TINJAUAN UMUM TINJAUAN PUSTAKA

Pembuatan Asam Oksalat dari Ampas Tebu dengan Proses Peleburan Alkali Program Studi S – 1 Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri – UPN “Veteran” Jawa Timur 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 TINJAUAN UMUM

Tebu Tebu Saccharum officunarum L. termasuk dalam famili Graminae kelompok Andropogonae dan genus Saccharum. Dalam genus Saccharum termasuk lima spesies tebu, yaitu S. officunarum, S. sinese, S. barberi, S. spontaneum dan S. robustun. Diantara lima spesies ini, Saccharum officinarum merupakan penghasil gula utama, sedangkan yang lainnya mengandung kadar gula sedang sampai rendah. http:bioindustri.blogspot.com200804ampas-tebu.html A B Gambar 2.1 A. Tanaman Tebu; B. Ampas tebu bagasse Sumber : http:bioindustri.blogspot.com200804ampas-tebu.html Tanaman tebu Saccharum officinarum L telah dikenal dalam peradapan manusia semenjak ribuan tahun yang lalu. Tanaman tebu talah dikenal di India sejak ribuan sebelum Masehi. Nama latin Saccharum yang diberikan oleh Linnacus tahun 1953 berasal dari kata Karkara dan Sakkara Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber Pembuatan Asam Oksalat dari Ampas Tebu dengan Proses Peleburan Alkali Program Studi S – 1 Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri – UPN “Veteran” Jawa Timur 4 dalam bahasa sansekerta dan prakrit yang berarti kristal gula atau sirup yang berwarna gelap. Sehubungan dengan hal tersebut dan oleh ciri – ciri botaninya, kebanyakan peneliti memperkirakan daerah asal tebu adalah india utara Saccharum barberi, Jeswiet, cina bagian tenggara Saccharum sinence, Roxb, atau daerah pasifik selatan. Akan tetapi penelitian terakhir menyimpulkan bahwa tanaman tebu berasal dari pulau Irian, lalu sejak 3000 tahun yang lampau menyebar ke kepulauan Indonesia dan Malaysia dan kemudian menyebar ke Indocina dan India. India adalah Negara pertama yang membuat gula tebu. Di Indonesia tebu banyak di budidayakan di pulau Jawa dan Sumatra. Djoehana, 1992 Ampas Tebu bagasse Ampas tebu atau lazimnya disebut bagas, adalah hasil samping dari proses ekstraksi pemerahan cairan tebu. Dari satu pabrik dihasilkan ampas tebu sekitar 35-40 dari berat tebu yang digiling. Berdasarkan data dari Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia P3GI ampas tebu yang dihasilkan sebanyak 32 dari berat tebu giling. Pada musim giling 2006 lalu, data yang diperoleh dari Ikatan Ahli Gula Indonesia Ikagi menunjukkan bahwa jumlah tebu yang digiling oleh 57 pabrik gula di Indonesia mencapai 30 juta ton sehingga ampas tebu yang dihasilkan diperkirakan mencapai 9.640.000 ton. Namun, sebanyak 60 dari ampas tebu tersebut dimanfaatkan oleh pabrik gula sebagai bahan bakar, bahan baku untuk kertas, bahan baku industri kanvas rem, industri jamur dan lain-lain. Oleh karena itu diperkirakan sebanyak 45 dari ampas tebu tersebut belum dimanfaatkan. Djoehana,1992 Ampas tebu sebagian besar mengandung ligno-cellulose. Panjang seratnya antara 1,7 sampai 2 mm dengan diameter sekitar 20 mikro, sehingga ampas tebu ini dapat memenuhi persyaratan untuk diolah menjadi papan-papan buatan. Bagase mengandung air 48 - 52, gula rata- rata 3,3 dan serat rata-rata 47,7. Serat bagase tidak dapat larut dalam Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber Pembuatan Asam Oksalat dari Ampas Tebu dengan Proses Peleburan Alkali Program Studi S – 1 Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri – UPN “Veteran” Jawa Timur 5 air dan sebagian besar terdiri dari selulosa, pentosan dan lignin. Djoehana,1992 Ampas tebu mengandung dua komponen utama yaitu selulosa dan lignin. Selulosa C 6 H 10 O 5 n adalah molekul yang sangat besar tersusun dari pengulangan unit-unit atau