Buletin Penelitian Hastl Hutan Vol. 14 No. 8 (1996) pp. 321 - 327
ANALISIS K O M P O N E N K I M I A D A R I K A Y U S E N G O N DAN K A Y U K A R E T PADA B E B E R A P A M A C A M UMUR {Chemical component analysis from Sengon and rubber wood
with several age groups) 0\eh/By
Gustan Pari
Summary
This paper reported the result of chemical analysis from sengon fParaserianthes falcatariaj and rubber wood f H e v e a brasiliensis^ with several age groups. The analysis comprise of the determination of holocellulose, cellulose, lignin, pentosan, ash content, silica content arid the solubility in cold water, hot water, one percent of sodium hydroxide and alcohol benzene ex-tractives. These analysis were conducted to determine their basic characteristics arui ultimate uses of the wood.
The result showed that holocellulose content ranges from 66,46 - 70,90 %, cellulose from 46,62 - 49,88 %. lignin from 29,10 - 33,54 %, pentosan from 15,51 - 17,80 %, ash content from 0,45 - 1,25 %, silica content from 0,24 - 0,52 %, The solubility in cold water ranges from 112 - 5,40 %. hot water from 3,89 - 5,65 %, in NaOH 1 % from 13,06 - 16,06 % and in alcohol benzena (1:2)from 2,06 - 4,43 %.
Based on chemical analysis, especially the cellulose, lignin and pentosan content sengon and rubber wood are suitable as raw material for pulp and paper industry, except for 20 years old rubber wood.
Keywords : S e n g o n , r u b b e r w o o d , c e l l u l o s e , l i g n i n , e x t r a c t i v e s .
Ringkasan
Tulisan ini mengemukakan hasil analisis komponen kirnia kayu dari kayu sengon dan karet pada beberapa macam umur. Analisa yang dilakukan meliputi penetapan kadar holoselulosa, selubsa, lignin, pentosan, abu, silika dan kelarutan da'lam air dingin, air panas, NaOH 1 % ian alkohol benzena. Analisis ini berguna untuk menentukan perkiraan kegunaan kayu.
Hasil analisis memperlihatkan bahwa kadar holoselulosa berkisar antara 66,46 - 70,90 %,
selubsa 46,62 49,88 %, lignin 29,10 33,54 %, pentosan 15,51 17,80 %, kadar abu 0,45 -1,25 %, silika 0,24 - 0,52 %. Kelarutan dalam air dingin berkisar antara 3,12 - 5,40 %, air panas 3,89 - 5,65 %, alkohol benzena 2,06 - 4,43 % dan kelarutan dalam NaOH 1 % antara
n,06 - 16,06 %
Berdasarkan hasil analisa terutama dari kadar selulosa, lignin dan perttosan maka kayu sengon dan kayu karet baik untuk dibuat pulp dan kertas, kecuali kayu karet yang berumur 20
lahun.
Kata kunci : Sengon, karet, selulosa, l i g n i n , ekstraktif.
/. PENDAHULUAN
Penelitian sifat dasar secara rutin dilakukan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan dan Sosial Ekonomi Kehutanan setiap tahunnya. Jenis kayu yang dipergunakan dalam penelitian ini berasal dari hutan alam dan hutan tanaman dari berbagai lokasi di Indonesia. Khusus untuk hutan tanaman, Departemen Kehutanan telah merencanakan untuk membangun 150 unit HTl dengan luas 6,2 juta hektar untuk penyediaan bahan baku pada industri pengolahan kayu (Mangundikoro, 1984). Mengingat keserbagunaan dari kayu sengon dan kayu karet yang dapat dibuat untuk kayu gergajian, serat dan energi yang sangat berkaitan dengan masa panen (umur) pohon, maka perlu dilakukan penelitian sifat dasar berdasarkan kelompok umur yang pada nantinya dapat diperkirakan pada umur berapa kayu tersebut dapat dipakai sesuai dengan sifat-nya. Beberapa penelitian sifat dasar yang telah dilakukan berdasarkan perbedaan umur diantaranya adalah sifat papan w o l kayu dari kayu sengon umur 5, 10, 15 tahun dan kayu karet umur 10 dan 20 tahun (Sulastiningsih, Santoso dan Sutigno,
1995) dan sifat pengerjaan kayu sengon umur 5, 10 dan 15 tahun (Ginoga, 1995). Penelitian sifat dasar lainnya adalah analisa komponen kimia kayu. Tujuannya adalah untuk mengetahui kandungan komponen kimia dalam kayu seperti holoselulosa, selulosa, lignin, pentosan, abu, silika, kelarutan dalam air dingin, air panas, NaOH 1 % dan kelarutan dalam alkohol benzena pada beberapa macam umur kayu sengon dan kayu karet. Sasarannya adalah untuk mengetahui kesesu-aian penggunaan kayu berdasarkan komponen kimia dan umur kayu.
