PEMBUATAN PULP DARI TANDAN KOSONG KELAPA
SAWIT DENGAN METODE ORGANOSOLV
Oleh:
Arifista Sri Wahyuni Harefa NIM. 408231012 Program Studi Kimia
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas segala berkat dan perlindunganNya yang memberikan kesehatan dan hikmat kepada penulis sehingga penelitian skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan mulai dari pertengahan Jun i 2012 ialah “Pembuatan Pulp dari
Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Metode Organosolv”.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada berbagai pihak yang telah membantu penyelesaian skripsi ini, mulai dari pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi, antara lain Bapak Dr. Zainuddin Muchtar, M.Si selaku Dosen Pembimbing, serta Ibu Dra. Ani Sutiani M.Si, Ibu Dra. Ratu Elvina Dibyantini M.Si, dan Ibu Lisnawati Simatupang, S.Si., M.Si yang telah banyak memberikan saran dan Bapak Dr. Mahmud, M.Sc selaku Dosen Pembimbing Akademik. Teristimewa kepada Ayah dan Ibu tercinta, Sondrazato Harefa dan Justina Gulo beserta adik-adik penulis, Sonny YS Harefa, Daniel N Harefa dan Jelis yang telah banyak membantu dan memberi dukungan motivasi, doa, semangat maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terimakasih atas doa, dukungan dari Ali Gerland Sianturi, NF, teman-teman NK’08, Astuti, Willy, Ronald, Sintong, Rocky, Westly, Fhinka, teman-teman IKBKK, dan masih banyak lagi yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu dan teknolgi menuju kemungkinan keberhasilan di dalam pembuatan pulp dari bahan alternatif dan metode ramah lingkungan.
Medan, Agustus 2012 Penulis
iii PEMBUATAN PULP DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
DENGAN METODE ORGANOSOLV
Arifista Sri Wahyuni Harefa (NIM.408231012)
ABSTRAK
v
BAB IITinjauan Pustaka 4
2.1 Kelapa Sawit 4
2.2 Pulp 6
2.3 Proses Organosolv 10
2.4 Selulosa Dan Hemiselulosa 11
2.5 Lignin 14
2.6 Bilangan Kappa 16
BAB IIIMetode Penelitian 17
3.1 Tempat Dan Waktu Penelitian 17
3.2 Alat Dan Bahan 17
3.3 Prosedur Penelitian 17
vi
BAB IVHasil dan Pembahasan 27
4.1 Persiapan Sampel 27
4.2 Analisa Terhadap Bahan Dasar 28
4.3 Delignifikasi 29
4.4 Analisa Hasil Akhir 33
BAB VKesimpulan Dan Saran 40
5.1 Kesimpulan 40
5.2 Saran 40
viii
DAFTAR TABEL
halaman
Tabel 2.1 Komposisi Kimiawi Tandan Kosong Kelapa Sawit 6
Tabel 3.1 Tabel Faktor Koreksi P = x 2 21
Tabel 4.1 Kadar Air, Abu dan Selulosa TKKS 28
Tabel 4.2 Rendemen Pulp dengan Konsentrasi Metanol 31
Tabel 4.3 Data Pengukuran Kadar α-Selulosa 33
Tabel 4.4 Data Pengukuran Kadar Air 35
vii
DAFTAR GAMBAR
halaman
Gambar 2.1. Tandan Kosong Kelapa Sawit 5 Gambar 2.2 Perkiraan Jumlah TKKS Indonesia Sejak Tahun
2000-2009 berdasarkan Data Produksi CPO Indonesia 5 Gambar 2.3. Struktur Kimia Selulosa 12 Gambar 2.4 Struktur Kimia Hemiselulosa 14 Gambar 2.5. Struktur Lignin 15 Gambar 3.1 Skema Penentuan Kadar Air 22 Gambar 3.2 Skema Penentuan Kadar Abu 23 Gambar 3. 3 Skema Penentuan Kadar Α-Selulosa 24 Gambar 3.4. Skema Proses Pemasakan (Delignifikasi) 25 Gambar 3.5 Skema Penentuan Bilangan Kappa 26 Gambar 4.1 Perlakuan Awal Membantu Membuka Struktur
Lignoselulosa 27
Gambar 4.2. TKKS Sebelum Dicacah 28 Gambar 4.3. Cacahan TKKS Berukuran 2-3 cm 28 Gambar 4.4. Serpihan Halus TKKS yang Telah Digiling 28 Gambar 4.5 Rangkaian Alat Pada Proses Delignifikasi 29 Gambar 4.6 Pulp Hasil Delignifikasi 30 Gambar 4.7 Reaksi Hidrolisis Dan Kondensasi Ikatan Α-Aril Eter
dalam Lignin 30
