Penentuan Suhu Kalsinasi Optimum [PDF]

Citation preview

Jurnal EduMatSains, 4 (2) Januari 2020, 193-202



Penentuan Suhu Kalsinasi Optimum CaO dari Cangkang Telur Bebek dan Cangkang Telur Burung Puyuh Nya Daniaty Malau1*, Fajar Adinugraha2 1



Program Studi Pendidikan Fisika, FKIP, Universitas Kristen Indonesia Jl. Mayjen Sutoyo No. 2 Jakarta Timur, 13630, Indonesia 2 Program Studi Pendidikan Biologi, FKIP, Universitas Kristen Indonesia Jl. Mayjen Sutoyo No. 2 Jakarta Timur, 13630, Indonesia



*e-mail: [email protected] Abstract The need for implants increases with the high number of fracture sufferers resulting from accidents both on the road and workplace accidents. Bioceramics is a ceramic product or component used in the medical and dental industry, especially as an implant or organ replacement. Hydroxyapatite is one type of bioceramics that is widely used because it has osteoconductive properties (can stimulate bone growth), bioactive and biocompatible. This study aims to find the optimal temperature of the calcination process of duck egg shells and quails as the basic ingredients of HAp. The research method is calcination of duck eggshells then the optimum temperature produces the best CaO. The calcination results obtained that the optimum temperature of calcination of duck eggshells and quail eggs was 1000oC for 6 hours. The results obtained are CaO with clean white color powder and fine grain size. Keywords : Quail eggshell, calcination, dugg egg shell



PENDAHULUAN Senyawa hidroksiapatit merupakan



itu diterima oleh tubuh. Tidak hanya patah



senyawa biokeramik yang dibentuk dari



tulang yang bisa disembuhkan dengan



unsur utama kalsium dan fosfor dengan



biokeramik hidroksiapatit ini, tapi juga



rumus Ca10(PO4)6(OH)2. Teknologi material



pengeroposan akibat kanker tulang.



pengganti



tulang



dari



biokeramik



Dalam penerapan medis, diketahui



hidroksiapatit ini bersifat biokompatibel ini



bahwa respons tubuh



bakal menyatu dengan tulang sehingga



implant yang berupa kelompok senyawa



tidak perlu diangkat. Dalam waktu tiga



kalsium fosfat berhubungan dengan rasio



minggu, biokeramik mulai menyatu dengan



Ca-P dan kristalinitas senyawanya. Oleh



tulang. Jaringan otot mulai menempel dan



karena itu, pemilihan teknologi pembuatan



jaringan tulang yang baru tumbuh di



hidroksiapatit



sekitarnya. Ini menunjukkan hidroksiapatit



apakah 193



perlu



produk



terhadap bahan



mempertimbangkan



yang



dihasilkan



dari



Nya Daniaty Malau, et. al



Jurnal EduMatSains, Januari 2020|Vol.4|No.2



teknologi itu paling mendekati spesifikasi



80 ton per tahun, sedangkan pada tahun



yang dibutuhkan. Untuk bahan implan,



2012 mengalami kenaikan yanng signifikan



spesifikasi hidroksiapatit yang dikehendaki



yaitu sebesar 1330 ton per tahun. Dari data



adalah yang memiliki nisbah Ca-P sebesar



tersebut



1,67 dan memiliki susunan kristal yang



pertumbuhan kebutuhan kelompok Apatite



sama dengan yang hidroksiapatit pada



yang mewakili Hidroksiapatit lebih dari



tulang hewan/manusia.



