Pembuatan selulosa hidroksi metil ester lemak sawit dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Dan Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD)
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Perkebunan kelapa sawit Indonesia berkembang dengan pesat dan pada tahun 2010
luas areal kelapa sawit Indonesia mencapai 7,8 juta ha dengan produksi Crude Palm
Oil / Minyak Sawit Mentah (CPO) 21,1 juta ton/tahun (Dirjenbun, 2010 dan Oil
World, 2010). Saat ini produksi minyak sawit masih terserap oleh pasar karena laju
peningkatan produksi beberapa minyak nabati utama lebih rendah dari laju
pertumbuhan permintaan. Namun beberapa negara pengimpor utama, seperti India
dan beberapa negara di Afrika, juga berencana mengembangkan kelapa sawit yang
akan menyebabkan pasar ekspor dari Indonesia berkurang. Oleh sebab itu, Indonesia
perlu mengupayakan alternatif pasar ekspor atau peningkatan penggunaan minyak
sawit dalam negeri.
Sejak pertengahan tahun 1999 harga CPO berfluktuasi sangat tajam dan
mencapai harga yang rendah selama sepuluh tahun terakhir. Walaupun saat ini
harga CPO berada pada tingkat yang tinggi, namun tidak menutup kemungkinan
suatu saat nanti akan terulang lagi siklus dimana harga CPO berada pada titik
terendah. Berbeda dengan minyak nabati dari tanaman semusim seperti kedele
atau rapeseed yang dapat diatur produksinya, produksi CPO cenderung terus
meningkat setiap tahun dan memungkinkan terjadinya surplus produksi.
Berdasarkan hal-hal yang dipaparkan di atas, maka diversifikasi produk hilir
dari minyak sawit harus dikembangkan sebagai salah satu upaya pemanfaatan
surplus produksi CPO Indonesia. Pada proses pembuatan minyak goreng kelapa
sawit akan diperoleh hasil samping Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) dengan
jumlah sekitar 3,5 % dari jumlah CPO yang diolah. Pada tahun 2010 produksi
ALSD yang dihasilkan mencapai 585.200 ton. Jumlah yang tidak sedikit,
sementara pemanfaatan ALSD ini umumnya hanya digunakan sebagai bahan
pembuatan sabun dengan kualitas rendah. Ada beberapa peneliti yang
Universitas Sumatera Utara
memanfaatkan ALSD ini sebagai objek penelitiannya, diantaranya adalah Santos
Correa dkk, 2011, yang memanfaatkan ASLD sebagai bahan baku biodiesel
dengan proses enzimatis (Santos Correa, dkk., 2011). Sementara itu, Chu, 2007,
memanfaatkan ALSD ini sebagai sumber squalen dan Chu, 2004, memanfaatkan
ALSD ini sebagai sumber vitamin E (Chua, 2007 dan Chu, 2004). Noor Izani dan
Ibrahim, 1996, melaporkan pemanfaatan ALSD sebagai substrat pada pembuatan
gliserida dengan biokatalis lipase pada Aspergillus niger (Noor Izani dan Ibrahim,
1996). Sedangkan Nuryanto, 1997, melaporkan pemanfaatan ALSD sebagai bahan
untuk pembuatan senyawa turunan oksigen yang diantaranya adalah senyawa
epoksi (Nuryanto, 1997). Senyawa epoksi ini merupakan senyawa yang
mempunyai kereaktifan yang tinggi sehingga dapat direaksikan dengan senyawa
lain untuk memperoleh produk-produk turunan yang mempunyai manfaat dan
nilai lebih tinggi.
Salah satu polimer alam yang jumlahnya sangat melimpah di dunia ini adalah
selulosa. Selulosa dapat dimodifikasi dan mempunyai kegunaan yang sangat luas
mulai dari bidang industri kertas, film transparan dan fotografi, plastik
biodegradable, dan untuk membran di berbagai industri (Klem, 2012). Jika dilihat
dari komposisinya, Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan limbah
padat lignoselulosa yang memiliki kandungan serat dan komposisi bahan organik
dan mineralnya yang cukup tinggi. Beberapa peneliti telah melaporkan hasil
penelitiannya dengan memanfaatkan TKKS ini, di antaranya adalah Siyamak,
dkk., 2012, yang menggunakan TKKS ini sebagai biokomposit (Siyamak, dkk.,
2012) dan pemanfaatan TKKS sebagai bahan pengisis High Density Poly Ethylene
(HDPE) (Ewulonu dan Igwe, 2011). Sementara itu Mohd. Salleh, dkk., 2010,
melaporkan mengenai gasifikasi TKKS (Mohd. Salleh, dkk., 2010). Pemanfaatan
TKKS yang lainnya adalah sebagai sumber lignophenol dan gula (Soplah, 2010
dan Zainar, dkk., 2011).
