HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 PIROLISIS PELEPAH KELAPA SAWIT
Pirolisis pelepah kelapa sawit menghasilkan kondensat berupa cairan berwarna hitam pekat dan berbau asap. Cairan kondesat tersebut dikenal sebagai asap cair. Gambar 4.1 berikut menampilkan hasil dari asap cair yang diperoleh dari penelitian ini.
(a) (b)
Gambar 4.1 Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit (a) Sebelum Diendapkan (b) Setelah Diendapkan
Proses pirolisis dilakukan pada berbagai suhu dan waktu yaitu, 400 oC, 500
oC, 600 oC dan 60 menit, 90 menit, dan 120 menit. Asap cair yang dihasilkan dari pirolisis pelepah kelapa sawit pada penelitian ini mengandung senyawa-senyawa fungsional yaitu senyawa asam, senyawa fenol, dan senyawa karbonil. Senyawa-senyawa organik tersebut dihasilkan dari dekomposisi hemiselulosa, dekomposisi selulosa, dan penguraian lignin yang terdapat dalam bahan baku (Ramakrishnan dan Moeller, 2002). Tabel 4.1 menunjukkan komposisi senyawa asap cair yang dihasilkan dari pirolisis pelepah kelapa sawit pada suhu 400 oC selama 60 menit.
26
Tabel 4.1 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu 400
oC dengan Waktu 60 Menit
Nama Senyawa Komposisi Senyawa Asap Cair (% Area)
1-hidroksi-2-propanon 5,22
2-siklopenten 0,94
2-furankarboksaldehid 21,33
2-asetilfuran 0,68
Tabel 4.1 menunjukkan bahwa pirolisis pelapah kelapa sawit pada suhu 400
oC selama 60 menit menghasilkan tiga macam gugus turunan senyawa, yaitu asam karboksilat, senyawa fenol, dan senyawa karbonil. Untuk variasi suhu dan waktu yang lain dapat dilihat pada Lampiran 1.
4.1.1 Kadar Asam Asetat di dalam Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit
Senyawa-senyawa asam dalam asap cair mempunyai peranan sebagai antibakteri dan membentuk citarasa produk asapan (Yunus, 2011). Salah satu senyawa asam yang terdapat pada asap cair adalah asam asetat. Asam asetat atau asam cuka merupakan pengawet makanan yang paling efektif karena hampir tidak ada batas maksimal penggunaannya untuk makanan. Beberapa peneliti menyatakan penggunaan asam asetat untuk makanan dalam jangku waktu lama tidak membahayakan kesehatan karena dapat dimetabolisir oleh tubuh kemudian
27 dikeluarkan dari tubuh (Hidayati, 2016). Kadar asam asetat yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap Kadar Asam Asetat dalam Asap Cair
Pada penelitian ini, pirolisis dilakukan dengan variasi suhu dan waktu yaitu 400 oC, 500 oC, 600 oC dan 60 menit, 90 menit, dan 120 menit. Berdasarkan hasil penelitian, senyawa fungsional terbanyak yang diperoleh di dalam asap cair adalah asam asetat. Menurut Budaraga et al. (2016) dan Sulaiman et al. (2013), jenis bahan baku, kondisi sebelum perlakuan dan kondisi operasi pirolisis dapat mempengaruhi sifat fisika dan kimia asap cair yang dihasilkan. Kandungan senyawa asam pada asap cair dihasilkan dari pirolisis selulosa. Kandungan selulosa yang terdapat di dalam pelepah kelapa sawit cukup tinggi, yaitu sebesar 40%-50% (Noorshamsiana, et al., 2017). Jika selulosa dalam bahan tinggi, maka kadar asam asetat di dalam asap cair yang diperoleh juga tinggi (Lasindrang, 2017)
Salah satu faktor yang mempengaruhi komposisi kandungan kimia di dalam asap cair adalah temperatur. Demirbas (Demirbas, 2005) menyatakan bahwa semakin tinggi suhu pirolisis maka senyawa aromatis akan muncul semakin banyak. Gambar 4.2 menampilkan bahwa kadar asam asetat meningkat seiring dengan bertambahnya suhu kecuali pada suhu 600 oC dengan waktu yang sama
28
yaitu 120 menit. Penurunan kadar asam asetat tersebut kemungkinan disebabkan pada suhu yang lebih tinggi dan waktu yang lebih lama, hasil gas akan semakin banyak, sehingga asap cair yang dihasilkan akan meningkat sampai batas tertentu kemudian menurun (Kholidah, 2018). Menurut Bryne dan Nagle (1997) Pada suhu 240-400°C, selulosa terdegradasi, lignin mulai terurai menghasilkan tar, sedangkan gas CO, CH4, dan H2 meningkat. Dengan meningkatnya pembentukan gas, maka pembentukan asam asetat menjadi menurun.