//. BAHAN DAN METODE
Kayu yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah kayu sengon (Paraseri-anthes falcatarid) berumur 5 tahun, 10 tahun dan 15 tahun, serta kayu karet (Hevea brasiliensis) berumur 10 tahun dan 20 tahun yang berasal dari Jawa Barat.
Cara pengambilan contoh dan persiapan bahan untuk analisis dilakukan berdasarkan standar A S T M dan prosedur yang berlaku di Laboraturium Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan dan Sosial Ekonomi Kehutanan Bogor. Penetapan kadar abu, lignin, kelarutan dalam alkohol benzena, N a O H 1 % dan kelarutan dalam air panas masing-masing dilakukan berdasarkan standar ASTM D -1102, 1106, 1107, 1109 dan 1110 ( A S T M , 1995). Penetapan kadar selulosa dilakukan menurut metode Norman dan Jenkin (Wise, 1944), kadar pentosan dengan metode gravimetri dan penetapan kadar holoselulosa dengan jalan pengurangan: 100 % - kadar lignin bebas ekstraktif (Raymond, 1972).
///. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Kadar Holoselulosa
Pada Tabel 1 terlihat bahwa kadar holoselulosa kayu sengon dan kayu karer bokisar antara 66,91 - 75,29 %. Kadar holoselulosa dalam kayu menyatakan.
jumlah dari senyawa karbohidrat atau polisakarida. Karbohidrat dalam kayu banyak terdapat pada bagian dinding sekunder yang di dalamnya menganduog arabinosa, glukomanan, glukoronoksilan, glukosa, asam uronat dan xylosa. Apabila komponen tersebut dihidrolisis dengan campuran asam sulfat, soda api dan kapur pada suhu 170oC akan menghasilkan molases, asam asetat, etanol dan furfural yang dapat digunakan sebagai bahan pengilap pengerjaan kayu (Harris, 1985). Apabila hasil ini dibandingkan dengan hasil penelitian Chow et al (1996), maka hasilnya tidak jauh berbeda yaitu sebesar 63,7 - 79,6 %.
Tabel 1. Analisis kimia kayu karet dan kayu sengon. Table 1. Chemical analysis from sengon and rubber wood.
Jenis Kayu (Wood species) Analisa kimia
Karet (UmurMge) Sengon (UmuT/Age) (Chemical analysis)
10 Th (Yr) 20 Th (Yr) 5 Th (Yr) 10 Th (IV) 15 Th (Yr)
Holocellulose, % 69,40 66,46 70,90 70,21 69,81 Cellulose, % 47,81 48,64 46,62 49,29 49,88
Lignin, % 30,60 33,54 29,10 29,79 30,19
Pentosan, % 17,80 16,81 16,52 15,92 15,51
Silica, % 0,30 0,52 0,50 0,34 0,24
Kadar abu (Ash content), % 1,21 1,25 0,64 0,63 0,45 Kadar air (Moisture content), % 5,58 4,21 5,28 5,65 6,26
Kelarutan dalam (Solubility in), %
Air dingin (Cold water) 3,87 3,92 3,61 5,40 3,12 Air panas (Hot water) 5,01 4,36 3,89 5,65 4,21
Alcohol: Benzene 4,18 4,43 2,06 3,53 4,34
NaOH 1 % 15,03 15,31 13,06 16,06 15,37
B. Kadar selulosa
Kadar selulosa berkisar antara 46,62 - 49,88 % (Tabel 1). Apabila ditinjau hanya dari kandungan selulosa saja, maka semua jenis kayu yang diteliti dapat digunakan untuk bahan baku pulp dan kertas, karena bila dihubungkan dengan klasifikasi komponen kimia kayu daun lebar Indonesia (Tabel 3), temyata kadar selulosa yang dihasilkan semuanya termasuk ke dalam kelas dengan kandungan selulosa tinggi karena kadar selulosanya di atas 45 %. Ada kecenderungan makin tinggi umur pohon kadar selulosanya makin besar baik untuk kayu karet maupun kayu sengon. Hasil ini sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Kasmudjo (1995) yang meneliti kayu sengon umur 6, 7, 8, 9 dan 10 tahun di mana kadar selulosanya makin besar (Tabel 2).