Selulosa yang terdapat di dalam TKKS lebih dari 30 %, sehingga TKKS
merupakan sumber selulosa yang sangat potensial (Nuryanto, 2000). Jumlah
TKKS yang dihasilkan oleh industri kelapa sawit di Indonesia sama dengan
Universitas Sumatera Utara
jumlah produksi CPO Indonesia, yaitu sekitar 21,1 juta ton. Jumlah yang sangat
berlimpah, yang memerlukan penanganan khusus agar tidak menjadi sumber
pencemaran lingkungan.
Berdasarkan paparan di atas, maka sangat memungkinkan jika TKKS
dimanfaatkan sebagai sumber selulosa. Untuk memperoleh selulosa dari TKKS
dapat dilakukan dengan cara delignifikasi menggunakan asam ataupun basa
(Granstrom, 2009 dan Ng, et. al., 2011). Salah satu turunan selulosa yang banyak
disintesis adalah selulosa asetat. Selulosa asetat merupakan salah satu produk
yang dapat disintesa dari selulosa (Wang, et. al., 2009).
Reaksi antara senyawa epoksi dari ALSD dengan selulosa asetat dari TKKS
diharapkan akan menghasilkan produk biopolimer yang bermanfaat. Gugus fungsi
epoksi atau cincin tiga oksiran merupakan gugus aktif, begitu juga dengan gugus
asetat yang terdapat di dalam selulosa asetat. Dengan demikian diharapkan ke dua
gugus aktif ini pada kondisi tertentu dapat bereaksi dan menghasilkan produk
biopolimer yang bermanfaat. Pada akhirnya nilai ALSD dan TKKS dapat
ditingkatkan, sehingga secara keseluruhan industri kelapa sawit Indonesia
meningkat daya saingnya.
1.2. PERUMUSAN MASALAHAN
Permasalahan di dalam penelitian ini adalah :
a. Bagaimana memisahkan Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) menjadi
fraksi cair (kaya asam lemak tak jenuh) dan fraksi padat (kaya asam lemak
jenuh) dengan alat distilasi molekuler.
b. Bagaimana menyiapkan senyawa epoksi dari fraksi cair (kaya asam lemak
tak jenuh).
c. Bagimana memisahkan selulosa dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS).
d. Bagimana menyiapkan senyawa selulosa asetat dari Tandan Kosong Kelapa
Sawit (TKKS).
e. Bagaimana membuat produk selulosa hidroksi metil ester lemak sawit yang
berasal dari reaksi senyawa epoksi dan selulosa asetat.
Universitas Sumatera Utara
f. Bagaimana identifikasi produk hasil reaksi antara senyawa epoksi dan
selulosa asetat.
1.3. TUJUAN PENELITIAN
1.3.1. Tujuan Umum
Mensintesis selulosa hidroksi metil ester lemak sawit yang berbahan baku
Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) dan Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS).
1.3.2. Tujuan Khusus
a. Memisahkan Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) menjadi fraksi cair (kaya
asam lemak tak jenuh) dan fraksi padat (kaya asam lemak jenuh).
b. Menyiapkan senyawa epoksi dari fraksi cair (kaya asam lemak tak jenuh).
c. Memisahkan selulosa dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS).
d. Menyiapkan senyawa selulosa asetat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS).
e. Menyiapkan produk selulosa hidroksi metil ester lemak sawit yang berbahan
baku senyawa epoksi dari Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) dan selulosa
asetat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS).
f. Pengujian identifikasi produk yang dihasilkan.
1.4. MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Memanfaatkan Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) sebagai bahan untuk
pembuatan senyawa epoksi yang bernilai ekonomis.
b. Memanfaatkan limbah padat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) secara
optimal untuk menghasilkan senyawa selulosa asetat yang bernilai
ekonomis.
c. Memperoleh produk selulosa hidroksi metil ester lemak sawit dari industri
kelapa sawit.
