Grafena Oksida dari Biomassa: Sintesis, Karakterisasi dan Aplikasi Berkelanjutan
DOI:
https://doi.org/10.15294/isk.vi.585Keywords:
Grafena oksida, biomassa, berkelanjutan.Abstract
Grafena oksida berbasis biomassa menawarkan alternatif terhadap grafit alam yang tidak terbarukan. Biomassa seperti: sekam padi, tempurung kelapa, kulit ari kedelai dan limbah lignoselulosa lainnya memiliki kandungan karbon tinggi dan struktur aromatik yang sesuai untuk pembentukan lembaran grafena melalui proses karbonisasi dan oksidasi. Penelitian ini bertujuan meninjau potensi biomassa sebagai prekursor grafena, menelaah metode sintesis berkelanjutan seperti: pirolisis, aktivasi kimia dan modifikasi metode Hummers, serta menganalisis karakterisasi dan performa material yang dihasilkan. Hasil kajian menunjukkan bahwa pendekatan pirolisis pada suhu 400–800°C diikuti aktivasi kimia menggunakan agen seperti KOH atau H₃PO₄ menghasilkan biochar berpori tinggi sebagai bahan antara yang ideal. Modifikasi metode Hummers dengan oksidator ramah lingkungan seperti H₂O₂ berhasil menurunkan dampak toksik tanpa mengurangi efisiensi oksidasi. GO berbasis biomassa yang diperoleh memiliki luas permukaan spesifik 500–1500 m²/g, rasio C/O sekitar 2–4, kandungan gugus oksigen fungsional melimpah, serta konduktivitas listrik memadai untuk aplikasi elektroda dan komposit. Secara keseluruhan, GO berbasis biomassa menunjukkan kinerja kompetitif terhadap GO konvensional, dengan potensi besar dalam penyimpanan energi, katalisis, adsorpsi polutan dan material komposit berkelanjutan. Kesimpulannya, pengembangan GO berbasis biomassa berkontribusi pada peningkatan nilai tambah limbah organik, pengurangan ketergantungan grafit alam, serta mendukung ekonomi sirkular dan green chemistry menuju teknologi material berkelanjutan.
References
Allende, S., Liu, Y., Zafar, M. A., & Jacob, M. V. (2024). Synthesis and application of biomass-based graphene oxide using microwave-assisted pyrolysis method. Nano-Structures & Nano-Objects, 40, 101338.
Das, A., Mondal, D., Panda, B., & Mondal, S. (2024). Fabrication of alumina decorated graphene oxide nanocomposite for efficient removal of aqueous phosphate. Inorganic and Nano-Metal Chemistry, 54 (9), 887-897.
Farid, M. A. A., & Andou, Y. (2022). A route towards graphene from lignocellulosic biomass: technicality, challenges, and their prospective applications. Journal of Cleaner Production, 380, 135090.
Ghanem, A. F., Youssef, A. M., & Abdel Rehim, M. H. (2020). Hydrophobically modified graphene oxide as a barrier and antibacterial agent for polystyrene packaging. Journal of Materials Science, 55 (11), 4685-4700.
Gutierrez-Cruz A, Ruiz-Hernández AR, Vega-Clemente JF, LunaGazcón DG, Campos-Delgado J (2022) A review of top-down and bottom-up synthesis methods for the production of graphene, graphene oxide and reduced graphene oxide. J Mater Sci 57:14543–14578
Hassanin M. A, Negm S. H,, Youssef MA, Sakr AK, Mira HI, Mohammaden TF, Al-Otaibi JS, Hanfi MY, Sayyed MI, Cheira MF (2022) Sustainable Remedy Waste to Generate SiO2 Functionalized on Graphene Oxide for Removal of U(VI) Ions. Sustainability 14:2699
Kumila, B. N., & Liu, C. (2017). Analisa pengaruh reduksi termal terhadap kerusakan struktur (structural-disorder) pada lapisan tipis graphene oxide tereduksi. Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya, 2 (1), 67-74.
Liu, C., & Zhang, Y. (2020). Sustainable functional materials for energy and environment. Advanced Materials, 32 (45), 2001996.
Maroulas, K. N., Karakotsou, A., Poulopoulos, S. G., Konstantinou, I., Ladomenou, K., & Kyzas, G. Z. (2024). Graphene adsorbents and photocatalysts derived from agricultural wastes: a review. Sustainable Chemistry for the Environment, 8, 100166.
Mansoori Mosleh, F., Mortazavi, Y., Hosseinpour, N., & Khodadadi, A. A. (2019). Asphaltene adsorption onto carbonaceous nanostructures. Energy & Fuels, 34 (1), 211-224.
Nguyen, A. Q., & Trinh, L. T. P. (2022). Thermochemical conversion of cellulose and hemicellulose. In Biomass utilization: Conversion strategies (pp. 107-131). Cham: Springer International Publishing.
Noprianti, N. S. A., Hamdi, H., & Sudiar, N. Y. (2024). Analisis Pemanfaatan Biobriket Dari Limbah Kulit Kopi Sebagai Basis Pengembangan Energi Terbarukan: Artikel Review. Journal of Applied Mechanical Engineering and Renewable Energy, 4 (2), 1-9.
Nurhayati, S. F. (2024). Produksi Pembuatan Briket Arang Dari Pengolahan Limbah Tempurung Kelapa Sebagai Sumber Energi Terbarukan. Determinasi: Jurnal Penelitian Ekonomi Manajemen dan Akuntansi, 2 (2), 47-55.
Nurrahmajanti, A. N., Ramadhani, S., & Mulyani, R. W. E. (2023). Pengaruh Oksidasi Kalium Permanganat terhadap Hasil Pre-Treatment Kain Poliester-Kapas (65%-35%). Texere, 21(2), 123-130.
