Proses Delignifikasi Tandan Kosong Kelapa Sawit Menggunakan NaOH Dalam Sistem Cairan Ionik Choline Chloride

LAMPIRAN 1
PERHITUNGAN

Pada penelitian ini, dilakukan analisa kadar selulosa, hemiselulosa, dan
lignin terhadap pulp yang dihasilkan.
Tabel L1.1 Hasil Analisa Kadar Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin
Kadar

Kadar Selulosa

Kadar Lignin

Hemiselulosa (%)

(%)

(%)

Blanko 1

8,08

24,22

19,40

Blanko 2

8,16

24,90

19,10

Blanko 3

8,25

24,98

18,99

1

12,14

26,21

16,45

2

13,88

29,48

13,13

3

15,52

30,50

11,39

4

16,58

32,11

9,04

5

17,98

34,98

6,52

6

18,16

35,82

5,35

7

19,01

37,27

4,98

8

20,03

40,33

3,62

9

20,28

40,22

3,77

Run

1.1 Perhitungan Kadar Hemiselulosa
Pada percobaan ini, dilakukan analisa kadar hemiselulosa dengan rumus :

× 100 %

1. Kadar hemiselulosa (blanko)
Berat a

= 0,9748 gr

Berat b

= 0,8940 gr
Kadar hemiselulosa =

,

,

41

× 100 % = 8,08 %

42

2. Kadar hemiselulosa (blanko 2)
Berat a

= 0,9739 gr

Berat b

= 0,8923 gr
Kadar hemiselulosa =

,



,

,



,

× 100 % = 8,16 %

3. Kadar hemiselulosa (blanko 3)
Berat a

= 0,9726 gr

Berat b

= 0,8901 gr
Kadar hemiselulosa =

× 100 % = 8,25 %

4. Kadar hemiselulosa (Run1)
Berat a

= 0,9689 gr

Berat b

= 0,8475 gr
,

Kadar hemiselulosa =

,



× 100 % = 12,14 %

5. Kadar hemiselulosa (Run 2)
Berat a

= 0,9639 gr

Berat b

= 0,8251 gr
,



,

,



,

,

,

Kadar hemiselulosa =

× 100 % = 13,88 %

6. Kadar hemiselulosa (Run 3)
Berat a

= 0,9608 gr

Berat b

= 0,8056 gr

Kadar hemiselulosa =

× 100 % = 15,52 %

7. Kadar hemiselulosa (Run 4)
Berat a

= 0,9592 gr

Berat b

= 0,7934 gr

Kadar hemiselulosa =

× 100 % = 16,58 %

43

8. Kadar hemiselulosa (Run 5)
Berat a

= 0,9519 gr

Berat b

= 0,7721 gr
,



,

,



,

,



,

,



,

,



,

Kadar hemiselulosa =

× 100 % = 17,98 %

9. Kadar hemiselulosa (Run 6)
Berat a

= 0,9499 gr

Berat b

= 0,7683 gr

Kadar hemiselulosa =



× 100 % = 18,16 %

10. Kadar hemiselulosa (Run 7)
Berat a

= 0,9450 gr

Berat b

= 0,7549 gr

Kadar hemiselulosa =

× 100 % = 19,01 %

11. Kadar hemiselulosa (Run 8)
Berat a

= 0,9392 gr

Berat b

= 0,7389 gr

Kadar hemiselulosa =

× 100 % = 20,03 %

12. Kadar hemiselulosa (Run 9)
Berat a

= 0,9317 gr

Berat b

= 0,7289 gr

Kadar hemiselulosa =

× 100 % = 20,28 %

44

1.2 Perhitungan Kadar Selulosa
Pada percobaan ini, dilakukan analisa kadar selulosa dengan rumus :

× 100 %



1. Kadar Selulosa (blanko 1)
Berat b

= 0,8940 gr

Berat c

= 0,6518 gr
Kadar selulosa =

,



,

× 100 % = 24,22 %

2. Kadar Selulosa (blanko 2)
Berat b

= 0,8923 gr

Berat c

= 0,6433 gr
,

Kadar selulosa =



,

× 100 % = 24,9 %

3. Kadar Selulosa (blanko 3)
Berat b

= 0,8901 gr

Berat c

= 0,6403 gr
Kadar selulosa =

,



,

,



,

,



,

× 100 % = 24,98 %

4. Kadar Selulosa (Run 1)
Berat b

= 0,8475 gr

Berat c

= 0,5854 gr
Kadar selulosa =

× 100 % = 26,21 %

5. Kadar Selulosa (Run 2)
Berat b

= 0,8251 gr

Berat c

= 0,5303 gr
Kadar selulosa =

× 100 % = 29,48 %

45

6. Kadar Selulosa (Run 3)
Berat b

= 0,8056 gr

Berat c

= 0,5006 gr
Kadar selulosa =

,



,

,



,

× 100 % = 30,50 %

7. Kadar Selulosa (Run 4)
Berat b

= 0,7934 gr

Berat c

= 0,4723 gr
Kadar selulosa =

× 100 % = 32,11 %

8. Kadar Selulosa (Run 5)
Berat b

= 0,7721 gr

Berat c

= 0,4223 gr
Kadar selulosa =

,

,

,

,

,

,

× 100 % = 34,98 %

9. Kadar Selulosa (Run 6)
Berat b

= 0,7683 gr

Berat c

= 0,4223 gr
Kadar selulosa =

× 100 % = 35,82 %

10. Kadar Selulosa (Run 7)
Berat b

= 0,7549 gr

Berat c

= 0,3822 gr
Kadar selulosa =

× 100 % = 37,27 %

11. Kadar Selulosa (Run 8)
Berat b

= 0,7389 gr

Berat c

= 0,3356 gr
Kadar selulosa =

,

,

× 100 % = 40,33 %

46

12. Kadar Selulosa (Run 9)
Berat b

= 0,7289 gr

Berat c

= 0,3267 gr
Kadar selulosa =

,



,

× 100 % = 40,22%

1.3 Perhitungan Kadar Lignin
Pada percobaan ini, dilakukan analisa kadar lignin dengan rumus :



× 100 %

1. Kadar lignin (blanko 1)
Berat c

= 0,6518 gr

Berat abu

= 0,4578 gr
Kadar lignin =

,



,



,



,

× 100 % = 19,40 %

2. Kadar lignin (blanko 2)
Berat c

= 0,6433 gr

Berat abu

= 0,4523 gr
Kadar lignin =

,

× 100 % = 19,10 %

3. Kadar lignin (blanko 3)
Berat c

= 0,6403 gr

Berat abu

= 0,4504 gr
Kadar lignin =

,

× 100 % = 18,99 %

4. Kadar lignin (Run1)
Berat c

= 0,5854 gr

Berat abu

= 0,4209 gr
Kadar lignin =

,

,

× 100 % = 16,45 %

47

5. Kadar lignin (Run 2)
Berat c

= 0,5303 gr

Berat abu

= 0,3990 gr
Kadar lignin =

,

,

× 100 % = 13,13 %

6. Kadar lignin (Run 3)
Berat c

= 0,5006 gr

Berat abu

= 0,3867 gr
Kadar lignin =

,

,

× 100 % = 11,39 %

7. Kadar lignin (Run 4)
Berat c

= 0,4723 gr

Berat abu

= 0,3819 gr
,

Kadar lignin =

,

× 100 % = 9,04 %

8. Kadar lignin (Run 5)
Berat c

= 0,4223 gr

Berat abu

= 0,3571 gr
Kadar lignin =

,



,

× 100 % = 6,52 %

9. Kadar lignin (Run 6)
Berat c

= 0,4101 gr

Berat abu

= 0,3566 gr
Kadar lignin =

,

,

× 100 % = 5,35 %

10. Kadar lignin (Run 7)
Berat c

= 0,3822 gr

Berat abu

= 0,3324 gr
Kadar lignin =

,



,

× 100 % = 4,98 %

48

11. Kadar lignin (Run 8)
Berat c

= 0,3356 gr

Berat abu

= 0,2994 gr
,

Kadar lignin =

,

× 100 % = 3,62 %

12. Kadar lignin (Run 9)
Berat c

= 0,3267 gr

Berat abu

= 0,2890 gr
,

Kadar lignin =

,

× 100 % = 3,77 %

1.4 Perhitungan Derajat Delignifikasi

Derajat delignifikasi dihitung dengan rumus:
! "

#



$%% $ & $ '('
! "

Derajat Delignifikasi =

% ! "

#

,

$

–
,

,



#

$

'('

'('

× 100 % = 61,45 %

1.5 Perhitungan yield selulosa, hemiselulosa, dan lignin
a) yield selulosa, hemiselulosa, dan lignin menggunakan ChCl :

yield selulosa dihitung dengan rumus :
& "


& "

#

( + " +%$+,+& +



#

-!!.