35% per tahun. Kebutuhan hidroksiapatit di



dapat



disimpulkan



jika



Potensi pengembangan biomaterial



Indonesia dipenuhi oleh pasar impor dari



untuk pengganti tulang dianggap perlu



negara lain seperti China. Menurut BPPT,



dilakukan karena jumlah kasus operasi



harga 1 gram HA dapat mencapai Rp



bedah tulang yang cukup tinggi. Di rumah



1,000,000.00



sakit Dr Soetomo saja, setidaknya 300-400



karena itu, proses sintesis perlu dilakukan



kasus operasi bedah tulang dilakukan tiap



sebagai alternatif untuk menghasilkan HA



bulan, . Jumlah kasus operasi bedah tulang



dengan kualitas yang sama dengan HA



ini



semakin



komersial. Solusi alternatif yang diajukan



tingginya jumlah manusia usia lanjut dan



yaitu mengolah limbah cangkang telur



kecelakaan



Pemakaian



untuk diekstrak kandungan kalsiumnya.



biokeramik ini juga lebih menguntungkan



Penggunaan limbah tersebut disebabkan



dibanding pemakaian semen tulang dari



oleh tingginya kandungan kalsium karbonat



polimer plastik PMA yang digunakan



(mencapai 94%) dalam cangkang telur



dalam teknologi bedah tulang. Dengan



(Murakami



menggunakan biokeramik, hanya dilakukan



Sehingga



operasi sekali karena zat aktif hidroksiapatit



hidroksiapatit dari cangkang telur bebek.



akan



meningkat



dengan



lalulintas.



menyatu dengan tulang. Berdasarkan



(Muntamah,



FS



&



2011).



Rodrigues,



memungkinkan



Oleh



2007).



mensintesis



Selain meningkatkan nilai ekonomis data



impor



dari limbah cangkang telur bebek, diperoleh



Hidroksiapatit yang dikelompokkan dalam



juga hidroksiapatit yang harganya lebih



kategori Apatite dari BPS, dari tahun 2009



murah dari hidroksiapatit import. Untuk



hingga 2012 menunjukan kenaikan yang



menghasilkan CaO yang baik maka perlu



signifikan, pada tahun 2009 tercatat data



diketahui suhu optimal kalsinasi cangkang



impor kelompok Apatite sebesar 5 kg per



telur bebek dan cangkang telur burung



tahun, pada tahun 2010 tercatat sebesar 58,5



puyuh. Pada penelitian ini, dilakukan



ton/tahun, pada tahun 2011 tercatat sebesar



pencarian suhu optimal kalsinasi cangkang 194



Penentuan Suhu Kalsinasi Optimum CaO telur bebek dan cangkang telur burung



Prosedur Penelitian



puyuh untuk menghasilkan CaO sebagai



Proses perlakuan cangkang telur meliputi



bahan dasar pembuatan hidroksiapatit.



pembersihan, pengeringan dan kalsinasi. Perlakuan diawali dengan pembersihan



METODE PENELITIAN



cangkang telur burung puyuh dan cangkang



Bahan



bebek menggunakan aquades. Kemudian



Bahan-bahan yang digunakan antara lain



dikeringkan selama 24 jam di udara terbuka.



cangkang kulit telur bebek dan cangkang



Kalsinasi pada cangkang telur burung



kulit telur burung puyuh, dan aquades.



puyuh dan cangkang bebek dilakukan



Alat



dengan furnace pada suhu 700 oC dan 1000 o



Alat-alat yang digunakan adalah palu,



C masing-masing selama 6 jam tiap



crussible, furnace, mortar, neraca digital,



masing-masing sampel. Hasilnya kemudian



cawan petri, plastik sampel, kertas label,



digerus menggunakan mortar hingga halus.



spatula.



Gambar 1. Proses kalsinasi selama 6 jam. 195



Nya Daniaty Malau, et. al



Jurnal EduMatSains, Januari 2020|Vol.4|No.2



HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil kalsinasi cangkang telur bebek



menghasilkan senyawa CaO tetapi masih



dan telur burung puyuh menggunakan



berupa senyawa CaCO3. Hal ini terlihat dari



furnace dengan variasi temperatur 700 oC



warna



dan 1000 oC masing-masing selama 6 jam



berwarna abu-abu kehitaman, dan ukuran



adalah berupa serbuk seperti gambar 2.



