Daur Ulang Aluminium dari Kaleng Bekas dan Beberapa Manfaatnya

Aluminum Recycling from Used Cans and Some Benefits

Hutdia Putri Murni

17176006

PROGRAM STUDI MAGISTER PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2017

Daur Ulang Aluminium dari Kaleng Bekas dan Beberapa Manfaatnya

Hutdia Putri Murni (17176006), Postgraduate Chemistry Education, State University of Padang

Abstract

Aluminum recycling has a number of key environmental and economic benefits. With these energy

and cost savings in mind, many producers now have targets of increasing their usage of secondary

materials. However, the accumulation of impurities in these recycled material streams may provide

a significant compositional barrier to these goals. A growing number of studies and literature

suggest that accumulation of unwanted elements is a growing problem; for the case of aluminum,

the list of problematic impurities is quite large, including but not limited to Si, Mg, Ni, Zn, Pb, Cr,

Fe, Cu, V, and Mn. The removal of unwanted elements in the scrap stream is dictated by the energy

considerations of the melt process. Compared to many metals, it is challenging to remove tramp

elements from aluminium. Therefore, with no simple thermodynamic solution, producers must

identify strategies throughout the production process to mitigate this elemental accumulation.

There are a variety ofsolutions to deal with accumulation of undesired elements; each presents a

trade-off between cost and efficacy (tramp removal). Dilution with primary is the most common

solution used in industry today; this has a negative impact on recycling as the required dilution

results in a compositionally determined cap to recycling rates. This article provides an overview

of the aluminum content in aluminium cans and how to purify them, as well as the benefits of

recycling the aluminum.

Keywords: Aluminum alloy, Recycling, Aluminum cans, 𝛾 Aluminum

Pendahuluan

Lingkungan hidup adalah semua benda yang hidup (biotik) dan yang tidak hidup (abiotik) serta

kondisi yang ada dalam ruang yang kita tempati. Antara manusia dan lingkungan terdapat

hubungan timbal balik, manusia mempengaruhi lingkungannya begitu juga sebaliknya. Jika

lingkungan tercemar maka manusia akan merasakan dampaknya. Persoalan lingkungan yang ada

hampir selalu ditimbulkan oleh ulah manusia dan kegiatan produksi yang dilakukannya. Kedua

aktivitas ini merupakan sumber pencemaran lingkungan karena menggunakan dan menghasilkan

zat atau bahan yang berbahaya yang tidak dapat di daur ulang.

Kegiatan produksi selain menghasilkan produk yang mempunyai nilai ekonomi juga menghasilkan

limbah, berupa limbah padat, cair maupun gas. Limbah-limbah tersebut akan menyebabkan

pencemaran lingkungan meliputi pencemaran air, pencemaran udara, dan pencemaran tanah.

Pencemaran tanah dapat terjadi akibat penggunaan pupuk secara berlebihan, penggunaan pestisida

dan pembuangan limbah yang tidak dapat terurai. Saat ini banyak dijumpai limbah yang tidak

dapat diurai seperti plastik, karet, kaleng, dan botol, karena manusia cenderung menginginkan

kemudahan dan keindahan dalam hidupnya. Botol minuman dibuat dari kaleng dan plastik agar

ringan dan tidak pecah bila terjatuh. Menjinjing makanan lebih menarik dan bersih dengan kantong

plastik daripada dibungkus dengan daun pisang atau daun jati. Penggantian bahan-bahan tersebut

dari segi ekonomi lebih menguntungkan tetapi jika dilihat dari dampak lingkungan hal tersebut

merugikan karena akan menambah jumlah limbah yang tidak dapat diurai. Akibatnya

pencemaran lingkungan semakin bertambah.

Limbah merupakan konsekuensi dari adanya aktifitas manusia karena setiap aktifitas manusia

cenderung menghasilkan limbah atau buangan. Jumlah/volume sampah sebanding dengan tingkat

konsumsi manusia terhadap barang/material yang digunakan sehari-hari. Salah satu limbah yang

banyak ditemukan di lingkungan adalah limbah kaleng. Jika disebutkan satu per satu banyak sekali

limbah kaleng yang dihasilkan oleh manusia dalam kehidupan sehari-hari. Proses daur ulang akan

menghemat energi dan eksploitasi sumber daya alam sekaligus mengurangi timbunan sampah di

TPA.

Selain untuk mengurangi pencemaran lingkungan dan timbunan sampah di TPA, proses daur ulang

juga dapat menambah nilai ekonomis dari limbah kaleng terutama recovery dari logam-logam

seperti aluminium, seng, timah, atau besi. Dugaan kuat bahwa beberapa kaleng bekas mengandung

aluminium dengan kadar yang bervariasi, mengingat aluminium mempunyai sifat tahan korosi,

ringan dan mudah di dapat sehingga memungkinkan untuk dijadikan bahan baku kaleng.

