STUDI PENDAHULUAN REAKSI KONVERSI SELULOSA DARI BIOMASSA JERAMI PADI MENJADI 5-HIDROKSIMETILFURFURAL MENGGUNAKAN KATALIS KROMIUM KLORIDA DAN HIDROGEN KLORIDA.

Francisca Dewi Octafiani, 2013

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL... vi

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ... xi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 4

1.3 Batasan Masalah ... 4

1.4 Tujuan Penelitian ... 5

1.5 Manfaat Penelitian ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Biomassa Lignoselulosa ... 6

2.2 HMF (5-Hidroksimetilfurfural) ... 11

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 21

3.1 Lokasi Penelitian ... 21

3.2 Alat dan Bahan ... 21

3.2.1 Alat ... 21

3.2.2 Bahan ... 21

3.3 Desain Penelitian ... 22

3.4 Prosedur Penelitian ... 24

Francisca Dewi Octafiani, 2013

3.4.2 Reaksi Konversi Selulosa Jerami Padi

Menjadi 5-Hidroksimetilfurfural ... 24

3.4.3 Pemisahan 5-Hidroksimetilfurfural dari Hasil Konversi ... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 27

4.1 Hasil ... 27

4.1.1 Delignifikasi Jerami Padi ... 27

4.1.2 Proses Konversi Selulosa Menjadi HMF (5-Hidroksimetilfurfural) Dari Biomassa Jerami Padi . 30 4.1.3 Pemisahan Hasil 5-Hidroksimetilfurfural Dari Pelarutnya ... 45

4.2 Pembahasan ... 49

4.2.1 Delignifikasi Jerami Padi ... 49

4.2.2 Proses Konversi Selulosa Menjadi HMF (5-Hidroksimetilfurfural) Dari Biomassa Jerami Padi . 51 4.2.3 Pemisahan Hasil 5-Hidroksimetilfurfural Dari Pelarutnya ... 62

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 65

5.1 Kesimpulan ... 65

5.2 Saran ... 65

DAFTAR PUSTAKA ... 67

Francisca Dewi Octafiani, 2013

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kandungan Selulosa Pada Beberapa Jenis Tanaman

Lignoselulosa ... 8 Tabel 4.1 Absorbansi Scanning UV Standar HMF ... 32 Tabel 4.2 Absorbansi UV Hasil Konversi (Triplo) Pada Panjang

Gelombang 284 Nm ... 33 Tabel 4.3 Hasil Uji HPLC Standar HMF Dengan Gradient

Fasa Gerak Methanol :Asam Sulfat 0,05% (50:50) ... 34 Tabel 4.4 Tabel Uji Hasil HPLC Hasil Konversi Tanpa Penambahan

HCl Dengan Fasa Gerak Methanol : Asam Sulfat 0,05%

(50:50) ... 35 Tabel 4.5 Tabel Hasil Uji HPLC Hasil Konversi dengan penambahan HCl 1% Dengan Gradient Fasa Gerak Methanol : Asam

Sulfat 0,05% (50:50) ... 36 Tabel 4.6 Tabel Hasil Uji HPLC Hasil Konversi dengan penambahan

HCl 5% Dengan Gradient Fasa Gerak Methanol :Asam

Sulfat 0,05% (50:50) ... 37 Tabel 4.7 Tabel Hasil Uji HPLC Hasil Konversi dengan penambahan

HCl 10% Dengan Gradient Fasa Gerak Methanol :Asam

Sulfat 0,05% (50:50) ... 38 Tabel 4.8 Tabel Hasil Uji HPLC Hasil Konversi dengan penambahan

HCl 15% Dengan Gradient Fasa Gerak Methanol :Asam

Sulfat 0,05% (50:50) ... 39 Tabel 4.9 Tabel Hasil Uji HPLC Hasil Konversi dengan penambahan

HCl 20% Dengan Gradient Fasa Gerak Methanol :Asam

Sulfat 0,05% (50:50) ... 40 Tabel 4.10 Tabel Hasil Uji HPLC Hasil Konversi dengan penambahan

HCl 25% Dengan Gradient Fasa Gerak Methanol :Asam Sulfat 0,05% (50:50) ... 41 Tabel 4.11 Tabel Hasil Uji HPLC Dengan Gradient Fasa Gerak

Methanol :Asam Sulfat 0,05% (30:70) ... 43 Tabel 4.12 Tabel Hasil Uji HPLC Dengan Gradient Fasa Gerak

Methanol :Asam Sulfat 0,05% (10:90) ... 45 Tabel 4.13 Proses Pemisahan Ekstraksi Cair-Cair ... 46

Francisca Dewi Octafiani, 2013

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Konversi Biomassa Sebagai Bahan Bakar Non Fosil . 7

Gambar 2.2 Struktur Kimia Rantai Selulosa ... 8

Gambar 2.3 Struktur Kimia Lignin ... 9

Gambar 2.4 Struktur HMF ... 11

Gambar 2.5 HMF Sebagai Prekursor Senyawa Lainnya ... 14

Gambar 2.6 Jalur Pembentukan HMF dari Glukosa ... 15

Gambar 2.7 Beberapa Proses Konversi Menjadi HMF Dari Biomassa, Selulosa, Glukosa Dan Fruktosa ... 17

