ISOLASI LIGNIN DARI LINDI HITAM (Black Liquor)
PROSES PEMASAKAN PULP SODA DAN PULP SULFAT (Kraft)
Oleh :
AFNI ARIANI LUBIS F34102006
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Afni Ariani Lubis. F34102006. Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft). Dibawah bimbingan Ani Suryani dan Erliza Hambali.2007.
RINGKASAN
Kebutuhan pulp di dalam negeri dari tahun ke tahun semakin meningkat seiring dengan peningkatan kebutuhan kertas. Peningkatan produksi pulp tersebut akan meningkatkan pula produksi limbah cair yaitu lindi hitam (black liquor). Badan Pusat Statistik menyatakan ekspor Indonesia terhadap pulp of wood and waste of paper tahun 2005 (140.533,124 ton) mengalami peningkatan dibandingkan dengan tahun 2004 (31.788,157 ton).
Lindi hitam (black liquor) merupakan hasil samping dari proses pembuatan pulp yang memiliki komponen utama air, senyawa anorganik yang berasal dari sisa cairan kimia pemasak serpih kayu dan hasil reaksi yang berlangsung selama proses pemasakan, serta senyawa organik yang berasal dari serpih kayunya. Lindi hitam dapat mencemari lingkungan yang disebabkan oleh adanya beberapa senyawa kimia yang bersifat racun seperti metil merkaptan dan hidrogen sulfida. Namun, berbagai jenis produk yang bermanfaat dapat dihasilkan dari isolasi dan pemisahan komponen yang terdapat dalam lindi hitam tersebut.
Lignin merupakan komponen terbesar yang terdapat dalam lindi hitam (sekitar 46% dari total padatan), karena itu proses isolasi dan pemisahan lignin lebih memungkinkan. Lignin dapat dimanfaatkan sebagai bahan perekat, bahan pengisi karet, dan dapat disulfonasi menjadi lignosulfonat. Lignin juga dapat digunakan sebagai produk polimer dan sumber bahan-bahan kimia berat molekul rendah (seperti : vanilin), serta sebagai bahan mentah yang sangat baik untuk pembuatan serat sintetik (seperti nilon, bahan farmasi dan pewarna yang baik).
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengisolasi lignin dari lindi hitam, dan mengetahui pengaruh jenis lindi hitam serta konsentrasi asam (H2SO4) untuk
memproduksi lignin dengan kondisi isolasi terbaik yang menghasilkan rendemen dan kemurnian lignin terbaik. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap faktorial dengan dua kali ulangan. Faktor pertama adalah jenis lindi hitam (lindi hitam soda dan sulfat (kraft))dan faktor kedua adalah konsentrasi H2SO4 (5, 10, 15 dan 20%).
Karakteristik dari kedua jenis lindi hitam secara visual berwarna coklat kehitaman dan memiliki bau yang tidak sedap. Lindi hitam sulfat (kraft) berwarna lebih gelap dibandingkan lindi hitam soda. pH lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah sebesar 9,50 dan 13,10. Massa jenis pada lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah 1,03 dan 1,10, padatan total lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah sebesar 5,88% dan 18,67%, abu tersulfatasi lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah sebesar 37,30% dan 31,80% serta senyawa organik pada lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat (kraft) adalah sebesar 62,70% dan 68,20%.
berpengaruh sangat nyata terhadap rendemen, kadar lignin, pH dan bobot ekuivalen. Interaksi antara jenis lindi hitam dan konsentrasi H2SO4 berpengaruh
sangat nyata terhadap rendemen dan kadar lignin.
Lignin yang dihasilkan secara visual memiliki warna coklat kehitaman dan untuk isolat lignin kraft berwarna lebih hitam dibandingkan isolat lignin soda. Kondisi isolasi terbaik adalah kondisi dimana lignin yang dihasilkan memiliki nilai rendemen dan kadar lignin tetinggi. Berdasarkan hasil analisa keragaman dan uji lanjut Duncan, maka kondisi isolasi terbaik yang dicapai adalah isolasi lignin yang menggunakan lindi hitam sulfat (kraft) dengan konsentrasi H2SO4 20%.
Rendemen lignin yang dihasilkan sebesar 27,74% dari padatan totalnya dan kadar lignin (kemurnian) sebesar 81,48%. Isolat lignin ini memiliki nilai pH (keasaman) sebesar 2,70, kadar metoksil sebesar 3,30% dan bobot ekuivalen sebesar 2067.
Hasil identifikasi FT-IR dari isolat lignin sulfat (kraft) menunjukkan pola serapan spektro yang sebagian besar mirip dengan lignin indulin-AT sebagai standarnya. Isolat lignin kraft menunjukkan bahwa lignin memiliki gugus siringil dan guaiasil yang merupakan prazat penyusun dalam lignin kayu daun lebar. Sedangkan lignin indulin-AT, hanya memiliki gugus guaiasil yang menunjukkan bahwa lignin standar indulin-AT berasal dari kayu daun jarum.
Afni Ariani Lubis. F34102006. Lignin Isolation from Black Liquor of Soda Pulping and Sulfate (Kraft) Pulping. Supervised by Ani Suryani and Erliza Hambali.2007.
SUMMARY
Lignin is the major component in black liquor (approximately 46% of solid content) so that lignin isolation and separation are more possible. Lignin can be used for glue, rubber filler, and able to be sulfonate to lignosulfonat. Lignin can be also used as polymer product and can be conferted to produce low molecular product (such: vanillin), and relevant as raw component for synthetic fiber producing (such: nylon, pharmacy goods, and qualified dye).
Black liquor is side result of pulp processing with water as main component, non organic compound from vestige chemical liquid of chips cooker and process result, as well as organic compound from chips it self. Black liquor can be waste for environment because it has a toxic compound such methyl merkaptan and hydrogen sulfate. However, any beneficial products can be produced from component isolation and separating in the black liquor.
Black liquor production is continuously increase because increase of production of pulp in successive year as the growth of paper demand. Center of Statistical Bureau stated that Indonesian export for pulp of wood and waste of paper in 2005 (140.533,124 tons) hikes instead of 2004 (31.788,157 tons).
The purposes of this research are to isolate lignin from black liquor and figure out any effects of black liquor and acid concentrate (H2SO4) to produce
finest isolation condition lignin which supplies best yield and purity of lignin. Research frame used is factorial comprehensive random with two test. The first factor is black liquor (soda and sulfate (kraft) black liquor) and the second factor is H2SO4 concentrate (5, 10, 15 dan 20%).
Characteristic of both kinds of black liquor is visually black-brown colored and smelly. Sulfate (kraft) black liquor is darker instead of soda black liquor. pH of soda and sulfate black liquor are respectively 9,50 and 13,10. Density of soda and sulfate black liquor are respectively 1,03 and 1,10. Solid content of soda and sulfate black liquor is respectively 5,88% and 18,67%, sulfated ashes of soda and sulfate black liquor is respectively 37,30% and 31,80%, and organic compound in soda and sulfate (kraft) black liquor is respectively 62,70% and 68,20%.
Based on random analysis with = 0,05, it is obtained that factor of black liquor is significantly influential to yield of lignin, purity of lignin, pH, methoxyl content, and equivalent weight. Whereas H2SO4 concentrate factor is significantly
influential to yield and purity of lignin, pH and equivalent weight. Interaction between both of factor is significantly influential to yield of lignin and purity of lignin.
resulted is 27,74% of entire dense and lignin content (purity) is 81,48%. The isolated lignin has 2,70 of pH, methoxyl content 3,30%, and equivalent weight lignin 2067.
Result of FT-IR identification of isolated sulfate (kraft) lignin shows spectrum pattern which is mostly similiar to Indulin-AT lignin as standard. Isolated kraft lignin shows that lignin has siringil and guaiasil cluster as compiler essence in wide-leaf wood lignin. Whereas, indulin-AT lignin only has guaiasil cluster which shows that Indulin-AT standard lignin is from needle-leaf wood.
ISOLASI LIGNIN DARI LINDI HITAM (Black Liquor)
PROSES PEMASAKAN PULP SODA DAN PULP SULFAT (Kraft)
Oleh :
AFNI ARIANI LUBIS F34102006
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
ISOLASI LIGNIN DARI LINDI HITAM (
Black Liquor
)
PROSES PEMASAKAN PULP SODA DAN PULP SULFAT (
Kraft
)
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh :
AFNI ARIANI LUBIS F34102006
Dilahirkan pada tanggal 2 April 1985 di Pematang Siantar-Sumatera Utara
Tanggal Kelulusan : Februari 2007
Disetujui, Bogor, Februari 2007
PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul : ”Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft)” adalah hasil karya asli saya sendiri, dengan bimbingan dosen pembimbing akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.
Bogor, Februari 2007 Yang membuat pernyataan,
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pematang Siantar, Sumatera Utara pada tanggal 2 April 1985. Penulis merupakan anak pertama dari 4 bersaudara, anak dari Bapak Ir. Akhmad Rifai Lubis dan Ibu Asni Marwati Nst. Tahun 1988 penulis memulai pendidikan di Taman Kanak-kanak Pematang Siantar dan dilanjutkan ke pendidikan dasar di SD Taman Harapan dan lulus dari SD Kartika I-2 Medan pada tahun 1996.