Kandungan aluminium dalam kaleng bekas juga memberi peluang untuk diolah menjadi bahan

yang lebih bermanfaat, seperti pembuatan tawas dari aluminum maupun menjadi bongkahan

aluminium baru yang diolah dengan cangkang telur. Mengingat banyaknya minuman ringan yang

diproduksi dan menggunakan kemasan kaleng serta dampak yang ditimbulkan terhadap

lingkungan, maka terlebih dahulu diperlukan penelitian terhadap kandungan aluminium dari

beberapa jenis kaleng minuman ringan. Selanjutnya kaleng bekas yang mengandung aluminium

akan diolah lebih lanjut.

Metode

Review ini dibuat di Program Pascasarjana Pendidikan Kimia, Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Padang dalam rangka melengkapi tugas ujian akhir

semester mata kuliah Kimia Kimia Analitik. Penulisan review ini dilakukan dengan cara

mengumpulkan data-data beberapa jurnal sebagai acuan dan sumber informasi.

Tujuan Penulisan

Penulisan review ini bertujuan untuk menjelaskan kandungan aluminium pada kaleng

bekas, proses pengolahan aluminium dari kaleng bekas serta menjelaskan manfaat dari aluminium

yang berasal dari kaleng bekas.

Hasil dan Pembahasan

A. Kandungan Aluminium Dalam Kaleng Bekas

Aluminium merupakan logam yang memiliki beberapa keunggulan yaitu lebih ringan dari

pada baja, mudah dibentuk, tidak berasa, tidak berbau, tidak beracun, dapat menahan

masuknya gas, mempunyai konduktivitas panas yang baik dan dapat didaur ulang . Tetapi

penggunaan Aluminium murni sebagai bahan kemasan juga mempunyai kelemahan yaitu

kekuatan (rigiditasnya) kurang baik dibanding dengan aluminium paduan, sukar disolder

sehingga susunannya tidak rapat dan dapat menimbulkan lubang pada kemasan, harganya

lebih mahal dan mudah mengalami perkaratan sehingga harus diberi lapisan tambahan.

Kaleng minuman ataupun kaleng makanan biasanya merupakan campuran dari beberapa

logam termasuk logam aluminium. Oleh karena itu, kaleng-kaleng bekas tersebut bisa

dimanfaatkan kembali (daur ulang) sehingga didapatkan logam aluminium yang bersih dari

campuran logam-logam lain sebagai pengotor. Kandungan aluminium dalam kaleng bekas

dapat diketahui dengan cara menganalisisnya menggunakan Atomic Absorbtion

Spectrophotometer atau Spektrofotometri Serapan atom (AAS). Spektrofotometri Serapan

atom adalah suatu metode analisis untuk penentuan unsur-unsur logam dan metaloid yang

berdasarkan pada penyerapan (absorpsi) radiasi oleh atom-atom bebas unsur tersebut.

Gambar 1. Kaleng minuman bekas, sesudah dan sebelum pemotongan

Penentuan kandungan aluminium dalam kaleng bekas dilakukan dengan cara sebagai berikut

ini.

Bahan

Bahan-bahan kimia yang digunakan terdiri dari: KOH (p.a), H2SO4 (p.a), Etanol 95%

(p.a), AlCl3 (p.a), HCl (p.a) dan aquades. Sampel berupa beberapa kaleng bekas minuman

ringan yaitu :

A = kaleng bekas pocari sweat

B = kaleng bekas larutan cap kaki tiga

C = kaleng bekas greensands

D = kaleng bekas coca-cola

E = kaleng bekas delmonte

F = kaleng bekas nescafe

Selanjutnya digunakan simbol A, B,C, D, E, dan F.

Peralatan

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian meliputi alat-alat gelas (erlenmeyer, gelas ukur,

gelas beker), corong buchner, batang pengaduk, neraca analitik, gunting, amplas,

turbidimeter varian DMS 80 UV visible spektrofotometer dan spektrofometer serapan atom

AA-6200.

Cara Kerja

Pembuatan larutan standar aluminium 1000 ppm

Ditimbang 3,9444 g AlCl3 kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 1000 mL dan

diencerkan dengan aquades sampai tanda batas lalu dikocok dan diperoleh larutan 1000

ppm. Pembuatan larutan standar aluminium 25, 50, 100 dan 150 ppm Dipipet sebanyak 2,5

;5; 10 dan 15 mL larutan standar aluminium 1000 ppm kemudian dimasukkan ke dalam 4

buah labu ukur 100 mL dan diencerkan dengan aquades sampai tanda batas, lalu dikocok.

Pembuatan kurva kalibrasi standar aluminium

Larutan standar aluminium 25 ppm, 50 ppm, 100 ppm dan 150 ppm diukur absorbansnya

pada panjang gelombang 309,3 nm dengan AAS. Selanjutnya dibuat kurva absorbans

terhadap konsentrasi.