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 23

Gambar 4.1 Jerami Yang Telah Diserbukkan Menggunakan Blender ... 27

Gambar 4.2 Proses Delignifikasi Jerami Padi ... 27

Gambar 4.3 Proses Pencucian Jerami Padi Yang Telah Didelignifikasi ... 28

Gambar 4.4. Proses Perendaman Jerami Padi Yang Telah Didelignifikasi Dengan Larutan NaOH 5% ... 29

Gambar 4.5 Hasil FTIR Jerami Sebelum Delignifikasi (Hijau), Jerami Setelah Delignifikasi (Hitam) Dan Whatman Paper(Biru) .... 30

Gambar 4.6 Hasil Konversi Dari Variasi Konsentrasi HCl Pada Konversi Selulosa Jerami Padi Menjadi HMF ... 31

Gambar 4.7 Hasil Spektrum GC-MS Reaksi Konversi Selulosa Biomassa Jerami Padi ... 31

Gambar 4.8 Hasil Uji Scanning UV Standar HMF ... 32

Gambar 4.9 Kromatogram HPLC Standar HMF Dengan Gradient Fasa Gerak Methanol :Asam Sulfat 0,05% (50:50) ... 34

Gambar 4.10 Kromatogram HPLC Hasil Konversi Tanpa Penambahan HCl (I-III) Dengan Gradient Fasa Gerak Methanol :Asam Sulfat 0,05% (50:50) ... 35 Gambar 4.11 Kromatogram HPLC Hasil Konversi Dengan Penambahan

Francisca Dewi Octafiani, 2013

Methanol :Asam Sulfat 0,05% (50:50) ... 36 Gambar 4.12 Kromatogram HPLC Hasil Konversi Dengan Penambahan

HCl 5% (I-III) Dengan Gradient Fasa Gerak

Methanol :Asam Sulfat 0,05% (50:50) ... 37 Gambar 4.13 Kromatogram HPLC Hasil Konversi Dengan Penambahan

HCl 10% (I-III)Dengan Gradient Fasa Gerak

Methanol :Asam Sulfat 0,05% (50:50) ... 38 Gambar 4.14 Kromatogram HPLC Hasil Konversi Dengan Penambahan

HCl 15% (I-III) Dengan Gradient Fasa Gerak

Methanol :Asam Sulfat 0,05% (50:50) ... 39 Gambar 4.15 Kromatogram HPLC Hasil Konversi Dengan Penambahan

HCl 20% (I-III) Dengan Gradient Fasa Gerak

Methanol :Asam Sulfat 0,05% (50:50) ... 40 Gambar 4.16 Kromatogram HPLC Hasil Konversi Dengan Penambahan

HCl 25% (I-III) Dengan Gradient Fasa Gerak

Methanol :Asam Sulfat 0,05% (50:50) ... 41 Gambar 4.17 Kromatogram HPLC (a) Standar HMF; Dan Hasil Konversi

Dengan Penambahan HCl 1% (b); 5% (c); 10%

(d) Dengan Gradient Fasa Gerak Methanol :Asam Sulfat

0,05% (30:70) ... 42

Gambar 4.18 Kromatogram HPLC (a) Standar HMF; Dan Hasil Konversi Dengan Penambahan HCl 1% (b); 5%

(c); 10% (d) Dengan Gradient Fasa Gerak Methanol :Asam Sulfat 0,05% (10:90) ... 44 Gambar 4.19 Hasil Uji TG-DTA Pada hasil Konversi Selulosa Jerami

Padi Dengan Penambahan HCl 1% ... 48 Gambar 4.20. Set Alat Destilasi Bertingkat ... 48 Gambar 4.21 Proses Destilasi Sederhana (a); (b) Hasil Destilat;

(b) Sisa Hasil Destilasi Sederhana. ... 49 Gambar 4.22 Reaksi Delignifikasi Menggunakan Larutan NaOH ... 50 Gambar 4.23 Mekanisme Pemecahan Ikatan Antar Monomer Pada Selulosa 52 Gambar 4.24 Mekanisme Pengubahan Monomer Glukosa Menjadi Fruktosa 54 Gambar 4.25 Mekanisme Pengubahan Fruktosa Menjadi

Francisca Dewi Octafiani, 2013

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Lampiran Perhitungan Pembuatan Larutan ... 70

Lampiran 2. Lampiran Hasil Pengujian FTIR ... 73

Lampiran 3. Lampiran Hasil Pengujian TG-DTA ... 74

Lampiran 4. Lampiran Hasil Pengujian GC- MS ... 75

1

Francisca Dewi Octafiani, 2013

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Ketersediaan sumber bahan bakar fosil yang terus menipis mendorong para peneliti untuk mengembangkan usaha dalam menanggulangi masalah ini diantaranya menggunakan energi terbarukan yaitu energi panas bumi, bioetanol, energi angin, dan juga biomassa. Salah satu energi terbarukan yang cukup menjanjikan adalah biomassa. Biomassa merupakan sumber energi terbarukan yang tidak akan pernah habis karena ketersediaannya yang melimpah dan terdapat di seluruh tempat di dunia, selain itu proses regenerasi biomassa ini tidak memerlukan waktu yang lama.

