Karakteristik Asap Cair Hasil Pirolisis Serbuk Pelepah Kelapa Sawit

BAB I
PENDAHULUAN
1.1

Latar Belakang
Pertumbuhan perkebunan kelapa sawit di Indonesia cukup besar. Pada tahun

2011 luas areal kelapa sawit Indonesia mencapai 8,91 juta ha, dengan rincian luas
areal Perkebunan Besar Swasta sebesar 4,65 juta ha (52,22%), luas areal Perkebunan
Rakyat sebesar 3,62 juta ha (40,64%), dan luas areal Perkebunan Besar Negara
sebesar 0,64 juta ha (7,15%) [1].
Kelapa sawit merupakan salah satu tanaman perkebunan yang mempunyai
peran penting bagi subsektor perkebunan. Pengembangan kelapa sawit antara lain
memberi manfaat dalam peningkatan pendapatan petani dan masyarakat, produksi
yang menjadi bahan baku industri pengolahan yang menciptakan nilai tambah di
dalam negeri, ekspor CPO yang menghasilkan devisa dan menyediakan kesempatan
kerja [2].
Tanaman kelapa sawit saat ini tersebar di hampir seluruh provinsi di Indonesia.
Provinsi Riau pada Tahun 2014 dengan luas areal seluas 2,30 juta ha merupakan
provinsi yang mempunyai perkebunan kelapa sawit terluas disusul berturut-turut
Provinsi Sumatera Utara seluas 1,39 juta ha, Provinsi Kalimantan Tengah seluas

1,16 juta ha dan Provinsi Sumatera Selatan dengan luas 1,11 juta ha serta provinsiprovinsi lainnya [2].
Pesatnya pertumbuhan perkebunan kelapa sawit berdampak pada jumlah
limbah yang dihasilkan. Limbah padat dari perkebunan kelapa sawit dapat berasal
dari pelepah sawit, tandan kosong kelapa sawit, cangkang kelapa sawit, dan
sebagainya. Di Provinsi Sumatera Utara jumlah pelepah dari kelapa sawit yang telah
berproduksi mencapai 40-50 pelepah/pohon/tahun dengan bobot pelepah sebesar 4,5
kg berat kering/pelepah. Dalam 1 ha perkebunan kelapa sawit diperkirakan
menghasilkan 6.400-7.500 pelepah/tahun. Sehingga di Sumatera Utara dengan luasan
perkebunan tersebut dapat menghasilkan sekitar 48,9 juta – 55 juta ton berat kering
pelepah/tahun [3]. Banyaknya pelepah yang dipotong berbeda-beda tergantung pada
umur kelapa sawit dan produktifitasnya. Oleh karena itu, banyaknya pelepah sawit
yang dihasilkan oleh tiap-tiap perkebunan tidak sama.

1
Universitas Sumatera Utara

Saat ini masih terus dilakukan pengkajian terhadap pemanfaatan potensi
limbah perkebunan kelapa sawit dan pabriknya yang berlimpah untuk menghasilkan
berbagai produk yang bermanfaat dan bernilai ekonomis. Limbah padat perkebunan
kelapa sawit berupa pelepah sawit sejauh ini masih dimanfaatkan hanya sebagai

pakan ternak. Pelepah sawit memiliki komposisi selulosa, hemiselulosa dan lignin
berturut-turut sebesar 34,89%, 27,14%, dan 19,87% [3]. Dengan komposisi tersebut
dan dengan jumlah pelepah yang dihasilkan cukup besar per tahunnya, maka limbah
pelepah sawit memiliki potensi cukup besar untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku
pembuatan asap cair yang memiliki nilai ekonomis lebih tinggi.
Asap cair terbentuk dari kondensasi asap melalui proses pirolisis konstituen
kayu seperti selulosa, hemiselulosa dan lignin [4]. Kualitas asap cair hasil pirolisis
ini tergantung pada bahan baku (jenis kayu), suhu pirolisis, ukuran partikel kayu, dan
kadar air kayu [5, 6]. Ukuran partikel kayu yang lebih kecil memberikan laju yang
lebih tinggi pada reaksi pirolisis cepat, tetapi partikel yang terlau kecil sulit untuk
ditangani [7].
Kadar air dalam bahan baku akan menentukan kualitas asap cair yang
dihasilkan. Kadar air yang terlalu tinggi akan mengurangi kualitas asap cair yang
diproduksi karena tercampurnya hasil kondensasi uap air dengan asap cair yang
dihasilkan sehingga menurunkan kadar fenol [6]. Penelitian yang telah dilakukan
dengan menggunakan sampel kulit kayu durian menyebutkan bahwa yield asap cair
maksimum dihasilkan pada kondisi kadar air bahan baku 13,95% [8].
Penelitian mengenai pengaruh temperatur pirolisis terhadap karakter asap cair
telah dilakukan dengan menggunakan sampel batok kelapa. Penelitian dilakukan
pada temperatur pirolisis dengan range dari 150 sampai 450


