Alat Penyimpan Energi Masa Depan Berbahan Baku Kulit Salak

Ditulis Oleh Achmad Luthfi P.

Salak adalah salah satu buah buahan yang memiliki berbagai manfaat. Buah ini memiliki khasiat sebagai penjaga kesehatan tubuh, meningkatkan daya ingat, meningkatkan stamina, serta memiliki manfaat untuk mengobati penyakit rabun jauh dan sembelit.^[1] Selain buahnya, kulit buah salak juga memiliki manfaat pula. Menurut penelitian yang dilakukan oleh mahasiswa ITB, kulit salak dapat mengatasi penyakit diabetes. Hal ini dibuktikan dengan gula darah tikus percobaan mengalami penurunan dari 210 menjadi 100 setelah meminum ekstrak kulit salak.^[2]

Namun, manfaat dari buah salak tidak terbatas di bidang kesehatan semata, buah salak juga memiliki fungsi di bidang energi yaitu sebagai bahan baku pembuatan karbon aktif. Karbon aktif adalah suatu material yang memiliki kemampuan penyerapan (adsorpsi) yang sangat tinggi. Material ini bersifat seperti spons yang mampu menyerap air di sekelilingnya, hanya saja karbon aktif tidak digunakan untuk menyerap air tapi menyerap zat pengotor maupun energi.

Gambar 1. Contoh penerapan karbon aktif pada larutan metil biru, beker kiri tidak diberikan karbon aktif sedangkan beker kanan diberikan karbon aktif ^[3]

Kemampuan ini ditimbulkan karena material ini mempunyai pori-pori berukuran mikroskopis sehingga memiliki luas permukaan yang sangat besar. Semakin besar luas permukaan suatu material, semakin besar pula kemampuan adsorpsinya. Tingginya tingkat adsorpsi berarti material tersebut mampu menyimpan sesuatu dalam jumlah besar.

Keunggulan material karbon aktif tersebut yang menyebabkan dia menjadi bahan penyusun yang baik untuk kapasitor. Kapasitor adalah alat yang digunakan untuk menyimpan energi dalam muatan listrik. Fungsi kapasitor ini mirip dengan baterai yang juga berfungsi sebagai penyimpan energi. Selain itu, kapasitor juga memiliki fungsi lain alat penyaring gangguan pada pemancar radio, mencegah terjadinya suatu loncatan listrik, sebagai penghubung amplifier tingkat rendah ke tingkat tinggi, dll. Jadi, manfaat dari kulit salak adalah sebagai bahan baku karbon aktif yang menjadi material penyusun kapasitor dan kapasitor tersebut berfungsi untuk menyimpan energi.^[4]

Gambar 2. Contoh kapasitor

Hal ini sesuai dengan jurnal penelitian yang diketuai oleh Ratna Frida Susanti  dari Universitas Parahyangan, Bandung. Jurnal ini membahas tentang pembuatan karbon aktif dari kulit salak sebagai penyusun kapasitor dengan menggunakan teknologi catalized hydrothermal carbonization dengan katalis asam sitrat. Jurnal ini dirilis bulan februari 2019 di Springer Link setelah sebelumnya dipresentasikan pada MRS-INA C&C 2017 pada tanggal 8-12 Oktober 2018.

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh kekurangan dari alat Electric Double-Layer Capacitor (EDLC) yang memiliki kerapatan daya, kapasitas daur ulang, dan siklus hidup tinggi, tapi memiliki kerapatan energi rendah. Dan juga alat Lithium-ion battery (LIB) yang memiliki kerapatan energi tinggi, tapi kerapatan daya dan siklus hidupnya rendah. Agar dihasilkan alat yang mencakup sifat positif dari kedua alat, dikembangkan alat penyimpan energi hybrid yang disebut Lithium-ion Capacitor (LIC). LIC adalah hybrid dari superkapasitor dan material LIB, dengan anoda baterai dan katoda kapasitor. Katoda dari LIC berbahan baku karbon aktif karena karbon aktif digunakan sebagai elektroda yang murah, berlimpah, tak beracun, stabilitas kimia baik, konduktivitas elektronik yang sangat baik dan temperatur operasi yang luas. ^[4]

Penelitian ini menggunakan teknologi hydrothermal carbonization (HTC), yaitu teknologi proses termokimia mengonversi limbah biomassa basah menjadi material serupa batubara dengan kandungan karbon yg tinggi disebut hydrochar.^[5] Teknologi HTC yang menggunakan katalis dalam prosesnya disebut dengan catalized hyrothermal carbonization (CHC). Fungsi katalis adalah meningkatkan performa material dari proses HTC sehingga tercipta hydrochar berkualitas tinggi. Sedangkan, keuntungan dari penerapan teknologi HTC ini adalah ramah lingkungan, beroprasi dalam suhu sedang, mampu memproses bahan biomassa berkelembapan tinggi tanpa proses rumit dan mahal. Selain itu, ukuran produk dan bentuk dapat diatur serta menghasilkan gas rumah kaca sedikit.^[4]

Gambar 3. Konsep umum dari teknologi HTC, biomassa diperlakukan dengan air subkritis sehingga dihasilkan hydrochar

Prosedur penelitian dilakukan pada tekanan 5 MPa selama 5 jam di air subkritis, dengan asam sitrat sebagai katalis percobaan pada suhu antara 200-250°C. Setelah melalui proses HTC, hydrochar ini dilakukan proses aktivasi dengan menggunakan KOH. KOH digunakan karena KOH merupakan aktivator karbon aktif terbaik berdasarkan percobaan sebelumnya. Bentuk hydrochar dan karbon aktif diukur dengan Scanning Electron Microscope (SEM) dan perubahan kimianya diukur dengan Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), sementara permukaan dan ukuran pori diukur dengan adsorpsi nitrogen pada suhu 77.35K. Performa elektrokimia dari karbon aktif dari kulit salak dan karbon aktif komersial dari sel koin dievaluasi dengan CV, GCD, dan EIS. ^[4]

Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa keberadaan katalis asam sitrat dalam proses HTC menciptakan karbon aktif dengan luas permukaan lebih besar dan intensitas kapasitansi gugus teroksigenasi dalam karbon aktif berkatalis lebih kuat. Apabila dibandingkan, kapasitansi dari karbon aktif berkatalis lebih besar 100 siklus dari karbon aktif non katalis. Selain itu, ditunjukkan pula bahwa karbon aktif dari kulit salak memiliki properti bahan dan performa elektrokimia lebih baik daripada karbon aktif komersial. Hal ini menunjukkan potensi kulit salak sebagai perintis industri karbon aktif. ^[4]

Referensi :

1. https://doktersehat.com/manfaat-salak/, diakses 4 Agustus 2019
2. https://health.detik.com/berita-detikhealth/d-3192903/mahasiswa-itb-ini-menyulap-sampah-kulit-salak-jadi-obat-diabetes, diakses 4 Agustus 2019
3. https://www.youtube.com/watch?v=son8yyD-T_E, Phillips Carbon Inc, diakses 4 Agustus 2019
4. Susanti, R.F., Arie, A.A., Kristianto, H. et al. (2019). Activated carbon from citric acid catalyzed hydrothermal carbonization and chemical activation of salacca peel as potential electrode for lithium ion capacitor’s cathode. Ionics 25: 3915. https://doi.org/10.1007/s11581-019-02904-x
5. Putra, Herlian & Dewi, Kania & Pasek, Ari & Damanhuri, Enri. (2017). Hydrothermal carbonization of biomass waste by using a stirred reactor: an initial experimental results. Reaktor. 16. 212. 10.14710/reaktor.16.4.212-217.