Bahan baku biomassa ini berasal dari tumbuhan yang berbentuk pati, trigliserida dan lignoselulosa. Pati diubah menjadi etanol melalui proses biokimia menggunakan bakteri tertentu menjadi bahan bakar. Trigliserida dapat diubah dengan proses kimia menjadi bahan bakar biodiesel. Lignoselulosa dapat diubah menjadi alkana cair dengan 3 cara, diantaranya dapat diubah menjadi HMF (5-Hidroksimetilfurfural), furfural, dan bio-oil (Alonso et al.2010) dengan proses termokimia (gasifikasi, pirolisis, liquifikasi) ataupun hidrolisis (katalitik dan biokimia).

Produk dehidrasi dari heksosa menjadi 5-Hidroksimetilfurfural (HMF) akan menjadi kunci dalam kebangkitan energi yang berasal dari makhluk hidup. Analog enam karbon dalam komoditas kimia ini seperti asam terephtalik dan

2

Francisca Dewi Octafiani, 2013

heksametilenadiamin dapat dikonversi dengan metode langsung ke berbagai asam yang diperlukan seperti 2,5-dimetilfuran (DMF) sebagai bahan bakar. Hingga saat ini, bahan utama konversi menjadi HMF adalah glukosa dan fruktosa yang merupakan bahan – bahan pangan (Caratzoulas dan Vlachos, 2011, dan Zhao et al, 2007), sehingga dibutuhkan sumber lain agar kebutuhan pangan dunia tidak terganggu.

Selulosa merupakan polimer yang paling berlimpah di dunia dengan perkiraan produksi sebanyak 1,5x1012 ton setiap tahun dan dipertimbangkan sebagai sumber material mentah yang hampir tidak akan habis. Selama ini selulosa dimanfaatkan untuk bahan baku pada produksi kertas, papan, kimia, dan produk industri lainnya. Selulosa mendapat banyak perhatian lebih di seluruh dunia (Zhang et al, 2007). Di Indonesia sendiri terdapat sumber selulosa yang melimpah, misalnya saja yang terdapat pada batang pohon pisang, jerami padi, jerami gandum, dan dari tanaman tebu. Indonesia sebagai Negara agraris yang menghasilkan jerami padi yang cukup banyak, belum memanfaatkan jerami padi sebagai biomassa dalam penghasil senyawa kimia yang lebih berdaya guna. Produksi padi nasional tahun 2008 sebesar 57,157 juta ton (Deptan, 2009), dengan demikian produksi jerami nasional diperkirakan mencapai 80,02 juta ton. Potensi jerami yang sangat besar ini sebagian besar masih disia-siakan oleh petani. Sebagian besar jerami hanya dibakar menjadi abu, sebagian kecil dimanfaatkan untuk pakan ternak dan media jamur merang (Isroi, 2009).

3

Francisca Dewi Octafiani, 2013

Menurut Ye Sun dan Cheng (2005), kandungan dalam jerami padi adalah selulosa (40-45%), hemiselulosa (17-25%), lignin (20%) dan mineral fosfor (0,016 – 0,02%) serta kalsium (0,4%). Tingginya kandungan selulosa dan lignin pada jerami padi menyebabkan bahan tersebut sulit terdekomposisi secara alami (Kasli, 2011).

Penelitian dalam proses konversi biomassa lignoselulosa-selulosa-HMF telah menjadi topik yang mulai dikembangkan beberapa tahun belakangan yang ditunjukkan dari beberapa review yang dipublikasikan yang membahas proses konversi ini. Bulushev pada tahun 2001 melakukan review dan kajian dari beberapa artikel penelitian konversi biomassa menggunakan katalis melalui proses pirolisis. Sedangkan Binder dan Raines (2009) melakukan penelitian fruktosa, glukosa dan lignoselulosa yang dikumpulkan dalam satu artikel ilmiah. Penelitian lainnya yang fokus pada konversi selulosa, fruktosa dan glukosa menjadi HMF (Stalsberg et al, 2011, Azadi et al, 2012, Li et al, 2010, dan Rosatela et al, 2011) membahas mengenai sintesis HMF, pengubahan senyawa HMF menjadi senyawa lain berdasarkan gugus hidroksil, aldehid dan furan yang terkandung dalam HMF.

Penelitian tentang konversi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural menjadi alkana cair lainnya sangat terbuka untuk diteliti lebih lanjut. Penelitian dengan menggunakan bahan–bahan biomassa ini mencakup pada pemilihan jenis pelarut, jenis katalis dan proses yang sesuai untuk mengoptimalkan jalur reaksi konversi biomassa ini masih terbuka. Dalam penelitian studi pendahuluan reaksi konversi selulosa menjadi 5-Hidroksimetilfurfural dari jerami padi dilakukan menggunakan

4

Francisca Dewi Octafiani, 2013

DMA-LiCl yang merupakan adaptasi dari Binder dan Raines (2008) dengan menggunakan katalis CrCl3.6H2O dan beberapa variasi konsentrasi HCl.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas, rumusan masalah dalam penelitian ini adalah 1. Berapa kadar selulosa yang dapat dihasilkan pada proses delignifikasi

menggunakan larutan NaOH 15%?

