PROSES DELIGNIFIKASI TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN NaOH DALAM
SISTEM CAIRAN IONIK
CHOLINE CHLORIDE
SKRIPSI
Oleh
GENDISH YORICYA
130425023
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PROSES DELIGNIFIKASI TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN NaOH DALAM
SISTEM CAIRAN IONIK
CHOLINE CHLORIDE
SKRIPSI
Oleh
GENDISH YORICYA
130425023
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
PROSES DELIGNIFIKASI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT
MENGGUNAKAN NaOH DALAM SISTEM CAIRAN IONIK CHOLINE
CHLORIDE
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, Oktober 2015
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Proses Delignifikasi Tandan Kosong Kelapa Sawit Menggunakan NaOH Dalam Sistem Cairan Ionik Choline Chloride” berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Melalui penelitian ini diperoleh selulosa dari proses delignifikasi Tandan Kosong Kelapa Sawit menggunakan cairan Ionik Kolin Klorida. Sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan, khususnya dalam proses hidrolisis pembuatan bioetanol. Manfaat lain yang diperoleh, yaitu dapat meningkatkan nilai ekonomis dari Tandan Kosong Kelapa Sawit dan mengurangi masalah limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapakan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada :
1. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku Dosen Pembimbing dan Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian.
2. Dr. Eng. Ir. Irvan, Msi. Sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, ST. MT dan Ibu Dr. Erni Misran, ST, MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.
4. Ibu Dr.Ir. Iriany M.Si Selaku Dosen Pembimbing Akademik.
iv
6. Kedua orang tua tercinta yang telah memberikan semangat, dorongan baik secara material maupun secara spiritual kepada penulis.
7. Shinta Aisyah Putri, selaku partner terbaik yang telah sabar dan membantu penulis bekerjasama dalam menyelesaikan penelitian.
8. Teman – teman Ekstensi angkatan 2013 yang telah menemani penulis dalam menempuh jalan menuju skripsi.
9. Teman terdekat yang senantiasa membantu dan memberikan semangat juga disertai doanya dalam menyelesaikan skripsi ini.
10.Semua orang yang telah membantu penulis hingga penyusunan skripsi ini, yang tidak dapat ditulis namanya satu persatu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Oktober 2015
Penulis
Dedikasi
Dedikasi
Dedikasi
Dedikasi
Skripsi ini kupersembahkan kepada Ayahanda Agus
Fatulillah dan Ibunda Yetti Rahmawati tercinta yang telah
melahirkan, membesarkan, mendidik dan membimbing serta
melimpahkan curahan kasih sayangnya kepadaku.
Pencapaian ke tahap ini berkat doa, dukungan baik materil
maupun spirituil dengan sabar dan restumu. Terima kasih
kuucapkan kepada kedua orang tua tercinta yang senantiasa
membantu dan memberikan semangat juga disertai doanya
vi
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Gendish Yoricya NIM : 130425023
Tempat/tgl lahir : Jakarta, 14 Juni 1992 Nama orang tua : Agus Fatulillah Alamat orang tua :
Jl. Tegal Sari Ujung, Duri, Mandau, Kab. Bengkalis 28784, Riau
Asal Sekolah :
SD Negeri 1 Lhokseumawe tahun 1998 – 2004 SMP Negeri 1 Lhokseumawe tahun 2004-2007 SMA Negeri 2 Lhokseumawe tahun 2007-2010 D3 Politeknik Negeri Lhokseumawe tahun 2010-2013 Pengalaman Organisasi: -
Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai:
1. Juara I Degen Junior Putri (Anggar) PORPROV X 2006, Aceh 2. Peringkat VI Degen Putri (Anggar) Kejurnas 2008, Samarinda
3. Peringkat 28 Degen Putri (Anggar) Asian Junior & Cadet Fencing Championships 2009, Singapore
ABSTRAK
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan limbah pertanian yang memiliki kandungan lignoselulosa yang cukup tinggi dan belum dimanfaatkan secara maksimal. Dengan kandungan selulosa sebesar 45%-50%, maka TKKS berpotensi untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol. Dalam proses pembuatan bioetanol dari TKKS, delignifikasi lignoselulosa adalah tahap pertama yang dilakukan untuk memutuskan ikatan antara selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Pada penelitian ini dilakukan proses delignifikasi menggunakan NaOH dalam sistem cairan ionik dan tanpa cairan ionik. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh kadar selulosa tertinggi yang terdapat pada TKKS. Proses delignifikasi yang dilakukan menggunakan cairan ionik kolin klorida (ChCl) dalam berbagai waktu pemasakan dengan jumlah ChCl yang berbeda. Penelitian ini menggunakan serbuk TKKS yang dimasak pada suhu 130 °C dengan variasi waktu pemasakan 30, 60, dan 90 menit dan variasi penambahan ChCl sebesar 10%, 15%, dan 20% dari berat TKKS. Hasil penelitian delignifikasi menggunakan ChCl diperoleh kadar selulosa tertinggi yaitu 40,33%, dengan kandungan hemiselulosa 20,28%, dan lignin 3,62% pada perlakuan pemasakan 90 menit dan penambahan ChCl 15%. Sedangkan delignifikasi tanpa ChCl diperoleh kadar selulosa tertinggi yang diperoleh yaitu 24,98%, kandungan hemiselulosa 8,25%, dan lignin 18,99% pada perlakuan pemasakan 90 menit. Proses delignifikasi menggunakan cairan ionik ChCl mampu meningkatkan derajat delignifikasi sebesar 61,45%.