Kemudian penulis melanjutkan Pendidikan di SLTP Negeri 1 Medan dan lulus pada tahun 1999. Pada tahun 1999 penulis melanjutkan pendidikan di SMU Kartika I-2 Medan dan tahun 2002 penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Umum (USMI) pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Selama masa perkuliahan penulis terlibat dalam organisasi kemahasiswaan yaitu HIMALOGIN (Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri) sebagai staf Departemen Kesekretariatan kepengurusan 2003/2004 dan organisasi IMMAM (Ikatan Mahasiswa Muslim Asal Medan). Penulis pernah mengikuti Lomba Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) dengan judul “Penanganan Limbah Cair dan Gas pada Industri Kecil dengan Teknologi Biotrickling Filter”, dan mengikuti kepanitian kegiatan di kampus. Pada bulan Juni sampai Agustus 2005, penulis mengikuti kegiatan Praktek Lapangan (PL) di Pabrik Minyak Nabati (PAMINA) Belawan PTPN-IV Medan-Sumatera Utara yang mengambil judul “Mempelajari Teknologi Proses Produksi Minyak Goreng (RBD Olein) berbasis CPO (Crude Palm Oil)”. Pada bulan Mei 2006, penulis melaksanakan penelitian dengan judul “Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft)” yang merupakan tugas akhir penulis.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah Swt, karena dengan izin dan petunjuk-Nya maka penulisan skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi ini berjudul ”Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft)” yang merupakan hasil penelitian yang dilakukan sejak awal bulan Mei sampai dengan November 2006.
Kegiatan penelitian dan penulisan skripsi ini telah terlaksana dengan baik berkat dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada personalia di bawah ini.
1. Dr. Ir. Ani Suryani, DEA sebagai dosen pembimbing pertama, terima kasih telah memberikan bimbingan dalam pelaksanaan perkuliahan dan penyusunan skripsi.
2. Dr. Ir. Erliza Hambali, MSi sebagai dosen pembimbing kedua, terima kasih telah memberikan saran dan kritikan dalam penyusunan skripsi.
3. Dr. Ono Suparno, Stp sebagai dosen penguji, terima kasih atas saran dan kritikan dalam penyusunan skripsi.
4. Bapak dan Ibu Laboran di Laboratorium Departemen Teknologi Industri Pertanian Fateta (Lab. Teknologi Kimia, Lab. DIT 1 dan 2, Lab. Bioindustri, Lab. Pengemasan, dan Lab. Pengawasan mutu), Laboratorium Departemen Hama dan Penyakit Tanaman (HPT) Faperta dan Laboratorium Departemen Ilmu Tanah Faperta.
5. Seluruh keluarga (Mama, Papa, Lia, Dini, Nita dan keluarga besar) terima kasih telah memberikan bantuan moril, dorongan semangat serta doa.
6. Teman-temanku di Bogor (Balqis, Amir, Riri, Dana) dan saudaraku di IMMAM terima kasih atas kritik, saran, dukungan dan bantuannya.
7. Sahabatku (Sri, Ruly, Bunge, Astuti, Mimi, Agus, Dicky, Rizky, Jefri, Maman), seluruh teman-temanku di Medan, dan Dedi Kesuma terima kasih atas semua masukan, semangat dan dukungan moril serta doanya.
ISOLASI LIGNIN DARI LINDI HITAM (Black Liquor)
PROSES PEMASAKAN PULP SODA DAN PULP SULFAT (Kraft)
Oleh :
AFNI ARIANI LUBIS F34102006
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Afni Ariani Lubis. F34102006. Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft). Dibawah bimbingan Ani Suryani dan Erliza Hambali.2007.
RINGKASAN
Kebutuhan pulp di dalam negeri dari tahun ke tahun semakin meningkat seiring dengan peningkatan kebutuhan kertas. Peningkatan produksi pulp tersebut akan meningkatkan pula produksi limbah cair yaitu lindi hitam (black liquor). Badan Pusat Statistik menyatakan ekspor Indonesia terhadap pulp of wood and waste of paper tahun 2005 (140.533,124 ton) mengalami peningkatan dibandingkan dengan tahun 2004 (31.788,157 ton).
Lindi hitam (black liquor) merupakan hasil samping dari proses pembuatan pulp yang memiliki komponen utama air, senyawa anorganik yang berasal dari sisa cairan kimia pemasak serpih kayu dan hasil reaksi yang berlangsung selama proses pemasakan, serta senyawa organik yang berasal dari serpih kayunya. Lindi hitam dapat mencemari lingkungan yang disebabkan oleh adanya beberapa senyawa kimia yang bersifat racun seperti metil merkaptan dan hidrogen sulfida. Namun, berbagai jenis produk yang bermanfaat dapat dihasilkan dari isolasi dan pemisahan komponen yang terdapat dalam lindi hitam tersebut.
Lignin merupakan komponen terbesar yang terdapat dalam lindi hitam (sekitar 46% dari total padatan), karena itu proses isolasi dan pemisahan lignin lebih memungkinkan. Lignin dapat dimanfaatkan sebagai bahan perekat, bahan pengisi karet, dan dapat disulfonasi menjadi lignosulfonat. Lignin juga dapat digunakan sebagai produk polimer dan sumber bahan-bahan kimia berat molekul rendah (seperti : vanilin), serta sebagai bahan mentah yang sangat baik untuk pembuatan serat sintetik (seperti nilon, bahan farmasi dan pewarna yang baik).
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengisolasi lignin dari lindi hitam, dan mengetahui pengaruh jenis lindi hitam serta konsentrasi asam (H2SO4) untuk
memproduksi lignin dengan kondisi isolasi terbaik yang menghasilkan rendemen dan kemurnian lignin terbaik. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap faktorial dengan dua kali ulangan. Faktor pertama adalah jenis lindi hitam (lindi hitam soda dan sulfat (kraft))dan faktor kedua adalah konsentrasi H2SO4 (5, 10, 15 dan 20%).
Karakteristik dari kedua jenis lindi hitam secara visual berwarna coklat kehitaman dan memiliki bau yang tidak sedap. Lindi hitam sulfat (kraft) berwarna lebih gelap dibandingkan lindi hitam soda. pH lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah sebesar 9,50 dan 13,10. Massa jenis pada lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah 1,03 dan 1,10, padatan total lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah sebesar 5,88% dan 18,67%, abu tersulfatasi lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah sebesar 37,30% dan 31,80% serta senyawa organik pada lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat (kraft) adalah sebesar 62,70% dan 68,20%.
berpengaruh sangat nyata terhadap rendemen, kadar lignin, pH dan bobot ekuivalen. Interaksi antara jenis lindi hitam dan konsentrasi H2SO4 berpengaruh
sangat nyata terhadap rendemen dan kadar lignin.
Lignin yang dihasilkan secara visual memiliki warna coklat kehitaman dan untuk isolat lignin kraft berwarna lebih hitam dibandingkan isolat lignin soda. Kondisi isolasi terbaik adalah kondisi dimana lignin yang dihasilkan memiliki nilai rendemen dan kadar lignin tetinggi. Berdasarkan hasil analisa keragaman dan uji lanjut Duncan, maka kondisi isolasi terbaik yang dicapai adalah isolasi lignin yang menggunakan lindi hitam sulfat (kraft) dengan konsentrasi H2SO4 20%.
Rendemen lignin yang dihasilkan sebesar 27,74% dari padatan totalnya dan kadar lignin (kemurnian) sebesar 81,48%. Isolat lignin ini memiliki nilai pH (keasaman) sebesar 2,70, kadar metoksil sebesar 3,30% dan bobot ekuivalen sebesar 2067.
Hasil identifikasi FT-IR dari isolat lignin sulfat (kraft) menunjukkan pola serapan spektro yang sebagian besar mirip dengan lignin indulin-AT sebagai standarnya. Isolat lignin kraft menunjukkan bahwa lignin memiliki gugus siringil dan guaiasil yang merupakan prazat penyusun dalam lignin kayu daun lebar. Sedangkan lignin indulin-AT, hanya memiliki gugus guaiasil yang menunjukkan bahwa lignin standar indulin-AT berasal dari kayu daun jarum.
Afni Ariani Lubis. F34102006. Lignin Isolation from Black Liquor of Soda Pulping and Sulfate (Kraft) Pulping. Supervised by Ani Suryani and Erliza Hambali.2007.
SUMMARY
Lignin is the major component in black liquor (approximately 46% of solid content) so that lignin isolation and separation are more possible. Lignin can be used for glue, rubber filler, and able to be sulfonate to lignosulfonat. Lignin can be also used as polymer product and can be conferted to produce low molecular product (such: vanillin), and relevant as raw component for synthetic fiber producing (such: nylon, pharmacy goods, and qualified dye).
Black liquor is side result of pulp processing with water as main component, non organic compound from vestige chemical liquid of chips cooker and process result, as well as organic compound from chips it self. Black liquor can be waste for environment because it has a toxic compound such methyl merkaptan and hydrogen sulfate. However, any beneficial products can be produced from component isolation and separating in the black liquor.
Black liquor production is continuously increase because increase of production of pulp in successive year as the growth of paper demand. Center of Statistical Bureau stated that Indonesian export for pulp of wood and waste of paper in 2005 (140.533,124 tons) hikes instead of 2004 (31.788,157 tons).
The purposes of this research are to isolate lignin from black liquor and figure out any effects of black liquor and acid concentrate (H2SO4) to produce
finest isolation condition lignin which supplies best yield and purity of lignin. Research frame used is factorial comprehensive random with two test. The first factor is black liquor (soda and sulfate (kraft) black liquor) and the second factor is H2SO4 concentrate (5, 10, 15 dan 20%).
Characteristic of both kinds of black liquor is visually black-brown colored and smelly. Sulfate (kraft) black liquor is darker instead of soda black liquor. pH of soda and sulfate black liquor are respectively 9,50 and 13,10. Density of soda and sulfate black liquor are respectively 1,03 and 1,10. Solid content of soda and sulfate black liquor is respectively 5,88% and 18,67%, sulfated ashes of soda and sulfate black liquor is respectively 37,30% and 31,80%, and organic compound in soda and sulfate (kraft) black liquor is respectively 62,70% and 68,20%.
