KADAR LIGNIN DAN DELIGNIFIKASI EMPAT JENIS KAYU EUKALIPTUS JELITA HERNAWATI PARAPAT

KADAR LIGNIN DAN DELIGNIFIKASI EMPAT JENIS

KAYU EUKALIPTUS

JELITA HERNAWATI PARAPAT

DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2015

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK

CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Kadar Lignin dan Delignifikasi Empat Jenis Kayu Eukaliptus” adalah benar karya saya sendiri dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Agustus 2015 Jelita Hernawati Parapat NIM E24110013

ABSTRAK

JELITA HERNAWATI PARAPAT. Kadar Lignin dan Delignifikasi Empat Jenis Kayu Eukaliptus. Dibimbing oleh DEDED SARIP NAWAWI.

Kadar dan reaktifitas lignin merupakan sifat kimia kayu yang penting diketahui dalam proses pengolahan kayu menjadi produk serat karena berpengaruh pada sifat proses dan kualitas produk pulp. Penelitian ini bertujuan untuk mengukur kadar lignin dan delignifikasi empat jenis kayu Eukaliptus yang digunakan sebagai bahan baku di industri pulp. Kadar lignin diukur sebagai lignin Klason, lignin terlarut asam (acid soluble lignin), dan lignin total, sedangkan delignifikasi dinyatakan sebagai kelarutan lignin dalam kondisi pemasakan alkali. Hasil penelitian menunjukkan kadar lignin Klason empat jenis Eukaliptus berkisar 25.14-36.65% dan lignin terlarut asam berkisar 2.07-2.44%. Pemasakan pada kondisi alkali dengan suhu 150 °C selama 90 menit menghasilkan kelarutan lignin sebesar 18.54-31.60%. Keragaman kadar lignin terlarut asam ke-empat jenis kayu tersebut tidak jauh berbeda, sehingga delignifikasi dipengaruhi oleh kadar lignin Klason.

Kata kunci: delignifikasi, Eukaliptus, kelarutan lignin, lignin Klason, Lignin terlarut asam

ABSTRACT

JELITA HERNAWATI PARAPAT. Lignin Content and Delignification of Four Eucalyptus Woods. Supervised by DEDED SARIP NAWAWI.

Lignin content and its reactivity are known as an important characteristics of wood in relation to the pulping process, because it will affect the process easiness and pulp quality. The aim of the research was to measure lignin content and delignification of four Eucalyptus woods, which is widely used as raw material in pulp industry. Lignin content was determined as Klason lignin, acid soluble lignin, and total lignin, whereas delignification was expressed as solubility lignin in alkaline cooking. The result show that Klason lignin of four Eucalyptus woods were 25.14-36.65% and acid soluble lignin were 2.07-2.44%. Alkaline cooking at 150 °C for 90 min obtained solubility of lignin 18.54-31.60%. The variety of acid soluble lignin of four Eucalyptus woods was not big different, therefore delignification was influenced by Klason lignin.

Keywords: acid soluble lignin, delignification, Eucalyptus, lignin solubility, Klason lignin

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan

pada

Departemen Hasil Hutan

KADAR LIGNIN DAN DELIGNIFIKASI EMPAT JENIS

KAYU EUKALIPTUS

JELITA HERNAWATI PARAPAT

DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2015

Judul Skripsi: Kadar Lignin dan Delignifikasi Empat Jenis Kayu Eukaliptus

Nama : Jelita Hernawati Parapat

NIM : E24110013

Disetujui oleh

Ae(;;g

Ir Deded Sarip Nawawi, MSc NIP. 19660113 199103 1001

Diketahui oleh

Ketua Departemen Hasil Hutan F-akultas Kehutanan IPB

Tanggal Lulus:

f1

r:·· AI

V'

~Jil-1,

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini ialah Lignin, dengan judul “Kadar Lignin dan Delignifikasi Empat Jenis Kayu Eukaliptus”.

Kegiatan penelitian dan penulisan skripsi ini telah terlaksana dengan baik berkat dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada personalia di bawah ini.

1. Ir Deded Sarip Nawawi, MSc selaku pembimbing, terima kasih telah memberikan bimbingan dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan skripsi.

2. Papa dan Mama, adikku (Wira NP, Amat SP, Elprida HP, Hertiana AP, Alexander SP, Aldy EP), Tri APH yang tak pernah henti memberikan doa, semangat, kasih sayang, senyuman, dan dukungan yang besar baik spiritual dan material.

3. Ibu Resti Meilani S.Hut, MSi selaku dosen penguji, terima kasih telah memberikan saran dan kritikan dalam penyusunan skripsi. 4. Bapak Prof Dr Ir Wasrin Syafii, Bapak Dr Ir I Nyoman Jaya

Wistara, MS, Ibu Rita Kartika Sari, Msi, Ibu Anne Carolina Ssi, Msi, atas semua ilmu, pengarahan, nasehat, dukungan, dan bimbingannya selama berada di Divisi Kimia Hasil Hutan.