Apabila dilihat dari kadar selulosa saja maka kayu sengon yang berumur 5 tahun sudah dapat dipakai untuk bahan baku pulp kertas. Casey (1960) mengatakan bahwa besar kecilnya kadar selulosa dalam kayu d ^ t digunakan intuk menaksir besamya rendemen pulp dan kertas yang diperoleh. Kayu dengan
kadar selulosa besar, uengan pengolahan yang tepat dapat menghasilkan rendemen pulp yang tinggi. Selulosa berwama putih, tidak larut dalam pelarut organik netral seperti air, eter, benzena dan etil alkohol. Tetapi mudah larut dalam larutan asam sulfat 72 %, larutan cupri amonium dan larutan besi (III) tartrat. Selulosa dapat digunakan untuk keperluan berbagai industri seperti industri rayon, kertas, dan film.
Tabel 2. Kadar ekstraktif dan selulosa kayu sengon Table 2.,Cellulose and extractives content from sengon
Umur (Age) tahun (year)
Kadar (Content), H Umur (Age)
tahun (year) Ekstraktif/Ertracrivex (Air panas /Hot water) Selulosa (Cellulose)
6 3,81 44,66
7 3,90 46,82
8 4,33 47,35
9 4,36 47,67
10 4,44 47,88
Sumber (Source): Kasmudjo (1995) C. Kadar Lignin
Kadar lignin bervariasi antara 29,10 - 33,54 % (Tabel 1). Lignin merupakan suatu senyawa poliaromatik yang terdapat pada bagian lamella tengah sel kayu. Lignin dapat diisolasi dengan larutan asam sulfat 72 % dan sangat mudah teroksidasi. Dalam keadaan oksidasi lemah, lignin diuraikan menjadi asam aromatik seperti asam benzoat, sedangkan apabila oksidasinya lebih kuat, lignin diuraikan menjadi asam format, asetat, oksalat dan asam suksinat. Lignin dapat bereaksi dengan belerang atau logam alkali, hidrogen sulfit membentuk di metil sulfoksida yang dapat digunakan sebagai perekat pada industri plastik. Pemanasan pada suhu tinggi ikatan C-O pada lignin akan pecah dan dapat menghasilkan vanilin, siringildehid, fenol dan kresol (Overend, 1979).
Tabel 3. Klasifikasi komponen kimia kayu Indonesia
Table 3. Chemical component classification of Indonesian wood species
Komponen kimia Kelas komponen (Component class)
(Chemical component) Tinggi (High) Sedang (Moderate) Rendah (Low)
Kayu daun lebar (Hardwood)
Selulosa (Cellulose) 45 40-45 40
Lignin 33 18-33 18
Pentosan 24 21 -24 21
Zat ekstraktif (Extractives) 4 2 - 4 2
Abu (Ash) 6 0,2-6 D,2
Kayu daun jarum (Softwood)
Selulosa (Cellulose) 44 41 -44 41
Lignin 32 2 8 - 3 2 28
Pentosan 13 8- 13 8
Zat ekstraktif (Extractives) 7 5 - 7 5
Abu (Ash) >0,89 0,89 <0,89
Sumber (Source): Departemen Pertanian (1976)
Apabila dihubungkan dengan klasifikasi komponen kimia kayu Indonesia (Tabel 3), maka semua jenis kayu yang diteliti termasuk ke dalam kelas yang mengandung kadar lignin sedang karena kadamya ada di antara 18 - 33 %, kecuali kayu karet yang berumur 20 tahun termasuk ke dalam kelas yang mengandung kadar lignin tinggi karena kadamya lebih dari 33 %, sehingga kurang baik untuk dipakai bahan baku pembuatan pulp kertas. Ada kecenderungaB makin tinggi umur pohon kadar ligninnya makin besar baik untuk kayu karet maupun kayu sengon. Hal ini karena terjadi pertambahan tebal dinding sel pada pohon yang berumur lebih tua.