4.1.2 Kadar Senyawa Fenol di dalam Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit
Senyawa fenol diduga berperan sebagai antioksidan sehingga dapat memperpanjang masa simpan produk asapan (Yunus, 2011). Kadar senyawa fenol yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap Kadar Senyawa Fenol dalam Asap Cair
Kandungan fenol di dalam asap cair dihasilkan oleh penguraian lignin yang terdapat pada bahan baku (Ramakrishnan dan Moeller, 2002). Semakin besar kandungan lignin di dalam kayu, semakin besar kandungan senyawa fenol yang diperoleh di dalam asap cair (Budaraga et al., 2016). Kandungan lignin yang terdapat di dalam pelepah kelapa sawit adalah sebesar 18%-32%, jumlah ini lebih kecil dibandingkan dengan kandungan selulosa (40%-50%) dan hemiselulosanya
29
Kadar Senyawa Karbonil (%)
Suhu oC
60 menit 90 menit 120 menit (23%-38%) (Noorshamsiana et al., 2017). Lignin sangat stabil dan sukar terdekomposisi karena memiliki struktur yang kompleks sehingga baru akan terurai pada suhu tinggi (Kholidah, 2018). Lignin terdekomposisi secara maksimal membentuk senyawa fenolik dan turunannya pada suhu 650 oC (Li et al., 2018).
Pada penelitian ini, pirolisis dilakukan dengan variasi suhu dan waktu yaitu 400 oC, 500 oC, 600 oC dan 60 menit, 90 menit, dan 120 menit. Kandungan fenol dalam asap cair sangat tergantung pada temperatur pirolisis kayu (Yunus, 2011).
Secara umum kadar total fenol akan meningkat dengan kenaikan suhu pada waktu pirolisis yang sama (Ardilla, 2015). Gambar 4.3 menampilkan bahwa kadar senyawa fenol meningkat seiring dengan bertambahnya suhu pirolisis dan pada waktu yang sama.
4.1.3 Kadar Senyawa Karbonil di dalam Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit
Senyawa karbonil berkontribusi sebagai antimikroba pada asap cair.
Senyawa karbonil menghambat pertumbuhan mikroba dengan mengganggu penggunaan nutrisi mikroba tersebut (Montazeri et al., 2013). Kadar senyawa karbonil yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap Kadar Senyawa Karbonil dalam Asap Cair
Kandungan senyawa asam dan karbonil pada asap cair dihasilkan dari pirolisis selulosa dan hemiselulosa (Ramakrishnan dan Moeller, 2002). Jenis
30 0
1 2 3 4 5
300 400 500 600
pH
Suhu (oC)
60 menit 90 menit 120 menit
bahan baku, kondisi sebelum perlakuan dan kondisi operasi pirolisis dapat mempengaruhi sifat fisika dan kimia asap cair yang dihasilkan (Budaraga et al., 2016; Sulaiman et al., 2013)
Pada penelitian ini, pirolisis dilakukan dengan variasi suhu dan waktu yaitu 400 oC, 500 oC, 600 oC dan 60 menit, 90 menit, dan 120 menit. Gambar 4.4 menampilkan bahwa pada penelitian ini, seiring dengan bertambahnya suhu dan waktu, kadar senyawa karbonil yang dihasilkan semakin kecil. Hal ini dikarenakan pirolisis selulosa dan hemiselulosa menghasilkan senyawa asam dan karbonil. Kenaikan suhu dan waktu menyebabkan kenaikan pada asam asetat dan fenol sehingga kadar karbonil menurun.
4.1.4 Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap pH Asap Cair
pH asap cair hasil pirolisis pelepah kelapa sawit yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Pengaruh Suhu dan Waktu terhadap pH Asap Cair
Nilai pH merupakan salah satu sifat kimia yang menentukan kualitas asap cair yang dihasilkan. Nilai pH yang rendah diketahui memiliki kualitas yang baik pada asap cair karena memberikan pengaruh pada pengawetan bahan pangan (Wijaya et al., 2008). Asap cair biasanya memiliki pH 1,5 – 5,5 (Tóth dan Potthast, 1984).
31
Berdasarkan Gambar 4.5, dapat dilihat bahwa pH mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya suhu pirolisis. Sedangkan, untuk pengaruh waktu terhadap pH pada asap cair hasil pirolisis pelapah kelapa sawit, untuk suhu 400
oC, pH asap cair semakin menurun dengan bertambahnya waktu, namun pada suhu 500 oC, pH asap cair meningkat dengan bertambahnya waktu dan pada suhu 600 oC, pH asap cair mengalami fluktuasi dengan bertambahnya waktu.
Perubahan pH yang terjadi berhubungan dengan kadar senyawa fenol di dalam asap cair. Menurut Ridolf et al. (2018), kadar fenol dan nilai pH berbanding terbalik, semakin besar kadar fenol maka semakin kecil nilai pH nya.