Pengaruh Waktu Pemasakan dan Penambahan Katalis NaOH Terhadap Kemurnian Lignin dari Tandan Kosong Kelapa Sawit

PENGARUH WAKTU PEMASAKAN DAN

PENAMBAHAN KATALIS NAOH TERHADAP

KEMURNIAN LIGNIN DARI TANDAN KOSONG

KELAPA SAWIT (TKKS)

SKRIPSI

OLEH

070405002

ANDI NATA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PENGARUH WAKTU PEMASAKAN DAN

PENAMBAHAN KATALIS NAOH TERHADAP

KEMURNIAN LIGNIN DARI TANDAN KOSONG

KELAPA SAWIT (TKKS)

SKRIPSI

OLEH

070405002

ANDI NATA

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGARUH WAKTU PEMASAKAN DAN PENAMBAHAN

KATALIS NAOH TERHADAP KEMURNIAN LIGNIN DARI

TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS)

Yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi sarjana teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara, Sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun Perguruan Tinggi atau Instansi manapun, kecuali dengan bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Medan, Februari 2014

PRAKATA

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala berkat dan karunianya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Waktu Pemasakan dan Penambahan Katalis NaOH Terhadap Kemurnian Lignin dari Tandan Kosong Kelapa Sawit” berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Adapun manfaat penelitian ini adalah:

1. 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.

2. Penelitian ini bermanfaat meningkatkan nilai ekonomis dari tandan kosong itu sendiri.

3. Penelitian ini bermanfaat dalam hal lingkungan yakni mengatasi masalah limbah tandan kosong kelapa sawit yang selama ini hanya dibiarkan dibuang atau sebagai bahan bakar boiler.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis, untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ir. Netti Herlina, MT. yang telah banyak membantu.

2. Kepala Laboratorium Penelitian, Proses Industri Kimia dan Operasi Teknik Kimia.

3. Dosen Penguji Prof. Dr. Rosdanelli Hasibuan, MT dan Dr. Ir. Iriany. Msi. yang telah banyak memberikan masukan.

4. Para dosen dan Staf Administrasi Departemen Teknik Kimia.

DEDIKASI

Dedikasi skripsi ini penulis tujukan kepada:

1. Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada kedua orang tua penulis, Alm. Abdul Halim dan Jumiati yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dan dalam proses pengerjaan skripsi ini.

2. Om Ipul dan Bu Asmah yang selalu memberikan dukungan dan nasehatnya serta saudara yang penulis cintai Kak Lastri, Kak Eli, Dedek dan Rendi.

3. Masdayani Rambe dan Harmaja Simatupang atas kerjasamanya yang sangat baik selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

4. Para sahabat penulis Indah, Beng’s, Lana, Dhika, Yudha, Edo, Susi, Dahlia, Ratih dan seluruh teman yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Andi Nata Nim : 070405002

Tempat/Tanggal lahir : Bandar Masilam, 19 juni 1989 Nama orang tua : Alm. Abdul Halim

Alamat orang tua:

Desa Mahato, Damai Lestari Kec. Tambusai Utara Kab. Rokan Hulu, Riau.

Asal sekolah

• SD Inpres No 095248 Bandar Masilam II tahun 1995-2001

• SMP Negeri 2 Bandar tahun 2001-2004

• SMA Swasta Sinar Husni Helvetia Medan 2004-2007

Beasiswa yang pernah diperoleh:

1. -

Pengalaman organisasi/kerja:

1. Covalen Study Group peroide 2009/2010 anggota bidang Humas

2. Himatek periode 2010/2011 sebagai Ketua Bidang Humas

3. BKKMTKI periode 2010/2011 sebagai anggota bidang Humas SUMUT

4. Asisten lab. Kimia Organik periode 2008 modul Isolasi Zat Warna

Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah

ABSTRAK

Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan salah satu limbah yang dihasilkan oleh industri perkebunan kelapa sawit yang banyak mengandung serat. Ditinjau dari komposisi kimianya, TKKS mempunyai potensi untuk digunakan sebagai sumber bahan kimia yaitu lignin. Penelitian ini menggunakan serbuk serat TKKS yang telah dibersihkan dari zat ekstraktif dengan mengekstraknya menggunakan benzene : etanol 96% (2:1). Serbuk serat ini kemudian dimasak dengan variasi pemasakan 1,2 dan 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 kemurnian lignin 87,63% pada perlakuan pemasakan 2 jam dengan penambahan NaOH 20% dan proses pengenceran 1:1. Lignin terbesar yaitu 34,57 gram (16,42%) dengan kemurnian 84,21% pada perlakuan pemasakan 2 jam dengan penambahan NaOH 20% dan proses pengenceran 1:2.

ABSTRACT

Empty Fruit Bunches (EFB) is one of the wastages produced by palm oil industries which contains lots of fibres. Based on its chemical ingredients, EFB is quite potential to be used as a source of a compound called lignin. This research involves extraction to separate the fibres by using solvents Benzene : Ethanol 96% (2:1). The fibres will be cooked in various periods of time which are 1, 2, and 3 hours and dilution of black liquor when lignin is being isolated. The result shows that the purity is 87,63% at 2 hours cooking NaOH 20% addition and dilution 1:1. The biggest amount peaks at 34,57 grams (16,42%) at 2 hours cooking NaOH 20% addition and dilution 1:2.