5. Pak Supriatin dan Mas Gunawan yang selalu membantu, menemani dan memberikan saran selama penelitian

6. Teman dan sahabat Departemen Hasil Hutan 48, teman-teman divisi KHH, dan teman satu bimbingan (Dewi, Anggy, Anggar) yang telah membantu dan memberi semangat selama penelitian. 7. Keluarga besar Parsadaan Anak Rantau Tarutung (PARTARU)

terima kasih atas doa dan dukungannya.

8. Amangboru Tulus Hutauruk, Bang Allen, dan Bang Dwi terima kasih atas doa dan bantuannya menyediakan kayu Eukaliptus. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Agustus 2015 Jelita Hernawati Parapat

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vi DAFTAR GAMBAR vi DAFTAR LAMPIRAN vi PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Perumusan Masalah 2 Tujuan Penelitian 2 Manfaat Penelitian 2 METODE 2 Bahan 2 Alat 3

Prosedur Analisis Data 3

Persiapan Sampel Uji 3

Pengukuran Kadar Air 3

Persiapan Sampel Uji Bebas Zat Ekstraktif 3

Penentuan Kadar Lignin Klason 3

Penentuan Kadar Lignin Terlarut Asam 4

Delignifikasi Alkali 4

Analisis Data 4

HASIL DAN PEMBAHASAN 5

Kadar Lignin 5

Delignifikasi 7

SIMPULAN DAN SARAN 9

Simpulan 9

Saran 9

DAFTAR PUSTAKA 9

LAMPIRAN 12

DAFTAR TABEL

1 Kadar lignin empat jenis kayu Eukaliptus 5

2 Kelarutan lignin dan residu empat jenis kayu Eukaliptus 7

DAFTAR GAMBAR

1 Distribusi kadar lignin Klason, lignin terlarut asam, dan lignin

total empat jenis kayu Eukaliptus 7 2 Korelasi antara kelarutan lignin dengan kadar lignin Klason 8

3 Korelasi antara kelarutan lignin dan kadar lignin terlarut asam 8

DAFTAR LAMPIRAN

1 Rata-rata kadar lignin empat jenis kayu Eukaliptus 13 2 Rata-rata kelarutan lignin dan residu empat jenis kayu Eukaliptus 14

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Lignin merupakan polimer berstruktur kompleks penyusun komponen kayu, bersifat amorf, dan berfungsi utama sebagai pengikat antar sel kayu (Fengel dan Wegener 1984). Unit dasar penyusun polimer lignin adalah fenilpropana yang sebagian besar dihubungkan melalui ikatan eter dan sisanya melalui ikatan karbon-karbon (Sjostrom 1991). Struktur lignin sangat beragam bergantung pada jenis tanamannya. Berdasarkan komposisi unit strukturalnya, lignin kayu daun jarum (lignin guaiasil) disusun oleh unit guaiasil (sekitar 90%) dan p-hidroksifenil propana (sekitar 10%). Lignin kayu daun lebar (hardwood) disebut lignin guaiasil-siringil disusun oleh unit guaiasil dan siringil dengan perbandingan tertentu, bergantung pada jenis kayu, kondisi pertumbuhan, bagian kayu dari tumbuhan, kayu normal atau kayu reaksi (Fengel dan Wegener 1984; Sjostrom 1991).

Perbedaan komposisi monomer penyusun lignin kayu daun jarum dan kayu daun lebar kemungkinan besar sebagai penyebab perbedaan reaktifitas lignin diantara keduanya. Lignin siringil memiliki reaktifitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan lignin guaiasil (Matsushita et al. 2004). Kayu daun lebar yang disusun oleh unit siringil-guaiasil dengan proporsi tertentu memiliki reaktifitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan kayu daun jarum yang lebih dominan disusun oleh unit guaiasil. Penelitian Tomoda et al. (2009) pada kayu daun lebar, menunjukkan bahwa perbandingan antara unit siringil dan guaiasil (nisbah S/G) yang tinggi berkorelasi dengan laju delignifikasi yang tinggi dan konsumsi bahan kimia pemasak yang lebih sedikit.

Kadar lignin terlarut asam diduga terkait dengan nisbah siringil-guaiasil pada kayu (Matsushita et al. 2004). Kayu berkadar lignin terlarut asam tinggi memiliki lignin siringil tinggi (Yasuda et al. 2001). Hal ini dapat berkorelasi juga dengan reaktifitas lignin, karena unit lignin siringil memiliki reaktifitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan unit lignin guaiasil (Matsushita et al. 2007; Tsutsumi et al. 1995). Hal ini menunjukkan bahwa pembentukan lignin terlarut asam berkaitan dengan reaktifitas lignin. Delignifikasi merupakan reaksi utama yang diharapkan dalam proses pulping. Proses ini berfungsi untuk mendegradasi lignin agar lepas dari serat kayu sehingga serat lebih mudah diputihkan. Kemudahan delignifikasi dari kayu dipengaruhi kadar dan reaktifitas ligninnya selama proses pembuatan pulp dan akan berpengaruh terhadap rendemen, kualitas, dan efisiensi proses produksi.

