SKRIPSI
Oleh : HERI TRIYONO
031203024 / TEKNOLOGI HASIL HUTAN
DEPARTEMEN KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2009
LEMBAR PENGESAHAAN
Judul Penelitian : Analisis Sifat Fisik dan Kimia Cangkang Buah Kelapa Sawit (Elaeis quinesis Jack) Sebagai Subsitusi Bahan Berlignoselulosa
Nama : Heri Triyono
Nim : 031203024
Menyetujui Komisi Pembimbing
Iwan Risnasari, S.Hut.,M.Si Ridwanti BatuBara, S.Hut.,M.P Ketua Anggota
Mengetahui,
Ketua Departemen Kehutanan
Dr. Ir. Edy Batara Mulya Siregar, M.S NIP. 132 287 853
Indonesia merupakan penghasil kelapa sawit terbesar kedua didunia setelah Malaysia. Kelapa sawit menghasilkan limbah padat berupa cangkang buah, yang mempunyai potensi sebagai bahan lignoselulosa.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat – sifat fisik (kadar air dan kerapatan) dan sifat-sifat kimia (selulosa, lignin, holoselulosa, zat ekstraktif (larut dalam air panas dan dingin, alkohol benzena dan NaOH 1%), dan kadar abu) dari cangkang kelapa sawit (Elaeis guinesis Jack). Analisis dilakukan menurut standar ASTM dan TAPPI dengan tiga kali pengulangan. Berdasarkan hasil penelitian, sifat fisik cangkang buah kelapa sawit yaitu dengan kadar air 10,75 % dan kerapatan cangkang buah adalah 1,53 gr/cm3. Sifat kimia cangkang buah kelapa sawit dengan kadar air serbuk sebesar 8,11%, kandungan ekstraktif air dingin 11,6 %, kandungan ekstraktif air panas 13.3 %, kandungan ekstraktif alkohol-benzena 11.47 %, kandungan ekstraktif NaOH 1 % 7,80 %, kadar abu 1
%, kandungan holoselulosa 92 %, kandungan lignin 44,66 %, kandungan selulosa 85,50 %, kandungan alpaselulosa 27,24 %.
Kata kunci: cangkang buah kelapa sawit, sifat fisik, sifat kimia.
ABSTRACT
Indonesia is the second largest producer of oil palm in the world. Oil palm industry produces a large quantity of lignocellulosic waste such as mesocrap that have a potential as materila of lignocellulosic.
The objective of this research was to obsevasi physical properties ( water content and density ) and chemical propertys ( cellulose, lignin, holocellulose, extractive component ( in hot water and water, alcohol benzene and NaOH 1%) and ash content). The analysis was conducted according to ASTM and TAPPI Standard with three replications. The results from research that physical properties of palm mesocrap water content 10.75% and mesocrap density 1.53 gr/cm3. Chemical property of palm mesocrap with dust moisture content 8.11%, extractive component in water 11.6%, in hot water 13.3%, alcohol benzene 11.47%, NaOH 1% 7.80%, ash content 1%, holocellulose 92%, lignin 44.66%, cellulose 85.50%, and alphacellusose 27.24%.
Key words : oil palm mesocrap, physical properties, and chemical properties.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Berastagi Kabupaten Karo pada tanggal 9 Mei 1985 dari ayah yang bernama Sugiarno dan ibu Nuraini Br.Tarigan. Penulis merupakan anak kedua dari empat bersaudara.
Tahun 2003 penulis lulus dari SMU Negeri I Berastagi dan pada tahun 2003 lulus seleksi masuk USU melalui jalur SPMB. Penulis memilih Program Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis mengikuti organisasi Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia (GMKI). Penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapang (PKL) di HPHTI PT. Musi Hutan Persada Kecamatan Rambang Dangku, Kabupaten Muara Enim, Sumatera Selatan. Penulis melakukan penelitian berjudul Analisis Sifat Fisik dan Kimia Cangkang Buah Kelapa Sawit Sebagai Subsitusi Bahan Berlignoselulosa di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan FP USU dan di Laboratorium Kimia Analitik F-MIPA USU.
KATA PENGANTAR
Segala puji, syukur dan hormat penulis ucapkan kepada Tuhan, yang telah melimpahkan kasih, pertolongan dan memberikan berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan hasil penelitian ini, dengan judul “ Analisis Sifat Fisik dan Kimia Cangkang Buah Kepala Sawit (Elaeis quinesis Jack) Sebagai Subsitusi Bahan Berlignoselulosa.”
Terimakasih, penulis sampaikan kepada Ibu Iwan Risnasari,S.Hut.,M.Si dan Ibu Ridwanti Batubara,S.Hut.,M.P selaku Komisi Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan membantu serta memberikan kritik dan saran kepada penulis dalam penyelesaian hasil penelitian ini. Penghargaan juga penulis sampaikan kepada Ibu Seri Laboran di Laboratorium Kimia Analitik F-MIPA USU yang telah membantu penelitian ini.
Ungkapan terimakasih juga disampaikan kepada Ayah dan Ibu serta seluruh keluarga atas doa dan perhatiannya.
Diharapkan hasil penelitian ini dapat memberikan manfaat dan sumbangan yang nyata bagi dunia pendidikan.
Medan. April 2009
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
RIWAYAT HIDUP ... iii
KATA PENGATAR ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
PENDAHULUAN... 1
Latar Belakang ... 1
Tujuan ... 2
Manfaat Penelitian ... 3
TINJAUAN PUSTAKA... 4
Kelapa Sawit ... 4
Limbah Kelapa Sawit ... 5
Sifat Fisis ... 6
Kerapatan ... 6
Kadar Air ... 7
Kimia ... 8
Selulosa ... 8
Hemiselulosa ... 10
Lignin ... 11
Ekstraktif ... 12
Abu ... 14
METODOLOGI PENELITIAN ... 15
Tempat dan Waktu Penelitian ... 15
Alat dan Bahan ... 15
Pelaksanaan Penelitian ... 16
Analisa Data ... 25
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 26
Kadar Air Cangkang Buah Kelapa Sawit... 26
Kerapatan Cangkang Buah Kelapa sawit ... 27
Zat Ektraktif dan Kadar Abu Cangkang Buah Kelapa Sawit ... 29
Holoselulosa dan Selulosa Cangkang Buah Kelapa Sawit ... 33
Lignin Cangkang Buah Kelapa Sawit ... 34
KESIMPULAN DAN SARAN ... 35
DAFTAR PUSTAKA ... 36
LAMPIRAN ... 38
DAFTAR TABEL
No. Halaman
1. Pemanfaatan Lignin dan Turunannya ... 12 2. Komponen Sifat Fisik dan Kimia Cangkang Buah Kelapa Sawit... 26 3. Komponen Kimia Tandan Kosong dan Batang Kelapa Sawit (%) ... 28
DAFTAR GAMBAR
No. Halaman
1. Cangkang Buah Kelapa Sawit ... 5
2. Bagan Struktur Selulosa ... 9
3. Bagan Struktur Xylosa ... 10
4. Bagan Struktur Lignin ... 11
5. Sampel Cangkang Buah Kelapa Sawit ... .... 27
6. Grafik Nilai Kadar Zat Ekstraktif Kelapa Sawit ... 30
7. Grafik Nilai Kandungan Kimia Kelapa Sawit ... 32
DAFTAR LAMPIRAN
No. Halaman
1. Data Analisis Sifat Fisik Cangkang Buah Kelapa Sawit ... 38 2. Data Analisis Sifat Kimia Cangkang Buah Kelapa Sawit ... 39
Latar Belakang
Tanaman yang memiliki kandungan lignoselulosa, telah banyak dimanfaatkan sebagai bahan baku industri, terutama industri pulp dan kertas.
Selain itu, kandungan kimia kayu seperti selulosa, lignin, hemiselulosa dan zat ekstraktif telah banyak dimanfaatkan untuk tujuan komersial. Menurut Maxentius (2004), turunan dari kandungan kimia seperti selulosa murni bisa dimanfaatkan untuk bahan baku dalam industri kertas berharga baik yang berkualitas tinggi maupun rendah, selotip, telepon seluler, kemasan teh celup, benang berkualitas tinggi, dan lem kaca. Fengel dan Wegener (1985), lignin hasil isolasi dapat dimanfaatan sebagai dispersan, binder dan surfaktan.
Salah satu sumber lignoselulosa yang pemanfaatannnya masih terbatas dan belum maksimal yaitu cangkang buah kelapa sawit (Elaeis quinesis Jack).
Indonesia merupakan negara yang memiliki potensi kelapa sawit terbesar di dunia setelah Malaysia, baik milik pemerintah, swasta, maupun rakyat. Perkebunan kelapa sawit pertama kali dikembangkan secara masal di Sumatera Utara dan Lampung sejak tahun 1970. Sekarang ini kelapa sawit telah menyebar hampir di seluruh nusantara.
