BAB II 
                                TINJAUAN PUSTAKA 
              2.1 Karbon 
                   Pada  tabel  periodik  kimia,  karbon  merupakan  unsur  yang 
              memiliki nomor atom 6 dan berat molekulnya sebesar 12,0107 g/mol 
                                                       2   2  2
              (Kinoshita,  1988)  serta  konfigurasi  electron  1s 2s 2p   (Canham, 
              2000).  Karbon  bentuk  amorf  dihasilkan  dari  pembakaran  terbatas 
              minyak  bumi  (dengan  jumlah  oksigen  sekitar  50%  dari  jumlah 
              oksigen yang diperlukan dalam pembakaran sempurna). Batu bara 
              dipanaskan tanpa udara, berbagai zat volatile dikeluarkan, maka akan 
              meninggalkan  residu  dengan  kadar  karbon  yang  tinggi  disebut 
              sebagai kokas (ampas batu arang) (Rahman dkk., 2015) 
                    Karbon amorf  dapat disebut juga sebagai free karbon,yang 
              berarti karbon yang tidak mempunyai struktur kristal. Karbon amorf 
              dapat  disebut  sebagai  lampblack  (jelaga),  gas  black,  dan  channel 
              black  yang digunakan untuk membuat tinta, cat, dan produk karet 
              (Cirkel,  Branch F., 2010). Karbon dapat diaplikasikan di berbagai 
              bidang yaitu sebagai bahan penyerap, baterai, elektroda fuel cell dan 
              superkapasitor. Karbon mempunyai alotrof yang bermacam-macam 
              seperti  intan,  grafit,  dan  fullerene  (Mahtani,  2010).  Karbon 
              mempunyai sifat fisik dan kimia seperti yang dijelaskan pada Tabel 
              2.1 berikut, 
              Tabel 2. 1 Sifat fisika dan Kimia dari karbon (Canham, 2000) 
                     Wujud                     Padat (suhu kamar) 
                     Bilangan oksidasi         4 dan 2 
                     Keelektronegaifan         2,5 
                     Berat atom                12,0107 gr/mol 
                     Panas penguapan           355,8 kJ/mol 
                     Jari-jari atom            70pm 
                     Titik sublimasi           4000 K 
                     Titik lebur               3652 ˚C 
                     Titik didih               4827  ˚C 
                     Isotop                    3 
                     Kepadatan                 2,2 gr/cm3 pada 20  ˚C 
                                                                       5 
                                                            
         2.2 Karbon dari Tempurung Kelapa 
         2.2.1 Tempurung Kelapa 
               Banyak  bahan  dari  alam  yang  dapat  dimanfaatkan  dan 
         diaplikasikan  untuk  memenuhi  kebutuhan  manusia  salah  satunya 
         tempurung  kelapa  termasuk  bahan  organik  yang  memiliki  ragam 
         unsur  tergantung  kondisi  lingkungan.  Karbon  berbahan  dasar 
         tempurung  kelapa  dapat  diketahui  unsur-unsurnya  melalui  anisis 
         EDX  (Energy  Dispersive  X-ray).  Prosentase  massa  karbon  dan 
         prosentase  atom  karbon  dapat  dilihat  pada  Tabel  2.2,  karbon 
         memiliki  prosentase  massa  paling  tinggi  sebesar  49,86%  dan 
         prosentase  atom  sebesar  57,11%.  Terdapat  unsur-unsur  impuritas 
         yang  terindentifikasi  seperti  Al,  S,  dan  K  (Wachid,  Frischa 
         Marcheliana, 2012).  
         Tabel  2.2  Prosentase  karbon  berbahan  dasar  tempurung  kelapa 
         (Wachid, Frischa Marcheliana, 2012). 
                        Unsur           Massa(%)         Atom(%) 
                       Karbon             49,86            57,11 
                       Oksigen            49,60            42,67 
                       Alumuni            0,13              0,07 
                        Sulfur            0,13              0,06 
                       Kalium             0,28              0,10 
                
               Tempurung kelapa terdiri dari lignin, selulosa, metoksil, dan 
         berbagai mineral, memiliki lapisan keras dengan ketebalan sekitar 3-
         5 mm. Tempurung kelapa memiliki berat sekitar 15%-19% dari berat 
         keseluruhan  buah  kelapa  (Wachid,  Frischa  Marcheliana,  2012). 
         Selulosa merupakan senyawa organik yang terdapat pada dinding sel 
         dari jaringan penting yang berfungsi untuk mengkokohkan struktur 
         dan  membuat  tempurung  kelapa  memiliki  lapisan  keras.  Lignin 
         merupakan bagian yang difungsikan sebagai pengikat untuk sel-sel 
         yang lain dan memberi kekuatan. Hemiselulosa merupakan polimer 
         polisakarida heterogen yang tersusun dari unit D-Glukosa, Larabiosa 
         dan  D-Xilosa,  yang  memiliki  fungsi  sebagai  matrix  pengisi  serat 
         selulosa. (Takeuchi, 2006). Komposisi kimia tempurung kelapa dapat 
         dilihat pada Tabel 2.3, sebagai berikut: 
                
          
         6 
          
                Tabel 2.3 Komposisi Kimia Tempurung Kelapa (Eskak, 2015) 
                        No.        Kandungan Tempurung       Prosentase (%) 
                                          Kelapa 
                         1.               Selulosa                 26,60 
                         2.               Pentosa                  27,70 
                         3.                Lignin                  29,40 
                         4.                 Abu                    0,60 
                         5.          Solvent Ekstraktif            4,20 
                         6.           Uronat anhidrat              3,50 
                         7.               Nitrogen                 0,11 
                         8.                 Air                    8,00 
                      
