Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April sampai Juli 2009 di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian dan Laboratorium Kimia Analis Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah batang kayu sawit (Elaeis guineensis Jacq.) yang diperoleh dari kebun sawit di kabupaten Labuhan Batu sebanyak satu batang, aquades, NaOH, dan alkohol.
Alat yang digunakan dalam penelitian adalah: kapak dan chainsaw untuk penebangan pohon, band saw dan circular saw untuk pembuatan contoh uji, palu untuk melunakkan papan sawit hasil rebusan, hammer mill untuk pembuatan serbuk pada pengujian berat jenis zat, meteran dan timbangan untuk mengukur dimensi dan berat contoh uji, penangas untuk pemanasan rendaman contoh uji, wadah plat besi untuk perebusan contoh uji dan bahan kimia, mikroskop untuk pengamatan, gelas ukur untuk pengukuran volume larutan kimia, piknometer untuk pengujian sifat kimia, dan alat- alat tulis lainnya.
Prosedur Penelitian
Proses dalam penelitian ini dikelompokkan atas tiga tahapan kegiatan, pertama persiapan bahan baku, kedua proses pemisahan vascular bundles, dan yang ketiga pengujian dimensi, sifat fisis dan komposisi kimia vascular bundles.
Persiapan Bahan Baku
Penebangan pohon kelapa sawit untuk pembuatan contoh uji dilakukan dengan menggunakan chain saw pada ketinggian 40-60 cm di atas permukaan tanah agar dapat mempermudah penebangan. Setelah pohon rebah, bagian pelepah pohon dibuang untuk mendapatkan kayu sawit. Setelah itu kayu sawit dipotong menjadi papan dengan ukuran 40 cm × 10 cm × 2 cm sebanyak 27 buah tanpa membedakan bagian ujung, tengah dan pangkal untuk pembuatan contoh uji pada proses pemisahan vascular bundles, penghitungan dimensi, pengujian sifat fisis dan komposisi kimia vascular bundles kayu sawit tersebut.
Gambar 4. Papan contoh uji kayu sawit
Proses Pemisahan Vascular Bundles
Disiapkan larutan NaOH dengan konsentrasi masing-masing 3 %, 5 % dan 7 %, contoh uji yang telah disiapkan akan direbus dengan larutan NaOH pada wadah plat besi yang telah disiapkan hingga seluruh permukaan contoh uji terendam oleh larutan NaOH. Rebusan contoh uji yang telah dibuat kemudian akan dipanaskan di atas penangas selama waktu tertentu, lama perebusan yang akan dilakukan terdiri atas tiga durasi waktu yaitu: 3 jam, 5 jam dan 7 jam. Faktor konsentrasi NaOH (3 %, 5% dan 7%) akan dikombinasikan dengan faktor lama perebusan (3 jam, 5 jam dan 7 jam), pada masing-masing kombinasi dilakukan sebanyak tiga kali ulangan. Setelah perebusan dilaksanakan dengan waktu yang telah ditentukan, contoh uji dikeluarkan dari wadah perebusan, kemudian didinginkan. Setelah contoh uji tersebut dingin, kemudian vascular bundles pada contoh uji dipisahkan satu persatu secara mekanis.
