Identifikasi Komponen Kimia Asap Cair 1. Analisis GC-MS

proses suhu dan waktu serta komposisi bahan baku. Jadi ada ketergantungan antara rendemen asap cair terhadap suhu pirolisis. Rendemen asap cair tertinggi dari ketiga hasil pirolisis tersebut adalah asap cair dari bambu yang prosentasenya mencapai 61.34, diikuti asap cair kayu pinus 49.60 dan asap cair kayu jati 43.78 . Hal ini mengindikasikan bahwa jumlah rendemen asap cair yang dihasilkan pada proses pirolisis tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan. Penelitian lain oleh Tranggono et al. 1997 untuk asap cair tempurung kelapa yang dilakukan pada suhu 350–400°C yaitu sebesar 52.85. Rendemen asap cair dari batang jagung pada suhu pirolisis 450°C adalah 40.2 Lv et al. 2010 4.3. Identifikasi Komponen Kimia Asap Cair 4.3.1. Analisis GC-MS Analisis GC-MS dilakukan untuk mengetahui jenis-jenis senyawa yang terkandung dalam asap cair. Komponen kimia asap cair serbuk kayu jati, pinus dan bambu dapat dilihat pada Tabel 13-15. Selain kandungan asam, juga terdapat senyawa lain dalam jumlah yang kecil. Senyawa-senyawa lain tersebut adalah senyawa ester, keton, aldehida, alkena, alkana, alkohol, amina, piridin dan lain- lain. Secara umum senyawa dapat digolongkan sebagai senyawa asam karboksilat antara lain asam asetat, asam propanoat dan asam benzoat. Kelompok senyawa keton antara lain 2 propanon, aseton, 3 hidroksi 2 butanon dan 1 hidroksi 2 propanon. Kelompok senyawa aldehida adalah asam format, asetaldehida, dan formaldehida. Kelompok senyawa amida antara lain butil isosiamida. Kelompok senyawa piridin antara lain 2,5 dimetil 4 benzil piridin, dan piridin. Kelompok senyawa alkohol antara lain glisidil alkohol, asetol, katekol dan fenol. Kelompok senyawa nitril antara lain asam isosianat. Kelompok senyawa ester antara lain metil asetat, L alanin metil ester, vinil asetat, 1 kloro etil asetat, propil trikloro asetat, dan isopropil etil asetat. Kelompok senyawa alkana antara lain n-butana, isobutana, dan 2 bromo propana. Kelompok senyawa alkana siklik antara lain siklopropana. Hasil ini didukung oleh penelitian Maga 1998 yang melakukan pirolisis bahan kayu memperoleh air 11-92, senyawa fenolik 0.2-2.9, asam-asam organik 2.8-4.5, dan karbonil 2.6-4.6. Senyawa hasil pirolisis asap cair serbuk kayu jati, serbuk kayu pinus, dan serbuk bambu melalui identifikasi hasil GC-MS dapat lihat pada Tabel 13-15 dan Lampiran 21. Tabel 13 memperlihatkan kandungan asap cair yang diperoleh dari hasil GC-MS, yakni dari serbuk kayu jati diperoleh propadiena, metil asetat, 2 propanon, aseton, asam format, asam hidroklorat dan asam asetat. Menurut Grimword 1975, asap cair dari beberapa jenis kayu lain jati yang mengandung asam asetat antara 4.27-11.3 dan senyawa karbonil aseton 8.57-15.23 . Senyawa-senyawa hasil pirolisis