PENGGUNAAN RADIASI MICROWAVE PADA KONVERSI SELULOSA MENJADI 5- IDROKSIMETILFURFURAL (HMF) DARI BIOMASSA JERAMI PADI DENGAN MEDIA ZnCl2 DAN KATALIS CrCl3.

PENGGUNAAN RADIASI MICROWAVE PADA KONVERSI SELULOSA MENJADI 5-HIDROKSIMETILFURFURAL (HMF) DARI BIOMASSA

JERAMI PADI DENGAN MEDIA ZnCl2 DAN KATALIS CrCl3

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains di Bidang Kimia

HENNY DIKARINAWATI 0901961

PROGRAM STUDI KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA 2014

PENGGUNAAN RADIASI MICROWAVE PADA KONVERSI SELULOSA MENJADI 5-HIDROKSIMETILFURFURAL (HMF) DARI BIOMASSA

JERAMI PADI DENGAN MEDIA ZnCl2 DAN KATALIS CrCl3

Oleh

Henny Dikarinawati

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Sains pada

Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

© Henny Dikarinawati 2014 Universitas Pendidikan Indonesia

Januari 2014

Hak Cipta dilindungi oleh undang-undang.

Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhnya atau sebagian, dengan dicetak ulang, difotokopi, atau cara lainnya tanpa ijin dari penulis.

HENNY DIKARINAWATI

PENGGUNAAN RADIASI MICROWAVE PADA KONVERSI SELULOSA MENJADI 5-HIDROKSIMETILFURFURAL (HMF) DARI BIOMASSA

JERAMI PADI DENGAN MEDIA ZnCl2 DAN KATALIS CrCl3

DISETUJUI DAN DISAHKAN OLEH : Pembimbing I

Dr. Agus Setiabudi, M.Si NIP. 196808031992031002

Pembimbing II

Galuh Yuliani, Ph.D NIP. 198007252001122001

Mengetahui,

Ketua Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI

Dr. rer. nat. H. Ahmad Mudzakir, M.Si. NIP. 196611211991031002

ABSTRAK

Produksi 5-Hidroksimetilfurfural (HMF) sebagai prekursor biofuel melalui konversi selulosa jerami padi menggunakan Media ZnCl2 dan Katalis CrCl3 telah dilakukan dengan radiasi microwave. Penelitian dilakukan melalui tahapan, delignifikasi, konversi selulosa menjadi glukosa, dan glukosa menjadi HMF. Biomassa jerami padi dipanaskan dengan menggunakan air selama 1 jam dan selanjutnya didelignifikasi menggunakan larutan NaOH 25% dengan bantuan radiasi microwave 350 W selama 120 menit. Hasil analisis FTIR menunjukan spektrum jerami setelah proses delignifikasi memiliki kemiripan dengan spektrum whatman paper sebagai membran selulosa. Tahap selanjutnya adalah konversi selulosa menjadi glukosa dalam medium ZnCl2 pada suhu 80 0C selama 15 menit. Campuran glukosa kemudian direaksikan dengan Lithium Chloride (LiCl) dan pelarut N,N Dimethyl Acetamide (DMAc) selama 24 jam pada suhu 60 0C dengan pengadukan yang konstan. Campuran tersebut kemudian direaksikan dengan katalis Cromium Chloride Heksahidrat (CrCl3.6H2O) dan diradiasi microwave pada 350 W selama 5 menit. Analisis kualitatif dilakukan dengan instrumen High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Analisis HPLC terhadap hasil reaksi dilakukan pada berbagai variasi fasa gerak. Dengan menggunakan fasa gerak Methanol:Asam Sulfat 0,05% sebesar 30:70 diperoleh HMF pada waktu retensi 3,840 dengan luas area HMF sebesar 16,34%. Sementara itu penggunaan Aquadest:Acetonitril 85:15 menghasilkan pemisahan puncak HMF yang lebih baik dengan waktu retensi 4,337 dan luas area HMF sebesar 10,92%. Upaya pemisahan produk dilakukan dengan cara destilasi dan penampungan produk analisa HPLC pada waktu retesi 4,337. Dengan cara destilasi, diperoleh destilat pada rentang suhu 77-80°C, setelah analisis HPLC menunjukkan kemurnian produk meningkat dari 10,92% menjadi 32,99% pada waktu retensi 4,053. Sementara itu, pada hasil pemisahan produk HMF saat muncul puncak dari kolom HPLC menghasilkan puncak pada waktu retensi 4,313 sebesar 20,41%.

ABSTRACT

The production of 5-Hydroxymetylfurfural (HMF), as a precursor of cellulosic biofuel, by converting rice straw using ZnCl2 as medium and CrCl3 as catalyst is performed by microwave radiation. The study is conducted through some stages: delignification, conversion of cellulose to glucose, and conversion of glucose to HMF. Rice straw biomass is heated in water for an hour and then it is delignification using 25% NaOH solution with the help of microwave radiation of 350 W for 120 min. The results of FTIR analysis shows that the spectrum after the straw delignification process has similarities with the spectrum of whatman paper as a cellulose membrane. The next stage is the conversion of cellulose to glucose which use ZnCl2 as a medium at the temperature of 80 °C for 15 minutes. The mixture of glucose is then reacted with Lithium Chloride (LiCl) and N, N Dimethyl acetamide (DMAC) solvent for 24 hours at the temperature of 60 °C with constant stirring. The mixture is then reacted with the catalyst chromium chloride hexahydrate (CrCl3.6H2O) and microwave irradiated at 350 W for 5 minutes. Qualitative analysis is performed with High Performance Liquid Chromatography (HPLC) instrument. HPLC analysis of the reaction products is done at various mobile phases. By using a mobile phase of methanol: 0.05 % Sulfuric Acid at 30:70 HMF is obtained at a retention time of 3,840 and an area of HMF is 16.34 %. While the use of aquadest: Acetonitril 85:15 in the peak separation of HMF formed the better result with a retention time of 4,337 and an area of HMF is 10.92 %. The effort to make a product separation is done by distillation and HPLC. By distillation, the distillate is obtained in the temperature range of 77-80 °C, which is done when HPLC analysis show the increase of purity product from 16.34% to 32.99% at the retention time of 4,053. Meanwhile, the results of the HMF products with HPLC separation produces a peak at a retention time of 4.313 with area 20,41%.

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

PERNYATAAN KEASLIAN ISI SKRIPSI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

UCAPAN TERIMA KASIH ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ... xi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 4

1.3 Tujuan Penelitian ... 5

1.4 Manfaat Penelitian ... 5

1.5 Tempat Penelitian ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Biomassa Lignoselulosa ... 6

2.2 Pretreatment Biomassa Lignoselulosa ... 7

2.2.2 Pretreatment Kimia ……… 8

2.2.3 Pretreatment Biologi ……… 9

2.2.4 Gabungan Pretreatment Kimia dan Fisika ……….. 9

2.2.5 Pretreatment Mekanik-Alkali ……….. 10

2.3 Selulosa ... 10

2.4 Hemiselulosa ... 11

2.5 Lignin ... 12

2.6 5-Hidroksimetilfurfural ( HMF ) ... 12

2.7 Microwave ……… .... 15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 19

3.1 Alat dan Bahan ... 19

3.1.1 Alat ... 19

3.1.2 Bahan ... 19

3.2 Metode Penelitian ... 20

3.2.1 Delignifikasi Jerami Padi ... 20

3.2.2 Konversi Selulosa Jerami Padi Menjadi 5-Hidroksimetilfurfural ... 22

3.2.3 Pemisahan Produk 5-Hidroksimetilfurfural dari Pelarutnya ... 24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 26

