isolasi lignin dari limbah cair sisa pemasakan pulp …digilib.unila.ac.id/54531/3/skripsi tanpa bab...
TRANSCRIPT
ISOLASI LIGNIN DARI LIMBAH CAIR SISA PEMASAKAN PULP
SECARA FORMACELL MENGGUNAKAN KALIUM HIDROKSIDA
(KOH)
(Skripsi)
Oleh
FONNY BUDIYANTO
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
ABSTRACT
ISOLATION OF LIGNIN FROM LIQUID WASTE OF FORMACELL
PULPING WITH POTASSIUM HYDROXIDE
By
FONNY BUDIYANTO
Lignin is the largest component in black liquor that can be used for various
products such as adhesives, fillers, surfactants, and other industrial products.
Lignin can be isolated from black liquor using a precipitation method with acids
or bases. Black liquor from formacell pulping which has acidic can be isolated
the lignin using a precipitating base such as KOH. This study aims to determine
the best characteristics of lignin with yield, methoxyl content, and equivalent
weight of lignin isolated from black liquor formacell pulping using KOH at
various concentrations.
This research was carried out the isolation process of lignin on black liquor from
formacell pulping using a KOH solution as a concentration of 2,5%; 5%; 7,5%;
10%; 12,5%; and 15%. Black liquor is added to KOH solution and then
precipitated to separate lignin. Each experiment was repeated three times and the
data showed on tables and graphics which were then analyzed descriptively.
Fonny Budiyanto
The results showed that the best treatment for isolation of lignin use KOH
solution in 12,5% and 15% concentrations which resulted in pH values (3,86 and
4,27), lignin yield (12,78 and 14,95), methoxyl levels (11,33 and 10,13), and the
equivalent weights of lignin (476,25 and 427,03).
Keywords: isolation, lignin, black liquor, KOH konsentration
ABSTRAK
ISOLASI LIGNIN DARI LIMBAH CAIR SISA PEMASAKAN PULP
SECARA FORMACELL MENGGUNAKAN KALIUM HIDROKSIDA
(KOH)
Oleh
FONNY BUDIYANTO
Lignin merupakan komponen terbesar dalam lindi hitam yang dapat dimanfaatkan
untuk berbagai produk seperti perekat, pengisi, surfaktan, dan produk industri
lainnya. Lignin dapat diisolasi dari lindi hitam menggunakan motode
pengendapan dengan asam atau basa. Lindi hitam hasil pulping formacell yang
bersifat asam dapat dilakukan isolasi lignin menggunakan basa pengendap seperti
KOH. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik lignin dengan
rendemen, kadar metoksil, dan bobot ekuivalen lignin terbaik yang diisolasi dari
lindi hitam hasil pulping formacell menggunakan KOH pada berbagai konsentrasi.
Penelitian ini dilakukan proses isolasi lignin pada lindi hitam dari proses pulping
secara formacell menggunakan larutan pengendap berupa KOH pada konsentrasi
2,5%; 5%; 7,5%; 10%; 12,5%; dan 15% . Lindi hitam ditambahkan larutan KOH
dan kemudian diendapkan untuk memisahkan lignin. Setiap percobaan dilakukan
pengulangan sebanyak tiga kali dan data yang diperoleh selanjutnya disajikan
dalam bentuk tabel dan grafik yang kemudian dianalisis secara deskriptif.
Fonny Budiyanto
Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan terbaik yaitu pada penggunaan
konsentrasi larutan KOH 12,5% dan 15% yang menghasilkan nilai pH (3,86 dan
4,27), rendemen lignin (12,78 dan 14,95), kadar metoksil (11,33 dan 10,13), dan
bobot ekuivalen lignin (476,25 dan 427,03).
Kata Kunci: Isolasi, lignin, lindi hitam, KOH
ISOLASI LIGNIN DARI LIMBAH CAIR SISA PEMASAKAN PULP
SECARA FORMACELL MENGGUNAKAN KALIUM HIDROKSIDA
(KOH)
Oleh
Fonny Budiyanto
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Lampung
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandar Lampung pada tanggal 22 Agustus 1996, sebagai
anak tunggal, dari pasangan Bapak Tsio Fendi Budiyanto dan Ibu Oey Pauw
Khim. Pada tahun 2002, penulis menyelesaikan pendidikan taman kanak-kanak di
TK Immanuel Bandar Lampung, kemudian melanjutkan pendidikan dasar di SD
Xaverius 1 Bandar Lampung dan lulus pada tahun 2008. Pada tahun yang sama,
penulis melanjutkan pendidikan menengah di SMP Xaverius 1 Bandar Lampung,
kemudian pada tahun 2011 penulis melanjutkan pendidikannya ke SMA
Fransiskus Bandar Lampung dan lulus tahun 2014. Penulis diterima sebagai
mahasiswa Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas
Lampung pada tahun 2014 melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan
Tinggi Negeri (SNMPTN).
Pada bulan Januari sampai Februari 2017, penulis melaksanakan Kuliah Kerja
Nyata (KKN) di Desa Sulusuban, Kecamatan Seputih Agung, Kabupaten
Lampung Tengah dengan tema “Pemberdayaan Kampung Berbasis Informasi dan
Teknologi”. Pada bulan Juli sampai Agustus 2017, penulis melaksanakan Praktik
Umum (PU) di PT. Indokom Samudra Persada, Tanjung Bintang, Lampung
Selatan dan menyelesaikan laporan PU yang berjudul “Mempelajari Penerapan
Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP) pada Produksi Udang
Vannamei PCD IQF di PT. Indokom Samudra Persada Lampung Selatan”.
Selama menjadi mahasiswa, penulis tidak hanya aktif pada kegiatan akademik
saja namun aktif dalam kegiatan non akademik. Pada tahun 2016, penulis
diamanahkan menjadi pengurus UKM Katolik Universitas Lampung dengan
jabatan Bidang Pengembangan Diri. Pada tahun 2017, penulis kembali
diamanahkan menjadi pengurus UKM Katolik Universitas Lampung periode 2017
dengan jabatan sebagai Bendahara Umum. Pada tahun yang sama, penulis
dipercayakan untuk menjabat sebagai Sekretaris Departemen Kajian dan Aksi
Strategis Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Fakultas Pertanian Universitas
Lampung periode 2016/2017. Pada tahun 2017, penulis juga bergabung menjadi
Tim Es Krim di Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, fakultas Pertanian,
Universitas Lampung. Penulis pernah menjadi Asisten Dosen mata kuliah Uji
Sensori tahun ajaran 2016/2017 dan mata kuliah Teknologi Pulp dan Kertas tahun
ajaran 2017/2018.
i
SANWACANA
Puji dan Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat
dan karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Dalam penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan, bimbingan,
dan dorongan baik itu langsung maupun tidak langsung dari berbagai pihak. Oleh
karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Irwan Sukri Banuwa, M.Si., selaku Dekan Fakultas
Pertanian Universitas Lampung.
2. Ibu Ir. Susilawati, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknologi Hasil Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Lampung.
3. Ibu Dr. Sri Hidayati, S.T.P., M.P., selaku pembimbing pertama skripsi
sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Akademik yang telah banyak
memberikan pengarahan dan bimbingan dalam pelaksanaan perkuliahan,
saran, nasihat, motivasi dan kritikan dalam penyusunan skripsi.
4. Bapak Ir. Ahmad Sapta Zuidar, M.P., selaku pembimbing kedua yang telah
banyak memberikan bimbingan, motivasi, pengarahan, saran, nasihat dan
kritikan dalam penyusunan skripsi.
5. Bapak Dr. Ir. Subeki, M.Si., selaku penguji yang telah memberikan saran dan
kritik yang membangun untuk penyempurnaan skripsi ini.
ii
6. Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmu dan wawasan kepada
penulis selama kuliah.
7. Keluargaku tercinta yang telah memberikan dukungan, motivasi, dan yang
selalu menyertai penulis dalam doanya untuk melaksanakan dan
menyelesaikan skripsi.
8. Partner skripsi terbaik (Hadi Saputra) atas kerja sama, semangat, motivasi dan
pengalaman yang telah dilalui bersama selama menjalankan penelitian skripsi
9. Sahabat-terdekatku (Hotma, Cindy, Chinanta), atas dukungan, semangat dan
pengalaman yang dilalui bersama serta teman-teman terbaikku angkatan 2014
atas pengalaman yang diberikan, semangat, dukungan, canda tawa, serta
kebersamaannya selama ini.
10. Sahabat-sahabat dari UKM Katolik UNILA (Ko dedi, Elisa, Agnes, Bang
Martin), pengurus, dan teman-teman anggota UKM Katolik lainnya atas
dukungan, semangat, dan motivasi untuk menyelesaikan skripsi ini.
