BAB II TINJAUAN PUSTAKA - Pengaruh Waktu Pemasakan dan Penambahan Katalis NaOH Terhadap Kemurnian Lignin dari Tandan Kosong Kelapa Sawit

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

  Komoditas kelapa sawit memiliki berbagai macam kegunaan baik untuk industri pangan maupun non pangan/oleochemical serta produk samping/limbah. Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah padat lignoselulosa yang dihasilkan dari industri perkebunan kelapa sawit memiliki kandungan serat, komposisi bahan organik dan mineral yang cukup tinggi Oleh karena itu tandan kosong kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pada industri seperti industri pulp dan kertas atau industri kimia lainnya yang memanfaatkan bahan baku berbasis serat.

  Luas area pertanaman kelapa sawit di Indonesia terus mengalami peningkatan sejak tahun 1999 hingga tahun 2006. Peningkatan tertinggi terjadi dalam kurun waktu

2000 – 2001 yaitu seluas 555,358 Ha (13.36%) dan kurun waktu 2005 – 2006 yaitu

seluas 621,109 Ha (11.39%). Saat ini luas area pertanaman kelapa sawit mencapai 7

juta Ha dan produksi 18 juta ton CPO [6].

  Menurut data kuartal empat tahun 2013 luas pertanaman kelapa sawit di Indonesia mencapai 13,5 juta Ha dengan produksi

  Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) atau CPO sebanyak 26,2 juta ton [4][19].

  

Empty Fruit Bunch (EFB) adalah limbah padat yang dihasilkan oleh pabrik minyak

sawit mentah atau Crude Palm Oil (CPO). Dalam satu hari pengolahan bisa

dihasilkan ratusan ton TKKS. Komponen utama TKKS adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. TKKS dapat diolah menjadi pulp atau furfural [6].

  Tandan kosong kelapa sawit banyak dijumpai di sekitar pabrik minyak kelapa sawit, merupakan limbah berlignoselulosa yang belum dimanfaatkan secara efektif dan optimal. Tandan kosong kelapa sawit baru dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler atau dibuang di jalan-jalan di daerah perkebunan kelapa sawit untuk mengeraskan jalan.

Gambar 2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit Hasil samping berupa limbah tandan kosong kelapa sawit yang belum dikembangkan penggunaannya perlu mendapat perhatian penuh sehingga usaha

  2

  perkebunan kelapa sawit lebih maju. Tandan kosong mengandung 30-35% K O dan 3-5% MgO, oleh karena itu pemanfaatannya dapat dibakar menjadi abu yang cukup berguna sebagai pupuk dan untuk menetralkan pH hasil samping cair pabrik pengolahan minyak sawit. Tandan kosong dan serat dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan pulp, namun kualitas kertas yang dihasilkan masih rendah oleh sebab itu diperlukan penelitian yang lebih mendalam [12].

Tabel 2.1 Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit [5].

  NO. Parameter Kandungan (%)

  1 Lignin 22,60

  2 A-selulosa 48,80

  3 Holoselulosa 71,80

  4 Pentosan 25,90

  5 Kadar abu 1,60

Tabel 2.2 Sifat Fisik dan Morfologi Tandan Kosong Kelapa Sawit [5]

  Parameter TKKS bagian pangkal TKKS bagian ujung Panjang Serat (mm)

• 0,63 0,46

  Min 1,81 1,27

• 1,22 0,87

  Maks

  Rata-rata Diameter serat (mm) 15,0 114,34 Tebal dinding (mm) 3,49 3,68 Kelemasan (mm) 0,54 0,49 Kadar serat (% b/b) 72,67 62,47

  Kadar bukan serat (% b/b) 27,33 37,53

2.2 LIGNIN

  Lignin merupakan komponen makromolekul kayu ketiga yang berikatan secara kovalen dengan selulosa dan hemiselulosa. Struktur molekul lignin sangat berbeda bila dibandingkan dengan polisakarida karena terdiri atas sistem aromatik yang tersusun atas unit-unit fenil propana. Selama perkembangan sel, lignin dimasukkan sebagai komponen terakhir dalam dinding sel, menembus diantara fibril-fibril sehingga memperkuat dinding sel. p-hidroksinamil alkohol p-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol merupakan senyawa induk

  (prekursor) primer seperti pada Gambar 1 dan prekursor tersebut merupakan unit pembentuk lignin [8].