4.1 Delignifikasi Jerami Padi ... 26

4.2 Konversi Selulosa Jerami Padi Menjadi 5-Hidroksimetilfurfural ... 30

4.3 Analisis Kualitatif Larutan Produk 5-Hidroksimetilfurfural ... 37

4.4 Pemisahan Hasil 5-Hidroksimetilfurfural dari Pelarutnya ……….. ... 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 50

5.2 Saran ... 50

DAFTAR PUSTAKA ... 52

LAMPIRAN –LAMPIRAN ... 56

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat Kimia dan Fisika HMF (Jan van Putten, R. et al. 2013). ... 13 Tabel 4.1 Proses delignifikasi menggunakan pelarut NaOH 25% ... 27 Tabel 4.2 Hasil uji kualitatif keberadaan glukosa ... 32 Tabel 4.3 Data hasil kromatogram HPLC larutan produk hasil reaksi

konversi selulosa jerami padi dengan kondisi fasa gerak methanol:asam sulfat 0,05% 30:70 ... 40 Tabel 4.4 Data hasil kromatogram HPLC larutan produk 5-HMF

dengan kondisi fasa gerak aquabidest:acetonitril 85:15 ... 42 Tabel 4.5 Data hasil kromatogram HPLC larutan produk yang telah

diSpiked dengan kondisi fasa gerak aquabidest:acetonitril 85:15 ... 44 Tabel 4.6 Data hasil kromatogram HPLC pelarut DMA dengan

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Berbagai Senyawa Kimia Lain dari HMF (Rostella, A. et al, 2011) ... 2 Gambar 2.1 Skematik Struktur Biomassa Lignoselulosa (Isroi et al.

2011) ... 7 Gambar 2.2 Efek Pretreatment terhadap Struktur Biomassa

Lignoselulosa (Mosier et al. 2005). ... 7 Gambar 2.3 Unit 1,4- β – Glukosa dalam Selulosa ... 10 Gambar 2.4 Struktur Hemiselulosa ... 11 Gambar 2.5 Satuan Penyusun Lignin (1) Parakumaril Alkohol, (2)

Koniferil Alkohol, (3) Sinafil Alkohol (Lebo et al. 2001) ... 12 Gambar 2.6 Struktur 5-Hydroxymethylfurfural (5- HMF) ... 13 Gambar 2.7 Reaksi Konversi beberapa macam karbohidrat menjadi

HMF (Binder, 2009) ... 14 Gambar 3.1 Bagan Alir Proses Delignifikasi Jerami Padi ... 20 Gambar 3.2 Bagan Alir Konversi Selulosa Jerami Padi menjadi

5-Hidroksimetilfurfural (HMF) ... 22 Gambar 3.3 Bagan Alir Pemisahan Produk 5-Hidroksimetilfufural

(HMF) dari Pelarutnya ... 24 Gambar 4.1 a. Jerami padi yang telah dicuci dan dikeringkan selama

seminggu dan b. Jerami padi yang telah dipotong-potong

Gambar 4.2 a. Filtrat hasil delignifikasi, b). Jerami padi hasil delignifikasi pertama yang telah dikeringkan ……… .... 27 Gambar 4.3 a. Filtrat hasil delignifikasi kedua, b). Jerami padi hasil

delignifikasi kedua yang telah dikeringkan ... 28 Gambar 4.4 Reaksi Delignifikasi menggunakan Larutan NaOH

(Heradewi, 2007) ... 29 Gambar 4.5 Gabungan spektrum FTIR sebelum dan sesudah proses

delignifikasi yang dibandingkan dengan Whatman paper... 29 Gambar 4.6 (a). selulosa jerami padi dan ZnCl2 sebelum pemanasan, (b).

selulosa jerami padi dan ZnCl2 setelah pemanasan ... 31 Gambar 4.7 Mekanisme Degradasi Selulosa dengan Media ZnCl2

(Amarasekara, A.S dan Ebede, C.C., 2009) ... 31 Gambar 4.8 a. Residu Hasil Penyaringan, b. Filtrat hasil konversi

selulosa jerami padi ... 33 Gambar 4.9 Mekanisme reaksi hidrolisis selulosa menjadi glukosa

dengan sistem DMA-LiCl ( Potthast et al. 2002) ... 34 Gambar 4.10 Mekanisme reaksi isomerisasi glukosa menjadi fruktosa

dengan katalis CrCl3.6H2O ( diadaptasi dari Peng et al. 2010) ... 35 Gambar 4.11 Mekanisme Pengubahan Fruktosa menjadi 5-HMF

(Caratzoulas dan Vlachos, 2011) ... 36 Gambar 4.12 Kromatogram larutan standar dengan kondisi HPLC fasa

gerak methanol:asam sulfat 0,05% dengan variasi perbandingan (a). 10:90, (b). 15:85, (c). 20:80, (d). 25:75, (e). 30:70, (f). 35:65, (g). 45:55, dan (h). 50:50 ... 39

Gambar 4.13 Kromatogram larutan produk dengan kondisi HPLC perbandingan komposisi fasa gerak metanol:asam sulfat 0,05% 30:70 ... 39 Gambar 4.14 Kromatogram larutan standar dengan kondisi HPLC fasa

gerak aquabidest:acetonitril dengan variasi Perbandingan (a). 93:7, (b). 90:10, (c). 85:15, (d). 80:20, dan (e). 70:30 ... 41 Gambar 4.15 Kromatogram larutan produk dengan kondisi HPLC

perbandingan komposisi fasa gerak aquabidest:acetonitril 85:15 ... 42 Gambar 4.16 Kromatogram larutan produk yang telah Dispiked dengan

kondisi fasa gerak aquabidest:acetonitril 85:15 ... 44 Gambar 4.17 Kromatogram pelarut DMA ... 45 Gambar 4.18 Kromatogram larutan produk hasil GC-MS. ... 46 Gambar 4.19 Kromatogram hasil tampungan pemisahan (a). saat puncak

HMF muncul dan (b). setelah puncak HMF muncul ... 47 Gambar 4.20 (a). Hasil Destilat, (b). Sisa Hasil Destilasi Sederhana ... 48 Gambar 4.21 (a). Kromatogram Destilat, (b). Kromatogram HPLC Sisa

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Berbagai Perlakuan Proses Delignifikasi Terhadap Sampel

Jerami Padi ………... 58

Lampiran 2. Gambar proses prahidrolisis, ultrasonifikasi, dan skema alat microwave ……… 59

Lampiran 3. Perhitungan ……… 60

Lampiran 2. Hasil Pengujian FTIR ... 61

Lampiran 3. Hasil Pengujian HPLC ... 63

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Penggunaan energi secara besar-besaran telah membuat manusia mengalami krisis energi. Hal ini disebabkan karena adanya ketergantungan terhadap bahan bakar fosil seperti minyak bumi, batu bara dan gas alam yang sangat tinggi. Sebagaimana kita ketahui, bahan bakar fosil merupakan sumber daya alam yang tidak dapat kita perbarui. Untuk mengatasi krisis energi masa depan, beberapa alternatif sumber energi mulai dikembangkan, salah satunya adalah energi biomassa.

Biomassa dalam industri produk energi terdapat dalam tumbuhan yang masih hidup atau yang baru mati yang dapat digunakan sebagai sumber energi bahan bakar. Umumnya biomassa terdapat pada tumbuhan, yang digunakan sebagai biofuel tetapi dapat juga digunakan untuk produksi serat atau bahan kimia. Biomassa telah menjadi perhatian khusus sebagai bahan baku yang berkelanjutan yang dapat menggantikan berkurangnya pemakaian bahan bakar untuk produksi energi, terutama untuk sektor transportasi (Alonso et al, 2010).