Based on random analysis with = 0,05, it is obtained that factor of black liquor is significantly influential to yield of lignin, purity of lignin, pH, methoxyl content, and equivalent weight. Whereas H2SO4 concentrate factor is significantly
influential to yield and purity of lignin, pH and equivalent weight. Interaction between both of factor is significantly influential to yield of lignin and purity of lignin.
resulted is 27,74% of entire dense and lignin content (purity) is 81,48%. The isolated lignin has 2,70 of pH, methoxyl content 3,30%, and equivalent weight lignin 2067.
Result of FT-IR identification of isolated sulfate (kraft) lignin shows spectrum pattern which is mostly similiar to Indulin-AT lignin as standard. Isolated kraft lignin shows that lignin has siringil and guaiasil cluster as compiler essence in wide-leaf wood lignin. Whereas, indulin-AT lignin only has guaiasil cluster which shows that Indulin-AT standard lignin is from needle-leaf wood.
ISOLASI LIGNIN DARI LINDI HITAM (Black Liquor)
PROSES PEMASAKAN PULP SODA DAN PULP SULFAT (Kraft)
Oleh :
AFNI ARIANI LUBIS F34102006
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
ISOLASI LIGNIN DARI LINDI HITAM (
Black Liquor
)
PROSES PEMASAKAN PULP SODA DAN PULP SULFAT (
Kraft
)
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh :
AFNI ARIANI LUBIS F34102006
Dilahirkan pada tanggal 2 April 1985 di Pematang Siantar-Sumatera Utara
Tanggal Kelulusan : Februari 2007
Disetujui, Bogor, Februari 2007
PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul : ”Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft)” adalah hasil karya asli saya sendiri, dengan bimbingan dosen pembimbing akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.
Bogor, Februari 2007 Yang membuat pernyataan,
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pematang Siantar, Sumatera Utara pada tanggal 2 April 1985. Penulis merupakan anak pertama dari 4 bersaudara, anak dari Bapak Ir. Akhmad Rifai Lubis dan Ibu Asni Marwati Nst. Tahun 1988 penulis memulai pendidikan di Taman Kanak-kanak Pematang Siantar dan dilanjutkan ke pendidikan dasar di SD Taman Harapan dan lulus dari SD Kartika I-2 Medan pada tahun 1996.
Kemudian penulis melanjutkan Pendidikan di SLTP Negeri 1 Medan dan lulus pada tahun 1999. Pada tahun 1999 penulis melanjutkan pendidikan di SMU Kartika I-2 Medan dan tahun 2002 penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Umum (USMI) pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Selama masa perkuliahan penulis terlibat dalam organisasi kemahasiswaan yaitu HIMALOGIN (Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri) sebagai staf Departemen Kesekretariatan kepengurusan 2003/2004 dan organisasi IMMAM (Ikatan Mahasiswa Muslim Asal Medan). Penulis pernah mengikuti Lomba Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) dengan judul “Penanganan Limbah Cair dan Gas pada Industri Kecil dengan Teknologi Biotrickling Filter”, dan mengikuti kepanitian kegiatan di kampus. Pada bulan Juni sampai Agustus 2005, penulis mengikuti kegiatan Praktek Lapangan (PL) di Pabrik Minyak Nabati (PAMINA) Belawan PTPN-IV Medan-Sumatera Utara yang mengambil judul “Mempelajari Teknologi Proses Produksi Minyak Goreng (RBD Olein) berbasis CPO (Crude Palm Oil)”. Pada bulan Mei 2006, penulis melaksanakan penelitian dengan judul “Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft)” yang merupakan tugas akhir penulis.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah Swt, karena dengan izin dan petunjuk-Nya maka penulisan skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi ini berjudul ”Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft)” yang merupakan hasil penelitian yang dilakukan sejak awal bulan Mei sampai dengan November 2006.
Kegiatan penelitian dan penulisan skripsi ini telah terlaksana dengan baik berkat dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada personalia di bawah ini.
1. Dr. Ir. Ani Suryani, DEA sebagai dosen pembimbing pertama, terima kasih telah memberikan bimbingan dalam pelaksanaan perkuliahan dan penyusunan skripsi.
2. Dr. Ir. Erliza Hambali, MSi sebagai dosen pembimbing kedua, terima kasih telah memberikan saran dan kritikan dalam penyusunan skripsi.
3. Dr. Ono Suparno, Stp sebagai dosen penguji, terima kasih atas saran dan kritikan dalam penyusunan skripsi.
4. Bapak dan Ibu Laboran di Laboratorium Departemen Teknologi Industri Pertanian Fateta (Lab. Teknologi Kimia, Lab. DIT 1 dan 2, Lab. Bioindustri, Lab. Pengemasan, dan Lab. Pengawasan mutu), Laboratorium Departemen Hama dan Penyakit Tanaman (HPT) Faperta dan Laboratorium Departemen Ilmu Tanah Faperta.
5. Seluruh keluarga (Mama, Papa, Lia, Dini, Nita dan keluarga besar) terima kasih telah memberikan bantuan moril, dorongan semangat serta doa.
6. Teman-temanku di Bogor (Balqis, Amir, Riri, Dana) dan saudaraku di IMMAM terima kasih atas kritik, saran, dukungan dan bantuannya.
7. Sahabatku (Sri, Ruly, Bunge, Astuti, Mimi, Agus, Dicky, Rizky, Jefri, Maman), seluruh teman-temanku di Medan, dan Dedi Kesuma terima kasih atas semua masukan, semangat dan dukungan moril serta doanya.
9. Warga Kardhita (Bagus, Aga, Mb’Zainab) dan warga Griya Agriati terima kasih atas semua masukan, semangat dan dukungan moril serta doanya. 10. Keluarga besar pengurus HIMALOGIN 2003-2004, khususnya Departemen
Kesekretariatan terima kasih atas pengalaman-pengalaman menarik.
11. Semua pihak yang telah membantu penelitian ini, terima kasih atas semua dukungannya.
Penulis menyadari ketidaksempurnaan dan keterbatasan dalam tulisan ini, maka kritik dan saran bagi penyempurnaan penulisan sangat diharapkan. Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang memerlukannya.
DAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR ... iii DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR ... vii DAFTAR LAMPIRAN... viii
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ... 1 B. Tujuan... 4 C. Ruang Lingkup... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Lignin ... 5 B. Sifat Lignin ... 8 C. Manfaat Lignin... 10 D. Lindi Hitam (Black Liquor)... 13 E. Pulping Soda dan Pulping Sulfat (Kraft)... 14 F. Isolasi Lignin ... 19 III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Bahan dan Alat... 21 B. Metode Penelitian ... 21 C. Rancangan Percobaan ... 24
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Karakteristik Lindi Hitam... 26 B. Isolasi Lignin ... 29 C. Rendemen Lignin ... 31 D. Karakteristik Lignin ... 34 1. Kadar Lignin ... 34 2. Keasaman (pH) Lignin ... 36 3. Kadar Metoksil... 38 4. Bobot Ekuivalen Lignin... 40 5. Identifikasi Gugus Fungsi Lignin dengan
Spektrofotometer FT-IR ... 42
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ... 47 B. Saran... 48
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Ekspor Indonesia terhadapPulp of Wood and Waste of
Paper Tahun 2004 dan 2005... 3
Tabel 2. Kadar lignin (klason) dari berbagai bahan baku ... 7
Tabel 3. Gugus-gugus fungsi lignin (setiap 100 unit C6C3) ... 7
Tabel 4. Penggunaan lignin dan sifat produknya... 10
Tabel 5. Komposisi lignin pada lindi hitamkraft kayu lunak ... 13
Tabel 6. Karakteristik lindi hitam soda dan sulfat (kraft) ... 27
Tabel 7. Pita serapan infra merah Isolat Ligninkraftdan lignin
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Unit-unit penyusun lignin ... 6
Gambar 2. Struktur kimia (rumus bangun) lignin yang terdiri dari 16 unit fenil-propana ... 6
Gambar 3. Diagram aplikasi lignin dalam berbagai industri ... 12
Gambar 4. Reaksi lignin dengan gugus hidroksil dari NaOH... 16
Gambar 5 Proses kimia pulp ... 18
Gambar 6. Diagram alir proses isolasi lignin dari lindi hitam ... 23
Gambar 7. Penampakan visual lindi hitamkraft dan lindi hitam
soda... 26
Gambar 8. Isolat lignin ... 31
Gambar 9. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam
terhadap rendemen lignin... 32
Gambar 10 Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam
terhadap kadar lignin ... 35
Gambar 11. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam
terhadap pH lignin ... 37
Gambar 12. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam
terhadap kadar metoksil lignin ... 39
Gambar 13. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam
terhadap bobot ekuivalen lignin ... 41
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Prosedur persiapan sampel... 54
Lampiran 2. Prosedur karakterisasi isolat lignin... 56
Lampiran 3. Data karakterisasi isolat lignin ... 59
Lampiran 4. Hasil analisis keragaman dan uji lanjut duncan
rendemen... 61
Lampiran 5. Hasil analisis keragaman dan uji lanjut duncan kadar
lignin ... 63
Lampiran 6. Hasil analisis keragaman dan uji lanjut duncan pH
lignin ... 65
Lampiran 7. Hasil analisis keragaman dan uji lanjut duncan kadar
metoksil lignin... 66
Lampiran 8. Hasil analisis keragaman dan uji lanjut duncan bobot
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Lignin merupakan polimer alami yang terdapat dalam tumbuhan. Struktur lignin sangat beraneka ragam tergantung dari jenis tanamannya. Namun, secara umum lignin merupakan senyawa polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana yang diikat dengan C-O-C dan C-C. Tanaman kayu atau non kayu merupakan sumber utama lignin yang berfungsi sebagai pelindung dan pemberi kekuatan pada tanaman sehingga mampu menahan tekanan mekanis. Lignin berpotensi besar jika diaplikasikan dalam berbagai industri karena lignin memiliki banyak manfaat. Lignin dapat digunakan sebagai bahan perekat, bahan pengisi karet, sebagai bahan baku vanilin, disulfonasi menjadi lignosulfonat dan sebagainya.