                     Bahan  penyusun  tempurung  seperti  pada  Tabel  2.3  diatas 
                merupakan hal yang dapat membentuk sifat cangkang yang keras 
                juga membentuk gurat-gurat. Ketebalan cangkang tempurung kelapa 
                terdapat  ada  tiga  jenis  yaitu:  (1)  Cangkang  tebal  (5  mm),  (2) 
                Cangkang sedang (4 mm), dan (3) Cangkang tipis (2 mm). Ketebalan 
                cangkang ini dipengaruhi oleh jenis buah kelapa, tempat tumbuh, dan 
                usia  buah  kelapa.  Sedangkan  warna  tempurung  kelapa  dibedakan 
                menjadi tiga jenis yaitu: (1) hitam, (2) coklat, dan (3) putih. Warna 
                tempurung dipengaruhi oleh usia buah. Warna hitam pada umumnya 
                dapat ditemukan pada buah kelapa tua (Eskak, 2015). 
                2.2.2 Karbon Aktif 
                     Karbon mempunyai luas permukaan berkisar antara 500-1500 
                m2g-1 dan volume pori berkisar antara 0,7-1-8 cm3g-1 (Hu, 2016). 
                Aktivator  karbon  pada  umumnya  menggunakan  ZnCl2,  KOH, 
                H2SO4,  dan  HCl,  pemilihan  jenis  aktivator  akan  berpengaruh 
                terhadap kualitas karbon. Jenis aktivator akan memberikan pengaruh 
                yang berbeda-beda terhadap karbon yang dihasilkan lebih tepatnya 
                mempengaruhi  volume  pori-pori  maupun  luas  permukaannya 
                (Gumelar  &  Hendrawan,  2015).  Berdasarkan  penelitian  proses 
                pembuatan  karbon  dapat  menggunakan  bahan  organik  seperti 
                tempurung  kelapa  (Wachid,  Frischa  Marcheliana,  2012),  pelepah 
                aren  (Esterlita  &  Herlina,  2015),  eceng  gondok  (Gumelar  & 
                Hendrawan, 2015), kelapa sawit (Hartanto, 2010), dan kulit pisang 
                (Neni Sri Wahyuni Nasir, 2014). 
                                                                               7 
                                                                  
         2.2.3 Pembuatan Karbon 
              Proses  pembuatan  karbon  memiliki  dua  tahap  yang  harus 
         dilakukan  yaitu  (1)  Tahap  Karbonisasi  dan  (2)  Tahap  Pemurnian 
         karbon. Tahap karbonisasi dilakukan untuk menghasilkan arang dan 
         tahap  pemurnian  karbon  untuk  menghilangkan  hidrokarbon  yang 
         melapisi  permukaan  arang  sehingga  porositas  arang  meningkat 
         (Lempang, 2014). 
         a. Karbonisasi 
              Metode  karbonisasi  dapat  dibagi  menjadi  dua  tahap 
         pemanasan yaitu (1) pemanasan yang dilakukan pada suhu rendah 
         untuk mengurangi kadar air dan mendestruksi struktur kristalin, dan 
         (2)  perlakuan  dengan  menggunakan  suhu  tinggi  dilakukan  untuk 
         mengubah sumber karbon menjadi partikel  karbon  (Rahman dkk., 
         2015). Berdasarkan pengukuran sifat-sifat fisik dan kimia material 
         sebagai  fungsi  suhu  baik  reaksi  endotermik,  eksotermik  maupun 
         pengurangan massa. Prinsip  untuk  mengukur  berkurangnya  massa 
         material ketika dipanaskan dari suhu kamar sampai suhu yang tinggi 
         akan  diketahui  transisi  fasa,  dekomposisi  termal  dan  penentuan 
         diagram fasa disebut pengujian DSC-TGA. Reaksi penguraian yang 
         terjadi dengan pengujian DSC-TGA dapat diketahui melalui 4 tahap 
         yaitu  :  (1)  Suhu  100-120˚C  merupakan  proses  penguapan  air  dan 
         pada suhu 270 ˚C terjadi penguraian selulosa. Distilat mengandung 
         asam organik dan sedikit methanol. Pada suhu 200-270 ˚C terbentuk 
         asam  cuka,  (2)  Suhu  270-310  ˚C  merupakan  terjadinya  reaksi 
         eksotermik  yang  berlangsung  melalui  penguraian  selulosa  secara 
         insentif menjadi larutan piroligant, gas kayu dan sedikit tar, (3) Suhu 
         310-500 ˚C merupakan terjadinya penguraian lignin, dan dihasilkan 
         lebih  banyak  tar  sedangkan  piroligan  dan  gas  CO2  menurun 
         sedangkan  gas  CO,  CH ,  H   meningkat,  (4)  Suhu  500-1000  ˚C 
                              4   2
         merupakan  proses  pemurnian  arang  atau  kadar  karbon  (Wachid, 
         Frischa Marcheliana, 2012). 
              Berdasarkan (Rahman et al., 2015), telah melakukan fabrikasi 
         karbon berbentuk bulat dari tepung kentang dengan menggunakan 
         pemanasan pada suhu rendah dan suhu tinggi. Hasil yang didapatkan 
         bahwa semakin lama lama waktu karbonisasi ukuran karbon yang di 
         peroleh semakin kecil.  
         8