ISOLASI LIGNIN DARI TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT (TKKS)
SKRIPSI
OLEH
070405014
MASDAYANI RAMBE
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ISOLASI LIGNIN DARI TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT (TKKS)
SKRIPSI
OLEH
070405014
MASDAYANI RAMBE
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
ISOLASI LIGNIN DARI TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT (TKKS)
Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi sarjana teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara, skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan duplikasi hasil jiblakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai aturan yang berlaku.
Medan, 15 April 2013
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul :
ISOLASI LIGNIN DARI TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT (TKKS)
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada tanggal 22 Mei 2013 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui, Medan, 5 Juni 2013 Koordinator Skripsi Dosen pembimbing
Dr. Ir. Iriany, M.Si
NIP. 19640613 199003 2 001 NIP. 19680425 199903 2004 Ir. Netti Herlina, MT
Dosen Penguji I Dosen penguji II
Prof.Dr.Ir. Rosdanelli Hasibuan,MT
NIP. 19680808 199403 2003 NIP. 19570725 198701 2001 Dra. Siswarni. MZ.MS
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Swt atas segala berkat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Isolasi Lignin Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit,” berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakulatas Teknik Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Melalui penelitian ini diperoleh kondisi optimum rendemen dan kadar kemurnian serta pencirian gugus fungsi yang tertinggi dari tandan kosong kelapa sawit. Sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan, khususnya dalam pembuatan lignin dari tandan kosong kelapa sawit. Manfaat lain yang diperoleh, yaitu dapat meningkatkan nilai ekonomis dari sekam padi dan mengurangi masalah limbah tandan kosong kelapa sawit.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis, untuk itu secara khusus penulis mengucapakan terima kasih kepada Ir. Netti Herlina, MT. yang telah banyak membantu.
DEDIKASI
Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada kedua orang tua penulis, A. Rambe dan R. Nasution yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dan dalam proses pengerjaan skripsi ini.
Dedikasi skripsi ini penulis tujukan kepada :
1. Kedua orang tua penulis, A. Rambe dan R. Nasution. 2. Keluarga penulis.
3. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Andi nata dan Harmaja simatupang atas kerjasamanya yang sangat baik selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.
6. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2007 yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Masdayani Rambe NIM : 070405014
Tempat/tgl lahir : P. Sidimpuan 22 juni 1989 Nama orang tua : Ahmad Rambe
Alamat orang tua :
Jl.Sibolga Km 14. Desa Sitaratoit Kec. Batang angkola, Kab. Tapsel Asal Sekolah
SD Negeri No. 100150 Sitaratoit tahun 1995-2001 MTS Swasta. YPKS Padang sidimpuan tahun 2001-2004 Ponpes Bharuddin. Muara tais tahun 2004-2007
Beasiswa yang diperoleh :
Beasiswa Bantuan Mahasiswa (BBM) tahun 2008-2009 Pengalaman Organisasi :
1. Covalen Study Grup periode 2010/2011 sebagai anggota Bidang logostik.
2. Himatek sebagai anggota
ABSTRAK
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan salah satu limbah padat yang dihasikan oleh industri perkebunan kelapa sawit yang banyak mengandung serat. Ditinjau dari komposisi kimianya, TKKS mempunyai potensi untuk digunakan sebagai sebagai sumber bahan kimia yaitu lignin. Lignin dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai bahan pengikat, perekat, pengisi, surfaktan, produk polimer, dispersan dan sumber bahan kimia lainnya. Penelitian ini menggunakan serbuk serat TKKS yang telah dibersihkan dari zat ekstraktif dengan mengekstraknya menggunakan benzene : etanol 96% (2:1, v/v) selama 6 jam. Serbuk serat ini kemudian dimasak dengan variasi pemasakan 1,2,3 jam dengan variasi penambahan NaOH 10%,15%,dan 20% sehingga diperoleh lindi hitam, dan variasi pengenceran lindi hitam pada saat isolasi lignin. Hasil penelitian menunjukkan rendemen lignin optimum yang diperoleh yaitu 16,42% dengan kemurnian lignin 84,21% pada perlakuan pemasakan 2 jam dengan penambahan NaOH 20% dan proses pengenceran.
ABSTRACT
Oil palm empty fruit bunches (TKKS) is one of the solid waste generated by the palm oil industry that contain lots of fiber. Based from its chemical composition, TKKS has the potential to be used as a source of chemicals that lignin. Lignin can be used commercially as binders, adhesives, fillers, surfactants, polymer products, dispersants and other chemicals. This study used fiber powder TKKS cleared of extractive substances to extract them using benzene: 96% ethanol (2:1, v / v) for 6 hours. Fiber powder is then cooked with a variety of cooking 1,2,3 hours with the addition of NaOH variation of 10%, 15%, and 20% to obtain the black liquor, black liquor and dilution variations during lignin isolation. The results showed that the optimum yield of lignin obtained is 16.42% with 84.21% purity lignin in cooking 2 hour treatment with the addition of 20% NaOH and diluting the black liquor 1:2. The test results showed FT-IR has wavelengths lignin constituent functional groups in according with the standard lignin.
DAFTAR ISI
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI... ii
PENGESAHAN... iii
DAFTAR LAMPIRAN... xiii
DAFTAR SINGKATAN... xiv
2.2.1 Pemanfaatan Lignin dalam Dunia Industr... 9
2.2.2 Delignifikasi ... 10
2.2.3 Isolasi Lignin ... 12
2.3 Tata Laksana Penelitian ... 13
2.3.1 Persiapan Bahan Baku... 13
2.3.2 Delignifikasi TKKS ... 13
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 15
3.1 Bahan dan Peralatan ... 15
3.1.1 Bahan ... 15
3.1.2 Peralatan ... 15
3.2 Diagram alir Penelitian ... 15
3.2.1 Pembuatan Serbuk TKKS ... 15
3.2.2 Proses Isolasi Lignin dari TKKS... 16
3.3 Uji Lignin pada Penelitian ... 18
3.2.1 Rendemen Lignin ... 18
3.2.2 Kadar Lignin ... 18
3.3.3 Analisa Lignin dengan Spektrofotometer FT-IR ... 19
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN... 20
4.1 Hasil Penelitian ... 20
4.2 Pembahasan ... 21
4.2.1 Rendemen Lignin ... 21
4.2.1.1 Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Rendemen Lignin ... 21
4.2.1.2 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen Lignin ... 22
4.2.1.3 Pengaruh Pengenceran Lindi terhadap Rendemen Lignin ... 23
4.2.2 Kemurnian Lignin ... 24
4.2.2.1 Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin ... 25
4.2.2.2 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Kemurnian Lignin ... 26
4.2.2.3 Pengaruh Pengenceran Lindi terhadap Kemurnian Lignin ... 27
4.2.3 Karakteristik Senyawa Penyusun Lignin berdasarkan FT-IR ... 28
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 31
5.1 Kesimpulan ... 31
5.2 Saran ... 31
Daftar Pustaka ... 32
Lampiran A (Data Penelitian) ... 34
Lampiran B (Contoh Perhitungan) ... 35
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit...5
Gambar 2.2 (1) p-koumaril, (2) konoferil, (3) sinapil alcohol...7
Gambar 2.3 Struktur Lignin Kraft Pine...9
Gambar 2.4 Reaksi Lignin dengan gugus hidroksil NaOH...11
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Rendemen Lignin...21
Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap rendemen lignin...22
Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Pengenceran Lindi Hitam terhadap Rendemen Lignin………...23
Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin...25
Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Kemurnian Lignin....26
Gambar 4.6 Pengaruh Pengenceran Lindi Hitam terhadap Kemurnian Lignin...27
Gambar 4.7 grafik FT-IR Isolat Lignin...28
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit...6
Tabel 2.2 Sifat Fisik dan Morfologi Tandan Kosong Kelapa Sawit ...6
Tabel 2.3 Pemanfaatan Lign danTurunanya... 10
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
DAFTAR SINGKATAN
TKKS Tandan Kosong Kelapa Sawit CPO Crude Oil Palm
ABSTRAK
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan salah satu limbah padat yang dihasikan oleh industri perkebunan kelapa sawit yang banyak mengandung serat. Ditinjau dari komposisi kimianya, TKKS mempunyai potensi untuk digunakan sebagai sebagai sumber bahan kimia yaitu lignin. Lignin dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai bahan pengikat, perekat, pengisi, surfaktan, produk polimer, dispersan dan sumber bahan kimia lainnya. Penelitian ini menggunakan serbuk serat TKKS yang telah dibersihkan dari zat ekstraktif dengan mengekstraknya menggunakan benzene : etanol 96% (2:1, v/v) selama 6 jam. Serbuk serat ini kemudian dimasak dengan variasi pemasakan 1,2,3 jam dengan variasi penambahan NaOH 10%,15%,dan 20% sehingga diperoleh lindi hitam, dan variasi pengenceran lindi hitam pada saat isolasi lignin. Hasil penelitian menunjukkan rendemen lignin optimum yang diperoleh yaitu 16,42% dengan kemurnian lignin 84,21% pada perlakuan pemasakan 2 jam dengan penambahan NaOH 20% dan proses pengenceran.