Gambar 2.2 (1) p-koumaril alkohol, (2) konoferil alkohol, (3) sinapil alkohol

  Distribusi lignin di dalam dinding sel dan kandungan lignin bagian pohon yang berbeda tidak sama. Contohnya yaitu kandungan lignin yang tinggi adalah khas untuk bagian batang yang paling rendah, paling tinggi dan paling dalam untuk cabang kayu lunak, kulit, dan kayu tekan. Umumnya pada penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai bagian integral kayu. Dalam pembuatan pulp dan pengelantangan, lignin dilepaskan dari kayu dalam bentuk terdegradasi dan berubah, serta merupakan sumber karbon lebih dari 35 juta ton tiap tahun di seluruh dunia yang sangat potensial untuk keperluan kimia dan energi [8].

  Lignin terdiri dari 61-65% karbon, 5,0-6,1% hidrogen dan oksigen dengan panas pembakarannya sebesar 11.300 B.t.u/lb (6.280 kal/gram). Secara fisis lignin berwujud amorf (tidak berbentuk), berwarna kuning cerah dengan bobot jenis berkisar antara 1,3 – 1,4 bergantung pada sumber ligninnya dan indeks refraksi sebesar 1,6 [10]. Lignin bersifat tidak larut dalam air, larutan asam dan larutan hidrokarbon. Dikarenakan lignin tidak larut dalam asam sulfat 72%, maka sifat ini sering digunakan untuk uji kuantitatif lignin. Lignin tidak dapat mencair, tetapi akan melunak dan kemudian menjadi hangus bila dipanaskan. Lignin yang diperdagangkan larut dalam alkali encer dan dalam beberapa senyawa organik.

  Karakteristik kimia lignin dapat diperoleh dengan analisis unsur dan penentuan gugus metoksil. Jumlah gugus metoksil dalam lignin bergantung pada sumber lignin dan proses isolasi yang digunakan. Kandungan gugus metoksil pada kayu daun jarum sebesar 14-15% sedangkan pada kayu daun lebar sebesar 20- 21%. Gugus metoksil merupakan gugus reaktif yang mudah bereaksi dengan air [10].

  Lignin umumnya tidak larut dalam pelarut sederhana, namun lignin alkali dan lignin sulfonat larut dalam air, alkali encer, larutan garam dan buffer. Faktor- faktor yang mempengaruhi bobot molekul lignin, yaitu keragaman prosedur isolasi, degradasi makromolekul selama isolasi, efek kondensasi terutama pada kondisi asam. Bobot molekul rata-rata lignin kraft dan lignin sulfonat berkisar 2000-1000.000. Pada suasana asam lignin cenderung melakukan kondensasi. Peristiwa ini menyebabkan bobot molekul lignin bertambah, dan dalam keadaan yang sangat asam, lignin terkondensasi ini akan mengendap [1].

  Pada industri pulp dan kertas, lignin dipisahkan dari selulosa untuk menghasilkan pulp. Lignin memberikan pengaruh yang kurang baik terhadap pulp, yaitu warna maupun sifat fisik pulp, lamanya waktu penggilingan pulp berbanding terbalik dengan jumlah lignin yang dikandung oleh pulp. Apabila pulp mengandung kadar lignin tinggi akan sukar digiling dan menghasilkan lembaran dengan kekuatan rendah [15].

Gambar 2.3 Struktur Lignin Kraft Pine

2.2.1 Pemanfaatan Lignin dalam Dunia Industri

  Penggunaan lignin pada saat sekarang dan masa depan merupakan bidang yang luas dan semakin meningkat kepentingannya. Lignin dapat dimanfaatkan sebagai sumber bahan kimia karena lignin mempunyai gugus aktif yang dapat direaksikan dengan gugus lain sehingga menghasilkan senyawa baru dengan struktur dan manfaat berbeda dari struktur kimia senyawa asalnya. Senyawa b aru (turunan lignin) diperoleh dengan melakukan modifikasi struktur lignin dengan proses lebih lanjut.