11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak
membantu dan memberikan motivasi kepada penulis selama perkuliahan
hingga penyelesaian skripsi.
Penulis sangat menyadari skripsi ini jauh dari kata sempurna, oleh sebab itu
penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dan dapat
memberikan manfaat bagi penulis pribadi dan bagi para pembaca.
Bandar Lampung, Oktober 2018
Fonny Budiyanto
iii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................................. v
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................vi
I. PENDAHULUAN........................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang dan Masalah .................................................................. 1
1.2. Tujuan Penelitian ................................................................................... 3
1.3. Kerangka Pemikiran............................................................................... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 6
2.1. Proses Pulping Formacell....................................................................... 6
2.2. Lindi Hitam ............................................................................................ 7
2.3. Lignin .................................................................................................... 9
2.3.1. Sifat lignin .................................................................................... 12
2.3.2. Pemanfaatan lignin ....................................................................... 15
2.4. Isolasi Lignin ........................................................................................ 17
III. BAHAN DAN METODE ........................................................................... 20
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................ 20
3.2. Bahan dan Alat ...................................................................................... 20
3.3. Metode Penelitian .................................................................................. 21
3.4. Pelaksanaan Penelitian .......................................................................... 21
3.5. Pengamatan ........................................................................................... 24
3.5.1. Nilai pH lindi hitam ...................................................................... 24
iv
3.5.2. Uji kadar padatan total pada lindi hitam TKKS ............................. 24
3.5.3. Rendemen lignin ........................................................................... 25
3.5.4. Kadar metoksil lignin .................................................................... 25
3.5.5. Bobot ekuivalen lignin .................................................................. 26
3.5.6. Analisis lignin dengan spektrofotometer FT-IR ............................. 26
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................... 27
4.1. Karakterisasi Lindi Hitam Hasil Proses Pemasakan Formacell ............... 27
4.1.1. Nilai pH lindi hitam ...................................................................... 27
4.1.2. Kadar padatan total pada lindi hitam TKKS .................................. 28
4.2. Nilai pH ................................................................................................ 29
4.3. Rendemen Lignin .................................................................................. 31
4.4. Kadar Metoksil Lignin .......................................................................... 33
4.5. Bobot Ekuivalen Lignin......................................................................... 37
4.6. Perlakuan Terbaik ................................................................................. 39
4.7. Analisis Lignin dengan Spektrofotometer FT-IR ................................... 40
V. KESIMPULAN .......................................................................................... 46
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 47
LAMPIRAN ..................................................................................................... 53
Data Karakterisasi Isolat Lignin ......................................................................... 53
Dokumentasi Kegiatan Penelitian....................................................................... 54
v
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Komposisi lindi hitam kraft kayu lunak .....................................................58
2. Pemanfaatan lignin dan turunannya ...........................................................16
3. Nilai pH lindi hitam hasil proses pemasakan formacell .............................27
4. Penentuan perlakuan terbaik lignin yang diisolasi
menggunakan larutan KOH .......................................................................39
5. Pita serapan Spektrofotometer FT-IR isolat lignin dari lindi hitam
hasil pulping formacell TKKS dengan penambahan larutan
KOH 12,5% ..............................................................................................42
6. Pita serapan Spektrofotometer FT-IR isolat lignin dari lindi hitam
hasil pulping formacell TKKS dengan penambahan larutan
KOH 15% .................................................................................................43
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Unit-unit penyusun lignin : (1) p-koumaril alkohol, (2) koniferil
alkohol, (3) sinapil alcohol ..........................................................................10
2. Struktur kimia lignin yang terdiri dari 16 fenil propane ...............................11
3. Diagram isolasi lignin yang dimodifikasi ....................................................23
4. Pengaruh konsentrasi larutan KOH terhadap nilai pH .................................30
5. Pengaruh konsentrasi larutan KOH terhadap rendemen lignin .....................31
6. Pengaruh konsentrasi larutan KOH terhadap kadar metoksil lignin ..............34
7. Pengaruh konsentrasi larutan KOH terhadap bobot ekuivalen lignin ............37
8. Hasil identifikasi dengan Spektrofotometer FT-IR pada isolat lignin
dari lindi hitam hasil pulping formacell TKKS dengan penambahan
konsentrasi larutan KOH 12,5% ..................................................................41
9. Hasil identifikasi dengan Spektrofotometer FT-IR pada isolat lignin
dari lindi hitam hasil pulping formacell TKKS dengan penambahan
konsentrasi larutan KOH 15% .....................................................................42
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang dan Masalah
Salah satu proses pengolahan pulp yang ramah lingkungan adalah menggunakan
pelarut organik sebagai larutan pemasak seperti asam asetat dan formiat yang
dikenal sebagai proses formacell. Hidayati et al. (2016) telah memanfaatkan
Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) untuk menjadi pulp dengan metode
pemasakan secara formacell. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan
yang terbaik terjadi pada konsentrasi asam formiat 32,74%, konsentrasi HCl
0,079%, dan lama pemasakan selama 1,71 jam dengan hasil optimum untuk
produksi pulp TKKS yaitu selulosa 78,37 %, hemiselulosa 7,59%, lignin 10,71%,
dan rendemen 67,31%. Namun proses pulping akan menghasilkan air limbah
dalam jumlah yang cukup banyak yang dikenal sebagai lindi hitam.
Rudatin (1989) menyatakan bahwa belum banyak pemanfaatan lindi hitam hasil
proses pulping tersebut selain dibakar kembali untuk memperoleh nilai kalornya.
Pemanfaatan lindi hitam menjadi bahan-bahan yang bernilai ekonomis umumnya
sangat tergantung pada bahan-bahan pembantu serta proses yang digunakan, yang
biasanya sangat mahal. Menurut Damris et al. (1999), penanganan limbah dari
industri yang menggunakan kayu sebagai bahan baku, belum memberikan suatu
nilai ekonomi bagi industri yang bersangkutan, melainkan justru menyedot dana
2
untuk penanganannya sehingga mengurangi nilai ekonomi yang diperoleh.
Umumnya pengolahan lindi hitam di dalam industri pulp dan kertas berorientasi
pada upaya pemanfaatan kembali bahan kimia pemasak yang terkandung di
dalamnya, sedangkan seluruh senyawa organik dalam lindi hitam dimanfaatkan
sebagai bahan bakar untuk menghasilkan uap air.
Diketahui komponen terbesar dalam lindi hitam adalah lignin yaitu sebesar 46%
(Sjostrom, 1995), Lignin tersebut dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai
bahan pengikat, perekat, pengisi, surfaktan, produk polimer, dispersan dan sumber
bahan kimia lainnya terutama turunan benzen pada berbagai industri. Damris
et al. (1999) menyatakan bahwa lignin dapat digunakan sebagai bahan bakar,
produk polimer dan sumber bahan-bahan kimia berberat molekul rendah. Bahan-
bahan kimia berberat molekul rendah yang dapat dihasilkan dari lignin adalah
vanilin, aldehida, asam vanilat, fenol, asam karbonat, benzena dan sebagainya.
Lignin juga merupakan bahan mentah yang sangat baik untuk pembuatan serat
sintetik seperti nilon, bahan farmasi dan pewarna yang baik. Berdasarkan hal
tersebut, perlu dilakukan proses pemisahan lignin dari lindi hitam agar dapat
dimanfaatkan daripada dibuang begitu saja. Proses pemisahan lignin dapat
dilakukan melalui proses isolasi lignin.
Isolasi lignin merupakan pemisahan lignin dari komponen-komponen lainnya.
Tahapan ini akan memisahkan lignin dari larutan pemasak sehingga larutan
pemasak dapat digunakan kembali dalam proses pemasakan pulp. Sedangkan
lignin yang didapatkan dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai bahan
pengikat, perekat, pengisi, surfaktan, produk polimer, dispersan dan sumber bahan
3
kimia lainnya terutama turunan benzen pada berbagai industri (Fengel dan
Wegener,1995). Beberapa metode dapat digunakan untuk mengisolasi lignin
yaitu dapat menggunakan metode asam maupun basa. Secara umum, proses
isolasi lignin dapat dengan menggunakan pengendap asam seperti asam sulfat,
asam fosfat, sedangkan dengan pengendap basa seperti NaOH dan KOH
(Lin, 1992). Pulping Formacell umumnya akan menghasilkan lindi hitam yang
bersifat asam. Oleh karena itu, pada penelitian ini dilakukan proses isolasi lignin
dari lindi hitam hasil pulping formacell dengan menggunakan larutan pengendap
basa KOH.