Plenca, K., Cvetnić, S., Prskalo, H., Kovačić, M., Cvetnić, M., Kušić, H., ... & Lončarić Božić, A. (2023). Biomass pyrolysis-derived biochar: a versatile precursor for graphene synthesis. Materials, 16(24), 7658.
Pratiwi, I., Miarti, A., Setiorini, I. A., Kurniasari, D., & Kusniawati, E. (2024). Teknik Bioenergi. PT. Sonpedia Publishing Indonesia.
Purwandari, V., Harahap, M., Hamid, M., Laia, A., & Lase, W. J. I. W. (2023). Inovasi Revolusioner Elektrokatalis Berbasis Grafena Batubara. Deepublish.
Putri, R. E. D., Lestari, D. I., Sari, D. A., Putri, Z. P., & Maliki, S. (2025). Potential of Biomass Raw Material for Biochar Production: A Review: Potensi Bahan Baku Biomassa Untuk Produksi Biochar: Tinjauan. Chemical Engineering Journal Storage (CEJS), 5 (04), 528-553.
Putri, N. A., & Supardi, Z. A. I. (2023). Sintesis Dan Karakterisasi Graphene Oxide (Go) Dari Bahan Alam Tempurung Kelapa: Kata Kunci: Graphene Oxide, Tempurung Kelapa, Metode Hummer. Inovasi Fisika Indonesia, 12 (2), 47-55.
Rahman, M. M., Hasan, M. A., & Islam, M. T. (2023). Recent advances in biomass-derived graphene materials: synthesis and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 180, 113208.
Rhomadoni, F. R., Jamilatun, S., Idris, M., & Setyawan, M. (2024). Mekanisme dan Aplikasi Pirolisis Biomassa Dalam Produksi Biochar, Bio-Oil dan Gas Pirolisis. Seminar Nasional Inovasi dan Teknologi (SEMNASINTEK), 54-68.
Safian, M. T. U., Haron, U. S., & Ibrahim, M. M. (2020). A review on bio-based graphene derived from biomass wastes. BioResources, 15 (4), 9756.
Saha, J. K., & Dutta, A. (2022). A review of graphene: material synthesis from biomass sources. Waste and Biomass Valorization, 13 (3), 1385-1429.
Saron, M., Wahyuni, D., & Arman, Y. (2025). Reduksi Termal Oksida Grafena Berbasis Tandan Kosong Kelapa Sawit: Sintesis dan Aplikasinya sebagai Adsorben Metilen Biru. POSITRON, 15 (1), 59-69.
Silva, W. C. H., Zafar, M. A., Allende, S., Jacob, M. V., & Tuladhar, R. (2024). Sustainable synthesis of graphene oxide from waste sources: a comprehensive review of methods and applications. Materials Circular Economy, 6 (1), 23.
Singh, R. K., Kumar, R., & Singh, D. P. (2016). Graphene oxide: strategies for synthesis, reduction and frontier applications. Rsc Advances, 6 (69), 64993-65011.
Solihudin, S., Rustaman, R., & Haryono, H. (2020). Pembentukan karbon konduktif dari sekam padi dengan metode hidrotermal menggunakan larutan kalium karbonat. Chimica et Natura Acta, 8 (1), 42-49.
Syed N, Sharma N, Kumar L (2017) Synthesis of Graphene Oxide (GO) by Modified Hummers Method and Its Thermal Reduction to Obtain Reduced Graphene Oxide (rGO) * Open Access. Graphene 6:1–18
Tamilselvi, R., Ramesh, M., Lekshmi, G. S., Bazaka, O., Levchenko, I., Bazaka, K., & Mandhakini, M. (2020). Graphene oxide–Based supercapacitors from agricultural wastes: A step to mass production of highly efficient electrodes for electrical transportation systems. Renewable Energy, 151, 731-739.
Tatrari, G., Tewari, C., Pathak, M., Bhatt, D., Solanki, M., Shah, F. U., & Sahoo, N. G. (2023). Coconut-husk derived graphene for supercapacitor applications: comparative analysis of polymer gel and aqueous electrolytes. Materials Advances, 4 (15), 3310-3322.
Thangaraj, B., Mumtaz, F., Abbas, Y., Anjum, D. H., Solomon, P. R., & Hassan, J. (2023). Synthesis of graphene oxide from sugarcane dry leaves by two-stage pyrolysis. Molecules, 28 (8), 3329.
Wang, C., Zhang, J., & Chen, B. (2021). Biomass-derived carbon materials for sustainable energy storage and conversion. Journal of Energy Chemistry, 59, 379–397.
Wijaya, R., Andersan, G., Permatasari Santoso, S., & Irawaty, W. (2020). Green reduction of graphene oxide using kaffir lime peel extract (Citrus hystrix) and its application as adsorbent for methylene blue. Scientific reports, 10 (1), 667.
Yuliana, Y., Jonuarti, R., Jhora, F. U., & Hidayat, R. (2024). Pengaruh Ukuran Partikel Zno terhadap Struktur dan Sifat Elektronik Nanokomposit Zno/Graphene Oxide sebagai Kandidat Katalis Solar Cell. Phydagogic: Jurnal Fisika dan Pembelajarannya, 7 (1), 16-22.
Zhu, Y., Murali, S., Cai, W., Li, X., Suk, J. W., Potts, J. R., & Ruoff, R. S. (2016). Graphene and graphene oxide: Synthesis, properties, and applications. Advanced Materials, 22 (35), 3906–3924.
Zhu, J., Wei, S., Ryu, J., Budhathoki, M., Liang, G., & Guo, Z. (2016). Development of biomass-derived carbon materials for energy storage applications. Green Chemistry, 18 (3), 602–618.