Akhir- akhir ini banyak orang memanfaatkan biomassa dari lignoselulosa untuk menjadi biofuel. Biomassa lignoselulosa harus dipecah menjadi penyusunnya untuk kemudian menjadi biofuel. Lignoselulosa berpotensi tinggi untuk menjadi biomassa karena bahan baku yang terdapat didalamnya sangat melimpah dan mudah didapatkan dengan harga yang relatif murah (Alonso et al, 2010).

Sumber biomassa lignoselulosa antara lain adalah limbah pertanian seperti jerami padi, jerami gandum dan tongkol jagung. Lignoselulosa tersusun atas 40-50% Selulosa, 25-35% Hemiselulosa dan 15-20% Lignin (Alonso et al, 2010). Jerami padi diketahui memiliki kandungan selulosa yang tinggi. Menurut Kim dan

2

Dale (2004) menyebutkan bahwa rasio jerami adalah 1,4 kali dari hasil panen. Artinya setiap produksi 1 ton akan menghasilkan jerami 1,4 ton. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik Republik Indonesia produksi tanaman padi nasional tahun 2008 sebesar 65,757 juta ton, dengan demikian produksi jerami nasional diperkirakan mencapai 92,06 juta ton. Sebagian besar jerami hanya dibakar menjadi abu, sebagian kecil dimanfaatkan untuk pakan ternak dan media jamur merang. Padahal menurut hasil analisis Ekawati (2003) jerami padi mengandung: 36.65% selulosa, 6.55% lignin, dan 0.3152% polifenol (Kasli, 2011). Tingginya kandungan selulosa pada jerami padi, memungkinkan biomassa jerami padi ini dimanfaatkan sebagai 5-Hidroksimetilfurfural (HMF).

HMF sangat berguna tidak hanya sebagai perantara untuk produksi dimetilfuran (DMF) dan molekul lainnya, tetapi juga untuk molekul penting lain seperti asam levulenat, asam 2,5-furandikarboksilat (FDA), 2,5-diformilfuran (DFF), dihidroksimetilfuran dan asam 5-hidroksi-4-keto-2-pentenoat, seperti terangkum pada Gambar 1.1 di bawah ini.

Gambar 1.1 Berbagai Senyawa Kimia Lain dari HMF (Rosatella et al. 2011).

Produksi HMF ini dapat berasal dari reaksi konversi selulosa, glukosa, atau fruktosa. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk transformasi karbohidrat

3

dan biomassa selulosa menjadi HMF. Produksi HMF dengan hasil sedang telah dilaporkan menggunakan beberapa sistem katalitik antara lain CrCl2/HCl/1- etil-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([EMIM] Cl) dalam DMA-LiCl ; katalis misel Brønsted-Lewis-surfaktan-gabungan heteropolyacid (HPA) Cr [(DS) H2PW12O40]3 ; CrCl3 / LiCl dalam klorida 1-butil-3-methylimidazolium ([BMIM] Cl), dan gabungan logam klorida CrCl2-RuCl3 dalam [EMIM] Cl (Alam, M.I, 2012).

Sementara itu, Binder dan Raines pada tahun 2009 melaporkan produksi HMF dimulai dari glukosa dilakukan dengan CrCl2, CrCl3, atau CrBr2 sebagai katalis dengan N,N-dimetilasetamida (DMA)-LiCl (atau garam lain seperti LiBr, LiI) sebagai pelarut. Penggunaan DMA-LiCl sebagai pelarut memungkinkan sintesis HMF efisien dalam satu langkah dari selulosa dan bahkan biomassa lignoselulosa, serta glukosa dan fruktosa. Cairan ionik N,N-dimetilasetamida dengan lithium klorida (DMA-LiCl) dapat melarutkan selulosa dengan baik dan karenanya diaplikasikan sebagai media reaksi untuk konversi selulosa menjadi HMF. Meskipun secara efektif bekerja untuk produksi HMF, namun cairan ionik dengan DMA-LiCl tergolong mahal.

Pada 2012 Deng et al, melaporkan penggunaan ZnCl2 sebagai media reaksi untuk produksi 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) mereka menegaskan bahwa larutan ZnCl2 dengan konsentrasi ≥ 60% berat dapat melarutkan selulosa dengan membentuk kompleks Zn-selulosa. Oleh karena itu penggunaan larutan ZnCl2 ini dapat menjadi media alternatif untuk pemotongan polimer selulosa menjadi monomernya, yaitu glukosa.

Penggunaan radiasi microwave mendapat perhatian lebih dalam reaksi organik karena efisiensi pemanasan yang tinggi dan pengoperasian yang relative mudah (Krzan dan Kunaver, 2006). Pada pemanasan secara konvensional panas di transfer ke material melalui konveksi, konduksi, dan radiasi dari permukaan. Sedangkan, pemanasan menggunakan microwave, energi disampaikan langsung

4

pada material melalui interaksi molekuler dengan medan elektromagnetik (Oscar, 2009).

Pada penelitian sebelumnya oleh Firdaus (2012) dan Dewi (2012) telah diupayakan konversi selulosa jerami padi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural (HMF). Namun produk HMF kurang optimal, hal ini mungkin disebabkan tidak sempurnanya pemotongan selulosa menjadi monomer-monomernya atau karena pengubahan monomer menjadi 5-Hidroksimetilfurfural (HMF) yang kurang berhasil.

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Kelompok Bidang Kajian Kimia Material Dwi (2013), yaitu konversi selulosa dari biomassa jerami padi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural (HMF) menggunakan media ZnCl2 dan katalis CrCl3, produk HMF yang dihasilkan sebesar 3,60% upaya pemisahan dilakukan dengan cara pemisahan menggunakan HPLC dan destilasi sederhana.

Dalam penelitian ini, dilakukan upaya konversi selulosa jerami padi menjadi Hidroksimetilfurfural (HMF) dan upaya pemisahan produk 5-Hidroksimetilfurfural (HMF) melalui proses delignifikasi terhadap biomassa jerami padi yang kemudian digunakan ZnCl2 untuk mengubah selulosa menjadi glukosa, DMA-LiCl sebagai media reaksi serta katalis CrCl3.6H2O disertai HCl untuk konversi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian yang telah dikemukakan di atas, maka masalah dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh penggunaan ZnCl2 dan microwave terhadap hasil reaksi konversi selulosa jerami padi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural ? 2. Bagaimana upaya pemisahan yang optimal untuk produk 5-

5

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui metode yang optimal dalam proses konversi selulosa menjadi 5-Hidroksimetilfurfural (HMF) dari biomassa jerami padi dan bagaimana hasil penggunaan radiasi microwave terhadap reaksi konversi selulosa jerami padi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural.

1.4 Manfaat Penelitian

Hasil dari penelitian ini berupa senyawa 5-Hidroksimetilfurfural (5-HMF) dari biomassa jerami padi, produk 5-HMF ini diharapkan mampu menjadi acuan untuk pengembangan produksi bahan bakar dan bahan kimia berbasis biomassa lignoselulosa sehingga dapat mengurangi pemakaian bahan bakar fosil.

