TINJAUAN PUSTAKA
2.2 TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS)
Secara umum, limbah dari pabrik kelapa sawit terdiri atas tiga macam yaitu limbah cair, padat dan gas. Limbah padat yang berasal dari proses pengolahan berupa tandan kosong kelapa sawit (TKKS), cangkang atau tempurung, serabut atau serat, sludge atau lumpur dan bungkil [12].
Kelapa sawit menghasilkan limbah yang dapat memberikan manfaat yang besar bagi kehidupan, diantaranya sebagai pupuk organik dan sebagai arang aktif. Salah satu limbah padat industri kelapa sawit adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS).Tandan kosong sawit juga menghasilkan serat kuat sebagai bahan pengisi dalam produk serat berkaret, diantaranya jok mobil, matras dan papan komposit.Limbah padat mempunyai ciri khas pada komposisinya. Komponen terbesar dalam limbah padat tersebut adalah selulosa, disamping komponen lain meskipun lebih kecil seperti abu, hemiselulosa, dan lignin [1].
Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah utama berligniselulosa yang belum termanfaatkan secara optimal dari industri pengolahan kelapa sawit. Basis satu ton tandan buah segar akan dihasilkan minyak sawit kasar sebanyak 0,21 ton (21%), minyak inti sawit sebanyak 0,05 ton (0,5%) dan sisanya merupakan limbah dalam bentuk tandan kosong, serat dan cangkang biji yang masing – masing sebanyak 0,23 ton (23%), 0,135 ton (13,5%) dan 0,055 ton (5,5%). Selama ini pengolahan/pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit oleh Pabrik Kelapa Sawit (PKS) masih sangat terbatas yaitu dibakar dalam incinerator, ditimbun (open dumping), dijadikan mulsa diperkebunan kelapa sawit, atau diolah menjadi kompos. Namun karena adanya beberapa kendala seperti waktu pengomposan yang cukup lama sampai 6 – 12 bulan, fasilitas yang harus disediakan, dan biaya pengolahan tandan kosong kelapa sawit tersebut. Maka cara – cara tersebut kurang diminati oleh PKS. Selain jumlah yang melimpah juga karena kandungan selulosa tandan kelapa sawit yang cukup tinggi yaitu sebesar 45% maka tandan kosong kelapa sawit berpotensi untuk dikembangkan menjadi barang yang lebih berguna [13].
Selain itu pertimbangan terhadap pencemaran yang ditimbulkan dari industri kelapa sawit dan potensi bahan organik yang terkandung dalam limbah kelapa sawit, menuntut suatu perkebunan kelapa sawit untuk mengelola
limbahnya. Langkah tersebut merupakan upaya untuk mengurangi dampak negatif demi mewujudkan industri yang berwawasan lingkungan. Salah satu pemanfaatan limbah dari PKS adalah pemanfaatan limbah sebagai pupuk, seperti limbah padat dapat berupa janjangan kosong (TKKS).Hasil samping dari industri perkebunan kelapa sawit seluruhnya dapat dimanfaatkan jika para pelaku industri ini mampu mengelolanya dengan baik [5].Tandan kosong kelapa sawit mencapai 23% dari jumlah pemanfaatan limbah kelapa sawit sebagai alternatif pupuk organik yang akan memberikan manfaat lain dari sisi ekonomi [11]. Berdasarkan struktur TKKS yang terdiri dari berbagai macam serat (selulosa, hemiselulolsa, dan lignin) menunjukkan TKKS merupakan kumpulan jutaan serat organik yang memiliki kemampuan dalam menahan air yang ada disekitarnya, dan jumlah TKKS ini sangat melimpah.Tetapi belum dimanfaatkan secara baik oleh sebagian besar Pabrik Kelapa Sawit (PKS) di Indonesia.Pengolahan/pemanfaatan TKKS oleh PKS masih sangat terbatas [13]. Sehingga selain hanya dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan pupuk, dapat dilakukan alternatif lainnya untuk memenuhi potensi tandan kosong kelapa sawit yang masih sangat terbatas pemanfaatannya maka tandan kosong kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan selulosa mikrokristal.
Hasil penelitian yang dilakukan oleh Tjahjono Herawan dan Meta Rivani (2013), tandan kosong kelapa sawit seperti biomassa pada umumnya adalah sumber paling penting untuk bahan kimia, material dan produk bernilai lainnya. Salah satu jenis bahan kimia yang dapat dikembangkan dari tandan kosong kelapa sawit adalah selulosa mikrokristal [9].
2.3 SELULOSA
2.3.1 Struktur Selulosa
Selulosa merupakan salah satu polimer yang tersedia melimpah di alam. Produksi selulosa sekitar 100 milyar ton setiap tahunnya.Sebagian dihasilkan dalam bentuk selulosa murni seperti yang terdapat dalam rambut biji tanaman kapas.Namun paling banyak adalah yang berkombinasi dengan lignin dan polisakarida lain seperti hemiselulosa dalam dinding sel tumbuhan berkayu, baik pada kayu lunak dan keras, jerami atau bambu. Selulosa tersusun dari unit-unit
anhidroglukopiranosa yang tersambung dengan ikatan β-1,4-glikosidik membentuk suatu rantai makromolekul tidak bercabang. Setiap unit anhidroglukopiranosa memiliki tiga gugus hidroksil seperti yang terlihat pada Gambar 2.1. Selulosa mempunyai rumus empirik (C6H10O5)n dengan n ~ 1500 dan berat molekul ~ 243.000 [14].