Kayu Eukaliptus merupakan jenis kayu yang banyak ditanam di hutan tanaman sebagai bahan baku pulp. Eukaliptus merupakan jenis kayu daun lebar, dan umumnya jenis kayu daun lebar memiliki kadar dan karakteristik kimia berbeda dibandingkan dengan kayu daun jarum. Beberapa jenis kayu Eukaliptus memiliki nisbah siringil/guaiasil tinggi sehingga relatif mudah didelignifikasi dalam proses pulping, dengan konsumsi alkali yang rendah, dan rendemen pulp yang tinggi (Gonzalez-Vila et al. 1999; Del Rio et al.

2

2005). Industri pulp dan kertas di Indonesia mulai banyak memanfaatkan beberapa jenis kayu Eukaliptus sebagai bahan baku untuk pembuatan pulp dan kertas, sehingga penelitian tentang karakteristik lignin dan kaitannya dengan delignifikasi diharapkan dapat menjadi salah satu dasar untuk pemilihan jenis sebagai bahan baku menunjang efisiensi proses dan menghasilkan pulp.

Perumusan Masalah

Kayu Eukaliptus merupakan jenis kayu daun lebar yang banyak ditanam dan digunakan sebagai bahan baku pulp dan berbeda dengan jenis kayu daun jarum dalam hal karakteristik ligninnya. Kadar lignin Klason dan lignin terlarut asam adalah parameter kadar lignin kayu, sedangkan reaktifitas lignin dapat diduga dengan komposisi monomer penyusun lignin (nisbah siringil-guaiasil lignin). Penelitian Matsushita et al. (2004) menunjukkan adanya korelasi positif antara unit siringil dengan kadar lignin terlarut asam. Oleh sebab itu, kadar lignin terlarut asam diduga berpengaruh terhadap sifat kelarutan lignin.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengukur kadar lignin dan delignifikasi empat jenis kayu Eukaliptus. Pengujian dilakukan menggunakan parameter kadar lignin Klason, lignin terlarut asam (acid soluble lignin), lignin total, dan kelarutan lignin dalam pemasakan kondisi alkali.

Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi penting mengenai kadar lignin kayu Eukaliptus. Pengetahuan dan data mengenai sifat ini diharapkan sebagai pertimbangan untuk industri pulp dan kertas dalam pemilihan dan pemanfaatan sumberdaya kayu yang efektif dan efisien melalui pemahaman mengenai keragaman kadar lignin dan delignifikasi kayu Eukaliptus.

METODE

Bahan

Bahan yang digunakan yaitu kayu Eucalyptus deglupta berdiameter 11.5 cm dari Sulawesi Tenggara, Eucalyptus. hibrida (persilangan antara E. grandis dan E. urophylla) berdiameter 13.75 cm dari Toba Pulp Lestari, Sumatra Utara, Eucalyptus alba berdiameter 20.85 cm dari Papua, dan Eucalyptus pellita berdiameter 16 cm yang berasal dari Jambi. Contoh uji dalam bentuk chips diambil dari campuran bagian kayu gubal dan kayu teras. Bahan Kimia yang digunakan terdiri atas bahan kimia pereaksi, bahan pelarut, dan bahan kimia penolong lainnya seperti ethanol 95%, benzena ( , sodium hidroksida ( , aquades, dan asam sulfat .

3 Alat

Penyiapan sampel uji serbuk kayu menggunakan alat willey mill dan penyaring. Peralatan soxhlet digunakan untuk ekstraksi penghilangan zat ekstraktif kayu. Stainless steel, autoclave, dan oil bath digunakan untuk eksperimen delignifikasi, sedangkan UV Visible Spectrofotometer SHIMADZU UV Pharma Spec. 1700 untuk mengukur lignin terlarut asam. Peralatan pendukung lainnya antara lain peralatan gelas, oven pengering, timbangan, desikator, dan kertas saring.

Prosedur Penelitian Persiapan Sampel Uji

Sampel uji disiapkan dan dijadikan partikel kayu melalui proses penggilingan menggunakan willey mill dan penyaringan dilakukan dengan saringan bertingkat sehingga diperoleh serbuk kayu yang lolos 40 mesh tertahan pada saringan 60 mesh untuk analisis komponen kimia kayu dan serbuk ukuran 35 mesh untuk proses delignifikasi. Serbuk kemudian disimpan didalam wadah tertutup.