Penentuan kandungan aluminium dalam kaleng bekas Disiapkan beberapa kaleng bekas kemudian dibersihkan dengan menggunakan amplas

untuk menghilangkan warna dan lapisan plastiknya. Kaleng bekas yang sudah dibersihkan

kemudian digunting menjadi bagian yang kecil. Potongan-potongan kaleng bekas

ditimbang sebanyak 1 g dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 100 mL. Kemudian

ditambahkan HCl p.a sebanyak 50 mL ke dalam erlemeyer dan dipanaskan dengan api

kecil. Proses pemanasan dihentikan sampai gelembung-gelembung gas hilang. Larutan

tersebut disaring lalu didinginkan dan diencerkan 100 kali. Selanjutnya larutan-larutan

tersebut dianalisis kandungan aluminiumnya dengan AAS-6200 pada panjang gelombang

309,3 nm.

Gambar 2. AAS-6200

Kurva Kalibrasi

Hasil pengukuran absorbansi larutan standar pada panjang gelombang 309,3 nm disajikan

pada Tabel 1.

Tabel 2. Serapan Aluminium Standar

Kurva kalibrasi yang diperoleh berdasarkan data di atas berupa garis lurus (Gambar 2)

dengan persamaan regresi : y = 0,0006x + 0,0022 dan koefisien korelasi (r) 0,9915. Ini

menunjukkan bahwa ada korelasi yang linier antara konsentrasi dengan absorbansi.

Persamaan regresi tersebut digunakan untuk menentukan konsentrasi aluminium dalam

masing-masing sampel A, B, C, D, E dan F.

Kandungan Aluminium dalam Kaleng Bekas

Setelah menentukan absorbansnya, misalnya sampel A dengan absorbans 0,0377 maka

konsentrasinya adalah 5916,66 ppm. Contoh perhitungan konsentrasi aluminium untuk

sampel A dengan absorbansi = 0,0377.

Persamaan regresi linear : y = 0,0006X + 0,0022

Metode AAS dipilih karena pengerjaannya relatif sederhana tetapi mampu menganalisis

kandungan logam dalam jumlah yang kecil (kurang dari 1 ppm). Berdasarkan berbagai

sumber, kandungan aluminium dalam kaleng bekas (kaleng minuman seperti coca-cola,

sprite, dll) berkisar antara 1,41% dan 16,04%.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Agunsoye, J.O, et al., kandungan aluminium

yang terdapat dalam kaleng aluminium dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 2. Kandungan kaleng aluminium

B. Teknologi Pelelehan: Pemisahan secara Fisika

a. Pemisahan secara Magnetik (Magnetic Separation)

Pemisahan magnetik adalah cara untuk memisahkan komponen mineral berdasarkan sifat

kemagnetan mineral-mineral yang akan dipisahkan. Biasanya, pada pemisahan ini

terdapat alat seperti ban yang berjalan dengan bahan yang ingin dipisahkan melewati alat

lain yang dilengkapi dengan magnet NdFeB. Saat bahan atau mineral ini mendekati

magnet, bagian feromagnetik (terutama baja dan beberapa besi) tertarik ke magnet dan

ditarik ke tempat yang terpisah, sementara bagian non-ferrous jatuh ke tempat lainnya.

Ab

sorb

ansi

rat

a-ra

ta

Konsentrasi standar (ppm)

Kurva Kalibrasi Standar Aluminium

Teknologi ini digunakan secara luas di industri kaleng aluminium bekas. Keterbatasan

utamanya adalah pemisahan lebih lanjut mungkin masih mengandung banyak bagian yang

terkontaminasi yang tidak bersifat magnetis seperti plastik, kaca, karet, baja tahan karat,

tembaga, seng, magnesium, dll.

b. Penyaringan (Filtration)

Filtrasi adalah cara menghilangkan partikel-partikel dan inklusi yang tidak diinginkan;

Dua jenis yang paling umum adalah cake filtration dan deep bed filtration. Dalam cake

filtration, logam cair dilewatkan melalui filter atau saringan kecil; partikel dan inklusi

akan berhenti dan mulai menumpuk, membentuk cake. Karena cake ini semakin besar,

kemampuan penyaringannya meningkat. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan

bahwa filtrasi cake berhasil menghilangkan inklusi yang lebih besar dari 0,03 cm. Jenis

filtrasi yang lebih sering digunakan dalam operasi peleburan aluminium adalah deep bed

filtration. Saringan yang jauh lebih besar dengan jalur porositas yang lebih kompleks

digunakan dalam filtrasi ini sehingga meningkatkan lelehan jalur partikel dan inklusi yang

dilalui. Partikel ini kemudian terperangkap dalam saringan melalui gesekan, kurungan,

kekuatan elektrostatik, dan ikatan kimia.

c. Destilasi (Destilation)

Meningkatnya jumlah paduan aluminium yang mengandung lithium (biasanya 2% berat

adalah Li) yang saat ini diproduksi telah membuat perhatian terpusat pada metode atau

cara untuk menghilangkan kelebihan litium dalam mendaur ulang bahan-bahan tersebut.