o

C. Hasilnya,

konsentrasi asam asap cair tertinggi didapatkan pada temperatur pirolisis 150-200 oC
dan konsentrasi terendah didapatkan pada temperatur pirolisis 351-450

o

C.

Konsentrasi tar tertinggi (1,03% v/m) didapatkan pada temperatur pirolisis 276-350
o

C dan konsentrasi tar terendah (0,20% v/m) didapat pada temperatur pirolisis 150-

200 oC [9]. Oleh karena itu, penelitian dengan bahan baku pelepah sawit ini akan
dilakukan pada temperatur pirolisis dengan range dari 150 sampai 250 oC.
Penelitian mengenai manfaat asap cair juga telah banyak dilakukan. Asap cair

memiliki banyak manfaat diantaranya sebagai inhibitor, mempercepat pertumbuhan

2
Universitas Sumatera Utara

tanaman, deodoran, farmasi, antijamur dan mikroba [10]. Manfaat lain dari asap cair
yaitu dapat digunakan untuk mengendalikan hama penyakit tanaman [11] dan juga
dapat digunakan untuk perbaikan kualitas tanah dan tanaman [12].
Asap cair memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan teknik
pengasapan tradisional dalam hal kemudahan aplikasi, kecepatan, keseragaman
produk, reproduktifitas baik dari karakteristik yang diperoleh dalam hasil akhir
pengasapan

makanan,

dan

penghilangan

harzardous


polycyclic

aromatic

hydrocarbons [13]. Efek pengawet dalam pengasapan makanan dapat dilakukan
karena adanya senyawa antimikroba dan antioksidan, seperti aldehida, asam
karboksilat dan fenol [14].
Rangkuman beberapa penelitian terdahulu mengenai pembuatan asap cair dapat
dilihat pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Rangkuman penelitian terdahulu
Penulis /
Tahun

Judul

Bahan Baku /
Variabel Proses

Hasil


Anggraini
dan
Yuniningsih/
2014
[4]

Utilization of
Various Types of
Agricultural Waste
Became Liquid
Smoke Using
Pyrolisis Process

Sabut kelapa,
cangkang kelapa,
jerami padi,
tongkol jagung / 3
kg ; 400 oC ; 5
jam


Yield : 32,35%, 30,50%,
29,53%, 31,65%
Fenol : 2,97%, 3,04%,
1,30%, 1,38%
Asam : 6,8%, 7,3%,
1,6%, 1,3%

Haji, Abdul
Gani / 2013
[16]

Komponen Kimia
Asap Cair Hasil
Pirolisis Limbah
Padat Kelapa Sawit

Cangkang, tandan
kosong, janjang /
150 gram; 500 oC;

5 jam

Rendemen rata-rata:
Cangkang = 52,02%w/w
Tankos = 29,59%w/w
Janjang = 34,88%w/w

Ayudiarti,
dan Sari/
2010
[6]

Asap cair dan
Aplikasinya pada
produk perikanan

Tempurung
kelapa; 500 gram;
8 jam; 227251,8oC


Rendemen asap cair :
48,10 %
Arang : 31,33 %

3
Universitas Sumatera Utara

Tabel 1.1 Rangkuman penelitian terdahulu (Lanjutan)
Penulis /
Tahun
Swastawati,
dkk. /2007
[17]

Judul
Liquid smoke
Performance of
Lamtoro Wood and
Corn Cob


Bahan Baku /
Variabel Proses

Hasil

Bongkol Jagung, Kayu Lamtoro :
Kayu Lamtoro / Yield : 1,31 liter
2,5 kg; 400oC
%Arang dan abu :
47,45%
% yield : 52,55 %
pH : 3

Lombok, et. Effect of Pyrolisis
al. / 2014
Temperature and
[9]
Distillation on
Character of
Coconut Shell

Liquid Smoke
Oramahi,
Maximizing The
H.A dan
Production of Liquid
Farah Diba / Smoke from Bark of
2013
Durio by Studying
[8]
Its Potential
Compounds

Cangkang kelapa
limbah dari
pembuatan kopra
/ 150 - 450oC ;
2 jam; 8 kg; kadar
air 6,16%
Kulit kayu durian
/ 350 - 450 oC ;
70 sampai 105
menit ;
kadar air 10%,
12,5% dan 15%.

