Pembuatan Furfural Dari Sembung Rambat (Mikania micrantha) dengan Menggunakan Asam Organik Dari Belimbing Wuluh (Averrhoa blimbi)
1
PEMBUATAN FURFURAL DARI SEMBUNG RAMBAT
(Mikania micrantha) DENGAN MENGGUNAKAN
ASAM ORGANIK DARI BELIMBING
WULUH (Averrhoa blimbi)
TESIS
OLEH :
MEUTIA MIRNANDAULIA
137022003/TK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
2
PEMBUATAN FURFURAL DARI SEMBUNG RAMBAT
(Mikania micrantha) DENGAN MENGGUNAKAN
ASAM ORGANIK DARI BELIMBING
WULUH (Averrhoa blimbi)
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik
Pada program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
OLEH :
MEUTIA MIRNANDAULIA
137022003/TK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
3
Universitas Sumatera Utara
4
PANITIA PENGUJI TESIS
Komisi Pembimbing :
- Dr. Ir. Taslim, M. Si
- Dr. Eng. Rondang Tambun, MT.
Komisi Pembanding :
- Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D
- Dr. Ir. Iriany, M.Si
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Mikania micrantha adalah gulma penyerang yang memberikan dampak serius pada
ekosistem. Karena sifat sembung rambat mudah beradptasi, pertumbuhannya yang
cepat dan merajalela, Sembung rambang disebut”hama yang ada setiap 1 mil” dan
terdaftar menjadi salah satu gulma terganas di dunia. Salah satu cara pengendalian
pertumbuhan sembung rambat yang cukup menjanjikan adalah dengan
pemanfaatannya untuk memproduksi furfural, karena limbah sembung rambat
banyak mengandung pentosan. Furfural disintesis dengan menggunakan asam
belimbing wuluh (Averrhoa blimbi) sebagai katalis yang merupakan asam organik
dan ramah lingkungan. Pada penelitian ini, sembung rambat (100-70 mesh),
belimbing wuluh, dan garam (NaCl) dimasukan ke dalam labu leher tiga
disambungkan dengan pendingin liebig untuk mengalirkan uap furfural. Di dalam
Pendingin liebig dialirkan air pendingin untuk mengkondensasikan uap furfural.
Kemudian furfural ditambung dalam erlenmeyer. Media pemanas yang digunakan
adalah hot plate dengan pengadukan, temperatur pada media pemanas diatur (80oC,
100oC, 120oC, 140oC dan 160oC) dan waktu (30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit,
150 menit, 180 menit, 210, 240, 270, 300 dan 330 menit). Perbandingan sampel
dengan asam blimbing wuluh 1:6. Volume total diatur 750 ml. Furfural diektraksi
dari air menggunakan klorofom sebagai solvent. Setelah ekstraksi lapisan atas
mengandung air dan lapisan bawah mengandung klorofom dan furfural. Furfural
yang dihasilkan diidentifikasi dengan uji warna anilin asetat, Spektrofotometer Infra
Merah (FTIR) dan Kromatografi Gas Mass Spectrofotometer (GCMS). Untuk katalis
asam sulfat didapat yield tertinggi pada waktu 150 menit dengan suhu 120oC sebesar
11,13% dan untuk katalis belimbing wuluh didapat yield tertinggi pada suhu 100oC
dan waktu 300 menit sebesar 7,192%.
Kata kunci: furfural, sembung rambat, belimbing wuluh, pentosan, mikania
micrantha, averrhoa blimbi, asam organik ramah lingkungan
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Mikania micrantha an invasive weed, and seriously damage the ecosystem. Because
of its vigorous, rapid, and rampant growth, mikania micrantha is called “mile a
minute weed” and is listed as one of the top worst weeds in the world. One
promissing way to control it is by utilizing it for furfural production, because waste
contains of mile a minute weed a lot of high pentosan. In this research, furfural
synthesized by using bilimbi (Averrhoa blimbi) which is a organic acid and
environmentally friendly. In this research, mile a minute weed (100-70 mesh size),
bilimbi acid & Salt (NaCl) were added into the reaction flask. Reaction flask was
connected to long vertical tube so as to provide sufficient length for vapors of
Furfural. This long tube was then connected to the condenser in which cold water is
flowing to condense the vapors of Furfural. The vapors of furfural were then
collected in a collecting flask. Heating media used was a hot plate with magnetic
stirrer and the temperature was set at (80oC, 100oC, 120oC, 140oC and 160oC) and
holding time (30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes, 150 minutes, 180
minutes, 210 minutes, 240 minutes, 270 minutes, 300 minutes and 330 minutes). The
weight (mile a minute weed) to volume (bilimbi acid) ratio was set to be 1:6. Volume
of the solution was set to be 750 ml. Furfural could be extracted from water using
solvent extraction method employing chloroform as a solvent. After extraction the
lower layer would contain furfural and chloroform and the upper layer would contain
water. Furfural could be separated from the lower layer by evaporating chloroform.