Pengukuran Kadar air

Sampel serbuk kayu (1.0 g) dikeringkan dalam oven pada suhu103±2

o

C selama 24 jam atau hingga berat keringnya konstan. Kadar air dihitung dengan rumus:

a a ai - x 100 Keterangan :

BB = berat awal serbuk (g)

BKT = berat kering tanur serbuk (g) Persiapan Sampel Bebas Zat Ekstraktif

Sampel serbuk kayu (10 g) diekstraksi dengan pelarut etanol-benzena (1:2 v/v) selama 8 jam. Sampel direndam dengan etanol selama 24 jam dan dikeringudarakan. Sampel diekstraksi dengan air panas selama 3 jam hingga filtratnya bening, kemudian sampel dioven selama 24 jam pada suhu 103±2 °C.

Penentuan Kadar Lignin Klason

Penentuan kadar lignin dilakukan dengan mengacu pada standar TAPPI 222 om 88 dengan modifikasi (Dence 1992). Sampel kayu bebas zat ekstraktif (0.5 g) dihidrolisis dengan 5 ml asam sulfat ( S ) 72% selama 3 jam pada suhu ruangan sambil diaduk setiap 15 menit. Larutan asam sulfat diencerkan menjadi konsentrasi 3%. Hidrolisis dilanjutkan pada konsentrasi asam sulfat 3% pada suhu 121 selama 30 menit dalam autoclave. Lignin diendapkan, disaring, dan dicuci dengan air destilata panas hingga bebas asam, lalu dioven pada suhu 103±2 oC selama 24 jam. Setelah didinginkan dalam desikator, sampel ditimbang. Kadar lignin Klason dihitung dengan rumus :

4

Lignin (%) = x 100 Keterangan :

BKTA = Berat kering lignin (g) BKTB = Berat kering serbuk awal (g)

Kadar Lignin Terlarut Asam (Acid-Soluble Lignin)

Kadar lignin terlarut asam diukur bersamaan dengan penentuan lignin Klason merujuk pada metode yang dijelaskan oleh Dence (1992). Dari filtrat pengujian lignin Klason, volume filtrat digenapkan menjadi 500 ml. Lignin terlarut asam diuji dengan alat spektrofotometer. Pengukuran dilakukan dengan penyerapan UV pada panjang gelombang 205 nm dengan menggunakan koefisien absorbansi 110 L/g.cm. Pengukuran blanko menggunakan larutan asam sulfat 72% hasil pengenceran dari 5 ml menjadi 500 ml. Kadar lignin terlarut asam dihitung dengan rumus :

Konsentrasi lignin terlarut asam = x Kadar lignin terlarut asam (%) =

x 100

Keterangan :

A = Nilai serapan pada alat spektrofotometri

= Faktor pengenceran larutan

Konsentrasi lignin terlarut asam (g/L)

= Berat kering sampel kayu (g) Delignifikasi Alkali

Serbuk ukuran 35 mesh (4.0 g) didelignifikasi dalam larutan NaOH dengan alkali aktif 20% dan nisbah kayu terhadap cairan 1:8. Serbuk dan larutan alkali dimasukkan kedalam digester mini dan dipanaskan selama 90 menit yakni 45 menit waktu impregnasi dan 45 menit untuk proses delignifikasi pada suhu 150 °C. Sampel didinginkan dengan air es untuk menghentikan reaksi. Sampel disaring dan dicuci dengan air panas hingga bening, lalu dioven selama 24 jam dengan suhu 103±2 °C. Rendemen pulp dihitung dengan rumus :

Rendemen (%) =

x 100

Kadar lignin sisa dalam pulp diukur menggunakan metode Klason. Kelarutan lignin dihitung berdasarkan perbedaan kadar lignin sebelum dan sesudah dilakukan proses pulping.

Analisis Data

Data dianalisis dengan program Microsoft Excel 2010 untuk melihat hubungan antar variabel. Data penelitian ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.

5 HASIL DAN PEMBAHASAN

Kadar Lignin

Kadar lignin kayu Eukaliptus dinyatakan sebagai lignin Klason, lignin terlarut asam, dan lignin total. Lignin Klason merupakan bagian dari kayu atau pulp yang tidak larut dalam asam sulfat 72%, sedangkan lignin terlarut asam (acid soluble lignin) adalah komponen lignin kayu atau pulp yang larut dalam asam sulfat 72% dan 3%. Kadar lignin total kayu Eukaliptus yang diuji berkisar 27.50-38.72% (Tabel 1). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa keragaman kadar lignin dapat terjadi antar jenis kayu dalam satu genus. Keragaman kadar lignin tinggi dapat terjadi baik antar jenis softwood dengan hardwood (Rowell et al. 2000) dan antar jenis kayu berbeda (Akiyama et al. 2005). Selain itu, sudah dilaporkan pula adanya keragaman kadar lignin antar jenis kayu daun jarum (Campbell dan Sederoff 1996).