1.2. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik lignin dengan rendemen,
kadar metoksil, dan bobot ekuivalen lignin terbaik yang diisolasi dari lindi hitam
hasil pulping formacell menggunakan KOH pada berbagai konsentrasi.
1.3. Kerangka Pemikiran
Proses pulping Formacell menggunakan larutan pemasak berupa campuran asam
asetat, asam formiat, dan air dengan suhu pemasakan tertentu. Asam formiat
merupakan salah satu pelarut organik yang sering digunakan sebagai larutan
pemasak dalam pembuatan pulp. Keunggulan utama asam formiat dibandingkan
dengan pelarut lain adalah proses pembuatan pulp dapat dilakukan pada suhu dan
tekanan lebih rendah (Muurinen, 2000). Proses pembuatan pulp secara formacell
memiliki keunggulan yaitu rendemen pulp tinggi, pendauran lindi hitam dapat
dilakukan dengan mudah, juga diperoleh hasil samping (by product) berupa lignin
4
dan furfural dengan kemurnian yang relatif tinggi (Azis dan Sarkanen, 1989;
Delmas, 2004).
Pelarut pemasak pada proses pulping menghasilkan cairan berwarna pekat yang
dikenal dengan lindi hitam yang biasanya dibuang sebagai limbah dalam industri
pulp dan kertas. Komponen terbesar dalam lindi hitam adalah lignin yaitu sebesar
46% (Sjostrom, 1995). Lignin yang terdapat pada lindi hitam tersebut dapat
dimanfaatkan kembali tetapi memerlukan perlakuan terlebih dahulu seperti proses
isolasi lignin sehingga nantinya dapat dimanfaatkan. Menurut Simatupang (2012)
Lignin dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai bahan pengikat, perekat,
pengisi, surfaktan, produk polimer, dispersan, dan sumber bahan kimia lainnya.
Berdasarkan perbedaan kelarutannya, lignin dapat diisolasi dengan cara
mengendapkan lindi hitam menggunakan metode asam dan basa. Pengendapan
lignin dalam lindi hitam terjadi karena terjadinya reaksi kondensasi pada unit-unit
penyusun lignin yang semula larut akan terpolimerisasi dan membentuk molekul
besar (Davin dan Lewis, 2005; Sjostrom, 1995; Damat, 1989 dan
Kim et al., 1987). Reaksi kondensasi akan meningkat dengan meningkatnya
keasaman. Beberapa cara untuk memisahkan lignin dari bahan baku digunakan
pereaksi anorganik yaitu H2SO4 pekat dan HCl pekat dengan tujuan untuk
mendestruksikarbohidrat (Sugesty, 1991).
Proses isolasi lignin selain menggunakan pelarut asam, dapat pula menggunakan
pelarut basa seperti NaOH dan KOH (Setyawardhani, 2014). Hasil penelitian
Hidayati et al. (2018), isolasi lignin dengan menggunakan NaOH menghasilkan
lignin isolat yang cenderung meningkat dengan perlakuan terbaik pada
5
konsentrasi NaOH 30% mendapatkan pH 5,42, rendemen lignin 5,67%, padatan
total lindi hitam 65,11%, kadar metoksil 14,61%, dan bobot ekuivalen lignin
1787,23. Berdasarkan hasil tersebut, diketahui penggunaan larutan basa sebagai
pengendap untuk mengisolasi lignin dapat dilakukan seperti yang telah dilakukan
oleh Hidayati et al. (2018). Namun belum diketahui penggunaan basa jenis lain
dapat efektif mengendapkan lignin pula. Salah satu basa yang tergolong basa kuat
selain NaOH adalah KOH. Penggunaan KOH sebagai larutan pengendap
diharapkan akan menganggu kestabilan struktur lignin di dalam lindi hitam
sehingga akan mengendapkan lignin tersebut. Oleh karena itu, pada penelitian ini
dilakukan proses isolasi lignin dari lindi hitam hasil pulping formacell dengan
menggunakan larutan KOH. Taraf konsentrasi yang digunakan adalah 2,5%; 5%;
7,5%; 10%; 12,5%; dan 15%. Diharapkan diperoleh konsentrasi terbaik yang
menghasilkan lignin dengan rendemen, kadar metoksil lignin, dan bobot
ekuivalen lignin terbaik.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Proses Pulping Formacell
Proses pulping merupakan proses pelarutan lignin terutama yang terdapat pada
dinding tengah, sehingga serat-serat selulosa terpisah dari lignin. Menurut
Sugesty et al. (1986), proses pembuatan pulp merupakan proses delignifikasi dan
penghilangan senyawa lain selain selulosa. Selama berlangsungnya proses
pulping tidak hanya lignin yang terpisahkan dari serat-serat selulosa, tetapi juga
komponen-komponen lain seperti polisakarida dan sedikit hemiselulosa
(Sjostrom, 1995). Menurut Rahmawati (1999), proses pulping adalah proses
untuk mendapatkan pulp dengan cara memisahkan bahan berserat menjadi serat-
serat individual melalui proses mekanis, semi kimia dan kimia. Serat tersebut
didapat setelah komponen lignin yang mengikat serat dan zat ekstraktif yang tidak
diinginkan dalam pembuatan pulp dilarutkan dan dihilangkan.
Terdapat beberapa macam proses pemasakan pulp yaitu proses pulping secara
konvensional (mekanik, kimia, dan semi kimia) dan proses pulping secara non-
konvensional (pulpi organosolve). Pemasakan pulp organosolve mulai banyak
dikembangkan karena lebih menekan pencemaran lingkungan. Pulp organosolve
adalah suatu proses pulping yang menggunakan pelarut organik seperti etanol,
methanol, aseton, asam asetat, kelompok amina dengan atom C rendah dan
lainnya sebagai pelarut pemasak (Simanjuntak, 1994). Ada beberapa teknik
7
pemasakan dengan menggunakan pelarut organik, yaitu dengan menggunakan
proses alcell (etanol), proses acetocell (asam asetat), proses organocell (metanol)
(Muladi et al., 2002). Proses ini tidak menghasilkan emisi sulfur diudara
sehingga relatif lebih ramah lingkungan (Muurinen, 2000; Jahan et al., 2006).
Selain itu terdapat teknik pemasakan pulp organosolve dengan menggunakan
proses formacell. Menurut Nimz dan Schone (1993), formacell merupakan proses
pulp yang dihasilkan oleh campuran asam asetat, asam formiat, dan air dengan
suhu tertentu. Asam formiat merupakan salah satu pelarut organik yang sering
digunakan sebagai larutan pemasak dalam pembuatan pulp. Keunggulan utama
asam formiat dibandingkan dengan pelarut lain adalah proses pembuatan pulp
dapat dilakukan pada suhu dan tekanan lebih rendah (Muurinen, 2000). Proses
pembuatan pulp secara formacell memiliki keunggulan yaitu rendemen pulp
tinggi, pendauran lindi hitam dapat dilakukan dengan mudah, juga diperoleh hasil
samping (by product) berupa lignin dan furfural dengan kemurnian yang relatif
tinggi (Aziz dan Sarkanen, 1989; Delmas, 2004).
2.2. Lindi Hitam
Lindi hitam adalah sisa cairan pemasak yang dihasilkan dari proses pembuatan
pulp. Lindi hitam atau black liqour merupakan campuran antara bahan kimia
pemasak yang telah bereaksi dengan komponen-komponen kimia dari bahan baku.
Senyawa yang terkandung dalam lindi hitam tersebut berasal dari dua sumber
yaitu bahan baku yang merupakan senyawa organik serta sisa cairan pemasaknya
yang merupakan senyawa anorganik (TAPPI. 1974). Lindi hitam memiliki
potensi dalam mencemari lingkungan karena kandungan senyawa organik dan
8
anorganik tersebut sehingga perlu usaha pengolahan sehingga mengurangi
kandungan cemaran di dalamnya.
