C. Karakterisasi Lignin Isolat
4.1.4 Preparasi Lignin Isolat
4.1.4.1 Proses Pemasakan/Pulping TKKS
Proses pulping organosolv dengan komposisi larutan pemasak (etanol : air adalah 1:1) sedangkan komposisi serpih TKKS dan larutan pemasak 1:10 b/v atau 250 gram serpih dalam 2500 ml larutan pemasak. Penambahan katalis basa dengan komposisi katalis NaOH terhadap serpih TKKS yaitu ( 0, 5, 10, 15 % b/b) dimasukkan ke dalam larutan pemasak. Lama pemasakan 1,5 jam; suhu maksimum 170 OC dan lama proses pada suhu maksimum 1 jam. Hasil yang diamati adalah volume lindi hitam hasil pulping/pemasakan, pH lindi hitam, padatan total serta warna lindi hitam/black liquor
yang dihasilkan. Gambar visual lindi hitam TKKS disajikan pada Gambar 4.1 serta karakteristik lindi hitam TKKS proses organosolv disajikan pada Tabel 4.3
Tabel 4.3 Karakteristik lindi hitam oganosolv pada berbagai konsentrasi penambahan NaOH
Karakteristik NaOH 0% NaOH 5% NaOH 10% NaOH 15% Volume lindi hitam
hasil pulping (ml)
2495 1910 1800 1855 pH lindi hitam 4,45 5,2 10,4 10,7
Padatan total (%) 2,65 4,93 5,46 5,76 Warna lindi hitam Coklat
kehitaman
Coklat
kehitaman Hitam Hitam
Berdasarkan hasil penelitian pada Tabel 4.3, semakin besar konsentrasi katalis NaOH pada larutan pemasak maka lindi hitam yang didapatkan memiliki pH semakin tinggi (basa). Padatan total di dalam lindi hitam menunjukkan banyaknya kandungan senyawa organik dan senyawa anorganik yang terlarut di dalam lindi hitam. Semakin tinggi kadar padatan total suatu lindi hitam maka semakin tinggi pula zat organik yang terkandung di dalam lindi hitam. Senyawa organik dan senyawa anorganik tersebut antara lain berupa zat ekstraktif, hemiselulosa dan lignin yang terdegradasi serta karbohidrat dengan bobot molekul rendah. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan bahwa seiring dengan semakin tingginya konsentrasi NaOH yang ditambahkan sebagai katalis dalam larutan pemasak maka semakin tinggi kadar padatan totalnya, dengan tertinggi dimiliki oleh lindi hitam organosolv dengan penambahan katalis NaOH 15 % yaitu kadar padatan total sebesar 5,76%.
Tingginya konsentrasi NaOH pada larutan pemasak dapat menyebabkan pengaruh yang besar terhadap degradasi lignin. Menurut Rostika I (1994) penggunaan etanol-air dengan penambahan basa akan mentransformasi NaOH ke dalam basa
polisakarida dengan menyerap ion hidoksil. Penambahan basa akan menyebabkan tingginya konsentrasi ion hidroksil dalam larutan pemasak sehingga mempercepat pemutusan ikatan intra molekul lignin saat ekstraksi dan mempercepat delignifikasi. Namun, semakin tinggi konsentrasi NaOH tidak selalu menghasilkan tingginya lignin yang terlarut di dalam lindi hitam, karena selain terjadi degradasi lignin juga terjadi degradasi selulosa dan pelarutan komponen hemiselulosa yang berlebihan yang disebabkan oleh banyaknya konsumsi ion OH¯ oleh gugus asetil dari serpih kayu, selama pemasakan sehingga ion OH¯ tidak hanya melarutkan lignin tetapi melarutkan selulosa dan hemiselulosa. Selain itu, jika pH lindi hitam dalam suasana asam maka lignin yang telah terdegradasi selama pemasakan akan mengalami kondensasi sehingga akan menempel (melapisi) pada permukaan serpih-serpih TKKS (pulp) yang dihasilkan dan mengakibatkan kadar padatan total lindi hitam semakin kecil karena tidak banyak zat organik yang terlarut.
4.1.4.2 Isolasi Lignin
Metoda isolasi yang dipilih pada penelitian ini adalah metode Kim et al., (1987), yaitu isolasi dengan cara pengasaman dan pengendapan lignin dengan konsentrasi asam yang divariasikan. Kelarutan lignin sangat dipengaruhi oleh derajat keasaman pH. pH isolasi lignin TKKS terbaik dilakukan pada pH 2 karena pada kondisi tersebut lignin yang terlarut dalam larutan mengalami repolimerisasi sehingga banyak lignin mengendap dalam larutan. Pemilihan rentang konsentrasi asam sulfat yang digunakan pada pengasaman lindi hitam TKKS (non kayu) berada pada konsentrasi asam sulfat 20%, sedangkan kondisi isolasi lignin dari TKKS umumnya dilakukan pada konsentrasi asam klorida (HCl) 20% atau 9,68 N H3PO4. Untuk melihat konsentrasi asam sulfat yang lebih rendah dari 20 % dan lebih tinggi dari 20 % terhadap kinerja isolasi lignin TKKS maka dipilih kondisi isolasi asam sulfat 5; 20 dan 35 % (v/v) (Syahmani ,2001).
