PENJERAPAN GAS RUMAH KACADENGAN MENGGUNAKAN BERBAGAI KARBON BERPORI

RAKHMAT YUNANTO, Ir. Imam Prasetyo, M.Eng., Ph.D.,

2012 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Gas CO2 dan CH4 merupakan gas rumah kaca yang berkontribusi besar terhadap meningkatnya suhu bumi pasca era industri (global warming), meningkatnya permukaan laut, dan masalah lingkungan lainnya. Untuk mengurangi emisi gas rumah kaca tersebut, telah banyak metode yang digunakan yang salah satunya adalah dengan adsorpsi. Penelitian ini dilakukan untuk menguji kapasitas penjerapan gas CO2 dan gas CH4 (physisorption) secara static volumetric menggunakan karbon berpori hasil pirolisis phenolic-resin yang memiliki luas permukaan internal dan struktur pori bervariasi. Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu dari merangkai alat uji adsorpsi tekanan tinggi secara static volumetric, karakterisasi karbon berpori (luas permukaan internal, volum pori, distribusi ukuran pori, SEM, FTIR), preparasi sampel dan uji kapasitas penjerapan karbon berpori terhadap gas CO2 dan gas CH4 baik pada keadaan kering maupun basah. Uji penjerapan karbon berpori kering dilakukan pada beberapa suhu sistem yang berbeda (273K, 298K, 308K dan 318K) sedangkan pada karbon berpori basah dilakukan pada suhu 277K untuk melihat kemungkinan terbentuknya gas hidrat. Dari data penjerapan gas pada tekanan rendah dapat dilakukan perhitungan panas adsorpsi spesifik untuk jenis adsorbat dan adsorben (karbon berpori) tersebut. Kemudian, kurva isoterm yang diperoleh dievaluasi menggunakan persamaan Toth. Hasil penelitian ini menyatakan bahwa dari beberapa karbon yang diuji, kapasitas penjerapan gas CH4 terbesar yang dilakukan pada tekanan 3,5 MPa dan suhu 298K dimiliki oleh karbon mesopori MS1 (kapasitas 8,88 mmol/g) sedangkan kapasitas penjerapan gas CO2 terbesar pada tekanan 3,4 MPa dan suhu 298K dimiliki oleh karbon mesopori MS2 (kapasitas 25,78 mmol/g). Selanjutnya supaya kapasitas penjerapan gas CH4 dan CO2 dapat ditingkatkan, alternatif yang dilakukan adalah dengan pembentukan CH4 hidrat dalam karbon MS2 basah pada suhu 277K dan tekanan 3,8 MPa (kapasitas 15,5 mmol/g). Untuk Gas CO2 dapat ditingkatkan penjerapannya menggunakan karbon MS1 kering dengan menurunkan suhu sampai 273 K pada tekanan 3,87 MPa (kapasitas 172 mmol/g).

CO2 and CH4 gas are green house gasses which contribute to earth surface temperature increase (global warming) post industrial period, sea level rise and the other environment impacts. Some efforts have already performed to reduce green house gassses emission. One of those is by adsorption method. This research was done with a purpose to proof CO2 and CH4 gas physisorption capacity by phenolic-resin porous carbon using static volumetric method. The porous carbons have various internal surface area and pore structure. The research was conducted in several stages, namely assembling a highpressure adsorption test equipment by static volumetric method, characterization of porous carbon (internal surface area, pore volume, pore size distribution, SEM, FTIR), sample preparation and testing of porous carbon adsorption capacity for CO2 gas and CH4 gas either on wet or dry state. Dry porous carbon adsorption test performed on a different system temperatures (273K, 298K, 308K and 318K), while in wet porous carbon carried out at a temperature of 277K to see the possibility of gas hydrate formation. With reference of low pressure gas adsorption datas, isosteric heat of adsorption can be calculated specifically for this type of adsorbate and adsorbent (porous carbon). Then, the obtained isotherm curves were evaluated using the Toth equation. This research revealed that among all porous carbons samples, the highest CH4 adsorption capacity on 3.5 MPa and 298 K belongs to mesopore carbon MS1 (capacity 8.88 mmol/g) whereas the highest CO2 adsorption capacity on 3.4 MPa and 298 K belongs to mesopore carbon MS2 (capacity 25.78 mmol/g). Afterward, in order to increase CO2 and CH4 adsorption capacity, there are other options by creating gas hidrat or capillary condensation. The best option for CH4, is adsorption by wet porous carbon MS2 (gas hydrate) on 277K and 3.8 MPa (capacity 15.5 mmol/g). The best option for CO2 is adsorption by dry porous carbon (capillary condensation) on 273K and 3.8 7MPa (capacity 172 mmol/g).

Kata Kunci : kapasitas adsorpsi, karbon berpori phenolic-resin, physisorption, gas hidrat