Kata Kunci: Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), Lignoselulosa,
viii
ABSTRACT
Palm Empty Fruit Bunches (TKKS) is a waste which has a fairly high content of lignocelluloses. Meanwhile, TKKS has not been utilized optimally. With a cellulose content of 45%-50%, TKKS then potentially be used as raw material for bioethanol. In the process of bioethanol production from TKKS, delignification of lignocellulose the first stage to dissolving ligament between cellulose, hemicellulose and lignin. In this research, delignification process was carried out using NaOH in the ionic liquid system and without ionic liquids. The purpose of this research was to find out the highest content of cellulose which contained in the TKKS. Delignification process were performed using ionic liquids choline chloride (ChCl) in variety of heating time with amount of different ChCl. This research used TKKS powder heated at a temperature 130 °C with a variety of heating time 30, 60, and 90 minutes and the variation addition of ChCl at10%, 15% and 20% weight of TKKS. Delignification research results used ChCl obtained highest content of cellulose is 40,33%, containing hemicellulose 20,28%, and lignin 3,62% in heating treatment 90 minutes and the addition of 15% ChCl. While delignification without ChCl obtained highest content of cellulose is 24,98%, containing hemicellulose 8,25%, and lignin 18,99% in heating treatment 90 minutes. Delignification process using ionic liquids ChCl can improve the degree of delignification is 61,45%.
Keywords: Palm Empty Fruit Bunches, Lignocellulose, Delignification, Choline
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN LAPORAN HASIL PENELITIAN i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI ii
PRAKATA iii
DEDIKASI v
RIWAYAT HIDUP PENULIS vi
ABSTRAK vii
1.3 TUJUAN PENELITIAN 4
1.4 MANFAAT PENELITIAN 4
1.5 RUANG LINGKUP 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1 KELAPA SAWIT 6
2.2 TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) 8
2.3 DELIGNIFIKASI 9
2.4 LIGNOSELULOSA 10
2.5 PRETREATMENT LIGNOSELULOSA 12
2.6 SELULOSA 13
2.7 HEMISELULOSA 13
2.8 LIGNIN 14
2.9 CAIRAN IONIK (IONIC LIQUID) 15
x
2.9.2 Aplikasi Cairan Ionik 17
2.9.3 Kolin Klorida 17
BAB III METODOLOGI 18
3.1 WAKTU DAN TEMPAT 18
3.2 ALAT DAN BAHAN 18
3.3 RANCANGAN PENELITIAN 18
3.4 TAHAPAN CARA KERJA PENELITIAN 19
3.4.1 Persiapan Bahan Baku 19
3.4.2 Proses Delignifikasi Tanpa Cairan Ionik 20 3.4.3 Proses Delignifikasi Menggunakan NaOH dalam sistem Cairan
Ionik ChCl 20
3.4.4 Analisis selulosa, hemiselulosa, dan lignin 21
3.5 FLOWCHART PERCOBAAN 22
3.5.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku 22
3.5.2 Flowchart Proses Delignifikasi Menggunakan NaOH Tanpa
ChCl 23
3.5.3 Flowchart Proses Delignifikasi Menggunakan NaOH Dalam
Sistem Cairan Ionik 24
3.5.4 Flowchart Prosedur Analisis selulosa, hemiselulosa, dan lignin 25
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 27