  Lignin dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai bahan pengikat, perekat, pengisi, surfaktan, produk polimer, dispersan dan sumber bahan kimia lainnya terutama turunan benzen pada berbagai industry [5]. Pada kebanyakan penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai bagian integral dari kayu. Pemanfaatan lignin dan turunannya dapat disajikan pada table dibawah ini:

Tabel 2.3 Pemanfaatan Lignin dan Turunannya [8]

  NO. Jenis Pengunaan Aplikasinya Pendispersi Karbon hitam, pestisida, zat warna, pigmen,

  1 keramik Pengemulsi, penstabil Tanah, permukaan jalan, aspal, lilin, karet, sabun,

  2 campuran lateks,

  3 Penyaringan logam Industri air, mikro industri pertanian Lumpur pengeboran, beton, penggilingan semen,

  4 Aditif bahan penyamak, plastik vinil

  5 Pengikat/perekat Pupuk, tinta cetak, mineral, pelapis, pengecoran Pereaksi Urea Formaldehid Fenol, furan, epoksida,

  6 urethane Koagulan protein, pelindung koloid, resin

  7 Dan lain-lain penukar ion, penagkap oksigen, dll

2.3 METODE METODE DELIGNIFIKASI

  Delignifikasi mengacu kepada dasar pembuatan pulp, dimana lignin yang terdapat pada serat pohon harus dihilangkan karena akan mengurangi kualitas kertas itu sendiri. Adapun jenis-jenis metode delignifikasi yang biasa digunakan adalah sebagai berikut:

2.3.1 Delignifikasi Dengan Metode Mekanik

  Disini pulp dibuat dengan tidak menggunakan zat-zat kimia, cukup dengan mesin saja tanpa pereaksi-pereaksi kimia. Sedangkan untuk proses-proses yang lain memakai pereaksi-pereaksi kimia. Pembuatan pulp secara mekanik ini memerlukan biaya yang sangat besar, disebabkan disini tidak dipakai pereaksi kimia untuk menghancurkan potongan potongan kayu yang akan dijadikan pulp. Maka cara ini jarang dipakai. Lagipula lignin yang masih terkandung dalam bubur kertas akan sulit untuk dipisahkan [21].

2.3.2 Delignikasi Dengan Metode Basa

  Bahan baku yang telah dipotong potong akan dimasukkan ke dalam digester. Dalam larutan tersebut dimasukkan larutan pemasak NaOH 7%, untuk proses soda NaOH, Na

2 S dan Na

  2 CO 3 untuk proses sulfat. Pemasakan ini berguna

  untuk memisahkan selulosa dari zat-zat yang lain termasuk lignin. Reaksi sebenarnya rumit sekali, tetapi secara sederhana dapat ditulis: Larutan pemasak kayu  pulp + senyawa-senyawa alkohol + senyawa senyawa asam + merkaptan + zat pengotor. Kemudian campuran yang selesai dimasak tersebut dimasukkan ke dalam mesin pemisah pulp dan disaring. Pulp yang kasar dapat digunakan sebagai karton dan pulp halus yang warnanya masih cokelat karena bercampur dengan lignin. Lignin yang terbawa dalam proses pemasakan akan dihilangkan dengan menggunakan proses pemucatan. Pemucatan dilakukan dengan menggunakan kaporit atau natrium hipoklorit. Pada proses Basa dapat diketahui bahwa delignifikasi menggunakan bahan yang relatif lebih banyak dan berbahaya. Penggunaan air yang banyak juga perlu diperhatikan karena limbah yang dihasilkan harus dicairkan terlebih dahulu [21].

2.3.3 Deliginikasi Dengan Metode Asam

  Secara garis besar, proses sulfit dilakukan melalui tahap=tahap yang sama dengan proses basa. Tetapi larutan yang digunakan adalah SO

  2 , Ca(HSO 3 ) 2 dan

  Mg(HSO ) . Pembuatan kertas pulp yang sudah siap diolah dengan bahan-bahan

  3

  2

  penolong seperti perekat damar, kaolin, gips, kalsium karbonat, tawas aluminium, kertas bekas, zat warna dan lain-lain.

  Pada digester prinsipnya sama seperti panci masak di dapur tempat ibu memasak. Potongan kayu atau serat tanaman yang disebut chips dimasak dengan suhu dan tekanan tinggi dalam suatu larutan kimia penghancur. Larutan dan proses masak ini akan melembutkan dan akhirnya memisahkan serat kayu yang diinginkan dari lignin yaitu unsur kayu semacam lemyang menahan serat kayu bersatu. Pada metode asam ini relatif berbahaya karena bahan yang digunakan menggunakan senyawa sulfit dengan jumlah yang sangat besar karena digunakan sebagai larutan pemasak [21].