Mahajoeno (2004), menyampaikan pada tahun 2004 produksi tandan buah segar (TBS) kelapa sawit Indonesia mencapai 53,762 juta ton, dari kegiatan kegiatan pengolahan dihasilkan produk samping sawit sebesar 12,365 juta ton tandan kosong kelapa sawit (TKKS), > 3,763 juta ton cangkang, > 6,451 juta ton serat dan 32,257 -37,633 juta ton limbah cair. Jumlah ini akan terus meningkat
dengan meningkatnya produksi TBS Indonesia, diperkirakan tahun 2010 TBS mencapai 64 juta ton dan akan menghasilkan 4,48 juta ton cangkang buah kelapa sawit.
Menurut Pamin dan Darnoko (1999) pengolahan limbah terdiri dari dua aspek yaitu penanganan limbah dan pemanfaatan limbah. Penanganan limbah untuk mengurangi daya cemar dan pemanfaatan limbah untuk mendapatkan nilai tambah dari limbah yang akan dibuang. Selama ini penanganan limbah tandan kosong, serat dan cangkang kelapa sawit dengan memanfaatkan sebagai sumber bahan kimia belum dilakukan secara optimal dan ekonomis. Ketiga limbah organik tersebut dapat digunakan sebagai bahan baku pengganti atau substitusi sehingga dapat dipergunakan dalam beberapa industri di Indonesia. Pemanfaatan ini tentunya akan memberikan nilai ekonomi jauh lebih tinggi dibandingkan dengan proses pemanfaatan yang selama ini dilakukan.
Menurut Fengel dan Wegener (1985), komponen senyawa kimia dari tanaman dapat dimanfaatkan sebagai dispersan, pengemulsi, penstabil, penyaring logam, perekat, dan pengikat, koagulan protein dan resin penukar ion.
Sehubungan dengan hal diatas, maka perlu dilakukan penelitian tentang sifat – sifat fisik dan kandungan kimia dari cangkang kelapa sawit, sebelum pemanfaatan lebih lanjut.
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis sifat – sifat fisik (kadar air dan kerapatan) dan sifat-sifat kimia (selulosa, lignin, holoselulosa, zat
ekstraktif (larut dalam air panas dan dingin, alkohol benzena dan NaOH 1%), dan kadar abu) dari cangkang kelapa sawit (Elaeis guinesis.Jack).
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat berupa informasi tentang: Sifat – sifat fisik dan kandungan kimia cangkang buah kelapa sawit (Elaeis guinesis.Jack), sehingga dapat digunakan sebagai dasar untuk penelitian dan pemanfaatan lebih lanjut.
TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa Sawit
Kelapa sawit atau yang sering disebut Elaeis quinesis Jack, berasal dari bahasa Yunani Elaeis berasal dari kata Elaion yang berarti minyak dan quinesis berasal dari kata Guinea yaitu pantai Barat Afrika, sedangkan Jack merupakan singkatan dari Jacquin seorang botanis Amerika (Vademecum, 1996). Kelapa sawit termasuk kelas Angiospermeae ordo Palmales, famili Palmaceae, subfamili Palminea, genus Elaeis. Beberapa spesies kelapa sawit antara lain Elaeis quinesis Jack, Elaeis adora. Istilah internasional “Oil Palm” tidak hanya diartikan untuk Elaeis quinesis Jack dari Afrika tetapi juga dua spesies lain dari Amerika yakni Elaeis oleivera atau Elaeis nelanococca dan Elaeis odora atau Barcella odora (Risza,1994).
Pohon kelapa sawit mempunyai umur ekonomis 25 tahun, setelah itu pohon akan ditebang karena produksinya mulai menurun. Selama ini kelapa
sawit yang ditebang, dibakar atau dibiarkan menumpuk di lapangan (Prayitno dan Darnoko, 1994).
Menurut Lubis et al (1994) penelitian-penelitian tentang pemanfaatan limbah padat kelapa sawit untuk dijadikan produk yang mempunyai nilai tinggi telah banyak dilakukan. Walaupun demikian tinjauan secara komersial masih sedikit. Kemungkinan hal ini, disebabkan oleh masih tersediannya sumber lignoselulosa lainnya terutama dari hutan yang masih tersedia dalam jumlah yang relatif besar hingga saat ini.
Limbah Kelapa Sawit
Pengembangan industri kelapa sawit yang diikuti dengan pengembangan pabrik dapat menimbulkan dampak negatif pada lingkungan, baik terhadap kualitas sumberdaya alam (berupa pencemaran) dan kuantitas sumber daya alam (berupa pengurasan), maupun lingkungan hidup (aspek sosial). Hal ini disebabkan oleh bobot limbah pabrik kelapa sawit (PKS) yang dibuang ke badan air semakin bertambah (Sa’id,1996).
Limbah kelapa sawit adalah sisa hasil tanaman kelapa sawit yang tidak termasuk dalam produk utama atau merupakan hasil ikutan dari proses pengolahan kelapa sawit. Berdasarkan sumbernya limbah sawit dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu limbah perkebunan kelapa sawit dan limbah pabrik kelapa sawit. Dalam setahun setiap 1 ha perkebunan kelapa sawit rata-rata menghasilkan limbah pelepah daun sebanyak 10,4 ton bobot kering. Limbah pabrik kelapa sawit terdiri dari tiga jenis yaitu limbah padat, limbah cair, dan limbah gas (Fauzi, et al.2005).
Menurut Lubis et al (1994), limbah padat kelapa sawit yang tersedia adalah berupa tandan kosong, serat buah dan cangkang (Gambar 1). Limbah tersebut mengandung lignoselulosa yang mungkin dapat digunakan sebagai bahan baku berbagai produk-produk serat.
Gambar 1. Cangkang Buah Kelapa Sawit
Sifat Fisis
Kerapatan
Kerapatan merupakan massa atau berat per unit volume, kerapatan merupakan faktor penting untuk mengetahui sifat fisik dan mekanika kayu (Panshin dan Zeeuw,1980). Kerapatan biasanya dinyatakan dalam pon per kaki atau kg/m3 (Haygreen dan Bowyer, 1996). Menghitung kerapatan kayu, meliputi air yang terkandung dalam kayu, kerapatan biasanya dipengaruhi oleh variasi
anatomi, kadar air serta rasio kayu gubal dan kayu teras (Forest Products Laboratory,1999).
Berat jenis kayu dapat didefenisikan sebagai perbandingan antara kerapatan kayu dengan kerapatan air pada suhu 40C, dimana pada suhu standar tersebut kerapatan air sebesar 1 g/cm3. Kayu memiliki berat jenis yang berbeda- beda, berat jenis merupakan petunjuk penting bagi aneka sifat kayu. Makin tinggi berat jenisnya, umumnya makin kuat pula kayunya. Semakin kecil berat jenis kayu, maka akan berkurang pula kekuatannya. Berat jenis ditentukan antara lain oleh tebal dinding sel dan kecilnya rongga sel yang membentuk pori-pori.
Perhitungan berat jenis banyak disederhanakan dalam sistem matrik karena 1 cm3 air beratnya tetap 1 gram. Jadi berat jenis dapat dihitung secara langsung dengan membagi berat dalam gram dengan volume dalam cm3, maka nilai kerapatan (R) dan berat jenis (B) adalah sama jika menggunakan massa oven. Namun berat jenis tersebut tidak mempunyai satuan karena berat jenis adalah nilai relatif (Haygreen dan Bowyer,1996).
Biasanya untuk menentukan berat jenis digunakan berat kering oven dan volume pada (a) basah, (b) kering oven, dan (c) pada kadar air 12 % (Forest
Product Laboratory,1999). Menurut Panshin & Zeeuw (1980) berat jenis kayu dapat dinyatakan sebagai perbandingan antara berat kering oven dengan volumenya pada kadar air tertentu. Berat Jenis suatu contoh uji naik jika kandungan air yang menjadi dasarnya berkurang berkurang, di bawah titik jenuh serat (TJS). Hal ini terjadi karena berat kering tetap konstan sedangkan volume berkurang selama pengeringan (Haygreen dan Bowyer,1996).
Faktor-faktor yang mempengaruhi berat jenis kayu yaitu umur pohon, tempat tumbuh, posisi kayu dalam batang dan kecepatan tumbuh. Berat jenis kayu merupakan salah satu sifat kayu yang penting sehubungan dengan penggunaannya (Pandit dan Hikmat, 2002).
Kadar Air
Tanaman kelapa sawit yang merupakan substitusi kayu karena bahan yang berligonoselulosa dan memiliki sejumlah kekurangan ; tidak kuat, tidak awet, mempunyai susut yang sangat besar dan seterusnya, sehingga tidak dapat digunakan dalam bentuk alami. Penggunaan batang kelapa sawit sebagai kayu solid setidaknya mempunyai empat kelemahan yaitu : stabilitas dimensi rendah, kekuatan rendah, keawetan rendah dan sifat permesinan jelek, sehingga dari dulu sawit diabaikan, bahkan dianggap sebagai limbah yang mengganggu (Bakar, 2003).