× 100%

Kadar selulosa TKKS = 45% - 50% [5]
yield selulosa =
yield selulosa =

,

%
%

,

%
%

× 100% = 89,62%
× 100% = 80,66%

× 100 %

49

yield hemiselulosa dihitung dengan rumus :
& "

(

+

& "

#
(

(

+

+ " +%$+,+&
#

+

-!!.

× 100%

Kadar hemiselulosa TKKS = 26% - 30% [5]
,

yield hemiselulosa =

%
%

,

yield hemiselulosa =

%
%

× 100% = 44,51%
× 100% = 40,06%

yield lignin dihitung dengan rumus :
& "

+%$+$ & " +%$+$ ( + " +%$+,+&
& "

+%$+$ -!!.

+

× 100%

Kadar lignin TKKS = 18% - 20% [5]
% ,

yield lignin =

%

%
% ,

yield lignin =

%

%

× 100% = 79,88%
× 100% = 81,9%

b) yield selulosa, hemiselulosa, dan lignin tanpa menggunakan ChCl :

yield selulosa dihitung dengan rumus :
& "



#

& "

( + " +%$+,+& +



#

-!!.

× 100%

Kadar selulosa TKKS = 45% - 50% [5]
,

yield selulosa =

%
%

,

yield selulosa =

%
%

× 100% = 55,51%
× 100% = 49,96%

yield hemiselulosa dihitung dengan rumus :
& "

(
& "

+

#
(

+

(

+ " +%$+,+&
#

-!!.

+

× 100%

50

Kadar hemiselulosa TKKS = 26% - 30% [5]
,

yield hemiselulosa =

%
%

,

yield hemiselulosa =

%
%

× 100% = 31,73%
× 100% = 27,5%

yield lignin dihitung dengan rumus :
& "

+%$+$ & " +%$+$ ( + " +%$+,+&
& "

+%$+$ -!!.

Kadar lignin TKKS = 18% - 20% [5]
yield lignin =

%

,
%

%

× 100% = 5,05%

+

× 100%

LAMPIRAN 2
GAMBAR PENELITIAN

2.1 Gambar Proses Penggilingan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Gambar L2.1 Penghancuran (penggilingan) TKKS Menggunakan Ball Mill

2.2 Gambar Proses Pengayakan Serbuk TKKS

Gambar L2.2 Pengayakan Serbuk TKKS Menggunakan Ayakan 60 mesh

51

52

2.3 Gambar Serbuk TKKS yang Sudah Diayak

Gambar L2.3 Serbuk TKKS yang Sudah Diayak
2.4 Gambar Hasil Proses Pemasakan Menggunakan ChCl

Gambar L2.4 Hasil Proses Pemasakan Menggunakan ChCl
2.5 Gambar Penyaringan Serbuk TKKS Hasil Pemasakan

Gambar L2.5 Proses Penyaringan Serbuk TKKS Hasil Pemasakan Menggunakan
Kertas Saring

53

2.6 Gambar Serbuk TKKS Hasil Delignifikasi

Gambar L2.6 Hasil Delignifikasi
Menggunakan ChCl

Gambar L2.7 Hasil Delignifikasi
Tanpa ChCl

2.7 Gambar menganalis kadar selulosa, hemiselulosa dan lignin

Gambar L2.8 Residu Kering dengan
Penambahan Aquades

Gambar L2.9 Residu Kering dengan
Penambahan H2SO4

DAFTAR PUSTAKA

[1] Ahib Assadam, “Delignifikasi

Secara Kimia Kulit Kopi Robusta Hasil

Samping Pengolahan Kopi Metode Kering Sebagai Substrat Bioetanol,”
Universitas Jember, 2013.
[2] Ahmad sapta Zuidar, Sri Hidayati dan Rahma Junita Ariana Pulungan, “Kajian
Delignifikasi Pulp Formacell Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit Mengggunakan
Hidrogen Peroksida (

) Dalam Media Asam Asetat,” Jurnal Teknologi

Industri dan Hasil Pertanian Volume 19 No.2, Juli 2014.
[3] Anugwom I, Eta V, Virtanen P, Mäki-Arvela P, Hedenström M, Hummel
M, Sixta H, Mikkola JP, “Switchable ionic liquids as delignification solvents for
lignocellulosic materials,” Wilet-VCH Verlag GmbH &Co. KgaA, Weinheim,
2014.
[4] Arif Budiman, “Ampas Tandan Kosong Sawit Bisa Jadi BBM Alternatif,”
Universitas Gajah Mada Yogyakarta, 2014.
[5] Arif Hendrawan, “Pemanfaatan Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS) Dalam Pembuatan Bioetanol Dengan Metode Hidrolisis dan Fermentasi,”
Universitas Indonesia, Jakarta.
[6] Azmi Azhari, dkk, “Delignifikasi Batang Kayu Sengon Oleh Trametes
Versicolor,”Current Biochemistry Vol 1(1): 1-10, Institut Pertanian Bogor, 2014.
[7] Cheng Fangchao, Hui Wang, Gregory Chatel, Gabriela Gurau, Robin D
Rogers, “Facile pulping of lignocellulosic biomass using choline acetat,”
Bioresource Technology, 2014.
[8] Dede Ropiah, “Pemanfaatan Hidrolisat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Untuk Produksi Etanol Dengan Pichia Stipitis,” Skripsi, Program Sarjana Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah, Jakarta, 2010.

38

39

[9] Elda Melwita, “Ionic Liquid Sebagai Katalisator Potensial Untuk
Meningkatkan Produksi Bioetanol,” Prosiding Seminar Nasional AVoER ke-3
Palembang, 26-27 Oktober 2011.
[10] Fitriani, Syaiful Bahri, Nurhaeni, “Produksi Bioetanol Tongkol Jagung (Zea
Mays) dari Hasil Proses Delignifikasi, Online Jurnal of Natural Science, Vol 2 (3)
: 66-74, Universitas Tadulako, 2013.
[11] Harry Rizka Permatasari, Fakhili Gulo, Bety Lesmini, “Pengaruh Konsentrasi
H2SO4 dan NaOH Terhadap Delignifikasi Serbuk Bambu (Gigantochloa Apus),”
Jurnal Program Studi Pendidikan Kimia FKIP Universitas Sriwijaya.
[12] Hwa-Jeong Lee, Bernardi Sanyoto, Jae-Wook Choi, Jeong-Myeong Ha,
Dong Jin Suh, Kwan-Young Lee, “Effects of Lignin on The Ionic Liquid Assisted
catalytic Hydrolysis of Cellulose: Chemical Inhibition By Lignin,” Springer
Science Business, Korea, 2013.
[13] Ida Bagus Wayan Gunam, Ketut Buda dan I Made Yoga Semara Guna,
“Pengaruh Perlakuan Delignifikasi Dengan Larutan NaOH Dan Konsentrasi
Substrat Jerami Padi Terhadap Produksi Enzim Selulase Dari Aspergillus niger
NRRL A-II, 264,” Jurnal Biologi XIV (1) : 55 - 61 Universitas Udayana, Bali,
2010.
[14]

Iwan

Tara,

“Cairan

Ionik,”

Academia.edu,

2015.

http://www.academia.edu/5461176/Cairan_Ionik Diakses tanggal 13 Maret 2015.
[15] Jalalludin dan Samuel Rizal, “Pembuatan Pulp Dari Jerami Padi Dengan
Menggunakan Natrium Hidroksida,” Universitas Malikussaleh, Lhokseumawe,
2005.
[16] Jian Luo, Meiqiang Cai and Tingyue Gu, “Pretreatment of Lignocellulosic
Biomass Using Green Ionic Liquids” SpringerBriefs in Green Chemistry for
Sustainability, China, 2013.