Menurut Sjostrom (1995), lindi hitam merupakan campuran yang sangat
kompleks yang mengandung sejumlah besar komponen dengan struktur dan
susunan yang berbeda. Bahan organik dalam lindi hitam yang dihasilkan setelah
pembuatan pulp pada dasarnya terdiri dari lignin dan produk-produk degradasi
karbohidrat disamping bagian-bagian kecil ekstraktif dan produk-produk
reaksinya. Proses isolasi dan pemisahan komponen yang terdapat dalam larutan
sisa pemasak (lindi hitam) dapat dihasilkan berbagai jenis produk antara lain
lignosulfonat, gula, asam aldonat, etanol, protein, asam asetat, butanol, dan asam
laktat. Namun, lignin merupakan komponen terbesar yang terdapat dalam larutan
sisa pemasak, karena itu proses isolasi dan pemisahan lignin lebih
memungkinkan. Komposisi lindi hitam pada kayu lunak dapat dilihat
pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi lindi hitam kraft kayu lunak
Bagian / Komponen Kandungan
(% padatan kering)
Lignin 46
Asam-asam Hidroksi 30
Asam format 8
Asam asetat 5
Ekstraktif 7
Senyawa-senyawa lain 4
Sumber : Sjostrom (1995)
Menurut Rudatin (1991), lindi hitam memiliki komponen utama air, senyawa
anorganik berasal dari sisa cairan kimia pemasak serpih kayu, dan hasil reaksi
9
yang berlangsung selama proses pemasakan, serta senyawa organik yang berasal
dari serpih kayunya. Kira-kira setengah dari senyawa organik dalam lindi hitam
tersebut berupa lignin yang memiliki distribusi berat molekul sekitar
200000-500000. Salah satu komponen kimia penting yang banyak terdapat dalam
lindi hitam adalah lignin. Menurut Fengel dan Wegener (1995), pada industri
pulp dan kertas, lignin harus dipisahkan dari selulosa untuk memperoleh serat
yang lebih putih karena lignin menyebabkan warna kertas menjadi kuning.
Karakteristik dari larutan sisa pemasak pulp dari proses soda ataupun dari proses
yang lainnya berwarna coklat kehitaman dan berbau tidak enak. Warna coklat
kehitaman dari larutan sisa pemasak pulp disebabkan oleh adanya bahan organik
dan anorganik yang larut ataupun yang tersuspensi dalam larutan setelah proses
pemasakan bahan baku. Bahan organik tersebut diantaranya zat ekstraktif dan
lignin yang terdegradasi. Adapun bau yang ditimbulkan oleh larutan sisa pemasak
pulp tersebut disebabkan oleh adanya senyawa belerang bivalen diantaranya metil
merkaptan, dimetil sulfida ((CH3)2S) dan dimetil disulfida (CH3-S-S-CH3) yang
merupakan turunan dari hidrogen sulfida (Sjostrom, 1995).
2.3. Lignin
Zat organik polimer yang banyak dan penting dalam dunia tumbuhan selain
selulosa adalah lignin. Lignin terdapat di dalam dinding sel dan sebagian terdapat
pada lamela tengah (di daerah antar sel). Struktur lignin sangat beraneka ragam
tergantung dari jenis tanamannya (Davin dan Lewis 2005). Menurut Fengel dan
Wegener (1995) struktur molekul lignin sangat berbeda bila dibandingkan dengan
polisakarida karena terdiri atas sistem aromatik yang tersusun atas unit-unit fenil
10
propana. Selama perkembangan sel, lignin dimasukkan sebagai komponen
terakhir dalam dinding sel, menembus diantara fibril-fibril sehingga memperkuat
dinding sel. Secara umum polimer lignin disusun oleh unit - unit fenil propena
yaitu-kumaril alkohol, koniferil alkohol, dan sinapil alkohol yang merupakan
senyawa induk (prazat) dari lignin. Unit-unit penyusun lignin dapat dilihat pada
Gambar 1 dan salah satu bentuk struktur kimia lignin dapat dilihat
pada Gambar 2.
Gambar 1. Unit-unit penyusun lignin : (1) p-koumaril alkohol, (2) koniferil
alkohol, (3) sinapil alkohol
Sumber : Achmadi (1990)
11
Gambar 2. Struktur kimia lignin yang terdiri dari 16 fenil propane
Sumber : Achmadi (1990)
Lignin merupakan komponen makro molekul kayu ketiga yang berikatan secara
kovalen dengan selulosa dan hemiselulosa. Lignin termasuk senyawa polimer
tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana yang diikat dengan C-O-C dan
C-C (Judoamidjojo et al., 1989). Lignin dapat dibagi menjadi beberapa kelas
menurut unsur-unsur strukturnya yaitu lignin guaiasil (terdapat pada kayu lunak
sebagian besar merupakan produk polimerisasi dari koniferil alkohol), dan lignin
guaiasil-siringil (khas kayu keras merupakan kopolimer dari koniferil alkohol dan
sinapil alkohol) (Fengel dan Wegener, 1995). Gugus-gugus fungsi sangat
mempengaruhi reaktivitas lignin. Polimer lignin mengandung gugus-gugus
12
metoksil, gugus hidroksil fenol, dan beberapa gugus aldehida ujung dalam rantai
samping (Sjostrom, 1995). Menurut Achmadi (1990), gugus fungsi yang sangat
mempengaruhi reaktivitas lignin terdiri dari hidroksil fenolik, hidroksil benzilik,
dan gugus karbonil.
Lignin secara fisik membungkus mikrofibril selulosa dalam suatu matriks
hidrofobik dan terikat secara kovalen baik pada selulosa maupun hemiselulosa
(Said, 1994). Lignin ada di dalam dinding sel maupun di daerah antar sel (lamela
tengah) dan menyebabkan kayu menjadi keras dan kaku sehingga mampu
menahan tekanan mekanis yang besar. Konsentrasi lignin tertinggi terdapat dalam
dinding sel yaitu pada bagian lamela tengah dan akan semakin mengecil pada
lapisan di dinding sekunder (Sjostrom, 1995). Jumlah lignin yang terdapat dalam
tumbuhan yang berbeda sangat bervariasi. Menurut Ensiklopedi Kehutanan
Indonesia (1997), kadar lignin di dalam kayu daun lebar berkisar antara 18 - 33%,
sedangkan pada kayu jarum berkisar antara 28 - 32%.
Pada industri pulp dan kertas, lignin dipisahkan dari selulosa untuk
menghasilkan pulp. Lignin memberikan pengaruh yang kurang baik terhadap
pulp, yaitu warna maupun sifat fisik pulp, lamanya waktu penggilingan pulp
berbanding terbalik dengan jumlah lignin yang dikandung oleh pulp. Apabila
pulp mengandung kadar lignin tinggi akan sukar digiling dan menghasilkan
lembaran dengan kekuatan rendah (Rahmawati, 1999).
2.3.1. Sifat lignin
Secara fisis lignin berwujud amorf (tidak berbentuk), berwarna kuning cerah
dengan bobot jenis berkisar antara 1,3 - 1,4 bergantung pada sumber ligninnya.
13
Indeks refraksi lignin sebesar 1,6. Sifatnya yang amorf menyebabkan lignin sulit
dianalisa dengan sinar-X. Lignin juga tidak larut dalam air, dalam larutan asam
dan larutan hidrokarbon. Karena lignin tidak larut dalam asam sulfat 72%, maka
sifat ini sering digunakan untuk uji kuantitatif lignin. Lignin terdiri dari 61 - 65%
karbon, 5 sampai 6,1% hidrogen dengan panas pembakarannya sebesar 11.300
Btu/lb (6.280 kal/gram). Jumlah gugus metoksil dalam lignin bergantung pada
sumber lignin dan proses isolasi yang digunakan. Lignin tidak dapat mencair,
tetapi akan melunak dan kemudian menjadi hangus bila dipanaskan. Lignin yang
diperdagangkan larut dalam alkali encer dan dalam beberapa senyawa organik
(Kirk dan Othmer, 1952).
Menurut Damris et al. (1999), lignin mempunyai kelarutan yang sangat rendah
dalam kebanyakan pelarut dan sangat sedikit larut dalam air. Lignin asam hampir
tidak larut dalam semua pelarut. Lignin alkali teknis dan lignin sulfonat
umumnya larut dalam air, alkali encer, larutan garam dan buffer. Fengel dan
Wegener (1995) menyatakan pelarut-pelarut yang cocok untuk lignin analitik
yang diisolasi dengan pelarut-pelarut organik adalah dioksana, dimetilsulfoksida
(DMSO), formamida, dimetilformamida (DMF), tetrahidrofuran (THF), piridin,
dikloroetana dan etilenaglikol-monoetileter (metil selosolv). Pelarut yang lain
adalah asetil bromida dalam asam asetat dan heksa fluoropropanol.
Salah satu faktor yang mempengaruhi fungsi lignin adalah bobot molekul. Bobot
molekul rata-rata lignin tidak seragam karena beragamnya proses pembuatan pulp,
proses isolasi lignin, degradasi makromolekul selama isolasi, efek kondensasi
terutama pada kondisi asam dan ketidakteraturan sifat fisis lignin terlarut. Lignin
14
umumnya tidak larut dalam pelarut sederhana, namun lignin alkali dan lignin
sulfonat larut dalam air dan alkali encer. Lignin yang terlarut mempunyai
distribusi bobot molekul yang bersifat ganda. Beberapa dari komponennya
memiliki bobot molekul yang lebih tinggi. Lignin yang bobot molekulnya rendah,
dalam larutan bobot molekulnya menjadi lebih tinggi. Hal ini menunjukkan
bahwa lignin mempunyai berat molekul yang lebih tinggi ketika terlarut
(Salminah, 2001).