ABSTRACT
Oil palm empty fruit bunches (TKKS) is one of the solid waste generated by the palm oil industry that contain lots of fiber. Based from its chemical composition, TKKS has the potential to be used as a source of chemicals that lignin. Lignin can be used commercially as binders, adhesives, fillers, surfactants, polymer products, dispersants and other chemicals. This study used fiber powder TKKS cleared of extractive substances to extract them using benzene: 96% ethanol (2:1, v / v) for 6 hours. Fiber powder is then cooked with a variety of cooking 1,2,3 hours with the addition of NaOH variation of 10%, 15%, and 20% to obtain the black liquor, black liquor and dilution variations during lignin isolation. The results showed that the optimum yield of lignin obtained is 16.42% with 84.21% purity lignin in cooking 2 hour treatment with the addition of 20% NaOH and diluting the black liquor 1:2. The test results showed FT-IR has wavelengths lignin constituent functional groups in according with the standard lignin.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) termasuk dalam kelas Angiospermae, subkelas Monocotyledonae, divisi Tracheophyta, ordo Palmae,famili Arecaceae, genus elaeis dan spesies guineensis (Hartley, 1967). Tanaman kelapa sawit mulai dipanen pada umur 2,5 - 4 tahun dan rata-rata menghasilkan buah 20-22 tandan per tahun. Pada tahun-tahun pertanaman berbuah sekitar 3-6 kg, tetapi semakin tua berat bertambah yaitu 25-35 kg per tandan. Jumlah buah per tandan pada tanaman yang cukup tuamencapai 1.600 buah (Fauzi et al., 2002). Menurut Darnoko (1992), dari satuton tandan buah segar (TBS) yang diolah akan dihasilkan minyak sawit kasar(CPO) sebanyak 0,21 ton (21%) serta minyak inti sawit (PKO) sebanyak 0,05ton (5%) dan sisanya merupakan limbah dalam bentuk tandan buah kosong, serat dan cangkang biji yang jumlahnya masing-masing sekitar 23%, 13,5%dan 5,5% dari tandan buah segar.
Peningkatan luas areal perkebunan tersebut akan menyebabkan penambahan jumlah produksi minyak kelapa sawit dan jumlah industri pengolahannya. Hal tersebut berimplikasi pada limbah padat yang dihasilkan industri minyak kelapa sawit, khususnya berupa tandan kosong kelapa sawit. Ketersediaan limbah tandan kosong yang dihasilkan dari industri minyak kelapa sawit di Indonesia semakin banyak.
Komoditas kelapa sawit memiliki berbagai macam kegunaan baik untuk industri pangan maupun non pangan/oleochemical serta produk samping/limbah. Luas area pertanaman kelapa sawit di Indonesia terus mengalami peningkatan sejak tahun 1999 hingga tahun 2006. Peningkatan tertinggi terjadi dalam kurun waktu 2000 – 2001 yaitu seluas 555,358 Ha (13.36%) dan kurun waktu 2005 – 2006 yaitu seluas 621,109 Ha (11.39%). Saat ini luas area pertanaman kelapa sawit mencapai 7 juta Ha dan produksi 18 juta ton CPO (Dirattanhun, 2008).
juta ton. Sampai saat ini, pemanfaatan TKS masih relatif terbatas, yaitu digunakan langsung sebagai mulsa di perkebunan kelapa sawit, atau dibakar dalam incinerator dan abunya dimanfaatkan sebagai subtitusi pupuk kalium. Pemanfaatan TKS sebagai pupuk kalium atau mulsa masih dinilai tidak ekonomis, karena biaya transportasi dan operasional yang relatif tinggi dan menyebabkan terjadi polusi udara. Pada TKS kandungan seratnya mencapai sekitar 70 % dan komposisi kimia TKS mengandung selulosa yang cukup banyak yaitu 37,76%. Seperti bahan kayu dan jaringan penunjang tumbuh-tumbuhan lainnya menurut Darnoko dkk (2001) dan Wirjosentono (1999) komposisi kimia tandan kosong sawit limbah kelapa sawit terdiri dari selulosa (37,76%), lignin (22,23%), holoselulosa (66,07%) dan bahan terestraksi (7,78%).
Sementara itu, ditinjau dari komposisi kimianya, TKS mempunyai potensi untuk digunakan sebagai sebagai sumber bahan kimia. Salah satu komponen bahan kimia yang terkandung dalam TKS adalah senyawa lignin dengan kandungan 22 % (Nuryanto, 2000). Penggunaan lignin pada saat sekarang dan masa depan merupakan bidang yang luas dan semakin meningkat kepentingannya. Lignin dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai bahan pengikat, perekat, pengisi, surfaktan, produk polimer, dispersan dan sumber bahan kimia lainnya terutama turunan benzen pada berbagai industri. Pada kebanyakan penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai bagian integral dari kayu. Hanya dalam hal pembuatan pulp, lignin dilepaskan dari kayu dalam bentuk terdegradasi yang terlarut dalam larutan sisa pemasak (lindi hitam), dan merupakan salah satu sumber lignin yang berpotensi besar.
Lignin tidak hanya diperoleh dari bahan kayu ataupun limbahnya. Bahan non kayu seperti limbah padat hasil pertanian merupakan bahan berlignoselulosa yang berpotensi menjadi salah satu sumber lignin. Limbah padat industri kelapa sawit merupakan limbah yang mengandung lignoselulosa. Salah satu jenis limbah padat dari industri ini adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS).
lignin secara kimiawi dipilih. Lignin dari serat TKKS dapat diisolasi melalui proses delignifikasi, yaitu proses pelarutan lignin (pulping).
Proses delignifikasi terdiri dari proses mekanis, semi kimia, kimia (alkali, sulfat/kraft, sulfit) dan proses non konvensional yang lebih berwawasan lingkungan. Pada kenyataannya, proses pulping secara konvensional tersebut memiliki beberapa kelemahan, terutama terhadap rendemen pemasakan yang rendah, biaya produksi tinggi, laju delignifikasi rendah dan pencemaran lingkungan karena adanya limbah larutan pemasak.