1.5 Tempat Penelitian

Tahapan penelitian yang meliputi proses delignifikasi jerami padi, proses konversi selulosa menjadi 5-HMF dan pemisahan produk 5-Hidroksimetilfurfural dilakukan di Laboratorium Riset Kimia FPMIPA UPI Bandung. Sedangkan tahapan karakterisasi yang meliputi analisis dengan instrument Fourier Transform Infra Red (FTIR) dan Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) dilakukan di Laboratorium Kimia Instrumen FPMIPA UPI Bandung. Sementara itu analisis dengan High Performance Liquid Chromatography (HPLC) dilakukuan di Laboratorium Riset Kimia FMIPA Universitas Islam Bandung.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat

Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah gelas kimia (50,100, 250, dan 500 mL), pH indikator, gelas ukur 100 mL, thermometer, kaca arloji, spatula, batang pengaduk, tabung reaksi, pipet tetes, pemanas listrik, magnetic stirrer, set alat microwave, corong gelas dan kertas saring.

Analisis gugus fungsi hasil proses delignifikasi dilakukan menggunakan FTIR (FTIR, Shimadzu-8400). Sementara itu untuk analisis hasil produk HMF adalah HPLC (Agilent Zobrax SB – C18) dan GCMS (Shimadzu QP-5050 Series, Class-5000 Ver 2.2). Set alat destilasi serta selang out kolom HPLC digunakan pada proses pemisahan hasil reaksi konversi selulosa jerami padi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural (HMF).

3.1.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam proses delignifikasi adalah jerami padi, NaOH teknis produk Merck dan aquades. Sedangkan dalam proses konversi selulosa menjadi glukosa dalam media ZnCl2 digunakan ZnCl2 produk Merck, aquades, larutan Benedict, Fehling, Luff Schrool, Molisch, H2SO4, dan Fenilhidrazin. Selanjutnya dalam proses konversi glukosa menjadi HMF digunakan LiCl produk Merck, DMA p.a produk Bratachem, HMF p.a produk Aldrich, HCl p.a produk Bratachem, dan katalis CrCl3 p.a produk Merck.

20

3.2 Metode Penelitian

Penelitian penggunaan radiasi microwave pada konversi selulosa menjadi

5-Hidroksimethilfurfural (HMF) dari biomassa jerami padi dengan media ZnCl2 dan katalis CrCl3 ini terdiri dari 3 tahap, yaitu delignifikasi jerami padi, konversi selulosa jerami padi menjadi hidroksimetilfurfural, dan pemisahan produk 5-hidroksimetilfurfural.

3.2.1 Delignifikasi Jerami Padi

Gambar 3.1 Bagan Alir Proses Delignifikasi Jerami Padi.  Dibersihkan

 Dikeringkan

 Dipotong- potong kecil dan diblender

 Ditimbang sebanyak 10 g dan dimasukkan gelas kimia

 Ditambahkan aquades sebanyak 60 mL

 Diaduk hingga semua jerami padi terendam

 Campuran dipanaskan pada suhu 1000_{C selama 1 jam}  Didinginkan

 Disaring menggunakan corong buchner

 Ditambahkan 100 mL NaOH 25%

 Diaduk hingga semua jerami padi terendam

 Diultrasonifikasi selama 15 menit

 Dimicrowave pada 250 W selama 1 jam

 Didinginkan

 Disaring menggunakan corong buchner

Dicuci dengan aquades hingga netral

Dikeringkan dalam oven dengan suhu pemanasan 600C

Ditimbang

Serat Jerami Padi Jerami Padi

Residu Filtrat

Residu Filtrat

Selulosa Jerami Padi Diambil sedikit untuk dianalisis menggunakan FTIR

21

Tahap awal preparasi sampel jerami padi yaitu dengan membersihkannya dari kotoran yang menempel berupa tanah dan debu dengan cara mencucinya dengan air mengalir. Jerami yang sudah dicuci kemudian dikeringkan dibawah sinar matahari selama seminggu. Jerami yang telah kering kemudian dipotong-potong dan selanjutnya diblender hingga halus.

Jerami padi yang sudah halus ditimbang sebanyak 10 g dimasukkan ke dalam gelas kimia. Dilakukan beberapa perlakuan terhadap 10 g sampel jerami padi yang terangkum pada Lampiran 1.

Proses delignifikasi menggunakan pelarut NaOH yang optimum diperoleh dengan pemanasan 10 gram jerami padi dengan 60 mL aquadest hingga mendidih selama 1 jam. Campuran kemudian disaring menggunakan corong gelas, residu berupa jerami padi dicampurkan dengan larutan NaOH 25% dan diultrasonifikasi selama 15 menit, selanjutnya dimicrowave 350 W selama 2 jam. Setelah dimicrowave selama 2 jam campuran tersebut kemudian disaring menggunakan corong Buchner, residu berupa jerami padi dicuci dengan menggunakan aquadest hingga netral. Setelah netral, residu kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 60 0C selama 24 jam.

Setelah proses delignifikasi, dilakukan analisis terhadap sampel menggunakan spektroskopi inframerah (FTIR). Dilakukan pula analisis FTIR terhadap whatman paper sebagai membran selulosa. Analisis menggunakan FTIR bertujuan untuk mengetahui gugus fungsi apa saja yang terdapat pada sampel (jerami hasil proses delignifikasi).

22

3.2.2 Konversi Selulosa Jerami Padi Menjadi 5-Hidroksimetilfurfural

Gambar 3.2 Bagan Alir Konversi Selulosa Jerami Padi Menjadi 5-Hidroksimetilfurfural.

Ditimbang sebanyak 500 mg dimasukkan kedalam

gelas kimia

Dilarutkan dengan ZnCl2 sebanyak 6 gram

Diaduk hingga semua selulosa jerami padi terendam

Dipanaskan menggunakan heater pada suhu 800C selama 15 menit

Ditambahkan dengan 20 mL DMA dan 0,035 g LiCl

Dimasukkan magnetic stirrer dan ditutup aluminium foil

Diaduk pada 300 rpm sambil dipanaskan pada suhu 600C selama 24 jam

Dimasukkan 0,0126 g katalis CrCl3

Dimasukkan HCl 10% sebanyak 1 tetes

Dimikrowave pada 350 W selama 5 menit

 Didinginkan

 Disaring dalam tempat kurang cahaya Campuran Glukosa

Filtrat Residu

Dianalisis menggunakan GC-MS dan HPLC

Uji Keberadaan Glukosa

Campuran Produk Berwarna kuning Selulosa Jerami Padi

23

Selulosa yang dihasilkan dari proses delignifikasi menggunakan microwave kemudian ditimbang sebanyak 500 mg. Selulosa yang sudah ditimbang kemudian dimasukkan kedalam gelas kimia dan kedalamnya ditambahkan ZnCl2 sebanyak 6 gram yang dilarutkan pada 3 mL aquades. Campuran tersebut kemudian diaduk hingga semua jerami terendam. Campuran lalu dipanaskan menggunakan heater pada suhu 80 0C selama 15 menit. Uji glukosa dilakukan dalam tabung reaksi dengan menambahkan campuran selulosa jerami padi dengan ZnCl2 lalu ditambahkan pereaksi Molisch dan dikocok. Setelah itu tabung reaksi dimiringkan dan ditambahkan asam sulfat pekat perlahan-lahan dan hati-hati sehingga asam sulfat berada di bagian bawah.

Uji glukosa menggunakan pereaksi Benedict dilakukan dengan menambahkan 2 tetes larutan Benedict ke dalam campuran glukosa hasil reaksi dan dipanaskan dalam penangas air selama 5 menit. Amati perubahan warna yang terjadi. Ulangi percobaan dengan menggunakan pereaksi Fehling dan Luff Schrool. Sementara itu campuran pereaksi Fenilhidrazin dengan glukosa hasil reaksi dalam tabung reaksi diletakkan dalam penangas air yang mendidih selama 30 menit. Amati perubahan yang terjadi. Sebagai pembanding dilakukan uji glukosa terhadap glukosa murni, campuran glukosa murni dengan ZnCl2, dan campuran selulosa mikrokristalin dengan ZnCl2.

