Inovasi dari Limbah: Menghasilkan Hematit Berkualitas dari Limbah Besi

Limbah besi berkarat yang sering dianggap sebagai masalah lingkungan ternyata dapat diolah menjadi senyawa yang sangat berguna, yaitu alfa-Fe2O3 (hematit). Senyawa ini memiliki banyak aplikasi penting dalam kehidupan sehari-hari, seperti dalam pembuatan pigmen, sensor gas, elektroda baterai, dan katalis. Mengingat nilai ekonomis dan fungsional dari Fe2O3, ekstraksi senyawa ini dari limbah besi berkarat menjadi topik yang menarik untuk diteliti.

Limbah besi berkarat (Sumber: hasil foto sendiri)

Tim Departemen kimia Universitas Andalas yang diketuai oleh Hanif Haidar dan dibimbing oleh Dr. Tio Putra Wendari telah mengembangkan metode inovatif untuk mengolah limbah besi berkarat menjadi alfa-Fe2O3. Melalui penelitiannya, mereka berharap dapat menghasilkan proses yang efektif dan efisien, yang tidak hanya mengatasi masalah limbah tetapi juga menciptakan produk bernilai tinggi. Inovasi ini memberikan solusi ramah lingkungan dan meningkatkan nilai ekonomis dari limbah yang sebelumnya dianggap tidak berguna, memberikan kontribusi nyata dalam bidang sains dan teknologi.

Proses terbentuknya karat pada besi di lingkungan merupakan hasil dari reaksi kimia antara besi, air dan oksigen. Ketika besi terpapar udara terbuka, oksigen di udara bereaksi dengan besi dalam proses oksidasi, membentuk besi oksida. Ketika ada kelembapan atau air, proses ini dipercepat, membentuk Fe(OH)3 yang selanjutnya akan dioksidasi menjadi karat besi (Fe2O3) . Proses ini mengurangi kekuatan struktural besi dan membuatnya menjadi limbah yang tidak dapat digunakan.

Namun, limbah besi berkarat ini dapat dimanfaatkan dengan baik melalui beberapa tahap untuk mendapatkan senyawa alfa- Fe2O3. Limbah besi berkarat tidak hanya mengandung Fe2O3, tetapi juga mengandung senyawa besi lain, seperti amorphous FeOOH, α-FeOOH (goethite), γ-FeOOH (lepidocrocite), dan γ-Fe2O3 (maghemite) sehingga metode yang digunakan untuk mendapatkan alfa-Fe2O3 dari besi berkarat melibatkan beberapa tahap.

Pertama-tama, karat besi yang terkumpul dilarutkan menggunakan asam klorida (HCl). Proses pelarutan ini mengubah karat menjadi larutan ion besi. Untuk memastikan semua ion besi bermuatan 3+, oksidator seperti hidrogen peroksida (H2O2) ditambahkan ke dalam larutan. H2O2 membantu dalam mengoksidasi ion Fe2+ menjadi ion Fe3+.

Setelah pelarutan dan oksidasi, langkah selanjutnya adalah penambahan natrium hidroksida (NaOH) ke dalam larutan. Penambahan NaOH bertujuan untuk mengendapkan ion Fe3+ menjadi hidroksida besi (Fe(OH)3). Reaksi ini membentuk endapan yang dapat dipisahkan dari larutan asam awal. Endapan hidroksida besi kemudian dicuci untuk menghilangkan sisa-sisa ion asam dan oksidator.

Tahap terakhir adalah proses kalsinasi, di mana endapan hidroksida besi yang sudah bersih dipanaskan pada suhu 600°C selama 2 jam. Proses pemanasan ini mengubah Fe(OH)3 menjadi alfa-Fe2O3 (hematit) yang berwarna merah kecoklatan. Kalsinasi tidak hanya mengubah struktur kimia endapan, tetapi juga meningkatkan kemurnian dan kristalinitas produk akhir.

Senyawa alfa-Fe2O3 yang terbentuk dari hasil kalsinasi (Sumber: hasil foto sendiri)

Fe2O3 memiliki banyak kegunaan praktis dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu pemanfaatan yang paling umum adalah sebagai pigmen merah yang digunakan dalam cat, plastik, dan tinta. Selain itu, Fe2O3 digunakan dalam pembuatan keramik dan kaca untuk memberikan warna yang menarik. Dalam teknologi, Fe2O3 digunakan sebagai bahan elektroda dalam baterai litium-ion, yang banyak digunakan dalam perangkat elektronik seperti ponsel dan laptop. Fe2O3 juga berfungsi sebagai katalis dalam berbagai reaksi kimia, termasuk dalam pengolahan limbah industri.