Selain terdapat di dalam tanaman, lignin juga dapat ditemukan dalam limbah cair sisa proses pemasakan pulp yang dikenal dengan sebutan lindi hitam (black liquor). Lindi hitam (black liquor) merupakan larutan sisa pemasak yang dihasilkan dari proses pembuatan pulp (proses pulping). Dalam pembuatan pulp, industri pulp dan kertas membutuhkan serat selulosa dari bahan-bahan berlignoselulosa baik kayu maupun non kayu yang diperoleh dengan cara pemasakan atau sering disebut dengan proses pulping (delignifikasi). Proses pulping dapat dilakukan dengan cara mekanis, kimia, atau gabungan antara cara kimia dan mekanis (semi kimia). Setiap proses akan menghasilkan pulp dengan sifat yang berbeda dan untuk tujuan penggunaan yang berbeda pula.
Dalam pemanfaatan kayu sebagai bahan baku pembuatan pulp, lignin dipisahkan dari selulosa sebagai limbah yang bercampur dengan komponen lain yang berbentuk lindi hitam (black liquor) (Damris et al.,1999). Lindi hitam merupakan campuran yang sangat kompleks yang mengandung sejumlah besar komponen dengan struktur dan susunan yang berbeda. Bahan organik dalam lindi hitam yang dihasilkan setelah pembuatan pulp pada dasarnya terdiri dari lignin dan produk-produk degradasi karbohidrat disamping bagian-bagian kecil ekstraktif dan produk-produk reaksinya. Lignin merupakan komponen terbesar dalam lindi hitam sekitar 46% dari padatan totalnya (Sjostrom, 1995). Rudatin (1991) mengemukakan bahwa lindi hitam memiliki komponen utama air, senyawa anorganik yang berasal dari sisa cairan kimia pemasak serpih kayu dan hasil reaksi yang berlangsung selama proses pemasakan, serta senyawa organik yang berasal dari serpih kayunya.
Lindi hitam secara potensial dapat mencemari lingkungan. Rudatin (1989) menyatakan dari 15.000 ton pulp berat kering dari proses kraft dan sulfit netral, akan dihasilkan limbah yang berbentuk lindi hitam sekitar 130.000 ton dengan konsistensi 18% berat padatan per berat larutan. Oleh karena tingginya produksi lindi hitam dalam proses pulping, maka perlu diupayakan penanganan dan pemanfaatannya, karena larutan sisa pemasak merupakan limbah cair yang dapat membahayakan kestabilan lingkungan. Menurut Santosoet al. (2001), lindi hitam (black liquor) merupakan sumber pencemaran lingkungan yang potensial. Hal ini disebabkan oleh adanya beberapa senyawa kimia seperti metil merkaptan dan hidrogen sulfida yang bersifat racun. Dipihak lain, berbagai jenis produk yang bermanfaat dapat dihasilkan dari isolasi dan pemisahan komponen yang terdapat dalam larutan sisa pemasak tersebut.
terhadappulp of wood and waste of paper mengalami peningkatan dibandingkan dengan tahun 2004 yang dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Ekspor Indonesia terhadappulp of wood and waste of paper tahun 2004 dan 2005
Tahun Berat Bersih (Ton) November 2004 31.788,157 November 2005 140.533,124
Menurut Rudatin (1989), belum banyak manfaat yang dapat diambil dari lindi hitam kecuali dibakar kembali untuk memperoleh nilai kalornya. Pemanfaatan lindi hitam menjadi bahan-bahan yang bernilai ekonomis umumnya sangat tergantung pada bahan-bahan pembantu serta proses yang digunakan, yang biasanya sangat mahal. Menurut Damris et al. (1999), penanganan limbah dari industri yang menggunakan kayu sebagai bahan baku, belum memberikan suatu nilai ekonomi bagi industri yang bersangkutan, melainkan justru menyedot dana untuk penanganannya sehingga mengurangi nilai ekonomi yang diperoleh. Pada umumnya pengolahan lindi hitam di dalam industri pulp dan kertas berorientasi pada upaya pemanfaatan kembali bahan kimia pemasak yang terkandung di dalamnya, sedangkan seluruh senyawa organik dalam lindi hitam dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan uap air.
Mengingat potensi lignin yang terkandung dalam lindi hitam cukup besar dan memiliki banyak manfaat, maka perlu dilakukan penelitian mengenai isolasi lignin dari lindi hitam. Beberapa metode yang sering digunakan dalam penelitian-penelitian terdahulu dilihat dari beberapa parameter seperti pengaruh dari penggunaan jenis asam, pH, serta jenis basa yang digunakan. Penelitian ini mengkaji tentang pengaruh jenis lindi hitam yaitu dari proses soda dan sulfat (kraft) dan konsentrasi asam yaitu H2SO4 yang digunakan dalam mengendapkan
lignin dari lindi hitam. Konsentrasi H2SO4 yang digunakan adalah 5%, 10%, 15%
B. Tujuan
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk memanfaatkan limbah cair sisa pemasak proses pulping dari industri pulp dan kertas yaitu lindi hitam, yang digunakan untuk memproduksi lignin. Tujuan khususnya adalah untuk mengisolasi lignin dari dua jenis lindi hitam serta mengetahui pengaruh jenis lindi hitam dan konsentrasi asam (H2SO4) untuk memproduksi lignin dengan kondisi
isolasi terbaik, rendemen tertinggi serta kemurnian lignin terbaik.
C. Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini meliputi pengujian karakteristik lindi hitam soda dan lindi hitamkraft, isolasi lignin dari kedua jenis lindi hitam (lindi hitam soda dan lindi hitamkraft) dengan menggunakan konsentrasi H2SO4 yang berbeda
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Lignin
Zat organik polimer yang banyak dan penting dalam dunia tumbuhan selain selulosa adalah lignin. Lignin merupakan senyawa polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana yang diikat dengan C-O-C dan C-C. Polimer lignin tidak dapat dikonversi ke monomernya tanpa mengalami perubahan pada bentuk dasarnya. Lignin yang melindungi selulosa, bersifat tahan terhadap hidrolisa disebabkan oleh adanya ikatan arilalkil dan ikatan eter. Pada suhu tinggi, lignin dapat mengalami perubahan struktur dengan membentuk asam format, metanol, asam asetat, aseton, vanilin dan lain-lain, sedangkan bagian lainnya mengalami kondensasi (Judoamidjojoet al., 1989).
Menurut Badan Penelitian Kehutanan Indonesia (1997), lignin adalah polimer alami yang terdiri dari molekul fenil propana yang terdapat di dalam dinding sel dan di daerah antar sel (atau lamela tengah) serta menyebabkan kayu menjadi keras dan kaku sehingga mampu menahan tekanan mekanis yang besar. Kadar lignin dalam kayu ada diantara 18-33 persen. Pada kayu daun lebar kadar lignin berkisar 18-33 persen sedangkan pada kayu daun jarum berkisar 28-32 persen. Rahmawati (1999) menyatakan kadar lignin pada kayu daun jarum bervariasi antara 26-34% dan pada kayu daun lebar antara 23-30%.
Jumlah lignin yang terdapat di dalam tumbuhan yang berbeda sangat bervariasi. Distribusi lignin di dalam dinding sel dan kandungan lignin bagian pohon yang berbeda tidak sama. Sebagai contoh kandungan lignin yang tinggi adalah khas untuk bagian batang yang paling rendah, paling tinggi dan paling dalam, untuk cabang kayu lunak, kulit, dan kayu tekan. Dalam kebanyakan penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai bagian integral kayu. Hanya dalam pembuatan pulp dan pengelantangan, lignin dilepaskan dari kayu dalam bentuk terdegradasi dan berubah (Fengel, 1995).
Gambar 1. Unit-unit penyusun lignin :
(1) p-koumaril alkohol, (2) koniferil alkohol, (3) sinapil alkohol Sumber : Achmadi (1990)
Salah satu bentuk struktur kimia (rumus bangun) lignin dapat dilihat pada Gambar 2 (Achmadi, 1990).