4.1 MEKANISME DELIGNIFIKASI PADA BIOMASSA MENGGUNAKAN NAOH DALAM SISTEM CAIRAN
IONIK DAN TANPA CAIRAN IONIK 27
4.2 PENGARUH JUMLAH KOLIN KLORIDA (CHCL)
DAN WAKTU DELIGNIFIKASI TERHADAP SELULOSA 28 4.3 PENGARUH JUMLAH KOLIN KLORIDA (CHCL)
DAN WAKTU DELIGNIFIKASI TERHADAP HEMISELULOSA 29 4.4 PENGARUH JUMLAH KOLIN KLORIDA (CHCL)
DAN WAKTU DELIGNIFIKASI TERHADAP LIGNIN
YANG TERTINGGAL DI DALAM HOLOSELULOSA 31
4.5 PERBANDINGAN PROSES DELIGNIFIKASI MENGGUNAKAN
4.6 PERBANDINGAN PROSES DELIGNIFIKASI MENGGUNAKAN
CHCL DAN TANPA CHCL TERHADAP KADAR HEMISELULOSA 33 4.7 PERBANDINGAN KADAR LIGNIN YANG TERTINGGAL HASIL
PROSES DELIGNIFIKASI MENGGUNAKAN CHCL DAN TANPA
CHCL 35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 37
5.1 KESIMPULAN 37
5.2SARAN 37
DAFTAR PUSTAKA 38
LAMPIRAN 1 41
xii
DAFTAR GAMBAR
Halam an
Gambar 2.1 Kelapa Sawit 6
Gambar 2.2 Tandan Kososng Kelapa Sawit 8
Gambar 2.3 Reaksi Pemutusan Ikatan Lignoselulosa Menggunakan NaOH 10 Gambar 2.4 Proses Pretreatment Lignoselulosa 12
Gambar 2.5 Struktur Selulosa 13
Gambar 2.6 Struktur Hemiselulosa 14
Gambar 2.7 Struktur Molekul Lignin 15
Gambar 2.8 Struktur Kolin Klorida 17
Gambar 4.1 Pengaruh Jumlah ChCl dan Waktu Delignifikasi Terhadap
Kadar Selulosa 28
Gambar 4.2 Pengaruh Jumlah ChCl dan Waktu Delignifikasi Terhadap
Kadar Hemiselulosa 30
Gambar 4.3 Pengaruh Pengaruh Jumlah Kolin Klorida (ChCl) dan
Waktu Delignifikasi Terhadap Kadar Lignin yang Tertinggal
di Dalam Holoselulosa Hasil Delignifikasi 31 Gambar 4.4 Perbandingan Proses Delignifikasi Menggunakan ChCl dan Tanpa
ChCl Terhadap Kadar Selulosa 32
Gambar 4.5 Pengaruh Perbandingan Proses Delignifikasi Menggunakan
ChCl dan Tanpa ChCl Terhadap Kadar Hemiselulosa 34 Gambar 4.6 Perbandingan Kadar Lignin yang Tertinggal di Dalam Holoselulosa
Hasil Proses Delignifikasi Menggunakan ChCl dan Tanpa ChCl 35 Gambar L2.1 Penghancuran (penggilingan) TKKS Menggunakan Ball Mill 50 Gambar L2.2 Pengayakan Serbuk TKKS Menggunakan Ayakan 60 mesh 50
Gambar L2.3 Serbuk TKKS yang Sudah Diayak 51
Gambar L2.4 Hasil Proses Pemasakan Menggunakan ChCl 51 Gambar L2.5 Proses Penyaringan Serbuk TKKS Hasil Pemasakan
Menggunakan Kertas Saring 51
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.1 Data Hasil Penelitian Tentang Delignifikasi Menggunakan
Cairan Ionik 2
Tabel 2.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) 9
Tabel 2.2 Komposisi Kimia Beberapa Biomassa 11
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 PERHITUNGAN 41
1.1 Perhitungan Kadar Hemiselulosa 41 1.2 Perhitungan Kadar Selulosa 44 1.3 Perhitungan Kadar Lignin 46 1.4 Perhitungan Derajat Delignifikasi 48 1.5 Perhitungan Yield Selulosa, Hemiselulosa, dan Lignin 48
LAMPIRAN 2 GAMBAR PENELITIAN 51
2.1 Gambar Proses Penggilingan Tandan Kosong Kelapa
Sawit (TKKS) 51
xvi
DAFTAR SINGKATAN
ChCl Choline Chloride CPO Crude Palm Oil IL Ioniq Liquid
LCC LigninCarbohydrate Complexes PKS Pabrik Pengolahan Kelapa Sawit SIL Switchable Ionic Liquids
