EKSTRAKSI SILICA (SiO2) DARI ABU SEKAM PADI SEBAGAI BAHAN BAKU PENGUAT KOMPOSIT BERMATRIKS ALUMUNIUM

(AMCs) UNTUK APLIKASI BAHAN KOMPONEN OTOMOTIF

I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Masalah

Dewasa ini, perkembangan teknologi komposit, khususnya metal matrix composite

(MMCs) semakin maju seiring dengan perkembangan teknologi industri otomotif.

Penggunaan baja sebagai bahan suku cadang dan komponen otomotif mulai digantikan

dengan bahan komposit dimana memiliki sifat mekanik dan ketahanan korosi yang lebih

baik. Metalurgi serbuk (powder metallurgy) merupakan salah satu metode pembuatan MMCs

yang paling banyak digunakan dalam pembuatan komponen industri otomotif karena

menawarkan efisiensi bahan baku dan energi yang lebih baik dibandingkan dengan metode

produksi lainnya. 

Penerapan teknologi MMCs dalam industri otomotif di Indonesia,  khususnya yang

berbasis powder metallurgy masih belum optimal. Hal ini dapat dilihat dari jumlah produksi

komponen otomotif dalam negeri yang masih rendah, yaitu sebesar 200 produk dibandingkan

dengan Thailand yang sudah memiliki 1.500 produk industri komponen. Padahal, kebutuhan

komponen otomotif dalam negeri, baik untuk kendaraan baru maupun untuk spare parts

cukup besar karena menurut data statistik tahun 2006, jumlah populasi kendaraan bermotor

roda empat di tanah air adalah 9.461.984 unit, sedangkan untuk kendaraan bermotor roda dua

adalah 23.312.945 unit. (http://www.bppt.go.id/).

Kekayaan SDA nasional sebenarnya menawarkan potensi pengadaan material –

material yang dapat dimanfaatkan dalam proses pembuatan MMCs untuk mendukung

kemajuan industri otomotif dalam negeri. Salah satunya adalah sekam padi dimana

berdasarkan penelitian, (Houston, 1972; Hara,1986; Shofiatun, 2000 dalam Harsono, 2002),

diketahui banyak mengandung bahan keramik silika (SiO2). Harga sekam padi di pasaran

cukup murah, dan ketersediannya di alam juga melimpah. Di wilayah Jawa Timur saja,

potensi sekam padi yang dapat dihasilkan dapat mencapai 3,2 juta ton tiap tahunnya. 

Akan tetapi, dari jumlah ini hanya sebagian kecil saja yang dimanfaatkan. Selama ini,

sekam padi sering hanya digunakan sebagai bahan pembakar bata merah atau dibuang begitu

saja. (Pakpahan, 2006). Padahal bahan SiO2 yang terkandung dalam sekam padi dapat

dimanfaatkan sebagai bahan penguat pada MMCs.

Proses ekstraksi silika dilakukan terhadap abu sekam padi yang merupakan hasil

proses pembakaran sekam padi. Terdapat beberapa metode pemurnian silika dari sekam padi

mulai dari yang mahal hingga yang murah dan sederhana. (Harsono, 2002; Mittal, D., 1997).

Harsono (2002) melakukan ekstraksi silika dari sekam padi melalui beberapa tahapan proses.

Proses tersebut meliputi pengeringan, pengabuan, pengarangan, pengasaman, dan identifikasi

unsur. 

Silika (SiO2) memimilki kekerasan, sifat tahan aus, ketahanan termal dan kekakuan

yang tinggi. Apabila material ini digunakan sebagai penguat dan dipadukan dengan

aluminium sebagai matriks maka akan dapat dihasilkan komposit yang memiliki kekuatan

serta ketahanan korosi tinggi, ringan serta machinability yang baik. Jenis MMCs yang

bermatriks alumunium seperti ini disebut AMCs (Alumunium Matrix Composite). Aplikasi

AMCs pada komponen otomotif diantaranya pada cylinder liner, disc brake, drum brake, dan

engine piston. (Schumacher.C., 1991).

Penelitian terhadap AMCs berpenguat SiO2 pernah dilakukan sebelumnya oleh

Gregolin (2002). Bahan SiO2 yang digunakan merupakan bahan non sintetik yang diambil

dari endapan mineral yang terdapat di pegunungan Brazil yang disebut spongilites.