Kayu adalah bahan yang higroskopis, yaitu mampu untuk mengisap dan melepaskan air dari dan ke lingkungan dan menyeimbangkan dengan uap air di udara (Skaar, 1972). Kadar air kayu merupakan jumlah air yang dikandung, yang dinyatakan dalam persen berat kering ovennya. Jumlah air yang dikandung kayu
bervariasi tergantung dari jenis kayu, berkisar antara 40-200% berat kering kayu (Panshin dan Zeeuw,1980).
Air di dalam kayu terdiri dari dua bentuk : terikat dan bebas. Air terikat adalah air yang terdapat pada dinding sel. Air bebas terdapat pada rongga sel.
Jumlah air bebas tergantung porositas dan volume kayu (Siau, 1971).
Air dalam kayu segar atau baru saja dipanen terletak di dalam dinding sel dan dalam rongga sel dikeluarkan. Akan tetapi, rongga sel akan selalu berisi sejumlah uap air. Selama terdapat air di dalam rongga sel, dinding sel akan jenuh.
Kebanyakan sifat fisis kayu (selain berat) tidak dipengaruhi oleh perbedaan mengenai banyaknya air dalam rongga sel (Haygreen dan Bowyer,1996).
Berat, penyusutan, kekuatan dan sifat lainnya tergantung pada kadar air kayu. Variabilitas kadar air terjadi pada bagian-bagian dari pohon yang sama, perbandingan kayu teras dan kayu gubal (Forest Products Laboratory, 1999).
Kimia Selulosa
Selulosa merupakan komponen utama penyusun dinding sel tanaman.
Kandungan selulosa pada dinding sel tanaman tingkat tinggi sekitar 35-50% dari berat kering tanaman. Selulosa merupakan polimer glukosa dengan ikatan ß-1,4 glukosida dalam rantai lurus. Rantai panjang selulosa terhubung secara bersama melalui ikatan hidrogen dan gaya van der waals. Bentuk polymer ini memungkinkan selulosa saling menumpuk/terikat menjadi bentuk serat yang sangat kuat. Panjang molekul selulosa ditentukan oleh jumlah unit glucan di dalam polymer, disebut dengan derajat polymerisasi. Derajat polymerase selulosa tergantung pada jenis tanaman dan umumnya dalam kisaran 2000 – 27000 unit
glucan. Selulosa dapat dihidrolisis menjadi glukosa dengan menggunakan asam atau enzim. Selanjutnya glukosa yang dihasilkan dapat difermentasi menjadi etanol (Http://isroi.wordpress.com).
Selulosa mengandung sekitar 50-90% bagian berkristal dan sisanya bagian amorf. Ikatan ß-1,4 glukosida pada serat selulosa dapat dipecah menjadi monomer glukosa dengan cara hidrolisis asam atau enzimatis. Kesempurnaan pemecahan selulosa pada saluran pencernaan ternak tergantung pada ketersediaan enzim pemecah selulosa yaitu selulase. Saluran pencernaan manusia dan ternak non rumansia tidak mempunyai ezim yang mampu memecah ikatan ß-1,4 glukosida sehingga tidak dapat memanfaatkan selulosa (Gambar 2).
Gambar 2. Bagan Struktur Selulosa
Manfaat Selulosa
Selulosa merupakan bahan dasar dari banyak produk teknologi (kertas, film, serat, aditif, dan sebagainya) dan karena itu isolasi terutama dari kayu dengan proses pembuatan pulp dalam skala besar. Dengan menggunakan berbagai bahan kimia dalam pembuatan pulp dengan sifat-sifat yang berbeda. Untuk beberapa tujuan pulp harus dimurnikan dengan proses tambahan pengelantangan.
Untuk pembuatan film, serat dan turunan selulosa dibutuhkan derajat kermunian yang tinggi (Fenegel and Wegener, 1985)
Hemiselulosa
Hemiselulosa merupakan kelompok polisakarida heterogen dengan berat molekul rendah. Jumlah hemiselulosa biasannya antara 15 dan 30 persen dari berat kering bahan lignoselulosa. Hemiselulosa relatif lebih mudah dihidrolisis dengan asam menjadi monomer yang mengandung glukosa, mannosa, galaktosa, xilosa dan arabinosa. Hemiselulosa mengikat lembaran serat selulosa membentuk mikrofibril yang meningkatkan stabilitas dinding sel. Hemiselulosa juga berikatan silang dengan lignin membentuk jaringan kompleks dan memberikan struktur yang kuat.
Hemiselulosa mirip dengan selulosa yang merupakan polymer gula.
Namun, berbeda dengan selulosa yang hanya tersusun dari glukosa, hemiselulosa tersusun dari bermacam-macam jenis gula. Monomer gula penyusun hemiselulosa terdiri dari monomer gula berkarbon 5 (C-5) dan 6 (C-6), misalnya: xylosa (Gambar 3), mannose, glukosa, galaktosa, arabinosa, dan sejumlah kecil rhamnosa, asam glukoroat, asam metal glukoronat, dan asam galaturonat. Xylosa adalah salah satu gula C-5 dan merupakan gula terbanyak kedua di di biosfer setelah glukosa. Kandungan hemiselulosa di dalam biomassa lignoselulosa berkisar antara 11% hinga 37 % (berat kering biomassa). Hemiselulosa lebih mudah dihidrolisis daripada selulosa, tetapi gula C-5 lebih sulit difermentasi menjadi etanol daripada gula C-6 (Http://isroi.wordpress.com).
Gambar 3. Bagan Struktur Xylosa
Lignin
Lignin adalah molekul kompleks yang tersusun dari unit phenylphropane yang terikat di dalam struktur tiga dimensi. Lignin adalah material yang paling kuat di dalam biomassa (Gambar 4). Lignin sangat resisten terhadap degradasi, baik secara biologi, enzimatis, maupun kimia. Karena kandungan karbon yang relative tinggi dibandingkan dengan selulosa dan hemiselulosa, lignin memiliki kandungan energi yang tinggi (Http://isroi.wordpress.com).
Gambar 4. Bagan Struktur Lignin
Pemanfaatan lignin
Lignin dapat dimanfaatkan sebagai sumber bahan kimia, karena senyawa lignin mempunyai gugus aktif yang dapat direaksikan dengan gugus lain sehingga membentuk senyawa baru dengan struktur dan manfaat yang berbeda dari struktur kimia asalnya. Senyawa lignin dengan menggunakan proses lebih lanjut.
Menurut Fengel dan Wegener (1984), lignin hasil isolasi dapat dimanfaatkan sebagai dispersan, binder dan surfaktan. Pemanfaatan lignin dan turunannya disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Pemanfaatan Lignin dan Turunannya
Jenis Penggunaan Keanekaragaman aplikasinya
- Dispersan Karbon hitam, pestisida, zat warna,
pigmen, keramik
- Pengemulsi, penstabil campuran - Tanah, permukaan jalan, aspal, lilin, minyak dalam air, karet, sabun, lateks, buih api
- penyaring logam - industri air, mikronutrisi pertanian
- Aditif - Lumpur pengeboran, beton,
penggilingan semen, pembersih industri, bahan penyamak, karet, plastik vinil.
Pengikat dan perekat - Butiran pakan ternak, pupuk, tinta cetak, mineral, pelapis, inti
pengecoran logam, biji besi
- Pereaksi - Urea-formaldehide fenol, furan,
epoksida, urethane
- Dan lain-lain - Koagulan protein, pelindung koloid dalam ketel uap, resin penukar ion, penangkap oksigen dll.
Sumber : Fengel dan Wegener, 1985
Ekstraktif
Beranekaragam komponen ekstraktif, meskipun biasanya merupakan bagian kecil larut dalam pelarut-pelarut organik netral atau air. Mereka disebut ekstraktif. Ekstraktif terdiri atas jumlah yang sangat besar dari senyawa-senyawa tunggal tipe lipofil maupun hidrofil. Ekstraktif dapat dipandang sebagai konstituen kayu yang tidak struktural, hampir seluruhnya terbentuk dari senyawa- senyawa ekstraseluler dan berat molekul rendah. Tipe konstituen yang mirip
terdapat dalam kayu yang disebut eksudat. Yang dibentuk oleh pohon melalui metabolisme sekunder setelah kerusakan mekanik atau penyerangan oleh serangga atau jamur. Meskipun ada kesamaan terdapatnya ekstraktif kayu di dalam famili, ada perbedaan-perbedaan yang jelas dalam komposisi bahkan diantara spesies- spesies kayu yang sangat dekat (Sjöström,1995).