dari serbuk yang dihasilkan masih relatif



serbuk



yang



dihasilkan



yaitu



Dari gambar 2 dan tabel 1 terlihat



besar. Hal ini menunjukkan bahwa pada



bahwa hasil kalsinasi dengan suhu 700 oC



suhu 700 oC serbuk masih berupa senyawa



selama 6 jam untuk cangkang telur bebek



CaCO.



dan cangkang telur burung puyuh belum



Gambar 2. Serbuk hasil kalsinasi selama 6 jam. (a). Cangkang bebek pada suhu 700 oC (b). Cangkang burung puyuh pada suhu 700 oC (c). Cangkang bebek pada suhu 1000 oC (d). Cangkang burung puyuh pada suhu 1000 oC.



196



Penentuan Suhu Kalsinasi Optimum CaO Tabel 1. Karakteristik serbuk hasil kalsinasi masing-masing selama 6 jam pada cangkang bebek dan cangkang burung puyuh pada suhu 700 oC dan suhu 1000 oC. Karakteristik



Suhu



Warna



Ukuran Serbuk



Kalsinasi Cangkang telur bebek



700 oC



Abu-abu kehitaman Kasar dan ukuran serbuk besar



1000 oC



Putih terang



Halus dan ukuran serbuk kecil



Cangkang telur burung



700 oC



Abu-abu kehitaman Kasar dan ukuran



puyuh



serbuk besar 1000 oC



Putih terang



Halus dan ukuran serbuk kecil



Sedangkan



untuk



hasil



menjadi 1000 oC. Peluruhan tersebut terjadi



kalsinasi



dengan suhu 1000 oC selama 6 jam untuk



disebabkan



cangkang telur bebek dan cangkang telur



dengan suhu yang sangat tinggi, yang



burung puyuh sudah menghasilkan senyawa



menyebabkan terlepasnya karbon. Berikut



CaO hal ini dapat dilihat dari warna serbuk



adalah reaksi peluruhan senyawa CaCO3



yaitu putih terang dan ukuran serbuk yang



menjadi senyawa CaO.



sangat halus atau kecil. Senyawa yang



CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g)



terjadi



proses



pembakaran



tadinya CaCO3 kemudian meluruh menjadi CaO melalui penambahan suhu kalsinasi



Tabel 2 Efisiensi senyawa CaO hasil kalsinasi cangkang bebek dan cangkang burung puyuh pada suhu 1000 oC. Jenis Sampel



Massa (gram) CaCO3



Cangkang telur



Efisiensi (%) CaO



20.84



11.39



54.65



20.65



10.81



52.34



bebek Cangkang telur burung puyuh



197



Nya Daniaty Malau, et. al



Jurnal EduMatSains, Januari 2020|Vol.4|No.2



Efisiensi dari hasil kalsinasi senyawa



telur bebek dengan cangkang telur burung



CaCO3 menjadi senyawa CaO dapat dilihat



puyuh.



pada tabel 4.2. Massa senyawa CaO jauh lebih kecil dari massa senyawa CaCO3, hal



UCAPAN TERIMAKASIH



ini dikarenakan pada saat kalsinasi pada



Terimakasih



suhu 1000 oC, senyawa CO2 terlepas dari



pendidikan dan kebudayaan dan dikti atas



senyawa CaCO3. Sehingga massa hasil



hibah penelitian skema PDP pada penelitian



kalsinasi menjadi lebih kecil.



ini. Termakasih kepada LPPM Universitas



kepada



Kementrian



Kristen Indonesia dan LLDIKTI Wiilayah 3 atas koordinasi dan bimbingannya sehingga



KESIMPULAN Cangkang telur bebek dan cangkang



penelitian ini selesai terlaksana.



telur burung puyuh berhasil dikalsinasi menjadi CaO pada suhu 1000oC baik untuk



DAFTAR PUSTAKA



cangkang



telur



untuk



Aoki, H. 1991. Science and Medical



cangkang



telur



puyuh.Waktu



Applications of Hydroksiapatite.



bebek



maupun



burung



kalsinasi yang digunakan yaitu 6 jam. Hasil



the



yang didapatkan, warna serbuk CaO yang



Tokyo (JP): Japanese Association



putih dan ukuran partikel yang kecil atau



of Apatite Science.



halus. Jika suhu yang diberikan 700oC



Ardabilly,



University



Trias.



of



Michigan



2013.