1.5. BATASAN MASALAH
Universitas Sumatera Utara
Penelitian ini dibatasi hanya pada pembuatan senyawa epoksi dari Asam Lemak
Sawit Distilat (ALSD), pembuatan selulosa asetat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS), dan mereaksikan senyawa epoksi dengan selulosa asetat tersebut.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Perkebunan kelapa sawit Indonesia berkembang dengan pesat dan pada tahun 2010
luas areal kelapa sawit Indonesia mencapai 7,8 juta ha dengan produksi Crude Palm
Oil / Minyak Sawit Mentah (CPO) 21,1 juta ton/tahun (Dirjenbun, 2010 dan Oil
World, 2010). Saat ini produksi minyak sawit masih terserap oleh pasar karena laju
peningkatan produksi beberapa minyak nabati utama lebih rendah dari laju
pertumbuhan permintaan. Namun beberapa negara pengimpor utama, seperti India
dan beberapa negara di Afrika, juga berencana mengembangkan kelapa sawit yang
akan menyebabkan pasar ekspor dari Indonesia berkurang. Oleh sebab itu, Indonesia
perlu mengupayakan alternatif pasar ekspor atau peningkatan penggunaan minyak
sawit dalam negeri.
Sejak pertengahan tahun 1999 harga CPO berfluktuasi sangat tajam dan
mencapai harga yang rendah selama sepuluh tahun terakhir. Walaupun saat ini
harga CPO berada pada tingkat yang tinggi, namun tidak menutup kemungkinan
suatu saat nanti akan terulang lagi siklus dimana harga CPO berada pada titik
terendah. Berbeda dengan minyak nabati dari tanaman semusim seperti kedele
atau rapeseed yang dapat diatur produksinya, produksi CPO cenderung terus
meningkat setiap tahun dan memungkinkan terjadinya surplus produksi.
Berdasarkan hal-hal yang dipaparkan di atas, maka diversifikasi produk hilir
dari minyak sawit harus dikembangkan sebagai salah satu upaya pemanfaatan
surplus produksi CPO Indonesia. Pada proses pembuatan minyak goreng kelapa
sawit akan diperoleh hasil samping Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) dengan
jumlah sekitar 3,5 % dari jumlah CPO yang diolah. Pada tahun 2010 produksi
ALSD yang dihasilkan mencapai 585.200 ton. Jumlah yang tidak sedikit,
sementara pemanfaatan ALSD ini umumnya hanya digunakan sebagai bahan
pembuatan sabun dengan kualitas rendah. Ada beberapa peneliti yang
Universitas Sumatera Utara
memanfaatkan ALSD ini sebagai objek penelitiannya, diantaranya adalah Santos
Correa dkk, 2011, yang memanfaatkan ASLD sebagai bahan baku biodiesel
dengan proses enzimatis (Santos Correa, dkk., 2011). Sementara itu, Chu, 2007,
memanfaatkan ALSD ini sebagai sumber squalen dan Chu, 2004, memanfaatkan
ALSD ini sebagai sumber vitamin E (Chua, 2007 dan Chu, 2004). Noor Izani dan
Ibrahim, 1996, melaporkan pemanfaatan ALSD sebagai substrat pada pembuatan
gliserida dengan biokatalis lipase pada Aspergillus niger (Noor Izani dan Ibrahim,
1996). Sedangkan Nuryanto, 1997, melaporkan pemanfaatan ALSD sebagai bahan
untuk pembuatan senyawa turunan oksigen yang diantaranya adalah senyawa
epoksi (Nuryanto, 1997). Senyawa epoksi ini merupakan senyawa yang
mempunyai kereaktifan yang tinggi sehingga dapat direaksikan dengan senyawa
lain untuk memperoleh produk-produk turunan yang mempunyai manfaat dan
nilai lebih tinggi.
Salah satu polimer alam yang jumlahnya sangat melimpah di dunia ini adalah
selulosa. Selulosa dapat dimodifikasi dan mempunyai kegunaan yang sangat luas
mulai dari bidang industri kertas, film transparan dan fotografi, plastik
biodegradable, dan untuk membran di berbagai industri (Klem, 2012). Jika dilihat
dari komposisinya, Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan limbah
padat lignoselulosa yang memiliki kandungan serat dan komposisi bahan organik
dan mineralnya yang cukup tinggi. Beberapa peneliti telah melaporkan hasil
penelitiannya dengan memanfaatkan TKKS ini, di antaranya adalah Siyamak,
dkk., 2012, yang menggunakan TKKS ini sebagai biokomposit (Siyamak, dkk.,
2012) dan pemanfaatan TKKS sebagai bahan pengisis High Density Poly Ethylene
(HDPE) (Ewulonu dan Igwe, 2011). Sementara itu Mohd. Salleh, dkk., 2010,
melaporkan mengenai gasifikasi TKKS (Mohd. Salleh, dkk., 2010). Pemanfaatan
TKKS yang lainnya adalah sebagai sumber lignophenol dan gula (Soplah, 2010
dan Zainar, dkk., 2011).
