Silica aerogel dari abu bagasse

Silica aerogel

Dalam artikel sebelumnya telah dinyatakan bahwa silica aerogel dipandang sebagai bahan isolator panas yang sangat menjanjikan (disini). Silica aerogel pertama kali ditemukan oleh Kistler pada tahun 1931. Kistler membuat silica aerogel dari larutan sodium silicate (secara komersial dikenal sebagai water glass). Tahap yang paling krusial dalam pembuatan silica aerogel adalah tahap pengeringan untuk menghilangkan air dari hidrogel. Karena air memiliki tegangan permukaan yang cukup besar, jaringan silica gel runtuh ketika air keluar dari pori-pori. Untuk mengatasi hal ini, Kistler mengeringkan hidrogel dengan pengeringan superkritis karena fluida diatas titik kritis tidak memiliki tegangan permukaan. Pengeringan ini membutuhkan tekanan dan suhu tinggi (untuk air Tc = 374 oC, Pc = 218 atm). Temuan Kistler ini tidak banyak mendapa perhatian pada saat itu karena untuk menghasilkan 1 g silica aerogel dibutuhkan waktu kira-kira 1 minggu. Selain itu, silica aerogel juga belum menemukan aplikasinya.

Baru pada tahun 1970an, silica aerogel kembali menarik perhatian banyak peneliti. Untuk menurunkan kondisi operasi (P & T), beberapa usaha telah dicoba dengan mengganti air dengan ethanol dan mengeringkannya pada pengeringan superkritis CO2. Kondisi kritis ethanol adalah Tc = 241 oC dan Pc = 62 atm dan untuk CO2 Tc = 31 oC dan Pc = 73 atm. Selain kondisi yang lebih moderat, ethanol dan CO2 juga tidak bersifat korosif. Bahan yang digunakan pada saat itu dan yang mendominasi sampai saat ini adalah senyawa alkoxide, misal: tetraethyl orthosilicate (TEOS).

Lab kami telah berhasil membuat silica aerogel dari abu bagasse dengan teknik pengeringan tekanan ambient, bukan pada kondisi superkritis. Abu bagasse adalah abu sisa pembakaran bagasse yang digunakan sebagai sumber energi utama di pabrik gula untuk memproduksi steam. Silica dalam abu bagasse yang berfasa amorf diekstraksi dengan larutan basa pada titik didihnya menghasilkan sodium silicate.

Na yang ada dalam larutan sodium silicate diambil menggunakan resin penukar kation menghasilkan asam silicic. Asam sililic kemudian ditambah agen pemodifikasi permukaan untuk mengganti gugus silanol pada permukaan silica dengan gugus methyl. Adanya gugus methyl pada permukaan silica hidrogel akan menghentikan reaksi kondensasi lanjut polimerisasi silica sehingga tidak terjadi pengecilan pori. Atau dengan kata lain, pori-pori yang telah terbentuk yang berukuran besar tetap terjaga dan tidak runtuh. Selain itu, gugus methyl ini juga memiliki efek pegas dimana ketika air diambil, pori-pori akan mengerut, dan ketika proses berakhir, akan mendorong lagi keluar sehingga pori-pori tidak mengecil.

Silica aerogel yang kami hasilkan memiliki luas permukaan 600-1000 m2/g dengan volume pori sekitar 8 cm3/g dan porositas > 95%. Bahan ini memiliki potensi sebagai isolator panas.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

w

Connecting to %s