Dalam pembuatan pulp kertas diperlukan kadar lignin yang rendah, karena apabila kandungan ligninnya tinggi dapat mempengaruhi kualitas pulp dan kertas yang dihasilkan, dan pemakaian bahan kimianya menjadi lebih banyak (Wise, 1940).
D. Kadar Pentosan
Kadar pentosan berkisar antara 15,51 - 17,80 % (Tabel 1) yang bila dihubungkan dengan klasifikasi komponen kimia kayu daun lebar (Tabel 3), ternyata semua jenis kayu yang diteliti termasuk dalam kelas yang berkadar pentosan rendah karena kadamya kurang dari 21 %. Dari nilai ini dapat disimpulkan bahwa kayu sengon dan kayu karet yang diteliti dapat dijadikan bahan baku pulp kertas, rayon dan tumnan selulosa lainnya. Ada kecenderungan m?kin besar umur pohon kadar pentosannya makin rendah baik untuk kayu karet maupun kayu sengon. Hal ini menunjukkan bahwa pembentukan senyawa atom karbon berantai lima mengalami penuranan mungkin bembah menjadi bentuk senyawa penta sakarida atau karbohidrat lainnya. Pentosan jika dihidrolisis akan menghasilkan pentosa dan bila dipanaskan dengan HCl 12 % akan berubah menjadi furfural yang merupakan bahan dasar dalam pembuatan poliester, nilon, serat sintesis dan Iain-lain. Bila hasil ini dibandingkan dengan hasil penelitian kayu tropis yang berasal dari Brazil dan Amerika maka hasilnya tidak jauh berbeda yaitu 14,5 + 4,2 % dan 19,3 ± 2,2 % (Rowell, 1984 ) .
E. Kadar Abu dan Silika
Kadar abu kayu karet yang berumur 10 dan 20 tahun adalah sebesar 1,21 & 1,25 % dan kadar suikanya sebesar 0,30 & 0,52 %. Sedangkan kadar abu kayu sengon yang berumur 5, 10 dan 15 tahun adalah sebesar 0,64, 0,63 dan 0,45 %, I sedangkan kadar silikanya sebesar 0,50, 0,34 dan 0,24 %. Besamya kadar abu I dalam kayu karet mungkin disebabkan oleh adanya pertambahan dari getah karet iyang menjadi abu. Namun demikian apabila dihubungkan dengan klasifikasi I komponen kimia kayu daun lebar Indonesia (Tabel 3), maka keseluruhan kadar ^abu yang dihasilkan masuk ke dalam kelas yang mengandung kadar abu sedang karena kadamya ada diantara 0,2 - 6,0 % (Anonim, 1976). Pada umumnya un ir jyang terdapat dalam abu adalah Si02, AI2O3, Ti02, Fe203, CaO, MgO, t ^20 J dan K2O (Overend, 1979). Unsur logam oksida CaO merupakan unsur yang ,,terbanyak dalam abu yang dapat mencapai setengah atau tiga perempat bagian dari
candungan abu keselumhan.