[image:31.595.135.492.402.715.2]Menurut Damat (1989), tanaman jenis kayu maupun non kayu merupakan sumber utama lignin. Kandungan lignin daun jarum lebih besar dari pada kandungan lignin pada kayu daun lebar. Menurut Rahmawati (1999), kadar selulosa, hemiselulosa, lignin dan zat ekstraktif sangat bervariasi antara satu jenis kayu dengan jenis kayu yang lain. Variasi tersebut juga terlihat dalam satu pohon pada lokasi yang berbeda. Kadar lignin dari beberapa bahan baku disajikan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Kadar lignin (metode klason) dari berbagai bahan baku
No. Bahan Baku Lignin (%)
1 Eceng Gondok (serat) 15,90 2 Damen Giling 25,48 3 Bambu Beru 20,78 4 Pinus Merkusi 24,35 5 Eucalyptus 27,36 Sumber : Sugesty (1984)
[image:32.595.133.486.609.717.2]Sjostrom (1995) menyatakan bahwa gugus-gugus fungsi sangat mempengaruhi reaktivitas lignin. Polimer lignin mengandung gugus-gugus metoksil, gugus hidroksil fenol, dan beberapa gugus aldehida ujung dalam rantai samping. Menurut Achmadi (1990), gugus fungsi yang sangat mempengaruhi reaktivitas lignin terdiri dari hidroksil fenolik, hidroksil benzilik, dan gugus karbonil. Frekuensinya beragam sesuai dengan lokasi morfologis dari lignin. Contoh keadaan gugus fungsi pada lignin dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Gugus-gugus fungsi lignin (setiap 100 unit C6C3)
Gugus Lignin Kayu Lunak Lignin Kayu Keras
Metoksil Hidroksil fenol Benzil alkohol Karbonil
92-97 15-30 30-40 10-15
139-158 10-15 50-50
Lignin merupakan komponen kimia yang menentukan morfologi spesifik dari jaringan tumbuhan tingkat tinggi. Tanaman primitif tanpa jaringan sel yang berdiferensiasi seperti fungi dan alga tidak mengandung lignin, karena kumpulan sel mereka tidak membutuhkan perlindungan (protective) dan kekuatan (supportive) yang diberikan oleh lignin. Lignin hanya dihasilkan oleh tanaman vascular, yang mengembangkan jaringan yang mempunyai fungsi khusus sebagai transportasi cairan dan kekuatan mekanik (Rahmawati, 1999).
Lignin dapat dibagi menjadi beberapa kelas menurut unsur-unsur strukturnya yaitu (Achmadi, 1990) :
a. Lignin guaiasil : terdapat pada kayu jarum (26-32%), dengan prazat koniferil alkohol.
b. Lignin guaiasil-siringil : merupakan ciri kayu daun lebar (20-28%, pada kayu tropis > 30%), dengan prazat koniferil alkohol : sinapil alkohol, nisbah 4:1 sampai 1:2.
Menurut Sugesty et al. (1986), lignin pada jenis gymnosperms terdiri dari unit guaiasil, lignin pada jenisangiosperms terdiri dari unit guaiasil dan siringil, sedangkan pada jenis rumput-rumputan terdiri dari unit guaiasil, siringil dan p-hidroksifenil.
B. Sifat Lignin
Menurut Damris et al. (1999), lignin mempunyai kelarutan yang sangat rendah dalam kebanyakan pelarut dan sangat sedikit larut dalam air. Fengel (1995) menyatakan pelarut-pelarut yang cocok untuk lignin analitik yang diisolasi dengan pelarut-pelarut organik adalah dioksana, dimetilsulfoksida (DMSO), formamida, dimetilformamida (DMF), tetrahidrofuran (THF), piridin, dikloroetana dan etilenaglikol-monoetileter (metil selosolv). Pelarut yang lain adalah asetil bromida dalam asam asetat dan heksa fluoropropanol. Lignin asam hampir tidak larut dalam semua pelarut. Lignin alkali teknis dan lignin sulfonat umumnya larut dalam air, alkali encer, larutan garam dan buffer.
Titik didih lignin secara pasti tidak dapat ditentukan. Namun, pemanasan kayu secara bertahap dengan suhu tinggi dapat dilihat penguraian thermal dari komponen kayu. Hemiselulosa terurai pada suhu 200-260oC, selulosa pada suhu 240-350oC dan lignin terurai pada rentang temperatur yang lebih luas yaitu 280-500oC (Sjostrom, 1995).
Salah satu faktor yang mempengaruhi fungsi lignin adalah bobot molekul. Bobot molekul rata-rata lignin tidak seragam karena beragamnya proses pembuatan pulp, proses isolasi lignin, degradasi makromolekul selama isolasi, efek kondensasi terutama pada kondisi asam dan ketidakteraturan sifat fisis lignin terlarut. Lignin umumnya tidak larut dalam pelarut sederhana, namun lignin alkali dan lignin sulfonat larut dalam air dan alkali encer. Lignin yang terlarut mempunyai distribusi bobot molekul yang bersifat ganda. Beberapa dari komponennya memiliki bobot molekul yang lebih tinggi. Lignin yang bobot molekulnya rendah, dalam larutan bobot molekulnya menjadi lebih tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa lignin mempunyai berat molekul yang lebih tinggi ketika terlarut (Salminah, 2001).
Karakteristik kimia lignin dapat diperoleh dengan analisis unsur dan penentuan gugus metoksil. Di samping itu, komponen-komponen non lignin diperhitungkan dengan cara penentuan abu dan polisakarida. Karakteristik analitik lebih lanjut adalah kandungan gugus fungsional lain (misalnya gugus fenolat dan hidroksil alifatik, gugus karbonil, karboksil) yang menunjukkan perubahan-perubahan struktur lignin yang disebabkan oleh prosedur isolasi atau perlakuan kimia (Meieret al., 1981dalamFengel, 1995).
C. Manfaat Lignin
Lignin dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar jika dibuat dalam jumlah besar dan dalam keadaan benar-benar kering. Lignin relatif lebih tinggi kandungan atom C dan H-nya, namun kandungan O-nya lebih rendah dibandingkan selulosa dan hemiselulosa, dan lignin sebagai bahan bakar lebih bernilai dibanding selulosa dan hemiselulosa karena nilai panas pembakarannya lebih besar (Judoamidjojoet al., 1989).
[image:35.595.167.462.500.674.2]Menurut Setiawan (2001), penggunaan lignin alkali adalah berdasarkan sifat-sifat kimia dan fisika dari lignin itu sendiri seperti dispersitas, daya rekat, stabilitas dan lainnya. Beberapa penggunaan lignin dan sifat produknya dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Penggunaan lignin dan sifat produknya Bidang Penggunaan Sifat Produknya 1. Bahan pewarna
2. Perekat kayu 3. Bahan pengemulsi
4. Dispersan bahan kimia pertanian 5. Pengkondisi tanah
6. Pengeboran sumur minyak 7. Resin fenolformaldehida
Dispersitas Daya rekat
Kestabilan emulsi Dispersitas Daya rekat Dispersitas Daya rekat Sumber : Setiawan (2001)
rendah. Bahan-bahan kimia berberat molekul rendah yang dapat dihasilkan dari lignin adalah vanilin, aldehida, asam vanilat, fenol, asam karbonat, benzena dan sebagainya. Lignin juga merupakan bahan mentah yang sangat baik untuk pembuatan serat sintetik seperti nilon, bahan farmasi dan pewarna yang baik.
Kemampuan lignin untuk meredam kekuatan mekanis yang dikenakan pada kayu, memungkinkan usaha pemanfaatan lignin sebagai bahan perekat (adhesive) dan bahan pengikat (binder) pada papan partikel (particle board) atau kayu lapis (plywood). Ketahanan terhadap perlakuan biokimia (fisiologis) dan perlakuan kimia di dalam batang melalui mekanisme enzimatik dan reaksi redoks memungkinkan lignin untuk diolah menjadi zat antioksidan (Rudatin, 1989).
D. Lindi Hitam (Black Liquor)
Lignin merupakan komponen terbesar yang terdapat dalam larutan sisa pemasak pulp atau lindi hitam. Lignin yang terkandung dalam lindi hitam kraft
kayu lunak sekitar 46 % dari padatan kering (Sjostrom, 1995).
Lindi hitam merupakan larutan sisa pemasak yang dihasilkan dari proses pembuatan pulp (proses pulping). Lindi hitam sangat mencemari lingkungan jika dibuang sehingga dilakukan usaha untuk mengurangi pembuangannya. Senyawa organik dalam lindi hitam biasanya digunakan sebagai bahan bakar dan senyawa anorganiknya diambil kembali.
[image:37.595.173.447.531.699.2]Menurut Sjostrom (1995), lindi hitam merupakan campuran yang sangat kompleks yang mengandung sejumlah besar komponen dengan struktur dan susunan yang berbeda. Bahan organik dalam lindi hitam yang dihasilkan setelah pembuatan pulp pada dasarnya terdiri dari lignin dan produk-produk degradasi karbohidrat disamping bagian-bagian kecil ekstraktif dan produk-produk reaksinya. Proses isolasi dan pemisahan komponen yang terdapat dalam larutan sisa pemasak (lindi hitam) dapat dihasilkan berbagai jenis produk antara lain lignosulfonat, gula, asam aldonat, etil alkohol, protein, asam asetat, butanol, dan asam laktat. Namun, lignin merupakan komponen terbesar yang terdapat dalam larutan sisa pemasak, karena itu proses isolasi dan pemisahan lignin lebih memungkinkan. Komposisi lindi hitam secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Komposisi lignin pada lindi hitamkraft kayu lunak
Bagian/Komponen Kandungan (% Padatan Kering) Lignin
Asam-asam Hidroksi Asam format
Asam asetat Ekstraktif
Senyawa-senyawa lain
Menurut Rudatin (1991), lindi hitam memiliki komponen utama air, senyawa anorganik berasal dari sisa cairan kimia pemasak serpih kayu, dan hasil reaksi yang berlangsung selama proses pemasakan, serta senyawa organik yang berasal dari serpih kayunya. Kira-kira setengah dari senyawa organik dalam lindi hitam tersebut berupa lignin yang memiliki distribusi berat molekul sekitar 200-500000.
