BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Karakteristik dan Pola Pertumbuhan Sembung Rambat
Sembung rambatmerupakan gulma tahunan yang tumbuh merambat dengan cepat. Taksonomi dari sembung rambat adalah sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Super Divisi : Spermatophyta Divisi : Magnoliophyta Kelas : Magnoliopisida Sub Kelas : Asteridae Ordo : Asterales Famili : Asteraceae
Genus : Mikania
Spesies : Mikania Micrantha
Gambar 2.1 Tanaman Sembung Rambat (Sankaran, 1999)
2.2 Dampak Ekologi Sembung Rambat
Sembung rambat terkenal sebagai salah satu spesies gulma ganas di dunia (Lowe et al. 2001). Gulma ini telah menyebar ke daerah Asia-Pasifik, khususnya di Selatan China sejak tahun 1980 (Zhang et al. 2004). Di hutan penyebaran sembung rambat tidak terkendali dengan jarak elevasi di bawah 1000 m (Kuo, 2003). Gulma ini menyebabkan tertutupnya pohon di daerah ekosistem teresterial sehingga pohon susah hidup. Jenis gulma ganas ini terus meningkat sehingga penggendaliannya menjadi perhatian umum oleh pemerintah setempat (Kuo et al. 2002).
Dampak akibat sembung rambatdi berbagai daerah tropis semakin meningkat karena pemangkasan/pemotongan secara berkala sehingga terjadi degradasi pada hutan alami. Awalnya sembung rambat menjajah hutan sehinggaterdegradasi, kemudian menyerang kebun di dekat hutan, sehingga menyebabkan kerusakan parah pada ekosistem hutan, taman-taman diperumahan dan perkebunan. Di Samoa, dilaporkan bahwa sembung rambat menyebabkan perkebunan kelapa terlantar. Sembung rambat juga menyebabkan masalah serius di kelapa sawit, pisang, kakao, tanaman hutan, dan padang rumput. Sembung rambat dianggap salah satu dari tiga gulma terburuk pada perkebunan teh di India dan Indonesia, karet di Sri Lanka dan Malaysia. Ancaman utama sembung rambat adalah pengurangan hasil panen, hilangnya keanekaragaman hayati dan pencegahan regenerasi hutan (Sankaran, 1999).
2.3 Pengendalian Sembung Rambat
Dalam mengendalikan pertumbuhan sembung rambat digunakan tiga metode yaitu metode fisik, kimia dan biologi (Sankaran, 1999).
1. Fisika
Metode fisika merupakan metode yang sulit dilakukan karenabenih/biji dapat menyebar dengan mudah dan akar tanaman mudah merambat bila berada di tanah yang lembab. Pemangkasan secara berkala, sebaiknya dilakukan sebelum tanaman berbunga dan selama periode pertumbuhan berkurang (di daerah dengan musim kering atau dingin) dapat membantu mengendalikan penyebaran tanaman sembung rambat tetapi tidak akan menghilangkan/membasmi sembung rambat 2. Kimia
3. Biologi
Sejumlah musuh alami sembung rambat yang sangat menjanjikan dikenal di Amerika Tengah dan Selatan. Thrips, Liothrips mikaniae, bug, Teleonemia sp, beberapa kumbang dan tungau eriophyid, Acalitus sp telah menunjukkan beberapa keistimewaandan memiliki potensi yang cukup besar sebagai organisme pengendali biologis untuk sembung rambat. Di India, jamur patogen juga telah diteliti sebagai metode pengendalian biologis sembung rambat yang potensial.
Salah satu cara yang efisien untuk mengendalikan sembung rambat dengan pemangkasan secara berkala (Kuo et al. 2002). Karena sifat yang cepat tumbuh dan mudah menyebar, sembung rambat mempunyai potensi yang baik sebagai sumber biomassa (Saha, 2003). Xylan secara signifikan tersedia di dalam biomassa (Saha, 2003), ini berarti tidak terkecuali biomassa sembung rambat yang dapat diaplikasikan untuk pembuatan xylooligosaccharides (XO) karena mempunyai xylan yang kaya akan hemiselulosa (Ko et al. 2013). Komposisi sembung rambat dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sembung Rambat (Ko et al. 2013). Komposisi % Berat
2.4 Pentosan
Pentosan merupakan bagian dari polisakarida yang tersusun dari monosakarida dengan lima atom C yaitu: C5H8O4 (Kirk, Othmer, 1979). Pentosan
yang merupakan hemicelluloses pada material tanaman dan akan memberikan pentosa saat terhidrolisis. Xylosa merupakan salah satu yang paling mewakili pentosa danpentosa paling banyak terdistribusi dalam sayuran. Xylosa dengan struktur kimianya adalah C5H10O5. Xylosa tidak beracun pada keadaan alami, yang hampir
mempunyai sifat yang sama dengan gula yang lain dan dapat digunakan sebagai pemanis. Kemanisannya adalah 4% dari sukrosa. Dan dapat digunakan oleh penderita diabetes karena xylosa tidak dicerna oleh tubuh manusia (Kirk, Othmer, 1979).