F. Kadar Zat Ekstraktif
Kelarutan dalam air dingin berkisar antara 3,12 - 5,40 %, dalam air panas 3,89 - 5,65 % dan kelarutan dalam alkohoi benzena (1:2) 2,06 - 4,43 %. Kadar zat ekstraktif adalah banyaknya zat yang terlarut dari kayu dengan menggunakan pelarut netral seperti air, benzena, eter dan alkohoi. Zat ekstraktif yang larut dalam air adalah gula zat wama, tanin, gum dan pati, sedangkan yang larut dalam pelarut organik adalah resin, lemak, l i l i n dan tanin (Wise, 1944). Apabila dihubungkan dengan klasifikasi komponen kimia daun lebar (Tabel 3) ternyata kayu sengon yang berumur 5 dan 10 tahun termasuk ke dalam kelas komponen sedang karena kadamya ada d i antara 2 - 4 % dan untuk kayu sengon yang berumur 20 tahun serta kayu karet yang berumur 10 dan 20 tahun termasuk dalam kelas komponen tinggi karena kadamya lebih dari 4 %. Besarn j kandungan zat ekstraktif i n i dapat mempengaruhi pemakaian bahan kimia dalam pembuatan pulp kertas, karena dapat bereaksi dengan alkali yang digunakan sehingga konsumsi alkalinya menjadi tinggi (Casey, 1960). Ada kecenderungan makin besar umur pohon, kadar zat ekstraktifnya makin besar. Hasil ini sesuai dengan yang dilakukan oleh Kasmudjo (1995) yang meneliti zat ekstraktif dari kayu sengon yang berumur 6, 7, 8, 9 dan 10 tahun (Tabel 2).
Kelarutan dalam N a O H 1 % berkisar antara 13,06 - 16,06 %. Kelarutan dalam N a O H i n i merupakan petunjuk tentang adanya zat yang berat molekulnya rendah dan adanya kayu yang rusak oleh organisme perusak kayu, oleh karena iti dalam pembuatan pulp angka i n i harus rendah. Komponen yang terlarut dalamnya adalah lignin, pentosan dan heksosan (Wise, 1944). Ada kecenderun' makin besar umur pohon kelarutan dalam natrium hidroksida makin besar. Hal menunjukkan bahwa tanaman yang berumur lebih muda mempuyai senya karbohidrat berantai pendek dan gugus asetil dalam hemiselulosa lebih rendafi dibandingkan dengan kayu yang berumur lebih tua (Rozzaque, 1986).
rV. KESIMPULAN
1. Dari hasil analisis kimia kayu karet dan sengon dapat dikemukakan bahwa kadar holoselulosa berkisar antara 66,46 70,90 %, selulosa antara 46,62 -49,88 % termasuk dalam kelas komponen tinggi. Kadar lignin berkisar antara 29,10 - 33,54 % termasuk dalam kelas komponen sedang kecuali kayu karet yang berumur 20 tahun termasuk dalam kelas tinggi. Kadar pentosan antara
15,51 - 17,80 % termasuk dalam kelas komponen rendah. Kadar abu antara 0,45 - 1,25 % termasuk dalam kelas komponen sedang. Kadar silika antara 0,24 - 0,52 % . Kelarutan dalam air dingin antara 3,12 - 5,40 % , dalam air panas 3,89 - 5,65 % , dalam N a O H 1 % antara 13,06 - 16,06 % dan kelarutan dalam alkohoi benzena antara 2,06 - 4,43 % termasuk dalam kelas komponea tinggi kecuali kayu sengon yang berumur 5 dan 10 tahun termasuk dalam kelas komponen sedang.
'2. Ditinjau dari kadar selulosa, lignin dan pentosan maka kayu sengon dan kayu karet yang diteliti cukup baik untuk dijadikan bahan baku pulp kertas, rayon dan turunan selulosa lainnya kecualj kayu karet yang berumur 20 tahun.
. Semakin tinggi umur pohon kadar selulosa, lignin dan kelarutan dalam alkohol benzena makin besar, sebaliknya untuk kadar pentosan kadamya naenurun.
AR PUSTAKA
. 1995. Annual book of ASTM Standards,Sect 4, Vol. 04.10-Wood Philadelphia.
Casey, J.P. 1960. Pulp and paper. Interscience Pub! Inc, New York
Chow,P., Rolfe, G.L. and Todd F. Shupe. 1996. Some chemical constituents of Ten-years-old American Sycamore and Black Locust Grown in Illinois. Wood and Fiber Science. 28 (2): 186-193.
Departemen Pertanian. 1976. Vademecum Kehutanan Indonesia.
Ginoga, B. 1995. Sifat pengerjaan kayu sengon. Jumal Penelitian Hasil Hutan. 13 (4): 127-131
Harris, J.F. 1985. .Two-stage dilute sulfuric acid hydrolysis of wood. Forest Products Laboratory, Madison.