Salah satu komponen kimia penting yang banyak terdapat dalam lindi hitam adalah lignin. Menurut Fengel (1995), pada industri pulp dan kertas, lignin harus dipisahkan dari selulosa untuk memperoleh serat yang lebih putih karena lignin menyebabkan warna kertas menjadi kuning. Di sisi lain, keberadaan lignin di lingkungan dapat menimbulkan pencemaran, walaupun daya larutnya (kelarutan) yang relatif kecil 0,2 ppm. Menurut Damris et al. (1999), lindi hitam juga mengandung komponen organik yang tinggi yang dapat mengganggu organisme perairan jika dibuang langsung ke perairan.
Karakteristik dari larutan sisa pemasak pulp dari proses soda ataupun dari proses yang lainnya berwarna coklat kehitaman dan berbau tidak enak. Warna coklat kehitaman dari larutan sisa pemasak pulp disebabkan oleh adanya bahan organik dan anorganik yang larut ataupun yang tersuspensi dalam larutan setelah proses pemasakan bahan baku. Bahan organik tersebut diantaranya zat ekstraktif dan lignin yang terdegradasi. Adapun bau yang ditimbulkan oleh larutan sisa pemasak pulp tersebut disebabkan oleh adanya senyawa belerang bivalen diantaranya metil merkaptan, dimetil sulfida ((CH3)2S) dan dimetil disulfida
(CH3-S-S-CH3) yang merupakan turunan dari hidrogen sulfida (Sjostrom, 1995).
E. Pulping Soda dan Pulping Sulfat (Kraft)
proses pulping adalah proses untuk mendapatkan pulp dengan cara memisahkan bahan berserat menjadi serat-serat individual melalui proses mekanis, semi kimia dan kimia. Serat tersebut didapat setelah komponen lignin yang mengikat serat dan zat ekstraktif yang tidak diinginkan dalam pembuatan pulp dilarutkan dan dihilangkan.
Lignin memberikan pengaruh yang kurang baik terhadap pulp, yaitu warna maupun sifat fisik pulp, lamanya waktu penggilingan pulp berbanding terbalik dengan jumlah lignin yang dikandung oleh pulp. Apabila pulp mengandung kadar lignin tinggi akan sukar digiling dan menghasilkan lembaran dengan kekuatan rendah (Rahmawati, 1999). Hal ini yang menyebabkan lignin harus dipisahkan dari pulp.
Proses pulping dapat digolongkan menjadi tiga yaitu proses mekanis, proses kimia dan semi kimia. Menurut Fengel (1995), proses mekanis adalah proses pembuatan pulp secara mekanis yaitu dengan penggilingan atau asah batu. Proses secara kimia atau semi kimia adalah proses pembuatan pulp menggunakan sejumlah bahan kimia ke dalam wadah pemasakan. Larutan kimia yang digunakan berupa alkali atau asam. Pembuatan pulp secara kimia yang dikenal adalah proses pembuatan pulp sulfit, proses pembuatan pulp kraft, dan proses soda. Setiap proses akan menghasilkan pulp dengan sifat yang berbeda dan untuk tujuan penggunaan yang berbeda pula.
Suhendra (1992) menyatakan bahwa proses kimia dan semi kimia dicirikan dengan penambahan bahan-bahan kimia dalam wadah pemasakan. Pemasakan dengan bahan kimia dimaksudkan untuk memisahkan serat selulosa dari lignin, tanin dan komponen lainnya. Larutan kimia yang digunakan dapat berupa asam atau alkali. Menurut Bahar (1983), proses pulping secara kimia atau sering disebut dengan proses alkali yang masih digunakan sampai saat ini adalah proses soda dan sulfat (kraft).
mengimbangi hilangnya natrium hidroksida, masing-masing natrium karbonat dan natrium sulfat.
Pada proses soda dankraft bahan baku dimasak di dalam digester yang berisi larutan soda api (NaOH). Selama berlangsungnya proses pemasakan polimer lignin akan terdegradasi dan kemudian larut dalam air (Damat, 1989). Larutnya lignin ini disebabkan oleh terjadinya transfer ion hidrogen dari gugus hidroksil pada lignin ke ion hidroksil (Gilligan, 1974). Reaksi antara lignin dengan gugus hidroksil dapat dilihat pada Gambar 4.
CH3O CH3O
[image:40.595.127.508.262.347.2]OH CH C C + OH O CH C C + H2O
Gambar 4. Reaksi lignin dengan gugus hidroksil dari NaOH Sumber : Gilligan (1974)
Lignin lebih mudah larut dalam air pada proses sulfat (kraft), karena adanya ion-ion hidroksil dan hidrogen sulfida. Seperti yang dikemukakan oleh Sjostrom (1995), adanya ion hidrogen sulfida sangat membantu delignifikasi karena nukleofilisitas mereka yang berat jika dibandingkan dengan ion-ion hidroksil. Pemecahan ikatan-ikatan eter didorong oleh ion-ion hidroksil dan hidrogen sulfida, juga akan menghasilkan kenaikan hidrofilisitas lignin karena pelepasan gugus-gugus hidroksi fenol. Lignin yang terdegradasi larut dalam lindi pemasakan sebagai natrium fenolat.
Tujuan perlakuan kimia dalam proses pemasakan pulp adalah untuk memperoleh serat-serat selulosa sebanyak mungkin dengan cara melarutkan atau menghilangkan semaksimal mungkin komponen lignin yang mengikat serat (Rahmawati, 1999). Menurut Bahar (1983), pada proses soda terjadidelignifikasi
yang tidak sempurna karena ada bagian lignin yang tidak dapat dipecahkan, akibatnya sifat fisik kurang baik dan rendemen yang dihasilkan rendah. Sedangkan pada proses sulfat (kraft) proses delignifikasi sempurna karena terdapat sulfida yang akan melarutkan lignin dan pulp yang dihasilkan berkualitas baik.
mengakibatkan efek peningkatan larutan selulosa. Konsentrasi alkali aktif terhadap berat kayu yang sering dipakai berkisar 15-18%. Peningkatan konsentrasi alkali aktif yang terlalu tinggi menyebabkan kerusakan selulosa lebih besar dibandingkan lignin sehingga menurunkan rendemen dan kekuatan pulp serta kebutuhan pemutihan akan meningkat (Casey, 1980).
Damat (1989) menyatakan bahwa keasaman larutan selama berlangsungnya pemasakan dapat mencapai 13-14, dengan suhu 170oC, sedang tekanannya berkisar antara 7-7,7 atmosfir, selama proses terjadi pelepasan gas terutama gas CO2.
Tanaman Kayu Balok Kayu Pengulitan & Pemotongan
Sulfur Tangki Uap
Kulit Kayu
Penyimpan Chip Kayu
Proses Pemasakan (Pulping) Tangki Asam
Pembakaran Sulfur
Penyaringan
Pemutihan
Pengeringan & Pembentukan Lembaran Pulp
Penetralan
Penguapan
Produk Lignin
Fermentasi
Distilasi
Produk Etil Alkohol Tangki
Lignin Proses
Konsumen Pulp Mesin Kertas Tissue
Operasi Pengubahan Kertas Tissue
[image:42.595.106.516.72.668.2]Batu Kapur Air
F. Isolasi Lignin
Isolasi lignin merupakan tahap pemisahan lignin. Berbagai teknik isolasi lignin telah dipelajari, tetapi pada prinsipnya sama yaitu diawali dengan proses pengendapan padatan. Menurut Damat (1989), pengendapan lignin dalam larutan sisa pemasak terjadi sebagai akibat terjadinya reaksi kondensasi pada unit-unit penyusun lignin (para-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol) yang semula larut akan terpolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar.
Menurut Sjostrom (1995), isolasi lignin dibedakan pada tiga metode yaitu isolasi dengan pengasaman yang menggunakan pereaksi anorganik, isolasi dengan metode Cellulolytic Enzyme Lignins (CEL), dan Milled Wood Lignin (MWL). Setiawan (2001) menyatakan proses pemisahan lignin dapat dilakukan dengan beberapa metode seperti di bawah ini :
1. Pengasaman dan presipitasi dengan gas buang atau CO2
2. Pengasaman dan presipitasi dengan limbah asam 3. Ultrafiltrasi
4. Penukaran Ion 5. Elektrodialisis
6. Koagulasi dengan bahan kimia 7. Flokulasi dengan pemanasan
Beberapa cara untuk memisahkan lignin dari bahan baku digunakan pereaksi anorganik yaitu H2SO4 pekat dan HCl pekat dengan tujuan untuk mendestruksi
karbohidrat (Sugesty, 1991). Pengendapan lignin dalam larutan sisa pemasak terjadi sebagai akibat terjadinya reaksi kondensasi pada unit-unit penyusun lignin yaitu para-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol yang semula larut akan mengalami repolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar.
Menurut Lin (1992), secara umum pengasaman lindi hitam dapat menggunakan asam mineral seperti H2SO4 atau HCl dengan proses pengadukan
yang baik. Konsentrasi asam yang digunakan sebaiknya berada diantara 5 dan 20% untuk mencegah terjadinya proses pengasaman sebagian sehingga mencapai pengasaman yang seragam.
Menurut Sjostrom (1995), reaksi kondensasi akan meningkat dengan semakin meningkatnya keasaman. Barsinai dan Wayman (1976) juga menyatakan bahwa penambahan asam kuat pada larutan sisa pemasak pulp dapat menyebabkan terjadinya degradasi polisakarida, dekomposisi kompleks lignin-karbohidrat dan meningkatnya berat molekul lignin karena adanya reaksi polimerisasi.