Lignin larut dalam pelarut organik, karbohidrat larut dalam air sedangkan selulosa tidak larut pada kedua larutan tersebut. Hal tersebut merupakan dasar dalam proses pulping organosolv. Proses organosolv akhir-akhir ini banyak diteliti dan dicoba penerapannya. Hal ini disebabkan adanya beberapa faktor ekonomis yang lebih menguntungkan, yaitu rendemen pulp tinggi, daur ulang lindi hitam dapat dilakukan dengan mudah, tidak menggunakan unsur sulfur, dapat menghasilkan by-products berupa lignin dan hemiselulosa dengan tingkat kemurnian tinggi, dampak terhadap lingkungan rendah dan dapat dioperasikan secara ekonomis pada skala relatif kecil (Sarkanen, 1989).
1.2 Perumusan Masalah
Perumusan masalah pada penelitian ini adalah bagaimana menghasilkan rendemen isolat lignin terbesar dengan tingkat kemurnian isolat lignin yang terbaik, serta karakterisasi lignin yang diisolasi dari tandan kosong kelapa sawit. Serta menegetahui bagaimana perlakuan terhadap tandan kosong kelapa sawit sehingga diperoleh rendeman lignin yang baik.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui pengaruh waktu pemasakan TKKS, pengaruh penambahan katalis NaOH,pengaruh pengenceran lindi hitam terhadap rendemen lignin dan kemurnian lignin.
1.4 Manfaat Percobaan
Penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi tentang potensi limbah TKS sebagai salah satu bahan dasar sumber lignin serta,diharapkan dapat meningkatkan nilai ekonomis TKKS.
1.5 Ruang Lingkup
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Penelitian dilakukan menggunakan proses ekstraksi terhadap bahan baku tandan kosong kelapa sawit dengan variabel tetap pada proses delignifikasi
Kondisi delignifikasi serpih TKKS terdiri dari :
• ukuran serbuk TKKS (mesh) : 40
• berat kering serpih (BKS) TKKS : 250 gram
• larutan pemasak : 10:1 (v/b) terhadap BKS
• komposisi larutan pemasak : etanol teknis 95% : air (1:1)
• suhu maksimum : 1700C
• konsentrasi H2SO4 : 20 %
Adapun variabel peubah pada proses ini yaitu:
• konsentrasi basa NaOH : 10;15;20%
• variasi pengenceran : 1:1 ; 1:2 ; 1:3
• waktu pada suhu maksimum : 1, 2, 3 jam
Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain yaitu: tandan kosong kelapa sawit, asam sulfat (H2SO4) pekat, natrium hidroksida (NaOH),
kertas saring whatmen, Aquadest.
Adapun peralatan yang digunakan pada penelitian ini antara lain yaitu: labu ekstraksi, buret, gelas ukur, cawan porselen, desikator, hot plate, corong, ball mill, labu erlenmeyer, neraca analitik, pH meter, oven, termometer
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
Indonesia merupakan negara penghasil minyak kelapa sawit kedua setelah Malaysia. Luas areal perkebunan kelapa sawit di Indonesia semakin meningkat beberapa tahun terakhir ini. Hal tersebut terbukti dari data Direktorat Jendral Perkebunan Perkelapa Sawitan Indonesia yang menunjukkan bahwa luas areal perkebunan kelapa sawit Indonesia mengalami peningkatan setiap tahunnya berkisar 2,75-29,91%. Peningkatan luas areal perkebunan tersebut akan menyebabkan penambahan jumlah produksi minyak kelapa sawit dan jumlah pengolahannya(DirjenPerkebunan,2005).
Komoditas kelapa sawit memiliki berbagai macam kegunaan baik untuk industri pangan maupun non pangan/oleochemical serta produk samping/limbah. Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah padat lignoselulosa yang dihasilkan dari industri perkebunan kelapa sawit memiliki kandungan serat, komposisi bahan organik dan mineral yang cukup tinggi Oleh karena itu tandan kosong kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pada industri seperti industri pulp dan kertas atau industri kimia lainnya yang memanfaatkan bahan baku berbasis serat.
Luas area pertanaman kelapa sawit di Indonesia terus mengalami peningkatan
sejak tahun 1999 hingga tahun 2006. Peningkatan tertinggi terjadi dalam kurun waktu
2000 – 2001 yaitu seluas 555,358 Ha (13.36%) dan kurun waktu 2005 – 2006 yaitu
seluas 621,109 Ha (11.39%). Saat ini luas area pertanaman kelapa sawit mencapai 7
juta Ha dan produksi 18 juta ton CPO. Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) atau
Empty Fruit Bunch (EFB) adalah limbah padat yang dihasilkan oleh pabrik minyak
sawit mentah atau Crude Palm Oil (CPO). Dalam satu hari pengolahan bisa
dihasilkan ratusan ton TKKS. Komponen utama TKS adalah selulosa, hemiselulosa,
dan lignin. TKKS dapat diolah menjadi pulp atau furfural (Dirattanhun, 2008).
sebagai bahan bakar boiler atau dibuang di jalan-jalan di daerah perkebunan kelapa sawit untuk mengeraskan jalan.
Gambar 2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit
Hasil samping berupa limbah tandan kosong kelapa sawit yang belum dikembangkan penggunaannya perlu mendapat perhatian penuh sehingga usaha perkebunan kelapa sawit lebih maju. Tandan kosong mengandung 30-35% K2O
dan 3-5% MgO, oleh karena itu pemanfaatannya dapat dibakar menjadi abu yang cukup berguna sebagai pupuk dan untuk menetralkan pH hasil samping cair pabrik pengolahan minyak sawit. Tandan kosong dan serat dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan pulp, namun kualitas kertas yang dihasilkan masih rendah oleh sebab itu diperlukan penelitian yang lebih mendalam (Naibaho, 1990).
Tabel 2.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit
NO. Parameter Kandungan (%)
1 Lignin 22,60
2 A-selulosa 48,80
3 Holoselulosa 71,80
4 Pentosan 25,90
5 Kadar abu 1,60
Tabel 2.2 Sifat Fisik dan Morfologi Tanan Kosong Kelapa Sawit
Parameter TKKS bagian pangkal TKKS bagian ujung Panjang Serat (mm)
Kadar bukans serat (% b/b)
0,63 (Sumber : Purwito dan Firmanti, 2005)
2.2 LIGNIN
Zat organik polimer yang banyak dan penting dalam dunia tumbuhan selain selulosa adalah lignin. Lignin terdapat di dalam dinding sel dan sebagian terdapat pada lamela tengah (di daerah antar sel). Struktur lignin sangat beraneka ragam tergantung dari jenis tanamannya. Secara umum polimer lignin disusun oleh unit-unit fenil propana yaitu-kumaril alkohol, koniferil alkohol, dan sinapil alkohol (Gambar 1) yang merupakan senyawa induk (prazat) dari lignin (Davin dan Lewis 2005).
Gambar 2.2 (1) p-koumaril alkohol, (2) konoferil alkohol, (3) sinapil alkohol
Distribusi lignin di dalam dinding sel dan kandungan lignin bagian pohon yang berbeda tidak sama. Contohnya yaitu 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. Umumnya pada penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai bagian integral kayu. Dalam pembuatan pulp dan pengelantangan, lignin dilepaskan dari kayu dalam bentuk terdegradasi dan berubah, serta merupakan sumber karbon lebih dari 35 juta ton tiap tahun di seluruh dunia yang sangat potensial untuk keperluan kimia dan energi (Fengel dan Wegener, 1995).