Biasanya, bagian-bagian yang berbeda dari pohon yang sama yaitu, batang cabang, akar, dan kulit kayu berbeda banyak jumlah maupun komposisi ekstraktifnya. Ekstraktif-ekstraktif menempati tempat-tempat morfologi tertentu dalam struktur kayu. Sebagai contoh, asam-asam resin terdapat dalam saluran resin, sedangkan lemak dan lilin terdapat dalam sel-sel parenkim jari-jari.
Ekstraktif-ekstraktif fenol terdapat terutama dalam kayu teras dan dalam kulit.
Tipe-tipe ekstraktif yang berbeda adalah perlu untuk mempertahankan fungsi biologi pohon yang bermacam-macam. Sebagai contoh, lemak merupakan sumber energi sel-sel kayu, sedangkan terpenoid-terpenoid rendah, asam-asam resin, dan senyawa-senyawa fenol melindungi kayu terhadap kerusakan secara mikrobiologi atau serangan serangga (Sjöström,1995).
Manfaat Ekstraktif
Sejumlah kayu mengandung senyawa-senyawa yang dapat diekstraksi yang bersifat racun atau mencegah bakteri, jamur dan rayap. Ekstraktif lain dapat memberikan warna dan bau. Ekstraktif tidak hanya penting untuk mengerti taksonomi dan biokimia pohon-pohon, tetapi juga penting bila dikaitkan dengan aspek-aspek teknologi. Ekstraktif merupakan bahan dasar yang berharga untuk pembuatan bahan-bahan kimia organik dan mereka memainkan peranan penting dalam proses pembuatan pulp dan kertas (Fengel dan Wegener, 1985).
Walaupun kadarnya sedikit, kelompok exstraktif terdiri dari berbagai senyawa kimia. Ekstraktif dari sampel kayu dapat diisolasi untuk tujuan penelitian struktur atau susunan kimianya. Dalam analisis kayu umumnya, hanya kuantitas yang ditetapkan setelah diisolasi. Untuk analisis komponen makromolekul dinding sel, kayu dibebaskan dari zat exsrtaktif. Isolasi ekstraktif dilakukan melalui ekstraksi dengan campuran pelarut netral, atau dengan pelarut tunggal secara berurutan ( Achmadi,1990).
Abu
Tanaman mengandung senyawa anorganik yang tetap tinggal setelah terjdi pembakaran pada suhu tinggi pada kondisi oksigen melimpah; residu semacam ini dikenal sebagai abu. Abu dapat ditelusuri karena adanya senyawa yang tidak terbakar yang mengandung unsur-unsur seperti kalsium, kalium, magnesium, mangan, dan silikon. Tanaman dengan kandungan silika lebih tinggi daripada kira-kira 0,3% (atas dasar berat kering) akan menyebabkan alat-alat menjadi sangat tumpul. Kandungan silika melebihi 0,5 % secara reaktif umum terdapat pada kayu-kayu keras tropika dan pada sejumlah spesies kandungan ini mungkin lebih dari 2 % dari beratnya. (Haygreen dan Bowyer,1996).
METODOLOGI PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian dan Laboratorium Kimia Analitik Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara. Kegiatan penelitian dilaksanakan mulai bulan Pebruari sampai Juli 2008.
Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah cawan timbang, gelas piala 500 ml, gelas piala 400 ml, gelas piala 300 ml, gelas piala 100 ml, gelas ukur 10 ml, magnetic stirrer, kertas saring, erlenmayer 300 ml, erlenmayer 1000 ml, erlenmeyer 250 ml, Erlenmeyer 200 ml, Erlenmeyer 50 ml, buret 15 ml, pengaduk kaca, beker glas 500 ml, pipet 25 ml, waterbath, kertas siphonn (extraction thimbles), peralatan ekstraksi, cawan porselen, kaki tiga dan lempengan asbes, kertas lakmus, karet gelang, botol semprot, alat titrasi, extraction flask 250 ml, corong buncher dan penghisap, termometer, oven, desikator, oven pengabuaan, gas burner, hot plate, botol vakum, filtration flask.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah cangkang buah kelapa sawit yang diambil dari pabrik kelapa sawit Adolina yang terletak di Medan – Sumatera Utara. Bahan kimia yang digunakan antara lain, toluena untuk mendestilasi (bebas aquades), Ethanol, Benzena, NaOH 1%, Asam Asetat 10%, HCL 6 M, Asam sulfat 72% (24 ± 0,1 N) yang disimpan dalam pendingin, Asam Acetat (CH3COOH), Sodium Klorit (NaClO2), Aseton, Asam sulfat 1,3%, NaOH
17,5%, K2Cr2O7 0,5 N, Ion Ferro, Asam sulfat Pekat, Ammonium Sulfat, Cairan filtrate selulosa, HCL 12%, Aquades, Asam Asetat 10%.
Pelaksanaan Penelitian
Persiapan Bahan Baku
Bahan baku dari cangkang buah kelapa sawit (CBKS) yang diperoleh dari pabrik kelapa sawit Adolina di Medan. Sebelum melakukan analisis sifat fisis dilakukan pemotongan secara manual dengan panjang 1- 2 cm, dan untuk analisis sifat kimia bahan dicuci dengan air dan dikeringkan dalam oven sampai suhu 70oC sampai kadar air mencapai 17%. Bahan kering kemudian digiling dan diayak dengan ayakan berukuran 40 mesh.
Prosedur Penelitian
a. Sifat Fisis
1. Kadar Air (KA)
Analisis ini diawali dengan memasukkan cangkang buah kelapa sawit dengan ukuran 1- 2 cm yang telah diketahui beratnya. Kemudian dimasukkan dalam oven yang sudah diatur pada suhu 103 ± 2 ºC. Setiap 24 jam, cawan timbang dan isinya dimasukkan ke dalam desikator selama ± 15 menit untuk kemudian ditimbang. Penimbangan dilanjutkan secara terus-menerus sampai beratnya konstan. Berat cangkang pada keadaan ini disebut berat kering oven (BKO). Besarnya kadar air dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
% 100
(%) x
BKO BKO
KA BB
Keterangan:
KA = Kadar Air
BB = Berat Awal (gram) BKO = Berat Kering Oven (gram)
2. Kerapatan
Kerapatan merupakan perbandingan antara massa cangkang dengan volume cangkang. Cara penentuan kerapatan sebagai berikut, dikutip dari (Haygreen dan Bowyer, 1996):
Cotoh uji tidak beraturan bentuknya, ditimbang untuk diketahui beratnya.
Volumenya dapat diperoleh dengan metode volume yang dipindahkan. Penentuan volume melibatkan penggunaan silinder berskala. Dalam hal ini volume adalah perbedaan antara permukaan cairan sebelum dan sesudah pencelupan. Contoh uji di lapisi dengan parafin agar air tidak masuk ke dalam contoh uji.
Perhitungan:
) (
) ) (
/ (
tan 3
3
cm volume
grm Berat cm
gr
Kerapa
b. Sifat Kimia
Standar yang digunakan dalam menganalisis kandungan kimia adalah standar TAPPI ( Technical Association of The Pulp and Paper Industry ).
1. Kelarutan Zat Ekstraktif
Kelarutan dalam air dingin (TAPPI T 207 om – 88 )
Dua gram serbuk cangkang kering oven dimasukkan ke dalam gelas piala 400 ml dan tambahkan aquades sebanyak 300 ml. Aduk dengan menggunakan magnetic stireer dengan kecepatan konstan selama 48 jam dengan suhu 23 ± 20C.
Setelah 48 jam, serbuk disaring dengan menggunakan gelas filter yang bersih dan telah diketahui beratnya, serbuk yang telah ditampung di gelas filter dibilas dengan aquades dingin sebanyak 200 ml. Serbuk yang ada di gelas filter dimasukkan dalam oven dengan suhu 1000C ± 3 selama 24 jam, lalu dinginkan dalam desikator dan timbang beratnya. Lakukan pengeringan dan penimbangan beberapa kali sampai beratnya konstan.
Perhitungan : (%) x100%
Bb BKO Ekstraktif Bb
Kadar
Keterangan :
Bb : Berat serbuk semula (gram)
BKO : Berat Kering Oven setelah diekstraksi (gram)
Kelarutan Dalam Air Panas (TAPPI T 207 om-88)
Dua gram serbuk cangkang kering oven dimasukkan ke dalam erlenmenyer 300 ml. Tambahkan aquades panas (yang mendidih pada temperature 100oC) sebanyak 100 ml. Masukkan dalam waterbath yang airnya telah mencapai titik didih, dengan menggunakan pendinginan tegak selama 3 jam, yang harus diperhatikan bahwa air permukaan waterbath harus di atas permukaan air didalam erlenmayer. Pada priode tertentu yang konstan, campuran tersebut harus dikocok perlahan-perlahan. Pindahkan serbuk yang ada di dalam Erlenmeyer ke gelas filter yang bersih dan telah diketahui beratnya, serbuk yang telah ditampung di gelas filter dibilas dengan aquades panas sebanyak 200 ml. Serbuk yang ada di gelas filter dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 100 ± 5oC selama 24 jam, lalu
dinginkan dalam desikator dan timbang beratnya. Lakukan pengeringan dan penimbangan beberapa kali sampai beratnya konstan.
