1
PEMBUATAN FURFURAL DARI SEMBUNG RAMBAT
(
Mikania micrantha
) DENGAN MENGGUNAKAN
ASAM ORGANIK DARI BELIMBING
WULUH (
Averrhoa blimbi
)
TESIS
OLEH :
MEUTIA MIRNANDAULIA
137022003/TK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2
PEMBUATAN FURFURAL DARI SEMBUNG RAMBAT
(
Mikania micrantha
) DENGAN MENGGUNAKAN
ASAM ORGANIK DARI BELIMBING
WULUH (
Averrhoa blimbi
)
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik
Pada program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
OLEH :
MEUTIA MIRNANDAULIA
137022003/TK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
4
PANITIA PENGUJI TESIS
Komisi Pembimbing : - Dr. Ir. Taslim, M. Si
- Dr. Eng. Rondang Tambun, MT.
Komisi Pembanding : - Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D
- Dr. Ir. Iriany, M.Si
ABSTRAK
Mikania micrantha adalah gulma penyerang yang memberikan dampak serius pada ekosistem. Karena sifat sembung rambat mudah beradptasi, pertumbuhannya yang cepat dan merajalela, Sembung rambang disebut”hama yang ada setiap 1 mil” dan terdaftar menjadi salah satu gulma terganas di dunia. Salah satu cara pengendalian pertumbuhan sembung rambat yang cukup menjanjikan adalah dengan pemanfaatannya untuk memproduksi furfural, karena limbah sembung rambat banyak mengandung pentosan. Furfural disintesis dengan menggunakan asam belimbing wuluh (Averrhoa blimbi) sebagai katalis yang merupakan asam organik dan ramah lingkungan. Pada penelitian ini, sembung rambat (100-70 mesh), belimbing wuluh, dan garam (NaCl) dimasukan ke dalam labu leher tiga disambungkan dengan pendingin liebig untuk mengalirkan uap furfural. Di dalam Pendingin liebig dialirkan air pendingin untuk mengkondensasikan uap furfural. Kemudian furfural ditambung dalam erlenmeyer. Media pemanas yang digunakan adalah hot plate dengan pengadukan, temperatur pada media pemanas diatur (80oC, 100oC, 120oC, 140oC dan 160oC) dan waktu (30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit, 150 menit, 180 menit, 210, 240, 270, 300 dan 330 menit). Perbandingan sampel dengan asam blimbing wuluh 1:6. Volume total diatur 750 ml. Furfural diektraksi dari air menggunakan klorofom sebagai solvent. Setelah ekstraksi lapisan atas mengandung air dan lapisan bawah mengandung klorofom dan furfural. Furfural yang dihasilkan diidentifikasi dengan uji warna anilin asetat, Spektrofotometer Infra Merah (FTIR) dan Kromatografi Gas Mass Spectrofotometer (GCMS). Untuk katalis asam sulfat didapat yield tertinggi pada waktu 150 menit dengan suhu 120oC sebesar 11,13% dan untuk katalis belimbing wuluh didapat yield tertinggi pada suhu 100oC dan waktu 300 menit sebesar 7,192%.
iii ABSTRACT
Mikania micrantha an invasive weed, and seriously damage the ecosystem. Because
of its vigorous, rapid, and rampant growth, mikania micrantha is called “mile a minute weed” and is listed as one of the top worst weeds in the world. One promissing way to control it is by utilizing it for furfural production, because waste contains of mile a minute weed a lot of high pentosan. In this research, furfural synthesized by using bilimbi (Averrhoa blimbi) which is a organic acid and environmentally friendly. In this research, mile a minute weed (100-70 mesh size), bilimbi acid & Salt (NaCl) were added into the reaction flask. Reaction flask was connected to long vertical tube so as to provide sufficient length for vapors of Furfural. Thislong tube was then connected to the condenser in which cold water is flowing to condense the vapors of Furfural. The vapors of furfural were then collected in a collecting flask. Heating media used was a hot plate with magnetic stirrer and the temperature was set at (80oC, 100oC, 120oC, 140oC and 160oC) and holding time (30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes, 150 minutes, 180 minutes, 210 minutes, 240 minutes, 270 minutes, 300 minutes and 330 minutes). The weight (mile a minute weed) to volume (bilimbi acid) ratio was set to be 1:6. Volume of the solution was set to be 750 ml. Furfural could be extracted from water using solvent extraction method employing chloroform as a solvent. After extraction the lower layer would contain furfural and chloroform and the upper layer would contain water. Furfural could be separated from the lower layer by evaporating chloroform. The result furfural is identified by the acetic-anilin color reaction, infared spechtrofotometer, and GCMS. For sulfuric acid catalyst obtained the highest yield at the time of 150 minutes with a temperature of 120oC for 11.13% and for catalysts bilimbi acid obtained the highest yield at 100°C and a time of 240 minutes is 7.192%.