DAFTAR ISI

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ii

PENGESAHAN iii

PRAKATA iv

DEDIKASI v

RIWAYAT HIDUP vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR LAMPIRAN xiv

DAFTAR SINGKATAN xv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1 1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 3

1.4 MANFAAT PEENELITIAN 3 1.5 RUANG LINGKUP 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT 5

2.2 LIGNIN 6

2.2.1 Pemanfaatan Lignin dalam Dunia Industri 8

2.3 METODE METODE DELIGNIFIKASI 9

2.3.1 Delignifikasi Dengan Metode Mekanik 9 2.3.2 Delignifikasi Dengan Metode Basa 10 2.3.3 Delignifikasi Dengan Metode Asam 10 2.3.4 Delignifikasi Dengan Metode Bjӧrkman 11

2.3.5 Delignifikasi Dengan Metode CEL 11

2.3.8 Isolasi Lignin 13

2.3.8.1 Metode Klason 13

2.3.8.2 Metode Klason pada Lignin 17

2.4 ANALISIS BIAYA PRODUKSI ISOLASI LIGNIN 18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 21

3.1 BAHAN DAN PERALATAN 21

3.3 TATA LAKSANA PENELITIAN 24

3.3.1 Persiapan Bahan 24

3.3.2 Deliginifikasi TKKS 24

3.3.3 Isolasi Lignin dari Lindi Hitam TKKS 25

3.4 Uji Lignin pada Penelitian 26

3.4.1 Rendemen Lignin 26

3.4.2 Kadar Lignin 26

3.4.3 Analisa Lignin dengan Spektrofotometer FT-IR 26

BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN 27

4.1 Hasil Penelitian 27

4.2 Pembahasan 29

4.2.1 Kemurnian Lignin 29

4.2.1.1 Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin 29 4.2.1.2 Perbandingan Kemurnian Lignin dan Berat Lignin

Sebenarnya 33

4.2.2 Karakteristik Senyawa Penyusun Lignin berdasarkan FT-IR 34

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 37

5.1 Kesimpulan 37

5.2 Saran 37

Daftar Pustaka 38

Lampiran B (Contoh Perhitungan) 43

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 8

Gambar 2.4 Reaksi Lignin dengan gugus hidroksil NaOH 13 Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin

dengan Katalis NaOH 10% 29

Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin

dengan Katalis NaOH 15% 30

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin

dengan Katalis NaOH 20% 31

Gambar 4.4 Grafik Waktu Pemasakan terhadap Berat Lignin Murni 33

Gambar 4.5 Struktur Lignin Aldrich 34

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 Lignin dan Turunannya 9

Tabel 4.1 Data Hasil Penelitian 27

Tabel 4.2 Rendemen Lignin dan Berat Lignin Sebenarnya 28 Tabel 4.3 Rekapitulasi Kemurnian Lignin Tertinggi 32

Tabel 4.4 Pencirian Gugus Fungsi Lignin 35

Tabel LA.1 Data Hasil Penelitian 41

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran A Data Hasil Percobaan 41

Lampiran B Contoh Perhitungan 43

DAFTAR SINGKATAN

TKKS Tandan Kosong Kelapa Sawit CPO Crude Palm Oil

EFB Empty Fruit Bunch

ABSTRAK

Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan salah satu limbah yang dihasilkan oleh industri perkebunan kelapa sawit yang banyak mengandung serat. Ditinjau dari komposisi kimianya, TKKS mempunyai potensi untuk digunakan sebagai sumber bahan kimia yaitu lignin. Penelitian ini menggunakan serbuk serat TKKS yang telah dibersihkan dari zat ekstraktif dengan mengekstraknya menggunakan benzene : etanol 96% (2:1). Serbuk serat ini kemudian dimasak dengan variasi pemasakan 1,2 dan 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 kemurnian lignin 87,63% pada perlakuan pemasakan 2 jam dengan penambahan NaOH 20% dan proses pengenceran 1:1. Lignin terbesar yaitu 34,57 gram (16,42%) dengan kemurnian 84,21% pada perlakuan pemasakan 2 jam dengan penambahan NaOH 20% dan proses pengenceran 1:2.

ABSTRACT

Empty Fruit Bunches (EFB) is one of the wastages produced by palm oil industries which contains lots of fibres. Based on its chemical ingredients, EFB is quite potential to be used as a source of a compound called lignin. This research involves extraction to separate the fibres by using solvents Benzene : Ethanol 96% (2:1). The fibres will be cooked in various periods of time which are 1, 2, and 3 hours and dilution of black liquor when lignin is being isolated. The result shows that the purity is 87,63% at 2 hours cooking NaOH 20% addition and dilution 1:1. The biggest amount peaks at 34,57 grams (16,42%) at 2 hours cooking NaOH 20% addition and dilution 1:2.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

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%). Luas area pertanaman kelapa sawit mencapai 7 juta Ha dan produksi 18 juta ton CPO pada tahun 2008 [6]. Menurut data kuartal empat tahun 2013 luas pertanaman kelapa sawit di Indonesia mencapai 13,5 juta Ha dengan produksi CPO sebanyak 26,2 juta ton [4][19].

Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan salah satu limbah padat yang dihasikan oleh industri perkebunan kelapa sawit yang banyak mengandung serat [15]. Diperkirakan saat ini limbah TKKS di Indonesia mencapai 20 juta ton. Sampai saat ini, pemanfaatan TKKS 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 komposisi kimia TKKS terdiri dari selulosa (37,76%), lignin (22,23%), holoselulosa (66,07%) dan bahan terekstraksi (7,78%) [5].

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).

Terdapat beberapa metoda pengisolasian lignin dari serat TKKS, yaitu secara kimiawi dan enzimatik. Mengingat metoda isolasi lignin secara enzimatik mahal pada biaya produksi dan lamanya proses produksinya, maka metoda isolasi 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.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Adapun perumusan masalah pada penelitian ini yaitu untuk mengkaji produksi isolat lignin melalui proses delignifikasi dengan variasi waktu pemasakan, penambahan katalis basa (NaOH) dalam larutan pemasak, dan variasi pengenceran lindi hitam untuk menghasilkan tingkat kemurnian isolat lignin yang terbaik, serta pencirian gugus fungsi senyawa lignin dengan menggunakan spektrofotometer FT-IR.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan penelitian ini adalah pemanfaatan limbah padat pengolahan kelapa sawit berupa tandan kosong kelapa sawit (TKKS) sebagai alternatif sumber lignin dan mendapatkan informasi pengaruh waktu pemasakan, variasi penambahan katalis NaOH, dan variasi pengenceran lindi hitam serta pencirian gugus fungsi penyusun lignin dengan menggunakan spektrofotometer FT-IR.

1.4 MANFAAT PERCOBAAN

Penelitian ini diharapkan dapat memberi informasi tentang potensi TKKS sebagai salah satu bahan dasar sumber lignin serta membantu mencegah pencemaran lingkungan. Selain itu penelitian ini juga bermanfaat menambah ilmu pengetahuan tentang lignin yang selama ini dibuang pada industri pulp, menjadi bahan yang lebih bersifat ekonomis dan berdaya guna.

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) : 50

• berat kering serpih (BKS) TKKS : 250 gram • larutan pemasak 2:1 terhadap BKS

• suhu maksimum : 1700_C

• 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 pemasakan : 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), 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

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 [6]. Menurut data kuartal empat tahun 2013

luas pertanaman kelapa sawit di Indonesia mencapai 13,5 juta Ha dengan produksi CPO sebanyak 26,2 juta ton [4][19]. 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 TKKS adalah selulosa, hemiselulosa,

dan lignin. TKKS dapat diolah menjadi pulp atau furfural [6].

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 [12].

Tabel 2.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit [5].

NO. Parameter Kandungan (%)

Tabel 2.2 Sifat Fisik dan Morfologi Tandan Kosong Kelapa Sawit [5] Parameter TKKS bagian pangkal TKKS bagian ujung Panjang Serat (mm)

(prekursor) primer seperti pada Gambar 1 dan prekursor tersebut merupakan unit pembentuk lignin [8].

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 [8].

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 [10]. 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 [10].

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 [1].

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 [15].

Gambar 2.3 Struktur Lignin Kraft Pine

2.2.1 Pemanfaatan Lignin dalam Dunia Industri

direaksikan dengan gugus lain sehingga menghasilkan senyawa baru dengan struktur dan manfaat berbeda dari struktur kimia senyawa asalnya. Senyawa b aru (turunan lignin) diperoleh dengan melakukan modifikasi struktur lignin dengan proses lebih lanjut.

Lignin dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai bahan pengikat, perekat, pengisi, surfaktan, produk polimer, dispersan dan sumber bahan kimia lainnya terutama turunan benzen pada berbagai industry [5]. 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 [8]

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 industri pertanian

4 Aditif Lumpur pengeboran, beton, penggilingan semen, bahan penyamak, plastik 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

2.3 METODE METODE DELIGNIFIKASI

Delignifikasi mengacu kepada dasar pembuatan pulp, dimana lignin yang terdapat pada serat pohon harus dihilangkan karena akan mengurangi kualitas kertas itu sendiri. Adapun jenis-jenis metode delignifikasi yang biasa digunakan adalah sebagai berikut:

2.3.1 Delignifikasi Dengan Metode Mekanik

kimia untuk menghancurkan potongan potongan kayu yang akan dijadikan pulp. Maka cara ini jarang dipakai. Lagipula lignin yang masih terkandung dalam bubur kertas akan sulit untuk dipisahkan [21].

2.3.2 Delignikasi Dengan Metode Basa

Bahan baku yang telah dipotong potong akan dimasukkan ke dalam digester. Dalam larutan tersebut dimasukkan larutan pemasak NaOH 7%, untuk proses soda NaOH, Na2S dan Na2CO3 untuk proses sulfat. Pemasakan ini berguna untuk memisahkan selulosa dari zat-zat yang lain termasuk lignin. Reaksi sebenarnya rumit sekali, tetapi secara sederhana dapat ditulis:

Larutan pemasak kayu  pulp + senyawa-senyawa alkohol + senyawa senyawa asam + merkaptan + zat pengotor.