40

[17] Kristina dan Evi Retno Sari, “Alkaline Pretreatment Dan Proses Simultan
Sakarifikasi – Fermentasi Untuk Produksi Etanol Dari Tandan Kosong Kelapa
Sawit,” Jurnal Teknik Kimia No. 3, Vol. 18, Agustus 2012.
[18] Mistchegeo, “Cairan Ionik; Revolusi Baru dalam Proses Kimia,” 2009.
http://mistchegeo.blogspot.com/2009/01/cairan-ionik-revolusi-baru-dalamproses.html Diakses tanggal 11 Desember 2014.
[19] Mulyo Riska Amelia, Dwinova Nina, Azharman Trisno, S Wittresna
Julyanty, Nurhalimah Fika Rafika, Hariyanti Arifatush yuni (M. Q Aliyyan
Wijaya, Rizqi M. Miftachur), “Penetapan Kadar Abu (Aoac 2005),” Departemen
Gizi Masyarakat, Fakultas Ekologi Manusia, IPB, Bogor.
[20] OECD SIDS “Chemical Safety Information from Intergovermental
Organization – Choline Chloride,” UNEP Publication, 2004.

[21] Puja Intan Soraya, Novia dan Hermansyah, “Produksi Glukosa Dari Tandan
Kosong Kelapa Sawit Yang Didelignifikasi Dengan Ozonolysis Pretreatment
Melalui Metode Hidrolisis Enzimatik,” Seminar Nasional AvoER ke-4
Palembang, 28-29 November 2012.

[22] Sai S. Keskar, “A Study of Ionic Liquids for dissolution of Sugarcane
bagasse,” A Thesis Submitted For The Degree Of Doctor Of Philosophy,
Queensland University of Technology, 2011.

[23] Silvi Octavia, Tatang H. Soerawidjaja, Ronny Purwadi, I.D.G. Arsa
Putrawan, “Pengolahan Awal Lignoselulosa Menggunakan Amoniak Untuk
Meningkatkan Perolehan Gula Fermentasi,” Pengembangan Teknologi Kimia
untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia Yogyakarta, 22 Februari 2011.

BAB III
METODOLOGI
3.1 WAKTU DAN TEMPAT
Penelitian ini dilakukan selama 3 bulan. Penelitian dilaksanakan di
Laboratorium Penelitian Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.

3.2 ALAT DAN BAHAN
Alat yang digunakan adalah neraca analitik, ball mill, ayakan, kertas
saring, hot plate, oven, tanur, dan alat-alat gelas yang umum digunakan dalam
laboratorium kimia. Bahan baku yang digunakan dalam penelitian adalah Tandan
Kosong Kelapa Sawit (TKKS). Bahan kimia yang digunakan antara lain:
aquadest, kolin klorida, natrium peroksida 3%, dan asam sulfat 72%.

3.3 RANCANGAN PENELITIAN
Penelitian ini dirancang menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL)
yang terdiri dari :
Variabel dalam proses delignifikasi yang digunakan adalah :
1. Variabel bebas
-

Waktu delignifikasi

= 30 menit, 60 menit, 90 menit [17]

-

Jumlah cairan ionik

= 10%, 15%, 20% dari berat serbuk
TKKS [12]

2. Variabel tetap dalam proses delignifikasi yang dilakukan adalah :
-

Berat serbuk TKKS

= 30 gram [17]

-

Temperatur delignifikasi

= 130 °C [12]

-

Rasio serbuk TKKS : NaOH

= 1 : 5 w/v [17]

-

Konsentrasi NaOH (C)

= 3% [17]

18

19

Tabel 3.1 Rancangan Acak Lengkap (RAL) Proses Delignifikasi
Run

J (%)

W (menit)

Blanko 1

-

30

Blanko 2

-

60

Blanko 3

-

90

1

10

30

2

15

30

3

20

30

4

10

60

5

15

60

6

20

60

7

10

90

8

15

90

9

20

90

Keterangan :
J = Jumlah Cairan ionik (%)
W = Waktu (menit)

3.4 TAHAPAN PENELITIAN
Penelitian ini terdiri atas beberapa tahap, yaitu persiapan bahan baku,
proses delignifikasi, dan analisis selulosa, hemiselulosa, dan lignin.

3.4.1 Persiapan Bahan Baku [12]
Perlakuan awal terhadap TKKS meliputi pencucian, pengeringan, dan
pengayakan. TKKS dicuci untuk menghilangkan bahan-bahan yang terikut seperti
tanah, cangkang dan kotoran lain. Lalu dikeringkan dengan menggunakan sinar
matahari secara langsung. Pengeringan dilakukan untuk memudahkan dalam
proses penggilingan serat TKKS, karena pada keadaan lembab TKKS sukar untuk
dihancurkan. Kemudian TKKS dihancurkan (digiling) untuk memperkecil ukuran
TKKS dengan menggunakan ball mill. TKKS yang sudah dihancurkan kemudian
diayak menggunakan ayakan 60 mesh.

20

3.4.2 Proses Delignifikasi Menggunakan NaOH Tanpa Cairan Ionik [12
dan 17]
1. Serbuk TKKS ditimbang sebanyak 30 gram, kemudian dimasukkan ke
dalam gelas kimia.
2. Larutan NaOH 3% sebanyak 150 ml ditambahkan ke dalam gelas kimia
yang berisi serbuk TKKS.
3. Kemudian campuran diaduk dengan rata sampai merendam serbuk TKKS.
4. TKKS direndam dalam larutan NaOH 3% selama 30 menit.
5. Serbuk TKKS yang sudah direndam dengan NaOH 3% dicuci dengan air
dan dikeringkan pada suhu 105 °C selama 16 jam sebelum digunakan.
6. Proses delignifikasi diulangi pada waktu 60 dan 90 menit.

3.4.3 Proses Delignifikasi Menggunakan NaOH Dalam Sistem Cairan Ionik
[12 dan 17]
1. Serbuk TKKS ditimbang sebanyak 30 gram, kemudian dimasukkan ke
dalam gelas kimia.
2. Larutan NaOH 3% sebanyak 150 ml ditambahkan ke dalam gelas kimia
yang berisi serbuk TKKS.
3. Kemudian campuran diaduk dengan rata sampai merendam serbuk TKKS.
4. TKKS direndam dalam larutan NaOH 3% selama 90 menit.
5. Serbuk TKKS yang sudah direndam dengan NaOH 3% dicuci dengan air
dan dikeringkan pada suhu 105 °C selama 16 jam sebelum digunakan.
6. Serbuk TKKS diayak, dicampurkan dengan cairan ionik kolin klorida,
dipanaskan sampai suhu 130 °C selama 30, 60, dan 90 menit.
7. Setelah itu serbuk TKKS dicuci dengan air untuk menghilangkan cairan
ionik dan mendapatkan selulosa.
8. Dicuci lagi dengan air, lalu dimasukkan ke dalam oven sampai berat
konstan.

21

3.4.4 Analisis selulosa, hemiselulosa, dan lignin [2]
1

Sebanyak 1 gram serbuk TKKS hasil delignifikasi dimasukkan dalam
erlemmeyer 250 ml

2

Ditambah aquades 150 ml ke dalam erlemmeyer 250 ml

3

Kemudian dipanaskan selama 2 jam di dalam penangas pada suhu 100
°C. Dilakukan penyaringan dan ditambahkan dengan aquades sampai
volume filtrat 300 ml.

4

Kemudian residu dikeringkan pada oven bersuhu 105 °C hingga
diperoleh berat konstan (a).

5

Residu kering (a) dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml ditambah 150
ml

6

1N.

Kemudian dipanaskan pada penangas air pada suhu 100 °C selama 1 jam.
Dilakukan penyaringan dan residu dicuci dengan aquades sampai volume
filtrat 300 ml.

7

Residu yang diperoleh kemudian dikeringkan hingga beratnya konstan
dan ditimbang (b).