Campuran glukosa yang dihasilkan kemudian ditambahkan kedalamnya DMA sebanyak 20 mL dan LiCl sebanyak 0,035 gram. Campuran kemudian dimasukkan magnetic stirrer dan ditutup dengan aluminium foil dan diaduk pada 300 rpm sambil dipanaskan pada suhu 60 0C selama 24 jam. Campuran kemudian ditambahkan katalis CrCl3.6 H2O sebanyak 0,0126 gram dan HCl 10 % sebanyak satu tetes dan dimicrowave pada 350 W selama 5 menit. Campuran kemudian ditunggu hingga dingin dan disaring dalam tempat yang kurang cahaya. Filtrat berupa larutan berwarna kuning kemudian dianalisis secara kualitatif dengan instrumen GCMS dan HPLC.

24

3.2.3 Pemisahan Produk 5-Hidroksimetilfurfural dari Pelarutnya

Gambar 3.3 Bagan Alir Pemisahan Produk 5-Hidroksimetilfurfural dari pelarutnya. Pemisahan produk 5-Hidroksimetilfurfural dari pelarutnya dilakukan dengan dua. Cara pertama dilakukan upaya pemisahan fraksi kolom pada HPLC yang keluar pada selang out pada detektor kedalam botol vial saat dan setelah puncak yang diduga HMF dibaca oleh detektor dan ditampilkan dilayar komputer. Untuk cara kedua dilakukan pemisahan berdasarkan titik didih yakni metode destilasi sederhana. Hasil larutan yang keluar dari kolom HPLC serta hasil destilasi selanjutnya dianalisis menggunakan HPLC.

Adapun parameter tetap yang digunakan pada proses analisis HPLC ini adalah sebagai berikut.

 Instrumentasi : HPLC Agilent Technologies 1220 Infinity LC

 Detektor : UV (λ=284 nm)

 Kolom : Agilent Zobrax SB – C18

 Volume injeksi : 20 µ L

Untuk perbandingan komposisi fasa gerak yang dicobakan adalah perbandingan komposisi fasa gerak methanol: asam sulfat 0,05% sebesar 10:90, 15:85, 20:80, 25:75, 30:70, 35:65, 45:55, 50:50 dan dengan komposisi fasa gerak

HPLC Destilasi

Hasil Tampungan Destilat

Dianalisis Menggunakan HPLC

5-Hidroksimetilfurfural (5-HMF) Larutan Produk Hasil Reaksi

25

aquabidest:acetonitril sebesar 93:7, 90:10, 85:15, 80:20, dan 70:30 dengan laju alir fasa gerak dilakukan pada 1 mL/menit.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan disimpulkan bahwa :

 Penggunaan ZnCl2 dan radiasi microwave pada reaksi konversi selulosa jerami padi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural (HMF), diindikasikan adanya produk HMF yang diinginkan. Keberadaan HMF dalam produk reaksi dianalisis dengan HPLC, hasil pemisahan terbaik didapatkan pada komposisi fasa gerak aquabidest dan acetonitril dengan perbandingan 85:15 dan laju alir 1 mL/menit dengan waktu retensi 4,337, dimana didapat persen area puncak HMF sebesar 10,92%.

 Upaya pemisahan produk 5-Hidroksimetilfurfural dilakukan dengan cara destilasi dan penampungan produk analisa HPLC pada waktu retensi 4,337. Dengan cara destilasi diperoleh pada rentang suhu 77-80 0C, setelah analisis HPLC menunjukkan kemurnian produk dari 10,92% menjadi 32,99% pada waktu retensi 4,053. Sementara itu pada hasil pemisahan produk HMF saat muncul puncak dari kolom HPLC menunjukkan kemurnian produk dari 10,92% menjadi 20,41% pada waktu retensi 4,313.

 Penggunaan radiasi microwave pada konversi selulosa jerami padi menjadi HMF mampu menghasilkan produk HMF yang lebih banyak bila dibandingkan dengan pemanasan secara konvensional.

5.2 Saran

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka penulis dapat memberikan saran antara lain.

51

 Diperlukan penelitian lebih lanjut terhadap penggunaan ZnCl2 untuk hidrolisis selulosa menjadi monomernya sehingga dapat mengurangi konsumsi cairan ionik.

 Ukuran jerami padi yang digunakan dalam penelitian harus ditetapkan agar seragam.

 Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pemisahan dan pemurnian HMF dari larutan produk reaksi.

DAFTAR PUSTAKA

Alam, M.I., Sudipta, D., Dutta, S., dan Saha, B. (2012). “Solid-Acid and

Ionic-Liquid Catalyzed One-Pot Transformation of Biorenewable Substrates Into A Platform Chemical and A Promising Biofuel”. The Royal Society of Chemistry. 2, 6890–6896.

Alonso, D.M., Bond J.Q., dan Dumestic, J.A. (2012). “Catalytic Conversion of

Biomass to Biofuels”. Green Chemistry, (12),1493-1513.

Amarasekara, A.S dan Ebede, C.C. (2009). “Zinc Chloride Mediated Degradation

of Cellulose At 200 °C and Identification of The Products”. Bioresour

Technol. 100, (21), 5301-5304.

Badan Pusat Statistik Republik Indonesia. (2012). Tabel Luas Panen- Produktivitas- Produksi Tanaman Padi Seluruh Provinsi, Jakarta: Badan Pusat Statistik Republik Indonesia.

Binder, J.B. dan Raines, R.T. (2009). “Simple Chemical Transformation of

Lignocellulosic Biomass into Furans for Fuels and Chemicals”. Journal of

The American Chemical Society. 131, (5), 1979-1985.

Bishop, C.A. (2007). “Vacuum deposition onto webs, films, and foils”. p. 165.ISBN 0-8155-1535-9.

Caratzoulas, S., dan Vlachos, D.G. (2011). “Converting Fructose To 5 -Hydroxymethylfurfural: A Quantum Mechanics/Molecular Mechanics

Study Of The Mechanism And Energetic”. Carbohydrate Research.

346,664–672.

Collins, M. J., Jr, C.C., and Matthews, N.C. (2001). Unpublished work.

Crawford RL. (1981). “Lignin biodegradation and transformation”. New York, NY: John Wiley and Sons.

Darnoko, P., Guritno, A., Sugiharto, dan S, Sugesty., (1995). “Pembuatan Pulp dari Tandan Kosong Sawit dengan Penambahan Surfaktan”. Jurnal Penelitian Kelapa Sawit. 3 (1): 75-87.

Datta, A. K., & Anantheswaran, R. C. (2001). Handbook of microwave technology for food applications. New York: Marcel Dekker.

De Pomerai, D. I., Smith, B., Dawe, A., North, K., Smith, T., Archer, D. B., Duce, I., R, Jones, D., dan Candido, E. P. M. FEBS Lett. 2003, 543, 93.

Deng, T., Cui, X., Qi, Y., Wang, Y., Hou, X., dan Zhu, Y. (2012). “Conversion of Carbohydrates into 5-Hydroxymethylfurfural Catalyzed by Zncl2 in Water”. The Royal Society of Chemistry. 48, 5494-5496.

53

Dewi, F. (2012). “Konversi Selulosa Menjadi 5- Hydroxymethylfurfural Sebagai Senyawa Prekursor DMF, LA, DFF, DFA, dari Biomassa Jerami Beras Menggunakan Katalis CrCl3”. Skripsi pada Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI Bandung: tidak diterbitkan.

Dull, G. (1985). Chem. Ztg. 19,216.