Tabel 1 Kadar lignin empat jenis kayu Eukaliptus Jenis kayu Lignin Klason

(%)

Lignin terlarut

asam (%) Lignin total (%) E. alba 36.65 ± 0.97 2.07 ± 0.13 38.72 ± 0.86 E. pellita 29.07 ± 2.56 2.44 ± 0.23 31.51 ± 2.77 E. deglupta 27.95 ± 0.99 2.41 ± 0.17 30.35 ± 1.02 E. hibrida 25.14 ± 0.68 2.37 ± 0.43 27.50 ± 0.56

Hasil penelitian menunjukkan kadar lignin Klason empat jenis kayu Eukaliptus berkisar 25.14-36.65%. Berdasarkan penelitian Akiyama et al. (2005) kadar lignin kayu daun lebar berkisar 20-39%, sedangkan menurut Rowell et al. (2000) kadar lignin kayu daun lebar berkisar 23-30%. Sementara itu, kadar lignin Klason jenis kayu tropis berkisar 17.55-32.87% (Nawawi dan Sari 2011) sehingga kadar lignin Klason ke-empat kayu Eukaliptus berada pada kisaran kadar lignin jenis kayu daun lebar pada umumnya. Eucalyptus hibrida (persilangan antara E. grandis dan E. urophylla) memiliki kadar lignin Klason 25.14%, sesuai dengan hasil penelitian Neto et al. (2013) yang berkisar 24.2-27.1%. Ang et al. (2010) menyatakan bahwa kadar lignin yang rendah lebih menguntungkan industri pulp dan kertas karena biaya produksi dan pencemaran air yang rendah.

Kadar lignin terlarut asam empat jenis kayu Eukaliptus berkisar 2.07-2.44%. Kisaran kadar lignin terlarut asam tersebut merupakan karakteristik tipe lignin kayu daun lebar pada umumnya. Jenis kayu daun jarum umumnya menghasilkan kadar lignin terlarut asam kurang dari 1% (Akiyama et al. 2005; Yasuda et al. 2001), dan lebih rendah dibandingkan dengan kayu daun lebar dengan kadar lignin terlarut asam sekitar 4% (Fengel dan Wegener 1984).

Diantara empat jenis kayu Eukaliptus yang diuji menunjukkan perbedaan kadar lignin terlarut asam yang relatif kecil, sehingga diduga komposisi monomer ligninnya juga relatif tidak jauh berbeda. Hal ini

6

didasarkan pada hasil penelitian Matsushita et al. (2004) yang menunjukkan adanya korelasi antara kadar lignin terlarut asam dengan nisbah monomer guaiasil penyusun lignin kayu daun lebar. Lignin bernisbah siringil-guaiasil lebih tinggi menghasilkan lignin terlarut asam lebih tinggi.

Eucalyptus hibrida yang merupakan persilangan antara E. grandis dan E. urophylla memiliki kadar lignin total yang rendah diantara ke-empat jenis kayu Eukaliptus yang diuji. Kayu Eukaliptus tersebut diduga lebih mudah didelignifikasi, karena kayu dengan kadar lignin total yang rendah cenderung memiliki laju delignifikasi yang tinggi. Hal ini juga disebabkan oleh induk yang digunakan memiliki sifat yang sama kaitannya dengan nisbah siringil-guaiasi (Lima et al. 2008).

Eukaliptus dengan kadar lignin Klason tinggi menghasilkan kadar lignin terlarut asam yang rendah (Gambar 1). Kayu dengan kadar lignin Klason tinggi terdapat pada E. alba dan memiliki kadar lignin terlarut asam rendah, sedangkan E. hibrida memiliki kadar lignin Klason rendah dan kadar lignin terlarut asam tinggi. Terdapat kecenderungan jenis kayu dengan kadar lignin yang lebih rendah menghasilkan proporsi lignin terlarut asam lebih tinggi, dan sebaliknya kayu dengan kadar lignin Klason tinggi menghasilkan kadar lignin terlarut asam yang rendah. Berdasarkan hal tersebut, pembentukan lignin terlarut asam diduga lebih ditentukan oleh struktur kimia lignin.

Nisbah siringil-guaiasil banyak digunakan sebagai penduga reaktifitas lignin dalam proses pulping. Kayu dengan siringil/guaiasil yang tinggi akan mudah didelignifikasi dan menghasilkan rendemen pulp yang tinggi (Gonzalez-Villa et al. 1999; Del-Rio et al. 2005) karena unit siringil memiliki kekondensasian yang rendah (Laurenco et al. 2013) sehingga lebih mudah untuk didegradasi selama proses pulping (Gonzalez-Villa et al. 1999). Antes dan Joutsimo (2015) menyatakan bahwa variasi nisbah siringil-guaiasil secara luas digunakan dalam karakterisasi lignin, dan diindikasikan bahwa akan mudah terputus jika berikatan pada lignin siringil dibandingkan lignin guaiasil (Tsutsumi et al. 1995). Oleh sebab itu, kayu berlignin dengan unit guaiasil yang tinggi akan sulit untuk didegradasi dan dilarutkan dibandingkan dengan lignin yang mengandung unit siringil tinggi.