Keywords: furfural, mile a minute weed, bilimbi acid, pentosan, Mikania micrantha, Averrhoa blimbi, environmentally friendly organic acids
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan Tesis yang berjudul: “Pembuatan Furfural Dari Sembung Rambat (Mikania micrantha) dengan Menggunakan Asam Organik Dari Belimbing Wuluh (Averrhoa blimbi)”. Penyusunan Tesis ini merupakan syarat untuk memperoleh gelar Magister Teknik pada Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam penyusunan Tesis ini, Penulis mendapatkan bimbingan serta bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini juga, Penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Ketua Komisi Pembimbing dan Ketua Program Studi Magister Teknik Kimia yang telah memberikan bimbingan, arahan dan bantuan dalam penyusunan Tesis ini.
2. Bapak Dr. Rondang Tambun, ST, MT selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan dan bantuan dalam penyususnan Tesis ini. 3. Rekan-rekan di Magister Teknik Kimia USU serta seluruh pihak yang telah
v
Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan Tesis ini. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata, Penulis mengucapkan terimakasih.
Medan, Febuari 2017 Penulis
Meutia Mirnandaulia v
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Langsa pada tanggal 23 April 1988, merupakan anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan alm. Hasan Basri Pulungan S.Pd dan Ani Dalimunthe M.Pd.
Pendidikan TK ditempuh di TK Al-Azhar Langsa pada tahun 1993-1994, kemudian melanjutkan ke pendidikan sekolah dasar di SD Negeri 5 Langsa pada tahun 1994-2000, kemudian menlanjutkan ke SLTP Negeri 2 Medan pada tahun 2000-2003, dan SMA Negeri 13 Medan pada tahun 2003-2006.
vii
2.1 Karakteristik dan Pola Pertumbuhan Sembung Rambat ... 10
2.2 Dampak Ekologi Sembung Rambat ... 12
2.3 Pengendalian Sembung Rambat ... 14
2.4 Pentosan ... 16
2.5 Furfural ... 17
2.6 Ulasan Teknologi Furfural ... 21
2.7 Teknologi Pembuatan Furfural Ramah Lingkungan ... 22
2.8 Belimbing Wuluh ... 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 27
3.4.2 Prosedur Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh ... 31
3.4.3 Prosedur Pembuatan Furfural ... 31
3.5 Flowchart ... 33
3.5.1 Flowchart Preparasi Sampel ... 33
3.5.2 Flowchart Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh ... 34
3.5.3 Flowchart Pembuatan Furfural ... 35
3.6 Analisis Penelitian ... 36
3.6.1 Analisis Kadar Air Sembung Rambat ... 36
3.6.2 Analisis Kadar Pentosan Sembung Rambat ... 36
3.6.3 Analisis Uji Warna dengan Pereaksi Anilin Asetat (1:1) ... 37
3.6.4 Penetuan Gugus Fungsi Dengan Spektrofotometer Infra Merah (IR) ... 37
3.6.5 Identifikasi dengan GCMS ... 38
3.7 Jadwal Pelaksanaan ... 39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 40
4.1 Hasil Analisis Awal Kondisi Sembung Rambat ... 40
x
Asam Belimbing Wuluh ... 49
4.3.2 Identifikasi Furfural Dengan Uji Warna Untuk Katalis Asam Sulfat ... 50
4.4 Analisis Furfural dengan FTIR ... 51
4.5 Indentifikasi Furfural dengan Gas Kromatografi (GC) ... 53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 54
5.1 Kesimpulan ... 54
5.2 Saran ... 55
DAFTAR PUSTAKA ... 56 LAMPIRAN A DATA PERCOBAAN ... L-1 LAMPIRAN B IDENTIFIKASI FURFURAL ... L-5 LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN ... L- LAMPIRAN D DOKUMENTASI ... L-
11 15
DAFTAR TABEL
2.3 Teknologi Dalam Pembuatan Furfural Dari Biomassa Lignoselulosa Terintegrasi ... 20
4.2 Penelitian Terdahulu Dalam Menetukan Volume Katalis Belimbing Wuluh ... 41
4.3 Perbandingan Katalis yang digunakan dalam Pembuatan Furfural ... 43
xiii
A.5 Data Hasil Furfural Dengan Bahan Baku Sembung Rambat
dengan Katalis Asam Belimbing Wuluh ... L-2 A.6 Data Yield Furfural dengan Variasi Suhu Pada Berbagai
Waktu ... L-3
B.1 Hasil Analisis Furfural dengan Katalis H2SO4 20% ... L-5
B.2 Hasil Analisis Furfural dengan Menggunakan Asam
Belimbing Wuluh ... L-5 B.3 Data Hasil Gas Kromatografi Furfural (Katalis Asam Sulfat) ... L-6 B.4 Data Hasil Gas Kromatografi Furfural (Katalis Asam
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Hal
A Data Penelitian ... L-1 B Identifikasi Furfural ... L-5 C Contoh Perhitungan ... L- D Dokumentasi Penelitian ...
L-11 15