Dutta, S.S., De , Md., Imteyaz, I., Mahdi, M. A., dan Basudeb, Saha. (2011).

“Direct Conversion Of Cellulose And Lignocellulosic Biomass Into

Chemicals And Biofuel With Metal Chloride Catalysts”. Journal of Catalysis. 288. 8-15.

Dwi, A.L. (2013). “Konversi Selulosa dari Biomassa Jerami Padi Menjadi Hidroksimetilfurfural (HMF) Sebagai Prekursor Biofuel Menggunakan Media ZnCl2 dan Katalis CrCl3”. Skripsi pada Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI Bandung: tidak diterbitkan.

Eka Wati, I. (2003). Pengaruh Pemberian Inokulum Terhadap Kecepatan Pengomposan Jerami Padi. Jurnal Penelitian Pertanian Lembaga Penelitian Fakultas Pertanian Universitas Muhammadiah Malang: tidak diterbitkan.

Firdaus, F.H.Z. (2012). Studi Pendahuluan Reaksi Konversi Selulosa dari Biomassa Jerami Padi (Rice Straw) Menjadi 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) Sebagai Prekursor Biofuel 2,5-Dimethylfuran (DMF) Menggunakan Radiasi Microwave. Skripsi pada Program Studi Kimia, Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung: tidak diterbitkan.

Fischer, S., H, Leipner., K, Th_mmler., E, Brendler., and J. Peters. (2003). Cellulose. 10, 227 –236.

Gabriel, C., Gabriel, S., Grant, E. H., Halstead, B. S. J. & Mingos, D. M. P. (1998). “Dielectric parameters relevant to microwave dielectric heating”. Chemical Society Reviews, 27 (May 1998) 213-223, 0306-0012.

Guo, J., dan Lua, A.C. (2000). Preparation of activated carbons from oil-palm-stone chars by microwave-induced carbon dioxide activation. Carbon 38, 1985– 1993.

Harmsen, P., Huijgen, W., Bermudez, L., dan Bakker, R. (2010). Literature Review of Physical and Chemical Pretreatment Processes for Lignocellulosic Biomass, Biosynergy.

Hayes, B. L. (2002). “Microwave Synthesis: Chemistry at the Speed of Light”.

CEM Publishing Matthews, NC. 2002.

Heradewi. (2007). “Isolasi Lignin Dari Lindi Hitam Proses Pemasakan Organosolv

Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)”. Institut Pertanian Bogor: Tidak

54

Hu, X., Wang, Z., Sun, J., Liao, X., dan Chen, F. (2007). “Mathematical Modelling On Thin Layer Microwave Drying Of Apple Pomace With and

Without Hot Air Predrying”. Journal Of Food Engineering, 80 (2): 536-544.

Isroi. (2009). “Pemanfaatan Jerami Padi Sebagai Pupuk Organik In Situ untuk Mengurangi Penggunaan Pupuk Kimia dan Subsidi Pupuk”. Makalah pada konvensi 7 Mei, Fakultas Pertanian Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta: Tidak Diterbitkan.

Jan van Putten, R., C. van der Waal, J., Jong, E., Rasrendra, C., Heeres, H., dan G.

de Vries, J. (2013). “Hydroxymethylfurfural, A Versatile Platform Chemical

Made from Renewable Resources”. Journal of The American Chemical

Society. 113, 1499−1597.

Kappe, C. (2005). “Microwave dielectric heating in synthetic organic chemistry”.

Chem Soc Rev, 37, 1127e39.

Krzan, ˇ A., Kunaver, M., 2006. “Microwave heating in wood liquefaction”. J.

Appl. Polym. Sci. 101, 1051–1056.

Kasli. (2008). Pembuatan Pupuk Hayati Hasil Dekomposisi Beberapa Limbah Organik dengan Dekomposernya. Program Studi Agroekoteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Andalas, Padang: tidak diterbitkan.

K, Freudenberg., & A.C. Nash (eds) (1968). Constitution and Biosynthesis of Lignin. Berlin: Springer-Verlag.

Kim, S., dan Dale, B.E. (2004). “Global Potential Bioethanol Production From

Wasted Crops and Crop Residues”. Elsevier: Biomass and Bioenergy. 26,

361 – 375.

Lebo, Stuart E., Gargulak, J.D., and McNally, T.J. (2001)."Lignin". Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons, Inc.doi:10.1002/0471238961.12090714120914.a01.pub2. Retrieved 2007-10-14.

Li, Changzhi., Zongbao, K., Zhao, H.C., Aiqin, W., Tao, Zhang. (2010) Microwave Promoted Conversion Of Concrentated Fructose Into 5- Hydroxymethyfurfural In Ionic Liquids In The Absence Of Catalysts. China: Dalian Institute Of Chemical Physics.

Lynd, L.R., Cushman, J.H., Nichols, R.J., dan Wyman, C.E. (1991). “Fuel ethanol from cellulosic biomass”. Science 251:1318–1323.

Maynard, B. J. (2000). “ Sonochemistry” . Chemistry, Summer 2000, 17.

Mosier, N., Wyman, C., Dale, B., Elander, R., Lee, Y.Y., Holtzapple, M., dan Ladisch, M. (2005). “Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass”. Bioresour Technol. 96: 673-686.

55

Ooshima H., K. Aso., dan Y. Harano. (1984). “Microwave treatment of cellulosic materials for their enzymatic hydrolysis”. Biotechnology Letter, 6 (5): 289-94.

Orth, A.B., Royse, D.J., dan M, Tien. (1993). “Ubiquity of lignin degrading peroxidases among various wood-degrading fungi”. Appl Environ Microbiol 59:4017-4023.

Oscar, M. (2009). “Dilute Sulfuric Acid Pretreatment of Switchgrass in Microwave Reactor for biofuel Conversion An Investigation of yields, Kinetics, and Enzymatic Digestibility of Solids”. Disertai dari Virginia Commonwealth University.

Peng, Lincai. et al (2010). “Catalytic Conversion of Cellulose to Levulinic Acid

by Metal Chlorides”. Open Acces.(15), 5258-5272.

Perez J., J. Munoz-Dorado, T. de la Rubia dan J. Martinez. (2002). Biodegradation and biological treatments of cellulose, hemicellulose and lignin.an overview. Int. Microbiol. 5:53-63.

Potthast, Antje. et al. (2002). “Degradation of cellulosic materials by heating in

DMAc/LiCl”. Tetrahedron Letters 43, 77557-7759.

Rosatella, andreia A. et al. (2011). “5-Hydroxymethylfurfural (HMF) as a

Building Block Platform: Biological Properties, Synthesis and Synthetic

Applications”. Green Chemistry, 13, 754.

Sumada, K., Tamara, P., dan Alqani, F. (2011). “Kajian Proses Isolasi Α - Selulosa dari Limbah Batang Tanaman Manihot Esculenta Crantz yang

Efisien”. Jurnal Teknik Kimia, 5, (2), 434-438.

Swatloski, R.P., Spear, S.K., John, D., Holbrey, J.D., dan Rogers, R.D., 2002. Dissolution of cellulose with ionic liquids. J. Am. Chem. Soc. 124, 4974– 4975.

Tim Puslitbang Indhan Balitbang Dephan (Kol. Umar S. Tarmansyah).

“Pemanfaatan Serat Rami untuk Pembuatan Selulosa”, (Online), (http://buletinlitban.dephan.go.id/index.asp?vnomor=18&mnorutisis=3, diakses 26 April 2013).

Ulfstad, L. (2013). Rheological Study of Cellulose Dissolve in Aqueous ZnCl2. Thesis Master Teknik Sains pada Karlstads Universitet, Swedia: tidak diterbitkan.