The result furfural is identified by the acetic-anilin color reaction, infared
spechtrofotometer, and GCMS. For sulfuric acid catalyst obtained the highest yield at
the time of 150 minutes with a temperature of 120oC for 11.13% and for catalysts
bilimbi acid obtained the highest yield at 100°C and a time of 240 minutes is 7.192%.
Keywords: furfural, mile a minute weed, bilimbi acid, pentosan, Mikania micrantha,
Averrhoa blimbi, environmentally friendly organic acids
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan Tesis yang berjudul: “Pembuatan
Furfural Dari Sembung Rambat (Mikania micrantha) dengan Menggunakan Asam
Organik Dari Belimbing Wuluh (Averrhoa blimbi)”. Penyusunan Tesis ini merupakan
syarat untuk memperoleh gelar Magister Teknik pada Program Studi Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam penyusunan Tesis ini, Penulis mendapatkan bimbingan serta bantuan
dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini juga, Penulis ingin mengucapkan
terimakasih kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Ketua Komisi Pembimbing dan Ketua
Program Studi Magister Teknik Kimia yang telah memberikan bimbingan,
arahan dan bantuan dalam penyusunan Tesis ini.
2. Bapak Dr. Rondang Tambun, ST, MT selaku Anggota Komisi Pembimbing yang
telah memberikan bimbingan, arahan dan bantuan dalam penyususnan Tesis ini.
3. Rekan-rekan di Magister Teknik Kimia USU serta seluruh pihak yang telah
membantu dan memberi dukungan dalam penyusunan Tesis ini.
iv
Universitas Sumatera Utara
v
Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan Tesis
ini. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang
bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata, Penulis
mengucapkan terimakasih.
Medan,
Febuari 2017
Penulis
Meutia Mirnandaulia
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Langsa pada tanggal 23 April 1988, merupakan anak pertama
dari tiga bersaudara dari pasangan alm. Hasan Basri Pulungan S.Pd dan Ani
Dalimunthe M.Pd.
Pendidikan TK ditempuh di TK Al-Azhar Langsa pada tahun 1993-1994,
kemudian melanjutkan ke pendidikan sekolah dasar di SD Negeri 5 Langsa pada
tahun 1994-2000, kemudian menlanjutkan ke SLTP Negeri 2 Medan pada tahun
2000-2003, dan SMA Negeri 13 Medan pada tahun 2003-2006.
Pada tahun 2006, penulis melanjutkan pendidikan di Program Sarjana Teknik
Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan lulus pada tahun 2011.
Setelah itu penulis bekerja di Badan Lingkungan Hidup Labuhanbatu Selatan sebagai
tenaga kontrak selama 2 Tahun. Setelah itu penulis mengambil Program Magister
Teknik Kimia di Fakultas Teknik Sumatera Utara pada tahun 2013.
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................
i
ABSTRAK ................................................................................................
ii
ABSTRACT ................................................................................................
iii
KATA PENGANTAR ...............................................................................
iv
DAFTAR ISI .............................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................
x
DAFTAR TABEL .....................................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................
xii
BAB I PENDAHULUAN .........................................................................
1
1.1 Latar Belakang Penelitian ............................................................
1
1.2 Perumusan Masalah .....................................................................
7
1.3 Tujuan Penelitian .........................................................................
7
1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................
7
1.5 Lingkup Penelitian .......................................................................
8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...............................................................