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antar Waktu dengan Rendemen Pada Konsentrasi Pelarut (a) Metanol 40%; (b) Metanol 50%;
(c) Metanol 60% 32
Gambar 4.9 Uji Kadar Selulosa 33 Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antar Waktu dengan Kadar Air Pada
Konsentrasi Pelarut(a) Metanol 40% ; (b) Metanol 50% ;
(C) Metanol 60% 34
Gambar 4.11 Grafik Hubungan Waktu dengan Kadar Air dengan Konsentrasi Pelarut:(a) Metanol 40%; (b)Metanol
50%; (c) Metanol 60% 36 Gambar 4.11 Grafik Hubungan Antara Waktu dan Bilangan Kappa
dengan KonsentrasiPelarut: (a) Metanol 40% ;
ix
DAFTAR LAMPIRAN
halaman
Lampiran 1 Pembuatan Larutan 44
Lampiran 2 Data Perhitungan Analisa Kadar Awal 48
Lampiran 3 Data Perhitungan Rendemen Pulp 50
Lampiran 4 Data Perhitungan Analisa Akhir 51
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Kertas adalah bahan yang tipis dan rata, yang dihasilkan dengan kompresi serat yang berasal dari pulp. Serat yang digunakan biasanya adalah alami, dan mengandung selulosa dan hemiselulosa. Kertas merupakan sarana yang tergolong vital dalam kehidupan manusia yang kebutuhannya semakin meningkat dari tahun ke tahun. Pada umumnya industri kertas dan pulp di dunia, khususnya di Indonesia menggunakan serat kayu sebagai bahan baku. Industri kertas merupakan salah satu jenis industri terbesar di dunia dengan menghasilkan 178 juta ton pulp, 278 juta ton kertas dan karton, dan menghabiskan 670 juta ton kayu. Pertumbuhannya dalam dekade berikutnya diperkirakan antara 2% hingga 3,5% per tahun, sehingga membutuhkan kenaikan kayu log yang dihasilkan dari lahan hutan seluas 1 sampai 2 juta hektar setiap tahun (Yuniarti, 2008). Hal ini tentu saja meningkatkan penebangan kayu yang berdampak kerusakan hutan dan lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan biomassa dengan kandungan selulosa yang tinggi sebagai alternatif bahan baku pembuatan pulp.
Bahan non seperti limbah padat hasil pertanian merupakan bahan berlignoselulosa yang berpotensi sebagai sumber serat selulosa. Salah satunya limbah padat industri kelapa sawit, antara lain limbah batang kelapa sawit dan tandan kosong kelapa sawit. Batang sawit merupakan bagian dari sawit yang memiliki paling banyak kandungan selulosa, yaitu 54,38% dengan lignin 23,95%. (Balfas, 2003 dalam Budiman, 2010). Namun lignin yang cukup besar ini akan membutuhkan proses pemasakan yang lebih lama dalam pembuatan pulp. Sehingga tandan kosong kelapa sawit dengan selulosa 43-44% dan lignin yang lebih sedikit (17-20%) lebih efisien digunakan sebagai bahan baku pulp. Selain itu, ketersediaan limbah tandan kosong sawit lebih melimpah dibandingkan limbah batang sawit sendiri.
2
tersebut akan menambah jumlah produksi pengolahan kelapa sawit seperti CPO. Data terakhir menunjukkan bahwa produksi CPO Indonesia pada tahun 2010 mencapai 21,6 juta ton CPO, yang berarti menghasilkan limbah padat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) sebanyak 20,2-25,2 juta ton.
Pemanfaatan TKKS saat ini telah dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan pupuk kompos oleh beberapa pabrik pengolahan kelapa sawit. Namun kebanyakan limbah ini masih dibuang atau dibakar begitu saja sehingga menimbulkan pencemaran lingkungan. Padahal kandungan selulosa yang tinggi di dalam TKKS memungkinkan untuk mengembangkan pengolahan TKKS menjadi bahan baku bagi produk-produk lain berbasis selulosa lain seperti pulp dan kertas.