2. Apakah penggunaan DMA-LiCl dengan katalis Kromium Klorida dan penambahan variasi katalis Hidrogen Klorida dapat mengkonversi selulosa dari jerami padi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural?

3. Bagaimana karakterisasi hasil dari reaksi konversi selulosa dari biomassa jerami padi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural?

1.3. Batasan Masalah

Agar penelitian lebih terarah dan mencapai sasaran yang diharapkan maka dalam penelitian ini variabel-variabel yang dikaji dibatasi dalam beberapa hal. Adapun batasan –batasan masalahnya sebagai berikut

1. Kondisi pemanasan selama 24 jam dilakukan pada suhu 50°C.

2. Pada kondisi pemanasan selama 2 jam dilakukan pada suhu 100-110° C.

3. Perbandingan volume, massa katalis CrCl3.6H2O disamakan pada setiap konversi dalam berbagai konsentrasi HCl (0, 5%, 10%, 15%, 20% dan 25%).

5

Francisca Dewi Octafiani, 2013 1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah 1. Mendelignifikasi dari jerami padi.

2. Mengetahui metode proses konversi selulosa menjadi 5-Hidroksimetilfurfural (HMF) dari biomassa jerami padi menggunakan katalis CrCl3.6H2O dan HCl. 3. Mengetahui Karakterisasi dari hasil reaksi konversi selulosa menjadi

5-Hidroksimetilfurfural (HMF) dari biomassa jerami padi menggunakan katalis CrCl3.6H2O dan HCl.

1.5. Manfaat Penelitian

Kegunaan dari penelitian ini adalah

1. Memberikan nilai tambah pada biomassa jerami padi yang selama ini masih belum digunakan secera optimal.

2. Menghasilkan senyawa HMF (5-Hidroksimetilfurfural) dari biomassa jerami padi, HMF dapat diubah atau direaksikan kembali menjadi DMF dan levulinic acid, DFA, DFF, serta bahan kimia lainnya.

21

Francisca Dewi Octafiani, 2013

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian studi pendahuluan reaksi konversi selulosa jerami padi menjadi 5-Hydroxymethylfurfural dilaksanakan di Laboratorium Riset Kimia Universitas Pendidikan Indonesia.

3.2. Alat dan Bahan 3.2.1 Alat

Alat yang akan digunakan dalam proses delignifikasi jerami padi adalah set neraca analitik, gelas kimia 600 mL, corong Buchner, labu Erlenmeyer berpenghisap, pH indikator kaca arloji, spatula, batang pengaduk. Alat yang digunakan pada prose konversi selulosa jerami padi menjadi 5-Hydroxymethylfurfural adalah gelas kimia 100 mL, termometer, magnetic strirer, heater, penangas minyak, statif dan klem, corong, botol vial serta, alat untuk analisis hasil produk HMF adalah HPLC dan spectrometer UV. Pada analisis gugus pada hasil proses delignifikasi dilakukan menggunakan alat FTIR (SHIMADZU, FTIR-8400). Corong pisah dan set alat destilasi digunakan pada proses pemisahan hasil konversi selulosa jerami padi menjadi HMF.

3.2.2 Bahan

Bahan habis yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah jerami padi yang berasal dari sukabumi, NaOH dan aquades untuk melakukan delignifikasi jerami padi. LiCl produksi Merck, DMAc produksi Merck, HCl p.a produksi

22

Francisca Dewi Octafiani, 2013

Merck, dan CrCl3.6H2O produksi Merck untuk konversi selulosa menjadi HMF. Standar 5-Hidroksimetilfurfural produksi Merck, kertas saring, plastik wrap dan aluminium foil.

3.3. Desain Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk mengkonversi selulosa dari jerami padi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural (HMF) menggunakan katalis CrCl3.6H2O dan HCl. Tahapan penelitian secara berurutan yaitu mendelignifikasi jerami padi yang kemudian dilakukan dikarakterisasi menggunakan FTIR. Tahapan selanjutnya adalah konversi selulosa jerami padi menjadi HMF dengan menggunakan katalis CrCl3.6H2O dan dikarakterisasi mengggunakan spektofotometer UV dan HPLC (High Perfomance Liquid Chromatography). Tahapan selanjutnya adalah memisahkan HMF dari pelarutnya menggunakan ekstraksi cair-cair. Prosedur yang dilakukan dengan mengadaptasi dari prosedur yang dikembangkan oleh literatur. Proses delignikasi (Heradewi, 2007), reaksi konversi (Binder dan Raines, 2009), pengujian UV dan proses pemisahan senyawa produk menggunakan dietil eter (Dutta, et al, 2011) dan pemisahan menggunakan etilasetat (Wang et al, 2009). Tahapan-tahapan yang dilakukan dengan beberapa tahapan yang berurutan seperti telihat pada Gambar 3.1.

