HASIL DAN PEMBAHASAN
4.2 Kadar Lignin
Kadar lignin yang terdapat dalam kayu bervariasi menurut jenis kayu, lokasi tempat tumbuh, bahkan dalam satu pohon yang sama (Akiyama et al. 2005). Berdasarkan struktur kimia polimernya, lignin jenis kayu daun jarum (softwood) dan jenis kayu daun lebar (hardwood) berbeda dalam hal jenis dan proporsi monomer penyusunnya (Sjostrom 1995).
Kecenderungan yang beragam pada kadar lignin Klason terjadi antar jenis kayu dan bagian kayu yang diteliti. Berdasarkan posisi dari arah empulur, kadar lignin kayu Pinus merkusii memiliki karakteristik khas juvenile wood kayu daun
jarum yang cenderung mendekati sifat kayu reaksi tekan. Hal ini sama dengan penelitian sebelumnya terhadap kayu Pinus radiata yang menunjukkan kadar lignin menurun dari empulur ke arah kulit (Zobel & Sprague 1998, Timell 1986). Dalam jenis kayu daun lebar, terdapat perbedaan kadar lignin yang lebih beragam (Gambar 6).
Kadar lignin merupakan komponen kimia yang paling sering digunakan untuk membedakan antara kayu normal dengan kayu reaksi. Hal ini karena adanya perbedaan yang signifikan baik kadar maupun komposisinya pada kayu reaksi dan kayu normal (Tsoumis 1991, Timell 1986). Dalam kayu daun jarum, kayu reaksi tekan memiliki kadar lignin yang lebih tinggi dengan proporsi unit p-hidroksifenil yang tinggi dibanding kayu normal (Timell 1986), sedangkan pada kayu reaksi tarik jenis kayu daun lebar memiliki kadar lignin yang lebih rendah dengan proporsi unit siringil yang lebih tinggi dibanding kayu normalnya (Akiyama et al. 2005).
Kadar lignin Klason kayu daun lebar yang diteliti menunjukkan pola yang beragam. Jika diasumsikan kayu remaja (juvenile wood) mengandung kayu reaksi, maka hal itu dapat dilihat pada kayu angsana dan sungkai. Pada kedua jenis kayu tersebut bagian kayu yang dibentuk pada saat pohon berumur muda memiliki kadar lignin yang lebih rendah. Hal ini bisa terjadi karena pada saat pohon berumur muda dengan ukuran batang yang relatif kecil sangat rentan terhadap pengaruh mekanis eksternal, yang menyebabkan terbentuknya kayu reaksi.
Gambar 6 Kadar lignin Klason juvenile wood(J1: jaringan kayu dekat empulur; J2: jaringan kayu yang jauh dari empulur)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Pinus Manii Sungkai Sengon Angsana
Ka d ar lign in k la so n (% ) Jenis kayu J1 J2
Secara umum berdasarkan penelitian sebelumnya, kadar lignin Klason jenis kayu daun jarum (softwood) lebih tinggi dibandingkan jenis hardwood (Fengel & Wegener 1995). Namun hasil penelitian ini menunjukkan, kadar lignin Klason kayu sungkai dan angsana lebih tinggi dibanding kayu pinus. Pengecualian tingginya kadar lignin pada kayu daun lebar ditemukan pula pada kayu ulin dengan kadar lignin mencapai sekitar 39 % (Akiyama et al. 2005).
Selain lignin Klason, keragaman terjadi juga pada kadar lignin terlarut asam. Lignin terlarut asam merupakan salah satu parameter sifat kimia lignin yang bukan hanya terkait dengan kandungan lignin kayu, akan tetapi juga menunjukkan tingkat reaktivitas lignin. Reaktifitas lignin sangat ditentukan oleh komposisi unit monomer yang menyusun polimer lignin. Penelitian sebelumnya menemukan kandungan metoksil dalam kayu berkorelasi positif dengan kandungan lignin terlarut asam (Akiyama et al. 2005), sementara itu proporsi cincin aromatik penyusun lignin kayu daun lebar (rasio syringil/guaiacyl atau rasio S/G dapat diduga dari kandungan metoksilnya (Obst 1982, Obst & Ralph 1983 dalam Akiyama et al. 2005).
Terdapat perbedaan antara jenis kayu daun jarum (softwood) dan jenis kayu daun lebar (hardwood) dalam hal kandungan lignin terlarut asam yang didasarkan pada prosedur lignin Klason (Dence 1992, Musha &Goring 1974). Proporsi lignin terlarut asam pada hardwood yang tinggi terdapat pada jenis yang memiliki lignin Klason kecil dan kandungan metoksil yang tinggi (Akiyama et al. 2005). Kandungan lignin terlarut asam (Acid soluble lignin) dari kayu manii, sengon, dan angsanamemperlihatkan kecenderungan yang sama, dimana meningkatnya kandungan lignin Klason diikuti dengan penurunan lignin terlarut asam (Gambar 7).
Gambar 7 Kadar lignin Klason dan lignin terlarut asam juvenile wood(J1 :jaringan kayu dekat empulur; J2 : jaringan kayu yang jauh dari empulur) Pada kayu pinus, kandungan lignin Klason yang tinggi diikuti dengan tingginya nilai lignin terlarut asam pada bagian kayu yang dekat dengan empulur. Karakter lignin seperti ini sama halnya yang ditemukan pada kayu reaksi tekan. Tingginya kadar lignin pada kayu reaksi dipengaruhi oleh jenis dan komposisi dari komponen penyusun molekul lignin yaitu kandungan unit guaiasil dan p-hidroksiphenil. Sebagaimana telah diketahui bahwa jenis kayu daun jarum disusun oleh lignin dari unit guaiasil dan p-hidroksiphenil (Fengel & Wegener 1995). Lignin kayu tekan memiliki unit p-hidroksiphenil yang lebih tinggi sehingga lebih mudah berkondensasi selama proses penentuan lignin Klason, yang berakibat rendahnya pembentukan fraksi lignin yang terlarut asam.
