8
PENGARUH KONSENTRASI DAN VOLUME KALSIUM KLORIDA TERHADAP PEMBUATAN ASAM OKSALAT DARI SEKAM PADI
EFFECT OF CONCENTRATION AND VOLUME OF CALCIUM CHLORIDE IN SYNTHESIZING OXALIC ACID FROM RICE HUSK
1)Herry Purnama, 2)Kirana Nadila Putri, 3)Delya Putri Maharani
1,2,3)Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Pabelan Kartasura, Surakarta Indonesia 57162
*Email: [email protected] [email protected] [email protected]
ABSTRAK
Limbah sekam padi memiliki potensi untuk dikembangkan lebih lanjut menjadi produk yang bernilai ekonomis yaitu asam oksalat. Sekam padi yang digunakan memiliki kandungan selulosa 48,84%. Jika selulosa tersebut di hidrolisis maka akan menghasilkan asam oksalat. Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu metode peleburan alkali dengan menggunakan pelarut basa yaitu natrium hidroksida. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi dan volume CaCl2 terhadap massa asam oksalat dari limbah sekam padi. Variabel yang digunakan yaitu konsentrasi CaCl2 (2, 4, 6, 8, 10%) dan volume CaCl2 (15, 20, 25, 30, 35ml).Hasil optimal asam oksalat yang diperoleh pada konsentrasi CaCl2 6% dan volume CaCl2 25 ml. Pada kondisi ini diperoleh massa asam oksalat 0,716 gram dengan kemurnian 31,51%. Untuk mengetahui karakteristik asam oksalat yang dihasilkan menggunakan uji permanganometri dan spektrofotometri FTIR (Fourier Transform Infra Red). Hasil FTIR menunjukkan gugus O-H pada bilangan gelombang 3.406,44 cm-1, gugus C=O pada bilangan gelombang 1.685,86 cm-1, gugus C-O pada bilangan gelombang 1.119,73 cm-1dan gugus C–H pada bilangan gelombang 668,36 cm-1. Hasil penelitian ini memiliki peluang untuk dikembangkan lebih lanjut dengan meningkatkan efisiensi proses dan kemurnian produk.
Kata Kunci : asam oksalat, kalsium klorida, peleburan alkali, sekam padi,
ABSTRACT
Waste from rice husk has the potential to be further developed into an economically valuable product, oxalic acid. The rice husk used has a cellulose content of 48.84%. If the cellulose is hydrolyzed it will produce oxalic acid.
The method used in this study is the method of alkali melting using alkaline solvents of sodium hydroxide. This study aims to determine the effect of concentration and volume of CaCl2 on the mass of oxalic acid from rice husk waste.
The variables used were the concentration of CaCl2 (2, 4, 6, 8, 10%) and the volume of CaCl2 (15, 20, 25, 30, 35ml).
The optimal result of oxalic acid was obtained at 6% CaCl2 concentration and 25 ml volume. In this condition the mass of oxalic acid was obtained 0.716 grams with a purity of 31.51%. To determine the characteristics of oxalic acid produced using permanganometry analysis and FTIR (Fourier Transform Infra Red) spectrophotometry. FTIR results show an O-H group at wave number 3,406.44 cm-1, group C=O at wave number 1,685.86 cm-1, C-O group at wave number 1,119.73 cm-1 and group C–H at wave number 668.36 cm-1. The results of this study have an opportunity to be further developed by increasing the process efficiency and product purity.
Keywords : oxalic acid, calcium chloride, alkaline fusion, rice husk
PENDAHULUAN
Tanaman padi hampir dijumpai di setiap daerah karena merupakan makanan pokok bagi penduduk Indonesia. Sekam padi merupakan residu dari hasil pertanian yang menyumbang 20% dari 649,7 juta ton beras seluruh dunia setiap tahunnya. Sekam padi merupakan limbah bekas
penggilingan padi yang dapat menyebabkan pencemaran jika dibiarkan di lingkungan (Habeeb dan Mahmud, 2010).