10
2.1 Karakteristik dan Pola Pertumbuhan Sembung Rambat ..............
10
2.2 Dampak Ekologi Sembung Rambat .............................................
12
2.3 Pengendalian Sembung Rambat ...................................................
14
2.4 Pentosan .......................................................................................
16
2.5 Furfural .........................................................................................
17
2.6 Ulasan Teknologi Furfural ...........................................................
21
2.7 Teknologi Pembuatan Furfural Ramah Lingkungan ....................
22
2.8 Belimbing Wuluh .........................................................................
24
vii
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ..................................................
27
3.1 Lokasi Penelitian .........................................................................
27
3.2 Alat dan Bahan ............................................................................
27
3.3 Rancangan Penelitian ..................................................................
27
3.4 Prosedur Penelitian ......................................................................
30
3.4.1 Preparasi Sampel ................................................................
31
3.4.2 Prosedur Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh ................
31
3.4.3 Prosedur Pembuatan Furfural .............................................
31
3.5 Flowchart ...................................................................................
33
3.5.1 Flowchart Preparasi Sampel ...............................................
33
3.5.2 Flowchart Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh ..............
34
3.5.3 Flowchart Pembuatan Furfural ...........................................
35
3.6 Analisis Penelitian ......................................................................
36
3.6.1 Analisis Kadar Air Sembung Rambat ................................
36
3.6.2 Analisis Kadar Pentosan Sembung Rambat .......................
36
3.6.3 Analisis Uji Warna dengan Pereaksi Anilin Asetat (1:1) ...
37
3.6.4 Penetuan Gugus Fungsi Dengan Spektrofotometer Infra
Merah (IR) .........................................................................
37
3.6.5 Identifikasi dengan GCMS .................................................
38
3.7 Jadwal Pelaksanaan ......................................................................
39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...................................................
40
4.1 Hasil Analisis Awal Kondisi Sembung Rambat .........................
40
4.2 Pengaruh Suhu terhadap Yield Furfural .......................................
40
4.3 Identifikasi Furfural Yang Dihasilkan Dengan Uji Warna ..........
49
4.3.1 Identifikasi Furfural Dengan Uji Warna Untuk Katalis
ix
Universitas Sumatera Utara
x
Asam Belimbing Wuluh .....................................................
49
4.3.2 Identifikasi Furfural Dengan Uji Warna Untuk Katalis
Asam Sulfat ........................................................................
50
4.4 Analisis Furfural dengan FTIR ....................................................
51
4.5 Indentifikasi Furfural dengan Gas Kromatografi (GC) ................
53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................
54
5.1 Kesimpulan .................................................................................
54
5.2 Saran ............................................................................................
55
DAFTAR PUSTAKA................................................................................
56
LAMPIRAN A DATA PERCOBAAN .....................................................
L-1
LAMPIRAN B IDENTIFIKASI FURFURAL .........................................
L-5
LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN ...........................................
L-11
LAMPIRAN D DOKUMENTASI ............................................................
L-15
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Hal
2.1
Tanaman Sembung Rambat.........................................................
11
2.2
Hutan diselimuti oleh Sembung Rambat ....................................
12
2.3
Rumus Struktur Furfural ............................................................
18
2.4
Belimbing wuluh ........................................................................
25
3.1
Flowchart Preparasi Sampel .......................................................
33
3.2
Flowchart Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh ......................
34
3.3
Flowchart Pembuatan Furfural ...................................................
35
4.1
Pengaruh Yield Furfural Terhadap Waktu Pada Berbagai Suhu
42
4.2
Mekanisme Reaksi Pembentukan Furfural.................................
45
4.3
Trend Pengaruh Waktu Terhadap Yield Furfural Pada Waktu
240 menit ....................................................................................
4.4
Uji Warna Furfural Dengan Katalis Asam Belimbing Wuluh
Pada Suhu 120oC ........................................................................
4.5
50
Hasil Analisis FTIR Furfural Dengan Katalis Asam Belimbing
Wuluh dan Asam Sulfat ............................................................
4.7
49
Uji Warna Furfural Dengan Katalis Asam Sulfat Pada Suhu
120oC ..........................................................................................
4.6
48
51
Hasil Analisis GC Furfural Dengan Katalis Asam Belimbing
Wuluh dan Asam Sulfat ............................................................