Wikipedia. (2013). Hemicellulose. [Online] tersedia http://en.wikipedia.org/wiki/Hemicellulose.html[15 Novomber 2013]. Wikipedia. (2011). Hydroxymethylfurfural. [online] tersedia

http://en.wikipedia.org/wiki/Hydroxymethylfurfural.html [07 Oktober 2013]

Henny Dikarinawati, 2014

Penggunaan Radiasi Microwave Pada Konversi Selulosa Menjadi 5- Idroksimetilfurfural (HMF) Dari Biomassa Jerami Padi Dengan Media Zncl2 Dan Katalis CrCl3

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan disimpulkan bahwa :

 Penggunaan ZnCl2 dan radiasi microwave pada reaksi konversi selulosa

jerami padi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural (HMF), diindikasikan adanya produk HMF yang diinginkan. Keberadaan HMF dalam produk reaksi dianalisis dengan HPLC, hasil pemisahan terbaik didapatkan pada komposisi fasa gerak aquabidest dan acetonitril dengan perbandingan 85:15 dan laju alir 1 mL/menit dengan waktu retensi 4,337, dimana didapat persen area puncak HMF sebesar 10,92%.

 Upaya pemisahan produk 5-Hidroksimetilfurfural dilakukan dengan cara destilasi dan penampungan produk analisa HPLC pada waktu retensi 4,337. Dengan cara destilasi diperoleh pada rentang suhu 77-80 0C, setelah analisis HPLC menunjukkan kemurnian produk dari 10,92% menjadi 32,99% pada waktu retensi 4,053. Sementara itu pada hasil pemisahan produk HMF saat muncul puncak dari kolom HPLC menunjukkan kemurnian produk dari 10,92% menjadi 20,41% pada waktu retensi 4,313.

 Penggunaan radiasi microwave pada konversi selulosa jerami padi menjadi HMF mampu menghasilkan produk HMF yang lebih banyak bila dibandingkan dengan pemanasan secara konvensional.

5.2 Saran

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka penulis dapat memberikan saran antara lain.

51

Henny Dikarinawati, 2014

Penggunaan Radiasi Microwave Pada Konversi Selulosa Menjadi 5- Idroksimetilfurfural (HMF) Dari Biomassa Jerami Padi Dengan Media Zncl2 Dan Katalis CrCl3

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

 Diperlukan penelitian lebih lanjut terhadap penggunaan ZnCl2 untuk

hidrolisis selulosa menjadi monomernya sehingga dapat mengurangi konsumsi cairan ionik.

 Ukuran jerami padi yang digunakan dalam penelitian harus ditetapkan agar seragam.

 Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pemisahan dan pemurnian HMF dari larutan produk reaksi.

Henny Dikarinawati, 2014

Penggunaan Radiasi Microwave Pada Konversi Selulosa Menjadi 5- Idroksimetilfurfural (HMF) Dari Biomassa Jerami Padi Dengan Media Zncl2 Dan Katalis CrCl3

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

DAFTAR PUSTAKA

Alam, M.I., Sudipta, D., Dutta, S., dan Saha, B. (2012). “Solid-Acid and Ionic-Liquid Catalyzed One-Pot Transformation of Biorenewable Substrates Into

A Platform Chemical and A Promising Biofuel”. The Royal Society of Chemistry. 2, 6890–6896.

Alonso, D.M., Bond J.Q., dan Dumestic, J.A. (2012). “Catalytic Conversion of

Biomass to Biofuels”. Green Chemistry, (12),1493-1513.

Amarasekara, A.S dan Ebede, C.C. (2009). “Zinc Chloride Mediated Degradation

of Cellulose At 200 °C and Identification of The Products”. Bioresour Technol. 100, (21), 5301-5304.

Badan Pusat Statistik Republik Indonesia. (2012). Tabel Luas Panen-

Produktivitas- Produksi Tanaman Padi Seluruh Provinsi, Jakarta: Badan

Pusat Statistik Republik Indonesia.

Binder, J.B. dan Raines, R.T. (2009). “Simple Chemical Transformation of Lignocellulosic Biomass into Furans for Fuels and Chemicals”. Journal of The American Chemical Society. 131, (5), 1979-1985.

Bishop, C.A. (2007). “Vacuum deposition onto webs, films, and foils”. p. 165.ISBN 0-8155-1535-9.

Caratzoulas, S., dan Vlachos, D.G. (2011). “Converting Fructose To 5 -Hydroxymethylfurfural: A Quantum Mechanics/Molecular Mechanics

Study Of The Mechanism And Energetic”. Carbohydrate Research.

346,664–672.

Collins, M. J., Jr, C.C., and Matthews, N.C. (2001). Unpublished work.

Crawford RL. (1981). “Lignin biodegradation and transformation”. New York, NY: John Wiley and Sons.

Darnoko, P., Guritno, A., Sugiharto, dan S, Sugesty., (1995). “Pembuatan Pulp dari Tandan Kosong Sawit dengan Penambahan Surfaktan”. Jurnal Penelitian Kelapa Sawit. 3 (1): 75-87.

Datta, A. K., & Anantheswaran, R. C. (2001). Handbook of microwave

technology for food applications. New York: Marcel Dekker.

De Pomerai, D. I., Smith, B., Dawe, A., North, K., Smith, T., Archer, D. B., Duce, I., R, Jones, D., dan Candido, E. P. M. FEBS Lett. 2003, 543, 93.

Deng, T., Cui, X., Qi, Y., Wang, Y., Hou, X., dan Zhu, Y. (2012). “Conversion of Carbohydrates into 5-Hydroxymethylfurfural Catalyzed by Zncl2 in Water”. The Royal Society of Chemistry. 48, 5494-5496.

53

Henny Dikarinawati, 2014

Penggunaan Radiasi Microwave Pada Konversi Selulosa Menjadi 5- Idroksimetilfurfural (HMF) Dari Biomassa Jerami Padi Dengan Media Zncl2 Dan Katalis CrCl3

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edus

Dewi, F. (2012). “Konversi Selulosa Menjadi 5- Hydroxymethylfurfural Sebagai Senyawa Prekursor DMF, LA, DFF, DFA, dari Biomassa Jerami Beras Menggunakan Katalis CrCl3”. Skripsi pada Jurusan Pendidikan Kimia

FPMIPA UPI Bandung: tidak diterbitkan. Dull, G. (1985). Chem. Ztg. 19,216.

Dutta, S.S., De , Md., Imteyaz, I., Mahdi, M. A., dan Basudeb, Saha. (2011).

“Direct Conversion Of Cellulose And Lignocellulosic Biomass Into Chemicals And Biofuel With Metal Chloride Catalysts”. Journal of Catalysis. 288. 8-15.

Dwi, A.L. (2013). “Konversi Selulosa dari Biomassa Jerami Padi Menjadi Hidroksimetilfurfural (HMF) Sebagai Prekursor Biofuel Menggunakan Media ZnCl2 dan Katalis CrCl3”. Skripsi pada Jurusan Pendidikan Kimia

FPMIPA UPI Bandung: tidak diterbitkan.

Eka Wati, I. (2003). Pengaruh Pemberian Inokulum Terhadap Kecepatan

Pengomposan Jerami Padi. Jurnal Penelitian Pertanian Lembaga Penelitian

Fakultas Pertanian Universitas Muhammadiah Malang: tidak diterbitkan.

Firdaus, F.H.Z. (2012). Studi Pendahuluan Reaksi Konversi Selulosa dari Biomassa

Jerami Padi (Rice Straw) Menjadi 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) Sebagai Prekursor Biofuel 2,5-Dimethylfuran (DMF) Menggunakan Radiasi Microwave. Skripsi pada Program Studi Kimia, Fakultas Pendidikan

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung: tidak diterbitkan.