Pada proses penggilingan padi, akan dihasilkan butir beras dan lapisan yang menutupi beras yang berupa kariopsis. Lapisan tersebut terpisah dan dinamakan sekam padi. Dari
9 penggiligan padi diperoleh 20-30% sekam padi, 8-12% dedak, dan beras 50-63,5%. (Patabang, 2012).
Asam oksalat dapat diproduksi dengan cara menghidrolisis selulosa dari residu pertanian karena memiliki kandungan hemiselulosa lebih tinggi dibandingkan kadar lignin (Lee, Rodrigues dan Jeffries, 2009). Sekam padi memiliki kandungan karbon yang berbentuk selulosa dalam komposisi yang cukup tinggi. Selulosa dalam sekam padi dapat dihidrolisis dengan asam kuat atau basa kuat sehingga dapat menghasilkan asam oksalat (Mastuti, 2005). Asam oksalat juga dapat diproduksi dari golongan biji-bijian seperti sekam padi (Ojiako dan Mokwe, 2015). Selain itu asam oksalat berfungsi dalam fitoremidiasi yang terdapat pada tanaman semanggi putih (Prasad dan Shivay, 2017). Asam oksalat dapat digunakan sebagai pelapisan logam untuk mencegah korosi (Clausen dan Smith, 1998).
Beberapa peneliti terdahulu telah membuat asam oksalat dari berbagai macam limbah yang mengandung selulosa. Dengan metode peleburan
alkali seperti (Yenti dkk., 2011), (Zultiniar, 2011), dan (Asip, Febrianti dan Novitasari, 2015) asam oksalat dari ampas tebu; (Nurfadila, 2017) asam oksalat dari batang pisang kapok; (Iriany, Sitanggang dan Pohan, 2015) asam oksalat dari alang-alang; (Narimo, 2006) asam oksalat dari kertas koran. Dengan metode oksidasi asam nitrat (Oghome,dkk.2012) asam oksalat dari sekam padi; (Retnawati, Sarliana dan Putri, 2017) asam oksalat dari kulit jagung; (Melwita dan Kurniadi, 2014) asam oksalat dari sabut kelapa.
Berdasarkan beberapa penelitian di atas yang mendasari penelitian ini dilakukan dengan menggunakan sekam padi sebagai bahan baku dan pengaruh konsentrasi dan volume CaCl2
sebagai variable.
METODE
Pada penelitian ini digunakan bahan-bahan berupa sekam padi, dan bahan kimia penunjang seperti NaOH, CaCl2, H2SO4, dan KMnO4. Alat yang digunakan dalam penelitian disusun seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Alat sintesis asam oksalat dari sekam padi
Penelitian pembuatan asam oksalat dari sekam padi ini terdiri atas tiga tahapan, yaitu (1) persiapan bahan baku, (2) hidrolisis sekam padi, dan (3) kristalisasi asam oksalat.
Sekam padi yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari penggilingan padi di daerah Banyudono, Boyolali. Selanjutnya sekam padi dibersihkan dan dikeringkan untuk mengurangi kadar airnya. Sekam padi yang telah
Keterangan:
1. Statif
2. Pendingin balik 3. Klem
4. Aliran air pendingin 5. Termometer
6. Labu leher tiga
7. Sampel sekam padi dan NaOH 8. Water bath
9. Magnetic stirrer 10. Hot plate
10 kering tersebut dihaluskan mengggunakan blender hingga menjadi serbuk dan disaring menggunakan saringan 60 mesh. Kemudian serbuk sekam padi tersebut dihidrolisis menggunakan NaOH.
Serbuk sekam padi ditimbang sebanyak 10 gram dan ditambahkan larutan NaOH 3N sebanyak 100 ml dan dimasukkan ke rangkaian alat hidrolisis. Campuran tersebut dihidrolisis pada temperatur 80oC selama 60 menit dan kecepatan konstan 300 rpm untuk mendapatkan ekstrak asam oksalat. Hasil hidrolisis tersebut disaring dan didinginkan, filtratnya ditambahkan aquades panas 150 ml.
