Kajian Terhadap Penyediaan Selulosa Mikrokristal dari Selulosa Tandan Kosong Kelapa Sawit ( Elaeis guineensis) dengan Metode Hidrolisis Menggunakan Asam Klorida (HCl)

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Kandungan utama yang berpotensi untuk dijadikan sebagai bahan baku
pembuatan selulosa mikrokristal yaitu bahan yang berserat dan memiliki
kandungan selulosa cukup tinggi. Selulosa terdiri dari ikatan glukosa-glukosa
yang

tersusun dalam suatu

rantai linear dimana C-1 pada setiap glukosa

berikatan dengan C-4 pada glukosa selanjutnya [1]. Setiap bahan memiliki jumlah
selulosa yang berbeda-beda. Semakin tinggi kandungan selulosa dalam biomassa,
maka kemungkinan biomassa dijadikan sebagai bahan baku semakin besar.
Menurut Susanto (1998), tandan kosong kelapa sawit (TKKS) mengandung
selulosa sebesar 36 – 42 %. Kandungan selulosa ini cukup tinggi untuk dijadikan
sebagai bahan baku pembuatan selulosa mikrokristal. TKKS lebih dipilih
dibandingkan dengan kayu keras dan kayu lunak karena sebagian besar kayu
sudah menjadi bahan baku industri kertas, sehingga untuk menghindari
kelangkaan bahan baku lebih dipilih TKKS. Pemilihan TKKS dibanding pelepah

sawit, disebabkan oleh faktor usia tanaman kelapa sawit. Tanaman kelapa sawit
memiliki umur yang cukup panjang untuk tetap produktif menghasilkan buah.
Jika pelepah sawit dijadikan bahan bakuutama, kemungkinan mendapatkan
pelepah sawit dari tanaman yang sudah tidak produktif kecil. Sedangkan untuk
TKKS, akan tetap dihasilkan selama

industri minyak kelapa sawit tetap

beroperasi [2].
Pada umumnya TKKS diolah menjadi pupuk organik karena masih
mengandung unsur hara seperti N, P, dan K. Pengolahan TKKS menjadi pupuk
organik belum terlaksana secara optimal, sehingga TKKS masih menumpuk di
pabrik-pabrik minyak kelapa sawit. Pemanfaatan TKKS sebagai bahan baku
pembuatan selulosa mikrokristal sangat bermanfaat karena dapat mengurangi
jumlah limbah padat dari pabrik minyak kelapa sawit dan juga meningkatkan nilai
ekonomis [3].

Universitas Sumatera Utara

Microcrystalline cellulose (MCC) adalah bahan tambahan penting di bidang

farmasi, makanan, kosmetik, dan industri lainnya. Dalam bentuk serbuk, selulosa
mikrokristal sering digunakan sebagai eksipien dalam pembuatan tablet terutama
untuk tablet kompresi langsung. Pembuatan tablet dengan kompresi langsung
semakin banyak dilakukan karena memiliki banyak keuntungan seperti: tidak
menggunakan proses granulasi, memberikan ukuran partikel yang seragam, dan
membuat tablet lebih stabil dalam waktu yang lama, serta menguntungkan dari
segi ekonomi [4]

Toshkov et al (1976) menjelaskan tentang metode hidrolisis untuk

memperoleh

selulosa

mikrokristal

dengan

kualitas

baik

yaitu

dengan

menggunakan hidrolisis asam. Proses reaksi hidrolisis selulosa dengan asam
membentuk selulosa mikrokristal yang dilakukan dalam reaktor batch. Larutan
asam tersebut berfungsi untuk melarutkan selulosa amorf.Kondisi operasi yang
dibutuhkan untuk menjalankan reaksi adalah suhu di atas 160oC [5].
Selulosa dapat segera larut dalam asam pekat. Pelarutan dalam asam
pekat mengakibatkan pemecahan rantai selulosa secara hidrolitik. Oleh karena itu,
selulosa mikrokristal dapat dihasilkan dengan mereaksikan selulosa di dalam
larutan asam yang mendidih selama waktu tertentu. Proses tersebut bertujuan
untuk menurunkan berat molekul, derajat polimerisasi, dan panjang rantai selulosa
sehingga membentuk mikrokristal [4]. Larutan asam yang dapat digunakan adalah
asam klorida (HCl) atau asam sulfat (H2SO4).
Pembuatan selulosa mikrokristal dari biomassa TKKS dilakukan dengan
mengisolasi terlebih dahulu selulosa yang terkandung dalam TKKS. Menurut
Halim,dkk (2002) isolasi selulosa dapat dilakukan dengan melarutkan selulosa