satuan glukosa. Selulosa merupakan serat- serat panjang yang bersama-sama hemi selulosa, pectin dan protein membentuk struktur jaringan yang memperkuat dinding sel tanaman. Pada proses pematangan, penyimpanan, dan pengolahan, komponen selulosa dan hemiselulosa mengalami perubahan sehingga terjadi perubahan struktur. http:bioindustri.blogspot.com200804ampas-tebu.html Tabel 2.1 Hasil Analisis serat Bagase Kandungan Kadar Abu 3,82 Lignin 22,09 Selulosa 37,65 Sari 1,81 Pentosan 27,97 SiO 2 3,01 Sumber: http:www.iptek.net.idindteknologi_panganserat_bagase http:bioindustri.blogspot.com200804ampastebu.html Selulosa Selulosa adalah salah satu dari jenis polisakarida yang mempunyai bentuk empiris C6H10O5n, berat molekul selulosa 162.000 sampai 2.430.000 dengan derajat polimerisasi 1.000 sampai 15.000 dan menjadi penyusun utama dari dinding sel pada tumbuhan. Casey P,1980 Selulosa adalah komponen utama dalam serat tumbuhan, yang Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber Pembuatan Asam Oksalat dari Ampas Tebu dengan Proses Peleburan Alkali Program Studi S – 1 Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri – UPN “Veteran” Jawa Timur 6 berfungsi sebagai komponen struktur tumbuhan. Selulosa adalah grup polisakarida yang dengan rantai linear yang lurus hasil dari gabungan atau ikatan glukosa dari beberapa ratus hingga lebih 10000 β 1-4 unit glukosa. Selulosa juga larut dalam larutan seng klorida dan asam klorida. Selulosa tidak memberi warna biru dengan iodin . Selulosa adalah struktur berkomponen pada dinding sel utama pada tumbuhan. Selulosa merupakan karbohidrat utama yang disintesis oleh tanaman dan menempati hampir 60 komponen penyusun struktur kayu. Jumlah selulosa di alam sangat berlimpah sebagai sisa tanaman atau dalam bentuk sisa pertanian seperti jerami padi, kulit jagung, gandum, kulit tebu dan lain-lain tumbuhan. http:selulosa-malayversion.blogspot.com Struktur molekul dari selulosa dapat dilihat dalam gambar sebagai berikut : Gambar 2.2 Rantai Selulosa Sumber : http:www.scientificpsychic.comfitnesscarbohydrates.html Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber Pembuatan Asam Oksalat dari Ampas Tebu dengan Proses Peleburan Alkali Program Studi S – 1 Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri – UPN “Veteran” Jawa Timur 7 Tabel 2.2 Komposisi Kimia Serat Alam NAMA SELULOSA HEMI SELULOSA LIGNIN KET Abaka 60-65 6-8 5-10 Pisang Coir 43 1 45 Sabut Kelapa Kapas 90 6 - Bungkus, Biji Flax 70-72 14 4-5 - Jute 61-63 13 3-13 - Mesta 60 15 10 - Palmirah 40-50 15 42-45 - Nenas 80 - 12 Daunnya Rami 80-85 3-4 0,5-1 Kulit Batang Sisal 60-67 10-15 8-12 Daun Straw 40 28 18 - Jerami padi 39 27,5 33,5 - Tandan Kosong Kelapa Sawit TKKS 45 26 29 - Ampas Tebu 32-44 27-32 19-24 - Bambu 26-43 15-26 21-31 - Rumput esparto 33-38 27-32 17-19 - Kayu keras 40-45 7-14 26-34 - Kayu lunak 38-49 19-20 23-30 - Sumber: Natural Organic Fiber by Hans Lilhot Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber Pembuatan Asam Oksalat dari Ampas Tebu dengan Proses Peleburan Alkali Program Studi S – 1 Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri – UPN “Veteran” Jawa Timur 8 Lignin Lignin adalah salah satu komponen penyusun tanaman. Pada batang tanaman, lignin berfungsi sebagai bahan pengikat komponen penyusun lainnya, sehingga suatu pohon bisa berdiri tegak. Lignin terbentuk dari gugus aromatik yang saling dihubungkan dengan rantai alifatik, yang terdiri dari 2-3 karbon. Lignin dapat juga mengurangi daya swelling pengembangan buah dan ikatan antar buah. Isolasi lignin digunakan pereaksi anorganik yaitu Na 2 S dan NaOH untuk mendestruksi karbohidratnya. Sugesty, 1986 Lignin di dalam tanaman berfungsi sebagai perekat selulosa