Tabel 2.2 Kandungan Pentosan Pada Tanaman Dan Limbah Pertanian Yang Dapat Dikembangkan Untuk Produksi Furfural (O’Brien P, 2006)
Bahan Baku Kandungan Pentosan
Corn cobs 35 %
Almound husks 30 %
Rye straw 30 %
Oat hulls 29%
Cottonseed hull brain 28 %
Barley Straw 25 %
Birchwood residues after felling 25 %
Sugarcane bagasse 25%
Kandungan pentosan pada sembung rambat 56,04 ± 0,86% (Ko, et al. 2013), hal ini menunjukkan bahwa sembung rambat sangat berpotensi dijadikan sebagai bahan baku dalam pembuatan furfural.
2.5 Furfural
Furfural dengan rumus molekul C5H4O2, merupakan bahan kimia yang sangat
seperti H2SO4 dan H3PO4 dapat menghidrolisi pentosan menjadi pentose yang
kemudian didehidrasi menjadi furfural (Xing et al. 2011; Agirrezabal-Telleria et al 2011)
Furfural atau sering disebut dengan furan karboksaldehid, furanaldehid, 2-furfuraldehid, furaldehid, merupakan senyawa organik turunan dari golongan furan. Senyawa ini berfase cair berwarna kuning hingga kecoklatan dengan titik didih 161,5oC, berat molekul sebesar 96,086 g/gmol, dan densitas pada suhu 20oC adalah 1,16 g/cm3, viskositas pada 25 oC 1,49 cp, dan pada suhu 39 oC 1,35 cp. Furfural merupakan senyawa yang kurang larut dalam air, namun larut dalam alkohol, eter, dan benzena (Kirk and Othmer, 1955; Andaka, 2011). Rumus struktur furfural dapat dilihat pada gambar 2.3 di bawah ini.
HC CH
HC C
O
CHO
Gambar 2.3 Rumus Struktur Furfural (Andaka, 2011)
menjadi pentosa dan pentosa kemudian disiklodehidarasikan menjadi furfural. Reaksi utama pembuatan furfural adalah sebagai berikut (Ambalkar et al. 2012): 1. Hidrolisis pentosan menjadi pentosa :
(C5H8O4)n + nH2O → nC5H10O5………...…………...(2.1 )
2. Dehidrasi pentosa membentuk Furfural:
nC5H10O5→ nC5H4O2+ 3nH2O ………...( 2.2 )
Strategi produksi lignoselulosa menjadi furfural yang diusulkan oleh
beberapa penelitian komersial dan proyek akademikbersama dengan membandingkan
beberapa patokan proses sejarah. Buku produksi furfural karangan Zeitsch
menggambarkan banyak teknologi furfural yang sudah lama seperti yang dilakukan
oleh Agrifurane, Escher-Wyss, Rosenlaw, Supratherm, Stake,Suprayield, dan
Voest-Alpine yang membahas inovasi dankelemahan teknologi tersebut. Sekarang ini akan
difokuskan pada kemajuan yang lebih baru dalam produksi furfural terintegrasi
dengan co-produksi atau produk dari biomassa lainnya. Terknologi terintegrasi dalam
pembuatan furfural dapat dilihat pada tabel 2.3 (M.Cai, 2014).
Pentosan Air Pentosa
Banyak perkembangan terbaru dalam proses hidrolisis asam dan penggunaan fufural untuk aplikasi sintesis turunan pelarut seperti furfuryl alcohol dan tetrahydrofuran dan dalam produksi resin untuk pembentukan plastik dan pelapis logam. Sekarang ini, furfural sudah banyak digunakan dalam pembuatan insektisida. Tidak terkecuali, furfural juga digunakan dalam industri makanan yaitu sebagai penambah rasa (Ambalkar et al. 2012). Standar mutu furfural dapat dilihat pada tabel 2.4 di bawah ini.