Komponen yang terkandung pada mineral ini adalah silika (> 90 %), Al2O3 (< 0,5 %), dan

Fe2O3 (dapat mencapai hingga 1 persen) serta mempunyai struktur kristal campuran amorf

dan kristalin. Selama proses heat treatment pada suhu 600 °C diketahui terbentuk struktur

continuous AlSi/Al2O3 pada interface dimana mampu menambah kekuatan ikatan antar muka

antara partikel matriks dan penguat pada komposit. 

Pada kegiatan ini akan diteliti pengaruh besar temperatur pengabuan sekam padi

terhadap kandungan SiO2 dan fasa – fasa lain yang dihasilkan. Temperatur pengabuan

divariasikan pada tempertur 600, 750, dan 900 °C. Dari variasi temperatur pengabuan ini

dikatahui juga akan berpengaruh terhadap karakteristik kristal SiO2 yang terbentuk dimana

kemudian akan ditinjau pengaruhnya terhadap karakteristik ikatan antar muka yang terbentuk

pada partikel komposit. Fraksi volume penguat SiO2 divariasikan menjadi 10, 25, dan 40

persen. Sifat mekanik komposit perlu juga diukur untuk mengetahui apakah komposit

Al/SiO2 ini layak untuk diaplikasikan sebagai bahan komponen otomotif.

I.2 Perumusan Masalah

Permasalahan yang diangkat pada program ini dirumuskan sebagai berikut:

Bagaimana pengaruh temperatur pengabuan yang diberikan kepada sekam padi

terhadap kuantitas silika serta karakteristik struktur kristal yang dihasilkan.

Bagaimanakah pengaruh karakteristik SiO2 yang dihasilkan tersebut terhadap

karakteristik ikatan antar muka yang terbentuk pada komposit.

Bagaimana pengaruh karakteristik SiO2 yang dihasilkan terhadap kekuatan mekanik

komposit.

I.3 Tujuan Program

Adapun tujuan dari pelaksanaan kegiatan penelitian ini adalah sebagai berikut.

Mengkaji pengaruh temperatur pengabuan yang diberikan kepada sekam padi

terhadap kuantitas silika serta karakteristik struktur kristal yang dihasilkan.

Untuk mengetahui pengaruh karakteristik SiO2 yang dihasilkan tersebut terhadap

karakteristik ikatan antar muka yang terbentuk pada komposit.

Untuk mengetahui pengaruh karakteristik SiO2 yang dihasilkan terhadap kekuatan

mekanik komposit.

I.4 Luaran yang Diharapkan

Luaran yang diharapkan dari program ini adalah diperoleh suatu teknik rekayasa

material baru yang berbasis metal matrix composites melalui metode powder metallurgy

dengan memanfaatkan bahan – bahan SDA nasional. Seperti diketahui Indonesia memiliki

kekayaan bahan tambang seperti bijih bauskit yang merupakan bahan baku alumunium serta

kuantitas sekam padi yang cukup besar namun belum dimanfaatkan secara optimal. Hal ini

mendorong adanya penelitian – penelitian untuk meningkatkan efektifitas dan efisiensi

keberadaan bahan – bahan tersebut melalui pengembangan teknologi rekayasa material yang

murah dan sederhana seperti yang akan dilakukan dalam penelitian ini. Besar harapan agar

dari teknologi tersebut nantinya bangsa Indonesia mampu memproduksi bahan komponen

dan suku cadang otomotif secara mandiri.

I.5 Kegunaan Program

Kegunaan dan manfaat dari program penelitian ini diantaranya adalah sebagai berikut:

Memberikan solusi upaya peningkatan nilai fungsi serta nilai jual sekam padi yang

selama ini kurang mampu dimanfaatkan secara maksimal sehingga diharapkan nantinya dapat

meningkatkan taraf hidup petani.

Memberikan bahan masukan dalam upaya pengembangan industri otomotif dalam

negeri yang bertujuan meningkatkan kemampuan memproduksi komponen otomotif dan

suku cadang secara mandiri.

Dapat dijadikan referensi atau acuan pembuatan komposit bermatriks alumunium (Al)

dengan penguat silika (SiO2) yang dapat diaplikasikan dalam bidang otomotif dengan metode

metalurgi serbuk misalnya pada pembuatan automotive breaking system, gears, automotive

pushrods, disc brake, planetary barier, chain sprockets.

Dapat digunakan sebagai bahan referensi pada penelitian – penelitian selanjutnya

yang sejenis.