23

Francisca Dewi Octafiani, 2013

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Jerami padi

Jerami padi yang telah dibersihkan

- Dicuci, - Dikeringkan

- Didelignifikasi menggunakan larutan NaOH 15%

- Disaring

- Dicuci aquades hingga netral

- Dikeringkan

Residu Filtrat

Reaksi konversi selulosa menjadi

5-Hidroksimetilfurfural

Dikarakterisasi FTIR Selulosa Hasil

Delignifikasi Jerami Padi

Filtrat Residu

Hasil Reaksi Konversi Selulosa Menjadi 5-Hidroksimetilfurfural

Disaring

Dikarakterisasi FTIR, HPLC,

GC-MS, UV-Vis

Destilasi

Hasil Hasil

24

Francisca Dewi Octafiani, 2013 3.4. Prosedur Penelitian

3.4.1 Proses Delignifikasi Jerami Padi

Jerami padi yang sudah kering ditimbang sebanyak 10 gram dimasukkan ke dalam gelas kimia. Larutan NaOH 15% dicampurkan pada jerami lalu aduk hingga tidak ada jerami yang tertinggal di dasar gelas. Ditutup menggunakan plastik wrap dan didiamkan pada suhu ruangan selama 24 jam.

Setelah 24 jam dilakukan penyaringan menggunakan corong Buchner. Sisa jerami yang tertinggal di corong Buchner di cuci dengan aquades hingga pH bilasan 6-7 lalu keringkan dalam oven. Setelah kering, didinginkan lalu ditimbang.

Setelah didelignifikasi, dilakukan karakterisasi sampel menggunakan metode spektroskopi Inframerah (FTIR). Penggunaan metode FTIR dilakukan untuk mengetahui gugus fungsi yang menyusun produk dengan alat FTIR di Laboratorium Kimia Instrumen UPI.

3.4.2 Reaksi Konversi Selulosa Jerami Padi Menjadi

5-Hidroksimetilfurfural

Sebanyak 120 mg selulosa jerami padi dicampurkan dengan 35 mg LiCl dan 20 mL DMAc lalu distirer selama 24 jam dengan suhu pemanasan 50°C. Setelah pemanasan dan pengadukan 24 jam, ditimbang 12 mg CrCl3.6H2O lalu larutkan dalam 1 tetes HCl (0,1%, 5%, 10%, 15%, 20%). CrCl3.6H2O yang dilarutkan dalam HCl di tambahkan pada campuran sebelumnya dan dilakukan pengadukan yang kuat dan konstan pada suhu 100-110 °C selama 2 jam. Setelah 2

25

Francisca Dewi Octafiani, 2013

jam dinginkan larutan hasil, kemudian disaring. Percobaan dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali (triplo).

Hasil dari reaksi konversi selulosa jerami padi dilakukan karakterisasi untuk mendeteksi keberadaan senyawa 5-Hidroksimetilfurfural yang diinginkan. Karakterisasi dilakukan menggunakan GC-MS, Spektrofotometri UV-vis, dan HPLC.

3.4.3 Pemisahan 5-Hydroxymethylfurfural Dari Hasil Produk

Hasil konversi selulosa jerami padi menjadi 5-Hidroksimetilfurfural dilakukan menggunakan ekstraksi cair-cair (aquades, methanol, etanol, dietileter, etilasetat), dan destilasi bertingkat.

Proses ekstraksi hasil produk dilakukan dengan mencampurkan pelarut organik pada hasil konversi selulosa jerami padi menjadi 5-Hydroxymethylfurfural dengan bermacam pelarut organik.

Pelarut yang digunakan adalah antara lain: aquades, methanol, etanol, dietil eter, etilasetat, kloroform, n-heksana, 2-butanol. 5 mL masing – masing larutan (aquades, methanol, etanol, kloroform, n-heksana, 2-butanol) dicampurkan pada 8 mL hasil produk. Campuran dikocok dalam corong pisah hingga kuat, diamati, jika terdapat 2 fasa atau tidak. Jika terjadi larutan dipisahkan.

Ekstraksi menggunakan beberapa kali proses dilakukan dengan menambahkan pelarut pada hasil yang telah diekstraksi. Hal ini dilakukan untuk memastikan ekstraksi sudah selesai. Dilakukan menggunakan 2 pelarut berbeda yaitu dietil eter dan etilasetat. Diamati terjadi atau tidaknya dua fasa pada campuran tersebut. Jika terjadi dua fasa, maka larutan dipisahkan.

26

Francisca Dewi Octafiani, 2013

Dietil eter ditambahkan pada corong pisah selama 3 kali ekstraksi sebanyak 3 mL setiap ekstraksi. Diamati terjadi atau tidaknya dua fasa pada campuran tersebut. Jika terjadi dua fasa, maka larutan dipisahkan.