Sintesis



maka belum dihasilkan CaO karena serbuk



Hidroksiapatit Berbasis Limbah



yang dihasilkan warnanya masih hitam abu-



Cangkang



Keong



abu dan ukuran serbuknya kasar atau besar.



(Bellamya



javanica)



Efisiensi dari serbuk CaO yang diperoleh



lebih



besar



diperoleh



Sawah dan



Modifikasi Pori Menggunakan Gelatin Skripsi. Bogor: IPB.



pada



cangkang telur bebek dari pada cangkang



Badan Pusat Statistika. 2014. Produksi telur



telur burung puyuh. Cangkang telur bebek



unggas dan susu sapi menurut



memiliki



provinsi. BPS Online [Internet].



efisiensi



sebesar



54.65



%



sedangkan pada cangkang telur burung



[diunduh



puyuh diperoleh sekitar 52.34%. Hal ini



Tersedia



mungkin



http://www.bps.go.id/



dipengaruhi



dari



struktur



cangkang yang berbeda antara cangkang



2014



Oktober



12]. pada:



Balgies., Dewi, S.U., Dahlan, K. 2011. Sintesis 198



Dan



Karakterisasi



Penentuan Suhu Kalsinasi Optimum CaO Hidroksiapatit Analisis



X-RAY



Prosiding



preparation. Materials Chemistry



Menggunakan



and Physics. 78: 816-824.



Diffraction.



Seminar



Nasional



Cahyanto A. 2009. Biomaterial. [makalah].



Hamburan Neutron dan Sinar-X



Departemen Ilmu dan Teknologi



ke 8. ISSN : 1410-7686. Serpong,



Material



Kedokteran



Gigi.



4 Oktober 2011.



Fakultas



Kedokteran



Gigi.



Barakat, N.A.M., Khil, M.S., Sheikh, F.A.,



Bandung. Padjadjaran Univ.



Omran, A.M., Kim, H.Y. 2009. Extraction



of



pure



Chen QZ, Wong CT, Lu WW, Cheung



natural



KMC, Leong JCY, Luk KDK.



hydroxyapatite from the bovine



2004. Strengthening mechanisms



bone bio waste by three different



of bone-bonding to crystalline



methods. Materials Processing



hydroxyapatite



Technology. 209: 3408-3415.



Biomaterials. 25: 4243-4254.



Baum, Philips, dan Lund. 2002. Buku ajar



Beiser,



invivo.



Chow LC. 2009. Next generation calcium



ilmu konservasi gigi. Alih Bahasa



phosphate-based



Lilian Yuwono. Jakarta : Penerbit



Dent Mater. J Nat Institute of



EGC, Pp 36



Health. USA. 28(1):1–10.



1995.



Principle



of



Materials



biomaterials.



Cullity, B. D. 1992. Element of X-Ray



Science and Engineering. Third



Diffraction.



Edition, McGraw-Hill, Inc, USA.



Metallurgical Engineering and



Bertazzo, S., Zambuzzi, W. F., Campos, D.



Materials



Departemen



science.



of



Addison-



D. P., Ogeda, T. L., Ferreira, C.



Wesley Publishing Comapny, Inc.



V.



USA.



and



Bertran,



C.



A.



Hydroxyapatite surface solubility



Cüneyt



Tas,



A.2000.



Synthesis



of



and effect on cell adhesion.



biomimetic



Colloids



B:



powders at 37°C in synthetic



Biointerfaces, 78, 2 2010), 177-



body fluids. Biomaterials, 21, 14 :



184.