  2.3.4 Delignifikasi Dengan Metode Bj ӧrkman

  Metode Bj ӧrkman disebut juga “lignin kayu yang digiling” ( Milled Wood

  

Lignin/MWL ) yaitu metode isolasi lignin dengan cara menggiling bubuk kayu

  dalam penggiling bola, baik dalam keadaan kering atau dengan hanya adanya pelarut-pelarut, misalnya toluene. Struktur sel kayu dirusak dan bagian lignin (biasanya tidak lebih dari 50%) dapat diperoleh dari suspensi dengan cara mengekstraksi dengan campuran dioksana-air [21].

  2.3.5 Delignifikasi Dengan Metode CEL (Cellulothic Enzyme Lignin)

  Metode lignin enzimselulotik adalah isolasi lignin menggunakan enzim yang dihasilkan dari mikroorganisme perusak kayu (dalam hal ini jamur). Limbah atau serbuk kayu direndam semalam, selanjutnya diberi jamur perusak kayu dan diinkubasi. Selulosa diuraikan oleh jamur penghasil enzim enzim, dan lignin terpisah dalam bentuk endapan [21].

  2.3.6 Delignifikasi Dengan Metode Isolasi Lignin Teknis

  Metode lignin isolasi teknis yaitu metode isolasi lignin dari larutan sisa pemasak pulp. Berbagai teknik isolasi lignin telah lama dipelajari, namun pada prinsipnya sama, yaitu diawali dengan proses pengendapan padatan. Berdasarkan perbedaan kelarutannya, lignin dapat diisolasi dari lindi hitam dengan cara mengendapkannya pada pH 2 menggunakan asam sulfat ataupun asam klorida. Pengendapan lignin dalam larutan sisa pemasak terjadi akibat reaksi kondensasi pada unit-unit penyusun lignin (p-koumaril, koniferil dan sinapil alkohol) yang semula larut, akan terpolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar [21].

2.3.7 Delignifikasi Dengan Metode Organosolv

  Proses pulping merupakan proses pelarutan lignin (delignifikasi). Selama pemasakan terjadi reaksi cepat dimana terjadi pemutusan ikatan lignin karbohidrat sehingga lignin yang lepas larut dalam larutan pemasak, serta reaksi lambat dimana terjadi kondensasi dan polimerisasi kembali yang menyebabkan lignin tidak larut dalam larutan pemasak [2]. Reaksi kondensasi lignin dapat terjadi dalam proses delignifikasi karena suasana asam akan secara langsung terjadi, yaitu dengan keluarnya gugus asetil dari serpih kayu selama pemasakan [18].

  Proses organosolv dapat digambarkan sebagai suatu proses delignifikasi pada suhu pemasakan pulp dengan menggunakan pelarut organik (metanol, etanol, asam asetat, kelompok amina dengan atom C yang rendah dan lain-lain) sebagai media reaksi. Proses organosolv didasarkan pada perbedaan kelarutan komponen kimia bahan baku pulp, dimana lignin dan ekstrakstif larut dalam pelarut organik, karbohidrat dengan bobot molekul rendah dapat larut dalam air sedangkan selulosa tidak larut dalam kedua larutan tersebut [2]. Delignifikasi pada proses organosolv disebabkan oleh terputusnya ikatan eter dalam molekul lignin [18].

  Penggunaan pelarut organik dimaksudkan untuk mengurangi tegangan permukaan larutan pemasak pada suhu tinggi, mempercepat penetrasi ke dalam serpih dan difusi dari hasil pemutusan lignin dalam kayu ke dalam larutan pemasak. Disamping itu, penggunaan pelarut organik digunakan agar delignifikasi lebih sempurna dan merata serta untuk mengurangi waktu pemasakan [2].