Zhou, et. al. / Effect of reaction
2013
temperature, time
and particle size on
switchgrass
micowave pyrolysis
and reaction kinetics
Bennadji, et. Effect of particle
al. / 2014
size on low
temperature
pyrolysis of woody
biomass

Switchgrass /
ukuran partikel :
0,5, 1, 2, 3 dan 4
mm ; 515 – 690
o
C; 4 – 22 menit;
100 gram
Kayu pinus ;
diameter partikel
3,81 mm dan 2,54
mm; 100 – 500 oC
; 0 – 1600 detik

Tongkol jagung :
Yield : 1,5 liter
%yield : 60%
%arang dan abu : 40%
pH : 2,9
Asap Cair (%v/m)
150-200 oC : 6,07
201-275 oC : 3,21
276- 350 oC : 4,58
350-450 oC : 0,85
Hasil maksimum
diperoleh pada kondisi
operasi 421oC, waktu
pirolisis 72,9 menit dan
kadar air 13,95% dengan
yield sebesar 39,46%.
Senyawa dominan dalam
asap cair yaitu asam
asetat dan komponen
utama lainnya yaitu metil
alkohol, 2-propanon, 1hidroksi(asetol), turunan
karbonil, dan turunan
fenol.
Yield bio-oil tertinggi
yaitu 36,3 %, diperoleh
pada temperatur pirolisis
650 oC, waktu tinggal 18
menit dan ukuran partikel
3 mm.
Ukuran partikel sangat
berpengaruh terhadap
waktu devolatilisasi dan
yield yang dihasilkan.

4
Universitas Sumatera Utara

Tabel 1.1 Rangkuman penelitian terdahulu (Lanjutan)
Penulis /
Tahun

Judul

Bahan Baku /
Variabel Proses

Hasil

Aguilar, et. Effect of biomass
al. / 2015
particle size on yield
and composition of
pyrolysis bio-oil
derived from
Chinese tallow tree
(Triadica sebifera
L.) and energy cane
(Saccharum
complex) in an
inductively heated
reactor
Yang, et. all Characteristic of
/ 2007
hemicellulose,
[18]
cellulose and lignin
pyrolisis

Ukuran partikel :
0,5 ; 1,4 ; 2,4 dan
4,4 mm; 550 oC;
35 menit

Hasil bio-oil paling
banyak didapatkan pada
ukuran partikel 0,5 – 1,4
mm. Komposisi bio-oil
tidak berubah secara
signifikan dengan
berubahnya ukuran
partikel. Perbedaan
ukuran partikel
berpengaruh signifikan
terhadap kadar air bio-oil.

Karakteristik
pirolisis 3
komponen utama
biomassa diukur
menggunakan
TGA. Gas utama
yang dilepaskan
diukur dengan
menggunakan
FTIR.

Punsuwan
dan
Tangsathitku
lchai / 2014

Cangkang sawit
(CS), cangkang
kernel
(CK),
residu
pulp
cassava (RPC);
ukuran
partikel
0,18 – 1,55 mm
(CS) dan 0,28
mm (CK dan
RPC); 50 gram;
T = 250 – 1050
o
C

Hasil analisis TGA :
pirolisis hemiselulosa
dan selulosa berlangsung
cepat dengan kehilangan
berat paling banyak
terjadi pada suhu 220315 oC dan 315-400 oC,
lignin paling sulit
terdekomposisi dan
kehilangan berat terjadi
pada rentang suhu yang
luas yaitu 160-900 oC.
Gas utama hasil pirolisis
3 komponen ini yaitu
CO2, CO, CH4, dan
beberapa gas organik.
Dekomposisi termal tidak
terjadi pada ukuran
partikel biomassa