteraksi dengan gugus aktif pada arang aktif. Sehingga molekul organik yang memiliki kelarutan kecil pada air akan berikatan kuat dengan arang aktif.

• Suhu

Semakin rendah suhu akan memperbesar daya serap yang dimiliki arang aktif, karena kelarutan molekul adsorbat lebih kecil sehingga lebih banyak yang teradsorpsi.

• Waktu kontak

Semakin lama waktu kontak antara arang aktif dengan adsorbat maka semakin banyak adsorbat yang teradsobsi

• Luas permukaan karbon aktif

Semakin luas permukaan yang dimiliki arang aktif daya serap yang dimiliki semakin besar

• Konsentrasi adsorbat dan ukuran partikel adsorbat

Semakin besar konsentrasi dan partikel adsorbat menyebabkan daya serap adsorpsi arang aktif menjadi cepat jenuh.

Gambar diatas memperlihatkan proses adsorpsi yang terjadi pada arang aktif. Gugus aktif yang terletak pada permukaan arang aktif berinteraksi dengan adsorbat berupa senyawa kimia. Adanya pengaruh gaya Van Der Waals antara permukaan arang aktif dengan adsorbat menyebabkan adsorbat teradsorpsi ke dalam pori arang aktif. Dan pada saat inilah terjadi proses adsorpsi arang aktif terhadap adsorbat.

Dalam penelitian yang dilakukan Budiono, dkk (2009) disimpulkan bahwa aktivasi arang tempurung kelapa dengan asam sulfat dan asam fosfat dalam mengadsorpsi fenol menunjukkan bahwa arang aktif dengan karakteristik terbaik adalah arang aktif dengan aktivasi asam fosfat, karakteristik yang dimiliki arang aktif tempurung kelapa tersebut adalah kadar air 3,35%; kadar abu 0,62%; dan daya adsorbs terhadap iod 1275,3 mg/g, sedangkan kapasitas adsorpsi arang aktif tempurung kelapa terhadap fenol terbaik dimiliki arang aktif dengan aktifasi asam fosfat yakni sebesar 27,027 mg/g.

Bahaya Penggunaan Arang Aktif

Arang aktif (atau karbon aktif) biasanya digunakan dalam bidang medis sebagai obat penangkal racun. Namun, penggunaan arang aktif harus dilakukan dengan hati-hati dan sesuai dengan petunjuk dokter atau tenaga medis yang berpengalaman. Pemakaian arang aktif tanpa pengawasan medis dapat memiliki risiko tertentu. Berikut adalah beberapa bahaya terkait dengan penggunaan arang aktif secara medis:

1. Overdosis: Jika arang aktif dikonsumsi dalam jumlah yang terlalu besar, dapat menyebabkan overdosis. Gejala overdosis arang aktif dapat mencakup mual, muntah, diare, dan sakit perut.
2. Interaksi Obat: Arang aktif dapat mengurangi efektivitas obat lain yang diminum oleh pasien. Ketika arang aktif diambil bersamaan dengan obat-obatan, arang aktif dapat menyerap obat tersebut dan mengurangi kemampuan obat untuk bekerja dengan baik dalam tubuh.
3. Irritasi Lambung: Konsumsi arang aktif dalam jumlah besar atau secara teratur dapat menyebabkan iritasi pada lambung, yang dapat mengakibatkan rasa tidak nyaman, sakit maag, atau gangguan pencernaan lainnya.
4. Dehidrasi: Arang aktif dapat menyebabkan diare yang berat, yang dapat menyebabkan dehidrasi jika tidak diatasi dengan cukup minum air.
5. Kontraindikasi pada Beberapa Kondisi Medis: Orang dengan kondisi medis tertentu, seperti perdarahan lambung atau usus, gangguan pencernaan serius, atau orang yang telah menjalani operasi pencernaan, mungkin tidak boleh menggunakan arang aktif karena dapat memperburuk kondisi mereka.
6. Alergi: Meskipun jarang terjadi, beberapa orang mungkin mengalami reaksi alergi terhadap arang aktif, seperti ruam kulit, gatal-gatal, atau kesulitan bernapas.

Penting untuk selalu berkonsultasi dengan dokter sebelum menggunakan arang aktif atau produk yang mengandung arang aktif, terutama jika seseorang memiliki riwayat alergi, kondisi medis tertentu, atau sedang mengonsumsi obat-obatan lain. Penggunaan arang aktif harus selalu sesuai dengan petunjuk dokter untuk mengurangi risiko komplikasi dan efek samping yang mungkin terjadi.

Topik Riset terkait Arang Aktif

Berikut adalah beberapa judul untuk riset terkait arang aktif:

1. “Optimasi Struktur Pori Arang Aktif: Studi Perbandingan Metode Pemanasan Tinggi dan Aktivasi Kimia”
2. “Meningkatkan Kapasitas Adsorpsi Arang Aktif Melalui Teknik Rekayasa Pori yang Canggih”
3. “Eksplorasi Perbedaan Mendasar antara Adsorpsi dan Absorpsi: Implikasinya pada Modifikasi Arang Aktif”
4. “Pendekatan Inovatif untuk Meningkatkan Kemampuan Adsorpsi Arang Aktif: Pemanasan Tinggi vs. Aktivasi Kimia”
5. “Memahami Mekanisme Adsorpsi pada Arang Aktif Termodifikasi: Perbandingan Antara Pemanasan Tinggi dan Reaksi Kimia”
6. “Rekayasa Pori pada Arang Aktif: Mengoptimalkan Potensi Adsorpsi melalui Pemanasan Tinggi dan Reaksi Kimia”
7. “Analisis Perbandingan Antara Adsorpsi dan Absorpsi: Implikasi pada Modifikasi Permukaan Arang Aktif”

Referensi:

• Yustinah dan Hartini. 2011. “Adsorpsi Minyak Goreng Bekas Menggunakan Arang Aktif dari Sabut Kelapa“. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia. ISSN 1693-4393. Yogyakarta
• Akhmad, Abu. 2012. Pengaruh Temperatur Karbonisasi dan Konsentrasi Zink Klorida (ZnCl2) Terhadap Luas Permukaan Karbon Aktif Eceng Gondok. Teknik Material dan Metalurgi. ITS
• Alfathoni, Girun. 2002. Rahasia untuk Mendapatkan Mutu Produk Karbon Aktif dengan Serapan Iodin Diatas 1000 Mg/g. Gresik
• Budiono, Ari, dkk. 2009. Pengaruh Aktivasi Tempurung Kelapa dengan Asam Sulfat dan Asam Fosfat untuk Adsorpsi Fenol. Jurusan Kimia. Universitas Diponegoro
• Dvorak, Bruce I. dan Skipton, Sharon O. 2008. Drinking Water Treatment : Activated Carbon Filtration. G1489. University of Nebrasaka-Lincon Extension. Institute of Agricultural and Natural Resources
• Adli, Hadyan. 2012. Pengolahan Limbah Cair Laboratorium Dengan Metode Presipitasi dan Adsorpsi Untuk Penurunan Kadar Logam Berat. Program Studi Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Indonesia.
• Agusta, Diana. 2012. Uji Adsorpsi Gas CO pada Asap Kebakaran dengan Menggunakan Karbon Aktif dari Arang Tempurung Kelapa yang Terimpregnasi TiO2. Fakultas Teknik. Program Studi Teknik Kimia. Universitas Indonesia