Kemudian campuran yang selesai dimasak tersebut dimasukkan ke dalam mesin pemisah pulp dan disaring. Pulp yang kasar dapat digunakan sebagai karton dan pulp halus yang warnanya masih cokelat karena bercampur dengan lignin. Lignin yang terbawa dalam proses pemasakan akan dihilangkan dengan menggunakan proses pemucatan. Pemucatan dilakukan dengan menggunakan kaporit atau natrium hipoklorit. Pada proses Basa dapat diketahui bahwa delignifikasi menggunakan bahan yang relatif lebih banyak dan berbahaya. Penggunaan air yang banyak juga perlu diperhatikan karena limbah yang dihasilkan harus dicairkan terlebih dahulu [21].

2.3.3 Deliginikasi Dengan Metode Asam

Secara garis besar, proses sulfit dilakukan melalui tahap=tahap yang sama dengan proses basa. Tetapi larutan yang digunakan adalah SO2, Ca(HSO3)2 dan Mg(HSO3)2. Pembuatan kertas pulp yang sudah siap diolah dengan bahan-bahan penolong seperti perekat damar, kaolin, gips, kalsium karbonat, tawas aluminium, kertas bekas, zat warna dan lain-lain.

diinginkan dari lignin yaitu unsur kayu semacam lemyang menahan serat kayu bersatu. Pada metode asam ini relatif berbahaya karena bahan yang digunakan menggunakan senyawa sulfit dengan jumlah yang sangat besar karena digunakan sebagai larutan pemasak [21].

2.3.4 Delignifikasi Dengan Metode Bjӧrkman

Metode Bjӧrkman disebut juga “lignin kayu yang digiling” (Milled Wood Lignin/MWL) yaitu metode isolasi lignin dengan cara menggiling bubuk kayu dalam penggiling bola, baik dalam keadaan kering atau dengan hanya adanya pelarut-pelarut, misalnya toluene. Struktur sel kayu dirusak dan bagian lignin (biasanya tidak lebih dari 50%) dapat diperoleh dari suspensi dengan cara mengekstraksi dengan campuran dioksana-air [21].

2.3.5 Delignifikasi Dengan Metode CEL (Cellulothic Enzyme Lignin)

Metode lignin enzimselulotik 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 jamur penghasil enzim enzim, dan lignin terpisah dalam bentuk endapan [21].

2.3.6 Delignifikasi Dengan Metode Isolasi Lignin Teknis

2.3.7 Delignifikasi Dengan Metode Organosolv

Proses pulping merupakan proses pelarutan lignin (delignifikasi). 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 [2]. 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 [18].

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. 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 [2]. Delignifikasi pada proses organosolv disebabkan oleh terputusnya ikatan eter dalam molekul lignin [18].

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 [2].

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 [10].

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 [5]. Sehingga dengan kriteria metode ini, maka akan digunakan metode organosolv sebagai metode delignifikasi.

Gambar 2.4 Reaksi Lignin dengan gugus hidroksil NaOH pada proses delignifikasi

2.3.8 Isolasi Lignin

Ada 2 metode umum secara laboratorium untuk menguraikan lignin. Metode pertama, meliputi pemutusan selulosa dengan pelarut yang cocok, asam sulfat 72%, asam klorida lewat jenuh (42%) atau cuproamonium, untuk memisahkan lignin dengan residu tidak larut. Metode pertama yang banyak digunakan adalah metode Klason

2.3.8.1 Metode Klason

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 [16].

Metode klason, dengan menggunakan asam sulfat 72%. Perlakuannya antara lain 1gr kayu dihaluskan dan diayak dengan menggunakan ayakan 50 mesh dan ditambahkan 20ml asam sulfat 72% pada suhu 25oC selama 2 jam, setelah larutan terlarut 3%, lignin yang dicernakan dikumpulkan dalam wadah penyaring, dicuci dan diendapkan. Metode klason tidak cocok untuk kayu-kayu keras, karena senyawa-senyawanya lebih mudah dipengaruhi dengan asam dan cenderung untuk menghasilkan karbohidrat terdekomposisi yang tidak larut dengan metode ini.

Lignin klason mengandung kompleks inti sebanyak 30%, bervariasi anatar 20-30%dari fraksi isolasi, setelah dicuci dengan aquadest. Dengan penambahan asam sulfat 72% polisakarida yang pertama akan mengalami penggembungan dan kemudian dilarutkan,penyusunan pada waktu yang singkat larutan yang sangat kental menjadi fluida. Dimana selulosa dan fraksi yang lain dilarutkan sedangkan diendapkan. Lignin klason ini disebut dengan ligno sulfonat. Anselme Payen dalam tahun 1838 mengamati bahwa kayu, bila ditambah dengan asam nitrat pekat, akan kehilangan sebagian zatnya, meninggalkan sisa padat dan berserat yang dinamakannya selulosa. Sebagai hasil studi-studi akhir terbukti bahwa bahan berupa serat yang diidolasi oleh payen juga mengandung polisakarida lain disamping selulosa. Pada sisi lain, zat yang tarlarut (”lamatiereincrustante”), mempunyai kandungan karbon yang tinggi dari pada dalam sisa serat dan disebut “lignin”. Istilah ini, yang telah dikenalkan dalam tahun 1819 oleh de Candolle, berasal dari kata latin untuk kayu (lignum).

makromolekeul dan sepuluh tahun kemudian, bahwa unit-unit koniferol alkohol terikat satu sama lain dengan ikatan-ikatan eter.