Kadar lignin terlarut asam pada kayu pinus lebih rendah dibandingkan kayu daun lebar yang diuji. Hal ini dikarenakan unit penyusun lignin berpengaruh terhadap pembentukan lignin terlarut asam. Menurut Matshushita et al. (2004) selama proses penentuan lignin Klason, sebagian besar unit guaiasil lignin setelah terhidrolisis akan segera berkondensasi satu sama lain membentuk produk rekondensasi berbobot molekul tinggi dalam bentuk fraksi padatan, sehingga kontribusi unit guaiasil terhadap pembentukan lignin terlarut asam adalah kecil. Oleh sebab itu, jenis kayu daun jarum yang ligninnya terutama disusun oleh unit guaiasil umumnya menghasilkan lignin terlarut asam yang kecil. Sementara itu lignin pada hardwood dengan kandungan siringil yang tinggi telah ditemukan dapat menghasilkan nilai lignin terlarut asam yang tinggi (Matshushita et al. 2004). Kayu dengan kandungan lignin terlarut asam yang lebih tinggi disebabkan oleh kandungan rasio syringil guaiasil yang tinggi pula dan sebaliknya. Hal ini
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Pi J1 Pi J2 Ma J1 Ma J2 Su J1 Su J2 Se J1 Se J2 Ag J1 Ag J2 A SL (% ) Li gn in K las o n (% ) Jenis Kayu
ditunjukkan oleh kayu sungkai yang memiliki kadar lignin terlarut asam yang rendah, memiliki rasio S/G yang rendah pula (0,11). Adanya unit siringil berarti menambah tingginya kandungan metoksil didalam struktur lignin. Korelasi lignin Klason dan lignin terlarut asam pada hardwood ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 8 Hubungan lignin terlarut asam dan lignin Klason juvenile wood kayu daun lebar
Kayu remaja (juvenile wood) memiliki kadar lignin yang tinggi sehingga dalam penggunaan sebagai bahan baku pulp perlu menjadi pertimbangan. Lignin yang tinggi pada juvenile wood akan mempengaruhi proses pulping dimana proses utamanya yaitu delignifikasi. Kayu dengan kadar lignin tinggi akan memerlukan waktu pemasakan yang lebih lama pada tahap delignifikasi. Pada proses delignifikasi atau pelarutan lignin selama pulping, banyaknya lignin akan mempengaruhi jumlah bahan kimia yang digunakan. Kadar lignin sisa dalam pulp yang masih tinggi juga akan menurunkan kekuatan fisik pulp dan menyebabkan warna gelap pada pulp sehingga kebutuhan bahan kimia menjadi lebih banyak untuk proses bleaching.
Selain kadar lignin, kemudahan proses pulping juga dipengaruhi oleh reaktifitas lignin. Reaktifitas lignin yang tinggi akan mempercepat laju delignifikasi dan semakin banyak jumlah lignin yang larut. Perbedaan laju delignifikasi selama proses pulping ditemukan berkorelasi dengan jenis dan proporsi monomer penyusun lignin (Gonzales et al. 1999, del Rio et al. 2005).
Perbedaan nilai rasio siringil dan guaiasil menunjukkan adanya reaktifitas komponen penyusun lignin yang berbeda dan akan berpengaruh pada proses pulping, terutama dalam tahap delignifikasi atau proses degradasi dan pelarutan lignin. Hal ini berdasarkan pada adanya perbedaan reaktifitas dari unit siringil lignin dibandingkan dengan unit guaiasil (Tsutsumi et al. 1995).Kayu dengan rasio siringil-guaiasil lignin yang lebih tinggi menyebabkan laju delignifikasi yang lebih tinggi pula. Reaktifitas siringil yang tinggi inilah yang mempercepat laju delignifikasi pada proses pulping kayu daun lebar dibandingkan kayu daun jarum (Fergus & Goring 1970) atau diantara jenis kayu daun lebar (Gonzales et al. 1999, del Rio et al. 2005).
Berdasarkan hasil penelitian Syafii dan Nawawi (2008), terdapat hubungan yang linier antara rasio siringil-guaiasil lignin dengan pembentukan lignin terlarut asam. Kandungan siringil yang tinggi dalam kayu dibandingkan guaiasil menyebabkan lignin lebih reaktif dan menyebabkan semakin cepatnya laju delignifikasi dan semakin mudah proses pulping berlangsung. Proporsi siringil yang tinggi berpengaruh pada kandungan lignin terlarut asam yang tinggi pula. Berdasarkan hal tersebut, lignin terlarut asam bisa menjadi parameter penting dalam pendugaan reaktifitas lignin terkait dengan delignifikasi selama proses pulping.
Hasil penelitian menunjukkan lignin terlarut asam juvenile wood pada umur pembentukan kayu yang berbeda menghasilkan nilai yang beragam.Nilai lignin terlarut asam kayu manii, sungkai, dan sengon pada bagian juvenile wood yang dibentuk pada umur kayu dewasa memiliki nilai yang lebih tinggi dibanding juvenile wood yang dibentuk pada umur kayu muda.
BAB V