Filtrat hasil hidrolisis tersebut diambil 20 ml, ditambahkan larutan kalsium klorida (CaCl2) yaitu dengan variasi konsentrasi (2, 4, 6, 8, dan 10%) dan variasi volume (25, 20, 35, 30, dan 35 ml). Kemudian didiamkan sampai membentuk endapan. Endapan yang terbentuk dipisahkan dari filtratnya. Endapan ditambahkan asam sulfat 3N dalam 250 ml sebanyak 40 ml pada masing- masing variasi. Kemudian disaring dan didapatkan filtrat, filtrat yang diperoleh dipanaskan sampai temperatur 70oC kemudian dimasukkan freezer selama 24 jam agar terbentuk kristal asam oksalat yang bewarna putih.
Selanjutnya hasil asam oksalat yang diperoleh dilakukan uji analisis dengan metode permanganometri dan uji spektrofotometri FTIR.
Kristal asam oksalat ditimbang sebanyak 1 gram kemudian dilarutkan dengan 100 ml aquadest. Larutan asam oksalat ditambahkan dengan H2SO4 2N dalam 100 ml sebanyak 3 ml.
Kemudian campuran tersebut dipanaskan hingga temperatur 70 ℃ lalu dititrasi dengan KMnO4
0,1N hingga timbul warna merah muda yang tidak hilang selama 30 detik. Perubahan warna tersebut yang menandakan adanya asam oksalat.
Untuk uji FTIR, sampel asam oksalat hasil sintesis sekam padi ditambahkan dengan KBr dan ditumbuk hingga halus. Kemudian sampel bersama dengan KBr dimasukkan ke dalam pallet press secara merata. Alat FTIR diatur dengan kecepatan kertas pada posisi normal, jika sudah tepat dengan menggunakan cara yang sama dibuat spektrum inframerah dari sampel beserta gugus fungsinya (Nurfadila, 2017).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka diperoleh hasil pengaruh konsentrasi dan volume CaCl2 terhadap massa asam oksalat seperti ditunjukkan pada Tabel 1 dan Gambar 2.
Gambar 2 menunjukkan hubungan antara konsentrasi CaCl2 terhadap massa asam oksalat.
Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi CaCl2, maka asam oksalat yang dihasilkan juga semakin besar.
CaCl2 mengikat kadar selulosa dalam sekam padi semakin banyak untuk membentuk kalsium oksalat. Dari hasil percobaan konsentrasi maksimum yang menghasilkan massa asam oksalat tertinggi 0,716 gram pada konsentrasi CaCl2 6%. Apabila konsentrasi lebih besar dari 6%, hasilnya akan menurun. Hal ini disebabkan karena adanya hasil akan lebih terbentuk menjadi NaCl. Kemudian hasil pengaruh volume CaCl2
terhadap massa asam oksalat seperti pada Tabel 2 dan Gambar 3.
Tabel 1. Hubungan antara volume CaCl2 terhadap massa asam oksalat Konsentrasi
(%)
Volume CaCl2 (ml)
15 20 25 30 35
2 0,123 0,378 0,404 0,48 0,365
4 0,349 0,504 0,557 0,552 0,422
6 0,532 0,641 0,716 0,569 0,505
8 0,356 0,474 0,496 0,432 0,377
10 0,256 0,308 0,372 0,418 0,322
11
Gambar 2. Hubungan konsentrasi CaCl2 dengan massa asam oksalat Tabel 2. Hubungan antara konsentrasi CaCl2 terhadap massa asam oksalat
Volume (ml)
Konsentrasi CaCl2 (%)
2 4 6 8 10
15 0,123 0,349 0,532 0,356 0,256
20 0,378 0,504 0,641 0,474 0,308
25 0,404 0,557 0,716 0,496 0,372
30 0,480 0,552 0,569 0,432 0,418
35 0,365 0,422 0,506 0,378 0,322
Gambar 3. Hubungan volume CaCl2 dengan massa asam oksalat Pada Gambar 3 menunjukkan hubungan
antara volume CaCl2 terhadap massa asam oksalat. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin besar volume CaCl2, maka asam oksalat yang dihasilkan juga semakin besar, dikarenakan semakin banyak volume CaCl2 akan
memperluas gerakan molekul-molekul yang ada.