Perhitungan : (%) x100%
Bb BKO Ekstraktif Bb
Kadar
Keterangan :
Bb : Berat serbuk semula (gram)
BKO : Berat Kering Oven setelah diekstraksi (gram)
Kelarutan Dalam Larutan NaOH 1% (TAPPI 212 om – 88)
Dua gram serbuk cangkang kering oven dimasukkan ke dalam gelas Erlenmeyer 300 ml. Tambahkan 10 ml larutan NaOH 1% dan masukkan ke dalam waterbath yang airnya telah mendidih selama 1 jam. Permukaan air dalam waterbath harus selalu di atas air dalam gelas piala. Isi gelas piala dipindahkan ke dalam gelas filter yang bersih, kering dan telah diketahui beratnya, kemudian dibilas dengan aquades panas ±100 ml dan asam asetat 10% sebanyak 25 ml.
selanjutnya ditambahkan lagi 25 ml asam asetat 10% dan terakhir bilas lagi dengan aquades panas sampai bebas asam (dicek dengan kertas lakmus).
Masukkan gelas filter beserta resiu tersebut ke dalam oven dengan suhu 100 ± 50C selama 24 jam. Dinginkan dalam desikator selama ± 15 menit, kemudian ditimbang. Ulangi pengeringan dan penimbangan, sampai di dapat berat yang konstan.
Perhitungan : (%) x100%
Bb BKO Ekstraktif Bb
Kadar
Keterangan :
Bb = Berat serbuk mula-mula (gram)
BKO = Berat Kering Oven Setelah di Ekstraksi (gram)
Kelarutan dalam Alkohol Benzen (1:2) (TAPPI T 204 om – 88)
Timbang extraction flask yang bersih dengan batu pendidih. Timbang kertas siphon kosong, lalu isi dengan serbuk sebanyak 9/10 bagian, dan ditimbang lagi. Ektraksi dengan 200 ml larutan Alben selama 4-6 jam. Setelah diesktrasi, pindahkan serbuk ke corong buncer dan keluarkan sisa larutan Alkohol-Benzena yang ada di serbuk dengan alat penghisap. Bilas lagi beberapa kali dengan aquades sambil dihisap untuk mengeluarkan Ethanol. Pindahkan serbuk yang telah habis airnya ke dalam Erlenmeyer 1000 ml dan tambahkan Aquades panas ke dalamnya sebanyak 500 ml. Panaskan dalam waterbath selama 1 jam.
Usahakan temperature waterbath selalu konstan (1000C). Selanjutnya serbuk disaring dengan corong buncher dan penghisap sambil dibilas dengan 500 ml aquades mendidih. Tebarkan serbuk diatas kertas dan biarkan selama beberapa jam hingga tercapai kadar air keseimbangan. Hitung kadar airnya dan sisa serbuk disimpan dalam plastik untuk digunakan analisa lain. Untuk mengetahui besarnya kandungan zat ektraktif, maka filtrate yang ada di extraction flask dikeringkan dengan cara mendestilasinya menggunakan waterbath, pendinginan, dan penghisapan. Setelah extraction flask kering, lalu dioven ± 1 jam, lalu dinginkan dalam desikator dan ditimbang. Lakukan pengeringan dan penimbangan sampai di dapat berat yang konstan.
Perhitungan : (%) x100% Bb
BKO Ekstraktif Bb
Kadar
Keterangan:
Bb : Berat serbuk semula (gram)
BKO : Berat Kering Oven setelah di ekstraksi (gram)
2. Analisa Abu (TAPPI – 211 om – 85)
Timbang cawan porselen yang bersih dan kering, lalu masukkan serbuk cangkang seberat 1 gram kering oven. Panaskan dengan gas burner (dalam ruang asam) sampai menjadi arang (usahakan jangan sampai ada yang berterbangan).
Pindahkan ke oven pengabuan dengan temperature 3000C, setelah berjalan satu jam, temperature. dinaikan menjadai 4000C, kemudian dinaikan lagi menjadi 575
± 250C. Pengabuan dilakukan selam ± 3 jam. Dinginkan cawan + abu dalam desikator sampai dingin, kemudian timbang beratnya dengan teliti.
Perhitungan : x 100%
Bb BKtabu Abu
Kadar
%
Keterangan :
Bb : Berat serbuk kayu semula (gram) BKtabu : Berat abu setelah ditanur (gram)
3. Holoselulosa (TAPPI T 9 om – 54)
Timbang 2,5 gram serbuk cangkang bebas ekstraktif, masukkan ke dalam erlenmayer 200 ml, tambahkan aquades dengan suhu 800C sebanyak 80 ml.
Tambahkan 0,94 gr NaClO2 (80%) dan 0,3 ml CH3COOH sambil diaduk. Tutup dengan erlenmeyer 50 ml dan panaskan dalam waterbath dengan suhu 800C.
Setelah 60 menit, tambahkan lagi 0,94 gr NaClO (80%) dan 0,3 CHCOOH
sebanyak 3 kali. Selanjutnya dinginkan erlenmeyer dan isinya dengan air es dengan tempertatur di bawah 100C. Saring dengan gelas filter pori 2 yang bersih dan telah diketahui beratnya, bilas dengan air es, lalu dengan aseton. Keringkan dalam desikator, dan aseton disedot keluar. Residu akhir adalah holoselulosa berwarna putih atau kekuning-kuningan. Masukkan gelas filter dengan residunya ke oven temperatur 100 ±50C selama 24 jam. Selanjutnya angkat dan dinginkan dalam desikator selama ± 15 menit. Kemudian timbang beratnya sampai konstan.
Holoselulosa digunakan untuk mendeterminasi selulosa.
Perhitungan x 100%
Bb
sa Holoselulo BKO
sa Holoselulo
%
Keterangan :
BKO : Berat Kering Oven Holoselulosa (gram) Bb : Berat cangkang mula-mula (gram)
4. Selulosa (TAPPI T-17 om-55)
Timbang 2 gram ± 1 mg holoselulosa kering, dan masukkan ke dalam beker glass 500 ml. Tambahkan 200 ml 1,3% Asam Sulfat. Panaskan di atas waterbath (1000C) selama 2 jam. Saring larutan dengan gelas filter yang bersih, kering dan sudah diketahui beratnya. Bilas dengan 150 ml aquades hingga netral (dicek dengan kertas lakmus) kemudian bilas dengan etanol. Masukkan gelas filter dengan residunya ke oven temperatur 100 ± 50C selama 24 jam. Selanjutnya angkat dan dinginkan dalam desikator selama ± 15 menit. Kemudian timbang beratnya sampai konstan.
Perhitungan : x 100%
BKO a BKOSelulos Selulosa
Kadar
%
SBE
Keterangan :
BKO Selulosa : Berat Kering oven Selulosa (gram)
BKOSBE : Berat serbuk bebas ekstraktif kering oven (gram)
5. Alpa Selulosa (TAPPI T 203 om – 88)
Timbang 1,5 gram residu holoselulosa kering oven, masukkan ke dalam gelas piala yang tinggi, kemudian tambahkan 75 ml NaOH 17,5%, lalu aduk.
Setelah tercampur sempurna, tambahkan 25 ml NaOH 17,5% dan aduk lagi.
Pengadukan selama 30 menit dengan temperature waterbath 25± 0,20C. Setelah 30 menit tambahkan 100 ml aquades dan aduk beberapa saat. Lalu diamkan selama 30 menit. Selanjutnya saring dengan gelas filter dan filtratnya ditampung di filtration flask yang bersih dan kering (jangan dibilas dengan air). Ambil filtrate 25 ml dengan pipet dan 10 ml K2Cr2O7 dan masukkan ke dalam Erlenmeyer 250 ml lakukan 3 kali, tambahkan dengan hati-hati (sambil dikocok) dengan 30 ml asam sulfat pekat. Diamkan selama 15 menit, lalu tambahkan 50 ml aquades dan dinginkan dalam temperature ruang selama beberapa jam.Tambahakan 2-4 tetes Ferroin dan titrasi dengan ferramonium Sulfat 0,1 N hingga tercapai titik titrasi (larutan berwarna ungu). Buat titrasi blanko, yaitu dengan menggunakan 12,5 ml NaOH 17,5 % dan 12,5 ml air.