53
x
Universitas Sumatera Utara
xi
B.1
Hasil Analisis GC Furfural dengan Katalis Asam Sulfat ..........
B.2
Hasil Analisis GC Furfural dengan Katalis Asam Belimbing
L-5
Wuluh .......................................................................................
L-7
B.3
Hasil Analisis FTIR Furfural Katalis Asam Sulfat ...................
L-9
B.4
Hasil Analisis FTIR Furfural dengan Katalis Asam Belimbing
Wuluh .......................................................................................
L-9
D.1
Skema Pembuatan Tepung Sembung Rambat ..........................
L-15
D.2
Skema Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh .........................
L-16
D.3
Rangkaian Peralatan Pembuatan Furfural ................................
L-16
D.4
Destilat Furfural dari Sembung Rambat Dengan Katalis
H2SO4 Pada Suhu 120oC .........................................................
D.5
L-16
Destilat Furfural dari Sembung Rambat dengan Katalis
Asam Belimbing Wuluh Pada Suhu (A) 80oC, (B) 100oC,
(C) 120oC, (D) 140oC, dan (E) 160oC .....................................
L-17
D.6
Destilat Sebelum Uji Warna ......................................................
L-18
D.7
Analisis Furfural (Katalis H2SO4) Dengan Reagen
Anilin Asetat.............................................................................
D.8
L-18
Analisis Furfural (Katalis Asam Belimbing Wuluh) Dengan
Reagen Anilin Asetat................................................................
L-18
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Hal
1.1
Ringkasan Penelitian Terdahulu Tentang Furfural .....................
3
2.1
Komposisi Kimia Sembung Rambat ..........................................
15
2.2
Kandungan Pentosan Pada Tanaman Dan Limbah Pertanian yang
Dapat Dikembangkan Untuk Produksi Furfural .........................
2.3
17
Teknologi Dalam Pembuatan Furfural Dari Biomassa Lignoselulosa
Terintegrasi .................................................................................
20
2.4
Standar Mutu Furfural ................................................................
21
2.5
Kandungan Asam Organik Pada Belimbing Wuluh...................
25
2.6
Kandungan Belimbing Wuluh Dalam 100 gram ........................
26
3.1
Rancangan Penelitian Pembuatan Furfural ................................
28
3.2
Jadwal Penelitian ........................................................................
39
4.1
Rangkuman Hasil Analisis Awal Sembung Rambat ..................
40
4.2
Penelitian Terdahulu Dalam Menetukan Volume Katalis Belimbing
Wuluh .........................................................................................
4.3
41
Perbandingan Katalis yang digunakan dalam Pembuatan
Furfural .......................................................................................
43
4.4
Vibrasi Furfural Standar .............................................................
52
A.1
Hasil Analisis Kadar Air Batang Sembung Rambat ...................
L-1
A.2
Hasil Analisis Kadar Air Daun Sembung Rambat .....................
L-1
A.3
Hasil Analisis Kandungan Pentosan Sembung Rambat .............
L-1
A.4
Data Hasil Furfural Dengan Menggunakan H2SO4 Pada
Suhu 120oC ................................................................................
L-1
xii
Universitas Sumatera Utara
xiii
A.5
Data Hasil Furfural Dengan Bahan Baku Sembung Rambat
dengan Katalis Asam Belimbing Wuluh ...................................
A.6
L-2
Data Yield Furfural dengan Variasi Suhu Pada Berbagai
Waktu .........................................................................................
L-3
Universitas Sumatera Utara
B.1
Hasil Analisis Furfural dengan Katalis H2SO4 20% ...................
B.2
Hasil Analisis Furfural dengan Menggunakan Asam
L-5
Belimbing Wuluh .......................................................................
L-5
B.3
Data Hasil Gas Kromatografi Furfural (Katalis Asam Sulfat) ...
L-6
B.4
Data Hasil Gas Kromatografi Furfural (Katalis Asam
B.5
Belimbing Wuluh) ......................................................................
L-8
Simlified Correlation Chart .........................................................
L- 10
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Hal
A
Data Penelitian............................................................................
L-1
B
Identifikasi Furfural ....................................................................
L-5
C
Contoh Perhitungan ....................................................................
L-11
D
Dokumentasi Penelitian ..............................................................