Dari hasil percobaan, volume maksimum yang menghasilkan massa asam oksalat paling banyak yaitu pada volume 25 ml sebesar 0,716 gram.
Apabila volume CaCl2 lebih besar dari 25 ml, hasilnya akan menurun. Hal ini disebabkan
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
0% 5% 10% 15%
massa asam oksalat (g)
konsentrasi CaCl2 (%)
2%
4%
6%
8%
10%
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
0 10 20 30 40
massa asam oksalat (g)
volume CaCl2 (ml)
15 20 25 30 35
12 karena adanya hasil yang terurai menjadi CO2 dan H2O.
Asam oksalat dapat dihasilkan dari bahan- bahan yang mengandung selulosa dengan menggunakan metode peleburan alkali yaitu dengan menggunakan pelarut natrium hidroksida.
Sekam padi yang digunakan pada penelitian memiliki kandungan selulosa sebesar 48,84%.
Sedangkan menurut (Rizal, 2005) kandungan selulosa sekam 58,852%, menurut (Mardina, Norhayani dan Triutami, 2013) sebesar 84,656%, dan menurut (Trivana, Sugiarti dan Rohaeti, 2015) sebesar 34-44%. Kandungan selulosa sekam padi terdapat perbedaan karena perlakuan maupun sampel yang digunakan juga dari sumber yang berbeda. Reaksi yang berlangsung ketika pembuatan asam oksalat sebagai berikut (Iriany, Sitanggang dan Pohan, 2015) :
(C6H10O5)n+4nNaOH+3nO2 n(COONa)2+ n(CH3COONa)+5nHO2 + nCO2 . . . . (1) Na2C2O4 + CaCl2 CaC2O4+2NaCl . . . . .(2) CaC2O4 + H2SO4 H2C2O4 +CaSO4 . . . . (3) Menurut penelitian sebelumnya asam oksalat yang dihasilkan dengan metode peleburan alkali oleh (Narimo, 2006) dari limbah kertas koran sebanyak 15 gram menghasilkan asam oksalat sebesar 0,47 gram. Menurut (Zultiniar, 2011) dari ampas tebu 15 gram menghasilkan 0,602 gram. Menurut (Nurfadila, 2017) dari batang pisang kepok 10 gram menghasilkan 0,61805 gram asam oksalat. Menurut (Mardina, Norhayani dan Triutami, 2013) dari sekam padi 125 gram menghasilkan asam oksalat 3,375 gram. Menurut (Adhiksana, Irwan dan Sulasih, 2017) dari sekam padi 50 gram menghasilkan asam oksalat 1,65 gram. Sedangkan dari penelitian yang telah dilakukan yaitu menggunakan limbah sekam padi 10 gram menghasilkan asam oksalat sebesar 0,716 gram dengan kemurnian 31,51%. Dengan metode yang berbeda yaitu oksidasi asam nitrat, menurut (Retnawati, Sarliana dan Putri, 2017) limbah kulit jagung 5 gram menghasilkan asam oksalat sebesar 0,4086 gram. Menurut (Melwita dan
Kurniadi, 2014) dari sabut kelapa menghasilkan 2,24 gram asam oksalat. Dengan metode berbeda yaitu hidrolisis asam fosfat menurut (Irwanda, Alimuuddin dan Rudiyansyah, 2017) dari batang tanaman sri rejeki menghasilkan asam oksalat sebesar 0,2192 gram.
Berdasarkan penelitian tersebut dimungkinkan terdapat perbedaan dikarenakan perlakuan maupun variabel yang digunakan juga berbeda-beda, misalnya jenis sampel, kadar selulosa sampel, temperatur, kecepatan pengadukan, konsentrasi dan volume.