8

Selanjutnya residu kering (b) dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml
dan ditambahkan

72% sebanyak 10 ml. Direndam selama 4 jam

pada suhu kamar kemudian ditambahkan 150 ml

1 N (untuk

pengenceran), dipanaskan pada penangas air pada suhu 100 °C selama 2
jam.
9

Dilakukan penyaringan dan ditambahkan dengan aquades hingga volume
filtrat 400 ml. Residu dikeringkan hingga beratnya konstan dan
ditimbang (c). Residu (c) tersebut kemudian diabukan selama 3 jam pada
suhu 600°C. Kadar hemiselulosa, selulosa, dan lignin dapat dihitung
dengan menggunakan rumus:

Kadar hemiselulosa =

× 100%



Kadar selulosa

=

Kadar lignin

=





(3.1)

× 100%

(3.2)

× 100%

(3.3)

22

3.5 FLOWCHART PERCOBAAN
3.5.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku

Mulai

TKKS dicuci untuk menghilangkan bahanbahan yang terikut seperti tanah, cangkang
dan kotoran lain

TKKS dikeringkan dengan menggunakan
sinar matahari secara langsung

TKKS dihancurkan dengan menggunakan
ball mil

TKKS diayak menggunakan ayakan 60 mesh

Selesai

23

3.5.2 Flowchart Prosedur Delignifikasi Menggunakan NaOH Tanpa Cairan
Ionik
Mulai

Serbuk TKKS ditimbang sebanyak 30 gram,

dimasukkan ke dalam gelas kimia

Larutan NaOH 3% sebanyak
150 ml ditambahkan ke
dalam gelas kimia yang berisi
serbuk TKKS

Campuran diaduk dengan rata sampai
merendam serbuk TKKS

TKKS direndam dalam larutan NaOH 3%
selama 30 menit

Serbuk TKKS yang sudah direndam dengan
NaOH 3% dicuci 3 kali dengan air dan
dikeringkan pada suhu 105 °C selama 16 jam
sebelum digunakan, lalu diayak

Proses delignifikasi diulangi pada waktu 60 dan
90 menit.

Selesai

24

3.5.3 Flowchart Prosedur Delignifikasi Menggunakan NaOH Dalam Sistem
Cairan Ionik

Mulai

Serbuk TKKS ditimbang sebanyak 30 gram,

dimasukkan ke dalam gelas kimia

Larutan NaOH 3% sebanyak
150 ml ditambahkan ke
dalam gelas kimia yang berisi
serbuk TKKS

Campuran diaduk dengan rata sampai
merendam serbuk TKKS

TKKS direndam dalam larutan NaOH 3%
selama 90 menit

Serbuk TKKS yang sudah direndam dengan
NaOH 3% dicuci 3 kali dengan air dan
dikeringkan pada suhu 105 °C selama 16 jam
sebelum digunakan, lalu diayak

Serbuk TKKS dicampurkan dengan cairan ionik
kolin klorida, dipanaskan sampai suhu 130 °C
selama 30,60, dan 90 menit

Serbuk TKKS dicuci dengan air untuk
menghilangkan cairan ionik untuk mendapatkan
selulosa.

A

25

A
Dicuci lagi dengan air selanjutnya dimasukkan
ke dalam oven, dikeringkan pada suhu ruang

Selesai

3.5.4 Flowchart Prosedur Analisis selulosa, hemiselulosa, dan lignin
Mulai

Dimasukkan 1 gram serbuk kering TKKS sebelum
delignifikasi dan serbuk kering hasil delignifikasi
masing-masing ke dalam erlemmeyer 250 ml

Ditambah aquades 150 ml dalam
erlemmeyer 250 ml

Campuran dipanaskan selama 2 jam di dalam
penangas pada suhu 100 °C. Disaring dan
ditambahkan dengan aquades sampai volume filtrat
300 ml.

Residu dikeringkan pada oven bersuhu 105 °C
hingga diperoleh berat konstan (a)

Residu kering (a) dimasukkan ke
dalam erlenmeyer 250 ml ditambah
150 ml
1N

B

26

B
Dipanaskan pada penangas air pada suhu 100 °C
selama 1 jam. Dilakukan penyaringan dan residu
ditambahkan dengan aquades sampai volume filtrat
300 ml

Residu yang diperoleh kemudian dikeringkan
hingga beratnya konstan dan ditimbang (b)

Residu kering (b) dimasukkan ke dalam
Erlenmeyer 250 ml dan ditambahkan
H2SO4 72% sebanyak 10 ml. Direndam
selama 4 jam pada suhu kamar kemudian
ditambahkan 150 ml H2SO4 1 N (untuk
pengenceran), dipanaskan pada penangas
air pada suhu 100°C selama 2 jam

Dilakukan penyaringan dan dicuci dengan aquades
hingga volume filtrat 400 ml. Residu dikeringkan
hingga beratnya konstan dan ditimbang (c). Residu (c)
tersebut kemudian diabukan selama 6 jam (600°C)

Selesai

BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Mekanisme Delignifikasi Pada Biomassa Menggunakan NaOH Dalam
Sistem Cairan Ionik dan Tanpa Cairan Ionik
Pada penelitian ini dilakukan proses delignifikasi, yaitu proses pemutusan
senyawa lignin dari biomassa. Proses ini dilakukan sebagai pretreatment sebelum
proses hidrolisis, agar kandungan lignin dalam biomassa pada proses hidrolisis
menjadi berkurang. Tujuan dari proses delignifikasi yaitu menghilangkan lignin
dari bahan baku untuk mendapatkan selulosa dengan kadar kemurnian yang
tinggi. Pada penelitian ini dilakukan delignifikasi TKKS menggunakan NaOH
dalam sistem cairan ionik Kolin Klorida (ChCl) dan tanpa ChCl.
Mekanisme pemutusan senyawa lignin menggunakan NaOH yaitu dimana
gugus basa dari larutan pemasak (NaOH) mendegradasi atau menyerang alfa dan
beta lignin. Lignoselulosa terdegradasi tersebut tidak stabil, sehingga memicu
terjadinya kondensasi yang menyebabkan

putusnya ikatan

lignin

dari

hemiselulosa dan selulosa [22].
Pemutusan senyawa lignin menggunakan ChCl memiliki mekanisme yang
sama dengan menggunakan NaOH, yaitu gugus dari ChCl menyerang alfa dan
beta lignin [22]. Dan karena ChCl bersifat asam, pada suasana asam bobot
molekul lignin cenderung bertambah. Peristiwa ini menyebabkan lignin
mengendap, lalu larut dalam air proses pencucian [2]. Sehingga lignin yang
terbuang semakin banyak, akibatnya lignin sisa yang tertinggal di dalam
holoselulosa hasil delignifikasi semakin berkurang. Hal tersebut mengakibatkan
kadar selulosa dan hemiselulosa semakin meningkat seiring bertambahnya waktu
pemasakan.

27

28

4.2 Pengaruh Jumlah Kolin Klorida (ChCl) dan Waktu Delignifikasi
Terhadap Kadar Lignin yang Tertinggal di Dalam Holoselulosa Hasil
Delignifikasi
Proses delignifikasi Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dilakukan
menggunakan NaOH dalam sistem cairan ionik kolin klorida (ChCl) pada
berbagai variasi jumlah ChCl, yaitu 10%, 15%, dan 20% berat TKKS. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa jumlah cairan ionik yang berbeda berpengaruh
terhadap lignin yang dihasilkan. Berikut adalah grafik yang menunjukkan
hubungan antara kadar lignin yang tertinggal di dalam holoselulosa dengan

Kadar Lignin (%)

jumlah ChCl dan waktu delignifikasi.

18
16
14
12
10
8
6
4
2
0

16,45
13,13
11,39
9,04

ChCl 10%
6,52
5,35

ChCl 15%

4,98
3,62 3,77

30

60
Waktul (menit)

ChCl 20%

90

Gambar 4.1 Pengaruh Jumlah Kolin Klorida (ChCl) dan Waktu Delignifikasi
Terhadap Kadar Lignin yang Tertinggal di Dalam Holoselulosa
Hasil Delignifikasi
Pada proses delignifikasi TKKS dalam sistem ChCl ini diharapkan dapat
dihasilkan selulosa dengan kandungan lignin yang rendah. Gambar 4.1
menunjukkan bahwa kadar lignin menurun seiring peningkatan jumlah ChCl.
Penurunan kadar lignin disebabkan waktu pemasakan yang cukup lama memicu
terjadinya pemutusan ikatan lignin yang lebih bagus, sehingga lebih banyak lignin
yang terikut dengan air pencucian.