Tabel 5. Kombinasi Perlakuan Rebusan Konsentrasi larutan NaOH Perlakuan Jumlah 1 2 3 Batang I 3 % 3 3 3 9 5 % 3 3 3 9 7 % 3 3 3 9 Keterangan :
Perlakuan 1 = Lama perebusan 3 jam Perlakuan 2 = Lama perebusan 5 jam Perlakuan 3 = Lama perebusan 7 jam
Pengukuran Dimensi Vascular Bundles
Setelah contoh uji dipisahkan vascular bundles dengan parenkimnya. akan dihitung dimensinya, untuk tiap perlakuan diambil seratus buah vascular bundles yang telah terpisah untuk mewakili pengukuran dimensi. Adapun dimensi yang akan diukur dengan menggunakan penggaris adalah panjang tiap-tiap vascular bundles. Kemudian dari data tersebut akan dihitung panjang rata-rata vascular bundles dan juga akan dihitung standar deviasinya dengan menggunakan rumus : S2 =
( )
1 / 2 2 − Σ − Σ n n x f x fi i i idi mana, S = Standar deviasi
xi = Ukuran vascular bundles dalam cm fi = Frekuensi
(Sastrosupadi, 2000)
Pengujian Sifat Fisis Vascular Bundles Berat Jenis Zat Vascular Bundles
Berat jenis dihitung dengan cara memisahkan vascular bundles dari parenkimnya, kemudian vascular bundles dijadikan serbuk 80 mesh dengan menggunakan hammer mill. Setelah itu diambil ± 2 gram serbuk dan dimasukkan ke dalam piknometer yang sudah diketahui berat awalnya (berat kosongnya = P) dan ditimbang berat serbuk + piknometer (PS). Lalu dimasukkan air sedikit demi sedikit sampai 2/3 bagian tera secara perlahan, lalu simpan dan amati hingga seluruh serbuk tenggelam. Setelah itu tambahkan air sampai batas tera, timbang piknometer berisi serbuk dan aquades (PCS). Kemudian aquades tambah serbuk tadi dikeluarkan dan piknometernya dicuci bersih dan dikeringkan, piknometer diisi aquades sampai batas tera dan kemudian ditimbang (PC). Berat jenis (BJ) zat kayu dihitung sebagai berikut :
serbuk Volume serbuk BKT = BJ X φ airaquades = X PS) (PCS P) (PC P PS − − − − φairaquades
Berat Jenis Vascular Bundles
Pada dasarnya penghitungan berat jenis vascular bundles sama dengan metode perhitungan berat jenis zat vascular bundles, hanya saja pada perhitungan berat jenis vascular bundles ini tidak menggunakan bahan baku yang telah dijadikan serbuk. Langkah-langkah untuk perhitungan berat jenis sebagai berikut :
1. Dipisahkan vascular bundles dari parenkimnya.
2. Kemudian diambil ± 2 gram vascular bundles dan piknometer dikeringkan dalam oven.
3. Setelah kering, piknometer kering tersebut ditimbang (P).
4. Dimasukkan vascular bundles ke dalam piknometer yang telah dikeringkan tadi ke dalam piknometer dan ditimbang (PS), (jika vascular bundles panjangnya melebihi tinggi piknometer maka vasvular bundlesnya dipotong-potong sepanjang tidak lebih ukuran piknometer tersebut.
5. Masukkan aquades ke dalam piknometer sampai 2/3 batas tera secara perlahan-lahan, simpan dan amati hingga seluruh vascular bundles tenggelam.
6. Setelah itu tambahkan aquades sampai batas tera, dan timbang piknometer berisi vascular bundles dan aquades (PCS).
7. Kemudian aquades tambah vascular bundles tadi dikeluarkan, piknometer dicuci bersih dan dikeringkan.
8. Piknometer diisi aquades sampai batas tera, kemudian ditimbang (PC). Berat jenis (BJ) vascular bundles dihitung sebagai berikut :
s air aquade x bundle vascular Volume bundle vascular = BJ BKT ϕ = X PS) (PCS P) (PC P PS − − − − φ airaquades
Komposisi Kimia Pengujian Kadar Air
1. Pengujian kadar air ini dilakukan sesuai standar TAPPI T 264 om-88.
2. Sebelum pengujian dimulai, botol timbang yang akan digunakan dipanaskan dulu di dalam oven pada suhu (105 ± 3 )o C selama 1 jam.
3. Setelah 1 jam, dipindahkan ke dalam desikator untuk didinginkan dan kemudian ditimbang.
4. Selanjutnya sampel sebanyak 1 -2 gram serbuk vascular bundles ditimbang (Bo) di dalam botol timbang yang sudah diketahui beratnya dan kemudian dimasukkan ke dalam oven selama 3 jam pada suhu (105 ± 3) o C.