7

Gambar 1 Distribusi lignin Klason, lignin terlarut asam, dan lignin total kayu Eukaliptus (EA: E. alba; ED: E. deglupta; EP: E. pellita; EH: E. hibrida (persilangan antara E. grandis dan E. urophylla)

Delignifikasi

Delignifikasi merupakan proses pelarutan lignin dalam proses pulping, yang dipengaruhi oleh kadar dan reaktifitas lignin. Menurut Tomoda et al. (2009) dan Gonzales-Villa et al. (1999), jenis kayu daun lebar umumnya memiliki laju delignifikasi yang tinggi dan konsumsi bahan kimia pemasak yang lebih sedikit. Parameter untuk mengetahui laju delignifikasi digunakan pendekatan kelarutan lignin. Semakin tinggi kelarutan lignin maka akan menghasilkan laju delignifikasi yang tinggi. Kelarutan lignin empat jenis kayu Eukaliptus berkisar 18.54-31.60% (Tabel 2). Kayu E. alba memiliki laju delignifikasi lebih tinggi dibandingkan dengan jenis Eukaliptus lainnya, dan E. hibrida memiliki laju delignifikasi yang paling rendah. Secara umum terdapat perbedaan delignifikasi antara jenis kayu daun lebar dengan kayu daun jarum yang disebabkan oleh perbedaan kadar lignin dan komposisi monomernya. Dalam kondisi alkali, unit siringil lebih reaktif dibandingkan dengan unit guaiasil (Tsutsumi et al. 1995).

Tabel 2. Kelarutan lignin dan residu delignifikasi alkali dari empat jenis kayu Eukaliptus

Jenis kayu Kelarutan lignin (%) Residu (%) E. alba 31.60 ± 2.35 79.38 ± 2.63 E. deglupta 25.95 ± 2.01 83.93 ± 0.46 E. pellita 26.26 ± 2.71 86.89 ± 0.22

8

Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat indikasi korelasi positif antara kelarutan lignin dan lignin Klason (Gambar 2) dan korelasi negatif antara lignin terlarut asam dengan kelarutan lignin (Gambar 3). Hal ini berbeda dengan asumsi awal merujuk pada hasil penelitian sebelumnya bahwa terdapat korelasi positif antara kadar lignin terlarut asam dengan unit siringil (Matsushita et al. 2004; Yasuda et al. 2001) dan unit siringil lebih reaktif dibandingkan dengan unit guaisil (Tsutsumi et al. 1995). Salah satu kemungkinan penyebab hal tersebut adalah relatif kecilnya perbedaan kadar lignin terlarut asam antar empat jenis kayu Eukaliptus yang diteliti dan diduga karena kecilnya perbedaan nisbah siringil/guaiasil diantara ke-empat jenis kayu tersebut, sehingga kelarutan lignin tidak hanya dipengaruhi hanya oleh kadar dan proporsi monomer lignin tetapi juga faktor lain misalnya berat jenis dan kadar zat ekstraktif kayu (Casey 1980).

Gambar 2 Korelasi antara kelarutan lignin dengan kadar lignin Klason

Gambar 3 Korelasi antara kelarutan lignin dan lignin kadar terlarut asam. Kayu E. alba yang berkadar lignin Klason tinggi dan lignin terlarut asam rendah menghasilkan kelarutan lignin tinggi, sedangkan E. hibrida sebagai hasil persilangan antara E. grandis dan E. urophylla memiliki kadar lignin Klason rendah dan lignin terlarut asam tinggi menghasilkan kelarutan lignin rendah. Persilangan jenis memungkinkan terjadinya produk yang berbeda dengan induknya, sesuai dengan penelitian Lima et al. (2008)

y = 1.1705x - 8.7803 R² = 0.871 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 K ela ruta n lig n in (%)

Lignin terlarut asam(%)

y = -20.39x + 72.885 R² = 0.4107 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 K ela rut a n lig nin (%)

9 bahwa kedua jenis Eukaliptus memiliki nisbah siringil/guaiasil yang rendah sehingga memungkinkan kayu tersebut memiliki laju delignifikasi yang rendah.