29

Sesuai dengan uraian sebelumnya, bahwa ChCl sebagai larutan pemasak
yang membantu NaOH menyebabkan makin berkurangnya kadar lignin seiring
bertambahnya waktu sampai pada batas waktu tertentu. Peningkatan jumlah
larutan pemasak memudahkan pemutusan ikatan senyawa penyusun lignin karena
kondisi asam menyebabkan perusakan senyawa lignin yang ikut terlarut pada
pelarut. Namun, dengan jumlah ChCl lebih dari 15% menyebabkan kadar lignin
yang tertinggal di dalam holoselulosa konstan pada waktu 90 menit akibat
terjadinya reaksi adisi gugus hidroksil yang menyebabkan lignin tidak ikut larut
dalam air pencucian [2].
Dilaporkan dari hasil penelitian terdahulu bahwa kadar lignin hasil
delignifikasi yang dilakukan pada TKKS menggunakan H2O2 50% dalam media
asam asetat 15% adalah 5,2% pada suhu 130 °C dengan waktu delignifikasi 3 jam.
Dimana peningkatan waktu pemasakan akan menyebabkan semakin banyak lignin
yang terlarut. Namun pada waktu pemasakan yang cukup lama sampai pada batas
waktu tertentu menyebabkan menurunnya hasil yang diperoleh bahkan
mendapatkan nilai yang konstan, dikarenakan terdapat beberapa jenis reaksi
utama dengan asam praasetat yaitu adisi gugus hidroksil, penggantian rantai
samping, dan dimetilasi oksidatif. Reaksi inilah yang menyebabkan makin
berkurangnya kadar lignin seiring bertambahnya konsentrasi H2O2 dalam media
asam asetat [2].
Peran ChCl terhadap kadar lignin yang dihasilkan adalah memutuskan
senyawa lignin, sehingga pada saat pengendapan dilakukan semakin banyak lignin
terisolasi. Kandungan lignin di dalam TKKS adalah sekitar 18% - 20% berat
TKKS. Kadar lignin pada akhir proses delignifikasi berkisar antara 3,77% hingga
16,45%. Dari hasil penelitian ini didapatkan yield lignin yang dihasilkan dari
proses delignifikasi menggunakan ChCl adalah sebesar 79,88% - 81,9%.
4.3 Pengaruh Jumlah Kolin Klorida (ChCl) dan Waktu Delignifikasi
Terhadap Kadar Selulosa
Berikut adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara kadar selulosa
dengan jumlah ChCl dan waktu delignifikasi.

Kadar Selulosa (%)

30

45
40
35
30
25
20
15
10
5
0

29,48 30,5
26,21

34,98 35,82
32,11

40,33 40,22
37,27

ChCl 10%
ChCl 15%
ChCl 20%

30

60
Waktu (menit)

90

Gambar 4.2 Pengaruh Jumlah ChCl dan Waktu Delignifikasi Terhadap Kadar
Selulosa
Dapat dilihat pada Gambar 4.2, bahwa kadar selulosa meningkat seiring
peningkatan jumlah ChCl dan waktu delignifikasi. Peningkatan selulosa terjadi
sampai pada batas waktu tertentu dan diperoleh kadar selulosa yang relatif tinggi
karena ChCl yang digunakan merupakan bahan yang bersifat selektif, yang
khusus menyerang lignin dan menguraikan selulosa [12].
Sesuai dengan pernyataan di atas bahwa peningkatan kadar selulosa
disebabkan oleh ikatan lignin yang terputus dari hemiselulosa dan selulosa akibat
degradasi pada alfa dan beta lignin, sehingga selulosa yang dihasilkan semakin
meningkat. Namun, kadar selulosa yang dihasilkan cenderung konstan pada waktu
90 menit dengan jumlah ChCl lebih dari 15%. Hal ini disebabkan terjadinya
degradasi pada kelompok polisakarida yaitu selulosa dan hemiselulosa yang
terkandung pada bahan baku [2].
Dilaporkan dari hasil penelitian terdahulu bahwa kadar selulosa dari hasil
delignifikasi yang dilakukan pada TKKS menggunakan H2O2 50% dalam media
asam asetat 15% adalah 75,71% pada suhu 130 °C dengan waktu delignifikasi 3
jam. Penggunaan H2O2 pada konsentrasi lebih dari 15% menyebabkan terjadinya
oksidasi polisakarida yang pada akhirnya menyebabkan penurunan selulosa akibat
reaksi yang terjadi [2].

31

Peran ChCl terhadap kadar selulosa yang didapatkan adalah sebagai
larutan pemasak yang dapat meningkatkan kadar selulosa yang dihasilkan
dibandingkan tanpa ChCl. Adanya ChCl juga meningkatkan porositas sampel
sehingga lebih mudah mendelignifikasi serbuk TKKS dengan meningkatnya
waktu delignifikasi [12]. Kandungan selulosa di dalam TKKS adalah sekitar 45%
- 50% berat TKKS. Kadar selulosa yang diperoleh pada penelitian ini berkisar
antara 26,21% hingga 40,33%. Dengan demikian, yield selulosa tertinggi dari
proses delignifikasi menggunakan ChCl ini adalah sebesar 80,66% - 89,62%.

4.4 Pengaruh Jumlah Kolin Klorida (ChCl) dan Waktu Delignifikasi
Terhadap Kadar Hemiselulosa
Gambar 4.3 menunjukkan hubungan antara kadar hemiselulosa dengan
jumlah ChCl dan waktu delignifikasi.

Kadar Hemiselulosa (%)

25
20
15

15,52
13,88
12,14

17,98
16,58

18,16

19,01

20,03

20,28

ChCl 10%
ChCl 15%

10

ChCl 20%
5
0
30

60
Waktu (menit)

90

Gambar 4.3 Pengaruh Jumlah ChCl dan Waktu Delignifikasi Terhadap
Jumlah Kadar Hemiselulosa
Dapat dilihat pada Gambar 4.3 bahwa kadar hemiselulosa meningkat
seiring peningkatan jumlah ChCl dan waktu delignifikasi. Sama halnya dengan
selulosa, peningkatan hemiselulosa disebabkan oleh ikatan lignin yang terputus
dari hemiselulosa dan selulosa akibat degradasi pada alfa dan beta lignin,
sehingga hemiselulosa yang dihasilkan semakin meningkat. Hemiselulosa
merupakan suatu polisakarida yang terdapat dalam tanaman dan tergolong
senyawa organik, non-kristalin.

32

Dilaporkan dari hasil penelitian terdahulu bahwa delignifikasi pada kulit
kopi robusta menggunakan NaOCl dapat menurunkan kadar lignin hingga 16%
dari kandungan awal, serta meningkatkan kadar selulosa hingga 62% dan
hemiselulosa hingga tiga kali lipat. Berdasarkan hasil penelitian tersebut diperoleh
perlakuan yang terbaik, yaitu delignifikasi dengan konsentrasi NaOCl 1% dan
lama perendaman 5 jam [1].
Kandungan hemiselulosa di dalam TKKS adalah sekitar 26% - 30% berat
TKKS. Kadar hemiselulosa yang diperoleh pada penelitian ini adalah 12,14%
hingga 20,28%, atau diperoleh yield hemiselulosa sebesar 40,06% - 44,51%.

4.5 Perbandingan Kadar Lignin yang Tertinggal di Dalam Holoselulosa Hasil
Proses Delignifikasi Menggunakan ChCl dan Tanpa ChCl
Berikut adalah grafik yang menunjukkan pengaruh perbandingan proses
delignifikasi dengan jumlah ChCl 15% dan tanpa ChCl terhadap kadar lignin yang
diperoleh dari hasil delignifikasi.