L-15
xiv
Universitas Sumatera Utara
PEMBUATAN FURFURAL DARI SEMBUNG RAMBAT
(Mikania micrantha) DENGAN MENGGUNAKAN
ASAM ORGANIK DARI BELIMBING
WULUH (Averrhoa blimbi)
TESIS
OLEH :
MEUTIA MIRNANDAULIA
137022003/TK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
2
PEMBUATAN FURFURAL DARI SEMBUNG RAMBAT
(Mikania micrantha) DENGAN MENGGUNAKAN
ASAM ORGANIK DARI BELIMBING
WULUH (Averrhoa blimbi)
TESIS
Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik
Pada program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
OLEH :
MEUTIA MIRNANDAULIA
137022003/TK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
3
Universitas Sumatera Utara
4
PANITIA PENGUJI TESIS
Komisi Pembimbing :
- Dr. Ir. Taslim, M. Si
- Dr. Eng. Rondang Tambun, MT.
Komisi Pembanding :
- Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D
- Dr. Ir. Iriany, M.Si
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Mikania micrantha adalah gulma penyerang yang memberikan dampak serius pada
ekosistem. Karena sifat sembung rambat mudah beradptasi, pertumbuhannya yang
cepat dan merajalela, Sembung rambang disebut”hama yang ada setiap 1 mil” dan
terdaftar menjadi salah satu gulma terganas di dunia. Salah satu cara pengendalian
pertumbuhan sembung rambat yang cukup menjanjikan adalah dengan
pemanfaatannya untuk memproduksi furfural, karena limbah sembung rambat
banyak mengandung pentosan. Furfural disintesis dengan menggunakan asam
belimbing wuluh (Averrhoa blimbi) sebagai katalis yang merupakan asam organik
dan ramah lingkungan. Pada penelitian ini, sembung rambat (100-70 mesh),
belimbing wuluh, dan garam (NaCl) dimasukan ke dalam labu leher tiga
disambungkan dengan pendingin liebig untuk mengalirkan uap furfural. Di dalam
Pendingin liebig dialirkan air pendingin untuk mengkondensasikan uap furfural.
Kemudian furfural ditambung dalam erlenmeyer. Media pemanas yang digunakan
adalah hot plate dengan pengadukan, temperatur pada media pemanas diatur (80oC,
100oC, 120oC, 140oC dan 160oC) dan waktu (30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit,
150 menit, 180 menit, 210, 240, 270, 300 dan 330 menit). Perbandingan sampel
dengan asam blimbing wuluh 1:6. Volume total diatur 750 ml. Furfural diektraksi
dari air menggunakan klorofom sebagai solvent. Setelah ekstraksi lapisan atas
mengandung air dan lapisan bawah mengandung klorofom dan furfural. Furfural
yang dihasilkan diidentifikasi dengan uji warna anilin asetat, Spektrofotometer Infra
Merah (FTIR) dan Kromatografi Gas Mass Spectrofotometer (GCMS). Untuk katalis
asam sulfat didapat yield tertinggi pada waktu 150 menit dengan suhu 120oC sebesar
11,13% dan untuk katalis belimbing wuluh didapat yield tertinggi pada suhu 100oC
dan waktu 300 menit sebesar 7,192%.
Kata kunci: furfural, sembung rambat, belimbing wuluh, pentosan, mikania
micrantha, averrhoa blimbi, asam organik ramah lingkungan
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Mikania micrantha an invasive weed, and seriously damage the ecosystem. Because
of its vigorous, rapid, and rampant growth, mikania micrantha is called “mile a
minute weed” and is listed as one of the top worst weeds in the world. One
promissing way to control it is by utilizing it for furfural production, because waste
contains of mile a minute weed a lot of high pentosan. In this research, furfural
synthesized by using bilimbi (Averrhoa blimbi) which is a organic acid and
environmentally friendly. In this research, mile a minute weed (100-70 mesh size),
bilimbi acid & Salt (NaCl) were added into the reaction flask. Reaction flask was
connected to long vertical tube so as to provide sufficient length for vapors of
Furfural. This long tube was then connected to the condenser in which cold water is
flowing to condense the vapors of Furfural. The vapors of furfural were then
collected in a collecting flask. Heating media used was a hot plate with magnetic
stirrer and the temperature was set at (80oC, 100oC, 120oC, 140oC and 160oC) and
holding time (30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes, 150 minutes, 180
minutes, 210 minutes, 240 minutes, 270 minutes, 300 minutes and 330 minutes). The
weight (mile a minute weed) to volume (bilimbi acid) ratio was set to be 1:6. Volume
of the solution was set to be 750 ml. Furfural could be extracted from water using
solvent extraction method employing chloroform as a solvent. After extraction the
lower layer would contain furfural and chloroform and the upper layer would contain
water. Furfural could be separated from the lower layer by evaporating chloroform.