Menurut Kirk dan Othmer (1952), lignin terdiri dari 61-65% karbon, 5,0-6,1% hidrogen dan oksigen dengan panas pembakarannya sebesar 11.300 B.t.u/lb (6.280 kal/gram). Secara fisis lignin berwujud amorf (tidak berbentuk), berwarna kuning cerah dengan bobot jenis berkisar antara 1,3 – 1,4 bergantung pada sumber ligninnya dan indeks refraksi sebesar 1,6. Lignin bersifat tidak larut dalam air, larutan asam dan larutan hidrokarbon. Dikarenakan lignin tidak larut dalam asam sulfat 72%, maka sifat ini sering digunakan untuk uji kuantitatif lignin. Lignin tidak dapat mencair, tetapi akan melunak dan kemudian menjadi hangus bila dipanaskan. Lignin yang diperdagangkan larut dalam alkali encer dan dalam beberapa senyawa organik.
kayu daun jarum sebesar 14-15% sedangkan pada kayu daun lebar sebesar 20-21%. Gugus metoksil merupakan gugus reaktif yang mudah bereaksi dengan air (Kirk dan Othmer, 1952).
Lignin umumnya tidak larut dalam pelarut sederhana, namun lignin alkali dan lignin sulfonat larut dalam air, alkali encer, larutan garam dan buffer. Faktor-faktor yang mempengaruhi bobot molekul lignin, yaitu keragaman prosedur isolasi, degradasi makromolekul selama isolasi, efek kondensasi terutama pada kondisi asam. Bobot molekul rata-rata lignin kraft dan lignin sulfonat berkisar 2000-1000.000. Pada suasana asam lignin cenderung melakukan kondensasi. Peristiwa ini menyebabkan bobot molekul lignin bertambah, dan dalam keadaan yang sangat asam, lignin terkondensasi ini akan mengendap (Achmadi,1990).
Pada industri pulp dan kertas, lignin dipisahkan dari selulosa untuk menghasilkan pulp. 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).
2.2.1 Pemanfaatan Lignin dalam Dunia Industri
Penggunaan lignin pada saat sekarang dan masa depan merupakan bidang yang luas dan semakin meningkat kepentingannya. Lignin dapat dimanfaatkan sebagai sumber bahan kimia karena lignin mempunyai gugus aktif yang dapat direaksikan dengan gugus lain sehingga menghasilkan senyawa baru dengan struktur dan manfaat berbeda dari struktur kimia senyawa asalnya. Senyawa baru (turunan lignin) diperoleh dengan melakukan modifikasi struktur lignin dengan proses lebih lanjut.
Menurut Fengel dan Wegener, 1995 lignin dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai bahan pengikat, perekat, pengisi, surfaktan, produk polimer, dispersan dan sumber bahan kimia lainnya terutama turunan benzen pada berbagai industri. Pada kebanyakan penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai bagian integral dari kayu. Pemanfaatan lignin dan turunannya dapat disajikan pada table dibawah ini:
Tabel 2.3 Pemanfaatan Lignin dan Turunannya
NO. Jenis Pengunaan Aplikasinya
1 Pendispersi Karbon hitam, pestisida, zat warna, pigmen, keramik
2 Pengemulsi, penstabil campuran
Tanah, permukaan jalan, aspal, lilin, karet, sabun, lateks,
3 Penyaringan logam Industri air, mikro industry pertanian
4 Aditif Lumpur pengeboran, beton, penggilingan semen, bahan penyamak, plastic vinil
5 Pengikat/perekat Pupuk, tinta cetak, mineral, pelapis, pengecoran
6 Pereaksi Urea Formaldehid Fenol, furan, epoksida, urethane
7 Dan lain-lain Koagulan protein, pelindung koloid, resin penukar ion, penagkap oksigen, dll
2.2.2 Delignifikasi Dengan Metode Organosolv
Proses pulping merupakan proses pelarutan lignin (delignifikasi). Menurut Bahar (1983), selama pemasakan terjadi reaksi cepat dimana terjadi pemutusan ikatan lignin karbohidrat sehingga lignin yang lepas larut dalam larutan pemasak, serta reaksi lambat dimana terjadi kondensasi dan polimerisasi kembali yang menyebabkan lignin tidak larut dalam larutan pemasak. Reaksi kondensasi lignin dapat terjadi dalam proses delignifikasi karena suasana asam akan secara langsung terjadi, yaitu dengan keluarnya gugus asetil dari serpih kayu selama pemasakan (Schroeter, 1991).
Proses organosolv dapat digambarkan sebagai suatu proses delignifikasi pada suhu pemasakan pulp dengan menggunakan pelarut organik (metanol, etanol, asam asetat, kelompok amina dengan atom C yang rendah dan lain-lain) sebagai media reaksi. Menurut Bahar (1983), proses organosolv didasarkan pada perbedaan kelarutan komponen kimia bahan baku pulp, dimana lignin dan ekstrakstif larut dalam pelarut organik, karbohidrat dengan bobot molekul rendah dapat larut dalam air sedangkan selulosa tidak larut dalam kedua larutan tersebut. Delignifikasi pada proses organosolv disebabkan oleh terputusnya ikatan eter dalam molekul lignin (Sundquist, 1999).
Penggunaan pelarut organik dimaksudkan untuk mengurangi tegangan permukaan larutan pemasak pada suhu tinggi, mempercepat penetrasi ke dalam serpih dan difusi dari hasil pemutusan lignin dalam kayu ke dalam larutan pemasak. Disamping itu, penggunaan pelarut organik digunakan agar delignifikasi lebih sempurna dan merata serta untuk mengurangi waktu pemasakan (Bahar, 1983).
diikuti oleh alkohol, furfural serta campuran fenol dengan bobot molekul rendah (Sarkanen et al., 1980).
Menurut Marton dan Granzow (1982), penggunaan etanol-air dengan penambahan basa akan mentransformasi sodium hidroksida ke dalam basa polisakarida dengan menyerap ion hidroksil. Penambahan basa akan menyebabkan tingginya konsentrasi ion hidroksil dalam larutan pemasak sehingga mempercepat pemutusan pada ikatan intra molekul lignin saat ekstraksi dan mempercepat delignifikasi.
Selama berlangsungnya proses pemasakan dalam digester yang berisi larutan soda api (NaOH), polimer lignin akan terdegradasi dan kemudian larut dalam larutan pemasak. Larutnya lignin ini disebabkan oleh terjadinya transfer ion hidrogen dari gugus hidroksil pada lignin ke ion hidroksil (Darnoko, 1995).
Gambar 2.4 Reaksi Lignin dengan gugus hidroksil NaOH pada proses delignifikasi
2.2.3 Isolasi Lignin
Lignin dapat diisolasi dari kayu bebas ekstraktif sebagai sisa yang tidak larut setelah penghilangan polisakarida dengan hidrolisis. Lignin dapat dihidrolisis dan diekstraksi dari kayu atau diubah menjadi turunan yang larut. Isolasi lignin pada berbagai serat umumnya tidak menghasilkan lignin murni karena di dalam kandungan lignin masih terdapat lignoselulosa lainnya seperti hemiselulosa. Adanya unit kompleks dari ikatan lignin dengan hemiselulosa menyebabkan isolasi lignin mengalami kesulitan mendapatkan rendemen lignin murni. Untuk mendapatkan lignin yang murni dan kandungan zat anorganik yang lebih sedikit diperlukan kondisi optimum pada saat pengasaman dan pemisahan lignin (Rostika, 2002).
memisahkan lignin dari bahan baku digunakan pereaksi anorganik yaitu H2SO4
pekat dan HCl pekat dengan tujuan untuk mendestruksi karbohidrat. Isolasi yang dilakukan pada pH rendah akan dihasilkan rendemen yang lebih tinggi, karena reaksi polimerisasi yang terjadi pada pH yang lebih rendah berlangsung lebih sempurna sehingga semakin banyak unit penyusun lignin yang semula larut mengalami polimerisasi lagi dan membentuk polimer lignin. Reaksi kondensasi akan meningkat dengan meningkatnya keasaman (Sugesty, 1991).