Destilasi vakum merupakan salah satu teknik yang dapat digunakan untuk menghilangkan

lithium, yang sangat reaktif terhadap refraktori dalam fase lelehan). Destilasi vakum juga

hemat biaya. Dalam kebanyakan proses destilasi, lelehan logam dibuat pada suhu dan

tekanan uap yang sudah dikendalikan atau diatur terlebih dahulu. Peleburan dilakukan

dengan cara memanaskan sampai melewati titik didih pengotor yang ingin dihilangkan

namun suhu harus tetap dibawah titik lebur aluminium itu sendiri sehingga aluminium

tidak ikut melebur. Pengumpulan uap dan proses kondensasi akan menghasilkan produk

sampingan dengan kemurnian yang tinggi dan begitu juga dengan aluminium murni yang

tetap tertinggal dalam labu destilasi. Berikut ini merupakan titik didih beberapa logam.

Tabel 2. Titik Didih beberapa Logam

C. Proses Daur Ulang Aluminium di Pabrik

Proses daur ulang aluminium dapat dibagi menjadi enam kegiatan, yaitu pengisian potongan

aluminium bekas, pencampuran dan pengadukan, lelehan, pengaturan suhu, pemeriksaan

kandungan kimia dan pembersihan aluminium cair, proses ini ditunjukkan seperti pada

Gambar 3. Prosedur kerja ini dapat diulang dengan tambahan pengisian potongan aluminium

ke dalam tungku, di mana dicampur dan diaduk dalam sisa aluminium cair. Kemudian,

sejumlah kecil aluminium cair diambil sampelnya untuk diperiksa komposisi kimianya.

Beberapa potongan tambahan serta aditif ditambahkan ke dalam tungku untuk memperbaiki

kandungan kimia. Setelah komposisi dan volume aluminium cair memenuhi persyaratan

produksi, kemudian dimasukkan ke dalam cetakan batangan aluminium dan siap memasok

industri manufaktur. Dalam penelitian ini, semua data proses daur ulang aluminium diambil

dari perusahaan sebagai studi kasus. Waktu siklus untuk setiap proses produksi dapat

bervariasi menurut volume produksi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Nilai ini dapat

bervariasi tergantung pada jenis dan kompisisi kimia aluminium (sekitar 17-23 ton / batch).

Pada Gambar 4, dapat dilihat distribusi waktu produksi t, dimana waktu produksi rata-rata

adalah 25,91 jam dengan standar deviasi 4,23 jam.

Gambar 3. Prosedur proses daur ulang aluminium

Gambar 4. Siklus waktu proses daur ulang aluminium sebelum dilakukan perbaikan

Pelelehan dan Pencetakan

Setelah proses pemotongan, pernis atau cat pada aluminium dikeluarkan (sekitar 300° C)

melalui cabutan pada konveyor terisolasi yang bergerak perlahan. Setelah dilapisi, potongan

aluminium kemudian dimasukkan ke dalam tungku peleburan. Logam cair diolah untuk

menghilangkan kotoran sebelum pengecoran aluminium. Proses pengecoran meliputi desain

dan pembuatan die. Tungku yang digunakan untuk jenis produksi batangan aluminium adalah

(Via P.da Cannobia, 10, 20122 MILANO, Italia) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.

Batangan aluminium yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 6, dibuat dengan mencairkan

aluminium pada suhu 675° C kemudian didinginkan sekitar 5 menit kemudian dimasukkan ke

dalam cetakan die.

Gambar 5. Tungku listrik digunakan dalam pembuatan batangan Al

Gambar 6. Batangan Al

Selanjutnya, batangan aluminium dihomogenisasi pada suhu 500 ° C selama 2 jam. Jenis

tungku listrik (Sola Basic SB Lindberg) digunakan selama pekerjaan ini untuk

menghomogenkan dan memberi solusi pada batangan paduan aluminium dan sampelnya.

D. Manfaat Kaleng Aluminium Bekas

Kaleng bekas merupakan salah satu limbah rumah tangga yang tidak bisa terurai. Artinya,

apabila kaleng bekas tidak dimanfaatkan limbah tersebut dapat mencemari lingkungan.

Pengolahan kaleng bekas menjadi tawas merupakan salah satu alternatif yang bisa digunakan

guna mengurangi limbah kaleng bekas. Selain itu, kaleng bekas juga bisa diolah kembali

menjadi batangan aluminium maupun menjadi campuran aluminium dengan cangkang telur.

a. Tawas dari Kaleng Bekas Disiapkan beberapa kaleng bekas kemudian dibersihkan dengan menggunakan amplas

untuk menghilangkan warna dan lapisan plastiknya. Kaleng bekas yang sudah dibersihkan

kemudian digunting menjadi bagian yang kecil. Potongan-potongan kaleng bekas

ditimbang sebanyak 1 g dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 100 mL, kemudian

ditambahkan KOH 20% sebanyak 50 mL dan dipanaskan dengan api kecil. Proses

pemanasan dihentikan sampai gelembung-gelembung gas hilang. Larutan tersebut

disaring lalu didinginkan kemudian ditambahkan dengan hati-hati 30 mL H2SO4 6 M

sambil diaduk. Setelah itu dilakukan penyaringan. Larutan didinginkan di dalam es.