Perhitungan : 100%
A x W
20 x N x V1) - (V2 -6,85 100 Selulosa Alpa
% x
Keterangan V1 = Titrasi filtrate (ml)
V2 = Titrasi larutan blanko (ml)
N= Normalitas larutan Ferroamonium sulfat yang Sebenarnya (larutan harus distandarisai sebelum dipakai)
A = Volume filtrate yang digunakan (ml) W = Berat sample (gram)
6. Lignin (TAPPI T 222om – 88)
Satu gram serbuk cangkang bebas ekstraktif (kering oven) dimasukkan kedalam gelas piala 100 ml, kemudian letakkan dalam bath dengan suhu 2 ± 10C.
Tambahkan asam sulfat 72% sebanyak 15 ml sedikit demi sedikit dengan menggunakan buret terus di aduk. Temperature bath diusakan selalu 2 ± 10C selama disperse dilakukan. Tutup gelas piala dengan penutup kaca dan masukkan ke dalam bath yang bertemperatur 20 ± 10C dan aduk secara teratur selam 2 jam.
Erlenmeyer 100 ml diisi dengan 300-400 ml aquades panas lalu pindahkan serbuk dari gelas piala ke erlenmeyer. Selanjutnya bilas dan encerkan dengan aquades hingga volume mencapai 575 ml (konsentrasi asam sulfat menjadi 3%). Didihkan dengan Hot Plate selama 4 jam dan bila air dalam erlenmeyer berkurang tambahkan air panas. Saring dengan menggunakan gelas filter bersih dan telah diketahui beratnya. Kemudian bilas dengan air panas hingga bebas asam (dicek dengan kertas lakmus). Gelas filter dan serbuk kayu dimasukkan dalam oven dengan temperature 105 ± 30C selama 24 jam. Dinginkan dalam desikator, kemudian timbang beratnya.
Perhitungan : x 100%-%Abu Wb
Lignin Wa
%
Keterangan : Wa = Berat lignin (gram)
Wb = Berat serbuk mula-mula (gram)
Analisa Data
1. Data yang diperoleh untuk sifat fisik disajikan dalam bentuk rataan
2. Data yang diperoleh untuk perhitungan kandungan kimia disajikan dalam bentuk rataan dengan 3 kali ulangan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis mencakup penentuan komposisi cangkang dan senyawa-senyawa yang berkaitan dengan kayu karena cangkang buah kelapa sawit juga merupakan bahan berlignoselulosa seperti kayu. Hasil analisis sifat fisik dan kimia cangkang buah kelapa sawit tertera pada Tabel 2.
Tabel 2. Komposisi sifat fisik-kimia cangkang buah kelapa sawit Sifat Fisik-Kimia
Kadar air 10,75 %
Kerapatan 1,53 gr/cm3
Ekstraktif
Air Dingin 11,6 % Air Panas 13,3 % NaOH 1% 7,80 % Alkohol-Benzena 11,47 % Kadar Abu 1 % Holoselulosa 92 %
Lignin 44,66 %
Selulosa 85,50 %
Alpa selulosa 27,24 %
Kadar Air dan Kerapatan Cangkang Buah Kelapa Sawit
Kadar Air Cangkang Buah Kelapa Sawit
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar air dari cangkang buah kelapa sawit berkisar antara 10,45 – 11,15% dengan nilai rataan 10,75% (Lampiran 1).
Berdasarkan persentase kadar air kayu secara umum dalam Haygreen dan Bowyer (1996), kadar air dari cangkang dibawah rata-rata % KA yaitu sebesar 15-29%.
Kadar air cangkang buah kelapa sawit akan sangat berpengaruh dalam penentuan kerapatan cangkang, dari proses analisis penentuan kerapatan hasil yang diperoleh
menunjukkan tingkat kerapatan yang tinggi, dibandingkan dengan rata-rata kayu.
Menurut Haygreen dan Bowyer (1996) kerapatan suatu contoh uji naik jika kandungan air yang menjadi dasarnya berkurang. Demikian juga dengan proses analisis kimia, kadar air yang tinggi akan menyulitkan dalam proses analisis.
Kerapatan Cangkang Buah Kelapa Sawit
Hasil penelitian menunjukkan kerapatan cangkang buah kelapa sawit berkisar antara 1,28 – 1,85 gr/cm3 dengan nilai rataan 1,53 gr/cm3 (Lampiran 1).
Dalam prosedur pelaksanaan volumenya diperoleh dengan metode volume yang dipindahkan, dikarenakan cangkang buah sawit cukup keras dan bentuk cangkang yang bulat dan tidak teratur (Gambar.5). Volumenya diperoleh dengan metode volume yang dipindahkan. Hasil data kerapatan yang diperoleh menunjukkan tingkat kerapatan yang tinggi, dibandingkan dengan rata-rata kayu. Kerapatan adalah massa atau berat per unit volume, kerapatan merupakan faktor penting untuk mengetahui sifat fisik dan mekanika.
Gambar 5. Sampel Cangkang Buah Kelapa Sawit
Cangkang kelapa sawit termasuk bahan berlignoselulosa yang berkadar karbon tinggi dan mempunyai kerapatan lebih tinggi daripada kayu, sehingga karakteristik ini memungkinkan bahan tersebut baik untuk dijadikan arang aktif . Arang aktif banyak digunakan sebagai bahan adsorbsi polutan berkadar rendah dari produk-produk industri yang tidak dapat dipisahkan secara kimia, fisik dan biologis. Karbon aktif merupakan adsorben untuk mengurangi kadar benda-benda organik terlarut yang ada (Sugiharto, 1987).
Zat Ekstraktif dan Kadar Abu Cangkang Buah Kelapa Sawit
Zat ekstraktif merupakan komponen non-struktural pada tanaman terutama berupa bahan organik yang terdapat pada lumen dan sebagian pada dinding sel.
Dengan menggunakan air dingin atau panas dan bahan pelarut organik netral seperti alkohol dan alkohol benzena maka dapat dilakukan ekstraksi. Selain bahan organik, terdapat juga bahan anorganik berupa mineral dan silika yang tidak larut dalam air atau pelarut organik. Kompenen utama abu adalah kalium, kalsium dan magnesium sedangkan pada cangkang terdapat banyak silika.
Hasil penelitian menunjukkan kadar air serbuk cangkang buah kelapa sawit berkisar antara 7,53 – 8,68% dengan nilai rataan 8,11%. Kadar air serbuk cangkang digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan kandungan ekstraktif serbuk cangkang kelapa sawit. Zat ekstraktif larut dalam air panas yang terdapat dalam cangkang buah kelapa sawit berkisar antara 10 – 15% dengan nilai rataan 13,3% (Lampiran 2). Hasil ini lebih rendah dibandingankan tandan kosong kelapa sawit dari penelitian Guritno et.al (1998) yang bernilai 15,71% dan batang kelapa sawit dari penelitian Bakar (2003) yang bernilai 16,37% (Gambar 6). Dalam
proses ekstraksi dengan air panas, maka yang terlarut antar lain tanin, getah, gula, dan bahan pewarna dan pati (Fengel da Wegener 1995).
Zat ekstraktif larut dalam air dingin berkisar antara 10 – 15% dengan nilai rataan 11,6% (Lampiran 2), hasil ini lebih rendah dibandingkan tandan kosong kelapa sawit dari penelitian Guritno et.al (1998) yang bernilai 13,61% dan batang kelapa sawit dari penelitian Bakar (2003) yang bernilai 12,02% (Gambar 6).
Tabel 3. Komposisi Kimiawi Tandan Kosong dan Batang Kelapa Sawit (%)
Komponen
Tandan Kosong kelapa sawit
Batang Kelapa sawit Kelarutan dalam
- Air Dingin 13,61 12,02
- Air Panas 15,71 16,37
- 1% NaOH 30,32 24,87
- Alkohol-Benzena - 8,9
Kadar Abu 6,23 2,02
Holoselulosa 66,07 -
Lignin 20,62 23,95
Selulosa 37,5 54,38
Sumber: Guritno et.al(1998)dan Bakar(2003)
Zat ekstraktif yang dapat larut dalam pelarut organik seperti larutan alkohol benzena antara lain lilin, lemak, resin minyak dan tanin serta komponen tertentu yang tidak larut dalam eter (Anonim, 1996). Zat ekstraktif yang larut dalam alkohol benzena pada cangkang buah kelapa sawit berkisar antara 10,25 – 13, 66% dengan rataan 11,47% (Lampiran 2). Hasil ini lebih tinggi dibandingkan batang sawit dari penelitian Bakar (2003) yang bernilai 8,9% (Gambar 6). Zat ekstraktif yang larut dalam NaOH 1% pada cangkang buah kelapa sawit mempunyai nilai tertinggi dari proses ekstraktif sebesar 8% dan nilai terendah 7,5% dengan nilai rataan 7,8% (Lampiran 2). Hasil ini lebih rendah dibandingkan
11.47 13.61
15.71
30.32
8.9
11.6 13.3
7.8 12.02
16.37
24.87
0 5 10 15 20 25 30 35
Air Dingin Air Panas NaOH 1% Alkohol- Benzena Jenis Pelarut
Kadar Zat Ekstraktif (%) Cangkang Buah Sawit
Tandang Kosong Batang Sawit
tandan konsong kelapa sawit dari peneltiaian Guritno et.al (1998) yang bernilai 30,32% dan batang kelapa sawit dari penelitian (Bakar 2003) yang bernilai 24,87 (Gambar 6). Soda (NaOH) panas yang digunakan dapat mengestrak karbohidrat berbobot rendah dan merusak selulosa. Besarnya bahan yang terlarut dalam NaOH juga dapat digunakan sebagai indikator tingkat kerusakan akibat pelapukan, panas, cahaya, oksidasi dan sebagainya. Semakin tinggi tingkat kerusakan atau serangan pelapuk maka kelarutannya akan semakin tinggi pula (Anonim, 1996). Serbuk cangkang hasil dari ekstraktif Alkohol-Benzena digunakan dalam proses analisis kimia untuk mencari kadar holoselulosa.