5. Setelah 3 jam, botol timbang dikeluarkan dari oven, lalu dimasukkan ke dalam desikator dan ditimbang (BKT).
6. Tahap pengeringan contoh ini harus dilakukan sampai berat contoh konstan dan selisih antara penimbangan tidak boleh lebih dari 1 %.
7. Nilai kadar air dapat dihitung dengan rumus :
100 % X BKT BKT) (Bo = ) KadarAir( − (TAPPI T 264 om-88)
Kelarutan Kayu Dalam Air Dingin
1. Pengujian ini dimaksudkan untuk melarutkan zat-zat ekstraktif seperti tanin, gum, gula atau zat berwarna dalam kayu. Pengujian ini dilakukan berdasarkan standar TAPPI T 207 om-88.
2. Dalam pengujian ini dilakukan penimbangan sebanyak 2 gram kemudian dimasukkan ke dalam gelas piala 400 ml, lalu ditambah dengan 300 ml air dingin dengan suhu 18-250 C dan diaduk secara teratur selama 48 jam pada suhu kamar.
3. Setelah disaring dan dicuci dengan air suling dikeringkan dalam oven pada suhu (105 ± 3 )oC selama 4 jam atau sampai beratrnya konstan. Kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang (a gram).
4. Nilai kelarutan kayu dalam air dingin dihitung dengan rumus berikut :
% 100 oven kering contoh Berat gram a -Contoh Berat % Kelarutan ( )= ( ) x (TAPPI T 207 om-88)
Kelarutan Kayu Dalam Air Panas
1. Pengujian ini dimaksudkan untuk melarutkan zat-zat ekstraktif seperti tanin, gum, gula atau zat berwarna dalam kayu serta pati. Pengujian ini dilakukan berdasarkan standar TAPPI T 207 om-88.
2. Dalam pengujian ini dilakukan penimbangan serbuk sebanyak 2 gram. Kemudian dimasukkan ke dalam erlenmeyer 300 ml, lalu ditambah dengan air panas dengan suhu 80-1000 C dan dipanaskan di atas penangas air selama 3 jam.
3. Setelah itu disaring dan dicuci dengan air panas lalu dikeringkan dalam oven pada suhu (105 ± 3) o C selama 4 jam atau sampai beratnya konstan. Kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang (a gram).
% 100 oven kering contoh Berat gram a -Contoh Berat % Kelarutan ( )= ( )x (TAPPI T 207 om-88)
Kelarutan Kayu Dalam NaOH 1 %
1. Cara ini dipergunakan untuk mengetahui daya tahan kayu terhadap degradasi yang diakibatkan oleh jamur, panas, cahaya serta oksidasi. Semakin tinggi nilai kelarutan maka semakin tinggi tingkat degradasinya. Pengujian ini berdasarkan standar TAPPI T 212 om-88.
2. Timbang serbuk kayu sebanyak 2 gram dan dimasukkan dalam gelas piala 500 ml, kemudian ditambahkan 100 ml NaOH 1% sambil diaduk.
3. Setelah itu contoh uji dipanaskan di atas penangas air selama 1 jam sambil diaduk setiap 5, 10, 15 dan 25 menit.
4. Selanjutnya disaring, dicuci dengan air panas, ditambah 25 ml asam asetat 10 %, diulangi sebanyak 2 kali lalu dicuci kembali dengan air panas sampai bersih.
5. Kemudian contoh uji dikeringkan dalam oven pada suhu (105 ± 3) 0 C selama 4 jam atau hingga beratnya konstan (a gram), didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Kelarutan kayu dalam NaOH 1 % dapat dihitung dengan rumus :
% 100 oven kering contoh Berat gram a -Contoh Berat % Kelarutan ( )= ( )x (TAPPI T 212 om-88)
Kadar Lignin
1. Ditimbang serbuk vascular bundles dalam cawan sebanyak 2 gram dan memasukkannya ke dalam timbel kertas saring yang sudah diketahui beratnya.