Kasmudjo. 1995. Kajian sifat-sifat kayu sengon dan kemungkinan penggunaan-nya. Duta Rimba 179 - 180/xx/: 41 -46
Manpndikoro, A. 1984. Rencana umum pembangunan timber estate. Kini menanam esok memanen. Prosiding lokakarya pembangunan timber estate. Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor, Bogor. pp 43 - 78.
Overend, R. 1979. Gasification an overview. Di dalam hardware for energy generation in the forest products industry. Forest Products Research Society, Madison.
mond, A . Y . 1972. Wood chemistry laboratory procedure. College of forest resources. University of Washington, Seatlle.
well, R. 1984. The chemistry of solid wood. American Chemistry Society, Washington.
:que, M . A . , Das, S.C Akhter and M . Saveed. 1986. Economic and chemurgic prospects. Bano Biggyan Patrika, Bangladesh.
Sulastiningsih, I . M . , Santoso, A dan P. Sutigno. Sifat papan wol kayu dari kayu sengon dan kayu karet pada beberapa macam umur. Jumal Penelitian Hasil Hutan. 13 (3): 101 - 109.
Wise, L.E. 1944. Wood chemistry. Reinhold Publisher Corporation, New York.
PETUNJTJK B A G I P E N U L I S N O T E S F O R AUTHORS
lAHASA : Naskah ditulis dalam bahasa hdonesia dengan ringkasan dalam bahasa Inggris atau dalam bahasa Inggris dengan nngkasan dalam bahasa Indonesia.
fORMAT : Naskah diketik di atas kertas hiarto putih pada suatu permukaan dengan 2 spasi. Pada semua tepi kertas disisakan iiangkosong minimal 3,5 cm.
mUL : Judul dibuat tidak lebih dari 2
itaris dan harus mencerminkan isi tulisan. iNama penulis dicantumkan di bawah judul.
XGKASAN : Ringkasan dibuat tidak lebih lari 200 kata berupa intisari permasalahan secara menyeluruh, dan bersifat informatif mengenai hasil yang dicapai.
UTA KUNCI : Kata kunci dicantumkan di bawah ringkasan
MEL : Judul Tabel dan keterangan yang
Jiperlukan ditulis dalam bahasa Indonesia lian Inggris dengan jelas dan singkat. Tabel karus diberi oomor. Penggunaan tanda koma (,) dan titik (.) pada angka di dalam tabel masing-masing menunjukkan nilai pecahan/ iesimal dan kebulatan seribu.
mBAR GARIS : Grafik dan ilustrasi lain lang berupa gambar garis harus kontras dan libuat dengan tinta hitam. Setiap gambar jaris harus diberi nomor, judul dan kete-angan yang jelas dalam bahasa Indonesia Jan Inggris.
FOro ; Foto harus mempunyai ketajaman fang baik, diberi judul dan keterangan seperti pada gambar.
UFTAR PUSTAKA : Daftar pustaka yang dirujuk hams disusun menurut abjad nama pengarang dengan mencantumkan tahun penerbitan, seperti teladan berikut.
LANGUAGE : Manuscripts must be written
in Indonesia with English summary or vice verse.
FORMAT : Manuscripts should be typed
double spaced on one face of A4 white paper. A 3,5 cm magin should be left all sides.
TITLE : Title must not exceed two lines and
should reflect the content of the manuscript. The author's name follows immediately under the title.
SUMMARY : Summary must not exceed 200
words, and should comprise informative essence of the entire content of the article.
KEYWORDS : Keywords should be written following a summary
TABLE : Title of tables and all necessary remarks must be written both in Indonesia and English, Tables should be numbered. The uses of comma (,) and point (.) in all figures in tlie table indicate a decimal fraction, and a thousand multiplication, respectively.
LINE DRAWING : Graphs and other line drawing illustrations must be drawn in high contrast black ink. Each drawing must be numbered, titled and supplied with necessary remarks-in Indonesia and English.
PHOTOGRAPH : • Photographs submitted should have high contrast, and must be supplied with necessary information as line drawing.
REFERENCE : Reference must be listed in alphabetical order of author's name with their year of publications as in the followirig example :
Allan, J.E. 1961. The detennination of copper by atomic absorption spectro-photometry. Spectrochim. Acta, 17, 459 - 466