Proses isolasi dengan metode pengasaman banyak digunakan untuk mendapatkan lignin dengan kemurnian tinggi. Urutan prosesnya adalah sebagai berikut :
• Pengendapan lignin dengan asam sulfat
• Pelarutan endapan lignin dengan menggunakan NaOH.
• Pengendapan lagi dengan menggunakan asam sulfat.
• Pencucian dengan air.
• Pengeringan padatan lignin
Isolasi lignin adalah proses pemisahan senyawa bukan lignin (nonlignin) dari lignin. Beberapa metode isolasi lignin diantaranya:
1). MetodeKlason;
2).Metode Björkman disebut juga “lignin kayu yang digiling”(Milled Wood Lignin /MWL);
3). Metode CEL,Cellulolythic Enzyme Lignin atau “lignin enzim selulolitik”; 4). Metode Isolasi Lignin Teknis, yaitume tode isolasi lignin dari larutan sisa pemasak pulp (Guerraet al.2006).
1) Metode Klason; Lignin Klason diperoleh setelah penghilangan polisakarida dari kayu yang diekstraksi (bebas ekstraktif) dengan hidrolisis asam sulfat 72 % (Caballeroet al. 1997 ).
3) Metode CEL (Cellulolythic Enzyme Lignin ) atau “lignin enzimselulolitik”, adalah isolasi lignin menggunakan enzim yang dihasilkan dari mikroorganisme perusak kayu (dalam hal ini jamur).Limbah atau serbuk kayu direndam semalam, selanjutnya diberi jamur perusak kayu dan diinkubasi. Selulosa diuraikan oleh jamurpenghasil enzim-enzim, dan lignin terpisah dalam bentuk endapan(Guerraet al . 2006; Lara MA 2003)
.4) Metode Isolasi Lignin Teknis, yaitu metode isolasi lignin dari larutansisa pemasak pulp. Berbagai teknik isolasi lignin telah lama dipelajari, namun pada prinsipnya sama, yaitu diawali dengan proses pengendapan padatan. Berdasarkan perbedaan kelarutannya, lignin dapat diisolasi dari lindi hitam dengan cara mengendapkannya pada pH 2 menggunakan H2SO4 ataupun HCl. Pengendapan lignin dalam larutan sisa pemasak terjadi sebagai akibat reaksi kondensasi pada unit-unit penyusun lignin (p -koumaril,koniferil dan sinapil alkohol) yang semula larut, akan terpolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar (Davin dan Lewis 2005;Sjöström 1995; Kimet al.1987).
Dan pada penelitian ini metode yang digunakan adalah metode klason yang digunakan sebagai metode pengujian karena dinilai hasil dari metode klason lebih relevan.
2.3 TATA PELAKSANAAN PENELITIAN 2.3.1 Persiapan Bahan
Pada dasarnya tahap ini adalah tahap perlakuan pendahuluan untuk menyiapkan bahan agar hasil akhir ekstraksi menghasilkan produk yang memiliki kualitas dan kuantitas yang baik. Penghilangan bahan yang tidak diinginkan. Perlakuan ini dimaksudkan untuk mendapatkan lignin yang berkualitas baik, proses ini terdiri dari pencucian, pengeringan, dan penghalusan bertujuan untuk menghilangkan zat-zat ekstraktif.
2.3.2 Delignifikasi TKKS
dimasukkan kedalam digester. Pemasakan ini dilakukan dua tahap, yaitu pemasakan dari suhu kamar sampai suhu maksimum (waktu reaksi) dan pemasakan yang dipertahankan pada suhu maksimum (waktu pada suhu maksimum) selama waktu tertentu.
Kondisi delignifikasi serpih TKKS terdiri dari :
• berat kering serpih (BKS) TKKS : 250 gram
• larutan pemasak : 10:1 (v/b) terhadap BKS
• komposisi larutan pemasak : etanol teknis 95% : air (1:1)
• NaOH : 10%, 15%, 20% terhadap BKS
• suhu maksimum : 1700C
• Konsentrasi H2SO4 : 20%
Hasil delignifikasi terdiri atas dua bagian yaitu lindi hitam dan serpih (pulp) yang agak lunak. Serpih yang dihasilkan dicuci dengan aseton teknis, kemudian dengan air dan sisa cairan pencucian ditambahkan pada lindi hitam tersebut. Lindi hitam disaring dengan menggunakan kain nylon 20 μm untuk memisahkan bahan terlarut dalam lindi hitam (filtrat) dan tidak terlarut (residu).
2.3.3 Isolasi lignin dari lindi hitam TKKS
Isolasi lignin yang dilakukan mengacu pada metode isolasi yang dikembangkan Kim et al. (1987). Sebanyak 500 ml lindi hitam yang telah disaring (filtrat) diencerkan dengan aquadest. Caranya dengan memasukkan 100 ml lindi hitam dan 100 ml aqua DM dalam beaker glass yang di aduk dengan pengaduk magnetik Pengasaman di lakukan dengan asam sulfat 10;20 % hingga pH 2 sambil di aduk cepat dengan pengaduk magnetic serta pemanasan hingga suhu 60
o
C. Pengendapan lignin terjadi selama 30 menit. kemudian didiamkan minimal selama 8 jam agar pengendapan sempurna. Untuk meningkatkan kemurnian lignin, endapan lignin tersebut dilarutkan kembali kedalam larutan alkali yaitu NaOH 1 N, kemudian larutan lignin diendapkan kembali dengan cara titrasi menggunakan asam (H2SO4) seperti proses pengendapan pertama. Endapan lignin
menggunakan H2SO4 0,01 N, dilanjutkan pencucian dengan aquades dan disaring
menggunakan penyaring vakum. Endapan yang telah dicuci dikeringkan dalam oven (50-600C) selama 24 jam sehingga dihasilkan lignin berbentuk serbuk/tepung.
2.4 ANALISA BIAYA PRODUKSI ISOLASI LIGNIN
2.4 ANALISA BIAYA PRODUKSI ISOLASI LIGNIN
Analisa biaya produksi ini hanya menghitung biaya untuk bahan baku dan daya listrik yang digunakan untuk proses pengenceran.
Harga TKKS = Rp 500/ kg [3] Harga Lignin Isolat = Rp 4.200/ kg [33] Biaya Peminjaman Alat = Rp 40.000/ Bln [3] Biaya Tenaga Kerja = Rp 5000/ Orang [3] Asumsi,
jumlah TKS yang diproduksi 100 kg maka jumlah lignin yang dihasilkan yaitu, 20 % x 100 kg = 20 kg.
Dari proses delignifikasi yang dihasilkan 50 % dari tandan kosong kelapa sawit. Maka,
Biaya pembelian TKKS = 20 kg x Rp 500/ kg = Rp 10.000,- Harga lignin dari TKS = (50 % x 20 kg) x Rp 2.200/ kg
= 10 kg x Rp 2.200/ kg = Rp 22.000,-
Daya untuk pengaduk magnetic 1,6 kW [38]. Waktu optimum proses pengenceran 2 jam.