  Proses organosolv dengan menggunakan etanol sebagai bahan pemasak dengan kekuatan pulp kayu daun lebar sama dengan proses kraft. Suhu pemasakan yang paling efektif untuk delignifikasi proses ini berkisar pada selang antara 135- 175°C. Suhu pemasakan yang lebih tinggi cenderung untuk menghasilkan penghancuran fraksi polisakarida secara total. Proses ini yaitu dengan campuran alkohol (etanol) dan air memiliki viskositas yang rendah pada suhu proses dan cepat menembus pada seluruh serpih kayu. Lindi hitam proses organosolv mengandung lignin dan gula-gula hemiselulosa dengan komponen paling banyak, diikuti oleh alkohol, furfural serta campuran fenol dengan bobot molekul rendah [17].

  Penggunaan etanol-air dengan penambahan basa akan mentransformasi sodium hidroksida ke dalam basa polisakarida dengan menyerap ion hidroksil. Penambahan basa akan menyebabkan tingginya konsentrasi ion hidroksil dalam larutan pemasak sehingga mempercepat pemutusan pada ikatan intra molekul lignin saat ekstraksi dan mempercepat delignifikasi [10].

  Selama berlangsungnya proses pemasakan dalam digester yang berisi larutan soda api (NaOH), polimer lignin akan terdegradasi dan kemudian larut dalam larutan pemasak. Larutnya lignin ini disebabkan oleh terjadinya transfer ion hidrogen dari gugus hidroksil pada lignin ke ion hidroksil [5]. Sehingga dengan kriteria metode ini, maka akan digunakan metode organosolv sebagai metode delignifikasi.

Gambar 2.4 Reaksi Lignin dengan gugus hidroksil NaOH pada proses delignifikasi

2.3.8 Isolasi Lignin Ada 2 metode umum secara laboratorium untuk menguraikan lignin.

  Metode pertama, meliputi pemutusan selulosa dengan pelarut yang cocok, asam sulfat 72%, asam klorida lewat jenuh (42%) atau cuproamonium, untuk memisahkan lignin dengan residu tidak larut. Metode pertama yang banyak digunakan adalah metode Klason

  2.3.8.1 Metode Klason Lignin dapat diisolasi dari kayu bebas ekstraktif sebagai sisa yang tidak larut setelah penghilangan polisakarida dengan hidrolisis. Lignin dapat dihidrolisis dan diekstraksi dari kayu atau diubah menjadi turunan yang larut. Isolasi lignin pada berbagai serat umumnya tidak menghasilkan lignin murni karena di dalam kandungan lignin masih terdapat lignoselulosa lainnya seperti hemiselulosa. Adanya unit kompleks dari ikatan lignin dengan hemiselulosa menyebabkan isolasi lignin mengalami kesulitan mendapatkan rendemen lignin murni. Untuk mendapatkan lignin yang murni dan kandungan zat anorganik yang lebih sedikit diperlukan kondisi optimum pada saat pengasaman dan pemisahan lignin [16].

  Metode klason, dengan menggunakan asam sulfat 72%. Perlakuannya antara lain 1gr kayu dihaluskan dan diayak dengan menggunakan ayakan 50 mesh

  o

  dan ditambahkan 20ml asam sulfat 72% pada suhu 25 C selama 2 jam, setelah larutan terlarut 3%, lignin yang dicernakan dikumpulkan dalam wadah penyaring, dicuci dan diendapkan. Metode klason tidak cocok untuk kayu-kayu keras, karena senyawa-senyawanya lebih mudah dipengaruhi dengan asam dan cenderung untuk menghasilkan karbohidrat terdekomposisi yang tidak larut dengan metode ini.

  Lignin klason mengandung kompleks inti sebanyak 30%, bervariasi anatar 20-30%dari fraksi isolasi, setelah dicuci dengan aquadest. Dengan penambahan asam sulfat 72% polisakarida yang pertama akan mengalami penggembungan dan kemudian dilarutkan,penyusunan pada waktu yang singkat larutan yang sangat kental menjadi fluida. Dimana selulosa dan fraksi yang lain dilarutkan sedangkan diendapkan. Lignin klason ini disebut dengan ligno sulfonat. Anselme Payen dalam tahun 1838 mengamati bahwa kayu, bila ditambah dengan asam nitrat pekat, akan kehilangan sebagian zatnya, meninggalkan sisa padat dan berserat yang dinamakannya selulosa. Sebagai hasil studi-studi akhir terbukti bahwa bahan berupa serat yang diidolasi oleh payen juga mengandung polisakarida lain disamping selulosa. Pada sisi lain, zat yang tarlarut (”lamatiereincrustante”), mempunyai kandungan karbon yang tinggi dari pada dalam sisa serat dan disebut “lignin”. Istilah ini, yang telah dikenalkan dalam tahun 1819 oleh de Candolle, berasal dari kata latin untuk kayu (lignum).