2. Kemudian timbel tersebut diikat dan diberi pemberat lalu dimasukkan ke dalam tabung ekstraksi dan diatur hingga cawan terendam dalam pelarut. Ekstraksi dilakukan selama 6-8 jam dan setelah selesai timbel dikeluarkan. 3. Setelah itu serbuk yang telah bebas ekstraktif diambil ditimbang seberat 1
gram.
4. Setelah itu serbuk kayu dipindahkan ke dalam gelas piala kecil dan ditambahkan secara perlahan-lahan 15 ml asam sulfat 72 % dingin sambil diaduk pada suhu 12-15 % 0C sekurang-kurangnya 1 menit.
5. Lalu didiamkan selama 2 jam dan suhu dijaga agar tetap (± 18-20 0 C) dengan mendinginkan bagian luar gelas piala dengan es.
6. Selanjutnya contoh dipindahkan ke dalam erlenmeyer 100 ml dan diencerkan dengan 560 ml air suling sampai konsentrasinya mencapai 3 %. Kemudian contoh dididihkan selama 4 jam dan diusahakan agar volume tetap dengan menambahkan air panas sewaktu-waktu. Lalu didiamkan selama semalam agar bahan yang tidak larut mengendap.
7. Setelah bahan yang tidak larut mengendap, kemudian disaring dan dicuci dengan air panas sampai bebas asam. Lalu dikeringkan dalam oven pada suhu (105 ± 3) 0C sampai beratnya konstan, dinginkan dalam desikator dan ditimbang.
Berat Lignin
Kadar Lignin (%) = X 100%
Berat Contoh Kering Oven
Kadar Abu
1. Masukkan 2 gram serbuk ke dalam cawan yang telah ditetapkan beratnya. Selanjutnya cawan dimasukkan kedalam tanur dan dibiarkan selama 6 jam pada suhu 6000 C.
2. Setelah dikeluarkan dari tanur cawan didinginkan dalam desikator dan ditimbang sampai beratnya tetap. Untuk mengetahui kadar abu digunakan rumus berikut ini:
100% Oven Kering Contoh Berat Abu Berat ) % ( Abu Kadar = × (TAPPI T 211 om-85)
Analisis Data
Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi larutan NaOH yang digunakan pada penelitian ini, digunakan rancangan percobaan faktorial pola rancangan acak lengkap (RAL) dengan dua faktor perlakukan yaitu faktor A adalah jumlah konsentrasi larutan NaOH yang terdiri dari 3 %, 5 %, dan 7 %, sedangkan faktor B adalah lama perebusan kayu sawit dalam NaOH yaitu 3 jam, 5 jam, dan 7 jam. Dengan demikian jumlah kayu sawit contoh uji yang diberikan perlakuan adalah 27 papan dengan jumlah ulangan sama (3 kali ulangan). Model umum rancangan percobaannya adalah : ijk ij ijk=u +A +B +(AB) +E Y i j dimana :
Yijk = nilai respon pada taraf ke-i faktor konsentrasi larutan dan taraf ke-j faktor lama perendaman pada ulangan ke-k
i = taraf faktor konsentrasi larutan NaOH j = lama perebusan
k = ulangan
u = nilai rata-rata pengamatan
Ai = pengaruh sebenarnya taraf ke-i faktor konsentrasi larutan Bj = pengaruh sebenarnya taraf ke-j faktor lama perebusan
(AB)ij= pengaruh sebenarnya taraf ke-i faktor konsentrasi larutan dan taraf ke-j faktor lama perebusan
Eijk = kesalahan galat percobaan taraf ke-i faktor konsentrasi larutan dan taraf ke-j faktor lama perendaman pada ulangan ke-k