Proses isolasi dengan metode pengasaman banyak digunakan untuk mendapatkan lignin dengan kemurnian tinggi (Kim et al., 1987). Urutan prosesnya adalah sebagai berikut :
1. Pengendapan lignin dengan asam sulfat
2. Pelarutan endapan lignin dengan menggunakan NaOH 3. Pengendapan lagi dengan menggunakan asam sulfat 4. Pencucian dengan air
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Bahan dan Alat
Bahan utama yang digunakan untuk isolasi lignin adalah lindi hitam (black liquor) pulp soda dan lindi hitam pulp sulfat (kraft) yang diperoleh dari digester sisa proses pemasakan pulp. Kedua jenis lindi hitam berasal dari pabrik pulp dan kertas yang berbeda. Bahan-bahan kimia yang digunakan adalah H2SO4, NaOH,
kertas saring, kertas pH, NaCl, HCl, etanol, phenolpthalin, metil jingga dan aquades.
Alat-alat yang digunakan adalah cawan porselen, gelas ukur, erlenmeyer, timbangan, mortar, pengaduk, oven, penangas air, pendingin tegak, sentrifuse, pipet, pH meter, tanur, alat titrasi, corong, gelas piala, buchner, desikator dan spektrofotometer FT-IR (Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy).
B. Metode Penelitian
1. Persiapan Sampel
Pada persiapan sampel dilakukan pengujian pH, massa jenis, padatan total, kadar abu tersulfatasi, dan kadar senyawa organik terhadap lindi hitam pulp soda dan pulp sulfat (kraft). Prosedur persiapan sampel dapat dilihat pada Lampiran 1.
2. Isolasi Lignin
Lindi hitam diisolasi ligninnya dan dilakukan pengujian statistik berdasarkan pengaruh jenis lindi hitam yaitu lindi hitam dari proses soda dan sulfat (kraft) dan konsentrasi asam (H2SO4) untuk memproduksi lignin dengan kondisi
isolasi terbaik dan mengetahui pengaruh jenis lindi hitam dan konsentrasi asam (H2SO4) terhadap rendemen dan kemurnian lignin yang dihasilkan.
Proses isolasi ini mengacu pada metode isolasi yang dikembangkan oleh Kim
diendapkan melalui cara titrasi oleh asam sulfat (H2SO4 5%). Titrasi
dilakukan secara perlahan-lahan (1 ml per menit) sampai pH 2. Endapan lignin dipisahkan dari lindi hitam yang telah diasamkan dengan menggunakan alat sentrifuse. Untuk meningkatkan kemurnian lignin, endapan lignin dilarutkan dalam larutan alkali yaitu NaOH 1N, kemudian disaring dengan kertas saring sehingga dihasilkan larutan lignin dengan kemurnian yang lebih tinggi. Selanjutnya larutan lignin diendapkan kembali dengan cara titrasi menggunakan asam sulfat (H2SO4 5%) (seperti proses
pengendapan pertama). Endapan lignin dipisahkan dari larutan dengan menggunakan alat sentrifuse. Endapan lignin dicuci menggunakan aquades dan disaring menggunakan penyaring vakum. Endapan yang telah dicuci dikeringkan dalam oven (50-60oC). Diagram alir proses isolasi lignin dari lindi hitam menggunakan asam sulfat (H2SO4) 5% dapat dilihat pada Gambar
6 (metode yang sama dilakukan untuk penggunaan asam sulfat dengan konsentrasi yang bervariasi yaitu 10, 15 dan 20%).
3. Karakterisasi Isolat Lignin
Sentrifuse 4500 rpm, 20 menit
Penyaringan dengan kertas saring
[image:47.595.143.533.78.737.2]Sentrifuse 4500 rpm, 20 menit
Gambar 5. Diagram alir proses isolasi lignin dari lindi hitam Lindi Hitam
Pengendapan Lignin dengan H2SO4 5 %
(1 ml per menit sampai pH 2)
Endapan Lignin
Dilarutkan dengan NaOH 1N
Larutan Lignin
Pengeringan dengan oven (50-60oC) Endapan Lignin
Lignin Larutan Non Lignin
Padatan Non Lignin
Larutan Non Lignin
Penyaringan dengan kertas saring
Larutan lindi hitam Sisa-sisa padatan
Pengendapan Lignin dengan H2SO4 5 %
(sama seperti pengendapan pertama)
Pencucian dengan Aquades dan Penyaringan Vakum Larutan Non Lignin
C. Rancangan Percobaan
1. Perlakuan
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh jenis lindi hitam dan konsentrasi H2SO4 pada isolasi lignin terhadap rendemen dan kemurnian
lignin yang dihasilkan, serta untuk mengetahui kondisi isolasi lignin yang terbaik. Faktor-faktor yang diujikan pada unit percobaan isolasi lignin adalah :
A.Jenis Lindi Hitam
A1 = Lindi HitamKraft
A2 = Lindi Hitam Soda B.Konsentrasi H2SO4
B1 = Konsentrasi 5% B2 = Konsentrasi 10% B3 = Konsentrasi 15% B4 = Konsentrasi 20%
2. Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rancangan acak lengkap faktorial yang melibatkan dua faktor dengan dua kali ulangan. Faktor pertama adalah jenis lindi hitam (2 taraf) yaitu lindi hitam kraft dan lindi hitam soda, sedangkan faktor kedua adalah konsentrasi H2SO4 (4 taraf)
yaitu konsentrasi H2SO4 5%, 10%, 15% dan 20%. Pada rancangan percobaan
ini terdapat 2 x 4 = 8 kombinasi perlakuan dengan dua kali ulangan sehingga terdapat 2 x 4 x 2 = 16 satuan percobaan. Model matematis rancangan percobaan adalah (Mattjik dan Sumertajaya, 2002) :
Y
ijk= + A
i+ B
j+ AB
ij+ €
k (ij)dimana :
Yijk : variabel respon dari hasil observasi ke-k yang terjadi karena
µ : nilai tengah populasi
Ai : efek taraf ke-i faktor jenis lindi hitam (i = 1,2)
Bj : efek taraf ke-j faktor konsentrasi H2SO4 (j = 1,2,3,4)
ABij : efek interaksi antara taraf ke-i faktor jenis lindi hitam dan taraf
ke-j faktor konsentrasi H2SO4
€
k(ij) : galat percobaan dari faktor jenis lindi hitam ke-i dankonsentrasi H2SO4 ke-j dan ulangan ke-k
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Karakteristik Lindi Hitam (Black Liquor)
Lindi hitam (black liquor) yang digunakan dalam penelitian ini adalah lindi hitam pulp soda dan lindi hitam pulp sulfat (kraft) dari pabrik pulp dan kertas. Kedua jenis lindi ini diperoleh dari digester sisa pemasakan pulp.
Kedua jenis lindi hitam ini merupakan sisa proses pulping secara kimia. Larutan pemasak yang digunakan kedua jenis lindi adalah kaustik soda (NaOH) tetapi pada lindi hitam sulfat (kraft) ditambahkan natrium sulfida (Na2S) pada
larutan pemasaknya. Hal ini sesuai dengan yang dikemukakan oleh Fengel (1995) yang menyatakan bahwa natrium hidroksida merupakan bahan kimia pemasak utama dalam proses soda dan kraft, sedangkan dalam pembuatan pulp sulfat (kraft) natrium sulfida merupakan komponen aktif tambahan.
[image:50.595.150.475.488.690.2]Kedua jenis lindi hitam menggunakan bahan baku yang berbeda. Lindi hitam soda menggunakan tanaman non kayu yaitu jerami padi, sedangkan lindi hitam sulfat (kraft) menggunakan kayueucalyptus. Karakteristik kedua jenis lindi hitam secara visual berwarna coklat kehitaman. Lindi hitam sulfat (kraft) berwarna lebih gelap dibandingkan lindi hitam soda (Gambar 7).
Sjostrom (1995) menyatakan bahwa warna coklat kehitaman dari larutan sisa pemasak pulp disebabkan oleh adanya bahan organik dan anorganik yang larut ataupun yang tersuspensi dalam larutan setelah proses pemasakan bahan baku. Bahan organik tersebut diantaranya zat ekstraktif dan lignin yang terdegradasi.
Selain memiliki warna coklat kehitaman, kedua jenis lindi hitam memiliki karakteristik lain yaitu bau yang tidak sedap. Gilligan (1974) menyatakan bahwa bau tidak sedap pada lindi hitam disebabkan oleh senyawa kimia seperti metil merkaptan, dimetil sulfida ((CH3)2S) dan dimetil disulfida (CH3-S-S-CH3).
Pembentukan gas-gas tersebut diawali dengan reaksi pemutusan ikatan metil aril eter pada salah satu unit penyusun lignin. Selain itu, bau tidak sedap pada lindi hitam juga disebabkan oleh terdegradasinya asam lemak menjadi asam-asam lemak berantai pendek seperti asam butirat, senyawa hasil degradasi karbohidrat, dan terbentuknya asam format dan asam asetat.
[image:51.595.130.494.446.602.2]Karakteristik lain dari kedua jenis lindi hitam yang diuji secara kimia adalah pH, massa jenis, padatan total, abu tersulfatasi dan senyawa organik yang disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6. Karakteristik lindi hitam soda dan sulfat (kraft)
Parameter Lindi
Soda
Lindi Sulfat (kraft)
pH 9,50 13,10
Massa jenis 1,03 1,10 Padatan total (%) 5,88 18,67 Abu tersulfatasi (%) berdasarkan
padatan total 37,30 31,80 Senyawa organik (%) berdasarkan
padatan total 62,70 68,20
larutan kaustik soda (NaOH). Sjostrom (1995) menyatakan bahwa larutan sisa pemasak pulp yang menggunakan proses alkali mempunyai pH yang tidak kurang dari 12. Penurunan pH pada larutan sisa pemasak disebabkan oleh terbentuknya gas CO2, asam asetat, asam format selama berlangsungnya pemasakan (Santoso,
1995).
