pengaruh konsentrasi larutan pemasak pada proses delignifikasi ...

PENGARUH KONSENTRASI LARUTAN PEMASAKPADA PROSES DELIGNIFIKASI ECENG GONDOKDENGAN PROSES ORGANOSOLVEnny K. Artati 1 , Ahmad Effendi 2 , Tulus Haryanto 21 staf pengajar Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik UNS2 mahasiswa Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik UNSJl. Ir. Sutami 36a SurakartaEmail : enny91@yahoo.comAbstract : Water hyacinth can be used as the paper-making material and processed further tobe made into ethanol. Before processed further, water hyacinth should undergo thedelignification or lignin removing process. Delignification process is conducted in several ways:mechanic, craft, and organosolv. This research aims to find out the concentration of ethanolcooking solution and acetate acid by using the sulfate acid catalyst in order to get the maximumresult of cellulose in water hyacinth delignification process with organosolv process using areactor batch equipped by the electricity stirrer , mantle heater and also the condenser . Basedon the result conducted, the optimum condition was obtained in the water hyacinthdelignification with organosolv process, that is, by using the ethanol cooking solution at 80%concentration with sulfate acid catalyst with pH 2 and cooking time of 2 hours.Keywords : Water Hyacinth, delignification, organosolvPENDAHULUANEceng gondok merupakan tumbuhan airtawar yang dikenal sebagai gulma. Tumbuhanini banyak ditemukan di Indonesia khususnyadiperairan. Eceng gondok menghasilkan bahanorganik yang mempercepat prosespendangkalan, juga mengurangi produksi ikankarena kerapatan tumbuhan menghalangimasuknya sinar matahari kedalam air danmenghambat proses aerasi. Pertumbuhannyasangat cepat dan menimbulkan berbagaimasalah.Eceng gondok dapat dimanfaatkansebagai bahan pembuat kertas, dan apabiladiproses lebih lanjut bisa dibuat etanol.Proses delignifikasi ialah prosespenghilangan lignin, pada proses delignifikasiini ada berbagai cara antara lain prosesmekanik, proses kraft, dan proses organosolv.Proses mekanik kurang diminati karenadianggap terlalu sulit dan memerlukan tenagayang banyak. Proses delignifikasi yang banyakdigunakan adalah proses kraft padahal prosesini berdampak buruk bagi lingkungan karenabahan-bahan yang digunakan tidak ramahlingkungan. Sehingga perlu dikembangkansuatu proses delignifikasi denganmenggunakan proses organosolv yang mudahdan ramah lingkungan.Antaresti dkk (2004) telah meneliti prosespembuatan pulp dari ampas tebu denganproses organosolv menggunakan larutanpemasak asam asetat dan katalis asam sulfat.Proses ini menghasilkan kandungan αselulosa sebesar 83,93 % pada waktupemasakan 45 menit dengan konsentrasikatalis 0,21M. Kirci dan Akgul (2002) telahmeneliti proses delignifikasi kepingan kayupoplar dengan menggunakan larutan etanolsebagai larutan pemasak dan asam sulfatsebagai katalis. Hasil terbaik yang diperolehmenggunakan etanol 40 % pada suhu 180 o Cdengan waktu 150 menit tanpa katalismenghasilkan α selulosa 95,8% dan kadarabu 0,14%. Slamet (1989) telah membuat pulpdari enceng gondok menggunakan larutanekstrak abu 0,3N sebagai larutan pemasak dandiperoleh α selulosa 94,28 %.Dari penelitian awal yang telah dilakukan,pada proses delignifikasi dengan prosesorganosolv didapat hasil terbaik menggunakan1. Larutan pemasak etanol 40%, pH 2 danwaktu pemasakan 2 jam diperoleh hasil αselulosa 69,2 %.2. Larutan pemasak asam asetat 50%, pH 2dan waktu pemasakan 2 jam diperolehhasil α elulosa 50.4%.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahuikonsentrasi larutan pemasak etanol dan asamasetat menggunakan katalis asam sulfat, untukmendapatkan hasil selulosa yang maksimumpada delignifikasi eceng gondok dengan prosesorganosolv.TINJAUAN PUSTAKAEceng GondokEceng gondok termasuk dalam genusEichhornia, famili Pontederiaceae, kelasPengaruh Konsentrasi Larutan Pemasak pada Proses Delignifikasi Eceng Gondok denganProses Organosolv(Enny K. Artati, Ahmad Effendi, dan Tulus Haryanto)25