Polimer lignin tidak dapat dikonversi ke monomernya tanpa mengalami
perubahan pada bentuk dasarnya. Lignin yang melindungi selulosa, bersifat tahan
terhadap hidrolisa disebabkan oleh adanya ikatan arilalkil dan ikatan eter.
Menurut Sjostrom, (1995), pemanasan kayu secara bertahap dengan suhu tinggi
dapat melihat penguraian termal dari komponen kayu. Hemiselulosa terurai pada
suhu 200-260oC, selulosa pada suhu 240-350oC dan lignin terurai pada rentang
temperatur yang lebih luas yaitu 280-500oC. Pada suhu tinggi, lignin dapat
mengalami perubahan struktur dengan membentuk asam format, metanol, asam
asetat, aseton, vanilin dan lain-lain, sedangkan bagian lainnya mengalami
kondensasi (Judoamidjojo et al., 1989). Lebih dari dua per tiga unit fenil propana
dalam lignin dihubungkan dengan ikatan eter, sedangkan sisanya (1/3) melalui
ikatan karbon-karbon (Achmadi, 1990).
Casey (1980) menyatakan bahwa selain mengandung karbon dan hidrogen, lignin
juga mengandung gugus metoksil. Karakteristik kimia lignin dapat diperoleh
dengan analisis unsur dan penentuan gugus metoksil. Jumlah gugus metoksil
dalam lignin bergantung pada sumber lignin dan proses isolasi yang digunakan.
15
Kandungan gugus metoksil pada kayu daun jarum sebesar 14 - 15% sedangkan
pada kayu daun lebar sebesar 20- 21% (Kirk dan Othmer ,1952). Gugus metoksil
merupakan gugus reaktif yang mudah bereaksi dengan air (Pizzi, 1993). Di
samping itu, komponen-komponen non lignin diperhitungkan dengan cara
penentuan abu dan polisakarida. Karakteristik analitik lebih lanjut adalah
kandungan gugus fungsional lain (misalnya gugus fenolat dan hidroksil alifatik,
gugus karbonil, karboksil) yang menunjukkan perubahan-perubahan struktur
lignin yang disebabkan oleh prosedur isolasi atau perlakuan kimia
(Meier et al., 1981 dalam Fengel dan Wegener, 1995).
2.3.2. Pemanfaatan lignin
Penggunaan lignin pada saat sekarang dan masa depan merupakan bidang
yang luas dan semakin meningkat kepentingannya. Lignin dapat dimanfaatkan
sebagai bahan bakar jika dibuat dalam jumlah besar dan dalam keadaan kering.
Kandungan atom C dan H pada lignin relatif lebih tinggi namun memiliki
kandungan O yang lebih rendah dibandingkan selulosa dan hemiselulosa. Lignin
sebagai bahan bakar lebih bernilai dibanding selulosa dan hemiselulosa karena
nilai panas pembakarannya lebih besar (Judoamidjojo et al., 1989).
Lignin dapat digunakan sebagai bahan bakar, produk polimer dan sumber bahan-
bahan kimia berberat molekul rendah. Bahan-bahan kimia berberat molekul
rendah yang dapat dihasilkan dari lignin adalah vanilin, aldehida, asam vanilat,
fenol, asam karbonat, benzena dan sebagainya. Lignin juga merupakan bahan
mentah yang sangat baik untuk pembuatan serat sintetik seperti nilon, bahan
farmasi dan pewarna yang baik (Damris et al.,1999).
16
Menurut Rudatin (1989), kemampuan lignin untuk meredam kekuatan mekanis
yang dikenakan pada kayu, memungkinkan usaha pemanfaatan lignin sebagai
bahan perekat (adhesive) dan bahan pengikat (binder) pada papan partikel
(particle board), dan kayu lapis (plywood). Ketahanan terhadap perlakuan
biokimia (fisiologis) dan perlakuan kimia didalam batang melalui mekanisme
enzimatik dan reaksi redoks, memungkinkan lignin untuk diolah lebih lanjut
menjadi zat antioksidan. Menurut Fengel dan Wegener (1995) lignin dapat
dimanfaatkan secara komersial sebagai bahan pengikat, perekat, pengisi,
surfaktan, produk polimer, dispersan dan sumber bahan kimia lainnya terutama
turunan benzen pada berbagai industri. Pada kebanyakan penggunaan kayu,
lignin digunakan sebagai bagian integral dari kayu. Pemanfaatan lignin dan
turunannya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Pemanfaatan lignin dan turunannya
No. Jenis Pengunaan Aplikasinya
1. Pendispersi Karbon hitam, pestisida, zat warna,
pigmen, keramik
2. Pengemulsi, penstabil
campuran
Tanah, permukaan jalan, aspal, lilin,
karet, sabun, lateks,
3. Penyaringan logam Industri air, mikro industri pertanian
4. Aditif Lumpur pengeboran, beton,
penggilingan semen, bahan penyamak,
plastic vinil
5. Pengikat/perekat Pupuk, tinta cetak, mineral, pelapis,
pengecoran
6. Pereaksi Urea Formaldehid Fenol, furan,
epoksida, urethane
7. Dan lain-lain Koagulan protein, pelindung koloid,
resin penukar ion, penagkap oksigen, dll
(Sumber: Fengel dan Wegener, 1995)
17
2.4. Isolasi Lignin
Isolasi lignin merupakan tahap pemisahan lignin. Berbagai teknik isolasi lignin
telah dipelajari, tetapi pada prinsipnya sama yaitu diawali dengan proses
pengendapan padatan. Menurut Damat (1989), pengendapan lignin dalam larutan
sisa pemasak terjadi sebagai akibat terjadinya reaksi kondensasi pada unit-unit
penyusun lignin (para-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol)
yang semula larut akan terpolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar.
Menurut Achmadi (1990), sifat-sifat lignin yang disebabkan oleh struktur molekul
dan letaknya dalam dinding sel menyebabkan isolasi lignin dalam bentuk tak
berubah, belum dapat dilakukan. Semua metode isolasi menunjukkan
kekurangan, baik secara mendasar mengubah struktur lignin asli maupun
melepaskan bagian lignin yang nisbi tak berubah.
Menurut Setiawan (2001), proses pemisahan lignin dapat dilakukan dengan
beberapa metode seperti pengasaman dan presipitasi dengan gas buang atau CO2,
pengasaman dan presipitasi dengan limbah asam, ultrafiltrasi, penukaran ion,
elektrodialisa, koagulasi dengan bahan kimia dan flokulasi dengan pemanasan.
Lignin dapat diisolasi dari kayu bebas ekstraktif sebagai sisa yang tidak larut
setelah penghilangan polisakarida dengan hidrolisis. Lignin dapat dihidrolisis dan
diekstraksi dari kayu atau diubah menjadi turunan yang larut. Isolasi lignin pada
berbagai serat umumnya tidak menghasilkan lignin murni karena di dalam
kandungan lignin masih terdapat lignoselulosa lainnya seperti hemiselulosa.
Adanya unit kompleks dari ikatan lignin dengan hemiselulosa menyebabkan
isolasi lignin mengalami kesulitan mendapatkan rendemen lignin murni. Untuk
18
mendapatkan lignin yang murni dan kandungan zat anorganik yang lebih sedikit
diperlukan kondisi optimum pada saat pengasaman dan pemisahan lignin (Rostika
et al., 2002).
Beberapa metode isolasi lignin diantaranya: 1) Metode Klason; Lignin Klason
diperoleh setelah penghilangan polisakarida dari kayu yang diekstraksi (bebas
ekstraktif) dengan hidrolisis asam sulfat 72%. 2) Metode Björkman disebut juga
“lignin kayu yang digiling” (Milled Wood Lignin / MWL); metode isolasi lignin
dengan cara menggiling bubuk kayu dalam penggiling bola, baik dalam keadaan
kering atau dengan adanya pelarut-pelarut, misalnya toluena, struktur sel kayu
dirusak dan bagian lignin (biasanya tidak lebih dari 50%) dapat diperoleh dari
suspensi dengan cara mengekstraksi dengan campuran dioksana-air. 3) Metode
CEL (Cellulolythic Enzyme Lignin ) atau “lignin enzimselulolitik” adalah isolasi
lignin menggunakan enzim yang dihasilkan dari mikroorganisme perusak kayu
(dalam hal ini jamur). Limbah atau serbuk kayu direndam semalam, selanjutnya
diberi jamur perusak kayu dan diinkubasi. Selulosa diuraikan oleh jamur
penghasil enzim-enzim, dan lignin terpisah dalam bentuk endapan. 4) Metode
Isolasi Lignin Teknis, yaitu metode isolasi lignin dari larutan sisa pemasak pulp
(Guerra et al., 2006).