25

Kadar Lignin (%)

20
15

19,4

19,1

18,99

13,13

10

Lignin dengan
cairan ionik 15%
6,52
3,62

5

Lignin tanpa
cairan ionik

0
30

60

90

Waktu (menit)

Gambar 4.4 Perbandingan Kadar Lignin yang Tertinggal di Dalam
Holoselulosa Hasil Proses Delignifikasi Menggunakan ChCl
dan Tanpa ChCl
Dapat dilihat pada Gambar 4.4 bahwa kadar lignin menurun secara
signifikan seiring peningkatan jumlah ChCl dan waktu delignifikasi, sedangkan
kadar lignin tanpa ChCl hanya sedikit menurun. Penurunan lignin secara
signifikan ini dikarenakan adanya kerja ganda antara ChCl dan NaOH yang

33

memutuskan ikatan lignin dari bahan baku untuk meningkatkan senyawa lignin
yang terbuang. Sehingga kadar lignin yang tertinggal di dalam holoselulosa
semakin sedikit. Namun, kadar selulosa yang tertinggal di dalam holoselulosa
hasil delignifikasi menggunakan NaOH tanpa ChCl lebih besar, hal ini disebabkan
tanpa adanya bantuan dari ChCl.
Peneliti terdahulu melaporkan delignifikasi kayu menggunakan cairan ionik
monoetanol amin karbon dioksida (MEA-CO2) 10% memperoleh kadar lignin
sebesar 3% [3], hasil tersebut tidak jauh berbeda dengan kadar lignin yang
diperoleh dari hasil delignifikasi TKKS menggunakan ChCl 15% berat TKKS
pada penelitian ini, adalah sebesar 3,62%. Namun, delignifikasi TKKS
menggunakan Hidrogen Peroksida (tanpa ChCl) menghasikan kadar lignin sebesar
5,2% [2]. Hal ini terlihat jelas bahwa delignifikasi menggunakan NaOH dalam
sistem cairan ionik ChCl menurunkan kadar lignin lebih besar dibandingkan tanpa
ChCl.
Pada penelitian ini diperoleh yield lignin yang tertinggal di dalam
holoselulosa hasil delignifikasi menggunakan ChCl sebesar 79,88% - 81,9%
sedangkan tanpa ChCl sebesar 5,05%. Hasil ini diperoleh pada waktu delignifikasi
90 menit.
4.6 Perbandingan Proses Delignifikasi Menggunakan ChCl dan Tanpa ChCl
Terhadap Kadar Selulosa
Kadar selulosa tertinggi yang dihasilkan menggunakan ChCl sebesar
40,33%, sedangkan kadar selulosa tertinggi yang dihasilkan tanpa menggunakan
ChCl sebesar 24,22%. Dilaporkan bahwa delignifikasi kayu menggunakan cairan
ionik monoetanol amin sulfur dioksida (MEA-SO2) menghasilakan kadar selulosa
sebesar 66% [3]. Namun, delignifikasi tongkol jagung menggunakan NaOH
dengan suhu 100 °C (tanpa ChCl) menghasikan kadar selulosa sebesar 12,73%
[10]. Sangat terlihat jelas bahwa delignifikasi menggunakan NaOH dalam sistem
cairan ionik ChCl menghasilkan kadar selulosa yang lebih besar dibandingkan
tanpa ChCl. Berikut adalah grafik yang menunjukkan pengaruh perbandingan
antara jumlah ChCl 15% dan tanpa ChCl terhadap kadar selulosa.

Kadar Selulosa (%)

34

45
40
35
30
25
20
15
10
5
0

40,33
34,98
29,48
24,22

30

24,9

24,98
selulosa dengan
cairan ionik 15%
Selulosa tanpa
cairan ionik

60

90

Waktu (menit)

Gambar 4.5 Perbandingan Proses Delignifikasi Menggunakan ChCl dan Tanpa
ChCl Terhadap Kadar Selulosa
Pada proses delignifikasi TKKS ini, NaOH dan ChCl bekerja sama
sebagai larutan pemasak untuk memutuskan ikatan lignin. Cairan ionik ChCl
membantu NaOH meningkatkan kadar selulosa yang dihasilkan. Dapat dilihat
pada Gambar 4.6 bahwa kadar selulosa meningkat secara signifikan dengan
menggunakan NaOH dalam sistem cairan ionik ChCl, sedangkan kadar selulosa
yang diperoleh tanpa ChCl peningkatannya tidak besar, bahkan relatif konstan.
Hal ini disebabkan ChCl bersifat asam mengakibatkan terjadinya degradasi
senyawa penyusun lignin sehingga kadar selulosa yang diperoleh semakin
meningkat. Sedangkan kadar selulosa yang diperoleh tanpa ChCl peningkatannya
tidak besar atau relatif konstan disebabkan NaOH merupakan basa alkali yang
memiliki kemampuan melarutkan senyawa organik dan anorganik tidak relatif
tinggi.
Proses delignifikasi menggunakan cairan ionik ChCl 15% dari berat
TKKS pada waktu 90 menit ini mampu meningkatkan derajat delignifikasi
sebesar 61,45% dibandingkan delignifikasi tanpa ChCl, dan diperoleh yield
selulosa menggunakan ChCl sebesar 80,66% - 89,62% sedangkan tanpa ChCl
sebesar 49,96% - 55,51%.

35

4.7 Perbandingan Proses Delignifikasi Menggunakan ChCl dan Tanpa ChCl
Terhadap Kadar Hemiselulosa
Kadar hemiselulosa tertinggi yang dihasilkan menggunakan ChCl sebesar
20,03%, sedangkan kadar hemiselulosa tertinggi yang dihasilkan tanpa
menggunakan ChCl sebesar 8,25%. Berikut adalah grafik yang menunjukkan
pengaruh perbandingan antara jumlah ChCl 15% dan tanpa ChCl terhadap kadar
hemiselulosa.

25
20,03
Kadar Hemiselulosa (%)

20
15

17,98
Hemiselulosa
dengan cairan
ionik 15%
Hemiselulosa
tanpa cairan ionik

13,88
8,08

10

8,25

8,16

5
0
30

60

90

Waktu (menit)

Gambar 4.6 Perbandingan Antara Menggunakan ChCl dan Tanpa ChCl
Terhadap Kadar Hemiselulosa
Sama

halnya

dengan

selulosa,

ChCl

membantu

NaOH

dalam

meningkatkan kadar hemiselulosa yang dihasilkan. Pada proses delignifikasi
TKKS ini, NaOH dan ChCl bekerja sama sebagai larutan pemasak untuk
memutuskan ikatan lignin dari hemiselulosa, dan selulosa. Dapat dilihat pada
Gambar 4.6 bahwa kadar hemiselulosa meningkat seiring peningkatan jumlah
ChCl dan waktu delignifikasi, tetapi kadar hemiselulosa tanpa ChCl meningkat
tidak signifikan, bahkan cenderung konstan. Hal ini dikarenakan tanpa adanya
bantuan dari ChCl yang membantu memutuskan ikatan

lignin untuk

meningkatkan kadar hemiselulosa.
Peneliti sebelumnya melaporkan delignifikasi kayu pinus menggunakan
cairan ionik Choline Acetate ([Cho][OAc]) dengan suhu 100 °C dan waktu 24 jam
menghasilakan

kadar hemiselulosa sebesar 19%

[7], sedangkan

kadar

hemiselulosa yang diperoleh dari hasil delignifikasi TKKS menggunakan ChCl

36

15% berat TKKS dengan suhu 130 °C dan waktu 90 menit pada penelitian ini
adalah 20,03%. Namun, delignifikasi TKKS menggunakan Hidrogen Peroksida
50% dalam media asam asetat 3% (tanpa ChCl) dengan suhu 130 °C dan waktu
pemasakan 2 jam menghasikan kadar hemiselulosa sebesar 8,3% [2], dan kadar
hemiselulosa yang diperoleh dengan menggunakan NaOH 3% (tanpa ChCl)
dengan waktu 90 menit pada penelitian ini adalah 8,25%. Hal ini terlihat jelas
bahwa hasil yang diperoleh dari penelitian ini tidak jauh berbeda dengan
penelitian sebelumnya.
Pada penelitian ini diperoleh yield hemiselulosa menggunakan ChCl sebesar
40,06% - 44,51%, sedangkan tanpa ChCl sebesar 27,5% - 31,73% pada waktu
delignifikasi 90 menit.

BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian yang telah dilakukan
adalah:
1. Pada proses delignifikasi TKKS menggunakan ChCl didapatkan yield selulosa
sebesar 80,66% - 89,62%, hemiselulosa 40,06% - 44,51%, dan lignin 79,88%
- 81,9% pada kondisi terbaik waktu 90 menit dan jumlah ChCl 15% dari berat
TKKS.
2. Proses delignifikasi menggunakan cairan ionik ChCl 15% dari berat TKKS
pada waktu 90 menit mampu meningkatkan derajat delignifikasi sebesar
61,45% dibandingkan delignifikasi tanpa ChCl.
3. Penggunaan jumlah ChCl 15% dari berat TKKS sudah mencukupi gugus basa
dari larutan pemasak untuk mendegradasi atau menyerang alfa dan beta lignin,
yang menyebabkan kadar selulosa meningkat.