Hasil asam oksalat yang diperoleh dilakukan analisa dengan analisis permanganometri dan uji FTIR. Hasil analisa permanganometri merupakan uji secara kualitatif untuk membuktikan bahwa terdapat kandungan asam oksalat dengan perubahan warna indikator dari bening menjadi ungu. Sedangkan uji FTIR dapat menghasilkan spektrum dengan regangan gugus fungsi. Karakteristik asam oksalat sintesis dari sekam padi menggunakan uji FTIR dapat dilihat pada Gambar 4.
Hasil FTIR asam oksalat sintesis sekam padi menunjukkan vibrasi regangan gugus hidroksil pada bilangan gelombang 3200-3700 cm-1. Gugus hidroksil (O-H) dikarakterisasi pada serapan kuat dan tajam pada 3406,44 cm-1. Menurut (Irwanda, 2017) gelombang bilangan yang melebar menunjukkan absorpsi O-H yang terikat hidrogen. Ikatan hidrogen mengubah posisi dan penampilan pita absorpsi infra merah.
Selain itu dapat menyebabkan puncak melebar dan terjadi pergeseran ke arah bilangan gelombang yang lebih pendek Gugus C=O pada sebesar 1685,86 cm-1. Gugus C-O pada dengan bilangan gelombang 1119,73 cm-1. Gugus C–H pada 668,36 cm-1.
Dari Tabel 3 dapat dilihat hasil uji FTIR asam oksalat sintesis dari sampel yang berbeda- beda dan disimpulkan bahwa gugus fungsi setiap sampel asam oksalat sintesis yang diuji dengan metode FTIR memiliki vibrasi rentangan memiliki puncak yang tidak jauh berbeda dari standar, hal ini membuktikan bahwa sampel yang mengandung selulosa dan dihidrolisis menggunakan basa kuat (NaOH) dapat menghasilkan asam oksalat.
13
Gambar 4. Spektrum FTIR asam oksalat dari sekam padi
Tabel 3. Serapan asam oksalat dari berbagai sampel
No. Sampel O-H C=O C-O C-H Sumber
1. Standar 3422,06 1685,48 1123,33 718,35 (Akbar & Amri, 2015)
2. Alang-alang 3402,43 1685,79 1103,53 667,37 (Iriany, 2015) 3. Ampas tebu 3417,24 1682,59 1123,33 717,39 (Wulandari., 2006) 4. Kulit jagung 3404,36 1685,79 1118,71 669,30 (Retnawati, 2017) 5. Batang sri rejeki 3410,15 1651,07 1689,64 864,11 (Irwanda, 2017) 6. Sekam padi 3406,44 1685,86 1119,73 668,36
KESIMPULAN
Konsentrasi dan volume CaCl2 yang optimum pada pembuatan asam oksalat dari limbah sekam padi yaitu konsentrasi 6% dan volume 25 ml menghasilkan asam oksalat dengan massa 0,716 gram dengan kemurnian 31,51%. Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, maka disarankan untuk penelitian selanjutnya dengan mengembangkan penelitian pembuatan asam oksalat dengan meningkatkan efisiensi proses dan kemurnian produk asam oksalat.
DAFTAR PUSTAKA
Adhiksana, A., Irwan, M. and Sulasih, A. (2017). Hidrolisis sekam padi menjadi asam oksalat., 4–6.
Akbar, F. &Amri, I. (2015). Studi kajian pembuatan asam oksalat dengan variasi kecepatan pengadukan dan lama waktu pengadukan dari bahan dasar ampas tebu. 3(1), 1–7.
14
Asip, F., Febrianti, R.& Novitasari, T. (2015). Pengaruh konsentrasi NaOH dan waktu peleburan pada pembuatan asam oksalat dari ampas tebu. Jurnal Teknik Kimia, 21(3), 9–15.