Menurut Sjostrom (1995), isolasi yang dilakukan pada pH rendah akan dihasilkan
rendemen yang lebih tinggi, karena reaksi polimerisasi yang terjadi pada pH yang
lebih rendah berlangsung lebih sempurna sehingga semakin banyak unit penyusun
lignin yang semula larut mengalami polimerisasi lagi dan membentuk polimer
lignin. Reaksi kondensasi akan meningkat dengan meningkatnya keasaman.
19
Beberapa cara untuk memisahkan lignin dari bahan baku digunakan pereaksi
anorganik yaitu H2SO4 pekat dan HCl pekat dengan tujuan untuk mendestruksi
karbohidrat (Sugesty, 1991). Lignin hasil isolasi dengan menggunakan H2SO4
dan HCl banyak mengandung asam asetat, asam laktat, asam format dan asam-
asam lainnya. Adanya ikatan lignin-karbohidrat memungkinkan terjadinya
degradasi senyawa-senyawa karbohidrat selama isolasi berlangsung seperti
pentosa dan asam-asam uronat menjadi furfural, heksosa menjadi hidroksi metal
furfural dan asam format sehingga pH isolat lignin semakin rendah
(Kim et al., 1987).
Proses isolasi lignin selain menggunakan pelarut asam, dapat pula menggunakan
pelarut basa seperti NaOH dan KOH (Setyawardhani, 2014). Berdasarkan
penelitian Hidayati et al. (2018) menyatakan isolasi lignin dengan menggunakan
NaOH menghasilkan lignin isolat yang cenderung meningkat dengan perlakuan
terbaik pada konsentrasi NaOH 30% mendapatkan pH 5,42%, rendemen lignin
5,67%, padatan total lindi hitam 65,11%, kadar metoksil 14,61%, dan bobot
ekuivalen lignin 1787,23. Hasil ini tidak jauh berbeda dengan beberapa hasil
penelitian sebelumnya yang menyatakan tingkat keasaman lignin indulin AT
(Lignin standar) berkisar antara pH 3,5 - 5,5 (Santoso, 2003), kadar metoksil
lignin standar berkisar antara 14,00% - 14,30% (Santoso, 2003), dan bobot
mulekul lignin kisaran 370 - 44300 (Connor et al., 1978 dalam Fengel dan
Wegener, 1995). Hasil ini menunjukkan bahwa NaOH dapat dengan baik
mengisolasi lignin dari lindi hitam.
III. METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Analisis Hasil Pertanian Jurusan
Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung;
Laboratorium Rekayasa Sumber Daya Air dan Lahan, Jurusan Teknik Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Lampung; dan UPT Laboratorium Terpadu dan
Sentra Inovasi Teknologi, Fakultas MIPA, Universitas Lampung pada bulan April
hingga Juli 2018.
3.2. Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah lindi hitam dari hasil
pulping formacell, KOH (padatan), NaCl, NaOH, HCl, aquades, etanol, KBr,
kertas saring, indikator phenolpthalin, aluminium foil, dan plastik ziplock.
Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini adalah lemari asam, kompor listrik,
cawan aluminium, timbangan digital, cawan porselen, oven, desikator, Beaker
glass, Erlenmeyer, pH meter, pipet tetes, pipet ukur, pengaduk, gelas ukur, labu
ukur, corong, alat titrasi dan spektrofotometer FT-IR (Fourier Transform Infra-
Red Spectroscopy).
21
3.3. Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan proses isolasi lignin pada lindi hitam yang dihasilkan dari
proses pulping secara formacell dengan metode yang telah dikembangkan oleh
Hidayati et al. (2018) dengan menggunakan larutan pengendap berupa KOH pada
konsentrasi 2,5%; 5%; 7,5%; 10%; 12,5%; dan 15% yang ditambahkan dari
campuran air dan lindi hitam masing-masing 100 ml. Lindi hitam ditambahkan
larutan KOH dan kemudian diendapkan untuk memisahkan lignin. Setiap
percobaan dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali. Data yang diperoleh
selanjutnya disajikan dalam bentuk tabel dan grafik yang kemudian dianalisis
secara deskriptif.
3.4. Pelaksanaan Penelitian
Penelitian ini dilakukan proses pemurnian limbah cair dengan pemisahan lignin dari
lindi hitam hasil pulping secara formacell menggunakan metode isolasi lignin
yang mengacu pada metode isolasi yang dikembangkan oleh Hidayati et al. (2018).
Padatan KOH ditimbang (5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%) untuk dibuat larutan
dalam 100 ml. Setelah ditimbang, KOH dimasukkan ke dalam beaker glass dan
ditambahkan sedikit aquades kemudian dilarutkan. Larutan KOH tersebut
dituangkan ke dalam labu ukur 100 ml dan ditambahkan aquades hingga mencapai
batas labu ukur kemudian dihomogenkan. Sebanyak 100 ml lindi hitam
ditambahkan dengan 100 ml larutan KOH (berbagai konsentrasi) sehingga
konsentrasi KOH menjadi 2,5%; 5%; 7,5%; 10%; 12,5%; dan 15% . Selanjutnya
dilakukan pengadukan secara perlahan-lahan kemudian diukur pH masing-masing
tiap perlakuan, dan kemudian didiamkan selama 10 jam agar pengendapan
22
sempurna. Selanjutnya dilakukan penyaringan dengan kertas saring dan didapatkan
padatan lignin, lalu dikeringkan dengan menggunakan oven suhu 50-60oC. Tepung
lignin hasil dari pengeringan oven kemudian dihaluskan dan dihasilkan serbuk
lignin halus. Pengamatan yang dilakukan adalah: nilai pH, kadar padatan total pada
lindi hitam TKKS, rendemen lignin, kadar metoksil lignin, bobot ekuivalen lignin,
dan analisis lignin dengan spektrofotometer FT-IR.
23
Proses isolasi lignin dapat dilihat pada diagram alir di bawah ini :
Gambar 3. Diagram isolasi lignin yang dimodifikasi
Sumber: Hidayati et al. (2018)
100 ml Lindi hitam
Pengadukan dengan penambahan larutan KOH sesuai perlakuan. Kemudian
dihomogenkan. Lalu diukur pH-nya, kemudian didiamkan selama 10 jam
Penyaringan dengan menggunakan
kertas saring
Pengeringan dengan oven 50 - 60ºC
selama 24 jam
Filtrat
Lignin
Penepungan
(mortar)
24
3.5. Pengamatan
3.5.1. Nilai pH lindi hitam
Lindi hitam murni dan lindi hitam yang telah ditambahkan KOH diukur nilai
pH-nya menggunakan pH meter.
3.5.2. Uji kadar padatan total pada lindi hitam TKKS
Kadar padatan total pada lindi hitam TKKS ditentukan dengan menggunakan
metode (SNI 06-1839-1990). Sebanyak 10 ml lindi hitam dimasukkan ke dalam
cawan porselen yang telah diketahui beratnya, kemudian cawan yang berisi lindi
hitam ditimbang (a). Sampel diuapkan di atas penangas air sampai kering,
kemudian dimasukkan ke dalam oven pada suhu 105ºC selama 4 jam. Setelah itu,
didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Pemanasan dan penimbangan
dilakukan sampai beratnya konstan (b). Padatan total dihitung dengan rumus
sebagai berikut:
Keterangan :
P = padatan total dalam lindi hitam (%)
a = berat contoh uji (gram)
b = berat residu padatan total (gram)
P =b
a x 100%
25
3.5.3. Rendemen lignin
Rendemen lignin dihitung berdasarkan perbedaan berat antara lignin yang
diperoleh setelah dikeringkan dengan berat padatan total dari lindi hitam yang
digunakan dengan menggunakan metode (NREL, 2008).
3.5.4. Kadar metoksil lignin
Kadar metoksil lignin ditentukan menurut metode (ASTM 15120-81). Sebanyak
0,5 gram lignin dibasahi dengan 5 ml etanol, kemudian disuspensikan dalam
100 ml aquades yang berisi 1 gram NaCl. Selanjutnya, dinetralkan dengan
NaOH 0,1 N, ditambahkan 6 tetes indikator phenolpthalin, dan ditambahkan
25 ml NaOH 0,25 N, dihomogenkan dan dibiarkan selama 30 menit pada suhu
kamar dalam keadaan tertutup. Setelah itu, ditambahkan 25 ml HCl 0,25 N dan
dititrasi dengan NaOH 0,1 N sampai akhir perubahan warna yang bertahan
(sedikitnya 30 detik). Kadar metoksil ditentukan dengan rumus sebagai berikut:
Keterangan : 3,1 = Bobot molekul metoksil x 100 x (1 g / 1000 mg)
Rendemen (%) =Lignin Kering
Padatan Total Lindi Hitam x 100%
Kadar Metoksil Lignin (%) =ml NaOH x N NaOH x 3,1
Berat sampel (gram)
26
3.5.5. Bobot ekuivalen lignin
Bobot ekuivalen lignin dapat ditentukan dengan metode menurut (Santoso, 1995).