Selulosa yang terdapat di dalam TKKS lebih dari 30 %, sehingga TKKS
merupakan sumber selulosa yang sangat potensial (Nuryanto, 2000). Jumlah
TKKS yang dihasilkan oleh industri kelapa sawit di Indonesia sama dengan
Universitas Sumatera Utara
jumlah produksi CPO Indonesia, yaitu sekitar 21,1 juta ton. Jumlah yang sangat
berlimpah, yang memerlukan penanganan khusus agar tidak menjadi sumber
pencemaran lingkungan.
Berdasarkan paparan di atas, maka sangat memungkinkan jika TKKS
dimanfaatkan sebagai sumber selulosa. Untuk memperoleh selulosa dari TKKS
dapat dilakukan dengan cara delignifikasi menggunakan asam ataupun basa
(Granstrom, 2009 dan Ng, et. al., 2011). Salah satu turunan selulosa yang banyak
disintesis adalah selulosa asetat. Selulosa asetat merupakan salah satu produk
yang dapat disintesa dari selulosa (Wang, et. al., 2009).
Reaksi antara senyawa epoksi dari ALSD dengan selulosa asetat dari TKKS
diharapkan akan menghasilkan produk biopolimer yang bermanfaat. Gugus fungsi
epoksi atau cincin tiga oksiran merupakan gugus aktif, begitu juga dengan gugus
asetat yang terdapat di dalam selulosa asetat. Dengan demikian diharapkan ke dua
gugus aktif ini pada kondisi tertentu dapat bereaksi dan menghasilkan produk
biopolimer yang bermanfaat. Pada akhirnya nilai ALSD dan TKKS dapat
ditingkatkan, sehingga secara keseluruhan industri kelapa sawit Indonesia
meningkat daya saingnya.
1.2. PERUMUSAN MASALAHAN
Permasalahan di dalam penelitian ini adalah :
a. Bagaimana memisahkan Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) menjadi
fraksi cair (kaya asam lemak tak jenuh) dan fraksi padat (kaya asam lemak
jenuh) dengan alat distilasi molekuler.
b. Bagaimana menyiapkan senyawa epoksi dari fraksi cair (kaya asam lemak
tak jenuh).
c. Bagimana memisahkan selulosa dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS).
d. Bagimana menyiapkan senyawa selulosa asetat dari Tandan Kosong Kelapa
Sawit (TKKS).
e. Bagaimana membuat produk selulosa hidroksi metil ester lemak sawit yang
berasal dari reaksi senyawa epoksi dan selulosa asetat.
Universitas Sumatera Utara
f. Bagaimana identifikasi produk hasil reaksi antara senyawa epoksi dan
selulosa asetat.
1.3. TUJUAN PENELITIAN
1.3.1. Tujuan Umum
Mensintesis selulosa hidroksi metil ester lemak sawit yang berbahan baku
Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) dan Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS).
1.3.2. Tujuan Khusus
a. Memisahkan Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) menjadi fraksi cair (kaya
asam lemak tak jenuh) dan fraksi padat (kaya asam lemak jenuh).
b. Menyiapkan senyawa epoksi dari fraksi cair (kaya asam lemak tak jenuh).
c. Memisahkan selulosa dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS).
d. Menyiapkan senyawa selulosa asetat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS).
e. Menyiapkan produk selulosa hidroksi metil ester lemak sawit yang berbahan
baku senyawa epoksi dari Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) dan selulosa
asetat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS).
f. Pengujian identifikasi produk yang dihasilkan.
1.4. MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Memanfaatkan Asam Lemak Sawit Distilat (ALSD) sebagai bahan untuk
pembuatan senyawa epoksi yang bernilai ekonomis.
b. Memanfaatkan limbah padat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) secara
optimal untuk menghasilkan senyawa selulosa asetat yang bernilai
ekonomis.
c. Memperoleh produk selulosa hidroksi metil ester lemak sawit dari industri
kelapa sawit.
1.5. BATASAN MASALAH
Universitas Sumatera Utara
Penelitian ini dibatasi hanya pada pembuatan senyawa epoksi dari Asam Lemak
Sawit Distilat (ALSD), pembuatan selulosa asetat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit
(TKKS), dan mereaksikan senyawa epoksi dengan selulosa asetat tersebut.
Universitas Sumatera Utara