S KIM 1001115 Chapter1

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Saat ini bahan bakar transportasi umumnya masih bergantung pada sumber
daya fosil. Ketergantungan terhadap energi berbasis fosil dialami hampir di setiap
negara termasuk Indonesia. Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral
Republik Indonesia mencatat bahwa konsumsi energi nasional pada tahun 2011
masih didominasi oleh energi fosil, yaitu minyak bumi sebesar 594 juta SBM
(Setara Barel Minyak) atau sebesar 39% dari total konsumsi energi nasional,
diikuti batu bara sebesar 334 juta SBM atau sebanyak 22%, biomassa sebesar 280
juta SBM atau 18%, gas alam sebesar 261 juta SBM atau 17%, tenaga air sebesar
31 juta SBM atau 2%, dan panas bumi sebesar 15 juta SBM atau 1%. Namun
ketergantungan ini tidak diimbangi dengan ketersediaan sumber bahan bakar fosil
yang memadai. Selain itu, harga yang fluktuatif dari minyak dunia sebagai salah
satu jenis bahan bakar fosil dan tingginya emisi gas CO2 dari pembakaran bahan
bakar fosil membuat penggunaan bahan bakar fosil perlu dipertimbangkan
kembali (Zhou dkk., 2011).
Dalam upaya menanggulangi hal ini, Indonesia yang dikenal memiliki sumber
daya alam melimpah sangat berpotensi dalam bidang energi alternatif dari
biomassa. Hanya 18% dari total data konsumsi energi nasional yang menunjukkan

penggunaan energi biomassa. Merujuk pada permasalahan ketergantungan
terhadap bahan bakar fosil maka energi biomassa dapat menjadi energi alternatif
yang dapat menyokong kebutuhan energi Indonesia di masa depan. Keuntungan
penggunaan biomassa sebagai sumber energi diantaranya adalah sumber yang
melimpah, murah, dan dapat diperbaharui.
Potensi energi dari limbah biomassa lignoselulosa di Indonesia sebagian besar
muncul dari sektor pertanian dan kehutanan serta sampah perkotaan. Pada tahun
2012, peta potensi energi limbah biomassa terdiri dari 3 komoditas yang potensial
yaitu padi, jagung, dan singkong (ESDM, 2013). Badan pusat statistik mencatat,
produksi jagung Indonesia mencapai 17.643.250 ton pada tahun 2011. Akibat dari
1
Siti Robiah A’dawiyah, 2014
Konversi Lignoselulosa Jerami Jagung (Corn Stover) Menjadi 5-Hidroksimetil-2-Furfural
(HMF) Dalam Media ZNCL2 dengan CO-Catalyst Zeolit, CRCL3, dan DMA-LICL
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

2

jumlah produksi yang cukup besar, dihasilkan pula limbah pertanian dari jagung
termasuk corn stover dalam kuantitas tinggi.

Limbah jerami jagung (corn stover ) merupakan sisa dari tanaman jagung
berupa jerami setelah buahnya dipanen. Selulosa yang dimiliki jerami jagung
cukup tinggi. Namun, pemanfaatan jerami jagung ini sebagian besar digunakan
sebagai pakan ternak dan sisanya dibiarkan begitu saja. Oleh karena itu, jerami
jagung ini memiliki potensi besar untuk diubah menjadi HMF sebagai komponen
dasar biofuel (Kim, 2004).
U.S. Department of Energy telah mencatat setidaknya 30 senyawa kimia yang

berasal dari biomassa telah mampu dihasilkan. Baik melalui proses fermentasi
maupun konversi. Diantara senyawa tersebut, terdapat 12 senyawa yang
merupakan senyawa building block. Termasuk di dalamnya 5-hidroksimetil-2furfural (HMF), asam glutamat, asam levulinat, gliserol, dan asam propionat.
Saat ini banyak berkembang penelitian di bidang konversi selulosa dari
biomassa lignoselulosa menjadi 5-hidroksimetil-2-furfural (HMF), senyawa furan
yang berperan sebagai intermediet bagi senyawa kimia lain yang memiliki peran
penting, baik menggunakan katalis asam homogen maupun heterogen, pelarut
aqueous, organik, maupun cairan ionik (Nurjamilah, 2013; Wang dkk., 2013;