Sebanyak 0,5 gram lignin isolat dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml dan
dibasahi dengan 5 ml etanol. Campuran tersebut dibubuhi dengan 1 gram NaCl
yang kemudian ditambahkan 100 ml aquades dan 6 tetes indikator phenolpthalin.
Larutan tersebut kemudian dititrasi dengan NaOH 0,1 N samapi pH 7,5. Bobot
ekuivalen lignin isolat dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
3.5.6 Analisis lignin dengan spektrofotometer FT-IR
Analisis lignin dapat ditentukan dengan metode menurut Rostika et al. (2002).
Isolat lignin (sebanyak 1 mg tepung lignin) ditambahkan dengan KBr (sebanyak
150 mg), kemudian dibuat bentuk pelet yang selanjutnya dianalisis dengan
spektrofotometer FT-IR (Cary 630 FTIR Agilent) dengan bilangan gelombang
4000 cm-1 sampai 400 cm-1 (panjang gelombang 2,5–25 πm).
Bobot Ekuivalen Lignin =1000 x gram sampel
( ml x N )NaOH
V. KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa isolat
lignin terbaik yaitu pada pengendapan lignin dengan penambahan larutan KOH
konsentrasi 12,5 % dan 15% dengan nilai pH (3,86 dan 4,27), rendemen lignin
(12,78 dan 14,95), kadar metoksil (11,33 dan 10,13), dan bobot ekuivalen lignin
(476,25 dan 427,03).
DAFTAR PUSTAKA
ASTM. 1981. Methoxyl Content of Pulp and Wood. ASTM D15120-81
Achmadi, S.S. 1990. Kimia Kayu. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi. Pusat Antar Universitas. Ilmu Hayat.
Institut Pertanian Bogor. Bogor. 120 hlm.
Azhar, M., Efendi, J., Syofyeni, E., Lesi, R. M., dan Novalina, S. 2010. Pengaruh
Konsentrasi NaOH dan KOH Terhadap Derajat Deasetilasi Kitin dari Limbah
Kulit Udang. EKSAKTA Vol. 1 Tahun XI. Padang. 9 hlm.
Azis, S. dan Sarkanen, K.. 1989. Organosolv Pulping-a Review. TAPPI Journal.
March 1989. (3): 72.
Badan Penelitian Kehutanan Indonesia. 1997. Ensiklopedi Kehutanan Indonesia
Edisi Pertama. Departemen Kehutanan Badan Penelitian dan Kehutanan.
Jakarta. 20 hlm.
Badan Standarisasi Nasional. 1990. SNI 06-1839-1990. Cara Uji Padatan Total,
Alkali Total dan Alkali Aktif dalam Lindi Hitam. Badan Standarisasi
Nasional. Jakarta. 4 hlm.
Bahar, N. 1984. Isolasi dan Analisis Lignin dari Pinus Merkusii. Berita Selulosa
(20): 119-124 hlm dalam Santoso, A. 2003. Sintesis dan Pencirian Resin
Lignin Resolsinol Formaldehida untuk Perekat Kayu Lamina. (Disertasi).
Program Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor, Bogor.160 hlm.
Borregaard. 2001. Dye Dispersants. Borregaard Lignotech. S.E A. Singapore. 869
hlm.
Casey, J.P. 1980. Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology. Vol.I.
Interscience Publishers INC. New York. 225 hlm.
Connors, W.J, Lorenz, L.F., dan Kirk, T.K. 1978. Chromatographic Separation of
Lignin Models by Molecular Weight using Sepandhex LH-20. Holzforschung
32, 106-108 dalam Fengel, D. Dan G. Wegener. 1995. Kayu: Kimia,
48
Ultrastruktur dan Reaksi. Gadjah Mada Press University. Yogyakarta.729
hlm.
Creswell, C. J., Runquist, O.A., Campbell, M. M. 1982. Analisis Spektrum
Senyawa Organik. Terjemahan K. Padmawinata dan I. Soediro. Penerbit
ITB. Bandung. 337 hlm dalam Santoso, A. 2003. Sintesis dan Pencirian
Resin Lignin Resolsinol Formaldehida untuk Perekat Kayu Lamina.
(Disertasi) Program Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor, Bogor.160 hlm.
Damat. 1989. Isolasi Lignin dari Larutan Sisa Pemasak Pabrik Pulp dengan
Menggunakan H2SO4 dan HCl. (Skripsi). Jurusan Teknologi Industri
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor. 96
hlm.
Damris, M., Haryanto, dan Bakar, A. 1999. Studi Pemanfaatan Lignin dari
Limbah Pembuatan Pulp sebagai Pengkompleks untuk Analisis Logam Cu
(II), Zn (II) dan Pb (II). Laporan Penelitian Starter Grant, Fakultas
Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Jambi. Jambi. 87 hlm.
Davin, L.B. dan Lewis, N.G. 2005. Lignin Primary Structures and Dirigent Sites.
Current Opinion in Biotechnology 16: 407-415.
Delmas, M. 2004. Valorisation of Cereal Straws Through Selective Separation of
Cellulose, Lignins and Hemicelluloses. University of Toulouse, National
Polytechnic Institute, Department of Chemistry:1-8.
Fengel, D. dan Wegener, G. 1995. Kayu : Kimia, Ultrastruktur dan Reaksi.
Gadjah Mada Press University. Yogyakarta. 729 hlm.
Friedrich, E.B. 1952. The Chemistry of Lignin. Academic Press. Inc., Publishers.
New York. 564 hlm.
Gellerstedt, G. 2009. Chemistry of chemical pulping. In: Ek, M., Gellerstedt, G. &
Henriksson, G. (eds.) The Pulp and Paper Chemistry and Technology,
Volume 2 Pulping Chemistry and Technology. Berlin, Germany: De Gruyter
dalam Zhu, W dan T. Hans. 2015. Precipitation of Lignin from Softwood
Black Liquor: An Investigation of The Equilibrium and Molecular Propertie
of Lignin. BioRecources 10(1). 1696-1714.
Goring, D. A. I. 1971. Polymer Properties of Lignin and Lignin Derivatives.
Dalam: Lignin, Occurrence, Formation, Structure, and Reaction (Sarkanen,
K. V. dan Ludwig, C. H., Ed.). Wiley-Intersci., New York. 697-768
49
Guerra, A., Filpponen, I.L., Lucia., Saquing, C., Baumberger, S., dan
Argyropoulos, D. 2006. Toward a Better Understdaning of The Lignin
Isolation Process from Wood. J. Agric. Food Chem. (54): 5939-5947.
Heradewi. 2007. Isolasi Lignin dari Lindi Hitam Proses Pemasakan Organosolv
Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS). (Skripsi). Institut Pertanian
Bogor. Bogor. 109 hlm.
Hergert, H. L. 1971. Infrared Spectra. Willey Interscience, New York. 267-297
dalam Fengel, D. dan Wegener, G. 1995. Kayu : Kimia, Ultrastruktur dan
Reaksi. Gadjah Mada Press University. Yogyakarta. 729 hlm.
Hidayati, S., Zuidar, A.S., dan Fahreza, A. 2016. Optimasi Produksi Pulp
Formacell dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dengan Metode
Permukaan Respon. Reaktor, Vol. 16 No. 4, Desember Tahun 2016, Hlm
161-171.
Hidayati, S., Zuidar, A.S., Satyajaya, W., Murhadi, Retnowati, D. 2018. Isolation
and Characterization of Formacell Lignins from Oil Empty Fruits Bunches.
IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 344 (2018) 012006.
15 Hlm.
Jahan, Z.Z. Lee, dan Yongcan. 2006. Organic Acid Pulping of Rice Straw. I:
Cooking. Turk J Agric For , 30:231-239.
Judoamidjojo, R.M., Said, E.G., dan Hartoto, L. 1989. Biokonversi. Departemen
Pendidikan dan Kebudayaan. Direktorat Pendidikan Tinggi. Pusat Antar
Universitas Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor. Bogor. 20 hlm.