5.2 SARAN
Sebaiknya untuk penelitian berikutnya disarankan untuk:
1. Mengkaji pengaruh peningkatan temperatur pada proses delignifikasi
TKKS.
2. Menggunakan cairan ionik berbasis kolin dengan anion yang berbeda untuk
melihat pengaruhnya terhadap kadar selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang
dihasilkan.

37

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 KELAPA SAWIT
Pohon kelapa sawit terdiri dari 2 spesies yaitu Elaeis guineensis dan Elaeis
oleifera. Spesies pertama adalah Elaeis guineensis yang berasal dari Angola dan
Gambia dan merupakan spesies yang pertama kali dan terbanyak dibudidayakan
orang. Spesies Elaeis oleifera berasal dari Amerika Tengah dan Amerika Selatan
dan sekarang mulai banyak dibudidayakan untuk menambah kekurangan sumber
genetik. Kelapa sawit termasuk tumbuhan pohon, tingginya mencapai 24 meter,
bunga dan buahnya berupa tandan, serta bercabang banyak. Buahnya kecil dan
apabila masak, berwarna merah kehitaman, dan daging buahnya padat, daging dan
kulit buahnya mengandung minyak. Minyak ini digunakan sebagai bahan minyak
goreng, sabun, dan lilin. Ampas dimanfaatkan untuk makanan ternak, khususnya
sebagai salah satu bahan pembuatan makanan ayam. Tempurungnya digunakan
sebagai bahan bakar dan arang [8]. Gambar Kelapa sawit dapat dilihat pada
Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Kelapa Sawit [8]

6

7

Di Indonesia tanaman ini tersebar di daerah Aceh, pantai timur Sumatera,
Jawa, dan Sulawesi. Taksonomi Tanaman kelapa sawit adalah sebagai berikut: [8]
Kingdom

: Plantae

Divisi

: Magnoliophyta

Kelas

: Liliopsida

Ordo

: Arecales

Familia

: Arecaceae

Genus

: Elaeis

Spesies

: Elaeis Guineensis
Perkebunan kelapa sawit berkembang dengan sangat pesat di Indonesia,

telah menyebar di 22 provinsi pada tahun 2011. Luasnya mencapai 8,3 juta Ha,
yang mana sekitar 41 ha merupakan perkebunan rakyat [5]. Semakin luasnya
perkebunan kelapa sawit akan diikuti dengan peningkatan produksi dan jumlah
limbah kelapa sawit. Dalam produksi minyak sawit, TKKS merupakan limbah
terbesar yaitu sekitar 23% dari Tandan Buah Segar (TBS). TKKS merupakan
bagian dari kelapa sawit yang berfungsi sebagai tempat untuk buah kelapa sawit.
TKKS merupakan limbah padat terbesar yang dihasilkan oleh perkebunan kelapa
sawit. Setiap pengolahan 1 ton TBS TKKS sebanyak 22 – 23 % atau sebanyak
220 – 230 Kg TKKS [21].
Limbah kelapa sawit kaya akan selulosa dan hemiselulosa. TKKS
mengandung 45-50% selulosa dan 26-30% hemiselullosa. Pengolahan TBS di
Pabrik Pengolahan Kelapa Sawit (PKS) disamping menghasilkan minyak
dihasilkan juga limbah organik [21]. Dari setiap ton TBS yang diolah dihasilkan
limbah organik sebagai berikut :
CPO

: 200 kg

TKKS

: 270 kg (189 kg air, 81 kg berat kering)

Cangkang

: 160 kg

Kernel

: 40 kg

Ampas

: 130 kg (berat kering)

Lain-lain

: 300 kg

8

2.2 TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS)
TKKS

merupakan

limbah

utama

berlignoselulosa

yang

belum

termanfaatkan secara optimal dari industri pengolahan kelapa sawit. Basis satu ton
tandan buah segar akan dihasilkan minyak sawit kasar sebanyak 0,21 ton (21%),
minyak inti sawit sebanyak 0,05 ton (0,5%) dan sisanya merupakan limbah dalam
bentuk TKKS, serat dan cangkang biji yang masing–masing sebanyak 0,23 ton
(23%), 0,135 ton (13,5%) dan 0,055 ton (5,5%) [8].
TKKS berpotensi untuk dikembangkan menjadi produk yang lebih
berguna, salah satunya menjadi bahan baku bioetanol, karena TKKS banyak
mengandung selulosa yang dapat dihirolisis menjadi glukosa kemudian
difermentasi menjadi bioetanol. Kandungan selulosa yang cukup tinggi pada
TKKS yaitu sebesar 45-50%, menjadikan TKKS sebagai prioritas untuk
dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol [8]. Gambar TKKS dapat
dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Tandan Kosong Kelapa Sawit [4]

Selama ini pengolahan/pemanfaatan TKKS oleh PKS masih sangat
terbatas yaitu dibakar dalam insinerator, ditimbun atau diolah menjadi kompos.
Namun ada beberapa kendala seperti waktu pengomposan yang cukup lama (6–
12) bulan, fasilitas yang harus disediakan, dan biaya pengolahan TKKS tersebut,
maka cara–cara tersebut kurang diminati oleh PKS [5]. Selain jumlah yang
melimpah, TKKS cocok dikembangkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol.
Sehingga ketika diolah menjadi bioetanol dapat menghasilkan rendemen yang

9

cukup besar sehingga harga jual bioetanol yang dihasilkan dapat lebih murah.
Adapun komposisi TKKS adalah sebagai berikut :

Tabel 2.1. Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) [5]
Komposisi

Kadar ( % )

Abu

0,7-4

Lignin

18-20

Alfa-selulosa

45-50

Pentosan
Hemiselulosa
Silika

27
26-30
0,2

Bioetanol merupakan salah satu biofuel yang hadir sebagai bahan bakar
alternatif yang ramah lingkungan dan bersifat terbarukan [12]. TKKS memiliki
potensi yang besar menjadi bahan baku sumber biomassa selulosa dengan
kelimpahan cukup tingi dan sifatnya terbarukan, dibandingkan jagung dan tebu
yang berpotensi menimbulkan kontradiksi terhadap kebutuhan pangan bila
diterapkan di negara berkembang seperti Indonesia [4].

2.3 DELIGNIFIKASI
Tahapan awal yang dilakukan dalam produksi bioetanol dari TKKS adalah
proses delignifikasi TKKS. Delignifikasi merupakan suatu proses pembebasan
lignin dari suatu senyawa kompleks atau material berlignoselulosa sehingga hasil
dari proses ini sudah berupa selulosa dengan kemurnian yang cukup besar [13].
Selulosa merupakan polisakarida yang didalamnya mengandung zat - zat gula.
Dalam pembuatan etanol dari kayu (TKKS) yang digunakan adalah selulosanya
sehingga lignin dalam kayu harus dihilangkan [8]. Proses pemisahan atau
penghilangan lignin dari serat — serat selulosa disebut delignifikasi atau pulping.
Delignifikasi selulosa dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya yaitu :
1. Ozonolysis Pretreatment, yaitu delignifikasi menggunakan ozon dilakukan
pada suhu ruangan dan tekanan atmosfer serta dapat menghancurkan
sekitar lignin yang terkandung dalam lignoselulosa.

10

2. Delignifikasi Pulp menggunakan Hidrogen Peroksida (

dalam media

asam asetat.
3. Delignifikasi Oksigen, yaitu proses untuk mengurangi kandungan lignin
dari pulp coklat (yang belum mengalami proses pemutihan). Bahan kimia
yang dipakai adalah

dan alkali.

4. Delignifikasi dengan larutan NaOH. Penggunaan NaOH sebagai
delignifikator dapat merusak struktur lignin pada bagian kristalin dan
amorf. Reaksi pemutusan ikatan lignoselulosa dengan NaOH dapat dilihat
pada Gambar 2.3 berikut.