Etilasetat ditambahkan pada hasil yang telah ditambahkan aquades sebanyak 1 gram sebelumnya. Ekstraksi dilakukan hingga 8 kali sebanyak 3 mL setiap kali ekstraksi. Diamati terjadi atau tidaknya dua fasa pada campuran tersebut. Jika terjadi dua fasa, maka larutan dipisahkan.

Produk konversi selulosa menjadi HMF dengan penambahan HCl 10 % diuji TGA-DTA. Hasil konversi dengan penambahan HCl 10% ini dipisahkan dengan cara destilasi. Hasil konversi dengan penambahan HCl 10% di masukkan dalam labu dasar bulat dan di destilasi hingga suhu 160°C. Destilat yang dihasilkan di pisahkan.

65

Francisca Dewi Octafiani, 2013

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa; 1. Proses delignifikasi berhasil dilakukan menggunakan larutan NaOH 15%

dan dihasilkan selulosa dari jerami padi sebanyak 37,76%.

2. Proses konversi selulosa dari jerami padi dilakukan dengan menggunakan katalis CrCl3.6H2O menjadi 5-Hidroksimetilfurfural dengan variasi konsentrasi HCl yaitu 0%, 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25% dengan hasil tertinggi dihasilkan pada penambahan konsentrasi HCl 10%.

3. Pengujian dengan HPLC memberikan pemisahan yang baik pada gradien komposisi fasa gerak Methanol : Asam Sulfat 0,05% dengan perbandingan 10:90. Perbandingan persen area kromatogram HPLC pada hasil dengan penambahan HCl 10% ini dihasilkan 5-Hidroksimetilfurfural sebesar 1,9 mL/120 mg selulosa jerami padi.

5.2 Saran

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

1. Sebelum proses delignifikasi, perlu pengkarakterisasi sampel jerami lebih lanjut.

66

Francisca Dewi Octafiani, 2013

2. Kondisi optimum dalam reaksi menghasilkan HMF masih memerlukan penelitian lebih lanjut.

3. Diperlukan kontrol positif baik pada pengubahan selulosa menjadi glukosa menggunakan DMAc-LiCl, dan ketika pengubahan glukosa menjadi fruktosa dengan menggunakan CrCl3.6H2O.

4. Proses pemisahan HMF menggunakan destilasi, diperlukan proses destilasi yang lain, yaitu pemisahan dengan destilasi vakum.

5. Karakterisasi HPLC masih memerlukan percobaan dengan perbedaan gradien, laju alir dan jenis fasa gerak agar menghasilkan puncak kromatogram yang terpisah dengan baik.

67

Francisca Dewi Octafiani, 2013

DAFTAR PUSTAKA

Achmadi, S.S. (1990). Kimia Kayu. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Pendidikan Tinggi Pusat Antar Universitas Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Alonso D.M., Bond J.Q., and Dumestic J.A. (2010). “Catalytic Conversion Of Biomass To Biofuels”. Green Chemistry, (12), 1493-1513.

Binder, Joseph B., and Raines, Ronald T. (2009). “Simple Chemical Transformation of Lignocellulosic Biomass into Furans for Fuels and Chemicals”. Journal American Chemical Society, 131 (5), 1979-1985. Cottier, L.; Descotes, G. (1991). Trend. Heterocycl. Chem. 2, 233.

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.

Dull, G. (1895). Chem. Ztg. 19, 216.

Dutta, Saikat. et al. (2011). “Direct Conversion Of Cellulose And Lignocellulosic Biomass Into Chemicals And Biofuel With Metal Chloride Catalysts”. Journal of Catalysis. 288. 8–15.

Fengel, D. and G. Wegener. (1984). Wood: Chemistry,Ultrastructure, Reactions. Walter de Gruyter & Co: Berlin.

Garatzoulas, Stavros., Vlachos, Dionisios G. (2011). “Converting Fructose To 5-Hydroxymethylfurfural: A Quantum Mechanics/Molecular Mechanics Study Of The Mechanism And Energetic”. Carbohydrate Research. 346,664–672.

Gunam, I.B.W., N.S, Antara. (1999). “Study on Sodium Hydroxide Treatment of Corn Stalk to Increase Its Cellulose Saccharification Enzymatically by Using Culture Filtrate of Trichoderma reesei. Gitayana”. Agricultur Technology Journal. 5 (1): 34-38.

Helmark, Susanne. (2009). Renewable Chemical : Catalytic Conversion of Biomass to Value-added Chemicals. [online] Tersedia: http://www.katalyse.kemi.dtu.dk/Projects/Renewable%20Chemicals.aspx [12 Oktober 2012]

Heradewi. (2007). ”Isolasi Lignin Dari Lindi Hitam Proses Pemasakan Organosolv Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)”. Institut Pertanian Bogor: Tidak Diterbitkan.

68

Francisca Dewi Octafiani, 2013

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.

Judoamidjojo, R.M., E.G Said, dan L. Hartoto. (1989). Biokonversi. PAU Bioteknologi Institut Pertanian Bogor.

Kasli. (2011). Pembuatan Beberapa Pupuk Hayati Hasil Dekomposisi. [online] Tersedia:

http://lp.unand.ac.id/?pModule=penelitian&pSub=penelitian&pAct=detail &id=137& bi=20.html [12 Oktober 2011].