Kristal tawas yang terbentuk dipisahkan dengan corong Buchner dan dicuci dengan 20 mL

etanol 50%. Endapan dikeringkan, setelah kering kemudian ditimbang sampai beratnya

konstan.

Pada penambahan KOH 20% reaksi berjalan cepat dan bersifat eksoterm karena

menghasilkan kalor. Reaksi yang terjadi adalah :

2Al + 2KOH + 6H2O → 2K[Al(OH)4] + 3H2

Dalam reaksi ini terbentuk gas H2 yang ditandai dengan munculnya gelembunggelembung

gas. Gelembung-gelembung gas hilang setelah semua aluminium bereaksi. Untuk

menghindari terbentuknya Al(OH)3 maka KOH 20% ditambahkan berlebih. Pada tahap

ini, dilakukan pemanasan untuk mempercepat reaksi. Filtrat yang diperoleh ditambah

H2SO4 6 M kemudian disaring untuk menghilangkan pengotor-pengotornya. Reaksi yang

terjadi

adalah :

2K[Al(OH)4]+ H2SO4→2Al(OH)3 + K2SO4 + 2H2O

Penambahan larutan H2SO4 dilakukan agar seluruh senyawa K[Al(OH)4] dapat bereaksi

sempurna. Al(OH)3 yang terbentuk langsung bereaksi dengan H2SO4 dengan persamaan

reaksi sebagai berikut:

2Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O

Pada reaksi sebelumnya, penambahan H2SO4 membentuk Al(OH)3 bersama-sama dengan

K[Al(OH)4], namun setelah berlebih H2SO4 melarutkan Al(OH)3 menjadi Al2(SO4) 3

berupa larutan bening tak berwarna. Senyawa Al2(SO4)3 yang terbentuk pada reaksi (3) di

atas bereaksi kembali dengan K2SO4 hasil reaksi (2) membentuk kristal yang diperkirakan

adalah KAl(SO4)2.12H2O berwarna putih. Reaksinya adalah :

K2SO4+Al2(SO4)3+12H2O → KAl(SO4)2.12H2O

Kristal alum (tawas) yang diperoleh dicuci dengan larutan etanol 50% yang bertujuan

untuk menyerap kelebihan air dan mempercepat pengeringan. Kemudian, tawas pun akan

didapatkan.

b. Komposit (Campuran) Logam Kaleng Aluminium Dan Partikel Cangkang Telur

Kaleng bekas dan cangkang telur merupakan salah satu limbah rumah tangga. Limbah

tersebut apabila tidak dikelola dengan baik maka akan menyebabkan kerusakan

lingkungan, namun sebenarnya kedua limbah ini masih bisa diolah/dimanfaatkan dan

dapat menghasilkan uang. Kaleng bekas dan cangkang telur bisa diolah menjadi suatu

campuran/komposit yang dapat dijual kembali ke industri sekunder alumnium.

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Agunsoye, J.O, et al., (2015: 107-116)

pembuatan campuran/komposit dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut ini.

Pengolahan Cangkang Telur

1 kg cangkang telur dibilas dengan air bertujuan untuk membersihkannya dari kotoran dan

kemudian dimasukkan ke dalam stainless steel. Setelah cangkang telur dibersihkan,

selanjutnya dilakukan pengeringan dengan cara menjemur cangkang telur di bawah sinar

matahari selama 6 jam. Selanjutnya, cangkang yang sudah dikeringkan kemudian

dihancurkan dengan dengan mesin penggilingan lebih kurang selama 6 jam. Setelah proses

penggilingan akan dihasilkan bubuk cangkang telur, bubuk ini disaring ke dalam ukuran

yang berbeda menggunakan mesin saring mulai dari ukuran 50 sampai 300 μm. Bubuk

cangkang telur pun siap di kemas dan diberi label untuk tujuan identifikasi.

Pelelehan Kaleng Aluminium

5 kg kalen aluminium dilelehkan dalam tunku minyak dan dipanaskan sampai suhu 8500C.

Setelah meleleh, maka kotoran-kotoran yang tidak diingankan seperti cat dan lainnya

dibuang. Kemudian lelehan itu mengalami atomisasi dan lelehan dikemas menjadi bola

aluminium keci yang masing-masing beratnya 500 gram.

Selanjutnya, bola aluminium dilelehkan kembali dengan cara dipanaskan pada suhu

8000C. Setelah meleleh maka lelehan akan dituangkan dalam cetakan dan dibiarkan

mengeras pada suhu kamar (400C). Setelah mengeras, aluminium bisa dikeluarkan dari

cetakan. Aluminium ini akan menjadi sampel kontrol untuk karakterisasi lebih lanjut.