Clausen, C. A. & Smith, R. L. (1998). Removal of CCA from treated wood by oxalic acid extraction, steam explosion, and bacterial fermentation. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 20(3–4), 251–257. http://dx.doi.org/10.1038/sj.jim.2900516
Habeeb, G. A. & Mahmud, H. (2010). Study on properties of rice husk ash and its use as cement
replacement material ghassan. Journal Materials Research, 13(2), 85–190.
http://dx.doi.org/10.1590/S1516-14392010000200011.
Iriany, Sitanggang, A. F. & Pohan, R. D. A. (2015). Pembuatan asam oksalat dari alang-alang (Imperata Cylindrica) dengan metode peleburan alkali. Jurnal Teknik Kimia USU, 4(1), 16–19.
Irwanda, W., Alimuuddin, A. H. & Rudiyansyah (2017). Sintesis asam oksalat dari getah batang tanaman sri rejeki (Dieffenbachia Seguine) menggunakan metode asam fosfat. JKK, 6(1), 30–36.
Lee, J. W., Rodrigues, R. C. L. B. & Jeffries, T. W.(2009).Simultaneous saccharification and ethanol fermentation of oxalic acid apretreated corncob assessed with response surface methodology.
Journal Bioresource Technology, 100(24), 6307-6311.http://dx.doi.org/10.1016/j.bio rtech.2009.06.088.
Mardina, P., Norhayani &Triutami, D. (2013) .Pembuatan asam oksalat dari sekam padi dengan hidrolisis berkatalisator NaOH dan Ca(OH)2. Jurnal Bahan Alam Terbarukan, 2(2), 1–6
Mastuti, E. (2005). Pembuatan asam oksalat dari sekam padi. Jurnal Teknik Kimia, 4(1), 13–17.
Melwita, E. & Kurniadi, E. (2014). Pengaruh waktu hidrolisis dan konsentrasi H2SO4 pada pembuatan asam oksalat dari tongkol jagung. Jurnal Teknik Kimia, 20(2), 55–63.
Narimo (2006). Pembuatan asam oksalat dari peleburan kertas koran bekas dengan larutan NaOH. Jurnal Kimia dan Teknologi, 5(2), 73-79.
Nurfadila, A. (2017). Pembuatan asam oksalat dari limbah batang pisang kepok dengan metode peleburan alkali. Tugas Akhir, 1–80.
Oghome, P. I. et al. (2012). Comparative analysis of oxaliac acid produced from rice husk and paddy.
International Journal of Engineering Science and Technology, 4(9), 4196–4203.
Ojiako, E. N. & Mokwe, C. A. (2015). Comparative analysis on the production of oxalic acid from rice husk and cocoa. Journal Science Research, 6(4), 79–81.
Patabang, D. (2012). Karakteristik termal briket arang sekam padi. Jurnal Mekanikal, 3(2), 1–8.
Prasad, R. &Shivay, Y. S. (2017). Oxalic acid/ oxalates in plants: from self-defence to phytoremediation. Journal Current Science, 112(8), 110–112.
Retnawati, R. Kemuning, Sarliana, I. & Putri, Novy Pralisa (2017). Identifikasi asam oksalat dari kelobot. Journal of Chemical Process Engineering, 2(1), 23-29.
Rizal, S. (2005) ‘Pembuatan pulp dari jerami padi dengan menggunakan natrium hidroksida. Jurnal Sistem Teknik Industri, 6(5), 53–56.
Trivana, L., Sugiarti, S. & Rohaeti, E. (2015). Sintesis dan karakterisasi natrium silikat (Na2SiO3).
Jurnal Sains dan Teknologi, 7(2), 66-75.
Wulandari, A., Yenti, S. reni & Herman, S. (2006). Kajian pengaruh variasi ukuran partikel dan lama waktu pengadukan pada proses pembuatan asam oksalat dari ampas tebu. Universitas Riau.
Zultiniar (2011). Pengaruh temperatur pada proses pembuatan asam oksalat dari ampas tebu. Universitas Riau.