Gambar 2.1. Struktur Selulosa [14]
Selulosa mengandung sekitar 50 - 90% bagian kristal dan sisanya amorf. Selulosa hampir tidak pernah ditemui dalam keadaan murni di alam, melainkan selalu berikatan dengan bahan lain seperti lignin dan hemiselulosa. Molekul selulosa merupakan mikrofibil dari glukosa yang terikat satu dengan lainnya membentuk rantai polimer yang sangat panjang. Adanya lignin serta hemiselulosa di sekeliling selulosa merupakan hambatan utama untuk menghidrolisis selulosa [14]. Sifat-sifat selulosa terdiri dari sifat fisika dan sifat kimia.Selulosa dengan rantai panjang mempunyai sifat fisik yang lebih kuat, lebih tahan lama terhadap degradasi yang disebabkan oleh pengaruh panas, bahan kimia maupun pengaruh biologis. Sifat fisik lain dari selulosa adalah [14] :
1. Dapat terdegradasi oleh hidrolisa, oksidasi, secara kimia maupun mekanis sehingga berat molekulnya menurun.
2. Tidak larut dalam air maupun pelarut organik, tetapi sebagian larut dalam larutan alkali.
3. Dalam keadaan kering, selulosa bersifat higroskopis, keras dan rapuh. Bila selulosa banyak mengandung air maka akan bersifat lunak.
4. Selulosa dalam bentuk kristal, mempunyai kekuatan lebih baik jika dibandingkan dengan bentuk amorfnya.
Turunan selulosa telah digunakan secara luas dalam sediaan farmasi seperti etil selulosa, metil selulosa, karboksimetil selulosa, dan dalam bentuk lainnya yang digunakan dalam sediaan oral, topikal, dan injeksi.Sebagai contoh, karboksimetil selulosa merupakan bahan utama dari SeprafilmTM, yang digunakan untuk mencegah adesi setelah pembedahan.Baru-baru ini, penggunaan selulosa mikrokristal dalam emulsi dan formulasi injeksi semipadat telah dijelaskan. Penggunaan bentuk-bentuk selulosa dalam sediaan disebabkan sifatnya yang inert dan biokompatibilitas yang sangat baik pada manusia [14].
2.3.2 Selulosa Mikrokristal
Selulosa mikrokristal adalah selulosa yang dimurnikan secara parsial, berwarna putih, serbuk kristal yang terdiri atas partikel-partikel yang menyerap. Selulosa mikrokristal secara komersial tersedia dalam berbagai ukuran partikel dan tingkat kelembapan sehingga mempunyai sifat dan penggunaan yang berbeda. Selulosa mikrokristal secara luas digunakan dalam farmasi, terutama sebagai pengikat/pengisi dalam formulasi tablet dan kapsul yang dapat digunakan dalam proses granulasi basah dan kempa langsung. Selain digunakan sebagai pengikat/pengisi, selulosa mikrokristal juga mempunyai sifat lubrikan dan disintegran yang dapat berguna dalam pentabletan [15].Struktur selulosa mikrokristaldapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Struktur Selulosa Mikrokristal [15].
Selulosa mikrokristal telah dibuat dari beberapa sumber alam, seperti dari
serat rami, kulit kapas, ampas tebu, jerami, lenan dengan cara menghidrolisis α- selulosa dengan larutan asam encer pada suhu tinggi. Padaproses hidrolisis asam, bagian non kristal terhidrolisis sehingga bagian kristal tertinggal. Hidrolisis α- selulosa ini akan mengakibatkan pemendekan rantai, sehingga selulosa
mikrokristal memiliki rumus molekul (C6H10O5)n, dimana n ~ 220, dengan berat molekul: ~ 32.400 [15].
Selulosa dapat larut segera dalam asam pekat.Pelarutan dalam asam pekat mengakibatkan pemecahan rantai selulosa secara hidrolitik.Oleh karena itu, selulosa mikrokristal dapat dihasilkan dengan mereaksikan selulosa di dalam larutan asam mineral yang mendidih selama waktu tertentu. Proses tersebut bertujuan untuk menurunkan berat molekul, derajat polimerisasi, dan panjang rantai selulosa sehingga membentuk mikrokristal [3]. Selulosa mikrokristal dikenalkan pada tahun 1960-an dan digunakan sebagai pengikat, pengisi dalam tablet, penghilang lemak, stabilizer dalam industri makanan, komposit dalam kayu, industri plastik, dan kosmetik. Selulosa mikrokristal dianggap sebagai bahan tambahan terbaik untuk pembuatan tablet cetak langsung, bisa sebagai bahan pengisi, pengikat pada tablet dengan konsentrasi 20 % - 90 %, penghancur tablet dengan konsentrasi 5 % – 20 % [16].
Selulosa mikrokristal adalah bentuk selulosa dari bagian non serat yang telah terdepolimerisasi parsial dan dimurnikan, berwarna putih, berbentuk serbuk dan merupakan partikel berpori.Selulosa mikrokristal telah dikembangkan dalam berbagai aplikasi industri seperti edible fil, yogurt, dan khususnya sebagai penguat dan pengisi pada matrik polimer atau biokomposit [9].