Residu partikel setelah delignifikasi berkisar 79.38- 86.89% (Tabel 2). Hal ini disebabkan tingkat delignifikasi masih relatif rendah karena suhu pemasakan lebih rendah (150 °C) dan waktu pemasakan lebih singkat (90 menit) dibandingkan dengan pemasakan pulp standar (suhu 170 °C selama 2 jam). Besarnya kelarutan lignin (delignifikasi) dipengaruhi oleh peningkatan suhu dan waktu yang digunakan (Lourenco et al. 2010) Tingginya residu serat tersebut tidak menggambarkan rendemen pulp yang sebenarnya karena masih mengandung lignin sisa yang cukup tinggi.

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

Kadar lignin Klason empat jenis Eukaliptus berkisar 25.14-36.65% dan lignin terlarut asam berkisar 2.07-2.44%. Pemasakan alkali dengan suhu 150 °C selama 90 menit menghasilkan kelarutan lignin berkisar 18.54-31.60%. Keragaman kadar lignin terlarut asam ke empat jenis kayu relatif kecil sehingga pengaruhnya terhadap perbedaan laju delignifikasi tidak jauh berbeda. Pada jenis kayu Eukaliptus dengan perbedaan kadar lignin terlarut asam yang hampir sama, laju delignifikasi dipengaruhi oleh kadar lignin Klason.

Saran

Berdasarkan hasil penelitian ini, delignifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor dari karakter lignin seperti kadar lignin Klason, lignin terlarut asam, nisbah proporsi monomer dan jenis ikatan dalam lignin sehingga penelitian lebih lanjut pengaruh faktor-faktor tersebut terhadap delignifikasi dapat menjadi dasar untuk penilaian dan klasifikasi bahan baku pulp dikaitkan dengan letak tempat tumbuh, umur, dan diameter kayu Eukaliptus.

DAFTAR PUSTAKA

Akiyama T, Goto H, Nawawi DS, Matsumoto Y, Meshitsuka G. 2005. Eryhro/threo ratio structure as an important structural characteristic of lignin part 4: variation in the erythro/threo ratio in softwood and hardwood lignin’s an its relation to siringyl/guaiacyl ratio. Holzforschung. 59:276-281

Ang LS, Leh CP, Lee CC. 2010. Effects of alkaline pre-impregnation and pulping on Malaysia cultivated Kenaf (Hibiscus cannabinus). BioResources. 5(3): 1446-1462.

10

Antes R, Joutsimo OP. 2015. Effect of modified cooking on chemical composition of pulps from Eucalyptus globulus and Eucalyptus nitens. BioResources. 10(1):210-226.

Casey JP. 1980. Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology. Volume ke-1. New York: willey Interscience Publisher.

Campbell MM dan Sederoff RR. 1996. Variation in lignin content and composition. Plant Physiology. 110:3-13.

Dence CW. 1992. The Determination of Lignin. In: Methodes in Lignin Chemistry. Eds. Lin S.Y, Dence C.W. Berlin: Springer-Verlag, pp. 33-61. Desch dan Woodie 1996.

Del-Rio JC, Gutierrez A, Hernando M, Landin P, Romero J, Martinez AT. 2005. Determining the influence of Eucalypt lignin composition in paper pulp yield using Py-GC/MS. Journal Analytical and Applied Pyrolysis. 74:110-115.

Fengel D, Wegener G. 1984. Wood; Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Berlin (GE): Walter de Gruyter.

Gonzales-Villa FJ, Almendros G, Del Rio JC, Martin G, Gutierez A, Romero J.1999. Ease delignification assessment of wood from diffrent Eucalyptus species by pyrolysis (TMAH). GC/MS and CP/MAS 13c-NMR spectrometry. Journal Analytical and Applied Pyrolysis. 49:295-305.

Lima CF, Barbosa LCA, Marcelo CR, Silverio FO, Colodette JL. 2008. Comparison between analitycal pyrolysis and nitrobenzene oxidation for determination of syringyl/guaiacyl ratio Eucalyptus spp. lignin. BioResources. 3(3):701-712.

Lourenco A, Gominho J, Pereira H. 2010. Pulping and delignification of sapwood and heartwood from Eucalyptus globulus. Journal of Pulp and Paper Science. 36(3-4): 85-90.

Lourenco A, Gominho J, Marques VA, Pereira H. 2013. Variation of lignin monomeric composition during kraft pulping of Eucalyptus globulus heartwood and sapwood. Journal of Wood Chemistry and Technology. 33: 1-18.

Matsushita Y, Kakehi A, Miyawaki S, Yasuda S. 2004. Formation and chemical structure of acid-soluble lignin II: reaction of aromatic nuclei model compaunds with xylan in the presence of a counterpart for condensation, and behavior of lignin model compaunds with guaiacyl and siringyl nuclei in 72% sulfuric acid. Journal of Wood Science. 50:136-141.