Fischer, S., H, Leipner., K, Th_mmler., E, Brendler., and J. Peters. (2003). Cellulose. 10, 227 –236.

Gabriel, C., Gabriel, S., Grant, E. H., Halstead, B. S. J. & Mingos, D. M. P. (1998). “Dielectric parameters relevant to microwave dielectric heating”. Chemical Society Reviews, 27 (May 1998) 213-223, 0306-0012.

Guo, J., dan Lua, A.C. (2000). Preparation of activated carbons from

oil-palm-stone chars by microwave-induced carbon dioxide activation. Carbon 38,

1985– 1993.

Harmsen, P., Huijgen, W., Bermudez, L., dan Bakker, R. (2010). Literature

Review of Physical and Chemical Pretreatment Processes for Lignocellulosic Biomass, Biosynergy.

Hayes, B. L. (2002). “Microwave Synthesis: Chemistry at the Speed of Light”.

CEM Publishing Matthews, NC. 2002.

Heradewi. (2007). “Isolasi Lignin Dari Lindi Hitam Proses Pemasakan Organosolv

Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)”. Institut Pertanian Bogor: Tidak Diterbitkan.

54

Henny Dikarinawati, 2014

Penggunaan Radiasi Microwave Pada Konversi Selulosa Menjadi 5- Idroksimetilfurfural (HMF) Dari Biomassa Jerami Padi Dengan Media Zncl2 Dan Katalis CrCl3

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edus

Hu, X., Wang, Z., Sun, J., Liao, X., dan Chen, F. (2007). “Mathematical Modelling On Thin Layer Microwave Drying Of Apple Pomace With and

Without Hot Air Predrying”. Journal Of Food Engineering, 80 (2): 536-544.

Isroi. (2009). “Pemanfaatan Jerami Padi Sebagai Pupuk Organik In Situ untuk Mengurangi Penggunaan Pupuk Kimia dan Subsidi Pupuk”. Makalah pada konvensi 7 Mei, Fakultas Pertanian Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta: Tidak Diterbitkan.

Jan van Putten, R., C. van der Waal, J., Jong, E., Rasrendra, C., Heeres, H., dan G.

de Vries, J. (2013). “Hydroxymethylfurfural, A Versatile Platform Chemical Made from Renewable Resources”. Journal of The American Chemical Society. 113, 1499−1597.

Kappe, C. (2005). “Microwave dielectric heating in synthetic organic chemistry”. Chem Soc Rev, 37, 1127e39.

Krzan, ˇ A., Kunaver, M., 2006. “Microwave heating in wood liquefaction”. J. Appl. Polym. Sci. 101, 1051–1056.

Kasli. (2008). Pembuatan Pupuk Hayati Hasil Dekomposisi Beberapa Limbah

Organik dengan Dekomposernya. Program Studi Agroekoteknologi, Fakultas

Pertanian, Universitas Andalas, Padang: tidak diterbitkan.

K, Freudenberg., & A.C. Nash (eds) (1968). Constitution and Biosynthesis of

Lignin. Berlin: Springer-Verlag.

Kim, S., dan Dale, B.E. (2004). “Global Potential Bioethanol Production From

Wasted Crops and Crop Residues”. Elsevier: Biomass and Bioenergy. 26,

361 – 375.

Lebo, Stuart E., Gargulak, J.D., and McNally, T.J. (2001)."Lignin". Kirk-Othmer

Encyclopedia of Chemical Technology. John Wiley & Sons,

Inc.doi:10.1002/0471238961.12090714120914.a01.pub2. Retrieved 2007-10-14.

Li, Changzhi., Zongbao, K., Zhao, H.C., Aiqin, W., Tao, Zhang. (2010) Microwave Promoted Conversion Of Concrentated Fructose Into 5-

Hydroxymethyfurfural In Ionic Liquids In The Absence Of Catalysts.

China: Dalian Institute Of Chemical Physics.

Lynd, L.R., Cushman, J.H., Nichols, R.J., dan Wyman, C.E. (1991). “Fuel ethanol from cellulosic biomass”. Science 251:1318–1323.

Maynard, B. J. (2000). “ Sonochemistry” . Chemistry, Summer 2000, 17. Mosier, N., Wyman, C., Dale, B., Elander, R., Lee, Y.Y., Holtzapple, M., dan

Ladisch, M. (2005). “Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass”. Bioresour Technol. 96: 673-686.

55

Henny Dikarinawati, 2014

Penggunaan Radiasi Microwave Pada Konversi Selulosa Menjadi 5- Idroksimetilfurfural (HMF) Dari Biomassa Jerami Padi Dengan Media Zncl2 Dan Katalis CrCl3

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edus

Ooshima H., K. Aso., dan Y. Harano. (1984). “Microwave treatment of cellulosic materials for their enzymatic hydrolysis”. Biotechnology Letter, 6 (5): 289-94.

Orth, A.B., Royse, D.J., dan M, Tien. (1993). “Ubiquity of lignin degrading peroxidases among various wood-degrading fungi”. Appl Environ Microbiol 59:4017-4023.

Oscar, M. (2009). “Dilute Sulfuric Acid Pretreatment of Switchgrass in Microwave Reactor for biofuel Conversion An Investigation of yields, Kinetics, and Enzymatic Digestibility of Solids”. Disertai dari Virginia Commonwealth University.

Peng, Lincai. et al (2010). “Catalytic Conversion of Cellulose to Levulinic Acid

by Metal Chlorides”. Open Acces.(15), 5258-5272.

Perez J., J. Munoz-Dorado, T. de la Rubia dan J. Martinez. (2002).

Biodegradation and biological treatments of cellulose, hemicellulose and lignin.an overview. Int. Microbiol. 5:53-63.

Potthast, Antje. et al. (2002). “Degradation of cellulosic materials by heating in DMAc/LiCl”. Tetrahedron Letters 43, 77557-7759.

Rosatella, andreia A. et al. (2011). “5-Hydroxymethylfurfural (HMF) as a Building Block Platform: Biological Properties, Synthesis and Synthetic

Applications”. Green Chemistry, 13, 754.

Sumada, K., Tamara, P., dan Alqani, F. (2011). “Kajian Proses Isolasi Α - Selulosa dari Limbah Batang Tanaman Manihot Esculenta Crantz yang

Efisien”. Jurnal Teknik Kimia, 5, (2), 434-438.

Swatloski, R.P., Spear, S.K., John, D., Holbrey, J.D., dan Rogers, R.D., 2002.

Dissolution of cellulose with ionic liquids. J. Am. Chem. Soc. 124, 4974–

4975.

Tim Puslitbang Indhan Balitbang Dephan (Kol. Umar S. Tarmansyah).

“Pemanfaatan Serat Rami untuk Pembuatan Selulosa”, (Online), (http://buletinlitban.dephan.go.id/index.asp?vnomor=18&mnorutisis=3, diakses 26 April 2013).

Ulfstad, L. (2013). Rheological Study of Cellulose Dissolve in Aqueous ZnCl2.

Thesis Master Teknik Sains pada Karlstads Universitet, Swedia: tidak diterbitkan.

Wikipedia. (2013). Hemicellulose. [Online] tersedia

http://en.wikipedia.org/wiki/Hemicellulose.html[15 Novomber 2013]. Wikipedia. (2011). Hydroxymethylfurfural. [online] tersedia

http://en.wikipedia.org/wiki/Hydroxymethylfurfural.html [07 Oktober 2013]