Sintesis Campuran/Komposit Kaleng Aluminium dan Cangkang Telur

Bola aluminium dipanaskan kembali pada suhu 8000C di dalam tungku hingga membentuk

lelehan. Kemudian tambahkan bubuk cangkang telur sebanyak 10 gram yang berukuran

150 μm yang setara 2% berat bola aluminium. Setelah ditambahkan lalu diaduk secara

manual sampai suhu lelehan turun sampai suhu 6700C±50C. Langkah selanjutnya adalah

campuran dituangkan ke dalam cetakan. Lelehan dibiarkan dingin dalam suhu kamar

setelah itu dapat dikeluarkan dari cetakan dan dihasilkan campuran kaleng aluminium dan

cangkang telur 2%.

Teknik pengolahan yang sama dilakukan untuk membuat campuran kaleng aluminium dan

cangkang telur 12% dari berat alumnium.

Analisis Mikrostruktur Campuran/Komposit Kaleng Alumnium dan Cangkan Telur

Sampel dari campuran kaleng aluminium dan cangkang telur dianalisis menggunakan

Scanning Electron Microscope (SAM) model ASPEX 3020. Sampel disiapkan sebanyak

5mm dan kemudian permukaannya diamplas halus dengan mesin. Permukaan sampel

dibersihkan dengan larutan sabun dan dicuci dengan air suling. Permukaan yang selesai

dicuci selanjutnya ditutup dengan bubuk magnesia menggunakan kain poles Selvyet.

Permukaan selesai dicuci dan dietsa dalam larutan 0,5 cm3 asam nitrat. Sampel yang sudah

dikeringkan dalam etanol mendidih kemudian diperiksa dengan bantuan mikroskop SEM.

(a) (b)

Gambar 7. Scanning Electron Micrografs dari (a) Kaleng

aluminiun/2% cangkang pada 1000 dan 500X; (b) Kaleng

alumnium/12% cangkang pada 1000 dan 500X,

Gambar 7. menunjukkan hasil SEM dari campuran kaleng alumnium dan cangkang telur

masing-masing adalah (a) 2% berat dan (b) 12% berat. Terlihat dari hasil mikrograf

bahwa partikel telur tersebar secara merata dalam matriks alumnium dan Gambar 7b

menunjukkan bahwa jumlah butir cangkang telur yang terdistribusi lebih banyak

dibandingkan Gambar 7a. Hal ini disebabkan karena tingginya % berat (12%) partikel

cangkan telur dan efektifnya pengadukan lelehan campuran sebelum dimasukkan ke

dalam cetakan.

Tensile Properties

Gambar 8a-f menunjukkan hasil uji tarik yang dilakukan baik pada sampel kaleng

aluminium maupun campuran aluminium/cangkang telur. Gambar 4a adalah gambaran

hasil elastisitas pada sumbu y dan % berat penambahan partikel telur pada sumbu x.

Berdasarkan gambar menunjukkan adanya peningkatan modulus elastisitas karena %

berat penambahan partikel kulit telur juga meningkat dari 2 menjadi 10% sedangkan dari

10 sampai 12% berat penambahan partikel cangkang telur, kenaikannya minimal. Hal ini

menjelaskan bahwa penurunan efisiensi penguatan partikel kulit telur karena kenaikan

berat mencapai titik jenuh dalam matriks aluminium (Gambar 4e-f). Pada Gambar 4b,

tegangan luluh juga meningkat sehingga terbentuk garis seperti linier karena % berat

penambahan partikel cangkang telur juga meningkat.

Gambar 8. Tensile Property Graphs: (a) Modulus of elasticity; (b) Yield Stress; (c) Increase in

Yield Stress; (d) Tensile Strain at Break; (e) Tensile Strength at Break with % Weight of

Eggshell Particles Addition (f) % Contribution to Yield Stress with 2 % Eggshell Particle

Stepwise Addition.

Secara umum, kenaikan modulus elastisitas dan tegangan luluh dengan kenaikan % berat

disebabkan oleh peningkatan densitas partikel cangkang telur di dalam matriks

aluminium (Gambar 3a-b). Seiring % berat partikel telur meningkat, terjadi pelepasan

dislokasi yang menghasilkan penguatan campuran atau komposit aluminium/cangkang

telur. Juga, pelepasan CO2 pada pemanasan 670°C dari kalsit menghasilkan pembentukan

kalsium oksida yang stabil. Kalsium oksida terdistribusi secara merata di dalam matriks

dan menimpa gerakan dislokasi. Hal ini juga berkontribusi terhadap peningkatan

kekuatan campuran atau komposit aluminium/cangkang telur. Gambar 4c-d menunjukkan

variasi regangan dan kekuatan regangan dengan % berat penambahan cangkang telur.