  Kemudian, perkembangan proses pembuatan pulpsecara teknis menimbulkan perhatian yang lebih besar pada lignin dan reaksi-reaksinya. Dalam tahun 1987, Petet Klason mempelajari komposisi lignosulfonat dan mengemukakan gagasan bahwa lignin secara kimia berhubungan dengan koniferialkohol. Dalam tahun 1907 ia mengusulkan bahwa lignin merupakan zat makromolekeul dan sepuluh tahun kemudian, bahwa unit-unit koniferol alkohol terikat satu sama lain dengan ikatan-ikatan eter.

  Lignin dapat diisolasi dari kayu bebeas ekstraktif sebagai sisa yang tidak dapat larut setelah penghilangan polisakarida dengan hidrolisis. Secara alternatif, lignin dapat dihidrolisis dan diekstraksi dari kayu atau diubah menjadi turunan yang larut. Yang disebut lignin Klason diperoleh setelah penghilangan polisakarida dari kayu yang diekstraksi (bebas damar) dengan hidrolisis dengan asam sulfat 72%. Asam-asam lain dapat digunakan untuk hidrolisis, tetapi metodenya mempunyai kekurangan yang serius yaitu bahwa struktur lignin berubah secara ekstensif selama hidrolisis.

  Polisakarida dapat dihilangkan dengan enzim-enzim dari bubuk kayu yang digiling halus. Metodenya menjemukan, tetapi “lignin enzim selulotik” (CEL) yang dihasilkan pada dasarnya tetap memperahankan struktur aslinya tanpa perubahan. lignin juga dapat diekstraksi dari kayu dengan menggunakan dioksana yang mengandung air dan asam klorida, tetapi terjadi perubahan struktur yang sangat besar.Turunan-turunan lignin yang larut (ligninsulfonat) dibentuk dengan memperlakukan kayu pada suhu tinggi dengan larutan yang mengandung belerang dioksida dan ion-ion hidrogen sulfit. Lignin juga larut sebagai alkali lignin bila

  o

  kayu diperlakukan pada suhu tinggi (170

  C) dengan natrium hidroksida atau lebih baik, dengan campuran natrium hidroksida dan natrium sulfida (lignin sulfat atau lignin kraft. Lignin lebih lanjut diubah menjadi keturunan yang larut alkali dengan

  o

  larutan asam klorida dan asam tioglikolat pada 100 C.

  Lignin kayu lunak dapat ditentukan secara gravimetri dengan metode Klason. Kayu lunak normal mengandung 26-32% lignin, sedangkan kandungan lignin kayu tekan adalah 35-40%. Lignin yang terdapat dalam kayu keras sebagian larut dalam hidrolisis asan dan karena itu harga-harga gravimetri harus dikoreksi untuk “lignin yang larut dalam asam” dengan menggunakan spektrometri FT-IR.

  Metode langsung spektrofotometri FT-IR juga telah dikembangkan untuk menentukan lignin dalam kayu dan pulp. Kayu keras normal mengandung 20-25% lignin, meskipun kayu keras tropika dapat mempunyai kandungan lignin lebih dari 30%. Kayu tarik hanya mengandung 20-25% lignin.

  Lignin merupakan polimer dari unit-unit fenilpropana. Banyak aspek dalam kimia lignin yang terdapat dalam kimia lignin yang masih belum jelas, misalnya ciri-ciri struktur spesifik lignin yang terdapat dalam berbagai daerah morfologi dari xylem kayu. Namun unsur-unsur struktur dasar lignin telah banyak dijelaskan sebagai hasil studi yang mendalam pada penyiapan lignin yang diisolasi, seperti lignin kayu yang digiling, dengan menggunakan teknik-teknik degradasi khusus, yang berdasarkan pada oksidasi, reduksi atau hidrolisis dalam suasana asam dan alkali. Banyak usaha telah dilakukan untuk menjelaskan biosinteswa lignin. Identifikasi secara rinci terhadap produk-produk reaksi telah dimungkinkan dengan teknik-teknik kromatografi dan metode spektroskopi baru yang dikembangkan selama dua atau tiga dasawarsa terakhir [20].