Gambar 6. Grafik Nilai Kadar Zat Ekstraktif Kelapa Sawit
Perbandingan analisis ekstraktif cangkang dengan tandan kosong dan batang sawit menunjukkan kandungan ekstraktif cangkang lebih rendah (Gambar 6). Secara umum jumlah kandungan zat ekstraktif dalam tanaman lebih kecil bila dibandingkan dengan kandungan kimia yang lain, akan tetapi secara kualitas mempunyai pengaruh yang besar terhadap sifat- sifat pengolahannya. Misalnya
berpengaruh dalam proses pulping, dimana semakin tinggi kandungan zat ekstraktif maka akan semakin tinggi pula konsumsi bahan kimia yang diperlukan dalam proses pulping serta dapat menyebabkan terjadinya pitch-problem yaitu terjadinya bintik-bintik pada lembaran pulp yang dihasilkan.
Abu merupakan komponen kimia kayu yang tidak dapat larut dalam air atau pelarut organik. Kandungan abu cangkang buah kelapa sawit sebesar 1 % (Tabel 2). Hasil ini lebih rendah dibandingankan tandan kosong kelapa sawit dari penelitian Guritno et.al (1998) yang bernilai 6,32% dan batang kelapa sawit dari penelitan Bakar (2003) yang bernilai 2,02% (Tabel 3). Jika dilihat secara kasat mata cangkang buah kelapa sawit sangat keras dan banyak mengadung silika.
Menurut Haygreen dan bowyer (1989), kayu juga mengandung senyawa anorganik yang tetap tinggal setelah terjadi pembakaran pada suhu tinggi pada kondisi oksigen yang melimpah; residu ini dikenal sebagai abu. Abu dapat ditelusuri karena adanya senyawa yang tidak terbakar yang mengandung unsur- unsur seperti kalsium, kalium, magnesium, mangan dan silikon.
Ekstraktif merupakan senyawa-senyawa yang larut dalam pelarut organik.
Senyawa-senyawa karbohidrat dan anorganik yang larut dalam air juga termasuk dalam senyawa yang dapat diekstraksi. Komposisi ekstraktif berubah selama proses pengeringan terutama senyawa tak jenuh; lemak dan asam lemak terdegradasi. Menurut Sanderman (1960) dalam Fengel dan Weger (1985), salah satu ekstraktif disebut resin. Resin dipandang sebagai campuran senyawa-senyawa berbeda yang bersifat mencegah terjadinya kristalisasi.
92
85.5
44.46
27.24 54.38
37.5 66.07
20.62 23.95
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Holoselulosa Selulosa Lignin Alfaselulosa
Sifat Kimia
Nilai Sifat Kimia (%)
Cangkang Buah Sawit Tandang Kosong Batang Sawit Holoselulosa dan Selulosa Cangkang Buah Kelapa Sawit
Semua karbohidrat (selulosa, hemiselulosa, dan pektin) dikenal sebagai holoselulosa yang merupakan komponen utama tumbuhan. Hasil penelitian menunjukkan kadar holoselulosa dalam cangkang buah kelapa sawit berkisar antara 90,8 – 93,6% dengan rataan 92% (Lampiran 2). Hasil ini lebih tinggi dibandingkan tandan kosong kelapa sawit dari penelitian Guritno et.al (1998) yang bernilai 66.07% (Gambar 7). Holoselulosa digunakan untuk mendeterminasi selulosa, dengan maksud hasil serbuk dari analisis holoselulosa digunankan untuk proses analisis selulosa. Kandungan sisa lignin rendah atau hilangnya polisakarida minimal dapat didefenisikan sebagai holoselulosa. Hasil penelitian menunjukkan kandungan selulosa dalam cangkang buah kelapa sawit berkisar antara 82,5–
87,5% dengan rataan 85,5% (Lampiran 2). Hasil ini lebih tinggi dibandingankan tandang kosong kelapa sawit dari penelitian Guritno et.al (1998) yang bernilai 37,5% dan batang kelapa sawit dari penelitian Bakar (2003) yang bernilai 54,38%
(Tabel 3).
Gambar 7. Grafik Nilai Kandungan Kimia Kelapa Sawit
Peluang Pemanfaatan Selulosa
Kandungan selulosa cangkang sawit yang lebih tinggi dari bagian tandan kosong dan batang sawit (Gambar 7) dapat menjadi satu peluang pemanfaatan untuk berbagai produk berbahan dasar selulosa dan penggunaan penelitian saat ini. Namun dalam proses analisinya yang menjadi kendala dalam memurnikan selulosa cangkang adalah sifat fisik dari cangkang yang keras. Keadaan ini merupakan satu tantangan dalam penggunaan cangkang sebagai sumber penghasil selulosa.
Penggunaan sebagian besar selulosa sekarang dan masa depan adalah penghasil bahan serat untuk membuat kertas, rayon atau turunan-turunan selulosa.
Menurut Casey (1980), kandungan selulosa dapat digunakan untuk memperkirakan besarnya rendemen pulp yang dihasilkan dalam proses pulping, dimana semakin besar kadar selulosa maka semakin besar pula rendemen pulp yang dihasilkan.
Lignin Cangkang Buah Kelapa Sawit
Lignin merupakan komponen kimia kayu yang selalu bergabung dengan selulosa dan bukan merupakan karbohidrat, melainkan oleh gugus aromatis berupa fenilpropan. Data hasil penelitian menunjukkan kadar lignin dalam cangkang buah kelapa sawit berkisar antara 42 – 48% dengan rataan 44,66%
(Lampiran 2). Hasil ini lebih tinggi dibandingkan tandang kosong kelapa sawit dari penelitian Guritno et.al (1998) yang bernilai 20,62% dan batang kelapa sawit dari penelitian Bakar (2003) yang bernilai 23,95% (Gambar 7). Pada umumnya, kandungan lignin yang tinggi akan menyebabkan konsumsi alkali tinggi serta
biasanya diikuti oleh bilangan kaapa yang tinggi, demikian juga sebaliknya (Casey 1980). Kandungan lignin yang tinggi dapat menjadi kendala dalam proses pulping sehingga bagian tersebut tidak cocok jika akan dimanfaatkan sebagai bahan baku pulp atau kertas, disamping kerapatannya juga tinggi. Setelah selulosa, lignin merupakan zat organik polimer yang banyak ditemukan di dalam cangkang buah kelapa sawit. Lignin menaikkan sifat-sifat kekuatan mekanik tumbuhan sehingga tumbuh besar seperti pohon yang tinggi dapat berdiri kokoh.
Peluang Pemanfaatan Lignin
Kandungan lingin cangkang yang lebih tinggi dari bagian tandan kosong dan batang sawit (Gambar 7) memungkinkan pemanfaatan lignin lebih lanjut, dan yang perlu diperhatikan dalam pemanfaatannya adalah sifat fisik cangkang yang keras dan merupakan satu kendala dalam proses analisis lignin. Penggunaan lignin pada saat sekarang dan masa depan merupakan bidang yang luas dan semakin meningkat kepentingannya, ditunjukkan misalnya oleh kenaikannya diseluruh dunia dalam jumlah publikasi dasar dan teknologi maupun paten-paten (Glesster et.al.1971) dalam (Fenegel and Wegener, 1985). Lignin sebagai bahan mentah masih jauh dari penggunaan yang intensif. Ini merupakan suatu kenyataan meskipun potensinya yang besar untuk tujuan – tujuan yang berbeda disebabkan oleh kimianya, sifat-sifatnya dan jumlahnya yang besar. Peluang pemanfaatan lignin dapat dibagi dalam beberapa kelompok. Pertama, lignin sebagai sisa dalam pulp mekanik, pulp semi kimia, rendemen tinggi dan pulp kimia yang tidak dikelantang. Kedua, lignin sebagai bahan bakar. Ketiga, lignin sebagai bahan produk polimer, dan lignin sebagai sumber bahan-bahan kimia molekul rendah seperti dispersan, pengemulsi, penyaring logam, aditif, perekat dan lain-lain.