Gambar 4c menunjukkan penurunan regangan tarik sementara Gambar 4d menunjukkan

peningkatan kekuatan tarik karena % berat penambahan partikel cangkang telur

meningkat. Tren penurunan pada regangan tarik mungkin disebabkan oleh kerapuhan

kalsit yang merupakan komponen utama kulit telur dan kemudian karbon, boron dan

fosfor hadir dalam cangkang telur dalam jumlah yang lumayan banyak.

c. 𝜸 Alumina dari Kaleng Aluminium Bekas

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Adans, et al., (2016: 977-982) bahwa 𝛾

alumina dapat dibuat dari kaleng aluminium bekas. Serbuk aluminium yang digunakan

untuk produksi alumina diperoleh melalui kaleng aluminium bekas yang digiling pada

penggilingan berenergi tinggi menggunakan alat pabrik. Lelehannya kemudian dibentuk

dan dikeluarkan dari menggunakan pelarut pernis dan kemudian kalengnya dipotong

menjadi 5 mm persegi. Materinya diproses di pabrik attritor horisontal, dirancang dan

dirakit oleh Coelho. Penggilingan dilakukan pada 1000 rpm selama 1 jam.

Untuk membandingkan sifat tekstural γ-alumina yang dihasilkan dari serbuk aluminium

dengan alumina yang dibuat dengan metode konvensional, material tersebut juga

diperoleh dengan penambahan secara simultan larutan aluminium nitrat 250 mL (1,0 mol

L-1) dan 200 mL ammonium hidroksida terkonsentrasi (30-32%) ke dalam gelas berisi air

(100 mL) di bawah pengadukan konstan pada pH 9-10. Setelah penambahan reaktan,

sistem dijaga selama 24 jam. Kemudian, bahan putih disentrifugasi dan dicuci dengan

amonium hidroksida, dan gel yang diperoleh dikeringkan (110oC, 24 jam), dilumasi

dengan batu akik, diayak (100-200 mesh) dan dikalsinasi pada 800oC selama 4 jam.

Hasilnya mirip dengan sampel yang disiapkan dengan metode yang diusulkan. Sampel ini

diidentifikasi sebagai CA. Padatan yang dikalsinasi berwarna putih.

Gambar 9 menunjukkan pengaitan TGA dan DTG (turunan) dari sampel LS1000-1 dan

LA1000-1, yang tidak dikalsinasi (NC), dibuat dari serbuk aluminium. Kurva

menunjukkan tiga daerah kehilangan massa. Tinju, antara 22 e 117oC, dengan nilai

kehilangan massa sekitar 14%, berhubungan dengan penguapan air yang teradsorbsi

secara fisik pada padatan19,20. Untuk LS1000-1, kehilangan massa yang dapat diamati

dengan lebih baik oleh puncak DTG pada kisaran 180-340oC berasal dari pelepasan air

chemisorbed, yang berlangsung sekitar 250oC. Dalam hal ini, dekomposisi termal NaCl

(produk sampingan aluminium klorida dengan natrium hidroksida tidak terjadi, sehingga

kehilangan massa kecil. Di sisi lain, puncak endotermik yang baik untuk LA1000-1 DTG

disebabkan oleh dekomposisi amonium klorida yang merupakan hasil sampingan dari

reaksi aluminium klorida dengan amonium hidroksida. Selama penguraian, amonia dan

gas hidroklorida dilepaskan, ini menghasilkan massa yang lebih besar. Wilayah ketiga

sesuai dengan puncak endotermik antara 330 dan 570oC, dan dapat dikaitkan dengan

hilangnya air hidrasi hidroksi aluminium, menghasilkan alumina dengan dihidroksilasi.

Nilai kehilangan massa yang diamati pada percobaan TGA (30-40%) sesuai dengan

perbedaan antara nilai massa yang ditentukan sebelum dan sesudah kalsinasi sampel.

Gambar 9. TGA dan DTG profies: LS1000-1 dan LA1 000-1, noncalcined (NC).

Spektrum EDS padat yang dibuat dari bubuk aluminium (Gambar 10) menunjukkan

adanya logam seperti besi, mangan, magnesium dan kalium dalam padatan, yang

memastikan bahwa warna merah muda gel yang diperoleh benar-benar karena adanya

kontaminan ini, berasal dari kaleng. Faktanya, Liu dkk. menentukan komposisi kimia

kaleng minuman kuantitatif dan menghasilkan kehadiran 97,1 wt% Al, 1,08% berat Mg,

0,86% berat, 0,59 wt% Fe dan 0,33 wt% logam lainnya. Dalam pekerjaan ini, jumlah

kontaminan yang terdeteksi kurang 1,0 wt%. Pada tingkat rendah, logam-logam ini dapat

membawa efek bermanfaat pada katalis berbasis alumina, seperti perbaikan sifat

struktural dan tekstur dan kinerja katalitik. Mg kehadiran, misalnya, yang memiliki

karakter dasar, mengurangi keasaman alumina, mengubah aktivitas katalis dan

selektivitas dalam reaksi katalis asam. Dengan cara ini mencegah pembentukan dan

pengendapan kokas, meningkatkan stabilitas katalis selama reformasi uap metana21 atau

reformasi uap etanol. Nurunnabi dan rekan kerjanya menunjukkan bahwa penambahan

Mn ke katalis Ru / γ-Al2O3 meningkatkan ketahanan mereka terhadap penonaktifan

selama reaksi FischerTropsch. Hal ini juga mengamati efek sinergis antara Fe dan Co bila

sejumlah kecil Fe ditambahkan ke katalis Co / Al2O3, yang meningkatkan kinerja katalis

dalam reformasi uap etanol.