Daya yang digunakan = 1,6 kW x 2 h = 3,2 kWh Tarif dasar listrik per kWh Rp 600,- [34]
Biaya listrik untuk magnetic = 3,2 kWh x Rp 600,- = Rp 1.920,-
Hasil yang diperoleh adalah harga penjualan lignin isolat dikurangi biaya pembelian TKKS dan biaya listrik untuk magnetic.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1Bahan dan Peralatan 3.1.1 Bahan
o Tandan kosong kelapa sawit o Etanol/alkohol
o Natrium hidroksida (NaOH) o Asam sulfat (H2SO4)
o Benzene o Aquadest
3.1.2 Peralatan o Labu ekstraksi o Buret
o Gelas ukur o Cawan porselen o Desikator o Hot plate o Corong o Ball mill
o Labu erlenmeyer o Neraca analitik o pH meter o oven
o Termometer
3.2 Bagan Alir Penelitian 3.2.1 Pembuatan Bahan
TKKS
Dipotong-potong 2-3 cm Mulai
Pencucian dengan air lalu dikeringkan dalam oven pada 700C
Penggilingan dengan ball mill
Pengayakan dengan ukuran 40 mesh
Serbuk TKKS
Diekstraksi dengan menggunakan benzene : etanol 96% (2:1, v/v) selama 6 jam
Dikeringkan dalam oven pada suhu 700C
Lindi Hitam TKKS
Pemasakan serat TKKS pada digester, dengan penambahan NaOH (10; 15; 20% selama 1;2;3 jam pada suhu 1700C
Mulai
Serat TKKS hasil delignifikasi Lindi Hitam
(Lignin Terlarut)
Penyaringan dengan kain nylon 20
Dilakukan variasi pengenceran Lindi Hitam : Aqua DM 1:1; 1:2 ; 1:3
Ditambah H2SO4 20% sampai pH 2 sambil diaduk cepat
dengan pengaduk magnetic serta pemanasan hingga suhu 60oC selama 30 menit
Filtrat disentrifuse selama 20 menit
Dicuci dengan H2SO4 0,01 N
3.2.2 Proses Isolasi Lignin dari Serpih TKKS
Cairan sisa pencucian
3.3 Uji Lignin pada Penelitian 3.3.1 Rendemen Lignin
Rendemen lignin dihitung berdasarkan perbedaan berat antara lignin yang diperoleh setelah dikeringkan dengan berat serpih TKKS yang digunakan. Rendemen dinyatakan dalam bentuk persen berat (gram) per berat serpih TKKS (% b/b).
3.3.2 Penentuan Kadar lignin (Metode Klason)
Lignin yang telah dikeringkan pada suhu 1050 dimasukkan kedalam gelas piala yang kemudian dilarutkan H2SO4 72 % volume 15 ml dengan perlahan lahan
selama 2-3 menit sambil diaduk, kemudian ditutup dengan kaca arloji sambil dibiarkan selama 2 jam. Hasil reaksi dipindahkan dalam labu erlenmeyer ukuran
Dicuci dengan aquadest
Saring vakum Filtrat
Padatan lignin
Pengeringan oven 50-60ºC,
Lignin Isolat
refluks selama 4 jam. Endapan lignin yang terbentuk lalu disaring dengan kertas saring yang telah ditimbang beratnya dan kemudian dicuci dengan aqua DM sampai bebas asam. Sampel dikeringkan dalam oven pada suhu 1050C dan ditimbang hingga berat konstan. Kemudian dapat dihitung kadar kemurnian lignin dengan cara:
Kadar kemurnian lignin= Berat kering lignin
Berat bahan x100%
3.3.3 Analisa lignin dengan spektrofotometer FT-IR (Rostika et al., 2002)
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Adapun hasil penelitian yang diperoleh yaitu sebagai berikut ini:
WAKTU NaOH PENGENCERAN Rendemen Lignin (%) Kadar Lignin (%)
4.2 Pembahasan
4.2.1 Rendemen Lignin
Rendemen lignin menunjukkan besarnya jumlah padatan lignin (satuan dalam gram) dalam setiap gram serpih TKKS yang digunakan. Rendemen lignin yang dihitung pada penelitian ini didasarkan pada berat serpih TKKS yang digunakan pada saat proses delignifikasi.
Hasil pengukuran rata-rata rendemen isolat lignin yang dihasilkan dari delignifikasi serbuk tandan kosong kelapa sawit pada penelitian ini berkisar antara 6,85% sampai 16,42% berat kering serpih. Adapun nilai rendemen lignin terendah yaitu 6,85% pada isolat lignin dengan perlakuan pemasakan 1 jam dengan penambahan katalis NaOH 10% dan proses pengenceran lindi hitam 1:1. Sedangkan nilai rendemen lignin tertinggi yaitu 16,42% pada isolat lignin dengan perlakuan pemasakan 2 jam dengan penambahan katalis NaOH 20% dan proses pengenceran lindi hitam 1:2.
Adapun hubungan antara variabel proses terhadap nilai rendemen lignin yang diperoleh dapat dijelaskan sebagai berikut ini.
4.2.1.1 Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Rendemen Lignin
Grafik di atas menunjukkan pengaruh antara waktu dan pemasakan lindi hitam tandan kosong kelapa sawit (TKKS) terhadap rendemen lignin yang dihasilkan. Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa secara umum terjadi peningkatan kadar rendemen lignin pada rentang waktu 1 jam sampai 2 jam, namun terjadi penurunan pada rentang waktu 3 jam. Nilai rendemen lignin pada pengenceran 1:1 saat waktu 1 jam yaitu 6,85%, meningkat menjadi 10,61%, dan terjadi penurunan pada waktu 3 jam menjadi 9,83%. Hal yang sama juga terjadi baik pada proses pengenceran lignin 1:2 maupun 1:3, dimana rendemen lignin mengalami peningkatan pada rentang 1 jam dan 2 jam dan menurun pada saat rentang waktu 3 jam.
Semakin bertambahnya waktu pemasakan akan mempengaruhi proses delignifikasi. Dimana peningkatan waktu pemasakan akan meyebabkan lignin yang terlarut akan semakin banyak dan proses impregnasi antara pelarut dengan serbuk TKKS semakin sempurna (Sjostrom, 1995). Namun pada waktu pemasakan yang cukup lama akan memicu terjadinya degradasi senyawa penyusun lignin yang menyebabkan menurunnya rendemen yang diperoleh.
4.2.1.2 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen Lignin
Grafik di atas menunjukkan pengaruh antara konsentrasi NaOH pada saat pemasakan lindi hitam tandan kosong kelapa sawit (TKKS) terhadap rendemen lignin yang dihasilkan. Berdasarkan gambar 4.2 di atas terjadi peningkatan rendemen lignin seiring dengan meningkatnya konsentrasi katalis NaOH pada waktu pemasakan Peningkatan rendemen lignin terjadi baik pada waktu pemasakan 1 jam dimana rendemen lignin meningkat dari 6,69% pada NaOH 10% menjadi 9,91% pada NaOH 15% dan 10,79 pada NaOH 20%. Namun pada pemasakan 2 dan 3 jam terjadi peningkatan kadar lignin seiring meningkatnnya NaOH namun turun pada konsentrasi NaOH 20%. Dimana rendemen lignin meningkat dari 12,81% pada NaOH 10% menjadi 16,25% pada NaOH 15%, namun mengalami penurunan menjadi 14,79% pada NaOH 20%.
Menurut Damat (1989), peningkatan konsentrasi NaOH memudahkan pemutusan ikatan senyawa penyusun lignin sehingga lignin lebih mudah dilarutkan pemasak, yang menyebabkan peningkatan padatan total pada lindi hitam tersebut sehingga kadar rendemen lignin pun meningkat. Terjadinya penurunan kadar rendemen lignin ini diduga karena pada konsentrasi NaOH yang lebih tinggi akan menyebabkan perusakan senyawa lignin yang menyebabkannya ikut terlarut pada pelarut dan terbawa saat penyaringan.