Pembuatan pulp umumnya menggunakan metode kimia yang saat ini yg sering digunakan adalah proses Kraft, namun proses ini memiliki beberapa kelemahan terutama dalam randemen pemasakan yang rendah, biaya produksi tinggi, laju delignifikasi rendah dan pencemaran lingkungan karena adanya limbah larutan pemasak. Lignin larut dalam dalam pelarut organik, karbohidrat larut dalam air, sedangkan selulosa tidak larut pada kedua larutan tersebut. Hal ini merupakan dasar dalam proses pulping Organosolv. (Haradewi, 2007). Proses organosolv adalah proses pemisahan serat dengan menggunakan bahan kimia organik seperti misalnya metanol, etanol, aseton, asam asetat, dan lain-lain. Proses ini akhir-akhir ini banyak diteliti dan dicoba penerapannya karena adanya beberapa faktor ekonomis yang lebih menguntungkan, yaitu randemen pulp yang tinggi, daur ulang lindi hitam dapt dilakukan dengan mudah, tidak menggunakan unsur sulfur, dapat menghasilkan by-products berupa lignin dan hemiselulosa dengan tingkat kemurnian tinggi, dampak terhadap lingkungan rendah dan dapat dioperasikan secara ekonomis pada skala relatif kecil (Aziz dan Sarkanen, 1989).
3 1.2Batasan Masalah
Pada penelitian ini yang menjadi batasan masalah adalah pulp dibuat dari TKKS yang diperoleh dari PT. Perkebunan Nusantara IV Adolina Perbaungan, proses dilakukan dengan metode organosolv dengan bahan pemasak metanol 40%, 50% dan 60%, waktu pemasakan 60 ; 90 ; 120 menit, dan suhu 80oC, 90 oC dan 100 oC.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka yang menjadi rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Apakah proses organosolv dengan pelarut metanol dapat menghasilkan pulp dengan kualitas baik.
2. Berapa kombinasi konsentrasi dan lama waktu pemasakan yang optimal dalam pembuatan pulp dari Tandan Kosong Kelapa Sawit.
1.4Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah:
1. Mengetahui kualitas pulp yang dihasilkan dengan proses organosolv dengan pelarut metanol.
2. Mengetahui kombinasi konsentrasi dan waktu pemasakan yang paling optimal dalam pembuatan pulp Tandan Kosong Kelapa Sawit.
1.5Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Diperolehnya informasi pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai alternatif pembuatan pulp dengan metode organosolv.
2. Memberikan informasi khususnya kepada Pabrik Kelapa Sawit mengenai pemanfaatan limbah padat Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai bahan baku pembuatan pulp.
40 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan pembahasan ini dapat disimpulkan bahwa: 1. Pulp yang dihasilkan dari tandan kosong kelapa sawit dengan metode
organosolv menghasilkan rendemen, kadar selulosa yang tinggi dan kadar air rendah tetapi kadar ligninnya masih tinggi.
2. Rata-rata rendemen tersaring adalah 82,7% dan rendemen paling tinggi adalah 90,29% terdapat pada kondisi pemasakan dengan waktu 60 menit, suhu 80oC dan konsentrasi metanol 50%.
3. Rata-rata kadar selulosa adalah 75,54% dan kadar selulosa paling tinggi adalah 82,62% terdapat pada kondisi pemasakan dengan waktu 90 menit, suhu 90oC
6. Hasil delignifikasi terbaik dari penelitian ini adalah terdapat pada kombinasi perlakuan : konsentrasi larutan pemasak 50%, lama waktu pemasakan 90 menit, dan suhu pemasakan 90oC
5.2Saran
1. Untuk meningkatkan kematangan pulp, perlu dilakukan penambahan pengaruh lain seperti adanya katalis pada proses delignifikasi.
2. Serpihan tandan kosong kelapa sawit yang akan digunakan dihaluskan dengan ukuran yang lebih kecil lagi
3. Perlu dilakukan analisa kadar lignin pada analisa awal sampel.
41 DAFTAR PUSTAKA
Anggraini, D., Han Roliadi, (2011), Pembuatan Pulp Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit Untuk Karton Pada Skala Usaha Kecil, Jurnal Penelitian Hasil
Hutan Vol. 29 No. 3, September 2011: 211-225.
Anonim, (2012), Pulp, http://id.wikipedia.org/wiki/Pulp, diakses tanggal 22 Maret 2012.
Badan Penelitian dan Pengembangan Industri, (2008), Pulp – Cara Uji Bilangan
Kappa, Badan Standardisasi Nasional, Jakarta.
Budiman, A., (2010), Sifat Fisis Kayu Lapis Batang Kelapa Sawit, Fakultas Pertanian USU, Medan.
Cowd, M.A., (1991), Kimia Polimer, Penerbit ITB, Bandung.