Lignin dapat diisolasi dari kayu bebeas ekstraktif sebagai sisa yang tidak dapat larut setelah penghilangan polisakarida dengan hidrolisis. Secara alternatif, lignin dapat dihidrolisis dan diekstraksi dari kayu atau diubah menjadi turunan yang larut. Yang disebut lignin Klason diperoleh setelah penghilangan polisakarida dari kayu yang diekstraksi (bebas damar) dengan hidrolisis dengan asam sulfat 72%. Asam-asam lain dapat digunakan untuk hidrolisis, tetapi metodenya mempunyai kekurangan yang serius yaitu bahwa struktur lignin berubah secara ekstensif selama hidrolisis.

Polisakarida dapat dihilangkan dengan enzim-enzim dari bubuk kayu yang digiling halus. Metodenya menjemukan, tetapi “lignin enzim selulotik” (CEL) yang dihasilkan pada dasarnya tetap memperahankan struktur aslinya tanpa perubahan. lignin juga dapat diekstraksi dari kayu dengan menggunakan dioksana yang mengandung air dan asam klorida, tetapi terjadi perubahan struktur yang sangat besar.Turunan-turunan lignin yang larut (ligninsulfonat) dibentuk dengan memperlakukan kayu pada suhu tinggi dengan larutan yang mengandung belerang dioksida dan ion-ion hidrogen sulfit. Lignin juga larut sebagai alkali lignin bila kayu diperlakukan pada suhu tinggi (170oC) dengan natrium hidroksida atau lebih baik, dengan campuran natrium hidroksida dan natrium sulfida (lignin sulfat atau lignin kraft. Lignin lebih lanjut diubah menjadi keturunan yang larut alkali dengan larutan asam klorida dan asam tioglikolat pada 100oC.

Lignin merupakan polimer dari unit-unit fenilpropana. Banyak aspek dalam kimia lignin yang terdapat dalam kimia lignin yang masih belum jelas, misalnya ciri-ciri struktur spesifik lignin yang terdapat dalam berbagai daerah morfologi dari xylem kayu. Namun unsur-unsur struktur dasar lignin telah banyak dijelaskan sebagai hasil studi yang mendalam pada penyiapan lignin yang diisolasi, seperti lignin kayu yang digiling, dengan menggunakan teknik-teknik degradasi khusus, yang berdasarkan pada oksidasi, reduksi atau hidrolisis dalam suasana asam dan alkali. Banyak usaha telah dilakukan untuk menjelaskan biosinteswa lignin. Identifikasi secara rinci terhadap produk-produk reaksi telah dimungkinkan dengan teknik-teknik kromatografi dan metode spektroskopi baru yang dikembangkan selama dua atau tiga dasawarsa terakhir [20].

Lignin adalah suatu produk alami yang dihasilkan oleh semua tumbuhan berkayu. Merupakan komponen kimia dan morfologi ciri semua tumbuhan berkayu. Merupakan komponen kimia dan morfologi ciri dari jaringan tumbuhan tingkat tinggi.

Kandungan lignin mencapai 15-40% dari berat kering kayu , kondisi pertumbuhan, bagian dari tumbuhan dan banyak faktor lain. Dari segi morfologi, lignin merupakan senyawa amorf yang terdapat dalam lemela tengah, dinding primer maupun dalam dinding sekunder. Selama perkembangan sel, lignin dimasukkan sebagai komponen terakhir didalam dinding sel, menembus diantara fibril dan berfungsi sebagai penguat dinding sel.

Secara garis besar , kegunaan lignin dapat digolongkan menjadi tiga kelompok, yaitu:

a. Sebagai bahan bakar b. Sebagai produk polimer

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 [5].

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

2.3.8.2 Metode Klason pada Lignin

Penentuan kandungan lignin adalah penting untuk analisis kayu maupun untuk karakterisitik pulp. Metoda-metoda penentuan lignin secara kuantitatif dapat dibagi sebagai berikut:

- Metode langsung, yaitu lignin ditentukan sebagai sisa - Metode tidak langsung, dimana kandungan lignin

• Dihitung sesudah penentuan polisakarida

• Ditentukan dengan metode-metode spektrofotometri • Merupakan hasil reaksi dengan kemikalia pengoksidasi

Penentuan lignin lebih pasti dapat diperoleh dengan penentu bagian polisakarida kayu setelah hidrolisis total, dan penghitungan kandungan lignin sebagai perbedaan 100%. Sebelum isolasi lignin, ekstraktif harus dihilangkan terlebih dahulu untuk mencegah pembentukan hasil- hasil kondensasi dengan lignin selama proses isolasi. Dengan alasan yang sama, terutama jika asam mineral kuat digunakan dalam isolasi, metoda isolasi kelompok pertama menghasilkan lignin asam dengan menggunakan asam sulfat atau asam klorida, campuran asam – asam tersebut atau asam mineral lain. Dalam hal lignin asam sulfat konsentrasi asam yang digunakan untuk tahap hidrolisis pertama adalah antara 68 dan 78% kemudian dilanjutkan dengan tahap pengenceran dan untuk menyempurnakan hidrolisis polisakarida digunakan asam dengan konsentrasi rendah. Semua lignin yang diperoleh dengan hidrolisis asam berubah struktur dan sifat – sifatnya terutama karena reaksi kondensasi [20].