Lignin hasil isolasi pada penelitian ini berbentuk tepung, berwarna coklat kehitaman (Gambar 4.2). Menurut Casey (1980) menyatakan bahwa lignin yang terdapat didalam kayu diasumsikan berwarna putih atau coklat terang, sedangkan bila diisolasi bervariasi dari coklat terang hingga coklat tua kehitaman.
4.1.4.3 Karakterisasi Sifat Fisiko-kimia Lignin Isolat TKKS A. Rendemen Lignin
Rendemen lignin isolat dihitung berdasarkan pada bobot serpih TKKS yang digunakan pada saat pulping organosolv. Rendemen lignin menunjukkan persentase jumlah padatan lignin kering (satuan dalam gram) dalam setiap gram serpih TKKS yang digunakan.
Berdasarkan hasil analisis ragam (ANOVA) pada α = 0,05, diketahui bahwa faktor konsentrasi katalis basa (NaOH), faktor konsentrasi asam sulfat (H2SO4) dan interaksi antara kedua faktor tersebut berpengaruh nyata terhadap rendemen lignin isolat. Hal tersebut dilihat dari nilai Pr > F yang memiliki nilai yang lebih kecil dari α = 0,05 (Lampiran 3).
Hasil uji lanjut Duncan terhadap rendemen lignin isolat akibat faktor penambahan katalis NaOH, menunjukkan bahwa rendemen lignin isolat diperoleh pada konsentrasi NaOH 10% (15,91%) lebih besar daripada lindi hitam NaOH 15% (14,11%) dan rendemen lignin isolat pada konsentrasi NaOH 15% lebih besar daripada lindi hitam NaOH 5% (10,45%) serta rendemen lignin isolat pada konsentrasi NaOH 5% lebih besar daripada lindi hitam NaOH 0% (3,47%). Rendemen lignin isolat pada masing-masing lindi hitam tersebut memberikan perbedaan nyata satu sama lainnya (Lampiran 4). Rendemen lignin sangat dipengaruhi oleh proses pemasakan bahan baku,
perbedaan reaksi polimerisasi dan dikarenakan adanya perlakuan tambahan, yaitu penguapan sebagian kandungan airnya. Selain itu, penambahan basa pada larutan pemasak akan menyebabkan tingginya konsentrasi ion hidroksil dalam larutan pemasak sehingga mempercepat pemutusan pada ikatan intra molekul lignin saat ekstraksi dan mempercepat delignifikasi.
Hasil uji lanjut Duncan terhadap rendemen lignin isolat akibat faktor konsentrasi asam sulfat (H2SO4) memberikan pengaruh yang nyata pada masing-masing rendemen lignin isolatnya. Rendemen lignin isolat pada pengasaman lindi hitam dengan konsentrasi asam sulfat 20% (12,15%) lebih besar daripada rendemen lignin isolat pada pengasaman lindi hitam dengan konsentrasi asam sulfat 35% (11,00%) dan rendemen lignin isolat pada pengasaman lindi hitam dengan konsentrasi asam sulfat 35% lebih besar daripada rendemen lignin isolat pada pengasaman lindi hitam dengan konsentrasi asam sulfat 5% (9,81%) (Lampiran 5)
Hasil uji lanjut Duncan pada kombinasi antara kedua faktor menyatakan bahwa kombinasi faktor penambahan katalis basa (NaOH) dengan faktor konsentrasi asam sulfat (H2SO4) yaitu N10H20 (kondisi isolasi lindi hitam penambahan NaOH 10% dengan pengasaman pada konsentrasi asam sulfat 20%) merupakan kombinasi yang terbaik karena menghasilkan lignin isolat dengan rendemen terbesar yaitu sebesar 19,945% (berdasarkan bobot kering serpih, b/b), sedangkan kombinasi yang menghasilkan rendemen lignin isolat terendah (3,18%) yaitu N0H5 (kondisi isolasi lindi hitam penambahan NaOH 0% dengan pengasaman pada konsentrasi asam sulfat 5%). Hasil uji lanjut Duncan juga menyatakan bahwa kombinasi perlakuan N10H20 berbeda nyata dengan kombinasi perlakuan N0H5, N0H20, N0H35, sehingga diperoleh kesimpulan bahwa pada proses delignifikasi organosolv serpih TKKS, penambahan katalis basa (NaOH) pada larutan pemasak berpengaruh terhadap rendemen lignin isolat sehingga menghasilkan lignin yang lebih banyak daripada larutan pemasak organosolv serpih TKKS tanpa penambahan katalis NaOH (Lampiran 6).
Rendemen lignin yang dihasilkan dari isolasi lignin serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS) disajikan pada Gambar 4.3
Pada Gambar 4.3 menunjukkan bahwa rendemen lignin isolat pada