Kim, H., Hill, M.K., dan Fricke, A.L. 1987. Preparation of Kraft Lignin From
Black Liquor. Tappi Journal 12: 112-115.
Kirk R.E. dan Othmer, D.F. 1952. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol.8.
Pp.327-338. The Interscience Encyclopedia, Inc., New York. 327-338.
Khopkar, S.M. 2002. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI-Press, Jakarta. 131 hlm
Lin, S.Y. dan Carlton, W.D. 1992. Methods in Lignin Chemistry. Berlin
Heidelberg : Springer-Verlag. 69: 627-642.
Meier, H., L. Buchs., Buchala, A.J., dan Homewood, T. 1981. Nature 289, 821-
822. dalam Fengel, D. dan G. Wegener. 1995. Kayu: Kimia, Ultrastruktur
dan Reaksi. Gadjah Mada Press University. Yogyakarta. 729 hlm.
50
Muladi, S., Arung, E.T., Nimz, N.M., dan Faix, O. 2002. Organosolv Pulping dan
Bleaching of Pulp with Ozone. Lembaga Penelitian Universitas
Mulawarman. Samarinda. 258-265 hlm.
Muurinen, E. 2000. Organosolv Pulping (A review and distillation study related
to peroxyacid pulping). Fakultas Teknologi Universitas Oulu. Linnanmaa.
314 hlm.
Nimz, H.H.dan Schoen, M. 1993. Non Waste Pulping and Bleaching with Acetic
Acid. Proc. ISWPC Beijing. May 25-28. 258–265 hlm.
NREL, 2008. Determination of Structural Carbohydrat and Lignin in Biomass.
Biomass Program Analysis Technology Team Laboratory Procedure,
National Renewable Energy Lab. 18 hlm.
Nurhayati, T. dan Pasaribu, R.A. 1993. Isolasi dan Sifat Lignin dari Larutan Sisa
Pemasak Pabrik Pulp. Jurnal Penelitian Hasil Hutan 11 (3) : 110-116.
Nuryanto, E. 2000. Isolasi dan Degradasi Lignin Dari Lindi Hitam Pulp Tandan
Kosong Sawit secara kimia. (Tesis) Magister Kimia, ITB Press, Bandung.
120 hlm.
Pizzi, A. 1993. Wood Adhesive. Marcell Dekker Inc., New York.110 hlm.
Rahmawati, N. 1999. Struktur Lignin Kayu Daun Lebar dan Pengaruhnya
terhadap Laju Delignifikasi. (Skripsi). Program Pasca Sarjana Institut
Pertanian Bogor. Bogor. 88 hlm.
Rostika I., Bahar, N., Bastian, T., dan Fiveriwaty. 2002. Karakteristik Lignin dari
Limbah Pemasakan Kayu Hutan Tanaman Industri (HTI) Secara
Kromatografi. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa;
Departemen Perindustrian dan Perdagangan. Bandung. 42 (2): 67-74
Rudatin, S. 1989. Potensi dan Prospek Pemanfaatan Lignin dari Limbah Industri
Pulp dan Kertas di Indonesia. Berita Selulosa. Departemen Perindustrian RI.
Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa. 1(25): 14-17
Rudatin, S. 1991. Ultrafiltrasi Lindi Hitam Proses Sulfat Kayu Acasia Manginum.
Berita Selulosa. Departemen Perindustrian RI. Balai Besar Penelitian dan
Pengembangan Industri Selulosa. Bandung. (27): 4
Said, E.G, 1994. Penanganan dan Pemanfaatan Limbah Industri Kelapa Sawit.
Badan Kerjasama Pusat Studi Lingkungan, Bogor. 42 hlm.
51
Salminah, M. 2001. Karakteristik Lignin Hasil Isolasi Larutan Sisa Pemasak Pulp
Proses Semi Kimia pada Berbagai Tingkat pH. (Skripsi). Jurusan Teknologi
Hasil Hutan Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Bogor. 50 hlm.
Salud, E. C. dan Faix, O. 1980. The Isolation and Characterization of Lignin of
Shorea Species. Holzforchung 34: 113-121 dalam Santoso, A. 2003.
Sintesis dan Pencirian Resin Lignin Resolsinol Formaldehida untuk Perekat
Kayu Lamina. (Disertasi). Program Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor,
Bogor.160 hlm.
Santoso, A. 1995. Pencirian Isolat Lignin dan Upaya Menjadikannya sebagai
Bahan Perekat Kayu Lapis. (Tesis). Program Pasca Sarjana Institut
Pertanian Bogor. Bogor. 42 hlm.
Santoso, A. 2003. Sintesis dan Pencirian Resin Lignin Resolsinol Formaldehida
untuk Perekat Kayu Lamina. (Disertasi) Program Pasca Sarjana, Institut
Pertanian Bogor, Bogor.160 hlm.
Schroeter, M. C. 1991. Possible Lignin Reaction in The Organocell Pulping
Process. J. Tappi. 74 (10).
Setiati, R. D. Wahyuningrum, dan Kasmungin, S. 2016. Analisis Spektrum
Infrared pada Proses Sintesa Lignin Ampas Tebu Menjadi Surfaktan
Lignosulfonat. Jurnal Seminar Nasional Cendikiawan. Bandung. 11 hlm.
Setiawan, Y. dan Ruhyat, E.C.C. 2001. Pemanfaatan Lindi Hitam (Black Liquor)
Industri Kertas Sembahyang (Joss Paper) untuk Pembuatan Dispersan.
Berita Selulosa (37) 3 & 4. Departemen Perindustrian RI. Balai Besar
Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa. Bandung. 58 hlm.
Setyawardhani, D.A. 2014. Petunjuk Praktikum Kimia Analisis Kuantitatif.
Surakarta. 27 hlm.
Simanjuntak, H.M. 1994. Mempelajari Pengaruh Komposisi Larutan Pemasak dan
Suhu Pemasakan pada Pengolahan Pulp Acetosolv Kayu Eucalyptus
Deglupta. (Skripsi) Institut Pertanian Bogor. Bogor. 69 hlm
Simatupang, H., Nata, A., dan Herlina, N. 2012, Studi Isolasi dan Rendemen
Lignin Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), Jurnal Teknik Kimia
USU, 1, 20-24.
Sjostrom, E. 1995. Kimia Kayu: Dasar-Dasar dan Penggunaannya Edisi 2.
Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. 390 hlm.
52
Sudiyani, Y. 2009. Utilization of Biomass Waste Empty Fruit Bunch Fiber of
Palm Oil for Bioethanol Production. Jakarta, 4-5 Februari 2009: Research
Workshop on Sustainable Biofuel: 1-15.
Sugesty, S., Nursyamsu, dan Dina, A. 1986. Lignin dari Beberapa Bahan Baku
Pulp. Berita Selulosa (12). Departemen Perindustrian RI. Balai Besar
Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa. Bandung. 23 hlm.
Sugesty, S. 1991. Bahan-bahan Kimia Kayu yang Ada pada Kayu, Ampas Tebu,
Jerami Serat Mekanisasi Pulping. Kursus Karyawan PT Leces 10 September
– 15 Oktober. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Sellulosa.
34 hlm.
Sundin, J. 2000. Precipitation of Kraft Lignin Under Alkaline Conditions. Ph.D
(Tesis), Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden. 82 hlm.
Syahmani. 2000. Isolasi, Sulfonasi dan Asetilasi Lignin dari Tandan Kosong
Sawit dan Studi Pengaruhnya terhadap Proses Pelarutan Urea. (Tesis)
Falkultas FMIPA, Institut Teknologi Bandung. Bandung. 98 hlm.
Technical Association of Pulp and Paper Industry (TAPPI). 1974. Lignin Content
of Pulp and Wood. T222 05-74.
Utama, M., T. Ritonga, dan A. Nurhadi. 2002. Characteristics of Paraserianthes
Falcataria-Poly-methyl Methacylate Composite Prepared by Gemma
Imediation Technique. Proceedings. LIPI-JSPS Core University Program in
The Field of Wood Science. Serpong, Indonesia dalam Santoso, A. 2003.
Sintesis dan Pencirian Resin Lignin Resolsinol Formaldehida untuk Perekat
Kayu Lamina. (Disertasi) Program Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor,
Bogor.160 hlm.
Wanrosli, W.D., Zainuddin, Z., Law, K.N and Asro, R. 2007. Pulp from Oil Palm
Fronds by Chemical Process. Industrial Crop and Producs. 25. pp. 89-94.
Zhuang, J., Lin, L., Liu, J., Lou, X., Pang, C., and Ouyang, P. 2009. Preparation
of Xylose and Kraft Pulp from Poplar Based on Formic/Acetic Acid/Water
System Hydrolysis, Bioresources, 4(3), pp. 1147- 1157.