2.4 ANALISIS BIAYA PRODUKSI ISOLASI LIGNIN

Analisa biaya produksi ini hanya menghitung biaya untuk bahan baku dan daya listrik yang digunakan untuk proses isolasi.

Harga TKKS = Rp 500/kg

Harga Lignin Isolat = Rp. 141.000/kg[13] Harga NaOH = Rp. 15.000/kg[13] Harga Etanol Teknis = Rp. 8.000/liter[13] Harga Asam Sulfat = Rp. 457.000/liter[13] Harga Aquadest = Rp. 3.000/liter[13] Asumsi,

Jumlah TKKS yang diproduksi 100 kg maka jumlah lignin yang dihasilkan yaitu, 22% x 100 kg = 22 kg

Perbandingan etanol dan TKKS 2:1 Massa jenis etanol = 0,798 gram/cm3

ρ=m V

V = 250,627 liter

Harga kebutuhan etanol = Rp. 250,627 liter x 8.000,- = Rp 2.005.012,-

Kebutuhan katalis NaOH (20% dari etanol)

Kebutuhan NaOH adalah = 20% x 250,627 liter = 50,1254 kg (b:v)

Maka harga kebutuhan NaOH = 50,1254 kg x Rp. 15.000,- = Rp. 751.881,-

Kebutuhan Asam Sulfat 0,5 liter Harga 1 liter asam sulfat Rp. 457.000,-

Maka harga kebutuhan asam sulfat = Rp. 228.500,-

TOTAL BIAYA BAHAN = 2.005.012 + 751.881 + 228.500 = Rp. 2.985.393,-

Biaya pembelian TKKS = 100 kg x Rp. 500/kg = Rp. 50.000,- Harga lignin dari TKKS = 22 kg x Rp. 141.000/kg

= Rp. 3.102.000,-

Daya untuk pengaduk magnetic 1,6 kW[16]. Waktu optimum proses pengenceran 30 menit.

Daya yang digunakan = 1,6 kW x 0,5 h = 0,8 kWh Tarif dasar listrik per kWh Rp. 1352,-[15]

Biaya listrik untuk magnetic = 0,8 kWh x Rp. 1352,- = Rp. 1081,6,-

Daya untuk ball mill 10 kW[16]. Waktu optimum proses penggilingan adalah 2 jam.

Daya yang digunakan = 10 kW x 2 h = 20 kWh Tarif dasar listrik per kWh Rp. 1352,-[15]

Biaya listrik untuk ball mill = 20 kWh x Rp. 1352,- = Rp. 27.040,-

TOTAL BIAYA LISTRIK = Rp. 1081,6,- + Rp. 27.040,- = Rp. 28120.6 + 10%

Hasil yang diperoleh adalah harga penjualan lignin isolat dikurangi biaya pembelian TKKS dan biaya listrik magnetic stirrer dan ball mill.

Hasil Akhir = Harga Lignin – Harga Bahan – Harga Listrik = Rp. 3.102.000 – Rp. 2.985.393 – Rp. 30.932 = Rp. 85.675

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

o Kertas saring whatman

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 50 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 : Aquadest 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

3.3TATA LAKSANA PENELITIAN

3.3.1 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.

3.3.2 Delignifikasi TKKS

Serpih TKKS yang bebas zat ekstraktif dilakukan pemasakan di dalam Dicuci dengan aquadest

Saring vakum Filtrat

Padatan lignin

Pengeringan oven 50-60ºC,

Lignin Isolat

Saring vakum Filtrat

larutan pemasak dan bahan kimia yang telah ditetapkan komposisinya 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 2:1 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).

3.3.3 Isolasi Lignin dari Lindi Hitam TKKS

yang telah dicuci dikeringkan dalam oven (50-600_{C) selama 24 jam sehingga} dihasilkan lignin berbentuk serbuk/tepung.

3.4 UJI LIGNIN PADA PENELITIAN

3.4.1 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).

3.4.2 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 500 ml dan diencerkan dengan aqua DM sampai 400 ml. Selanjutnya larutan di 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%

3.4.3 Analisa Lignin dengan Spektrofotometer FT-IR

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 HASIL PENELITIAN

Tabel 4.1 Tabel Rendemen dan Kadar Lignin

Tabel 4.2 Rendemen Lignin dalam Gram dan Berat Lignin Sebenarnya

4.2 PEMBAHASAN

4.2.1 Kemurnian Lignin

Kadar lignin menunjukkan kandungan lignin murni dalam tepung lignin. Kandungan lignin sangat dipengaruhi oleh interaksi antara jenis larutan sisa pemasak dan pH asam yang digunakan [5]. 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.