monocotyledonae dan divisi phanerogamae.Eceng gondok merupakan tanaman yang hidupmengapung di air dan kadang-kadang berakardalam tanah. Tingginya sekitar 0,4-0,8 meter.Tidak mempunyai batang, daunnya tunggal danberbentuk oval. Ujung dan pangkalnyameruncing, pangkal tangkai daunmenggelembung. Permukaan daunnya licin danberwarna hijau. Bunganya termasuk bungamajemuk berbentuk bulir, kelopaknyaberbentuk tabung. Bijinya berbentuk bulat danberwarna hitam. Buahnya kotak beruang tigadan berwarna hijau. Akarnya merupakan akarserabut. Komposisi enceng gondok dalam tanurkering dapat dilihat pada tabel 1Tabel 1 Komposisi Eceng Gondok dalam tanurkeringParameterKadar α SelulosaKadar LigninKadar AirKadar AbuKadar64%8%10%18%Tim teknik kimia UNDIP, 2004α SelulosaSelulosa merupakan penyusun utamakayu berupa polimer alami yang panjang danlinier terdiri dari residu β-D-glukosa yangdihubungkan oleh ikatan glikosida pada posisiC1 dan C4. selulosa mempunyai sifat antaralain berwarna putih, berserat, tidak larut dalamair dan pelarut organik serta mempunyai kuattarik yang tinggi. Dalam kondisi asam yang kuatdan konsentrasi alkohol yang berlebih, akanterjadi reaksi etherifikasi selulosa yaitu reaksiantara selulosa dengan alkohol membentukether.Reaksinya sebagai berikut :(Ullmann’s, 2004)LigninLignin merupakan bagian terbesar dariselulosa. Penyerapan sinar (warna) oleh pulpterutama berkaitan dengan komponenligninnya. Untuk mencapai derajat keputihanyang tinggi, lignin tersisa harus dihilangkan daripulp, dibebaskan dari gugus yang menyerapsinar kuat sesempurna mungkin. Lignin akanmengikat serat selulosa yang kecil menjadiserat-serat panjang. Lignin tidak akan larutdalam larutan asam tetapi mudah larut dalamalkali encer dan mudah diserang oleh zat-zatoksida lainnya.DelignifikasiAda beberapa metode untuk pembuatanpulp yang merupakan proses pemisahanselulosa dari senyawa pengikatnya, terutamalignin yaitu secara mekanis, semikimia dankimia. Pada proses secara kimia ada beberapacara tergantung dari larutan pemasak yangdigunakan, yaitu proses sulfit, proses sulfat,proses kraft dan lain-lain.Pembuatan pulp pada dasarnya dibagimenjadi dua yaitu :1. Pembuatan Pulp MekanikMerupakan proses penyerutan kayudimana kayu gelondong setelah dikulitidiserut dalam batu asah yang diberisemprotan air. Akibat proses ini banyakserat kayu yang rusak.2. Pembuatan Pulp Secara KimiaPembuatan pulp secara kimia adalahproses dimana lignin dihilangkan samasekali hingga serat-serat kayu mudahdilepaskan pada pembongkaran daribejana pemasak (digester) atau palingtidak setelah perlakuan mekanik lunaka. Pembuatan Pulp SulfitPulp sulfit rendemen tinggi dapatdihasilkan dengan proses sulfit bersifatasam, bisulfit atau sulfit bersifat basa.b. Pembuatan Pulp Sulfat(kraft)Proses ini menggunakan natrium sulfatyang direduksi didalam tungkupemulihan menjadi natrium sulfit, yangmerupakan bahan kimia kunci yangdibutuhkan untuk delignifikasi.c. Pembuatan Pulp SodaProses soda umumnya digunakanuntuk bahan baku dari limbahpertanian seperti merang, katebon,bagase serta kayu lunak.d. OrganosolvOrganosolv merupakan proses pulpingyang menggunakan bahan yang lebihmudah didegradasi seperti pelarutorganik. Pada proses ini, penguraianlignin terutama disebabkan olehpemutusan ikatan eter (Donough,1993). Beberapa senyawa organikyang dapat digunakan antara lain26E K U I L I B R I U M Vol. 8. No. 1. Januari 2009 : 25 – 28