Analisis spektrum EDS sampel LS1000-1, dicatat bahwa tidak hanya logam-logam di

atas, tetapi juga sodium dan klorin juga hadir. Unsur-unsur ini tidak dilepaskan selama

tahap kalsinasi, tersisa sebagai natrium klorida (NaCl) dalam padatan. Untuk

menghilangkan garam, bahan tersebut dicuci dengan air, vakum disaring, dikeringkan

pada suhu 110oC dan dikalsinasi pada 800oC, dan sampel LS1000-1-WF diperoleh.

Spektrum EDS direkam kembali (Gambar 10), menunjukkan bahwa proses pencucian

efektif untuk menghilangkan NaCl. Mengenai LA1000-1, klorida tidak ditemukan,

karena dieliminasi selama dekomposisi amonium klorida dalam tahap kalsinasi, sesuai

dengan hasil TGA/DTG. Mungkin juga untuk mengamati, dari gambar SEM, morfologi

padatannya serupa, dengan ukuran partikel heterogen. Namun, sampel LS1000-1

menunjukkan permukaan yang halus, sementara fisures dapat dicatat pada permukaan

LA1000-1 satu, mungkin akibat ruang kosong yang dihasilkan oleh gas yang dilepaskan

saat kalsinasi.

Gambar 10. EDS spectra and SEM images of the calcined samples at 800 oC, obtained

from aluminum powders

Kesimpulan

Berdasarkan dari berbagai sumber bacaan, bahwa limbah-limbah rumah tangga yang biasanya

dibuang dan berserakan memenuhi lingkungan dan merusak lingkungan dapat diolah kembali

menjadi barang atau benda yang bermanfaat bahkan dapat menghasilkan uang. Salah satu contoh

limbah tersebut adalah kaleng minuman ataupun kaleng makanan bekas yang biasanya

mengandung banyak logam aluminium. Kandungan logam aluminium ini merupakan bahan yang

seharusnya tidak dibuang sia-sia begitu saja. Kaleng bekas dapat diolah menjadi tawas, menjadi

batangan logam alumnium yang baru yang dapat diolah dengan cangkang telur ayam yang juga

merupaka limbah rumah tangga, serta dapat diolah menjadi 𝛾 alumina. Hasil daur ulang tersebut

dapat menjadi salah satu sumber atau solusi mengurangi banyaknya limbah serta menjadi sumber

penghasilan jika dikerjakan dengan baik.

Ucapan Terima Kasih

Sebelumnya saya ucapkan terima kasih banyak kepada Dosen Pembimbing Mata Kuliah Kimia

Analitik yaitu Bapak Dr. Indang Dewata, M.Si., yang telah memberi kesempatan kepada saya

untuk menyelesaikan pembuatan review tentang “Daur Ulang Aluminium dari Kaleng Bekas dan

Beberapa Manfaatnya” ini. Semoga review ini bermanfaat bagi penulis khususnya, serta bagi para

pembaca umumnya. Review ini tidak lepas dari banyak kesalahan dan kekurangan sehingga

diharapkan masukan yang membangun dari berbagai pihak.

Referensi

[1] Adans, Ysla Franca, et al. 2016. ‘A Simple Way to Produce 𝛾 Alumina from Aluminum

Cans by Precipitation Reactions’. Journal Materials Research. 19(5): 977-982

[2] Tongthavornsuwan and Tangwarudomnukun. 2015. ‘Efficiency Improvement of Aluminum

Recycling Process’. The Journal of Industrial Technology, King Mongkuts’s University

Thonburi (KMUTT). 11(2): 56-68.

[3] Agunsoye, J.O, et al. 2014. ‘The Effects of Cocos Nucifera (Coconut Shell) on the

Mechanical and Tribological Properties of Recycled Waste Aluminium Cans Composites’.

Journal Tribology in Industry. 36(2): 155-162.

[4] Agunsoye, J.O, et al. 2015. ‘Recycled Aluminium Cans/Eggshell Composites Evaluation of

Mechanical and Wear Resistance’. Journal Tribology in Industry. 37(1): 107-116.

[5] Abdulsada, Shaymaa. 2013. ‘Preparation of Aluminum Alloy from Recycling Cans Wastes’.

International Journal of Current Engineering and Technology. 3(4): 1384-1350.