serbuk kayu jati mengandung p-guaiakol, 2 metoksi 4 propenil fenol, 2 metoksi 4 metil fenol, 3,4,5 trimetoksi toluena dan 1,3 dimetoksi siringol Fatimah Nugraha 2005. Senyawa dominan hasil pirolisis kayu sugi dan kayu akasia terdiri atas asam asetat dan vanilin Kartal et al. 2004. Komposisi kimia asap cair yang mengandung asam, khususnya asam asetat merupakan senyawa turunan dari kelompok senyawa asetil selama pirolisis Ratanapisit et al. 2009. Tabel 14 memperlihatkan kandungan asap cair yang diperoleh dari hasil GC-MS, yakni dari serbuk kayu pinus diperoleh asam format, propanon, asam asetat, 1,3 benzenadiamina, asam propanoat dan isopropil asetil. Hal ini menunjukkan bahwa komponen asap cair tersebut mengalami proses dekomposisi hemiselulosa dan selulosa. Hasil penelitian ini didukung oleh Francis 1965. bahwa komposisi produk pirolisis kayu pinus pada suhu rendah menghasilkan metanol 0.9, aseton 0.2 , metil asetat 0.01, asam asetat 3.5, natrium asetat 8.0, ter 11.8, dan air 22.3. Menurut penelitian Aho et al. 2008, komposisi kimia asap cair kayu pinus pada GGM Galactoglucomannan adalah asam asetat 6.7, 1-hidroksi 2- propanon 5.2, dan 2 metoksi 4-propil fenol 3.5. Menurut hasil penelitian Wang et al. 2009 identifikasi komponen kimia asap cair dari hasil GC-MS pada pirolisis limbah kayu pinus menghasilkan asam asetat 47.36, asetol 9.21, furfural 6.39. dan 2 metoksi 4-metil fenol 4.71. Tabel 13 Senyawa hasil pirolisis asap cair serbuk kayu jati pada berbagai variasi suhu hasil deteksi GC-MS No Komponen kimia asap cair Relatif 1 Ascakaja 110°C Asam format 8.87 2 Propanon 32.67 Metil asetat 9.16 Asam asetat Vinegar acid 30.29 Propil trikloroasetat 0.82 2 Ascakaja 200° C Asam phosfonat 0.87 Asam format 5.03 Metil ester 5.93 Asam asetat Vinegar acid 63.03 Asam hidrozoat 5.74 Asam farankarboksilat 4.99 3 Ascakaja 300° C Aseton 21.18 Asam asetat Vinegar acid 62.10 2 propanon, 1 hidroksi 2.34 Asam hidroklorat 2.57 2,5 dimetil 4 benzil piridin 0.87 2 kloropirazina 1.08 4 Ascakaja 400° C 2 Aseton 26.70 Asam asetat Vinegar acid 60.50 Asam isosianat 5.70 3.6 di triflouro asetil 1.35 5 Ascakaja 500° C 2 propanon 14.93 Asam asetat Vinegar acid Siklo butilamina 34.35 43.74 Benzopiridin 2.31 Nonana 2.16 Furan 2.24 Silan 2.32 Tabel 14 Senyawa hasil pirolisis asap cair serbuk kayu pinus pada berbagai variasi suhu hasil deteksi GC-MS No Komponen kimia asap cair Relatif 1 Asap kayu pinus 110° C Asam format 6.57 2 Propanon 35.06 Vinil asetat 6.03 Asam asetat Vinegar acid 31.06 1 Kloro etil asetat 1.23 2 Heptanal 6.77 4 Asam pentanoat 1.08 2 Asap kayu pinus 200° C L. Alanin etil ester 2.33 2 propanon 19.40 Asam isosianat 3.18 Asam propanoat 6.92 Asam asetat Vinegar acid 17.01 Asam etanat 31.61 Propil trikloroasetat 3.70 Asam propanoat 11.95 Asam hidroklorat 3.83 3 Asap kayu