Kuster, B. M. F. (1990). Starch/Stärke. 42, 314.

Lewkowski, Jaroslaw. (2001). “Synthesis, Chemistry And Applications Of 5-Hydroxymethylfurfural And Its Derivative”. General Papers Arkivoc, 2, 17–54.

Martin Jr. Oscar L. (2009). Dilute Sulfuric Acid Pretreatment of Switchgrass in Microwave Reactor for Biofuel Conversion: An Investigation of Yields, Kinetics, and Enzymatic Digestibility of Solids. Disertasi Doktor pada teknik kimia univesitas Commonwealth Virginia: Tidak Diterbitkan. Peng, Lincai. et al. (2010). “Catalytic Conversion of Cellulose to Levulinic Acid

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

Poedjiadi, anna, FM Titin Supriyanti. (2009). Dasar – Dasar Biokimia. Jakarta:UI-Press.

Potthast, Antje. et al. (2002). “Degradation of cellulosic materials by heating in DMAc/LiCl”. Tetrahedron Letters 43, 7757–7759.

Rosatella, andreia A. et al. (2011). ”5-Hydroxymethylfurfural (HMF) as a Building Block Platform: Biological Properties, Synthesis and Synthetic Applications”. Green Chemistry, 13, 754.

Rung, chan sun, (2010). Cereal Straw as a Resource for Suistainable Biomaterials and Biofuels. Amsterdam: Elsevier.

Saharudi, Wawan. (2010). Pembuatan α-Selulosa dari Batang Pisang sebagai Bahan Baku Alternatif Pembuatan Kertas dengan Proses Delignifikasi. Laporan Penelitian. Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jawa Timur.

Setiabudi, Agus. (2012). Kimia Material dan Aplikasinya untuk Katalis, Konversi Biomassa dan Proses Lainnya. Universitas Pendidikan Indonesia : Position Paper.

69

Francisca Dewi Octafiani, 2013

Wang, pan. et al. (2010). “Catalytic Hydrolysis of Lignocellulosic Biomass Into 5-Hydroxymethylfurfural in Ionic Liquid”. Bioresource Technology, 102, 4179–4183.

Wikipedia. (2011). Hydroxymethylfurfural. [online] tersedia http://en.wikipedia.org/wiki/Hydroxymethylfurfural.html [07 oktober 2011]

Zhang, Y.-H. et al. (2007). “Biotechnol”. Bioeng. 97, 214–223.

Dietil eter ditambahkan pada corong pisah selama 3 kali ekstraksi sebanyak 3 mL setiap ekstraksi. Diamati terjadi atau tidaknya dua fasa pada campuran tersebut. Jika terjadi dua fasa, maka larutan dipisahkan.

Etilasetat ditambahkan pada hasil yang telah ditambahkan aquades sebanyak 1 gram sebelumnya. Ekstraksi dilakukan hingga 8 kali sebanyak 3 mL setiap kali ekstraksi. Diamati terjadi atau tidaknya dua fasa pada campuran tersebut. Jika terjadi dua fasa, maka larutan dipisahkan.

Produk konversi selulosa menjadi HMF dengan penambahan HCl 10 % diuji TGA-DTA. Hasil konversi dengan penambahan HCl 10% ini dipisahkan dengan cara destilasi. Hasil konversi dengan penambahan HCl 10% di masukkan dalam labu dasar bulat dan di destilasi hingga suhu 160°C. Destilat yang dihasilkan di pisahkan.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa; 1. Proses delignifikasi berhasil dilakukan menggunakan larutan NaOH 15%

dan dihasilkan selulosa dari jerami padi sebanyak 37,76%.

2. Proses konversi selulosa dari jerami padi dilakukan dengan menggunakan katalis CrCl3.6H2O menjadi 5-Hidroksimetilfurfural dengan variasi konsentrasi HCl yaitu 0%, 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, dan 25% dengan hasil tertinggi dihasilkan pada penambahan konsentrasi HCl 10%.

3. Pengujian dengan HPLC memberikan pemisahan yang baik pada gradien komposisi fasa gerak Methanol : Asam Sulfat 0,05% dengan perbandingan 10:90. Perbandingan persen area kromatogram HPLC pada hasil dengan penambahan HCl 10% ini dihasilkan 5-Hidroksimetilfurfural sebesar 1,9 mL/120 mg selulosa jerami padi.

5.2 Saran

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

1. Sebelum proses delignifikasi, perlu pengkarakterisasi sampel jerami lebih lanjut.

2. Kondisi optimum dalam reaksi menghasilkan HMF masih memerlukan penelitian lebih lanjut.

3. Diperlukan kontrol positif baik pada pengubahan selulosa menjadi glukosa menggunakan DMAc-LiCl, dan ketika pengubahan glukosa menjadi fruktosa dengan menggunakan CrCl3.6H2O.

4. Proses pemisahan HMF menggunakan destilasi, diperlukan proses destilasi yang lain, yaitu pemisahan dengan destilasi vakum.