Tabel 2.4 Standar Mutu Furfural (NIOSH, 1994)
Komponen Kadar
Densitas 1,160 g/ml
Titik Didih 162 oC
Titik Leleh -36 oC
Tekanan Uap 0,26 kPa
Indeks Bias 1,524 – 1,527
viskositas pada 25 oC 1,49 Cp
2.6 Ulasan Teknologi Furfural
Proses industri untuk produksi furfural melalui pengolahan asam mineral dari hemiselulosa dan pemisahan furfural dari uap jenuh dengan tekanan tinggi menyebabkan kerugian seperti efisiensi yang rendah, konsumsi energi yang tinggi, korosi peralatan, kehilangan hasil akhirfurfural yang besar karena reaksi samping, terbentuknya limbah asam, dan lain-lain. Penelitian terbaru mengenai pendekatan untuk produksi furfural terfokus pada pengembangan jenis katalis yang berbeda (Dhepe et al. 2010; Rinaldi et al. 2009) dan media reaksi (Gürbüz et al. 2013; Sieviers et al. 2009). Selain itu, sistem yang menggunakan pemisahan simultan [misalnya, pemisahan N2 [(Agirrezabal et al, 2012)] atau ekstraksi (misalnya, air / pelarut
organik pada sistem biphasic (Gürbüz et al. 2012; Yang et al. 2012; Xing et al. 2011) untuk furfural juga telah diusulkan. Semua pendekatan yang disebutkan di atas telah meningkatkan yield furfural dan selektivitas. Namun, produksi furfural dengan rute jejak karbon minimal masih menjadi usaha yang menantang. Air adalah pelarut yang murah dan ramah lingkungan untuk pembentukan furfural. Namun, penggunaan air sebagai media reaksi memberikan kerugian seperti hasil furfural rendah dan pendaurulangan pelarut asam yang besar (Sieviers et al. 2009; Zhang et al. 2013).
2.7 Teknologi Pembuatan Furfural Ramah Lingkungan
Dalam penelitian ini ingin dicoba menggunakan asam organik yang bersifat ionik dalam pembuatan furfural. Asam organik yang digunakan adalah ekstrak belimbing wuluh.
2.8 Belimbing Wuluh
Belimbing sayur, belimbing wuluh, kamias, belimbing buluh atau belimbing asam adalah sejenis pohon kecil yang diperkirakan berasal dari kepulauan Maluku dan dikembangbiakan serta tumbuh bebas di Indonesia, Filipina, Srilangka, Myanmar dan Malaysia. Tumbuhan ini biasa ditanam dipekarangan untuk diambil buahnya. Buahnya memiliki rasa asam, sering digunakan sebagai bumbu masakan dan campuran ramuan jamu. Klasifikasi belimbing wuluh (Khumar, 2013) :
Kerajaan : Plantae Kelas :Magnoliopsida Ordo :Oxalidales Famili :Oxalidaceae Genus :Averrhoa
Spesies :Averrhoa bilimbi
berwarna coklat, serta tertutup lender(Khumar, 2013). Gambar buah belimbing wuluh (Averrhoa blimbi) dapat dilihat pada gambar 2.4 dibawah ini.
Gambar 2.4 Belimbing wuluh (Khumar, 2013)
Penelitian lain oleh Herlih (1993) menunjukkan bahwa buah belimbing wuluh mengandung golongan senyawa oksalat (oxalic acid, ethanedioic), senyawa volatile, fenol, flavonoid dan pektin. Subhadrabandhu (2001) menyatakan di dalam 100 gram total padatan buah belimbing wuluh terkandung asam asetat 1,9 mEq atau 1,9 mg asam dan asam sitrat sebanyak 133,8 mEq setara dengan 44,6 mg asam. Hal ini menunjukkan dalam belimbing wuluh terkandung asam asetat 1,9 % dan asam sitrat 44,6 %. Kandungan Asam organik pada belimbing wuluh dapat dilihat pada tabel 2.5 di bawah ini.
Tabel 2.5 Kandungan Asam Organik pada Belimbing Wuluh (Colonel, R.E, 1983)
Komponen Kandungan
(meq asam/ 100 g total padatan)
Asam Asetat 1,6-1,9
Asam Sitrat 92,6-133,8
Asam Formiat 0,4-0,9
Kandungan fitokimia asam belimbing wuluh adalah flavanoids, saponins dan triterpenoid. Kandungan kimia asam belimbing wuluh adalah asam amino, asam sitrat, sianida-3-o-h-d-glukosida, fenol, ion potasium, gula dan vitamin A (Khumar, 2013). Komponen-komponen yang terkandung dalam belimbing wuluh dapat dilihat pada tabel 2.6 di bawah ini.
Tabel 2.6 Kandungan Belimbing Wuluh dalam 100 gram (Khumar, 2013)
Nama Kandungan
Vitamin B1 (Tiamin) 0,010 mg
Asam Aksorbat 15,6 mg
Vitamin A 0,036 mg
Kandungan Air 94,2-94,7 g
Protein 0,61 g
Serat 0,6 g
Abu 0,31 – 0,40 g
Kalsium 3,4 g
Posfor 11,1 mg
Besi 1,01 mg
Karoten 0,035 mg
Riboflavin 0,302 mg