4.2.1.3 Pengaruh Pengenceran Lindi Hitam terhadap Rendemen Lignin
Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Pengenceran Lindi Hitam terhadap Rendemen 0
Pengenceran 1:1 Pengenceran 1:2 Pengenceran 1:3
Grafik di atas menunjukkan pengaruh antara pengenceran lindi hitam terhadap rendemen lignin yang dihasilkan. Berdasarkan gambar 4.3 di atas, dapat dilihat bahwa pada terjadi peningkatan kadar lignin seiring dengan peningkatan pengenceran lindi hitam yang dilakukan. Pada penggunaan katalis NaOH 15%, pada pengenceran lindi hitam 1:1 kadar lignin yg diperoleh 7,74 meningkat menjadi 8,53 pada pengenceran lindi hitam 1:2 dan pada pengenceran lindi hitam 1:3 menjadi 9,91. Demikian halnya pada saat penggunaan NaOH 10% saat pengenceran 1:1 dan 1:2, namun terjadi penurunan kadar lignin pada saat pengenceran lindi menjadi 1:3 walaupun penurunannya tidak terlalu signifikan.
Pengenceran lignin ini akan menurunkan konsentrasi lindi hitam yang akan dititrasi/ditambahkan dengan H2SO4 untuk mengkondensasi senyawa lignin
tersebut. Menurut Achmadi (1990), pada suasana asam lignin cenderung melakukan kondensasi sehingga pada saat pengendapan dilakukan semakin banyak lignin yang terisolasi. Sedangkan menurut Wayman (1976), penambahan asam yang terlalu kuat pada larutan sisa pemasak (lindi hitam) meyebabkan terjadinya degradasi polisakarida dan dekomposisi komplek lignin-karbohidrat.
4.2.2 Kemurnian Lignin
Kadar lignin menunjukkan kandungan lignin murni dalam tepung lignin. Menurut Damat (1989), kandungan lignin sangat dipengaruhi oleh interaksi antara jenis larutan sisa pemasak dan pH asam yang digunakan. Perbedaan kandungan lignin murni yang terkandung dalam tepung lignin diduga karena adanya perbedaan kandungan komponen-komponen non lignin. Kandungan lignin yang rendah menunjukkan bahwa lignin isolat masih mengandung komponen-komponen non lignin dalam jumlah lebih besar.
jam dengan penambahan katalis NaOH 20% dan proses pengenceran lindi hitam 1:1.
Adapun hubungan antara variabel proses terhadap nilai rendemen lignin yang diperoleh dapat dijelaskan sebagai berikut ini.
4.2.2.1 Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin
Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin
Grafik di atas menunjukkan pengaruh antara waktu pemasakan lindi hitam tandan kosong kelapa sawit (TKKS) terhadap kemurnian lignin yang dihasilkan. Dari gambar grafik 4.4 di atas dapat bahwa pada pengenceran 1:1 terjadi penurunan kemurnian lignin 75,72% menjadi 69,34 pada waktu pemasakan ditingkatkan dari 1 jam menjadi 2 jam, namun mengalami kenaikan lagi saat waktu pemasakan 3 jam menjadi 79,83%. Sedangkan pada pengenceran 1:3 pada saat waktu pemasakan 1 jam kemurnian lignin 73,24% meningkat menjadi 79,39% pada waktu pemasakan juga ditingkatkan.
Menurut Sjostrom (1995), penambahan waktu pemasakan akan mempengaruhi proses delignifikasi. Dimana peningkatan waktu pemasakan akan meyebabkan lignin yang terlarut akan semakin banyak dan proses impregnasi
pemasakan yang cukup lama akan memicu terjadinya degradasi senyawa penyusun lignin sehingga membentuk senyawa lain yang justru terlarut pada pelarut pada saat pengasaman lignin.
4.2.2.2 Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Kemurnian Lignin
Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Konsentrasi NaOH terhadap Kemurnian Lignin
Grafik di atas menunjukkan pengaruh antara pengenceran lindi hitam dan konsentrasi NaOH pada saat pemasakan lindi hitam tandan kosong kelapa sawit (TKKS) terhadap rendemen lignin yang dihasilkan. Dari gambar 4.5 di atas dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan kemurnian seiring peningkatan konsentrasi katalis NaOH. Peningkatan terjadi pada waktu pemasakan 2jam, dimana pada saat konsentrasi NaOH 10% kemurniannya 81,17% menjadi 85,79% pada konsentrasi 15% dan meningkat lagi menjadi 87,63% pada konsentrasi NaOH 20%.
Menurut Damat (1989), peningkatan kemurnian diduga terjadi karena penambahan konsentrasi katalis NaOH berarti juga akan menyebabkan meningkatnya ion [OH-] di dalam cairan pemasak. Ion-ion ini akan memutuskan ikatan dari struktur dasar pembentuk lignin sehingga lignin menjadi lebih mudah dilarutkan oleh pemasak pada proses delignifikasi. Sedangkan menurut Sjostrom (1995) peningkatan ion OH¯ banyak dikonsumsi oleh gugus asetil dari serpih kayu selama pemasakan, sehingga ion OH¯ tidak hanya melarutkan lignin tetapi
4.2.2.3 Pengaruh Pengenceran Lindi Hitam terhadap Kemurnian Lignin
Gambar 4.6 Pengaruh Pengenceran Lindi Hitam terhadap Kemurnian Lignin
Grafik di atas menunjukkan pengaruh antara pengenceran lindi hitam terhadap kemurnian lignin yang dihasilkan. Dari gambar 4.6 di atas dapat dilihat bahwa peningkatan kadar kemurnian lignin terjadi pada saat pengenceran lindi hitam 1:1 dan 1:2 lalu mengalami penurunan pada saat pengenceran lindi hitam 1:3 untuk kadar NaOH 15% dan 20%. Kemurnian lignin awal saat pengenceran 1:1 yaitu 75,27% meningkat menjadi 81,56% dan turun menjadi 74,55% pada pengenceran 1:3. Namun penurunan terjadi pada saat pengenceran 1:2 yaitu pada NaOH 10%, walaupun kembali mengalami penigkatan pada pengenceran selanjutnya.
Menurut Achmadi (1990), pada suasana asam lignin cenderung melakukan kondensasi. Pengasaman yang baik akan menyebabkan distribusi kondensasi senyawa lignin lebih merata. Sedangkan menurut Wayman (1976), penambahan asam yang terlalu kuat pada larutan sisa pemasak (lindi hitam) meyebabkan terjadinya degradasi polisakarida dan dekomposisi komplek lignin-karbohidrat.
50
Pengenceran 1:1 Pengenceran 1:2 Pengenceran 1:3
4.3 Karakteristik Senyawa Penyusun Lignin berdasarkan FT-IR
Pada penelitian ini, dalam rangka pencirian gugus fungsi polimer isolat lignin dari tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dilakukan dengan cara sidik jari (fingerprinting) dengan piranti inframerah (IR), yaitu menggunakan Fourier Transform InfraRed Spectroscopy (FT-IR). Isolat lignin yang dihasilkan dari kondisi isolasi terbaik dan menghasilkan rendemen dan kemurnian terbesar, selanjutnya diidentifikasi lebih lanjut dengan spektrofotometer FT-IR.
Gambar 4.6 : Struktur Lignin Aldrich
Menurut Sutiani (1997), spektrofotometerskopi inframerah merupakan salah satu teknik identifikasi struktur baik untuk senyawa organik maupun senyawa anorganik. Analisa ini merupakan metode semi empirik dimana kombinasi pita serapan yang khas dapat diperoleh untuk menentukan struktur senyawa yang terdapat pada suatu bahan.