Binder dkk., 2009; Li dkk., 2010).
DMF (Dimethylfuran) merupakan salah satu contoh derivat HMF yang
digunakan sebagai biofuel. Kandungan energi dalam DMF (31,5 MJ/L) setara

dengan bensin (35 MJ/L) dan 40% lebih besar dibandingkan dengan etanol (23
MJ/L) (Roman-Leshkov dkk., 2007). Selain itu, HMF dapat diubah menjadi 5ethoxymethyl-2-furfural (EMF) yang merupakan senyawa biodiesel yang

menjanjikan. EMF dapat dihasilkan melalui proses eterifikasi menggunakan
etanol dan zeolit yang disisipi asam (Nurjamilah, 2013).
Biomassa lignoselulosa terdiri dari tiga komponen utama, yaitu hemiselulosa,
selulosa, dan lignin. Struktur yang cukup kompleks ini menyebabkan
lignoselulosa sukar terlarut dalam beberapa pelarut. Akibatnya konversi biomassa
secara umum menjadi kurang efisien. Cairan ionik diketahui mampu melarutkan
ligoselulosa dengan baik. Konversi biomassa menggunakan cairan ionik
Siti Robiah A’dawiyah, 2014
Konversi Lignoselulosa Jerami Jagung (Corn Stover) Menjadi 5-Hidroksimetil-2-Furfural
(HMF) Dalam Media ZNCL2 dengan CO-Catalyst Zeolit, CRCL3, dan DMA-LICL
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

3

[OMIM]Cl dan katalis krom-halida telah mampu menghasilkan 58,7% HMF (Lee
dkk., 2010). Namun, cairan ionik sebagai pelarut dikenal memiliki harga yang
cukup mahal. Oleh karena itu, sebaiknya digunakan pelarut yang low-cost namun

tetap memiliki fungsi sama dengan cairan ionik.
Larutan ZnCl2 memiliki kelarutan yang baik dalam lignoselulosa (Wang dkk.,
2013). Selain itu, larutan ZnCl2 mampu mendehidrasi glukosa, fruktosa, maltosa,
sukrosa, selulosa maupun pati atau serat. Larutan ZnCl2 juga mampu berperan
sebagai media pelarut dan katalis dalam konversi biomassa (Deng dkk., 2012).
Namun, penggunaan ZnCl2 dalam konversi biomassa lignoselulosa masih jarang
digunakan. Keberadaannya yang cukup melimpah serta memiliki harga yang
murah membuat ZnCl2 dapat menjadi pelarut pilihan pengganti cairan ionik pada
konversi biomassa.
HMF disintesis melalui dehidrasi tiga molekul air. Proses ini membutuhkan
katalis untuk meningkatkan hasilnya (Rosatella dkk., 2010). Salah satu jenis
katalis yang menarik digunakan saat ini adalah zeolit. Zeolit merupakan kristal
silika-alumina berongga yang memiliki sisi aktif sebagai katalis (Dini, 2010).
HMF dihasilkan dengan mereaksikan fruktosa dengan zeolit yang telah
dimodifikasi (Nurjamilah, 2013). Keberadaan zeolit di Indonesia melimpah.
Terdapat di beberapa tempat seperti Banten, Tasikmalaya, dan Sumatera. Namun,
pemanfaatan zeolit umumnya hanya digunakan sebagai penjernih air, sedangkan
di bidang katalis masih belum dimanfaatkan secara maksimal. Katalis lainnya
yang menunjukkan hasil positif pada proses konversi HMF adalah CrCl3.
Sebanyak 48% HMF dihasilkan pada proses konversi lignoselulosa jerami jagung

menggunakan katalis CrCl3 dan penambahan DMA-LiCl (Binder dkk., 2009).
HMF hasil konversi biomassa umumnya masih melarut dalam zat-zat sisa
reaksi maupun hasil produk sampingan. Tahap pemisahan dan pemurnian HMF
merupakan tantangan terbesar setelah tahap konversi. HMF memiliki sifat yang
sulit terekstrak dari fasa aqueous pelarut akibat dari koefisisen distribusi antara
HMF sebagai zat organik dan pelarut sangat berbeda. Beberapa penelitian
menggunakan teknik kromatografi penukar ion sebagai metode pemisahan HMF
dari hasil reaksi. Binder dkk. (2009), menggunakan resin jenis dowex sebagai fasa
Siti Robiah A’dawiyah, 2014
Konversi Lignoselulosa Jerami Jagung (Corn Stover) Menjadi 5-Hidroksimetil-2-Furfural
(HMF) Dalam Media ZNCL2 dengan CO-Catalyst Zeolit, CRCL3, dan DMA-LICL
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

4

diam dan DI water sebagai fasa gerak pada kromatografi ini. Sebagai hasilnya,
75% HMF terekstrak dari hasil konversi. Resin XAD-2000 juga digunakan pada
proses pemisahan HMF dari konversi sakarida pada reaksi milieu (Hattori, dkk.,
2005). Namun, metode ini cukup rumit karena membutuhkan waktu dan kondisi
pemisahan yang khusus. Salah satu alternatif pemisahan lainnya adalah

penggunaan pelarut organik sebagai ekstraktor dengan metode ektraksi cair-cair.
Wang dkk. (2013), menggunakan etil asetat sebagai ekstraktor pada pemisahan
HMF dari hasil konversi biomassa menggunakan ZnCl2 sebagai pelarut. Selain
itu, penambahan garam pada proses ektraksi cair dengan pelarut organik diketahui
dapat meningkatkan efisiensi ektraksi (Roman-Leshkov dkk., 2007).
Penelitian ini berfokus pada konversi biomassa lignoselulosa jerami jagung
menjadi HMF dalam media ZnCl2 dengan penambahan co-catalyst zeolit, CrCl3,
dan DMA-LiCl.