dalam larutan alkali kuat maka diperoleh selulosa yang hampir murni yang
disebut sebagai α-selulosa dan selanjutnya dilakukan proses hidrolisis dengan

merendam α- selulosa dalam asam pada suhu tinggi, kemudian dihaluskan secara
mekanik akan didapati selulosa mikrokristal, dan semakin lama waktu hidrolisa
maka semakin banyak rantai selulosa yang putus membentuk selulosa yang baru
dengan ukuran partikel yang lebih kecil dan terbentuknya pori-pori dalam partikel
[6].

Universitas Sumatera Utara

Saat ini telah banyak penelitian yang berkaitan dengan pembuatan selulosa
mikrokristal, seperti yang dilakukan Muhammad (2015) dengan metode hidrolisis
asam yaitu asam klorida (HCl) dengan menggunakan variasi konsentrasi HCl 2N,
2,5N, dan 3 N dan hasil optimum diperoleh pada konsentrasi HCl 3 N dengan
tingkat kristalinitas tertinggi 61,6 % [7]. Hasil penelitian lainnya yang telah
dilakukan oleh Tjahjono dkk (2013) menggunakan metode hidrolisis asam yaitu
asamklorida (HCl) dengan tingkat kristalinitas tertinggi 71,43 % [9].
Berdasarkan uraian di atas, maka perlu dilakukan kajian pengaruh variasi
konsentrasi asam klorida (HCl) dan suhu hidrolisa terhadap sifat selulosa

mikrokristal yang dihasilkan.
1.2.1

PERUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah dalampenelitian iniadalah bagaimana pengaruh
konsentrasi HCl dan suhu hidrolisis terhadap sifat-sifat fisikokimia dan
karakteristik selulosa mikrokristal yang dihasilkan dari selulosa tandan
kosong kelapa sawit.

1.3

TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian adalah untuk menentukan konsentrasi HCl dan suhu
hidrolisis yang paling sesuai dalam menghasilkan selulosa mikrokristal
yang berasal dari selulosa tandan kosong kelapa sawit dengan sifat-sifat
fisikokimia dan karakteristik yang paling baik.

1.4

MANFAAT PENELITIAN

Manfaat dari penelitian ini adalah memberikan informasi mengenai
pemanfaatan limbah tandan kosong kelapa sawit sebagai sumber alternatif
untuk pembuatan selulosa mikrokristal dan mengurangi limbah dari
industri kelapa sawit dan mengkonversikannya menjadi produk yang
mempunyai nilai lebih.

Universitas Sumatera Utara

1.5

RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penelitian, Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatra Utara, Medan. Ruang
lingkup dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Bahan Penelitian
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu:
-

Selulosa dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (Elaeis guineensis)

yang diperoleh dari Pusat Penelitian Kelapa Sawit, Jl.Brigjen
Katamso No.51 Medan.

-

Asam klorida (HCl)

b. Variabel penelitian
Variabel tetap
-

Waktu hidrolisa 15 menit

[3]

Variabel berubah:
-

Konsentrasi HCl:2 N ; 2,5 N ; 3 N ; 3,5 N

Suhu hidrolisis : 65 °C, 70 °C, 75 °C, 80°C

[7]
[3]

c. Analisis yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi sifat-sifat fisikokimia
yaitu pemeriksaan organoleptik, uji pH, zat larut dalam air, susut
pengeringan, serta karakterisasi yang terdiri dari pengujian Fourier
Transform Infrared (FTIR), X-Ray Diffraction( XRD) dan Scanning
Electron Microscopy (SEM)

Universitas Sumatera Utara