Gambar 4.7 grafik FT-IR Isolat Lignin Tabel 4.2 Pencirian gugus fungsi lignin
Bil. Gelombang (cm-1)
Vibrasi C-H aromatik (Hergert, 1971)
parahidroksil propana, -OH, dan beberapa gugus aldehida ujung dalam rantai samping (Sjostrom, 1995).
Pada Gambar 4.7 dan Tabel 4.2 di atas hasil identifikasi gugus fungsi dengan FT-IR lignin kraft menunjukkan pola serapan pada daerah bilangan gelombang yang menunjukkan kisaran standar pita serapan pada lignin dan yang diperoleh pada penelitian. Pita serapan pada bilangan gelombang 3414,00 cm-1 menunjukkan uluran O-H. Pada pita serapan pada bilangan 2939,52 cm-1 diperoleh pada penelitian ini, menunjukkan uluran C-H metil. Dua pita serapan pada bilangan gelombang 1633,71 cm-1 dan 1506,41 cm-1 pada lignin yang diperoleh merupakan karakteristik dari cincin aromatic. Selanjutnya untuk pita serapan pada bilangan 1468,18 cm-1 menunjukkan gugus C-H asimetris. Untuk pita serapan pada bilangan 1278,81 cm-1 menunjukan vibrasi cincin guasil, serapan pita pada bilangan 1060,85 cm-1 menunjukkan uluran eter dan serapan pada bilangan 862,18 cm-1.
Berdasarkan gambar grafik FT-IR pada rentang bilangan gelombang antara 400-4000 cm-1 di atas dapat dilihat bahwa telah sesuai dengan standar kisaran pita serapan pada lignin dan relevan dengan gugus umum yang terdapat dalam lignin. Sehingga dapat disimpulkan bahwa senyawa tersebut memang benar-benar lignin. Adapun beberapa peak atau puncak absorbansi yang terjadi selain gugus umum tersebut disebabkan beberapa hal seperti sumber lignin yang berbeda, kemurnian lignin yang tidak terlalu sempurna yang menyebabkan adanya beberapa gugus pengotor yang masih terkadung dalam isolat lignin, terdapat variasi yang besar dalam struktur dan komposisi lignin, dan teknik pengukuran lignin yang berbeda dalam pelarut yang sesuai.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
1. Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan salah satu alternatif sumber lignin yang layak digunakan karena telah dibuktikan/diuji dengan FT-IR dan menambah nilai ekonomis TKKS tersebut.
2. Waktu pemasakan dan konsentrasi katalis NaOH berpengaruh terhadap proses isolasi lignin, sedangkan pengenceran lindi hitam pengaruhnya sangat kecil sekali.
3. Adapun keadaan optimum untuk rendemen lignin tertinggi yaitu 16,42% pada perlakuan pemasakan 2 jam dengan penambahan katalis NaOH 20% dan proses pengenceran lindi hitam 1:2.
4. Adapun keadaan optimum untuk kemurnian lignin tertinggi yaitu 87,63% dengan perlakuan pemasakan 2 jam dengan penambahan katalis NaOH 20% dan proses pengenceran lindi hitam 1:1.
5. Berdasarkan uji FT-IR terdeteksinya gugus unit guaiasil, siringil, parahidroksil propana, -OH yaitu senyawa gugus penyusun lignin.
5.2 SARAN
1. Perlu dilakukan variasi perlakuan berbeda seperti ukuran serbuk TKKS, kadar H2SO4 pada saat kondensasi, ataupun perbandingan serbuk terhadap
pelarut saat pemasakan, untuk mendapatkan lignin yang lebih optimum. 2. Perlu dicoba metode baru isolasi lignin tandan kosong kelapa sawit
DAFTAR PUSTAKA
Achmadi, S.S. 1990. Kimia Kayu. Depdikbud. Direktorat Pendidikan Tinggi, Pusat Antar Universitas Bioteknologi, IPB, Bogor.
Bahar, N. 1983. Pembuatan Pulp dengan Pelarut Organik. V, 3-5 Agustus 1983. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa Bandung, Bandung.
Darnoko, P. Guritno, A. Sugiharto dan S. Sugesty. 1995. Pembuatan Pulp dari Tandan Kosong Sawit dengan Penambahan Surfaktan. J. Pen. KelapaSawit. 3 (1): 75-87.
Dirattanhun, 2008. Pemanfaatan Limbah dan Hasil Samping Kelapa Sawit. Pada http:// ditjenbun.go.id/. 13 April 2009.
Fengel, D. dan G. Wegener. 1995. Kayu : Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-Reaksi. Diterjemaahkan oleh Sastrohamidjojo, H. Terjemahan dari : Wood : Chemical, Ultrastructure, Reactions. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta
Kirk R. E. dan D. F. Othmer.1952. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol.3. New York: Interscience Encyclopedia. Pp.327-338.
Marton, R dan S. Granzow. 1982. Ethanol-Alkali Pulping. J. Tappi. 65 : 6.
Naibaho, P.M. 1990. Diversifikasi Minyak Kelapa Sawit dan Inti Sawit dalam Upaya Meningkatkan daya Saing dengan Minyak Nabati lainnya dan Hewani. Buletin erkebunan. 21(2) : 107-124.
Rahmawati N. 1999. Struktur Lignin Kayu Daun Lebar dan Pengaruhnya terhadap Laju Delignifikasi. Tesis. Program Pasca Sarjana IPB, Bogor.
Rostika, I., M. Eddy, T. Bastian, E. Yuliani dan D. Elut. 1994. Upaya Peningkatan Kualitas Pulp Organosolv. Prosiding pada Simposium Selulosa dan Kertas XIV, 12-13 Januari 1994.
Sarkanen, K., V. S. Assiz and V. Chiang. 1980. Organosolv Pulping. Semi mannual Report I and II. College of Forest Resources, Univ. of Washington, New York.
LAMPIRAN A
DATA PERCOBAAN
LA. Data Penelitian
WAKTU NaOH PENGENCERAN Rendemen Lignin (%) Kadar Lignin (%)
LAMPIRAN B
CONTOH PERHITUNGAN
LB. Pembuatan Larutan
• Pembuatan Larutan Pemasak
- Serbuk TKKS bebas zat ekstraktif = 100 gr - Larutan pemasak 10:1 (v/b) = 1000 ml - Komposisi pemasak (Etanol:Air) 1:1
Etanol = 500 ml Air = 500 ml
- Dicampurkan 500 ml etanol dan 500 ml air dan dihomogenkan
• Pembuatan NaOH 10%
Ditimbang padatan NaOH sebanyak 10 gram, lalu ditambahkan dengan aquadest hingga volumenya 100ml lalu diaduk hingga homogen. Untuk pembuatan konsentrasi lain tinggal perbandingan massa NaOH dengan volume aquadest tersebut.
• Pembuatan NaOH 1N
Volume larutan = 1000 ml = 1 liter BM NaOH = 40,00 gr/mol
Massa NaOH yang diperlukan = V × N × BM = 1 × 1 × 40 = 40 gram
• Pembuatan H2SO4 20%
Volume larutan = 1000 ml = 1 liter BM H2SO4 = 98 gr/mol
N = 2
Molaritas H2SO4 20% yaitu:
Maka untuk membuat 1000 mllarutan H2SO4 20% dilakukan pengenceran
yaitu:
M1 x V1 = M2 xV2
3,755 M x 1000 ml = 18,4 V2
LAMPIRAN C GAMBAR PENELITIAN
1. Serat TKKS
2. Serbuk TKKS
4. Penyaringan Endapan Lignin