Gambar 2.3 Reaksi Pemutusan Ikatan Lignoselulosa Menggunakan NaOH [6]

Tujuan dari proses delignifikasi yaitu untuk menghilangkan lignin, juga
dapat mengurangi kristalinitas selulosa, dan meningkatkan porositas bahan [12].
Selain lignin terdapat juga zat non selulosa lain seperti zat ekstraktif, tanin dan
resin yang melekat kuat pada selulosa. Lignin merupakan salah satu bagian yang
mengayu dari tanaman seperti janggel, kulit keras, biji, bagian serabut kasar, akar,
batang dan daun. Lignin mengandung substansi yang kompleks dan merupakan
suatu gabungan beberapa senyawa yaitu karbon, hidrogen dan oksigen. Selain
lignin, bagian yang lain dari TKKS adalah selulosa.
2.4 LIGNOSELULOSA
Bahan lignoselulosa merupakan biomassa yang berasal dari tanaman
dengan komponen utama lignin (18-20 % berat), hemiselulosa (26-30 % berat),
dan selulosa (45-50 % /berat). Ketersediaannya yang cukup melimpah, terutama
sebagai limbah pertanian, perkebunan, dan kehutanan, menjadikan bahan ini

11

berpotensi sebagai salah satu sumber energi melalui proses konversi baik proses
fisika, kimia maupun biologis [19].
Kandungan utama yang terdapat pada bahan lingoselulosa seperti lignin,
hemiselulosa, dan selulosa saling berikatan membentuk satu kesatuan yang utuh
[19]. Besarnya kandungan masing-masing komponen bergantung pada jenis
biomassa, umur, dan kondisi lingkungan tempat biomassa tersebut tumbuh dan
berkembang, ditunjukan oleh tabel 2.2

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Beberapa Biomassa [15]
Biomassa

Selulosa(%

Hemiselulosa

Lignin(%

Lignoselulosa

berat)

(% berat)

berat)

Sekam padi

58,852

18,03

20,9

0,6-1

Jerami gandum

29-37

26-32

16-21

4-9

Jerami padi

28-36

23-28

12-16

15-20

TKKS

45-50

26-30

18-20

0,7-6

Ampas tebu

32-44

27-32

19-24

1,5-5

Bambu

26-23

15-26

21-31

1,7-5

Rumput esparto

33-38

27-32

17-19

6-8

Kayu keras

40-45

7-14

26-34

1

Kayu lunak

38-39

19-20

23-30

1

Struktur selulosa (

Abu(% berat)

) secara umum berbentuk kristal, tetapi

terdapat juga bagian bagian yang berbentuk amorf. Tingkat kekristalan selulosa
mempengaruhi kemampuan hidrolisis baik secara enzimatik ataupun kimiawi.
Sumber karbohidrat lain yang terkandung dalam bahan lignoselulosa
adalah hemiselulosa atau yang dikenal juga dengan poliosa, karena terdiri atas
berbagai macam gula monomer, yaitu pentose (ksilosa, rhamnosa, dan arabinosa);
heksosa (glukosa, manosa, dan galaktosa); dan asam uronik (4-O-metilglukoronik,
D-glukoronik, dan Dgalaktoronik). Hemiselulosa mempunyai rantai polimer yang
pendek dan tak berbentuk, sehingga sebagian besar dapat larut dalam air [23].
Lignin dapat membentuk ikatan kovalen dengan beberapa komponen
hemiselulosa. Ikatan eter yang lebih stabil, yang dikenal dengan nama lignin

12

carbohydrate complexes (LCC) yang terbentuk antara lignin dengan grup
arabinosa atau galaktosa dalam ksilan atau manan. Oleh karena itu lignin sangat
sulit

untuk

didegradasi.

Sehingga

keberadaannya

memberikan

bentuk

lignoselulosa yang kompleks dan menghambat degradasi selulosa oleh mikroba
ataupun bahan kimia lainnya [23].

2.5 Pretreatment Lignoselulosa
Struktur lignoselulosa yang tersusun atas matriks selulosa dan lignin yang
berikatan melalui rantai hemiselulosa, harus dipecah sehingga lebih mudah
dihancurkan

oleh

mempengaruhi

enzim

kemampuan

selama

proses

enzim

hidrolisis.

menghidrolisis

Faktor-faktor
bahan

yang

lignoselulosa

diantaranya kandungan lignin dan hemiselulosa dan tingkat kekristalan selulosa.
Oleh karena itu pretreatment diperlukan untuk (1) menghilangkan lignin, (2)
menurunkan tingkat kekristalan selulosa sehingga meningkatkan fraksi amorf
selulosa, dan (3) meningkatkan porositas material [23]. Proses pretreatment
lignoselolosa dapat dilihat pada Gambar 2.4

Gambar 2.4 Proses pretreatment lignoselulosa [23]

Beberapa teknologi pretreatment yang telah banyak digunakan dan
dikembangkan antara lain (1) secara fisika (mekanik dan pirolisis) (2) fisika-kimia
(steam explosion, liquid hot water, dan

explosion), (3) kimia (alkali, larutan

asam, pelarut organik), (4) biologi (jamur), dan (5) kombinasi dari proses-proses
di atas. Perkembangan teknologi pretreatment dewasa ini mengarah kepada
teknologi yang efektif, hemat energi, dan hemat biaya. Salah satu teknologi yang

13

ditawarkan adalah perendaman dalam cairan ionik, merupakan pretreatment
secara kimia [23].
Penggunaan cairan ionik sebagai pelarut ternyata memiliki kemampuan
melarutkan yang berbeda-beda tergantung pada ukuran dan polaritas dari anion
yang digunakan dan juga tergantung pada kation yang digunakan [7]. Reaksi
pemutusan ikatan lignoselulosa dengan ChCl dapat dilihat pada Gambar 2.5
berikut.

2.6 SELULOSA
Selulosa adalah polimer tak bercabang dari glukosa yang dihubungkan
melalui ikatan beta 1,4 atau 1,4 beta glukosidase. Molekul lurus dengan unit
glukosa rata- rata sebanyak 5000 ini beragregasi membentuk fibril yang terikat
melalui ikatan hidrogen di antara gugus hidroksil pada rantai di sebelahnya. Serat
selulosa yang mempunyai kekuatan fisik yang tinggi terbentuk dari fibril-fibril ini,
tergulung seperti spiral dengan arah-arah yang berlawan menurut satu sumbu.
Selulosa merupakan jenis polisakarida yang paling melimpah pada hampir setiap
struktur tanaman [8].
Selulosa cenderung membentuk mikrofibril melalui ikatan inter dan intra
molekuler sehingga memberikan struktur yang larut. Mikrofibril selulosa terdiri
dari 2 tipe, yaitu kristalin dan amorf [8]. Adapun struktur selulosa dapat dilihat
dibawah ini :

Gambar 2.5 Struktur Selulosa [8]

2.7 HEMISELULOSA
Hemiselulosa termasuk dalam kelompok polisakarida heterogen yang
dibentuk melalui biosintesis yang berbeda dari selulosa. Berbeda dengan selulosa
yang merupakan homopolisakarida, hemiselulosa merupakan heteropolisakarida.
Derajat polimerisasi hemiselulosa dapat mencapai 200. [8]

14

Hemiselulosa merupakan polisakarida dengan bobot molekul lebih kecil
dibandingkan selulosa. Molekul hemiselulosa lebih mudah menyerap air, bersifat
plastis, dan mempunyai permukaan kontak antar molekul lebih luas dibandingkan
dengan selulosa. Ikatan di dalam rantai hemiselulosa banyak bercabang karena
gugus β-glukosida di dalam molekul yang satu berkaitan dengan gugus hidroksil
,

, dan

dari molekul yang lain. Hemiselulosa berbentuk amorf, mempunyai

derajat polimerisasi lebih rendah dan mudah larut dalam alkali tetapi struktur larut
dalam asam, sedangkan selulosa sebaliknya [8]. Struktur hemiselulosa dapat
dilihat pada gambar 2.6, yaitu :

Gambar 2.6 Struktur Hemiselulosa [8]

2.8 LIGNIN
Lignin

adalah polimer aromatik kompleks yang terbentuk melalui

polimerisasi tiga dimensi dari sinamil alkohol dengan bobot molekul 11.000.
Lignin terbentuk dari fenil propana, unit-unit fenil propana terikat satu dengan
lainnya dengan ikatan ester (C-O-C) maupun ikatan karbon-karbon. [8]
Lignin bersifat hidrofobik dan melindungi selulosa sehingga strukturnya
bersifat kaku (rigrid). Lignin dapat dioksidasi oleh larutan alkal