5. Karakterisasi HPLC masih memerlukan percobaan dengan perbedaan gradien, laju alir dan jenis fasa gerak agar menghasilkan puncak kromatogram yang terpisah dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

Achmadi, S.S. (1990). Kimia Kayu. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Pendidikan Tinggi Pusat Antar Universitas Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Alonso D.M., Bond J.Q., and Dumestic J.A. (2010). “Catalytic Conversion Of Biomass To Biofuels”. Green Chemistry, (12), 1493-1513.

Binder, Joseph B., and Raines, Ronald T. (2009). “Simple Chemical Transformation of Lignocellulosic Biomass into Furans for Fuels and Chemicals”. Journal American Chemical Society, 131 (5), 1979-1985. Cottier, L.; Descotes, G. (1991). Trend. Heterocycl. Chem. 2, 233.

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.

Dull, G. (1895). Chem. Ztg. 19, 216.

Dutta, Saikat. et al. (2011). “Direct Conversion Of Cellulose And Lignocellulosic Biomass Into Chemicals And Biofuel With Metal Chloride Catalysts”.

Journal of Catalysis. 288. 8–15.

Fengel, D. and G. Wegener. (1984). Wood: Chemistry,Ultrastructure, Reactions. Walter de Gruyter & Co: Berlin.

Garatzoulas, Stavros., Vlachos, Dionisios G. (2011). “Converting Fructose To 5-Hydroxymethylfurfural: A Quantum Mechanics/Molecular Mechanics Study Of The Mechanism And Energetic”. Carbohydrate Research. 346,664–672.

Gunam, I.B.W., N.S, Antara. (1999). “Study on Sodium Hydroxide Treatment of Corn Stalk to Increase Its Cellulose Saccharification Enzymatically by Using Culture Filtrate of Trichoderma reesei. Gitayana”. Agricultur Technology Journal. 5 (1): 34-38.

Helmark, Susanne. (2009). Renewable Chemical : Catalytic Conversion of

Biomass to Value-added Chemicals. [online] Tersedia: http://www.katalyse.kemi.dtu.dk/Projects/Renewable%20Chemicals.aspx [12 Oktober 2012]

Heradewi. (2007). ”Isolasi Lignin Dari Lindi Hitam Proses Pemasakan Organosolv Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)”. Institut Pertanian Bogor: Tidak Diterbitkan.

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.

Judoamidjojo, R.M., E.G Said, dan L. Hartoto. (1989). Biokonversi. PAU Bioteknologi Institut Pertanian Bogor.

Kasli. (2011). Pembuatan Beberapa Pupuk Hayati Hasil Dekomposisi. [online] Tersedia:

http://lp.unand.ac.id/?pModule=penelitian&pSub=penelitian&pAct=detail &id=137& bi=20.html [12 Oktober 2011].

Kuster, B. M. F. (1990). Starch/Stärke. 42, 314.

Lewkowski, Jaroslaw. (2001). “Synthesis, Chemistry And Applications Of 5-Hydroxymethylfurfural And Its Derivative”. General Papers Arkivoc, 2, 17–54.

Martin Jr. Oscar L. (2009). Dilute Sulfuric Acid Pretreatment of Switchgrass in

Microwave Reactor for Biofuel Conversion: An Investigation of Yields, Kinetics, and Enzymatic Digestibility of Solids. Disertasi Doktor pada

teknik kimia univesitas Commonwealth Virginia: Tidak Diterbitkan. Peng, Lincai. et al. (2010). “Catalytic Conversion of Cellulose to Levulinic Acid

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

Poedjiadi, anna, FM Titin Supriyanti. (2009). Dasar – Dasar Biokimia.

Jakarta:UI-Press.

Potthast, Antje. et al. (2002). “Degradation of cellulosic materials by heating in DMAc/LiCl”. Tetrahedron Letters 43, 7757–7759.

Rosatella, andreia A. et al. (2011). ”5-Hydroxymethylfurfural (HMF) as a Building Block Platform: Biological Properties, Synthesis and Synthetic Applications”. Green Chemistry, 13, 754.

Rung, chan sun, (2010). Cereal Straw as a Resource for Suistainable

Biomaterials and Biofuels. Amsterdam: Elsevier.

Saharudi, Wawan. (2010). Pembuatan α-Selulosa dari Batang Pisang sebagai Bahan Baku Alternatif Pembuatan Kertas dengan Proses Delignifikasi. Laporan Penelitian. Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jawa Timur.

Setiabudi, Agus. (2012). Kimia Material dan Aplikasinya untuk Katalis, Konversi

Biomassa dan Proses Lainnya. Universitas Pendidikan Indonesia :

Position Paper.

Wang, pan. et al. (2010). “Catalytic Hydrolysis of Lignocellulosic Biomass Into 5-Hydroxymethylfurfural in Ionic Liquid”. Bioresource Technology, 102, 4179–4183.

Wikipedia. (2011). Hydroxymethylfurfural. [online] tersedia http://en.wikipedia.org/wiki/Hydroxymethylfurfural.html [07 oktober 2011]

Zhang, Y.-H. et al. (2007). “Biotechnol”. Bioeng. 97, 214–223.