  Lignin adalah suatu produk alami yang dihasilkan oleh semua tumbuhan berkayu. Merupakan komponen kimia dan morfologi ciri semua tumbuhan berkayu. Merupakan komponen kimia dan morfologi ciri dari jaringan tumbuhan tingkat tinggi.

  Kandungan lignin mencapai 15-40% dari berat kering kayu , kondisi pertumbuhan, bagian dari tumbuhan dan banyak faktor lain. Dari segi morfologi, lignin merupakan senyawa amorf yang terdapat dalam lemela tengah, dinding primer maupun dalam dinding sekunder. Selama perkembangan sel, lignin dimasukkan sebagai komponen terakhir didalam dinding sel, menembus diantara fibril dan berfungsi sebagai penguat dinding sel.

  Secara garis besar , kegunaan lignin dapat digolongkan menjadi tiga kelompok, yaitu: a. Sebagai bahan bakar

  b. Sebagai produk polimer c. Sebagai sumber bahan-bahan kimia dengan berat molekul rendah. Kurang lebih setengah dari bahan organik yang terdapat di dalam larutan sisa pemasak pulp kertas adalah lignin dan sisanya terdiri dari asam karboksilik yang terbentuk sebagai hasil degradasi karbohidrat kayu. Beberapa cara untuk

  2

  4

  memisahkan lignin dari bahan baku digunakan pereaksi anorganik yaitu H SO pekat dan HCl pekat dengan tujuan untuk mendestruksi karbohidrat. Isolasi yang dilakukan pada pH rendah akan dihasilkan rendemen yang lebih tinggi, karena reaksi polimerisasi yang terjadi pada pH yang lebih rendah berlangsung lebih sempurna sehingga semakin banyak unit penyusun lignin yang semula larut mengalami polimerisasi lagi dan membentuk polimer lignin. Reaksi kondensasi akan meningkat dengan meningkatnya keasaman [5].

  Proses isolasi dengan metode pengasaman banyak digunakan untuk mendapatkan lignin dengan kemurnian tinggi. Urutan prosesnya adalah sebagai berikut :

• Pengendapan lignin dengan asam sulfat • Pelarutan endapan lignin dengan menggunakan NaOH.
• Pengendapan lagi dengan menggunakan asam sulfat.
• Pencucian dengan air.
• Pengeringan padatan lignin

  2.3.8.2 Metode Klason pada Lignin Penentuan kandungan lignin adalah penting untuk analisis kayu maupun untuk karakterisitik pulp. Metoda-metoda penentuan lignin secara kuantitatif dapat dibagi sebagai berikut:

• Metode langsung, yaitu lignin ditentukan sebagai sisa
• Metode tidak langsung, dimana kandungan lignin
• Dihitung sesudah penentuan polisakarida
• Ditentukan dengan metode-metode spektrofotometri
• Merupakan hasil reaksi dengan kemikalia pengoksidasi Lazim pada semua metode penentuan lignin adalah munculnya persoalan senyawa pengganggu (senyawa ekstraktif, hasil degradasi polisakarida) dan atau ketidakpastian apakah kandungan lignin tercatat sempurna.Metoda langsung didasarkan pada prinsip isolasi dan penentuan secara gravimetri lignin yang tidak larut dengan asam. Metoda yang paling mantap adalah penentuan lignin menurut klason. Hidrolisis dilakukan dengan perlakuan serat TKKS yang sudah diekstraksi lebih dahulu atau pulp tak dikelantang dengan asam sulfat 72% dan langkah akhir hidrolisis dengan asam sulfat 20% pada kondisi tertentu. Metode ini menghasilkan angka lignin yang cukup tinggi. Lignin asam klorida dan lignin asam fluorida dapat juga digunakan untuk kuantifikasi kandungan lignin.
Penentuan lignin lebih pasti dapat diperoleh dengan penentu bagian polisakarida kayu setelah hidrolisis total, dan penghitungan kandungan lignin sebagai perbedaan 100%. Sebelum isolasi lignin, ekstraktif harus dihilangkan terlebih dahulu untuk mencegah pembentukan hasil- hasil kondensasi dengan lignin selama proses isolasi. Dengan alasan yang sama, terutama jika asam mineral kuat digunakan dalam isolasi, metoda isolasi kelompok pertama menghasilkan lignin asam dengan menggunakan asam sulfat atau asam klorida, campuran asam – asam tersebut atau asam mineral lain. Dalam hal lignin asam sulfat konsentrasi asam yang digunakan untuk tahap hidrolisis pertama adalah antara 68 dan 78% kemudian dilanjutkan dengan tahap pengenceran dan untuk menyempurnakan hidrolisis polisakarida digunakan asam dengan konsentrasi rendah. Semua lignin yang diperoleh dengan hidrolisis asam berubah struktur dan sifat – sifatnya terutama karena reaksi kondensasi [20].