1429-1438.



and



Surfaces



Ca-hydroxyapatite



Bezzi, G., Celotti, G., Landi, E., La



Dahlan, Kiagus. 2013. Potensi Kerang



Torretta, T.M.G., Sopyan, I.,



Ranga sebagai Sumber Kalsium



Tampieri, A. 2003. A novel sol-



dalam



gel technique for hydroxyapatite



Substitusi 199



Sintesis Tulang.



Biomaterial Lampung:



Nya Daniaty Malau, et. al Prosiding



Jurnal EduMatSains, Januari 2020|Vol.4|No.2



Semirata



FMIPA



Fohcher, B., Naggi, A., Tarri, G., Cosami A.



Universitas Lampung.



dan



Davis, J.R. 2003. Handbook of Materials



M.



1992.



Structural differences between



for Medical Devices. American



chitin



Society for Metals International.



precipitates



USA. Pp 1 – 12.



evidences from CP-MAS 13 C-



de Aza, P. N., Santos, C., Pazo, A., de Aza,



polymorhs



NMR,



and



from



FTIR



and



their



solution



FTRaman



Carbohidrate



S., Cuscó, R. and Artús, L.1997.



Spectroscopy.



Vibrational Properties of Calcium



polymer. 17(2) : 97-102.



Phosphate Compounds. 1. Raman



Gomes, J. F. G., Cristina C.; Silva, Miguel



Spectrum



of



β-Tricalcium Chemistry



Phosphate.



A.;



of



Kitin/Kitosan



Diekstrak



dari



Milton;



Silva,



Vieira.



2008.



and



Teresa An Investigation of the



Dhony S, Fitrah Rama. 2011. Pembuatan Komposit



Hoyos,



Rodrigo;



Materials, 9, 4: 912-915.



Dicky



Terbojevich,



Yang



Cangkang



Synthesis



Parameters



Reaction



of



of



the



Hydroxyapatite



Precipitation in Aqueous Media.



Kepiting dan Karakterisasinya.



International



Padang: Universitas Andalas.



Chemical Reactor Engineering, 6,



Supangat



dan



Cahyaningrum.



Sari 2017.



Edi



Journal



of



A103



Sintesis



Guo, L., Huang, M., Zhang, X. 2003.



dan Karakteisasi Hidroksiapatit



Effects of sintering temperature



dari Cangkang Kepiting (scylla



on structure of hydroxyapatite



serrata)



Metode



studied with Rietveld method.



UNESA



Journal of Materials Science:



dengan



Pengendapan



Basah.



Journal of Chemistry. 6, 3: 143-



Materials



149



14(9):817-22.



Ferraz MP, M. F., Manuel CM. 2004.



Medicine.



Jillavenkatesa, A. and Condrate Sr, R. A.



Hydroxyapatite nanoparticles: A



1998.



review



hydroxyapatite.



of



in



preparation



Sol–gel



processing



of



Journal



of



methodologies. J. Appl. Biomater.



Materials Science, 33, 16 : 4111-



Biomech, 2, 2 : 74-80.



4119.



200



Penentuan Suhu Kalsinasi Optimum CaO Miranda ZI, Siswanto, Hikmawati D. 2013. Sintesis



Nayak AK. 2010. Hydroxyapatite synthesis methodologies: an overview. Int



Komposit



KolagenHidroksiapatit



J Chem Tech Res 2(2): 903-907.



Sebagai



Kandidat Bone Graft. Media Jurnal



Fisika



Terapan.



dan



Fakultas



Sains



&



Teknologi. Unair. 1(1) Muntamah.



2011.



Sintesis



dan



Karakterisasi Hidroksiapatit dari Limbah Cangkang Kerang Darah (Andara Granosa, sp). [Tesis]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Murakami



FS,



Rodrigues



PO.



2007.



Physicochemical study of CaCO3 from egg shells. Cienc. Tecnol. Aliment. Campinas. 27(3):658662. .



201



Nya Daniaty Malau, et. al



Jurnal EduMatSains, Januari 2020|Vol.4|No.2



202