The result furfural is identified by the acetic-anilin color reaction, infared
spechtrofotometer, and GCMS. For sulfuric acid catalyst obtained the highest yield at
the time of 150 minutes with a temperature of 120oC for 11.13% and for catalysts
bilimbi acid obtained the highest yield at 100°C and a time of 240 minutes is 7.192%.
Keywords: furfural, mile a minute weed, bilimbi acid, pentosan, Mikania micrantha,
Averrhoa blimbi, environmentally friendly organic acids
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan karunia-Nya Penulis dapat menyelesaikan Tesis yang berjudul: “Pembuatan
Furfural Dari Sembung Rambat (Mikania micrantha) dengan Menggunakan Asam
Organik Dari Belimbing Wuluh (Averrhoa blimbi)”. Penyusunan Tesis ini merupakan
syarat untuk memperoleh gelar Magister Teknik pada Program Studi Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam penyusunan Tesis ini, Penulis mendapatkan bimbingan serta bantuan
dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini juga, Penulis ingin mengucapkan
terimakasih kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si selaku Ketua Komisi Pembimbing dan Ketua
Program Studi Magister Teknik Kimia yang telah memberikan bimbingan,
arahan dan bantuan dalam penyusunan Tesis ini.
2. Bapak Dr. Rondang Tambun, ST, MT selaku Anggota Komisi Pembimbing yang
telah memberikan bimbingan, arahan dan bantuan dalam penyususnan Tesis ini.
3. Rekan-rekan di Magister Teknik Kimia USU serta seluruh pihak yang telah
membantu dan memberi dukungan dalam penyusunan Tesis ini.
iv
Universitas Sumatera Utara
v
Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan Tesis
ini. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang
bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata, Penulis
mengucapkan terimakasih.
Medan,
Febuari 2017
Penulis
Meutia Mirnandaulia
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Langsa pada tanggal 23 April 1988, merupakan anak pertama
dari tiga bersaudara dari pasangan alm. Hasan Basri Pulungan S.Pd dan Ani
Dalimunthe M.Pd.
Pendidikan TK ditempuh di TK Al-Azhar Langsa pada tahun 1993-1994,
kemudian melanjutkan ke pendidikan sekolah dasar di SD Negeri 5 Langsa pada
tahun 1994-2000, kemudian menlanjutkan ke SLTP Negeri 2 Medan pada tahun
2000-2003, dan SMA Negeri 13 Medan pada tahun 2003-2006.
Pada tahun 2006, penulis melanjutkan pendidikan di Program Sarjana Teknik
Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan lulus pada tahun 2011.
Setelah itu penulis bekerja di Badan Lingkungan Hidup Labuhanbatu Selatan sebagai
tenaga kontrak selama 2 Tahun. Setelah itu penulis mengambil Program Magister
Teknik Kimia di Fakultas Teknik Sumatera Utara pada tahun 2013.
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................
i
ABSTRAK ................................................................................................
ii
ABSTRACT ................................................................................................
iii
KATA PENGANTAR ...............................................................................
iv
DAFTAR ISI .............................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................
x
DAFTAR TABEL .....................................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................
xii
BAB I PENDAHULUAN .........................................................................
1
1.1 Latar Belakang Penelitian ............................................................
1
1.2 Perumusan Masalah .....................................................................
7
1.3 Tujuan Penelitian .........................................................................
7
1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................
7
1.5 Lingkup Penelitian .......................................................................
8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...............................................................
10
2.1 Karakteristik dan Pola Pertumbuhan Sembung Rambat ..............
10
2.2 Dampak Ekologi Sembung Rambat .............................................
12
2.3 Pengendalian Sembung Rambat ...................................................
14
2.4 Pentosan .......................................................................................
16
2.5 Furfural .........................................................................................
17
2.6 Ulasan Teknologi Furfural ...........................................................
21
2.7 Teknologi Pembuatan Furfural Ramah Lingkungan ....................
22
2.8 Belimbing Wuluh .........................................................................
24
vii
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ..................................................
27
3.1 Lokasi Penelitian .........................................................................
27
3.2 Alat dan Bahan ............................................................................
27
3.3 Rancangan Penelitian ..................................................................
27
3.4 Prosedur Penelitian ......................................................................
30
3.4.1 Preparasi Sampel ................................................................
31
3.4.2 Prosedur Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh ................
31
3.4.3 Prosedur Pembuatan Furfural .............................................
31
3.5 Flowchart ...................................................................................
33
3.5.1 Flowchart Preparasi Sampel ...............................................
33
3.5.2 Flowchart Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh ..............
34
3.5.3 Flowchart Pembuatan Furfural ...........................................
35
3.6 Analisis Penelitian ......................................................................
36
3.6.1 Analisis Kadar Air Sembung Rambat ................................
36
3.6.2 Analisis Kadar Pentosan Sembung Rambat .......................
36
3.6.3 Analisis Uji Warna dengan Pereaksi Anilin Asetat (1:1) ...
37
3.6.4 Penetuan Gugus Fungsi Dengan Spektrofotometer Infra
Merah (IR) .........................................................................
37
3.6.5 Identifikasi dengan GCMS .................................................
38
3.7 Jadwal Pelaksanaan ......................................................................
39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...................................................
40
4.1 Hasil Analisis Awal Kondisi Sembung Rambat .........................
40
4.2 Pengaruh Suhu terhadap Yield Furfural .......................................
40
4.3 Identifikasi Furfural Yang Dihasilkan Dengan Uji Warna ..........
49
4.3.1 Identifikasi Furfural Dengan Uji Warna Untuk Katalis
ix
Universitas Sumatera Utara
x
Asam Belimbing Wuluh .....................................................
49
4.3.2 Identifikasi Furfural Dengan Uji Warna Untuk Katalis
Asam Sulfat ........................................................................
50
4.4 Analisis Furfural dengan FTIR ....................................................
51
4.5 Indentifikasi Furfural dengan Gas Kromatografi (GC) ................
53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................
54
5.1 Kesimpulan .................................................................................
54
5.2 Saran ............................................................................................
55
DAFTAR PUSTAKA................................................................................
56
LAMPIRAN A DATA PERCOBAAN .....................................................
L-1
LAMPIRAN B IDENTIFIKASI FURFURAL .........................................
L-5
LAMPIRAN C CONTOH PERHITUNGAN ...........................................
L-11
LAMPIRAN D DOKUMENTASI ............................................................
L-15
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Hal
2.1
Tanaman Sembung Rambat.........................................................
11
2.2
Hutan diselimuti oleh Sembung Rambat ....................................
12
2.3
Rumus Struktur Furfural ............................................................
18
2.4
Belimbing wuluh ........................................................................
25
3.1
Flowchart Preparasi Sampel .......................................................
33
3.2
Flowchart Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh ......................
34
3.3
Flowchart Pembuatan Furfural ...................................................
35
4.1
Pengaruh Yield Furfural Terhadap Waktu Pada Berbagai Suhu
42
4.2
Mekanisme Reaksi Pembentukan Furfural.................................
45
4.3
Trend Pengaruh Waktu Terhadap Yield Furfural Pada Waktu
240 menit ....................................................................................
4.4
Uji Warna Furfural Dengan Katalis Asam Belimbing Wuluh
Pada Suhu 120oC ........................................................................
4.5
50
Hasil Analisis FTIR Furfural Dengan Katalis Asam Belimbing
Wuluh dan Asam Sulfat ............................................................
4.7
49
Uji Warna Furfural Dengan Katalis Asam Sulfat Pada Suhu
120oC ..........................................................................................
4.6
48
51
Hasil Analisis GC Furfural Dengan Katalis Asam Belimbing
Wuluh dan Asam Sulfat ............................................................