adalah asam asetat, etanol danmetanol.Faktor-faktor yang mempengaruhi prosesdelignifikasi ini adalah:1. Waktu pemasakan2. Konsentrasi larutan pemasak3. Pencampuran bahan4. Perbandingan larutan pemasak denganbahan baku5. Ukuran bahan6. Suhu dan Tekanan7. Konsentrasi KatalisMETODE PENELITIANBahan yang digunakan:Eceng gondok, larutan etanol (60 – 90 %berat), dan larutan asam asetat (50 – 90 %berat)Alat yang digunakanmelakukan analisa α selulosa dan klaksonlignin. Percobaan ini diulangi untuk variasi jenislarutan pemasak (etanol dan asam asetat)dengan berbagai konsentrasi.HASIL DAN PEMBAHASAN1. Larutan pemasak etanolAnalisa90807060504030201000 20 40 60 80 100KonsentrasiAnalisa AlfaSellulosaAnalisa KlaksonLigninGambar 2 Grafik hub konsentrasi vsAnalisa α selullosa dan bil.permanganometriKeterangan :1. Motor pengaduk2. Klem3. Pengadukmerkuri4. Termometer5. Labu leher tiga6. Pemanas mantel7. Air pendinginkeluar8. Pendingin bola9. Statif10. Air pendinginmasukGambar 1 Rangkaian Alat DelignifikasiCara PenelitianPada penelitian ini mula-mula memasangrangkaian alat delignifikasi, memasukkan 150ml larutan pemasak dan 15 gram ecenggondok serta katalis asam sulfat dengankonsentrasi tertentu kedalam labu leher tigayang dilengkapi dengan pendingin balik danpengaduk merkuri, selanjutnya menghidupkanpemanas dan motor pengaduk secarabersamaan dengan kecepatan 900 rpm danwaktu pemasakan selama 2 jam.. KemudianBerdasarkan gambar 2 dapat dilihatbahwa dengan bertambahnya konsentrasietanol maka nilai α selulosa naik kemudianmencapai nilai maksimum pada konsentrasi80% dan akhirnya turun pada konsentrasi 90%.Kenaikan tersebut karena lignin sebagaipengikat selulosa akan terpisah sehinggaα selulosa semakin besar sedangkan padaakhirnya turun karena, pada konsentrasi etanolyang terlalu tinggi dan juga kondisi keasamanyang kuat, akan terjadi reaksi etherifikasi antaraselulosa dengan etanol.2. Larutan pemasak asam asetat100908070Analisa 60504030201000 20 40 60 80 100KonsentrasiAnalisa AlfaSellulosaAnalisa KlaksonLigninGambar 3 Grafik hub konsentrasi vs analisaα selullosa, bil.permanganometri danklakson ligninBerdasarkan gambar 3 dapat dilihatbahwa dengan bertambahnya konsentrasiPengaruh Konsentrasi Larutan Pemasak pada Proses Delignifikasi Eceng Gondok denganProses Organosolv(Enny K. Artati, Ahmad Effendi, dan Tulus Haryanto)27

asam asetat maka nilai α selulosa cenderungnaik dan mencapai nilai maksimum konsentrasi90%, kenaikan tersebut karena lignin sebagaipengikat selulosa akan terpisah sehinggakonsentrasi α selulosa semakin besar. Biladibandingkan dengan gambar 2 dengankonsentrasi yang sama dari masing-masingpelarut dapat dilihat bahwa delignifikasidengan pelarut etanol lebih bagus dari padadengan asam asetat.KESIMPULAN1) Kondisi optimum proses organosolv untuk :a) Larutan pemasak etanol dengan katalisasam sulfat pada kisaran pH 2, waktupemasakan 2 jam dan konsentrasi etanol60 – 90% mencapai kondisi optimum padakonsentrasi etanol 80% diperoleh hasilα selulosa 81% dan klakson lignin 78,6%..b) Larutan pemasak asam asetat dengankatalis asam sulfat pada kisaran pH 2,waktu pemasakan 2 jam dan konsentrasiasam asetat 50 – 90% mencapai kondisioptimum pada konsentrasi 90% diperolehhasil α selulosa 75,2% dan klakson lignin89,3%.2) Hasil maksimun yang diperoleh padaproses delignifikasi eceng gondok ini yaitumenggunakan larutan pemasak etanol padakonsentrasi 80%, dengan katalis asam sulfatpada pH 2 dan waktu pemasakan selama 2jam.DAFTAR PUSTAKAFengel, D., 1995, ”Kimia Kayu Ultrastruktur danReaksi-Reaksi” UGM Press, YogyakartaFessenden, Ralph J dan Joan S Fessenden,1984, ”Kimia Organik”, Erlangga, JakartaGriffin, R.C., 1927, ”Technical Methode ofAnalyst”, Mc.Graw Hill, New YorkJames P. Casey, 1952, ”Pulp and Paper”, 2 nded, Interescience Publisher, New YorkSjostrom, E., 1995, ”Kimia Kayu”, (terjemahanDr.Harjono Saatrohanidjojo), Gajah MadaUniversity,YogyakartaTim Teknik Kimia UNDIP, 2004, ”PetunjukPraktikum Pulping and Bleaching”, UndipPress, SemarangTjiptosoepomo,G.,1994, ”Taksonomi Umum”,Rajawali Pers, JakartaUllmann,s, 2004,”Encyclopedia of IndustrialChemistry”, Wiley InterScience, NewYork.28E K U I L I B R I U M Vol. 8. No. 1. Januari 2009 : 25 – 28