2.4 ANALISIS BIAYA PRODUKSI ISOLASI LIGNIN

  Analisa biaya produksi ini hanya menghitung biaya untuk bahan baku dan daya listrik yang digunakan untuk proses isolasi. Harga TKKS = Rp 500/kg Harga Lignin Isolat = Rp. 141.000/kg[13] Harga NaOH = Rp. 15.000/kg[13] Harga Etanol Teknis = Rp. 8.000/liter[13] Harga Asam Sulfat = Rp. 457.000/liter[13] Harga Aquadest = Rp. 3.000/liter[13] Asumsi, Jumlah TKKS yang diproduksi 100 kg maka jumlah lignin yang dihasilkan yaitu, 22% x 100 kg = 22 kg Perbandingan etanol dan TKKS 2:1

3 Massa jenis etanol = 0,798 gram/cm

  m ρ=

  V 200000 gram

  3

  0,798 gr/cm =

  V

3 V = 250626,566 cm

  V = 250,627 liter Harga kebutuhan etanol = Rp. 250,627 liter x 8.000,-

  = Rp 2.005.012,- Kebutuhan katalis NaOH (20% dari etanol) Kebutuhan NaOH adalah = 20% x 250,627 liter

  = 50,1254 kg (b:v) Maka harga kebutuhan NaOH = 50,1254 kg x Rp. 15.000,-

  = Rp. 751.881,- Kebutuhan Asam Sulfat 0,5 liter Harga 1 liter asam sulfat Rp. 457.000,- Maka harga kebutuhan asam sulfat = Rp. 228.500,- TOTAL BIAYA BAHAN = 2.005.012 + 751.881 + 228.500

  = Rp. 2.985.393,- Biaya pembelian TKKS = 100 kg x Rp. 500/kg = Rp. 50.000,- Harga lignin dari TKKS = 22 kg x Rp. 141.000/kg

  = Rp. 3.102.000,- Daya untuk pengaduk magnetic 1,6 kW[16]. Waktu optimum proses pengenceran 30 menit.

  Daya yang digunakan = 1,6 kW x 0,5 h = 0,8 kWh Tarif dasar listrik per kWh Rp. 1352,-[15] Biaya listrik untuk magnetic = 0,8 kWh x Rp. 1352,-

  = Rp. 1081,6,- Daya untuk ball mill 10 kW[16]. Waktu optimum proses penggilingan adalah 2 jam.

  Daya yang digunakan = 10 kW x 2 h = 20 kWh Tarif dasar listrik per kWh Rp. 1352,-[15] Biaya listrik untuk ball mill = 20 kWh x Rp. 1352,-

  = Rp. 27.040,- TOTAL BIAYA LISTRIK = Rp. 1081,6,- + Rp. 27.040,-

  = Rp. 28120.6 + 10% = Rp. 30.932,66 Hasil yang diperoleh adalah harga penjualan lignin isolat dikurangi biaya pembelian TKKS dan biaya listrik magnetic stirrer dan ball mill. Hasil Akhir = Harga Lignin – Harga Bahan – Harga Listrik

  = Rp. 3.102.000 – Rp. 2.985.393 – Rp. 30.932 = Rp. 85.675

  Dari analisa biaya produksi lignin isolat dapat dilihat bahwa untuk serat TKKS sebanyak 100 kg didapat lignin isolat sebanyak 22 kg dengan keuntungan Rp. 85.675. Sehingga nilai ekonomis Lignin dari TKKS cukup besar.