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Sifat fisik cangkang buah kelapa sawit yang dihasilkan meliputi kadar air 10,75% dan kerapatan cangkang buah adalah 1,53 gr/cm3. Sifat kimia cangkang buah kelapa sawit kandungan ekstraktif air dingin 11,6%, kandungan ekstraktif air panas 13,3%, kandungan ekstraktif alkohol-benzena 11,47%, kandungan ekstraktif NaOH 1% 7,80%, kadar abu 1%, kandungan holoselulosa 92%, kandungan lignin 44,66%, kandungan selulosa 85,50%, kandungan alpaselulosa 27,24%.
B. Saran
Cangkang buah kelapa sawit dapat dikembangkan dan dimanfaatkan dengan lebih optimal. Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh dalam kandungan kimia kelapa sawit sangat baik digunakan sebagai bahan briket arang, tidak cocok bila akan dimanfaatkan sebagai bahan baku pulp atau kertas karena tidak efisien disebabkan kandungan lignin yang tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 1996. Annual Books of ASTM Standards, Volume 14.10 Wood. West Conshohocken.
_______. 1961. Technical Association of The Pulp and Paper Industry (TAPPI) s.60. New York. Lexington avenol.
Achmadi, S. S. 1990. Kimia Kayu. Bogor. Pusat antar Universitas Ilmu Hayat IPB.
Bakar, E.S. 2003. Kayu Sawit Sebagai Substitusi Kayu dari Hutan Alam. Bogor.
Forum Komunikasi Teknologi dan Industri Kayu.
Casey, J.P. 1980. Pulp, Paper Chemistry and Chemical Technology. Third edition.
Vol I. New York. Willey Interscience Publisher Inc.
Dumanauw, J.F. 2001. Mengenal Kayu. Semarang. Kanisius.
Fauzi.Y.,Y.E. Widyastuti, I. Setyawibawa dan R. Hartono. 2005. Kelapa Sawit :Budidaya, Pemanfaatan Hasil dan Limbah, Analisis usaha dan Pemasaran. Jakarta. Penebar Swadaya.
Fenegel, D and G. Wegener. 1985. Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi.
Yogyakarta. Gajah Mada University Press.
Forest Product Laboratory. 1999. Wood Handbook : Wood as an Engineering Material. United Stated of America. Forest Products Society.
Haygreen, J.G dan J.L Bowyer. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu Suatu Pengantar. Terjemahan S.A. Handikusumo, S. Prawirohadmojo.
Yogyakarta.Gajah Mada University Press.
Http://isroi.wordpress.com/2008/05/01/karakteristik-lignoselulosa-sebagai-bahan- baku-bioetanol/
Lubis, A.U, Guritno, dan Darnoko. 1994. Prospek Industri dengan Bahan Baku Limbah Padat Kelapa Sawit di Indonesia. Berita PKKS 2.
Mahajoeno, E. 2004. Lembaga Riset Indonesia.http://www.antara.co. id/ arc/
2007/ 3/28/ briket-tandan-sawit-alternatif-pengganti-bbm/ briket arang Maxentius, U. 2004. Penemu Selulosa Murni Bermutu Tinggi. http://www.
kompas.com/kompas- cetak/0409/09/naper/1257331.htm.
Pamin, K dan Darnoko, 1999. Prospek Industri dengan Bahan Baku Limbah Padat Kelapa Sawit di Indonesia. Medan. Berita PPKS 2.
Pandit, I.K.N dan Hikmat, R. 2002. Anatomi Kayu : Pengantar Sifat Kayu Sebagai Bahan Baku. Bogor. Yayasan Penerbit Fakultas Kehutanan IPB.
Panshin, A. J. and C. De Zeeuw. 1980. Text Book of Wood Technology. Mc Graw Hill. New York. John Wiley and Sons.
Prayitno, T.A. dan Darnoko. 1994. Karakteristik Papan Partikel dari Pohon Kelapa Sawit. Berita PPKS 2.
Risza, S. 1994. Kelapa Sawit. Upaya Peningkatan Produktivitas. Yogyakarta.
Kanisius.
Sa’id, E.G. 1996. Penanganan dan Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit. Ungaran.
Trubus Agriwidaya.
Siau, J.F. 1971. Flow in Wood. New York. Syr`wse University.
Sjöström, E. 1995. Kimia Kayu, Dasar-dasar dan Penggunaan, Edisi Kedua.
Yogyakarta. Gajah Mada University Press.
Sugiharto, 1987. Dasar-Dasar Pengolahan Air Limbah. Jakarta. Universitas Indonesia.
Skaar, C. 1972. Water in Wood. New York. Syracuse University Press.
Vademecum. 1996. Kelapa Sawit. Jambi-Pematang Siantar, Sumatera Utara- Indonesia. PT. Perkebunan Nusantara IV (Persero).
Lampiran 1. Data Analisis Sifat Fisika Cangkang Buah Kelapa Sawit Kadar Air
Kerapatan
Ulangan Bb Bko % KA
1 0,289 gr 0,260 11,15 %
2 0,322 gr 0,291 10,65 %
3 0,370 gr 0,335 10,45 %
Rataan 10,75
Ulangan Volume Berat Cangkang Kerapatan 1 0,2 ml 0,289 gr 1,45 gr/cm3 2 0.25 ml 0,322 gr 1,28 gr/cm3 3 0,2 ml 0,370 gr 1,85 gr/cm3
Rataan 1,53 gr/cm3
Lampiran 2. Data Analisis Sifat Kimia Cangkang Buah Kelapa Sawit
Kadar Air Serbuk
Ulangan Bb Rata-rata KA 1 2 gr 1,85 gr 8,11 % 2 2 gr 1,86 gr 7,53 % 3 2 gr 1,84 gr 8,68 %
Rataan 8,11 %
Kandungan Dalam Air Dingin ( TAPPI 207 om – 88 )
Ulangan Bb Rata-rata % Ekstraktif
1 2 gr 1,8 10 %
2 2 gr 1,7 15 %
3 2 gr 1,8 10 %
Rataan 11,6 %
Kelarutan Dalam Air Panas ( TAPPI 207 om-88 )
Ulangan Bb Rata-rata % Ekstraktif
1 2 gr 1,7 gr 15 %
2 2 gr 1,7gr 15 %
3 2 gr 1,8 gr 10 %
Rataan 13,3 %
Kelarutan Dalam Larutan NaOH 1 % ( TAPPI 212 om-88 )
Ulangan Bb Rata-rata % Ekstraktif
1 2 gr 1,84 gr 8 %
2 2 gr 1,84 gr 8 %
3 2 gr 1,85 gr 7,5 %
Rataan 7,8 %
Kelarutan Dalam Alkohol Benzena ( 1:2 ) ( TAPPI T 204 om – 88 )
Ulangan Bb Rata-rata % Ekstraktif
1 8 7,16 10,5 %
2 8 7,18 10,25 %
3 6 5,18 13,66 %
Rataan 11,47 %
Analisa Kadar Abu ( TAPPI-2 om-85 )
Ulangan Bb BKT Abu % Abu
1 1 gr 0,01 gr 1 %
2 1 gr 0,01 gr 1 %
3 1 gr 0,01 gr 1 %
Rataan 1 %
Analisis Holoselulosa (TAPPI 9M-54)
Ulangan Bb Rata-rata % Holoselulosa
1 2,5 gr 2,27 gr 90,8 %
2 2,5 gr 2,29 gr 91,6 %
3 2,5 gr 2,34 gr 93,6 %
92%
Analisis Selulosa ( TAPPI T-17 om-55 )
Ulangan Bb Holoselulosa BKO % Selulosa
1 2 gr 1,75 gr 87,5%
2 2 gr 1,73 gr 86,5%
3 2 gr 1,65 gr 82,5%
Rataan 85,5 %
Analisis Alpa Selulosa (TAPPI T 203 om-88)
Ulangan Bb
Volume
filtrat titrasi filtrat titrasi blanko % Alpaselulosa
1 1,5 gr 10 ml 22,22 ml 21,37 ml 22,37 %
2 1,5 gr 10 ml 22,2 ml 21,4 ml 26,94 %
3 1,5 gr 10 ml 22,24 ml 21,5 ml 32,42 %
Rataan 27,24 %
Analisis lignin ( TAPPI T 222 om-88 )
Ulangan Bb BKO % Lignin
1 1 gr 0,43 gr 42.00%
2 1 gr 0,45 gr 44.00%
3 1 gr 0,49 gr 48.00%
Rataan 44,66 %