pinus 300° C L. Alanin etil ester 4.13 Isopropil etil asetat 9.02 Asam isosianat 2.88 Isobutana 5.00 Asam asetat Vinegar acid 14.09 Asam etanoat 36.81 Asam hidroklorat 2.20 4 Asap kayu pinus 400° C n-Butana 7.26 1,3 benzenadiamina 34.14 Asam asetat Vinegar acid 19.60 Asam isosianat 4.82 Asam propanoat 15.26 Asam benzoat 1.87 L-stylopina 1.83 Katekol 1.97 5 Asap kayu pinus 500° C Isopropil asetil 25.84 Asam asetat Vinegar acid 29.91 Asam propanoat 14.74 2 Metil 1 propena 1.78 Asetat 2 propil 1-ol 2.35 Tabel 15 Senyawa hasil pirolisis asap cair serbuk bambu pada berbagai variasi suhu hasil deteksi GC-MS No Komponen kimia asap cair Relatif 1 Asap bambu110° C Aseton 9.88 Isobutana 1.99 3 Hidroksi 2 butanon 12.52 Asam asetat Bamboo vinegar 29.71 Asam isosianat 2.89 Asam hidroklorida 4.45 Asam benzoat 0.66 2 Asap bambu 200° C Aseton 15.84 Asam propanoat 17.07 Metil ester 3.44 Asam asetat Bamboo vinegar 41.15 3 Asap bambu 300° C 1 Metoksi 2 propan amina 6.33 Aseton 9.88 Isobutana 1.99 3 Hidroksi 2 butanon 12.52 Asam asetat Bamboo vinegar 42.05 Asam Isosianat 2.89 Butil isosianida 18.57 Asam benzoat 0.66 4 Asap bambu 400° C L-alanin metil ester 3.29 Metil asetat 2.98 Asam asetat Bamboo vinegar 46.30 Asetaldehida 8.10 Asam hidroklrorat 1.43 Siklopropana 1.89 Fenol 1.76 Glisidil alkohol 2.94 5 Asap bambu 500°C Piridin 1.42 Asam asetat Bamboo vinegar 55.50 Asam isosianat 8.14 Siklo propana 2.35 2 bromo propana 1.18 n butanol 16.68 Tabel 15 memperlihatkan kandungan asap cair yang diperoleh dari hasil GC- MS, yakni dari bambu diperoleh aseton, asam asetat. asam propanoat, 3 hidroksi 2 butanon, butil isosianida, asetaldehida, asam isosianat dan n butanol. Hal ini menunjukkan bahwa komponen asap cair pada serbuk bambu tersebut mengalami proses dekomposisi hemiselulosa dan selulosa, sehingga diperkirakan banyak asam yang terbentuk. Kandungan holoselulosa dan selulosa serbuk bambu berturut–turut adalah 69.03 dan 29.78. Menurut Fengel Wegener 1984, degradasi termal hemiselulosa akan menghasilkan asam asetat, metanol, furfural, aldehida dan keton. Hasil penelitian ini didukung oleh penelitian Alen et al. 1996, yang mendeteksi komponen kimia asap cair kayu Eucaliptus spp termasuk asam asetat, 3-hidroksipropanal, pyranic, furanic dan turunannya. Sedangkan menurut Rowel et al. 2005, senyawa kimia dari asap cair kayu menghasilkan asam asetat 6.7 , asam format 0.9, aseton 1.5, dan asetaldehida 2.3. Menurut penelitian Vamvuka 2010, senyawa kimia dari fraksi asap cair pada pirolisis biomassa untuk bio-oil menghasilkan asam asetat sebesar 5 dan asam format 3. Berdasarkan hasil tersebut, dapat diyakini bahwa pada hampir semua asap cair dari berbagai jenis kayu dijumpai adanya senyawa golongan asam. Oleh karena itu, asap cair dapat digunakan sebagai salah satu bahan pengawet alami..