53
x
Universitas Sumatera Utara
xi
B.1
Hasil Analisis GC Furfural dengan Katalis Asam Sulfat ..........
B.2
Hasil Analisis GC Furfural dengan Katalis Asam Belimbing
L-5
Wuluh .......................................................................................
L-7
B.3
Hasil Analisis FTIR Furfural Katalis Asam Sulfat ...................
L-9
B.4
Hasil Analisis FTIR Furfural dengan Katalis Asam Belimbing
Wuluh .......................................................................................
L-9
D.1
Skema Pembuatan Tepung Sembung Rambat ..........................
L-15
D.2
Skema Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh .........................
L-16
D.3
Rangkaian Peralatan Pembuatan Furfural ................................
L-16
D.4
Destilat Furfural dari Sembung Rambat Dengan Katalis
H2SO4 Pada Suhu 120oC .........................................................
D.5
L-16
Destilat Furfural dari Sembung Rambat dengan Katalis
Asam Belimbing Wuluh Pada Suhu (A) 80oC, (B) 100oC,
(C) 120oC, (D) 140oC, dan (E) 160oC .....................................
L-17
D.6
Destilat Sebelum Uji Warna ......................................................
L-18
D.7
Analisis Furfural (Katalis H2SO4) Dengan Reagen
Anilin Asetat.............................................................................
D.8
L-18
Analisis Furfural (Katalis Asam Belimbing Wuluh) Dengan
Reagen Anilin Asetat................................................................
L-18
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Hal
1.1
Ringkasan Penelitian Terdahulu Tentang Furfural .....................
3
2.1
Komposisi Kimia Sembung Rambat ..........................................
15
2.2
Kandungan Pentosan Pada Tanaman Dan Limbah Pertanian yang
Dapat Dikembangkan Untuk Produksi Furfural .........................
2.3
17
Teknologi Dalam Pembuatan Furfural Dari Biomassa Lignoselulosa
Terintegrasi .................................................................................
20
2.4
Standar Mutu Furfural ................................................................
21
2.5
Kandungan Asam Organik Pada Belimbing Wuluh...................
25
2.6
Kandungan Belimbing Wuluh Dalam 100 gram ........................
26
3.1
Rancangan Penelitian Pembuatan Furfural ................................
28
3.2
Jadwal Penelitian ........................................................................
39
4.1
Rangkuman Hasil Analisis Awal Sembung Rambat ..................
40
4.2
Penelitian Terdahulu Dalam Menetukan Volume Katalis Belimbing
Wuluh .........................................................................................
4.3
41
Perbandingan Katalis yang digunakan dalam Pembuatan
Furfural .......................................................................................
43
4.4
Vibrasi Furfural Standar .............................................................
52
A.1
Hasil Analisis Kadar Air Batang Sembung Rambat ...................
L-1
A.2
Hasil Analisis Kadar Air Daun Sembung Rambat .....................
L-1
A.3
Hasil Analisis Kandungan Pentosan Sembung Rambat .............
L-1
A.4
Data Hasil Furfural Dengan Menggunakan H2SO4 Pada
Suhu 120oC ................................................................................
L-1
xii
Universitas Sumatera Utara
xiii
A.5
Data Hasil Furfural Dengan Bahan Baku Sembung Rambat
dengan Katalis Asam Belimbing Wuluh ...................................
A.6
L-2
Data Yield Furfural dengan Variasi Suhu Pada Berbagai
Waktu .........................................................................................
L-3
Universitas Sumatera Utara
B.1
Hasil Analisis Furfural dengan Katalis H2SO4 20% ...................
B.2
Hasil Analisis Furfural dengan Menggunakan Asam
L-5
Belimbing Wuluh .......................................................................
L-5
B.3
Data Hasil Gas Kromatografi Furfural (Katalis Asam Sulfat) ...
L-6
B.4
Data Hasil Gas Kromatografi Furfural (Katalis Asam
B.5
Belimbing Wuluh) ......................................................................
L-8
Simlified Correlation Chart .........................................................
L- 10
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Hal
A
Data Penelitian............................................................................
L-1
B
Identifikasi Furfural ....................................................................
L-5
C
Contoh Perhitungan ....................................................................
L-11
D
Dokumentasi Penelitian ..............................................................
L-15
xiv
Universitas Sumatera Utara