Massa jenis kedua jenis lindi hitam tidak berbeda jauh, lindi hitam soda memiliki massa jenis sebesar 1,03 dan massa jenis lindi hitamkraft sebesar 1,10. Padatan total, abu tersulfatasi dan senyawa organik kedua jenis lindi hitam memiliki nilai yang berbeda. Padatan total merupakan residu yang diperoleh dari hasil penguapan lindi hitam pada suhu tertentu (SNI 06-1839-1990), sedangkan senyawa organik dalam lindi hitam adalah senyawa-senyawa yang antara lain selulosa, hemiselulosa dan lignin dalam lindi hitam (SNI 06-2235-1991).
Perbedaan padatan total, abu tersulfatasi dan senyawa organik diduga disebabkan oleh perbedaan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan pulp dan proses pulping yang berbeda. Lindi hitam soda menggunakan jerami padi (tanaman non kayu), sedangkan lindi hitam kraft menggunakan kayu eucalyptus
(kayu daun lebar) sebagai bahan baku pulp. Kedua jenis bahan baku memiliki komposisi senyawa-senyawa organik yang berbeda. Kandungan lignin pada kayu
eucalyptus lebih besar dibandingkan pada jerami padi. Kandungan lignin pada kayu eucalyptus sekitar 27,36% (Sugesty, 1984), sedangkan pada jerami padi mengandung lignin sekitar 12,5% (Damat, 1989). Proses pulping yang digunakan kedua pabrik juga berbeda, lindi hitam soda menggunakan proses soda sedangkan lindi hitamkraft menggunakan proses sulfat (kraft).
Pada proseskraft senyawa organik selain selulosa seperti lignin lebih mudah terpisah dari pulp dibandingkan pada proses soda yang terlarut dalam lindi hitam, sehingga padatan total dan senyawa organik pada lindi hitam kraft lebih tinggi dibandingkan pada lindi hitam soda.
Sugesty et al. (1986) menyatakan bahwa lignin pada pulp soda lebih tinggi dibandingkan pada pulp sulfat (kraft). Ini disebabkan pemasakan dengan proses soda kurang baik karenadelignifikasitidak sempurna, sedangkan pada pemasakan dengan proses sulfat lignin lebih banyak larut dalam Na2S yang mampu
hitam. Hal ini ditunjukkan dengan kadar lignin yang lebih tinggi pada lindi hitam sulfat.
Meskipun pada proses soda terjadi proses delignifikasi yang kurang sempurna, namun sampai saat ini proses soda masih sering digunakan terutama untuk pembuatan pulp berbahan baku tanaman non kayu. Hal ini sesuai dengan pendapat Fengel (1995), proses soda telah banyak diganti dengan proses sulfat terutama dalam pembuatan pulp kayu lunak tetapi masih merupakan proses yang penting untuk menghasilkan pulp serat bukan kayu.
B. Isolasi Lignin
Isolasi lignin merupakan tahap pemisahan lignin. Berbagai teknik isolasi telah dipelajari, tetapi pada prinsipnya sama yaitu diawali dengan proses pengendapan padatan. Menurut Damat (1989), pengendapan lignin dalam larutan sisa pemasak terjadi sebagai akibat terjadinya reaksi kondensasi pada unit-unit penyusun lignin (para-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol) yang semula larut akan terpolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar.
Metode isolasi lignin yang digunakan dalam penelitian ini mengacu pada metode yang dikembangkan oleh Kimet.al.(1987). Lignin diisolasi dari dua jenis lindi hitam yang berbeda yaitu lindi hitam dari proses pulping soda dan pulping
kraft. Isolasi dilakukan menggunakan asam sulfat (H2SO4) dengan berbagai
konsentrasi yaitu 5, 10, 15 dan 20%.
Saat ini proses pulping yang banyak digunakan adalah proses kimia yaitu proses soda dan sulfat (kraft) yang menghasilkan lindi hitam soda dan sulfat (kraft). Isolasi lignin dari kedua jenis lindi hitam akan menghasilkan sifat dan karakteristik lignin yang berbeda. Menurut Fengel (1995), lignin hasil isolasi lindi hitam soda disebut dengan lignin soda sedangkan lignin hasil isolasi lindi hitam sulfat (kraft) disebut dengan lignin sulfat (kraft).
penambahan natrium hidroksida terjadi proses delignifikasi yang tidak sempurna sehingga lignin dalam lindi hitam yang terlarut lebih sedikit dibandingkan proses sulfat. Pada proses pemasakan pulp yang menggunakan proses sulfat, penambahan natrium sulfida (Na2S) akan melarutkan lignin lebih banyak yang
terlarut dalam lindi hitam, sehingga kadar lignin pada lindi hitam sulfat lebih tinggi dibandingkan dari lindi hitam soda.
Isolasi lignin dari kedua jenis lindi hitam menggunakan asam sulfat (H2SO4)
untuk proses pengendapan lignin. Hal ini sesuai dengan pendapat Kim et al. (1987) yang menyatakan bahwa penggunaan H2SO4dalam isolasi lignin lebih baik
dibandingkan menggunakan HCl karena lignin yang dihasilkan mengandung kation logam seperti Na yang lebih rendah dibandingkan isolasi dengan menggunakan HCl. Hasil penelitian Nurhayati (1993) juga menyatakan bahwa penggunaan beberapa jenis asam tidak memberikan pengaruh nyata terhadap rendemen dan sifat ligninnya. Menurut Damat (1989), untuk mengisolasi lignin dari larutan sisa pemasak pulp sebaiknya digunakan asam sulfat (H2SO4) karena
secara ekonomis lebih murah.
Asam akan mengendapkan lignin dari lindi hitam karena lignin tidak larut dalam larutan asam. Konsentrasi yang digunakan dalam isolasi lignin ini bervariasi yaitu konsentrasi H2SO45%, 10%, 15% dan 20%. Menurut Lin (1992),
secara umum pengasaman lindi hitam dapat menggunakan asam mineral seperti H2SO4 atau HCl dengan proses pengadukan yang baik. Konsentrasi asam yang
digunakan sebaiknya berada diantara 5 dan 20% untuk mencegah terjadinya proses pengasaman sebagian sehingga mencapai pengasaman yang seragam.
Sjostrom (1995) menyatakan bahwa reaksi kondensasi akan meningkat dengan meningkatnya keasaman. Selain itu, menurut Barsinai dan Wayman (1976), penambahan asam kuat pada larutan sisa pemasak pulp dapat menyebabkan terjadinya degradasi polisakarida, dekomposisi komplek lignin-karbohidrat dan meningkatnya bobot molekul lignin karena adanya reaksi polimerisasi.
dilihat bahwa isolat lignin soda berwarna coklat kehitaman, sedangkan isolat ligninkraft lebih gelap dibandingkan isolat lignin soda.
Gambar 8. Isolat lignin
(1) Isolat lignin soda ; (2) Isolat ligninkraft
C. Rendemen Lignin
Rendemen isolat lignin dihitung berdasarkan padatan total dari masing-masing lindi hitam. Berdasarkan nilai rata-rata rendemen (Lampiran 3) dari berbagai konsentrasi, terlihat bahwa rendemen isolat lignin kraft berkisar antara 24,03%-27,74%, sedangkan isolat lignin soda berkisar antara 20,52%-22,04%.
Berdasarkan analisis keragaman denganα = 0,05, diketahui bahwa jenis lindi hitam, konsentrasi H2SO4 dan interaksi antara jenis lindi hitam dengan konsentrasi
H2SO4 berpengaruh nyata terhadap rendemen lignin yang ditandai dengan nilai
Pr > F memiliki nilai yang lebih kecil dariα = 0,05 (Lampiran 4).
Dari hasil uji lanjut Duncan diketahui bahwa rendemen dari lindi hitamkraft
berbeda nyata dengan rendemen lindi hitam soda. Rendemen lignin yang diisolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 20% berbeda nyata dengan rendemen hasil
isolasi yang menggunakan konsentrasi H2SO4 15%, 10% dan 5%, tetapi rendemen
hasil isolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 15% tidak berbeda nyata dengan
rendemen hasil isolasi menggunakan konsentrasi H2SO410% dan rendemen hasil
isolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 10% tidak berbeda nyata dengan
rendemen hasil isolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 5%. Kombinasi
27, 74 24, 59 24, 52 24, 03 22, 04 21, 53 21, 12 20, 52 0 5 10 15 20 25 30
5 10 15 20
Konsentrasi H2SO4 (%)
R e nde me n li gn in (%) Kraft Soda
nyata terhadap rendemen ditunjukkan oleh kombinasi perlakuan yang menggunakan lindi hitamkraftdan konsentrasi H2SO4 20%. Kombinasi perlakuan
lainnya memberikan hasil rendemen yang tidak berbeda nyata (Lampiran 4). Kombinasi perlakuan yang memberikan hasil rendemen terbesar diperoleh dari kombinasi perlakuan jenis lindi hitam kraft dan konsentrasi H2SO4 20%
dengan nilai rendemen sebesar 27,74%. Hal ini menunjukkan kombinasi perlakuan jenis lindi hitam kraft dan konsentrasi H2SO4 20% yang digunakan
dalam isolasi lignin adalah kombinasi perlakuan terbaik.
Gambar 9 memperlihatkan bahwa peningkatan konsentrasi H2SO4
menyebabkan rendemen lignin rata-rata meningkat baik pada isolat lignin soda maupunkraft dan rendemen rata-rata iso