dalam tanaman yang perlu dipisahkan dalam proses isolasi selulosa. Alfa selulosa akan mempunyai sifat fisik yang baik apabila kandungan lignin dapat dikurangi karena sifat lignin yang kaku dan rapuh. Lignin dapat mempengaruhi dalam hal pembentukan ikatan antar serat dan dapat menurunkan derajat putih Sugesty, 1986. Hasil analisa serat bagas atau ampas tebu yang kami gunakan seperti dalam tabel berikut: Tabel 2.3 Hasil analisis ampas tebu Kandungan Kadar Selulosa 48,51 Pentosan 12,88 Lignin 2,41 Sumber : Laboratorium Penelitian Dan Konsultasi Industri Surabaya – Jawa Timur Asam Oksalat Asam oksalat HO 2 CCO 2 H atau ethanedioic acid mempunyai berat molekul 90,04 adalah asam dikarboksilat yang paling sederhana, Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber Pembuatan Asam Oksalat dari Ampas Tebu dengan Proses Peleburan Alkali Program Studi S – 1 Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri – UPN “Veteran” Jawa Timur 9 bentuknya yang anhidrat tidak berbau, hygroskopis, berwarna putih sampai tidak berwarna, asam oksalat terdiri dari dua bentuk polymorphic the rombic atau bentuk alfa dan the monoclinic atau bentuk beta, sublimasi dari monoclinic dehydrate memberikan bentuk monoclinic Kristal, kristalisasi dari sebuah solvent asam asetat memberikan rhombic struktur rombic atau piramidal Kristal mempunyai panas stabil pada suhu ruangan, tetapi bentuk monoklinic sedikit stabil. Herman F. Mark et al, 1983 Pada penggunaan sehari-hari sering digunakan sebagai bahan pencuci asam, seperti bahan pemutih untuk menghilangkan noda besi dari berbagai macam bahan. Penggunaan yang paling besar adalah digunakan sebagai pembersih radiator mobil untuk mencegah terjadinya pengkaratan dan dalam industry tekstil digunakan sebagai bahan pemutih. Asam oksalat dapat diperoleh dari oksidasi selulosa dengan asam nitrat. Asam oksalat berbentuk padat anhydrous atau kristal dehydrous prisma monohlinic, tidak berbau, rasanya asam, dan bersifat higroskopis; Mempunyai densitas 1,653 dan berat molekul 90,04; Berwarna putih dalam bentuk padat anhydrous dan berwarna jernih dalam bentuk kristal dehydrous; Melting point 186 – 187 o C dalam bentuk padat anhydrous dan 105,5 o C dalam bentuk kristal dehydrous; Boiling point terdekomposisi atau menyublim pada suhu 100 o C dalam bentuk anhydrous dan kehilangan air hydrat pada 100 o C dalam bentuk Kristal dehydrous; Memiliki panas pembakaran sebesar 60,1 ; panas sublimasi sebesar 90,58 ; panas peruraian sebesar 826,78 . Asam oksalat banyak sekali kegunaannya, antara lain dapat digunakan sebagai reagensia dalam laboratorium kimia, proses penyamakan pada industry kulit. http:id.wikipwedia.orgwikiasam_oksalt.html Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber Pembuatan Asam Oksalat dari Ampas Tebu dengan Proses Peleburan Alkali Program Studi S – 1 Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri – UPN “Veteran” Jawa Timur 10 Natrium Hidroksida NaOH Caustic soda adalah nama yang umum digunakan untuk natrium hidroksida yang termasuk dalam golongan basa kuat. Kirk-Othmer, 1967. NaOH mempunyai berat molekul : 39,999 grmol, padatan higroskopis yang berwarna putih, larut dalam air dan ethanol tetapi tidak larut dalam eter. A.A Sri Christianti,2005. Natrium Hidroksida terbentuk dari oksida basa Natrium Oksida dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida membentuk larutan alkalin yang kuat ketika dilarutkan ke dalam air. Ia digunakan di berbagai macam bidang industri, kebanyakan digunakan sebagai basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen. Natrium hidroksida adalah basa yang paling umum digunakan dalam laboratorium kimia. Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50. Ia bersifat lembab cair dan secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas. Ia sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. Ia juga larut dalam etanol dan metanol, walaupun kelarutan NaOH dalam kedua cairan ini lebih kecil daripada kelarutan KOH. Ia tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya. Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas. Pembuatan Asam Oksalat Ada 4 cara yang umum digunakan dalam pembuatan asam oksalat. Pembuatan asam oksalat dari bahan-bahan limbah pertanian telah banyak dilakukan oleh beberapa orang. Proses perlakuannya dapat bermacam- macam antara lain : 1. Peleburan limbah dengan larutan alkali 2. Oksidasi karbohidrat dengan larutan asam nitrat 3. Fermentasi gula atau karbohidrat Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber Pembuatan Asam Oksalat dari Ampas Tebu dengan Proses Peleburan Alkali Program Studi S – 1 Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri – UPN “Veteran” Jawa Timur 11 4. Sintetic proses dari sodium format. Peleburan Alkali Proses ini menggunakan bahan baku berupa bahan yang mengandung selulosa tinggi, potass serbuk gergaji, sekam, tongkol jagung dilebur menggunakan larutan Natrium Hidroksida menghasilkan asam oksalat, asam asetat dan asam formiat. Agra,1970. Bahan ini dilebur dengan sodium hidroksida danatau potassium hidroksida dengan perbandingan 1:3 dengan suhu 200 o C Herman F. Mark et al, 1983. Produk yang diperoleh direaksikan dengan kapur untuk mengikat oksalat dengan kalsium. Produk ini kemudian direaksikan dengan asam sulfat untuk membentuk asam oksalat. Reaksi-reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: C 6 H 10 O 5 n + NaOH Na 2 C 2 O 4 + zat lain Na 2 C 2 O 4 + CaOH 2 CaC 2 O4 + 2NaOH CaC 2 O 4 + H 2 SO 4 CaSO 4 + H 2 C 2 O 4 http:reviks45.blogspot.com200903pabrik-asam-oksalat.html Konversi yang diperoleh dari proses ini adalah 42 dengan kemurnian produk sebesar 99 . Herman F. Mark et al, 1983 Untuk proses pemasakan limbah dengan larutan alkali, bahan baku harus mengandung selulosa dan hemiselulosa yang dapat ditemui dalam sekam padi, serbuk gergaji, ampa tebu, kertas bekas, tongkol jagung atau bahan lain, dimana selesai peleburan nantinya dihasilkan asam oksalat. Agra dkk, 1970. Proses peleburan dimulai dengan larutnya lignin dan hemiselulosa pada suhu 125-150 o C, kemudian terjadi hidrolisa terhadap selulosa dan pada pemanasan selanjutnya akan mengalami oksidasi dan pemecahan yang menyebabkan terjadinya garam oksalat, asetat, dan formiat. Akibat pemanasan yang tinggi akan terbentuk natrium oksalat dan Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber Pembuatan Asam Oksalat dari Ampas Tebu dengan Proses Peleburan Alkali Program Studi S – 1 Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri – UPN “Veteran” Jawa Timur 12 asam oksalat. Natrium oksalat dibuat secara teknis dengan jalan pemanasan natrium dengan cepat pada suhu tinggi. Oksidasi glukosa dengan HNO 3 Oksidasi glukosa dengan asam nitrat, glukosa yang diperoleh dari hidrolisa pati starch direaksikan dengan asan nitrat dengan menggunakan katalis Fe2SO43. Asam oksalat yang dihasilkan mempunyai kemurnian 99. Dan yield pada proses ini adalah 60 -70. Herman F. Mark et al, 1983 Fermentasi Glukosa Proses fermentasi glukosa menjadi asam sitrat, menghasilkan asam oksalat sebagai hasil samping. Produk yang diperoleh sangat sedikit. Herman F. Mark et al, 1983 Sintesis dari Sodium Formiat Sintetis sodium formiat menjadi asam oksalat, cara yang dilakukan adalah dengan menaikkan suhu sodium formiat sampai 400 o C di dalam reaktor. Yield asam oksalat yang diperoleh adalah 80-90. Kemurnian asam oksalat adalah 97-98. Herman F. Mark et al, 1983

2.3 LANDASAN TEORI