Hasil pengukuran rata-rata kemurnian isolat lignin yang dihasilkan dari delignifikasi serbuk tandan kosong kelapa sawit pada penelitian ini berkisar antara 69,34% sampai 87,63%. Adapun nilai rendemen lignin terendah yaitu 69,34% pada isolat lignin dengan perlakuan pemasakan 1 jam dengan penambahan katalis NaOH 10% dan proses pengenceran lindi hitam 1:2. Sedangkan nilai kemurnian lignin tertinggi yaitu 87,63% pada isolat lignin dengan perlakuan pemasakan 2 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.

4.2.1.1Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin

Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin dengan Katalis NaOH 10%

Grafik di atas menunjukkan pengaruh waktu pemasakan terhadap kemurnian lignin dengan penambahan katalis NaOH 10%. Dari gambar grafik diatas dapat dilihat pada pengenceran lindi hitam 1:1 kemurnian yang didapat sebanyak 75,72% pada waktu 1 jam dan mengalami kenaikan pada waktu pemasakan 2 jam yakni 81,17% namun mengalami penurunan pada waktu pemasakan 3 jam yakni 73,24 jam. Pada pengenceran 1:2 dilihat pada waktu 1 jam kemurnian yang dihasilkan yakni 69,34% dan mengalami kenaikan pada waktu pemasakan 2 jam yakni 79,6% dan kembali mengalami penurunan pada waktu pemasakan 3 jam yaitu 79,39%. Kemurnian terbaik didapat pada pengenceran 1:3 dimana pada waktu pemasakan 1 jam kemurnian lignin mencapai 79,83% dan mengalami kenaikan pada waktu 2 jam yakni 83,22% dan kembali mengalami penurunan pada waktu 3 jam yakni 76,46%. Kemurnian terbaik pada run ini yaitu pada waktu pemasakan 2 jam dengan pengenceran lindi hitan 1:3 yaitu 83,22%.

Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin dengan Katalis NaOH 15%

Grafik di atas menunjukkan pengaruh antara waktu pemasakan terhadap kemurnian lignin dengan penambahan katalis NaOH 15%. Dari grafik diatas dapat dilihat pada pengenceran lindi hitam 1:1 dan waktu pemasakan 1 jam kemurnian lignin isolat mencapai angka 75,27% dan mengalami kenaikan yang signifikan pada waktu pemasakan 2 jam yaitu 85,79% dan mengalami penurunan pada waktu pemasakan 3 jam yaitu 78,61%. Hal ini juga terjadi pada pengenceran 1:2 dimana

kenaikan yang kurang berarti pada waktu pemasakan 2 jam yaitu 82,56% kembali naik pada pemasakan 3 jam yaitu sebesar 83,45%. Sedangkan pada pengenceran 1:3 didapat hasil pada waktu pemasakan 1 jam yaitu sebesar 74,55% dan mengalami kenaikan pada waktu pemasakan 2 jam yaitu 84,16% dan kembali turun ke angka 80,19% pada pemasakan 3 jam. Run terbaik untuk percobaan ini yaitu pada perlakuan waktu pemasakan 2 jam dan pengenceran lindi hitam 1:1 yaitu sebesar 85,79%.

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Waktu Pemasakan terhadap Kemurnian Lignin dengan Katalis NaOH 20%

Grafik di atas menunjukkan pengaruh antara waktu pemasakan terhadap kemurnian lignin dengan penambahan katalis NaOH sebanyak 20%. Dari grafik diatas dapat dilihat pada waktu pemasakan 1 jam dan pengenceran lindi hitam 1:1 kemurnian lignin yang didapat adalah 69,48% dan mengalami kenaikan pada pemasakan 2 jam yaitu sebesar 87,63% dan mengalami penurunan pada pemasakan 3 jam yaitu 80,25%. Hal ini juga berlaku bagi perlakuan pengenceran 1:2 yaitu pada waktu pemasakan 1 jam kemurnian lignin yang dihasilkan adalah sebesar 80,65% dan mengalami kenaikan dan penurunan pada waktu pemasakan 2 jam dan 3 jam yaitu sebesar 84,21% dan 76,83%. Hal yang sama juga terjadi pada perlakuan pengenceran 1:3 dimana mengalami kenaikan pada waktu 2 jam dan kembali turun pada waktu pemasakan 3 jam yaitu dengan nilai masing masing

73,11%, 85,99% dan 82,34%. Run terbaik pada percobaan ini yaitu pada perlakuan pengenceran 1:1 dan waktu pemasakan 2 jam.

Tabel 4.3 Rekapitulasi Kemurnian Lignin Tertinggi Katalis NaOH Kemurnian Tertinggi (%) Keterangan

10% 83,22 Pengenceran 1:3; 2 jam

15% 85,79 Pengenceran 1:1; 2 jam

20% 87,63 Pengenceran 1:1; 2 jam

Dari keseluruhan variasi Katalis NaOH yang dipakai didapatlah kemurnian tertinggi yaitu pada perlakuan Pengenceran 1:1 dengan waktu pemasakan 2 jam dan penggunaan katalis sebanyak 20% dari larutan pemasak.

Penambahan 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. Impregnasi adalah .Namun pada waktu pemasakan yang cukup lama akan memicu terjadinya degradasi senyawa penyusun lignin sehingga membentuk senyawa lain yang justru terlarut pada pelarut pada saat pengasaman lignin [20].

4.2.1.2 Perbandingan Kemurnian Lignin dan Berat Lignin Sebenarnya

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.