4.4.2. Analisis PCA

Senyawa-senyawa hasil pirolisis kayu jati, kayu pinus dan bambu dapat dikelompokkan berdasarkan sifat kepolaran dengan menggunakan PCA. PCA merupakan teknik analisis data yang diperoleh dari data GC-MS untuk mengidentifikasi senyawa asam, aldehida, keton, alkohol dan asam karboksilat yang berasal dari kayu jati, pinus dan bambu. Teknik ini menentukan jumlah principal component PC yang digunakan untuk menentukan penggelompokkan senyawa. Principal component merupakan kombinasi linear dari variabel random. PC tergantung pada matriks covarian. Y 1 merupakan variabel yang saling bebas tidak berkorelasi dengan nilai variansinya, dimana var Y 1 = I 1 T ΣI 1. Artinya Y 1 adalah jumlah senyawa kimia Si dikalikan waktu retensi sama. PC 1 dengan Y 1 yang merupakan kombinasi linear yang mempunyai variansi maksimun. PC 2 dengan Y 2 mempunyai nilai variansi terbesar kedua. PC 3 dengan Y 3 yang mempunyai nilai variansi terbesar ketiga. Hal ini ditentukan dari scree plot disajikan pada Gambar 13a-c. Berdasarkan nilai eigen untuk asap cair kayu jati dengan PC 1, PC 2 dan PC 3 mampu menjelaskan variasi sebesar 86.1. Nilai eigen untuk asap cair kayu pinus dengan PC 1, PC 2 dan PC 3 mampu menjelaskan variasi sebesar 83.7. Nilai eigen untuk asap cair bambu PC 1, PC 2 dan PC 3 mampu menjelaskan variasi sebesar 81.8. Nilai koefisien 86.1, 83.7 dan 81.8 merupakan kombinasi linear var iabel senyawa dengan nilai eigenvalue, proporsi dan kumulatif. Component Number E ig e n v a lu e 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 1 25 20 15 10 5 Scree Plot of S1, ..., S55 Component Number E ig e n v a lu e 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 1 20 15 10 5 Scree Plot of S1, ..., S61 a b Component Number E ig e n v a lu e 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 1 20 15 10 5 Scree Plot of S1, ..., S71 c Gambar 13 Scree plot pengelompokkan senyawa pada analisis PCA: a. Asap cair jati, b. Asap cair pinus, c. Asap cair bambu. Tabel 16 Beberapa jenis senyawa dalam kondensat asap cair serbuk kayu jati, serbuk kayu pinus dan bambu Jenis kelompok Jumlah senyawa jenis Jati Pinus Bambu Asam 16 23 14 Ester 5 7 4 Keton 6 5 4 Aldehid 0 2 1 Alkohol 3 3 4 Fenol 0 0 1 Piridin 2 0 1 Alkena 2 2 1 Alkana 2 2 9 Furan 0 2 0 Silan 3 Amina 2 3 8 Hasil GC-MS menunjukkan bahwa asap cair masing-masing sumber memiliki kandungan senyawa yang berbeda. Asap cair kayu jati antara lain mengandung senyawa keton sebanyak 6 jenis, asam 16, alkohol 3, ester 5, amina 2, alkena 2, piridin 2 dan seterusnya. Senyawa-senyawa yang dijumpai pada kondensat asap cair kayu pinus antara lain aldehida 1, asam 23, furan 2, alkohol 3, ester 7, alkena 2, amina 3, dan seterusnya. Berbagai jenis senyawa dijumpai pada kondensat asap cair bambu antara lain fenol 1, keton 4, aldehida 1, asam 14, alkohol 4, ester 4, piridin 1, alkena 1, alkana 9 dan seterusnya. Pada Tabel 16, asam merupakan kelompok senyawa volatil yang dominan jumlahnya. Pada kelompok senyawa fenol, asam, ester, keton, alkohol, furan dan seterusnya, kemudian dilakukan proses pemisahan untuk mendapatkan senyawa asam asetat. Hasil penelitian ini didukung oleh penelitian Wang et al. 2009, yang menemukan senyawa asam dari pirolisis kayu pinus sebanyak 2 jenis, kemudian diikuti alkohol 4 , keton 10, furfural 2, dan furan 2. Menurut Lv et al. 2010, senyawa yang dihasilkan dari pirolisis batang jagung pada suhu 450°C mengandung senyawa keton, furan, karboksilat, asam dan alkohol. Senyawa yang dihasilkan dari pirolisis 2 jenis Tobacco residue TR 1 dan TR 2 pada suhu 300, 400, 500, dan 600°C mengandung beberapa kelompok senyawa diantaranya fenol, alkana, alkena, streoid, asam, ester, keton, turunan benzena, dan alkohol Alkalin Karagoz 2011.

4.4. Pembentukan Asam Asetat dari Pirolisis