Ditjenbun, (2012), Peresmian Peremajaan Pertama Kebun Plasma Kelapa Sawit
Di Sei Tapung, Propinsi Riau, Tanggal 3 Pebruari 2012, Drektorat
Jenderal Perkebunan, Kementerian Pertanian./
Fauzi, Y., (2005)., Kelapa Sawit – Budi Daya Pemanfaatan Hasil dan Limbah, Analisis Usaha dan Pemasaran, Edisi Revisi, Penebar Swadaya, Jakarta.
Firdaus, (1998), Studi Pembuatan Pulp dari Tandan Kosong Kelapa Sawit
dengan Proses Etanol, Tesis, Teknik Kimia ITB, Bandung.
Hambali, E., dkk., (2007), Teknologi Bioenergi, AgroMedia Pustaka, Jakarta.
Hasibuan, R.S., (2010), Kualitas Serat dari Limbah Batang Kelapa Sawit sebagai
Bahan Baku Papan Serat, Fakultas Pertanian USU, Medan.
Heradewi, (2007), Isolasi Lignin dari Lindi Hitam Proses Pemasakan Organosolv
Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), Fakultas Teknologi Petanian
IPB, Bogor.
Harsini, T., Susilowati, (2010), Pemanfaatan Kulit Buah Kakao Dari Limbah Perkebunan Kakao Sebagai Bahan Baku Pulp Dengan Proses Organosolv,
Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan Vol.2 No. 2: 80-89.
Isroi, (2008), Limbah Pabrik Kelapa Sawit, http://isroi.com/2008/06/19/limbah-pabrik-kelapa-sawit/, diakses tanggal 22 Maret 2012.
Jalaluddin, Samsul R., (2005), Pembuatan Pulp Dari Jerami Padi Dengan Menggunakan Natrium Hidroksida, Jurnal Sistem Teknik Industri, Vol.6
42
Kusumayanti, H., dkk., (2007), Manfaat Limbah Batang Jagung Dalam Pembuatan Pulp, Metana, Vol.5 No.2: 21-28.
Munthe, B.C., (2011), Industri Pulp – Meski Harga Turun, Ekspor Pulp Melaju,
http://industri.kontan.co.id/news/meski-harga-turun-ekspor-pulp-melaju/2011/11/04, diakses tanggal 29 Maret 2012.
Naibaho, Y., (2011), Ekspor Naik 14,43%, TPL Targetkan Produksi Pulp 200.00 Ton,http://www.medanbisnisdaily.com/news/read/2011/04/26/30786/eksp or_naik_1443persen_tpl_targetkan_produksi_pulp200-000_ton/, diakses tanggal 29 Maret 2012.
Oktarina, I., (2009), Apa Itu Hemiselulosa, http://iepoktarina.blogspot.com/2009/11/apa-itu-hemiselulosa.html,
diakses tanggal 29 Maret 2012.
Oktaviani, D., (2009), Lignin Terlarut Asam Dan Delignifikasi Pada Tahap Awal
Proses Pulping Alkali, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, IPB,
Bogor.
Prades, E.A., (2009), Ilmu Pulp dan Kertas, http://www.ilmupulpdankertas.blogspot.com/, diakses tanggal 20 Maret 2012.
Purwantoro, R.N., (2008), Sekilas Pandang Industri Sawit, Lembaga Management Fakultas Ekonomi Universitas Indonesia, Jakarta.
Rifai, (2008), Proses Pembuatan Kertas, http://rifaisains.wordpress.com/2008/11/26/proses-pembuatan-kertas/, diakses tanggal 20 Maret 2012.
Sastrosayono, S., (2003), Budidaya Kelapa Sawit, AgroMedia Pustaka, Jakarta.
Sukarta, I.N., (2008), Adsorpsi Ion Cr3+ Oleh Serbuk Gergaji Kayu Albizia (Albizzia Falcata): Studi Pengembangan Bahan Alternatif Penjerap Limbah Logam Berat, Sekolah Pascasarjana, IPB, Bogor.
Sumardjo, D., (2008), Pengantar Kimia: Buku Panduan Kuliah Mahasiswa
Kedokteran dan Program Strata I Fakultas Bioeksakta, Penerbit Buku
Kedokteran EGC, Jakarta.
43
Tahyu, A., (1996), Penurunan Bilangan Kappa Pulp Organocell Dari Beberapa
Jenis Kayu Hutan Tanaman Industri, Jurusan Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, IPB, Bogor
Widiastuti, H. Dan Tri Panji, (2007), Pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit Sisa Jamur Merang (Volvariella Volvacea) (TKSJ) Sebagai Pupuk Organik Pada Pembibitan Kelapa Sawit, Menara Perkebunan, 75(2): 70-79.