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.

Isolat lignin yang diuji merupakan isolat lignin hasil penelitian dengan kombinasi perlakuan terbaik yang diperoleh yaitu kombinasi perlakuan pemasakan lindi hitam selama 2 jam, dengan penambahan katalis NaOH 20%, dan proses perbandingan pengenceran lindi hitam 1:1.

Gambar 4.6 grafik FT-IR Isolat Lignin Tabel 4.4 Pencirian gugus fungsi lignin [11]. Bil. Gelombang (cm-1)

Vibrasi C-H aromatik

Pada Gambar 4.6 dan Tabel 4.4 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. Waktu pemasakan dan konsentrasi katalis NaOH berbanding lurus dengan kemurnian lignin. Namun pada waktu pemasakan yang terlalu lama lignin akan mengalami degradasi.

2. Pengenceran lindi hitam tidak mempengaruhi kemurnian lignin.

3. Kondisi terbaik untuk kemurnian lignin tertinggi yaitu 87,63% dengan waktu pemasakan 2 jam dengan penambahan katalis NaOH 20% dan proses pengenceran lindi hitam 1:1.

4. Lignin terbesar adalah sebesar 34,57 gram (16,42%) dengan waktu pemasakan 2 jam pengenceran 1:2 dan penambahan katalis NaOH sebanyak 20% dengan kemurnian sebesar 84,21%.

5. Berdasarkan uji FT-IR terdeteksinya gugus unit guaiasil, siringil, parahidroksil propana, -OH yaitu senyawa gugus penyusun lignin.

6. Dalam penentuan lignin kekeliruan bisa saja terjadi yaitu hasil analisis bisa lebih kecil karena diduga cukup besarnya lignin yang terlarut asam.

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

[1] Achmadi, S.S. 1990. Kimia Kayu. Depdikbud. Direktorat Pendidikan Tinggi, Pusat Antar Universitas Bioteknologi, IPB, Bogor.

[2] Bahar, N. 1983. Pembuatan Pulp dengan Pelarut Organik. V, 3-5 Agustus 1983. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa Bandung, Bandung.

[3] Beaswan, Wydia. 2012. Pulp and Paper. Diakses 18 Februari 2014.

[4] Bintang, Roni. 2013. Luas Kebun Sawit Mencapai 13,5 Juta Hektare. Diakses 18 Februari 2014.

[5] 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.

[6] Dirattanhun, 2008. Pemanfaatan Limbah dan Hasil Samping Kelapa Sawit. Pada http://ditjenbun.go.id/ 13 April 2009.

[7] Erawan, Anto. 201 Diakses dari rumah.com

[9] GWC. 2013. Ball Mill. Diakses dari greatwallmill.com.

[10] Kirk R. E. dan D. F. Othmer.1952. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol.3. New York: Interscience Encyclopedia. Pp.327-338.

[11] Marton, R dan S. Granzow. 1982. Ethanol-Alkali Pulping. J. Tappi. 65 : 6. [12] 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.

[13] Nuk, Lie. 2013. Harga Jual Bahan Kimia. Diakses dari phyedumedia

[14] Nuryanto, eka(2000), Isolasi dan Degradasi Lignin dari lindi hitam pulp tandan kosong sawit secara kimia, tesis magister kimia. ITB Press.Bandung.

[15] Rahmawati N. 1999. Struktur Lignin Kayu Daun Lebar dan Pengaruhnya terhadap Laju Delignifikasi. Tesis. Program Pasca Sarjana IPB, Bogor.

[16] 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.

[18] Schroeter, M. C. 1991. Possible Lignin Reaction in The Organocell Pulping Process. J. Tappi. 74 (10), October 1991.

[19] Siregar, Evalisa. 2013. Produksi CPO Indonesia 2013 di Bawah Prediksi. Diakses 18 Februari 2014.

[20] Sjostrom. 1995. Kimia Kayu: Dasar-Dasar dan Penggunaan. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

[21] Yulie. 2009. Proses pembuatan Jerami. Diakses 18 Februari 2014.

LA.2 RENDEMEN LIGNIN DAN BERAT LIGNIN SEBENARNYA

LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN

LB. Pembuatan Larutan

• Pembuatan Larutan Pemasak

- Serbuk TKKS bebas zat ekstraktif = 100 gr - Larutan pemasak 2:1

Perbandingan etanol dan TKKS 2:1 Massa jenis etanol = 0,798 gram/cm3

ρ=m V

0,798 gr/cm3 =200 gram V V = 250.626 cm3 V = 0.25 liter

- Komposisi pemasak (Etanol:Air) 1:1

Etanol = 125 ml

Air = 125 ml

- Dicampurkan 125 ml etanol dan 125 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

LAMPIRAN A

DATA PERCOBAAN

LA.1 DATA PENELITIAN

WAKTU NaOH PENGENCERAN Rendemen Lignin (%) Kadar Lignin (%)

Massa NaOH yang diperlukan = V × N × BM Molaritas H2SO4 20% yaitu:

mol/L

Maka untuk membuat 1000 ml larutan H2SO4 20% dilakukan pengenceran yaitu:

M1 x V1 = M2 xV2

3,755 M x 1000 ml = 18,4 V2