Nawawi DS, Sari DL. 2011. Keragaman kadar lignin pada jenis kayu daun lebar. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan 4(2):65-69

Neto JL, Alves A, Simoes R, Deckmann AC, Camargo ELO, Salazar MM, Rio MCS, do Nascimento LC, Pereira GAG, Rodrigues JC. 2013. Flavonoid supplementation reduces the extractive content and increases the siringyl/guaiacyl ratio in Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla hybrid trees. BioResources. 8(2):1747-1757. Rowell RM, Han JS, Rowell JS. 2000. Chracterization and Factors

11 Sjostrom E. 1991. Wood Chemistry, Fundamentals and Applications. New

York (US): Academic Pr.

Tomoda I, Uchida Y, Nawawi DS, Yokoyama T, Matsumoto Y. 2009. Quantitative relationship between pulp ability and lignin structure established for genus of Eucalyptus and Acacia. The

_{International Symposium in wood, Fiber and Pulping Chemistry,} June 15-18, 2009. Oslo_Norway.

Tsutsumi Y, Kondo R, Sakai K, Imamura H. 1995. The diffrent of reactiity between syringil lignin and guaiacy lignin in alkaline system. Holzforschung. 49:423-428

Yasuda S, Fukushima K, Kakehi A. 2001.Formation and chemical structure of acid soluble lignin I : sulfuric acid treatment time and acis soluble lignin content of hardwood. Journal of Wood Science. 47:69-72

13 Lampiran 1 Data lignin empat jenis kayu Eukaliptus

Jenis kayu Asal sampel Lignin Klason(%) Lignin terlarut asam(%) Total lignin(%)

Eucalyptus alba Papua 35.53 2.19 37.72

37.32 1.94 39.25

37.10 2.08 39.18

Rataan 36.65 2.07 38.72

Eucalyptus pellita Jambi 27.43 2.22 29.66

29.10 2.43 31.52

27.32 2.56 29.88

Rataan 27.95 2.41 30.35

Eucalyptus deglupta Sulawesi Tenggara 28.53 2.27 30.80

31.86 2.70 34.56 26.83 2.33 29.16 Rataan 29.07 2.44 31.51 Eucalyptus hibrida (persilangan antara E. grandis x E. urophylla)

Toba Pulp Lestari (Sumatera Utara)

25.92 2.13 28.05

24.67 2.86 27.53

24.82 2.11 26.93

14

Lampiran 2 Data kelarutan lignin dan residu empat jenis kayu Eukaliptus

Jenis kayu Kelarutan lignin (%) Residu (%)

Eucalyptus alba 29.61 76.37 31.00 81.21 34.20 80.56 Rataan 31.60 79.38 Eucalyptus pellita 23.14 86.97 28.14 86.64 27.48 87.06 Rataan 26.26 86.89 Eucalyptus deglupta 24.44 83.43 28.24 84.33 25.18 84.02 Rataan 25.95 83.93 Eucalyptus hibrida (Persilangan antara E. grandis x E. urophylla) 18.54 85.97 16.70 85.97 20.38 85.38 Rataan 18.54 85.77

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Barumbung, Tapanuli Utara pada tanggal 04 Januari 1993. Penulis merupakan anak pertama dari tujuh orang bersaudara dalam keluarga Bapak Amos Simon Parapat dan Ibu Emjelina Hutabarat. Jenjang pendidikan formal yang telah dilalui oleh penulis adalah SDN 173132 Lumban Baringin pada tahun 2005. Penulis melanjutkan ke sekolah menengah pertama di SMP Negeri 1 Sipoholon dan lulus pada tahun 2008 dan masuk ke SMA Negeri 1 Sipoholon, lulus pada tahun 2011. Pada tahun 2011 penulis diterima sebagai mahasiswa di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) di Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.

Penulis telah mengikuti beberapa kegiatan praktik lapang antara lain Praktik Pengelolaan Ekosistem Hutan (PPEH) pada tahun 2012 di BKPH Cilacap serta BKPH Baturaden, Jawa Tengah. Kemudian pada tahun 2013 penulis melakukan Praktik Pengelolaan Hutan (PPH) di Gunung Walat (HPGW) Sukabumi, Jawa Barat. Penulis juga melakukan Praktik Kerja Lapang di PGT. Paninggaran Pekalongan, Jawa Tengah pada tahun 2014. Selama masa kuliah penulis menerima beasiswa Bidik Misi dari Dikti. Selama menjalani studi di Institut Pertanian Bogor (IPB) penulis aktif di kegiatan kemahasiswaan maupun non kemahasiswaan diantaranya Himpunan Profesi Hasil Hutan (Himasiltan). Penulis juga pernah menjadi panitia KOMPAK DHH 2013, Youth Camp for Climate Change (YFCC) 2014.

Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis melakukan penyusunan sk ipsi engan ju ul ”Kadar Lignin dan Delignifikasi Empat Jenis Kayu Eukaliptus ” ibawah bimbingan apak I De e Sa ip Nawawi, MSc.