1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, rumusan masalah dari
penelitian ini adalah:
1. Bagaimana kemampuan ZnCl2 pada konversi lignoselulosa jerami jagung
menjadi HMF?
2. Bagaimana pengaruh penambahan co-catalyst zeolit, CrCl3 dan DMALiCl dalam peningkatan hasil konversi lignoselulosa jerami jagung?
3. Bagaimana pengaruh ekstraksi cair-cair menggunakan etil asetat terhadap
hasil proses konversi lignoselulosa jerami jagung?

1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mengetahui kemampuan ZnCl2 pada konversi lignoselulosa jerami jagung
menjadi HMF
2. Mengetahui pengaruh penambahan co-catalyst zeolit, CrCl3 dan DMALiCl dalam peningkatan hasil HMF pada proses konversi lignoselulosa
jerami jagung
Siti Robiah A’dawiyah, 2014
Konversi Lignoselulosa Jerami Jagung (Corn Stover) Menjadi 5-Hidroksimetil-2-Furfural
(HMF) Dalam Media ZNCL2 dengan CO-Catalyst Zeolit, CRCL3, dan DMA-LICL
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

5

3. Mengetahui pengaruh ekstraksi cair-cair menggunakan etil asetat terhadap
hasil konversi lignoselulosa jerami jagung

1.4 Batasan Penelitian
Penelitian ini akan berfokus pada beberapa hal, yaitu:
1. Jerami jagung yang digunakan pada penelitian ini adalah jerami jagung
yang berasal dari sisa perkebunan jagung di daerah Klari Kabupaten
Karawang Jawa Barat
2. Proses konversi jerami jagung dan selulosa jerami jagung menjadi HMF

pada larutan ZnCl2 67%
3. Zeolit yang digunakan merupakan zeolit alam
4. Pemisahan HMF hasil reaksi mengacu pada pemisahan HMF dari pelarut
ZnCl2

1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mengetahui potensi jerami jagung
sebagai substrat dalam konversi lignoselulosa menjadi HMF sebagai komponen
dasar biofuel serta mengetahui pengaruh pelarut ZnCl2 dan penambahan cocatalyst pada proses konversi lignoselulosa menjadi HMF.

1.6 Struktur Organisasi Skripsi
Skripsi ini terdiri dari lima bab utama yaitu bab I yang berisi tentang
pendahuluan, bab II tentang tinjauan pustaka, bab III tentang metode penelitian,
bab IV yang berisi hasil, dan pembahasan serta bab V yang membahas
kesimpulan dan saran.
Secara umum, bab I berisi pendahuluan yang terdiri dari latar belakang,
rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan penelitian,
manfaat penelitian, dan struktur organisasi skripsi. Pada latar belakang
dikemukakan alasan yang mendasari penelitian yang dilakukan peneliti.
Menindaklanjuti latar belakang, muncul rumusan masalah yang mengetengahkan

masalah-masalah yang muncul dalam penelitian. Tujuan penelitian memberi poinSiti Robiah A’dawiyah, 2014
Konversi Lignoselulosa Jerami Jagung (Corn Stover) Menjadi 5-Hidroksimetil-2-Furfural
(HMF) Dalam Media ZNCL2 dengan CO-Catalyst Zeolit, CRCL3, dan DMA-LICL
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

6

poin dari tujuan penelitian ini sedangkan batasan penelitian membahas poin
cakupan penelitian agar fokus penelitian terlihat. Pada bagian akhir, dibahas
manfaat penelitian yang berisi manfaat dari penelitian secara keseluruhan dan
struktur organisasi skripsi yang menguraikan susunan skripsi.
Bab II berjudul tinjauan pustaka yang mengulas dasar-dasar ataupun teori
penelitian yang mendasari penelitian ini ke depannya. Bab III membahas metode
penelitian secara keseluruhan. Sub-bab dari bab III terdiri dari pertama, waktu dan
tempat pelaksanaan penelitian yang berisi rincian waktu dan tempat dilakukannya
penelitian ini. Kedua, alat dan bahan yang menyebutkan alat dan bahan yang
digunakan selama proses penelitian. Ketiga, metode penelitian yang memperinci
prosedur dari penelitian dari satu tahap ke tahap lain. Bab IV berisi hasil dari
penelitian dan pembahasan hasil tersebut berdasarkan literatur. Adapun bab V
membahas kesimpulan umum dari hasil penelitian yang menjawab dari tujuan

penelitian dan berisi saran untuk penelitian selanjutnya.

Siti Robiah A’dawiyah, 2014
Konversi Lignoselulosa Jerami Jagung (Corn Stover) Menjadi 5-Hidroksimetil-2-Furfural
(HMF) Dalam Media ZNCL2 dengan CO-Catalyst Zeolit, CRCL3, dan DMA-LICL
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu