Post on 18-Sep-2018
UNIVERSITAS INDONESIA
SINTESIS BIOASPAL DARI SERBUK GERGAJI KAYU ALBASIA DENGAN
METODE PIROLISIS
SKRIPSI
DIAN NINDITA
0906604142
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI EKSTENSI TEKNIK KIMIA
DEPOK
JUNI 2012
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
UNIVERSITAS INDONESIA
SINTESIS BIOASPAL DARI SERBUK GERGAJI KAYU ALBASIA DENGAN
METODE PIROLISIS
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
DIAN NINDITA
0906604142
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI EKSTENSI TEKNIK KIMIA
DEPOK
JUNI 2012
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
iii
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
iv
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas
berkat dan rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul
“SINTESIS BIOASPAL DARI SERBUK GERGAJI KAYU ALBASIA
DENGAN METODE PIROLISIS”. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam
rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Jurusan
Teknik Kimia pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Skripsi yang ditulis
ini mengenai proses ekstraksi Aspal Buton yang ada di Indonesia.
Saya menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak,
sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya
juga mengucapkan terima kasih kepada:
• Orang tua dan keluarga saya yang telah memberikan bantuan dukungan
material dan moral;
• Bapak Prof. Dr. Ir. Widodo W. Purwanto, DEA selaku Ketua Departemen
Teknik Kimia FTUI;
• Prof. Dr. Ir. M. Nasikin, M.Eng sebagai dosen pembimbing yang telah
menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengayomi dan
mengarahkan saya dalam penyusunan skripsi ini;
• Ir. Yuliusman, M. Eng. sebagai kordinator skripsi Teknik Kimia FTUI;
• Bambang Heru Susanto ST., MT sebagai pembimbing akademik yang
selalu membantu segala urusan akademis;
• Indri Kusumawati, Ivan Mery Devianto, Illyin A.B, Hendra Fauzi,
Juherianto, dan teman-teman lainnya yang telah bersedia berdiskusi dan
saling mendukung satu sama lain selama proses penyelesaian skripsi ini;
• Mang Ijal dan Kang Jajat sebagai teknisi laboratorium yang telah
membantu dalam merancang penelitian ini;
• Nita Irawana, Sera, Selly, Rudi, Tika Adyati, Diar Gustiara, Muharani,
Rayi M, Athiya N, Nia Kurniasih atas segala dukungan dan motivasi yang
diberikan.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
vi
• Adet, Yenny, Yosmarina, Tania, Imia, Najma, Kanya, Inggit, Eldo, dan
seluruh rekan-rekan di Laboratorium RPKA Fakultas Teknik UI yang
selalu membantu dan mendukung satu sama lain.
• Seluruh teman-teman seperjuangan ekstensi Teknik Kimia UI atas
kebersamaannya selama 3 tahun ini;
Penulis menyadari bahwa dalam makalah skripsi ini masih terdapat banyak
kekurangan, ibarat gading yang tak pernah retak. Oleh karena itu, penulis
mengharapkan kritik dan saran yang membangun sehingga dapat
menyempurnakan skripsi ini dan melaksanakan perbaikan di masa yang akan
datang. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dan bagi dunia
ilmu pengetahuan dan teknologi untuk pengembangan bangsa ini.
Depok, 27 Juni 2012
Penulis
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
vii
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
viii Universitas Indonesia
ABSTRAK
Nama : Dian Nindita
Program Studi : Teknik Kimia
Judul : Sintesis Bioaspal dari Serbuk Gergaji Kayu Albasia dengan
Metode Pirolisis
Kebutuhan aspal di Indonesia sangat besar, yang umumnya diperoleh dari residu
minyak bumi. Karena semakin menipisnya cadangan minyak bumi, maka perlu
ada alternatif lain pengganti aspal minyak, yaitu bioaspal. Bioaspal merupakan
aspal yang dibuat dari bahan non-petroleum yaitu biomassa yang mengandung
lignin dan merupakan bahan yang dapat diperbaharui. Pada penelitian ini
biomassa yang digunakan adalah serbuk gergaji kayu Albasia yang memiliki
kandungan lignin cukup besar yaitu +27%. Bioaspal dihasilkan melalui pirolisis
pada rentang suhu 400-550oC. Pirolisis akan menghasilkan bio-oil yang akan
dievaporasi pada suhu 200oC untuk menghasilkan bioaspal. Bio-oil memiliki
rentang yield dari 57-69% dengan viskositas 0,42-0,48 Cp, densitas 0,882-0,904
g/ml. Bioaspal yang dihasilkan memiliki yield sebesar 5,1-6,3%. Spektrum FTIR
bio-oil menunjukkan bahwa hasil pirolisis adalah bio-oil. Spektrum FTIR bioaspal
menunjukkan bahwa bioaspal yang dihasilkan mengandung gugus fungsi seperti
pada Aspal.
Kata Kunci : Bioaspal, Pirolisis, Serbuk Gergaji Kayu Albasia
ABSTRACT
Name : Dian Nindita
Study Program : Chemical Engineering
Title : Synthesis of Bioasphalt from Albasia Wood Sawdust with
Pyrolysis Method
Asphalt needs in Indonesia, which is generally obtained from petroleum residue.
Because of the depletion of petroleum reserves, then there needs to be other
alternative replacement for asphalt oil, called bioasphalt. Bioasphalt is the asphalt
made from non-petroleum namely biomass containing lignin and is renewable. On
the study of biomass is wood Albasia sawdust which contain lignin are big
enough that is 27%. Bioasphalt produced via pyrolysis in the temperature range
400-550oC. Pyrolysis produces bio-oil that will be evaporated at a temperature of
200oC to produce bioasphalt. Bio-oil has a yield range of 57-69% with viscosity
0,42-0,48 Cp, density 0,882-0,904 g/ml. Bioasphalt produced have yield of 5,1-
6,3%. FTIR spectrum of bio-oil shows that the result was pyrolysis bio-oil. FTIR
spectrum bioasphalt indicates that the bioaspal is generated containing functional
groups such as asphalt.
Keywords: Bioasphalt, Pyrolysis, Albasia Wood Sawdust
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
ix Universitas Indonesia
DAFTAR ISI
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS……………………….………..iii
HALAMAN PENGESAHAN…………………………………………………….iv
KATA PENGANTAR…………………………………………………………….v
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .............................................................. vii
ABSTRAK………………………………………………………………………viii
DAFTAR ISI……………………………………………………………….…….ix
DAFTAR GAMBAR………………………………………………………….....xii
DAFTAR TABEL…………………………………………………….….…......xiii
BAB 1 PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang………………………………………….………….......1
1.2 Rumusan Masalah………………………………………………...........3
1.3 Tujuan Penelitian…………………………………………………........4
1.4 Batasan Masalah……………………………………………………......4
1.5 Sistematika Penulisan………………………………………………......4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA………………………………………………….5
2.1 Aspal…………………………………………………………………..5
2.1.1 Fungsi Aspal ( Kurniadji, 2008) .............................................. 5
2.1.2 Komposisi Aspal ...................................................................... 6
2.2 Bioaspal ................................................................................................. 7
2.3 Biomassa ................................................................................................ 9
2.4 Kayu ..................................................................................................... 10
2.4.1 Kayu Albasia………………………………………………..12
2.4.2 Serbuk Gergaji Kayu………………………………………..12
2.5 Lignin………………………………………..……………………….13
2.6 Metode Pirolisis…………………………………………………..…..15
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
x Universitas Indonesia
2.6.1 Pirolisis biomassa…………………………………………....17
2.7 Analisis FTIR ...................................................................................... 20
BAB 3 METODE PENELITIAN……………………...………………....……..22
3.1 Diagram alir penelitian ........................................................................ 22
3.2 Variabel Penelitian.…………….…………………………………….23
3.3 Alat dan bahan ………………………………………………..……...23
3.4 Prosedur penelitian pirolisis ............ ………………………………...24
3.4.1 Preparasi Sampel…………………………………….………...25
3.4.2 Produksi Bio-oil……………………………………………….25
3.4.3 Evaporasi Bio-oil……………………………………………...26
3.5 Pengambilan Data dan Teknik Analisis……………………………..27
3.5.1 Karakteristik Bio-oil…………………..………………………..…..27
3.5.1.1 Viskositas Bio-oil……………………………………..27
3.5.1.2 Densitas Bio-oil……………………………………….27
3.5.1.3 Identifikasi Gugus Fungsi pada Bio-oil…………….…28
3.5.2 Karakterisasi Bioaspal ............................................................... 29
3.5.2.1 Identifikasi Gugus Fungsi pada Bioaspal……………...29
3.5.2.2 Yield Bioaspal……………………………………….…30
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………………..31
4.1 Analisis Karakterisasi Bio-oil…………………..…………………..31
4.1.1 Pengaruh Suhu Pirolisis Terhadap Yield Bio-oil………..……31
4.1.2 Pengaruh Suhu terhadap Viskositas Bio-oil…………………..33
4.1.3 Pengaruh Suhu terhadap Densitas Bio-oil…………………….34
4.1.4 Analisis FTIR Bio-oil…………………………………………35
4.1.5 Evaporasi Bio-oil menjadi Bioaspal…………………………..37
4.2 Analisis Karakeristik Bioaspal……………………………………..38
4.2.1 Pengaruh Suhu terhadap Yield Bioaspal……………………..38
4.2.2 Analisis FTIR Bioaspal………………………………………39
BAB 5 KESIMPULAN…………………………………………………………. 44
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………45
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
xi Universitas Indonesia
LAMPIRAN A………………………………………………………………...…48
LAMPIRAN B…………………………………………………………………...52
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
xii Universitas Indonesia
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Kimia Aspal (Hafizullah, 2010) ..................................... 5
Gambar 2.2 Bagan Umum Komponen Kayu (Fengel, 1995) ........................... 9
Gambar 2.3 Struktur Umum Lignin (Haygreen, 1987) .................................... 13
Gambar 2.4 Pirolisis Partikel Biomassa (Basu, 2010) ..................................... 16
Gambar 2.5 Proses Sintesis Bioaspal (Brown, 2008) ....................................... 17
Gambar 2.6 Reaksi Pirolisis Lignin ................................................................. 18
Gambar 2.7 Spektrum FTIR untuk Asphaltene (Bermudez et al., 2008) ......... 19
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................ 22
Gambar 3.2 Peralatan Pirolisis ......................................................................... 26
Gambar 4.1 Pengaruh Suhu terhadap Yield Bio-oil ......................................... 32
Gambar 4.2 Pengaruh Suhu terhadap Viskositas Bio-oil ................................. 33
Gambar 4.3 Pengaruh Suhu terhadap Densitas Bio-oil .................................... 35
Gambar 4.4 Spektrum FTIR Bio-oil Serbuk Kayu Albasia : (a)suhu 400oC;
(b) suhu 500oC; (c) suhu 550
oC dan (d) suhu 450
oC……….......35
Gambar 4.5 Spektrum FTIR Bio-oil Serbuk Kayu Albasia suhu 500oC……...36
Gambar 4.6 Spektrum FTIR pada Hazelnut (Putun, 1999) .............................. 36
Gambar 4.7 Reaksi Pembentukan Bioaspal ..................................................... 37
Gambar 4.8 Pengaruh Suhu terhadap Yield Bioaspal ...................................... 38
Gambar 4.9 Spektrum FTIR Bioaspal (a)Suhu 400oC ; (b) Suhu 500
oC ;
(c) Suhu 550oC ; (d) Suhu 450
oC ................................................. 40
Gambar 4.10 (a)Spektrum FTIR Bioaspal Suhu 500oC ; (b)FTIR Aspalten Murni
....................................................................................................... 40
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
xiii Universitas Indonesia
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis Biomassa (Basu, 2010) ........................................................... 9
Tabel 2.2 Produksi Kayu Gergaji .................................................................... 13
Tabel 4.1 Perbandingan Spektrum IR Aspalten Murni dengan Bioaspal…….42
Tabel A.1 Data Densitas Bio-oil ....................................................................... 48
Tabel A.2 Data Yield Bio-oil .......................................................................... 49
Tabel A.3 Data Viskositas Bio-oil .................................................................... 50
Tabel A.4 Data Bioaspal .................................................................................. 51
Tabel B.1 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Aliphatic Jenuh ………...….52
Tabel B.2 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Olefinic ................................ 53
Tabel B.3 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Acetylenic ............................ 54
Tabel B.4 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Cincin Aromatik .................. 54
Tabel B.5 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Alkohol dan Hidroksi .......... 55
Tabel B.6 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Eter dan Oxy ........................ 56
Tabel B.7 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Karbonil ............................... 5
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
1
Universitas Indonesia
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Aspal adalah bahan padat atau setengah padat berwarna hitam coklat yang
bersifat melekat dan akan mencair bila dipanaskan. Dengan konstituen utamanya
adalah bitumen yang terdapat di alam atau diperoleh dari hasil pengolahan minyak
bumi. Aspal memiliki sifat sebagai perekat, dan ketahanan yang tinggi terhadap
air (Asphalt Institute, 2001).
Seiring dengan perkembangan dunia yang membutuhkan aspal untuk
pembuatan jalan raya muncul kekhawatiran yang sangat besar akan semakin
menipisnya cadangan minyak bumi yang tersedia saat ini. Cadangan minyak bumi
yang tersedia saat ini tidak bisa memenuhi kebutuhan dalam negeri karena
semakin meningkatnya kebutuhan aspal yang berasal dari minyak bumi. selama
ini kebutuhan akan aspal masih sangat tergantung dengan aspal minyak.
Berdasarkan data yang ada pada Pertamina, kebutuhan aspal untuk
pembangunan dan pemeliharaan jalan di Indonesia adalah sekitar 1,2 juta ton per
tahun, sedangkan produksi aspal minyak di Indonesia hanya sekitar 650.000 ton
per tahun. Pemenuhan kebutuhan aspal dalam negeri tahun 2008 berasal dari
produksi Pertamina Cilacap sebesar 400.000 ton, impor aspal yang dilakukan
Pertamina 200.000 sampai 250.000 ton dan sisanya melalui impor langsung.
Ketersediaan minyak bumi semakin terbatas dan harga yang cenderung naik dan
semakin mahal seiring dengan harga pasar minyak mentah dunia.
Hal itu seharusnya menyadarkan masyarakat untuk mulai meninggalkan
ketergantungan terhadap minyak dan mulai menciptakan aspal dari bahan yang
lebih bersifat bisa diperbaharui, yaitu aspal yang berasal dari bahan biomassa.
Aspal tersebut dinamakan bioaspal. Pengembangan bioaspal tersebut sangatlah
prospektif mengingat melimpahnya sumber daya alam di Indonesia. Sehingga
penelitian kali ini bertujuan untuk mensintesis bioaspal yang berasal dari bahan
biomassa dan bisa diperbaharui.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
2
Universitas Indonesia
Belum banyak peneliti yang melakukan sintesis bioaspal, namun ada
beberapa peneliti yang sudah menemukan cara untuk mensintesis bioaspal, salah
satunya adalah Williams, et al., (2008). Tim peneliti tersebut melakukan
penelitian tentang aditif aspal yang berasal dari fraksi bio-oil. Bahan yang
digunakan adalah bahan yang mengandung lignin, antara lain jagung dan kayu
oak. Proses yang dilakukan pada penelitian tersebut adalah proses pirolisis cepat.
Pirolisis cepat adalah dekomposisi thermal dari komponen organik tanpa
kehadiran oksigen dalam prosesnya untuk menghasilkan cairan, gas dan arang.
Produk yang dihasilkan dalam proses pirolisis cepat tergantung dari komposisi
biomassa yang digunakan sebagai bahan baku, kecepatan serta lama pemanasan.
Nanendra, (2009), melakukan penelitian tentang pengaruh penambahan
gilsonit terhadap kualitas bioaspal dengan uji rendaman dan uji marshal.
Penelitian dilakukan dengan menggunakan aspal non minyak bumi yang
kualitasnya setara dengan aspal yang berasal dari minyak bumi. Bahan yang
digunakan adalah tempurung kelapa dengan proses pirolisis yang akan
menghasilkan tar, yang kemudian akan didistilasi sederhana untuk menghasilkan
bioaspal.
Dimas, (2009) telah melakukan penelitian tentang pemisahan dan
karakterisasi bioaspal dari tempurung kelapa dengan metode distilasi tekanan
rendah. Pirolisis tempurung kelapa menghasilkan asap cair dan tar, kemudian asap
cair didistilasi dengan pengurangan tekanan hingga 200 mmHg. Distilasi
dilakukan untuk mendapatkan residu dari asap cair. Distilasi dilakukan pada suhu
dibawah 100 oC, antara 100-150
oC dan diatas 150
oC. Kemudian bioaspal tersebut
diuji dengan uji penetrasi, viskositas maupun titik lembeknya agar diketahui sifat
fisiknya jika dibandingkan dengan aspal minyak bumi.
Brown, (2008) menjelaskan bahwa untuk melakukan sintesis bioaspal,
langkah awal yang harus dilakukan adalah mempersiapkan bahan biomassa dan
melakukan perlakuan awal. Pada proses pirolisis yang terjadi, maka biomassa
akan mengalami depolimerisasi pada suhu sekitar 500oC. Proses pirolisis tersebut
akan menghasilkan fraksi berat berupa oligomer lignin dan anhydrosugar. Fraksi
berat tersebut harus dipisahkan, karena yang berperan dalam sintesis bioaspal
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
3
Universitas Indonesia
hanya oligomer lignin saja. Setelah dilakukan evaporasi, maka akan terjadi
pemisahan antara oligomer lignin dan anhydrosugar dan diperoleh fraksi bioaspal.
Qu et al, (2008) telah melakukan penelitian tentang pirolisis biomassa
yang mengandung tiga komponen utama, yaitu selulosa, hemiselulosa dan lignin.
Reaktor yang digunakan adalah reaktor tubular, dengan menggunakan laju alir gas
nitrogen sebesar 300 ml/min, dan suhu yang digunakan adalah sebesar 350oC
sampai dengan 650oC. Setelah dilakukan pengaturan alat pirolisis maka sampel
bimassa sebesar 10 gram di masukkan ke wadah porselen didalam reaktor. Waktu
yang dibutuhkan untuk melakukan pirolisis adalah 50 menit. Produk gas yang di
dapat diuji dengan menggunakan gas chromatography, sedangkan bio-oil yang
diperoleh diuji menggunakan spektroskopi massa.
Berdasarkan pada penelitian sebelumnya, yang telah menggunakan bahan
baku yang mengandung lignin seperti tempurung kelapa, kayu oak, jagung, dsb.
Pada penelitian ini dilakukan sintesis bioaspal dari serbuk gergaji kayu dengan
metode pirolisis. Serbuk gergaji kayu seperti halnya bahan baku bioaspal lainnya,
mengandung lignin dengan presentasi yang relatif besar.
Penggunaan serbuk gergaji sebagai bahan penelitian karena tersedia dalam
jumlah yang banyak, dan merupakan limbah, bersifat ramah lingkungan dan
bernilai ekonomis. Selama ini penggunaan serbuk gergaji sudah digunakan
sebagai bahan baku briket bioarang, namun pada umumnya serbuk gergaji hanya
digunakan sebagai bahan bakar tungku, atau dibakar begitu saja, sehingga dapat
menimbulkan pencemaran lingkungan.
1.2 Rumusan Masalah
- Apakah proses pirolisis yang terjadi pada serbuk gergaji kayu akan
menghasilkan bioaspal?
- Apakah akan terjadi reaksi oligomerisasi pada lignin pada saat pirolisis?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan bioaspal yang
berasal dari serbuk gergaji yang mengandung lignin dengan proses pirolisis dan
untuk mendapatkan kondisi yang optimum dari sintesis bioaspal.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
4
Universitas Indonesia
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah:
- Bioaspal adalah aspal yang berasal dari bahan biomassa yang dapat
membeku pada suhu kamar, memiliki ketahanan terhadap perubahan
cuaca, memiliki sifat work abillity.
- Serbuk gergaji kayu yang digunakan berasal dari jenis kayu Albasia.
1.5 Sistematika Penulisan
BAB 1 PENDAHULUAN
Berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan,
batasan masalah, dan sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tinjauan literatur tentang aspal, bioaspal, lignin, dan
proses pirolisis.
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
Berisi diagram alir penelitian, peralatan, bahan, dan
prosedur yang digunakan dalam penelitian.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi perumusan hasil penelitian dan analisis yang
berkaitan dengan proses pirolisis pada serbuk gergaji kayu
yang menghasilkan bio-oil yang akan digunakan dalam
pembuatan bioaspal.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dari hasil penelitian serta saran untuk
penelitian selanjutnya
DAFTAR PUSTAKA
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
5
Universitas Indonesia
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Aspal
American society of testing materials (ASTM) mendefinisikan aspal
sebagai bahan padat atau setengah padat berwarna hitam coklat yang bersifat
melekat dan akan mencair bila dipanaskan. Dengan konstituen utamanya adalah
bitumen yang terdapat di alam atau diperoleh dari hasil pengolahan minyak bumi.
Aspal memiliki sifat sebagai perekat, dan ketahanan yang tinggi terhadap air
(Asphalt Institute, 2001). Struktur kimia aspal dapat dilihat pada Gambar 2.1 di
bawah ini.
Gambar 2.1 Struktur Kimia Aspal (Hafizullah, 2010)
2.1.1 Fungsi Aspal ( Kurniadji, 2008)
Fungsi aspal antara lain adalah sebagai berikut:
a. Sebagai pengikat yang memberikan ikatan yang kuat antara butir agregat
dalam campuran beraspal
b. Sebagai bahan anti air yang menyelimuti permukaan agregat, sehingga
melindungi perkerasan dari pengaruh air.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
6
Universitas Indonesia
c. Sebagai pelumas yang akan mempengaruhi kemudahan kerja (work
abillity) pada saat pencampuran, penghamparan, dan pemadatan.
d. Sebagai lapis resap pengikat (prime coat) yang diletakan di atas lapis
pondasi sebelum lapis berikutnya.
e. Sebagai lapis pengikat (tack coat) yang diletakan di atas jalan yang telah
beraspal sebelum lapis berikutnya diletakkan, berfungsi sebagai pengikat
di antara keduanya.
f. Sebagai pengisi ruang yang kosong antara agregat kasar, agregat halus
dan mengisi rongga antara butir agregat dan rongga yang terdapat di
dalam agregat itu sendiri.
2.1.2 Komposisi Aspal
Aspal terdiri dari partikel-partikel koloid yang disebut aspalten, yang
terdispersi di dalam resin dan konstituen oil. Perbandingan bagian aspalten, resin
dan minyak tergantung kepada jenis minyak bumi dari mana aspal itu berasal.
Aspalten merupakan konstituen terpenting dari aspal, didefinisikan sebagai
bahan yang dapat mengendap dan berwarna hitam coklat. Pada pemanasan,
aspalten akan melebur dengan memuai dan terurai pada daerah suhu 180oC hingga
280oC. Diperkirakan bahwa aspalten terdiri dari kelompok hidrokarbon aromatis
kompleks yang dihubungkan satu dengan yang lain oleh gugus hidrokarbon atau
atom belerang.
Selain aspalten, aspal juga mengandung maltenes. Maltenes merupakan
cairan kental yang larut dalam heptane, terdiri dari resins dan oils. Resin adalah
material padat atau semi padat, adhesif, dan berwarna coklat muda sampai tua.
Resin akan mencair bila dipanaskan dan akan larut pada sebagian besar pelarut
organik. Oils adalah komponen aspal yang memiliki berat molekul terendah dan
merupakan media pendispersi aspalten. Oils berwarna lebih muda, merupakan
media dari aspalten dan resin (Daswiyanto, 2008).
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
7
Universitas Indonesia
2.3 Bioaspal
Kebutuhan aspal yang meningkat setiap tahunnya, menyebabkan
berkurangnya aspal yang berasal dari minyak bumi karena ketersediaan bahan
bakar fosil yang tidak dapat diperbaharui, dan harga dari minyak bumi di dunia
yang semakin meningkat dan mempengaruhi harga aspal minyak. Oleh sebab itu
dibutuhkan suatu alternatif baru untuk menambah ketersediaan aspal yang ada
saat ini dan menghasilkan produk aspal yang dibuat dari bahan-bahan yang
berasal dari alam dan bisa diperbaharui. Aspal tersebut bisa dihasilkan dari bahan
biomassa dan disebut sebagai bioaspal.
Bioaspal adalah alternatif aspal yang dibuat dari bahan non-Petroleum
yang berbasis sumber daya terbarukan. Bioaspal memiliki fungsi antara lain
digunakan sebagai alternatif pengganti aspal, dapat Mengurangi penggunaan
sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui, dapat Meningkatkan efisiensi
penggunaan bahan biomassa. Selain itu bahan baku bioaspal lebih murah dan
tersedia dalam jumlah yang memadai.
Belum banyak peneliti yang melakukan sintesis bioaspal, namun ada
beberapa peneliti yang sudah menemukan cara untuk mensintesis bioaspal, salah
satunya Williams, et al., (2008). Tim peneliti tersebut melakukan penelitian
tentang aditif aspal yang berasal dari fraksi bio-oil. Bahan yang digunakan adalah
bahan yang mengandung lignin, antara lain jagung dan kayu oak. Proses yang
dilakukan pada penelitian tersebut adalah proses pirolisis cepat (Fast Pyrolysis).
Pirolisis cepat adalah dekomposisi thermal dari komponen organik tanpa
kehadiran oksigen dalam prosesnya untuk menghasilkan cairan, gas dan arang.
Cairan yang dihasilkan ini dikenal sebagai bio-oil. Bio-oil tersebut selanjutkan
akan di distilasi vakum untuk menghasilkan bioaspal. Produk yang dihasilkan
dalam proses pirolisis cepat tergantung dari komposisi biomassa yang digunakan
sebagai bahan baku, kecepatan serta lama pemanasan.
Hill, (2012) meneliti tentang bioaspal dan biochar yang berasal dari
limbah sekitar, Mayoritas sampel berasal dari kota-kota di Ohio. Dalam persiapan
untuk pengujian, sampel dipisahkan sesuai dengan jenis masing-masing.
Pengujian pirolisis memerlukan reaktor yang mencegah paparan oksigen untuk
sampel. Setelah melakukan preparasi sampel maka umpan di masukkan ke dalam
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
8
Universitas Indonesia
reaktor dan dilakukan pengaturan pada reaktor pirolisis. suhu yang digunakan
mencapai 350oC.
Prayogo, (2010) dari Universitas Airlangga telah melakukan Pemisahan
dan Karakterisasi Bioaspal dari Tempurung Kelapa dengan Metode Distilasi
Pengurangan Tekanan. Pirolisis tempurung kelapa menghasilkan asap cair dan tar,
lalu asap cair didistilasi dengan tekanan rendah hingga 200 mmHg. Distilasi
dilakukan untuk mendapatkan residu dari asap cair. Distilasi dilakukan pada suhu
dibawah 100oC, antara 100–150
oC dan diatas 150
oC, residu bioaspal didapat pada
suhu 180-190oC. Bioaspal tersebut diuji dengan uji penetrasi, viskositas maupun
titik lembeknya agar diketahui sifat fisiknya jika dibandingkan dengan aspal
minyak bumi. Hasil distilasi menunjukkan bahwa dengan metode distilasi
pengurangan tekanan dapat menghasilkan bioaspal sebesar 70 mL. Hasil uji fisik
pada suhu 25 oC, uji viskositas yaitu 230 dPas, uji penetrasi 128 pen dan untuk
titik lembeknya 36oC. Pada bioaspal tidak memenuhi standart aspal minyak bumi,
jadi perlu ditambahkan zat aditif atau kimia untuk memperbaiki sifat bioaspal.
Brown, (2008) menjelaskan bahwa untuk melakukan sintesis bioaspal,
langkah awal yang harus dilakukan adalah mempersiapkan bahan biomassa dan
melakukan perlakuan awal. Pada proses pirolisis yang terjadi, maka biomassa
akan mengalami depolimerisasi pada suhu sekitar 500oC. Proses pirolisis tersebut
akan menghasilkan fraksi berat berupa oligomer lignin dan anhydrosugar. Fraksi
berat tersebut harus dipisahkan, karena yang berperan dalam sintesis bioaspal
hanya oligomer lignin saja. Setelah dilakukan pencucian dengan air, maka akan
terjadi pemisahan antara oligomer lignin dan anhydrosugar dan diperoleh fraksi
bioaspal.
Berdasarkan penjelasan diatas, maka sintesis bioaspal akan menggunakan
bahan baku serbuk gergaji kayu, karena selama ini belum ada yang menggunakan
bahan tersebut untuk sintesis bioaspal dan metode yang digunakan adalah pirolisis
cepat, karena proses tersebut sudah sering digunakan dalam penelitian untuk
menghasilkan bioaspal.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
9
Universitas Indonesia
2.3 Biomassa
Biomassa adalah bahan organik yang berasal dari makhuk hidup
(tumbuhan ataupun hewan) (Loppinet-Serani et al., 2008). Definisi Biomassa
menurut United Nations Framework Convention on Climate change (UNFCC,
2005) adalah bahan organik biodegradable non-fosil yang berasal dari tanaman,
hewan dan mikro-organisme. Biomassa tersebut meliputi produk, produk
samping, residu dan limbah dari pertanian, hasil hutan, dan hasil industri terkait
sebagai non-fosil dan fraksi organik biodegradable dari limbah industri dan kota.
Menurut Basu, (2010), Sumber-sumber biomassa secara umum adalah:
a. Pertanian : bagas, kulit kacang, tangkai jagung, jerami
b. Hutan : pohon, limbah kayu, serbuk gergaji kayu
c. Kota : endapan lumpur, limbah makanan, limbah kerta
d. Energi : padang rumput, jagung, dan kedelai, kanola.
e. Biologi : kotoran hewan, spesies perairan, limbah biologis
Biomassa terbagi dalam 2 jenis, yaitu biomassa yang bersifat alami dan
biomassa yang berasal dari limbah, seperti pada tabel 2.6 berikut ini :
Tabel 2.1 Jenis Biomassa (Basu, 2010)
Murni Biomassa terrestrial
Biomassa hutan, rerumputan,
tanaman yang dibudidayakan
Biomassa perairan Algae, tumbuhan air
Limbah
Limbah perkotaan Limbah padat, limbah, gas buang
Limbah padat pertanian Limbah pertanian, sisa hasil panen
Sisa hutan Kulit kayu, dedaunan
Limbah industri
Serbuk gergaji, limbah minyak atau
lemak
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
2.4 Kayu
Kayu adalah bagian batang atau cabang serta ranting tumbuhan yang
mengeras karena mengalami lignifikasi.
kekayaan alam, merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan
barang sesuai kemajuan teknologi.
yang bertanggung jawab untuk menentukan
semua produk-produknya termasuk pulp dan
diatur oleh struktur kayu khususnya
kayu. Kayu diklasifikasikan menjadi
Bagan umum komponen ka
Gambar 2.
Pada umumnya komponen kimia kayu daun lebar dan kayu
terdiri dari 3 unsur, yaitu
unsur non-karbohidrat terdiri dari lignin
selama proses pertumbuhan dinamakan zat ekstraktif
Sel kayu terutama terdiri atas selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Dimana
selulosa membentuk kerangka yang dikelilingi oleh senyawa
berfungsi sebagai matriks (hemiselulosa) dan bahan
Sepanjang menyangkut komponen kimia kayu, maka perlu dibedakan antara
komponen-komponen makromolekul u
(hemiselulosa) dan lignin, yang terdapat pada semua kayu, dan komponen
komponen minor dengan berat molekul kecil.
Universitas Indonesia
Kayu adalah bagian batang atau cabang serta ranting tumbuhan yang
mengeras karena mengalami lignifikasi. Kayu merupakan hasil hutan dari
kekayaan alam, merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan
barang sesuai kemajuan teknologi. Kayu memiliki struktur hierarkis kompleks
yang bertanggung jawab untuk menentukan sifat mekanik dan sifat fisik dar
produknya termasuk pulp dan serbuk gergaji kayu.
diatur oleh struktur kayu khususnya secara anatomis dan sel ultrastruktur dinding
. Kayu diklasifikasikan menjadi kayu lunak dan kayu keras
ponen kayu dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Bagan umum komponen kayu (Fengel, 1995)
Pada umumnya komponen kimia kayu daun lebar dan kayu
terdiri dari 3 unsur, yaitu: unsur karbohidrat terdiri dari selulosa dan hemiselulosa,
karbohidrat terdiri dari lignin, unsur yang diendapkan dalam kayu
mbuhan dinamakan zat ekstraktif (Dumanauw, 1993)
Sel kayu terutama terdiri atas selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Dimana
ulosa membentuk kerangka yang dikelilingi oleh senyawa-senyawa lain yang
berfungsi sebagai matriks (hemiselulosa) dan bahan-bahan yang melapisi (lignin).
Sepanjang menyangkut komponen kimia kayu, maka perlu dibedakan antara
komponen makromolekul utama dinding sel selulosa, poliosa
(hemiselulosa) dan lignin, yang terdapat pada semua kayu, dan komponen
komponen minor dengan berat molekul kecil.
10
Universitas Indonesia
Kayu adalah bagian batang atau cabang serta ranting tumbuhan yang
Kayu merupakan hasil hutan dari
kekayaan alam, merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan
Kayu memiliki struktur hierarkis kompleks
mekanik dan sifat fisik dari
kayu. Sifat-sifat kayu
anatomis dan sel ultrastruktur dinding
( Daniel, 2009).
Bagan umum komponen kayu (Fengel, 1995)
Pada umumnya komponen kimia kayu daun lebar dan kayu daun jarum
dari selulosa dan hemiselulosa,
nsur yang diendapkan dalam kayu
(Dumanauw, 1993).
Sel kayu terutama terdiri atas selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Dimana
senyawa lain yang
bahan yang melapisi (lignin).
Sepanjang menyangkut komponen kimia kayu, maka perlu dibedakan antara
tama dinding sel selulosa, poliosa
(hemiselulosa) dan lignin, yang terdapat pada semua kayu, dan komponen-
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
11
Universitas Indonesia
Selulosa merupakan komponen kayu yang terbesar,. Selulosa merupakan
polimer linear dengan berat molekul tinggi yang tersusun seluruhnya atas β-D-
glukosa. Karena sifat-sifat kimia dan fisiknya maupun struktur supramolekulnya
maka ia dapat memenuhi fungsinya sebagai komponen struktur utama dinding sel
tumbuhan (Fengel, 1995). Bahan dasar selulosa ialah glukosa, dengan rumus
C6H12O6. Molekul-molekul glukosa disambung menjadi molekul-molekul besar,
panjang dan berbentuk rantai dalam susunan menjadi selulosa. Selulosa
merupakan bahan dasar yang penting bagi industri-industri yang menggunakan
selulosa sebagai bahan baku, misalnya : pabrik kertas, pabrik sutera tiruan dan
lain sebagainya (Dumanauw, 1993) .
Selulosa terdekomposisi pada suhu antara 325oC dan 375
oC. Pirolisis dari
selulosa melibatkan pengurangan dalam tingkat polimerisasi, pembentukan
radikal bebas, eliminasi air, pembentukan karbonil, gugus karboksil dan
hidroperoksida, dan evolusi karbon monoksida dan karbon dioksida, yang
akhirnya meninggalkan residu hangus (Shafizadeh, 1982). Pirolisis selulosa akan
menghasilkan levluglukosan yang terbentuk dari pemotongan heterolitik dari
hubungan glikosidik dan glikolaldehid (Varhegyi, 1995). Pada suhu di atas 300°C,
pirolisis selulosa melibatkan reaksi baru, terutama yang mengarah ke produk cair
dengan hasil 87% berat (Piskorz et al., 1989).
Dalam pulp kertas atau dalam kertas, hemiselulosa berperan sebagai
perekat alam dan memperkuat ikatan antara serat ke serat (Hohnholz, 1988).
Jumlah hemiselulosa dari berat kering kayu biasanya antara 20 dan 30%.
Perbedaan-perbedaan yang besar juga terdapat dalam kandungan dan komposisi
hemiselulosa antara batang, cabang, akar, dan kulit kayu. hemiselulosa berfungsi
sebagai bahan pendukung dalam dinding sel.
Reaksi yang terjadi pada pirolisis hemiselulosa hampir mirip dengan
reaksi pirolisis pada selulosa, tar yang dihasilkan adalah sebesar 16% pada suhu
pirolisis 300oC. Tar yang dihasilkan mengandung oligosakarida dan asam yang
terhidrolisis dari campuran tersebut adalah 54 % dari D-xylose. Analisis struktural
dari polimer akan menunjukkan bentuk polimer yang bercabang. Hal ini
mengindikasikan bahwa polimer tersebut merupakan turunan dari kondensasi unit
xylosil yang terbentuk dari kelompok glikosidik yang hampir sama dengan
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
12
Universitas Indonesia
pirolisis selulosa. Hemisellulosa merupakan komposisi yang stabil diantara tiga
komponen utama biomassa dan terdekomposisi antara suhu 225oC dan 325
oC.
2.4.1 Kayu Albasia
Kayu Albasia merupakan kayu serba guna untuk konstruksi ringan,
kerajinan tangan, kotak cerutu, veneer, kayu lapis, korek api, alat musik, pulp.
Daunnya digunakan sebagai pakan ayam dan kambing. Di Ambon kulit batang
digunakan untuk penyamak jaring, kadang-kadang sebagai pengganti sabun.
Ditanam sebagai pohon pelindung, tanaman hias, reboisasi dan penghijauan.
Menurut Haygreen (1987) dalam Sutjipto (1993), kayu Albasia memiliki
kandungan selulosa sebesar 48.33 % dan lignin sebesar 27.28 %. Morfologi kayu
Albasia adalah sebagai berikut :
Klasifikasi Kayu Albasia
Divisi : Spermatophyta
Sub divisi : Angiospermae
Kelas : Dicotyledonae
Bangsa : Fabales
Famili : Fabaceae
Sub Famili : Mimosoidae
Marga : Paraserianthes
Jenis : Paraserianthes falcataria
Nama botanis : (Paraserianthes falcataria (L) Nielsen)
2.4.2 Serbuk gergaji kayu
Serbuk gergaji kayu merupakan limbah industri penggergajian kayu.
Jumlah ketersediaan serbuk gergaji sangat besar, namun tidak semua serbuk
gergaji yang ada telah termanfaatkan secara maksimal, sehingga bila tidak
ditangani dengan baik maka dapat menjadi masalah lingkungan yang serius. Tabel
2.2 akan menunjukkan ketersediaan serbuk gergaji kayu.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
13
Universitas Indonesia
Tabel 2.2 Produksi kayu gergaji (Departemen Kehutanan, 2006)
Tahun Produksi kayu gergajian (m3) Serbuk Gergajian (m
3)
2002 623.495 46.762
2003 762.604 57.195
2004 432.967 32.472
2005 1.471.614 11.0371
2006 679.247 50.943
Berdasarkan data serbuk gergaji kayu diatas, maka serbuk gergaji kayu
dapat digunakan dalam penelitian karena tersedia dalam jumlah besar dan
mengandung lignin yang sangat berperan dalam sintesis bioaspal. limbah kayu
berupa serbuk gergajian kayu belum termanfaatkan secara intensif. Melihat
potensi tersebut dan teknologi pirolisis yang dapat dikembangkan, perlu adanya
upaya pengkajian memanfaatkan limbah serbuk kayu tersebut.
2.5 Lignin
Kata Lignin ini berasal dari bahasa Latin untuk kayu, "Lignum", dan
polimernya merupakan senyawa yang paling penting dalam pembentukan jaringan
kayu pada tanaman. Namun, lignin tidak terbatas pada tanaman berkayu, tetapi
dimiliki oleh semua tanaman vaskular (Gunnar, 2009). Lignin tersusun dari tiga
monomer utama, yaitu monolignols, p-coumeryl alcohol, conyferyl alcohol, dan
sinapyl alcohol. Lignin merupakan polimer yang bersifat hidrofobik. Persentase
rata-ratanya dalam kayu lunak adalah antara 25-35% dan dalam kayu keras antara
20-30% (Gunnar, 2009). Struktur umum lignin ada pada Gambar 2.3.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
Gambar 2.
Lignin terdiri dari 3 monomer, monomer tersebut adalah monolignol, p
coumaryl alcohol, conyferol alcohol, dan sinapyl alcohol. Ketiga monomer
tersebut merupakan turunan dari
grup methoxy yang menyentuh cincin.
hidrofobik dan tidak larut dalam air.
Kegunaan lignin dapat digolongkan menjadi empat kelompok, yaitu
sebagai komponen sisa pembuatan pulp, bahan bakar, produk polimer dan sumber
bahan-bahan kimia dengan berat molekul rendah (Sucipto, 2009).
lignin dalam tumbuhan yang
sebagai bahan baku pengikat (bin
2011).
Dekomposisi termal dari lignin terjadi pada suhu 250
500oC. Pirolisis lignin akan menghasilkan
oligomerik lainnya yang memiliki massa molekul y
1997). Reaksi pembentukan
Sebagaimana pirolisis selulosa, kehadiran kation akan mempengaruhi proses
dekomposisi. Menurut Zhu, (2010), pirolisis dari lignin menghasilkan produk cair
yang dapat diklasifikasikan menjadi tiga grup, yaitu oligomer yang memiliki
berat molekul besar, komponen monomer fenolik, dan fraksi ringan seperti
methanol, asam asetat,
Universitas Indonesia
Gambar 2.3 struktur umum lignin (Haygreen, 1987)
Lignin terdiri dari 3 monomer, monomer tersebut adalah monolignol, p
coumaryl alcohol, conyferol alcohol, dan sinapyl alcohol. Ketiga monomer
sebut merupakan turunan dari propylphenol, dengan perbedaan pada nomer dari
grup methoxy yang menyentuh cincin. Dalam komponen kayu, sifat lignin adalah
hidrofobik dan tidak larut dalam air.
Kegunaan lignin dapat digolongkan menjadi empat kelompok, yaitu
sebagai komponen sisa pembuatan pulp, bahan bakar, produk polimer dan sumber
bahan kimia dengan berat molekul rendah (Sucipto, 2009).
lignin dalam tumbuhan yang mengandung lignin selulosa dapat dimanfaatkan
sebagai bahan baku pengikat (binder) pada aspal melalui proses pirolisis (Brown,
Dekomposisi termal dari lignin terjadi pada suhu 250oC sampai dengan
C. Pirolisis lignin akan menghasilkan char, dan monomer, serta produk
oligomerik lainnya yang memiliki massa molekul yang rendah (Vargehyi et al,
1997). Reaksi pembentukan char terjadi pada suhu yang lebih tinggi.
Sebagaimana pirolisis selulosa, kehadiran kation akan mempengaruhi proses
dekomposisi. Menurut Zhu, (2010), pirolisis dari lignin menghasilkan produk cair
dapat diklasifikasikan menjadi tiga grup, yaitu oligomer yang memiliki
berat molekul besar, komponen monomer fenolik, dan fraksi ringan seperti
methanol, asam asetat, Heterosiklik Aromatis Amine (HAA).
14
Universitas Indonesia
struktur umum lignin (Haygreen, 1987)
Lignin terdiri dari 3 monomer, monomer tersebut adalah monolignol, p-
coumaryl alcohol, conyferol alcohol, dan sinapyl alcohol. Ketiga monomer
, dengan perbedaan pada nomer dari
Dalam komponen kayu, sifat lignin adalah
Kegunaan lignin dapat digolongkan menjadi empat kelompok, yaitu
sebagai komponen sisa pembuatan pulp, bahan bakar, produk polimer dan sumber
bahan kimia dengan berat molekul rendah (Sucipto, 2009). Kandungan
mengandung lignin selulosa dapat dimanfaatkan
der) pada aspal melalui proses pirolisis (Brown,
C sampai dengan
, dan monomer, serta produk
ang rendah (Vargehyi et al,
terjadi pada suhu yang lebih tinggi.
Sebagaimana pirolisis selulosa, kehadiran kation akan mempengaruhi proses
dekomposisi. Menurut Zhu, (2010), pirolisis dari lignin menghasilkan produk cair
dapat diklasifikasikan menjadi tiga grup, yaitu oligomer yang memiliki
berat molekul besar, komponen monomer fenolik, dan fraksi ringan seperti
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
15
Universitas Indonesia
2.6 Metode Pirolisis
Pirolisis berasal dari kata Pyro (Fire/Api) dan Lyo (Loosening/Pelepasan)
untuk dekomposisi termal dari suatu bahan organik. Jadi pirolisis adalah proses
konversi dari suatu bahan organik pada suhu tinggi dan terurai menjadi ikatan
molekul yang lebih kecil. Pirolisis merupakan suatu bentuk insinerasi yang
menguraikan bahan organik secara kimia melalui pemanasan dengan mengalirkan
nitrogen sebagai gas inert (Awalludin, 2008) .
Pirolisis sering disebut juga sebagai termolisis secara definisi adalah
proses terhadap suatu materi dengan menambahkan aksi suhu yang tinggi tanpa
kehadiran udara (khususnya oksigen). Secara singkat pirolisis dapat diartikan
sebagai pembakaran tanpa oksigen. Pirolisis telah dikenal sejak ratusan tahun
yang lalu untuk membuat arang dari sisa tumbuhan, baru pada sekitar abad ke-18
pirolisis dilakukan untuk menganalisis komponen penyusun tanaman. Secara
tradisional, pirolisis juga dikenal dengan istilah distilasi kering (Fatimah, 2004).
Umpan pada proses pirolisis dapat berupa material bahan alam tumbuhan
atau dikenal sebagai biomassa, atau berupa polimer. Dengan proses pirolisis,
biomassa dan polimer akan mengalami pemutusan ikatan membentuk molekul-
molekul dengan ukuran dan stuktur yang lebih ringkas. Pirolisis biomassa secara
umum merupakan dekomposisi bahan organik menghasilkan bahan padat berupa
arang aktif, gas dan uap serta aerosol. Gas yang dapat dikondensasikan sebagai
bahan cair dan stabil pada suhu kamar merupakan senyawa hidrokarbon yang
dikenal sebagai biofuel atau bio-oil. Istilah tersebut digunakan karena senyawa
organik dalam asam cair secara kimia dapat menggantikan keberadaan bahan
bakar yang bersumber dari minyak bumi.
Paris et al. (2005) mengatakan bahwa pirolisis merupakan proses
pengarangan dengan cara pembakaran tidak sempurna bahan-bahan yang
mengandung karbon pada suhu tinggi. Kebanyakan proses pirolisis menggunakan
reaktor bertutup yang terbuat dari baja, sehingga bahan tidak terjadi kontak
langsung dengan oksigen. Pada umumnya proses pirolisis berlangsung pada suhu
di atas 300°C dalam waktu 4-7 jam. Namun keadaan ini sangat bergantung pada
bahan baku dan cara pembuatannya (Demirbas, 2005).
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
16
Universitas Indonesia
Secara tradisional, pirolisis kayu dapat disebut sebagai distillasi kayu, dan
digunakan untuk menghasilkan metanol, asam asetat, aseton, terpentin, fenol.
Pemanasan pada kayu hingga suhu lebih dari 100oC akan menyebabkan beberapa
peruraian termal. Pada suhu sekitar 270oC pemuaian termal ini tidak
membutuhkan sumber panas eksternal lagi, karena proses degradasi merupakan
proses eksotermis. Secara bertahap, kayu akan mengalami penguraian sebagai
berikut: hemiselulosa terdegradasi pada 200-260oC, selulosa terdegradasi pada
240oC-350
oC, dan lignin pada 280
oC sampai 500
oC. Dalam proses konvensional,
pirolisis dilakukan dengan cara melakukan pemanasan secara perlahan-lahan. Dari
proses ini akan dihasilkan produk berupa arang aktif, gas dan produk
terkondensasi.
Pirolisis dapat digunakan untuk menghasilkan bahan-bahan kimia seperti
aseton, metanol, dan asam asetat yang tinggi. Destruksi kayu menghasilkan
produk-produk senyawa organik tergantung pada jenis dan komposisi kayu.
Sebagai contoh, pada pirolisis kayu keras, biasanya akan dihasilkan karbon
dioksida, karbon monoksida, hidrogen, metana yang lebih banyak dibandingkan
pada kayu lunak. Demikian juga produk berupa metanol dan asam asetat akan
lebih banyak ditemukan pada pirolisis kayu keras. Proses gasifikasi pada
umumnya digunakan untuk menghasilkan produk gas yang dominan.
Menurut Goyal dkk, 2006, Proses pirolisis secara umum dikategorikan
menjadi beberapa tipe, yaitu:
a. Pirolisis lambat (Slow Pyrolysis)
Pirolisis yang dilakukan pada pemanasan rata-rata lambat. Pirolisis ini
menghasilkan cairan yang sedikit sedangkan gas dan arang lebih banyak
dihasilkan.
b. Pirolisis cepat (Fast Pyrolysis)
Pirolisis cepat merupakan suatu proses pirolisis dengan peningkatan
kecepatan kenaikan temperatur, pirolisis ini dilakukan pada lama pemanasan 0,5-
2 detik, suhu 400-600oC. Dengan metode pirolisis cepat akan dihasilkan produk
utama yaitu berupa bio-oil hingga 80% dari berat kering umpan (Bridgwater,
2000).
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
17
Universitas Indonesia
c. Pirolisis Kilat (Flash Pyrolysis)
Proses pirolisis ini berlangsung hanya beberapa detik saja dengan
pemanasan yang sangat tinggi. Flash pyrolysis pada biomassa membutuhkan
pemanasan yang cepat dan ukuran partikel yang kecil sekitar 105 - 250 µm.
d. Pirolisis Katalitik
Pirolisis katalitik adalah proses pirolisis yang menggunakan katalisator.
Katalisator di sini berfungsi untuk memecah hidrokarbon rantai panjang menjadi
hidrokarbon rantai pendek (C1-C5). Disamping itu, katalisator mampu
meningkatkan kecepatan dekomposisi dan memperbesar produk cair hasil
pirolisis.
2.6.1 Pirolisis biomassa
Menurut Basu, 2010, Pirolisis adalah dekomposisi termokimia untuk
menghasilkan produk yang berguna, dan proses yang terjadi adalah tanpa
menggunakan oksigen, proses tersebut disebut dengan pirolisis. Selama pirolisis
molekul hidrokarbon kompleks dari biomassa akan mengalami penguraian
menjadi molekul yang lebih kecil dan akan menghasilkan molekul sederhana
berupa gas, char, dan cairan (bio-oil). Pirolisis partikel biomassa dapat dilihat
pada Gambar 2.4 di bawah ni.
Gambar 2.4 Pirolisis partikel biomassa (Basu, 2010)
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
18
Universitas Indonesia
Produk dari pirolisis berasal dari gas yang terkondensasi dan char yang
padat. Gas yang terkondensasi akan mengalami pemutusan ikatan menjadi gas
yang tidak bisa tekondensasi (CO, CO2, CH4, dan H2). Proses dekomposisi ini
melalui reaksi homogenisasi fase gas. Pada reaksi fase gas, uap yang
terkondensasi akan terurai menjadi molekul yang lebih sederhana. Berdasarkan
gambar 2.4, pada reaksi dekomposisi dari biomassa, maka akan menghasilkan gas,
char, dan cairan (bio-oil). Reaksi pirolisis yang berasal dari biomassa adalah
sebagai berikut :
CnHmOp Σliquid CxHyOz + Σ gas CaHbOc+H2O+C(char)……………(2.1)
Proses sintesis biomassa yang akan menghasilkan bio-oil yang selanjutnya
akan diproses untuk menghasilkan bioaspal ada pada Gambar 2.5.
Biomass
Heavy ends :
Lignin oligomers
and anhydrosugars
Lignin oligomers Bioasphalt Lignin-
derived chemicals
Anhydrosugars
Gambar 2.5 Proses sintesis bioaspal (Brown, 2008)
Biomass
Preparation/pretreatment
Selective thermal
depolymerization
(500oC)
Bio-oil recovery
as stage fractions Particulat removal
water wash
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
19
Universitas Indonesia
Berdasarkan Gambar 2.5, dapat terlihat bahwa pada sintesis bioaspal,
langkah awal yang harus dilakukan adalah mempersiapkan bahan biomassa dan
melakukan perlakuan awal. Pada proses pirolisis yang terjadi, maka biomassa
akan mengalami depolimerisasi pada suhu sekitar 500oC. Proses pirolisis tersebut
akan menghasilkan fraksi berat berupa oligomer lignin dan anhydrosugar. Fraksi
berat tersebut harus dipisahkan, karena yang berperan dalam sintesis bioaspal
hanya oligomer lignin saja. Setelah dilakukan pencucian dengan air, maka akan
terjadi pemisahan antara oligomer lignin dan anhydrosugar.
Pirolisis primer lignin diawali dengan pelunakan termal pada suhu sekitar
200 °C, sedangkan pada pirolisis lignin pada umumnya lebih sering terjadi pada
suhu yang lebih tinggi, lebih tinggi dari dekomposisi cepat selulosa. Pirolisis
cepat dari lignin akan menghasilkan char yang lebih tinggi dan arang cair yang
lebih rendah dari holocellulose, dan produk cair dapat diklasifikasikan menjadi
tiga kelompok, molekul besar oligomer (dikenal sebagai lignin pirolitik), senyawa
monomer fenolik, serta senyawa seperti metanol, HAA, dan asam asetat (Zhu dan
Lu, 2010). Reaksi pirolisis lignin dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Lignin Bioaspal
Gambar 2.6 Reaksi pirolisis Lignin
Pirolisis
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
2.7 Analisis FTIR
Aspek kualitatif dari
yang paling penting dalam ilmu kimia analitik. Dalam bentuk paling sederhana,
spektrum inframerah terbentuk sebagai konsekuensi dari penyerapan radiasi
elektromagnetik pada frekuensi yang berkorelasi dengan getaran dari seperangkat
ikatan kimia tertentu dalam suatu molekul.
inframerah menyerap energi infram
molekul tersebut. Selama analisis FTIR, sebuah daerah permukaan pada spesimen
akan terkena sinar inframerah.
inframerah pada frekuensi yang berbeda diterjemahkan k
inframerah terdiri dari puncak terbalik.
kemudian dianalisis dan dicocokkan dengan pola
bahan yang diidentifikasi.
diperlukan referensi gelombang
Lampiran B. Berikut ini adalah gambar hasil spektrum FTIR untuk keberadaan
asphaltene.
Gambar 2.7 Spektrum FTIR untuk
Universitas Indonesia
Analisis FTIR
Aspek kualitatif dari spectroscopy infrared adalah salah satu dari metode
yang paling penting dalam ilmu kimia analitik. Dalam bentuk paling sederhana,
inframerah terbentuk sebagai konsekuensi dari penyerapan radiasi
elektromagnetik pada frekuensi yang berkorelasi dengan getaran dari seperangkat
ikatan kimia tertentu dalam suatu molekul. Sebuah molekul yang terkena sinar
inframerah menyerap energi inframerah pada frekuensi yang karakteristik untuk
Selama analisis FTIR, sebuah daerah permukaan pada spesimen
akan terkena sinar inframerah. Transmitansi pada spesimen dan pemantulan sinar
inframerah pada frekuensi yang berbeda diterjemahkan ke dalam plot serapan
inframerah terdiri dari puncak terbalik. Pola spektrum yang dihasilkan FTIR
kemudian dianalisis dan dicocokkan dengan pola spektrum khusus dari suatu
bahan yang diidentifikasi. Untuk melihat keberadaan suatu senyawa tertentu,
n referensi gelombang spektrumnya, seperti yang terdapat
Berikut ini adalah gambar hasil spektrum FTIR untuk keberadaan
Spektrum FTIR untuk asphaltene (Bermúdez et al
20
Universitas Indonesia
adalah salah satu dari metode
yang paling penting dalam ilmu kimia analitik. Dalam bentuk paling sederhana,
inframerah terbentuk sebagai konsekuensi dari penyerapan radiasi
elektromagnetik pada frekuensi yang berkorelasi dengan getaran dari seperangkat
Sebuah molekul yang terkena sinar
erah pada frekuensi yang karakteristik untuk
Selama analisis FTIR, sebuah daerah permukaan pada spesimen
Transmitansi pada spesimen dan pemantulan sinar
e dalam plot serapan
yang dihasilkan FTIR
khusus dari suatu
Untuk melihat keberadaan suatu senyawa tertentu,
erti yang terdapat pada
Berikut ini adalah gambar hasil spektrum FTIR untuk keberadaan
et al., 2008 )
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
21
Universitas Indonesia
Teknologi FTIR ini telah digunakan untuk melihat karakteristik
keberadaan aspal. Keberadaan aspal ini dapat dilihat dari adanya zat kimia berupa
aspalthene. Asphaltene ini dapat dibuktikan dengan melihat hasil spektrum FTIR
tertentu yang sesuai bentuk ciri khas strukturnya. Asphaltene dapat menunjukkan
sinyal yang sesuai dengan struktur aromatik dan alifatik. Spektrumnya akan
menunjukkan ikatan OH pada 3452 cm-1
dan ikatan CH aromatik pada 3024,32
cm-1
. Selanjutnya, pada frekuensi gelombang 1598,9 cm-1
akan menunjukkan
ikatan CH2 asimetris dan simetris sesuai dengan ikatan rangkap dari C=C
aromatik. Adanya unsur sulfur dan nitrogen pada struktur asphaltene dapat
ditunjukkan dengan adanya sinyal pada frekuensi antara 1080 cm-1
dan 1030 cm-1
.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
22
Universitas Indonesia
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram alir penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan mengikuti diagram alir seperti berikut :
Produk gas
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
Preparasi awal sampel biomassa
(serbuk gergaji kayu Albasia)
Pirolisis serbuk gergaji kayu Albasia
suhu 400-550 oC
Bio-oil : anhydrosugar dan oligomer lignin
Bioaspal Produk Gas
Karakterisasi
Kondensasi Gas yang tidak terkondensasi
Produk cair,
Char
Evaporasi pada suhu 200oC
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
23
Universitas Indonesia
3.2 Variabel Penelitian
1. Variabel bebas
Variabel bebas yang terdapat pada penelitian ini adalah suhu, yaitu 400oC,
450oC, 500
oC, 550
oC. Suhu operasi dibatasi pada rentang suhu tersebut karena
merupakan kondisi optimum dan memberi hasil yang maksimum pada pirolisis
(Perez, 2010). Dalam penelitian ini, akan dilakukan pengambilan data sebanyak
empat kali pada rentang suhu operasi antara 400-550oC.
2. Variabel Terikat
Variabel terikat ada pada penelitian ini meliputi berat jenis, viskositas, dan
sifat fisik bioaspal yang dihasilkan dari proses pirolisis.
3.3 Alat dan bahan
Peralatan yang digunakan pada pirolisis serbuk gergaji kayu albasia adalah
sebagai berikut :
- Tempat umpan
- Pipa logam
- Motor pengaduk umpan
- Pemanas
- reaktor
- Kondenser
- Gas trap
- Furnace
- Selang
- Pengatur laju alir (flowmeter)
- Pengatur suhu
- Mesin penyaring
Bahan yang akan digunakan: serbuk gergaji kayu Albasia dan gas N2
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
24
Universitas Indonesia
3.4 Prosedur Penelitian Pirolisis
3.4.1 Preparasi Sampel
- Persiapan alat dan bahan yang akan digunakan
- Preparasi awal terhadap serbuk gergaji kayu Albasia sebagai bahan utama
dalam penelitian ini.
- Tahap preparasi awal ini meliputi pengayakan serbuk gergaji kayu hingga
berukuran seragam (sekitar < 3mm). Setelah pengayakan dilakukan
perendaman terhadap sampel yang bertujuan untuk mengurangi kadar abu.
- Perendaman 100 gram sampel dilakukan pada 500 ml air bersih, lalu
dilakukan pengadukan secara manual selama 10 menit, lalu didiamkan
selama 24 jam pada suhu ambient. Setelah dilakukan perendaman, dilakukan
pengeringan sampel.
- Pengeringan dilakukan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari selama
3-5 jam, lalu dikeringkan kembali di dalam oven pada suhu 105oC.
- Serbuk gergaji disimpan ditempat yang kering dan dalam keadaan tertutup.
3.4.2 Produksi Bio-oil
- Mempersiapkan alat, reaktor, sambungan reaktor-kondensor, sambungan
kondensor bawah dan erlenmeyer untuk menampung bio-oil
- Mempersiapkan bahan-bahan yang akan digunakan sebelum reaktor
dinyalakan, yatu serbuk gergaji kayu Albasia berukuran 3-5 mm
- Dilakukan penimbangan terhadap sampel sebesar 100 gram, dimasukkan
kedalam reaktor, lalu reaktor ditutup rapat.
- Cooling bath dinyalakan, dan dilakukan pengaturan suhu pada suhu operasi
25oC. Tekanan yang digunakan dibawah kondisi atmosfer.
- Dibuka valve flowmeter untuk mengalirkan gas N2 dengan laju alir
maksimal 300 menit/ml dan mulai menyalakan furnace dan dilakukan
pengaturan suhu sesuai dengan variasi suhu (400oC, 450
oC, 500
oC, 550
oC).
Gas N2 tetap mengalir selama pirolisis berlangsung.
- Apabila suhu reaktor sudah sama dengan suhu operasi yang diinginkan,
proses pirolisis cepat dibiarkan berlangsung selama 1 jam dan produk bio-oil
ditampung di dalam gelas ukur.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
25
Universitas Indonesia
- Setiap variasi suhu, sampel serbuk gergaji yang digunakan diganti dengan
sampel serbuk gergaji yang baru, dan dilakukan prosedur awal yang sama
dengan sebelumnya.
3.4.3 Evaporasi Bio-oil
- Bio-oil hasil pirolisis dimasukkan ke dalam botol sebanyak 20 ml, lalu
kemudian dilakukan evaporasi pada suhu 200oC untuk menghilangkan
pelarut dan untuk memisahkan fraksi bioaspal yang terkandung di dalam
bio-oil tersebut.
- Evaporasi dilakukan setiap 20 ml bio-oil hingga volume bio-oil yang
dihasilkan dari hasil pirolisis habis.
- Setelah dilakukan evaporasi maka bioaspal yang dihasilkan di dalam botol
didiamkan pada suhu ruang.
Skema Peralatan Proses Pirolisis
Gambar 3.2 Peralatan pirolisis
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
26
Universitas Indonesia
3.5 Pengambilan Data dan Teknik Analisis
3.5.1 Karakteristik Bio-oil
Bio-oil dianalisis karakteristik fisika dan kimianya. Karakteristik yang
diuji yaitu viskositas, berat jenis dan kandungan gugus fungsi.
3.5.1.1 Viskositas Bio-oil
Prosedur kerja :
- Dipilih viscometer tube yang tepat dan bersih, lalu dikeringkan
- Diisi viscometer tube dengan sampel. Dimasukkan tube ke dalam batch
pemanas
- Dialirkan sampel sampai kegaris batas, dan cairan dibiarkan turun. Dihitung
waktu alir dari batas awal sampai batas akhir dengan menggunakan
stopwatch
- Perhitungan viskositas :
…………………………………………………..…(3.1)
Keterangan :
η1 = Viskositas aseton
η2 = Viskositas sampel
d1 = Densitas aseton
d2 = Densitas sampel
t1 = Waktu yang dibutuhkan aseton (detik)
t2 = Waktu yang dibutuhkan sampel dengan volume V untuk mengalir
melalui viskosmeter (detik)
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
27
Universitas Indonesia
3.5.1.2 Densitas Bio-oil
Prosedur Kerja :
- Piknometer kosong beserta tutup ditimbang, dicatat beratnya
- Piknometer dibuka penutupnya, diisi bio-oil lalu ditutup, lalu ditimbang
kembali, dan dicatat beratnya.
- Densitas bio-oil dperoleh dari selisih berat antara berat piknometer yang
berisi bio-oil dikurangi dengan berat piknometer kosong.
3.5.1.3 Yield Bio-oil
Persamaan untuk yield bio-oil adalah : Yield (%)= ������
���� x 100 %..........(3.2)
3.5.1.4 Identifikasi Gugus Fungsi Pada Bio-oil
Peralatan : Spetroskopi FTIR-8400, dengan spesifikasi sebagai berikut :
4 interferometer : tipe Michelson
5 optik : berkas sinar tunggal
6 bilangan gelombang : 7800-3500cm
-1
7 detektor : DLATGS dengan kontrol suhu
8 sumber IR : keramik
Prosedur kerja :
a. Preparasi sampel
1. Menggunakan FTIR (Fourier transfer infra red spectroscopy) dengan
spektrum 4000-600cm-1
2. Sampel bio-oil diteteskan pada KBr padat dan mengapitnya, lalu diukur
dengan FTIR sehingga sinar IR akan menembak KBr padat yang berisi
sampel dan menampilkan gugus terserap pada layar komputer
b. Cara pengoperasian alat FTIR-8400
- On-kan sumber arus listrik.
- On-kan alat.
- On-kan alat komputer, ditunggu.
- Pengukuran
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
28
Universitas Indonesia
(1). Klik ganda shortcut.
(2). Ditunggu beberapa saat sampai keluar “dialogbox” kemudian diklik “OK”.
Di layar akan muncul “menu” berikut:
(3). Pada menu “Instrument” klik “FTIR 8400”
Di layar akan muncul “menu” berikut:
(4). Untuk memulai pengukuran, klik “BKGStart”
Di layar akan muncul spektrum berikut:
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
29
Universitas Indonesia
Ditunggu sampai spektrum menghilang.
(5). Pengukuran “sampel” dilakukan dengan menempatkan sampel siap ukur pada
tempat sampel dari alat interforometer. Diulangi langkah 3, kemudian isi dialog
box dengan identitas sample, kemudian klik “ SampelStart”.
Ditunggu sampai diperoleh spektrum.
(6). Untuk memunculkan harga bilangan gelombang, klik “ bilangan gelombang
table” pada menu “Calc”, tentukan Treshold dan Noise Level untuk mengatur
pemunculan harga bilangan gelombang.
(7). klik “ print” pada menu “File” untuk print out, atur tampilan kertas yang
diinginkan.
Cara Mematikan Alat FTIR-8400
(a). Off-kan alat komputer.
(b). Off-kan alat inferometer.
(c). Off-kan sumber arus listrik.
3.5.2 Karakterisasi Bioaspal
Karakteristik bioaspal yang diuji adalah kandungan gugus fungsi.
3.5.2.1 Identifikasi Gugus Fungsi pada Bioaspal
Metode : FTIR
Prosedur kerja :
a. Persiapan sampel bioaspal
- Sampel disuspensikan ke dalam larutan nujol (hidrokarbon jenuh berantai
panjang)
b. Cara pengoperasian alat FTIR-8400
Dilakukan seperti prosedur pengujian gugus fungsi pada bio-oil di halaman 27.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
30
Universitas Indonesia
3.5.2.2 Yield Bioaspal
Digunakan persamaan yang sama seperti pada persamaan yield bio-oil
pada halaman 27.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
31
Universitas Indonesia
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan diulas tentang hasil sintesis bioaspal dari biomassa,
yaitu serbuk gergaji kayu albasia dengan menggunakan metode pirolisis.
Rentang suhu 400-550oC digunakan untuk memperoleh produk bio-oil, dan
selanjutnya bio-oil dievaporasi menjadi bioaspal. Selain itu juga pada bab ini akan
membahas tentang karakteristik bio-oil dan bioaspal. Karakteristik bio-oil
tersebut antara lain pengaruh suhu terhadap yield bio-oil, pengaruh viskositas
tehadap yield bio-oil, pengaruh densitas terhadap yield bio-oil, analisis bio-oil
menggunakan FTIR dan analisis bioaspal menggunakan FTIR.
4.1 Analisis Karakteristik Bio-oil
Pada subbab berikut ini akan dijelaskan mengenai pengaruh suhu terhadap
yield, viskositas, dan densitas bio-oil.
4.1.1 Pengaruh Suhu Pirolisis terhadap Yield Bio-oil
Sintesis bioaspal dari serbuk gergaji kayu Albasia terjadi dalam 2 tahap.
Tahap pertama yaitu pirolisis pada rentang suhu 400-550oC untuk menghasilkan
produk bio-oil yang akan diproses lebih lanjut untuk mendapatkan bioaspal. Bio-
oil yang dihasilkan dari pirolisis, berwarna coklat pekat, dan memiliki bau asap.
Bio-oil merupakan campuran multi komponen yang memiliki ukuran partikel yang
berbeda yang berasal dari reaksi depolimerisasi dan fragmentasi berdasarkan
dekomposisi selulosa, hemiselulosa, dan lignin (Bridgewater, 2004). Tahap kedua
yaitu evaporasi bio-oil pada suhu 200oC menjadi bioaspal.
Bio-oil yang dihasilkan dari pirolisis serbuk gergaji kayu albasia memiliki
hasil yang bervariasi tergantung dari variasi suhu yang digunakan, yaitu pada
rentang suhu 400-550oC. Hasil produksi bio-oil dapat dilihat pada Gambar 4.1
dibawah ini.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
32
Universitas Indonesia
Gambar 4.1 Pengaruh suhu terhadap Yield Bio-oil
Pada Gambar 4.1 terlihat bahwa seiring dengan peningkatan suhu sampai
dengan 500oC, maka terjadi peningkatan produksi bio-oil, namun produksi bio-oil
akan mengalami penurunan pada suhu diatas 500oC. Peningkatan produksi bio-oil
terjadi karena pada rentang suhu 400-500oC merupakan rentang suhu yang
optimum untuk menghasilkan bio-oil yang disebabkan oleh reaksi intensifikasi
termokimia primer (Perez, 2008). Reaksi termokimia primer tersebut menjadi
optimum karena pada suhu 400-500oC adalah suhu dekomposisi dari lignin.
Yield bio-oil tertinggi dicapai pada 69,4 % dan yield terendahnya 64,8 %
(contoh perhitungan dapat dilihat pada lampiran A). Penurunan produksi bio-oil di
atas suhu 500oC terjadi karena berakhirnya dekomposisi dari lignin. Bio-oil yang
dihasilkan dari pirolisis mengandung metanol, asam asetat, aseton, air, senyawa
phenol (Mohan et al., 2005), oligomer lignin, anhydro-oligosugars dan
levoglucosan (Perez et al., 2008). Yield bio-oil yang maksimum diperoleh pada
suhu optimum sebesar 500oC.
65.27
67.46
69.4
64.84
60
65
70
400 450 500 550 600
Yield (%)
Suhu (oC)
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
33
Universitas Indonesia
4.1.2 Pengaruh Suhu Pirolisis terhadap Viskositas Bio-oil
Pirolisis kayu Albasia pada rentang suhu 400-550oC akan menghasilkan
viskositas bio-oil seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.2. (Contoh
perhitungan dapat dilihat pada lampiran A).
Gambar 4.2 Pengaruh Suhu terhadap Viskositas Bio-oil
Berdasarkan Gambar 4.2, viskositas bio-oil yang diperoleh mengalami
peningkatan dari suhu 400oC sampai dengan suhu 500
oC dan mengalami
penurunan pada suhu diatas 500oC. Hal tersebut disebabkan karena adanya
dekomposisi termal secara progresif dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin ketika
biomassa dipanaskan. Reaksi-reaksi tersebut disebut reaksi dekomposisi termal
primer (pirolisis primer).
Reaksi pirolisis primer merupakan depolimerisasi awal yang bisa
mengalami cracking (perengkahan) tambahan untuk membentuk zat-zat volatil
(Perez et al, 2008). Pada pirolisis primer tersebut akan menghasilkan primary
pyrolisis oil (bio-oil)) yang terdiri dari senyawa monomer, oligomer, dan
monomer penyusun selulosa dan lignin. Oligomer-oligomer lignin tersebut akan
bergabung menjadi molekul yang lebih besar yang akan menyebabkan
peningkatan viskositas bio-oil. Berdasarkan Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa
viskositas maksimum bio-oil dicapai pada suhu yang menghasilkan yield yang
maksimal pula.
0.42
0.45
0.50
0.48
0,4
0,42
0,44
0,46
0,48
0,5
0,52
400 450 500 550 600
Viskositas
(Cp)
Suhu (oC)
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
34
Universitas Indonesia
4.1.3 Pengaruh Suhu terhadap Densitas Bio-Oil
Bio-oil yang diperoleh dari proses pirolisis di tentukan nilai densitasnya
(perhitungan dapat dilihat pada lampiran A) dan dibandingkan dengan densitas
bio-oil hasil penelitian dari Bridgewater, (2004). Hubungan antara pengaruh suhu
pirolisis dengan densitas bio-oil dapat dilihat pada Gambar 4.3 di bawah ini.
Gambar 4.3 Pengaruh Suhu terhadap Densitas Bio-oil
Berdasarkan Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa pada suhu 400-500oC terjadi
peningkatan densitas bio-oil dan pada suhu diatas 500oC terjadi penurunan. Suhu
yang dicapai ketika mencapai hasil optimum pada yield, viskositas dan densitas
bio-oil adalah sama yaitu pada suhu 500oC. Rentang densitas bio-oil yang tertera
pada Gambar 4.3 yaitu 0,882 g/ml sampai dengan 0,9 g/ml sesuai dengan hasil
penelitian yang telah dilakukan sebelumnya (Bridgwater, 2004) yang
menyebutkan bahwa densitas dari bio-oil yang berkisar pada 0,85 g/ml sampai
dengan 1,2 g/ml. Berdasarkan perbandingan densitas bio-oil tersebut pirolisis
serbuk gergaji kayu Albasia menghasilkan bio-oil yang serupa dengan bio-oil dari
bahan biomassa lainnya (Bridgewater, 2004).
0.882
0.887
0.901
0.900
0,88
0,885
0,89
0,895
0,9
0,905
400 450 500 550 600
Densitas
(gr/ml)
Suhu(oC)
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
35
Universitas Indonesia
4.1.4 Analisis FTIR Bio-oil
Pengujian FTIR dilakukan untuk menganalisis perbandingan secara
kualitatif antara Bio-oil yang dihasilkan dari serbuk gergaji kayu Albasia dengan
hasil FTIR penelitian sebelumnya. Spektrum FTIR bio-oil yang diperoleh terdapat
pada Gambar 4.4 berikut ini.
Gambar 4.4 Spektrum FTIR Bio-oil Serbuk Kayu Albasia : (a)suhu 400oC;
(b) suhu 500oC; (c) suhu 550
oC dan (d) suhu 450
oC
Berdasarkan gambar 4.4 maka dapat dillihat bahwa spektrum bio-oil yang
dihasilkan dari pirolisis pada suhu 400-550oC memiliki pola yang sama yaitu
munculnya puncak pada 3500 cm-1, 1700 cm
-1 dan antara 1000-1500 cm
-1. Untuk
melihat lebih jelas pola yang hampir sama antara spektrum FTIR bio-oil dan
spektrum bio-oil yang berasal dari biomassa lainnya, maka diambil salah satu
spektrum FTIR bio-oil dari serbuk gergaji kayu Albasia, yaitu pada suhu 500oC.
(d)
(b
(c)
(a)
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
36
Universitas Indonesia
Gambar 4.5 Spektrum FTIR Bio-oil Serbuk Kayu Albasia suhu 500oC
Gambar 4.6 Spektrum FTIR pada Hazellnut (Putun, 1999)
Jika spektrum FTIR bio-oil pada Gambar 4.5 dibandingkan dengan
Gambar 4.6, maka akan terlihat persamaan antara keduanya, yaitu pada bentuk
grafik, nilai transmitan dan bilangan gelombang yang dihasilkan. Hal tersebut
membuktikan bahwa hasil pirolisis dari kayu Albasia menghasilkan bio-oil yang
serupa dengan hasil pirolisis yang menggunakan biomassa lainnya.
% T
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
37
Universitas Indonesia
Gambar 4.6 menunjukkan spektrum dari FTIR dari Hazellnut, yang
merepresentasikan analisis fungsi komposisi dari bio-oil dan subfraksi dari
pentane. Vibrasi O-H pada 3300 cm-1 dan 3600 cm
-1 dari bio-oil dan subfraksi
polar yang dinamakan ether dan metanol yang mengindikasikan adanya phenol
dan alkohol. Regangan vibrasi C=O terjadi pada antara 1680 cm-1 dan 1718 cm
-1
menandakan adanya kandungan keton, quinone, grup aldehid dan lainnya.
Regangan vibrasi pada grup aliphatic CH3 dan CH2 (2870-2960 cm-1), vibrasi C-
H pada 1380-1465 cm-1 mengindikasikan adanya kandungan grup alkana pada
pirolisis yang berasal dari biomassa (Putun, 1999).
4.1.5 Evaporasi Bio-oil menjadi Bioaspal
Bio-oil yang dihasilkan dari pirolisis serbuk gergaji kayu Albasia
mengandung berbagai macam komponen penyusun, oleh sebab itu harus
dilakukan pemisahan terhadap komponen penyusun tersebut untuk memperoleh
bioaspal. Pemisahan yang dilakukan pada bio-oil yaitu dengan menggunakan
metode evaporasi, yang akan menghasilkan residu sebagai bioaspal. Reaksi
pembentukan bioaspal dapat dilihat pada Gambar 4.7.
Lignin Bioaspal
Gambar 4.7 Reaksi Pembentukan Bioaspal
Pirolisis
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
38
Universitas Indonesia
Bioaspal yang dihasilkan dari pirolisis serbuk gergaji kayu Albasia
merupakan fraksi dari bio-oil yang tidak larut di dalam air, berwarna coklat gelap,
mengandung oligomer lignin, dan dapat membeku pada suhu kamar. Pada saat
evaporasi akan terjadi penguapan dari aseton, anhydro-olygosugar, dan komponen
lain yang tidak membentuk bioaspal, sedangkan bioaspal akan terbentuk sebagai
hasil residu dari hasil evaporasi. Seperti terlihat pada Gambar 4.6, struktur
bioaspal mengandung gugus fungsi -OH, -OCH3, dan -CH3O yang akan
diidentifikasi menggunakan FTIR.
4.2 Analisis Karakteristik Bioaspal
Pada subbab berikut ini akan dibahas mengenai karakteristik terhadap
bioaspal, yaitu pengaruh suhu pirolisis terhadap yield bioaspal dan analisis FTIR
bioaspal.
4.2.1 Pengaruh Suhu terhadap Yield Bioaspal
Evaporasi tehadap bio-oil dilakukan pada suhu 150-200oC menghasilkan
bioaspal. Hubungan antara yield bioaspal terhadap suhu pirolisis dapat dilihat
pada Gambar 4.8 berikut ini. (Perhitungan yield bioaspal dapat dilihat pada
lampiran A).
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
39
Universitas Indonesia
Gambar 4.8 Pengaruh Suhu terhadap Yield Bioaspal
Berdasarkan Gambar 4.8 di atas, dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan
produk bioaspal seiring dengan peningkatan suhu, pada 400-500oC dan penurunan
yield bioaspal terjadi pada suhu diatas 500oC. Seperti yang telah dibahas pada
subbab 4.1.1 bahwa yield paling besar dari oligomer lignin diperoleh pada rentang
suhu pada 400-500oC. Presentase yield produk bioaspal yang maksimum
diperoleh pada suhu 500oC dan yaitu sebesar 6,3 %.
4.2.2 Analisis FTIR Bioaspal
Pengujian FTIR dilakukan untuk menganalisis perbandingan secara
kualitatif antara bioaspal dengan aspalten sebagai komponen penyusun aspal.
Aspalten merupakan konstituen terpenting dari aspal, didefinisikan sebagai bahan
yang dapat mengendap dan berwarna hitam coklat (Daswiyanto, 2008).
Diperkirakan bahwa aspalten terdiri dari kelompok hidrokarbon aromatis
kompleks yang dihubungkan satu dengan yang lain oleh gugus hidrokarbon atau
atom belerang.
Hasil spektrum FTIR bioaspal akan dipergunakan untuk melihat ada atau
tidaknya keberadaan komponen penyusun aspal didalam bioaspal. Pada uji FTIR
pada bioaspal diperoleh pada Gambar 4.9 sebagai berikut :
5,16
6
6,3
5,78
5
5,5
6
6,5
400 450 500 550 600
Yield (%)
Suhu (oC)
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
40
Universitas Indonesia
Gambar 4.9 Spektrum FTIR Bioaspal (a)suhu 400oC; (b) suhu 500
oC;
(c) suhu 550oC; (d) suhu 450
oC
Berdasarkan gambar 4.9 maka dapat dillihat bahwa spektrum bioaspal
yang dihasilkan dari pirolisis pada suhu 400-550oC memiliki pola yang sama yaitu
munculnya puncak pada 3500 cm-1, 1700 cm
-1 dan antara 1000-1500 cm
-1. Untuk
melihat lebih jelas pola yang hampir sama antara spektrum FTIR bioaspal dan
spektrum bioaspal yang mengandung aspalten murni, maka diambil salah satu
spektrum FTIR bioaspal dari serbuk gergaji kayu Albasia, yaitu pada suhu 500oC.
(d)
(c)
(b)
(a)
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
41
Universitas Indonesia
Gambar 4.10 (a) Spektrum FTIR Bioaspal suhu 500oC; (b) FTIR Aspalten Murni
Untuk membuktikan analisis FTIR bioaspal, maka diperlukan suatu
pembanding yaitu spektrum FTIR dari senyawa komponen penyusun aspal, yaitu
aspalten murni.
%T
(a)
(b)
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
42
Universitas Indonesia
Untuk mengetahui adanya bioaspal, maka spektrum FTIR Bioaspal
dibandingkan dengan spektrum FTIR aspalten. Berdasarkan Gambar 4.9 dan
Gambar 4.10 diatas, maka dapat dilihat bahwa terdapat kesamaan antara FTIR
bioaspal yang diperoleh menggunakan serbuk kayu Albasia dengan FTIR aspalten
namun beberapa puncak mengalami pergeseran. Ringkasan pergeseran spektrum
IR dapat dilihat pada Tabel 4.1 di bawah ini.
Tabel 4.1 Perbandingan Spektrum IR antara aspalten murni dengan Bioaspal
Spektrum IR Aspalten Murni Spektrum IR Bioaspal (cm-1)
(cm-1) 400
oC 450
oC 500
oC 550
oC
3433 3387 3422 3396 3358
3050 3080 3107 3087 3121
2920 2958 2962 2960 2962
1621 1654 1610 1609 1610
1456 1455 1434 1458 1416
1373 1399 1363 1363 1363
859 875 819 895 894
Berdasarkan Tabel 4.1 dapat dilihat beberapa persamaan antara spektrum
bioaspal dengan aspalten. Pada bioaspal hasil evaporasi 400oC, yaitu puncak
transmitan yang hampir sama pada FTIR bioaspal berada pada bilangan
gelombang 3387 cm-1 dan 2958 cm
-1 sedangkan pada FTIR aspalten murni
memiliki nilai transmitan pada 3433 cm-1 dan 2920 cm
-1. Berdasarkan struktur
FTIR bioaspal maka kandungan gugus fungsi yang terkandung didalamnya
terdapat gugus O-H stretching pada spektrum IR yang teridentifikasi pada 3387
cm-1 yang mengidentifikasi adanya kandungan alkohol dan phenol, sedangkan
ikatan rangkap kimia rantai ganda (=C-H) muncul pada bilangan gelombang 3050
cm-1 dan pada bilangan gelombang 2920 cm
-1 dan 2849 cm
-1 mengandung CH3
dan CH2 (grup alifatik).
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
43
Universitas Indonesia
Keberadaan nilai transmitan FTIR sesuai dengan distribusi hidrogen
alifatik antara struktur –CH2 dan –CH3 yang disebabkan oleh peregangan C-H di
CH3 dan –CH2 untuk komponen aspal. Transmitan pada sekitar 2.924 cm-1
menunjukkan gugus –CH3 umum untuk suatu aspal. Hal ini disebabkan karena
adanya substituen –CH3 pada cincin aromatik yang terdapat di komponen aspal.
Berdasarkan uji FTIR tersebut maka bioaspal yang dihasilkan dari hasil pirolisis
mengandung komponen pembentuk aspal, yaitu aspalten murni.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
44
Universitas Indonesia
BAB 5
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh pada penelitian ini adalah:
1. Pirolisis serbuk gergaji kayu Albasia menghasilkan yield bio-oil yang
maksimum sebesar 69,4 % pada suhu 500oC.
2. Pada pirolisis serbuk gergaji kayu Albasia yang mengandung lignin, terjadi
reaksi oligomerisasi yang menghasilkan oligomer lignin yang merupakan
bioaspal.
3. Pada suhu 500oC evaporasi bio-oil menghasilkan bioaspal dengan yield yang
maksimum sebesar 6,3 %. Pada suhu 500oC terjadi pembentukan oligomer
lignin yang maksimum sehingga dihasilkan bioaspal yang maksimum pula.
4. Spektrum FTIR bio-oil menghasilkan puncak spesifik pada 3500 cm-1 dan
1000-1700 cm-1 yang serupa dengan puncak bio-oil yang dihasilkan dari
biomassa secara umum.
5. Spektrum FTIR bioaspal serupa dengan spektrum IR aspalten murni. Puncak
spesifik bioaspal pada 3387 cm-1 mengalami pergeseran yang disebabkan
karena adanya zat pengotor di dalam bioaspal.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
45
Universitas Indonesia
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
45
Universitas Indonesia
DAFTAR PUSTAKA
Asphalt Institute. 2001. Introduction to Asphalt Manual Series No.5. 8th Edition.
Kentucky. 1-9.
Awaluddin, A. 2008. Proses Pencairan Langsung Biomassa menjadi Bio-oil
dengan menggunakan Thermo-Oil. Universitas Riau. 5-9.
Basu, P. 2010. Biomass Gasification and Pyrolysis, Practical Design and Theory.
Burlington : Academic Press. 27-29.
Bermúdez, L. , Salazar, R. and Yovani, A. 2008. Synthesis and Characterization
of the Polystyrene - Asphaltene Graft Copolymer by ftir Spectroscopy. 4-5.
Bridgewater, A. V. 2004. Review Paper : Biomass Fast Pyrolisys. 26-28.
Brown, C. B. 2011. Thermochemical Technologies for Biomass Processing. Iowa
State University. 6-7.
Coates, J. 2000. Interpretation of Infrared Spectra, A practical Approach. USA:
John Wiley & Sons. 7-15 .
Daswiyanto. 1998. Pembuatan Aspal Emulsi. Tesis Pasca Sarjana. Depok:
Universitas Indonesia. 3-5.
Daniel, G. 2009. Wood and Fibre Morphology. Swedish University of
Agricultural Sciences. 45-46.
Demirbas, A. 2005. Pyrolysis of ground beech wood in irregular heating rate
conditions. Journal of Analytical Applied and Pyrolysis . 39-43.
Dumanauw, J. F. 1990. Mengenal Kayu. Yogyakarta: Kanisius. 29-31.
D. Fengel, G. Wegener, H. Sostrohamidjojo. 1993. Kayu, Kimia, Ultrastruktur,
reaksi- reaksi. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. 7 –26.
Daniel, H. 2012. Bioasphalt and Biochar from Pyrolysis of Urban Yard Waste.
Case Western Reserve University. 11-12.
Fatimah, I. 2004. Pengaruh Laju Pemanasan Terhadap Komposisi Biofuel Hasil
Pirolisis Serbuk Kayu. Universitas Islam Indonesia. 48-49.
Goyal, H. B., Seal, D., Saxena, R. C. 2006. Bio-fuels from thermochemical
conversion of renewable resources: A review, Renewable and Sustainable
Energy Reviews. 504-517.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
46
Universitas Indonesia
DAFTAR PUSTAKA (LANJUTAN 1)
Gunnar, H. 2009. Pulp and Paper Chemistry Technology Volume 1. Sweden:
School of Chemical Science and Engineering. 121-124.
Hafizullah, A. 2011. Modifikasi Aspal Polimer. Medan : Universitas Sumatera
Utara. 1-2.
Haygreen. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Gadjah Mada University Press.
Yogyakarta. 24-25.
Kurniadji. 2008. Modifikasi Aspal Keras Standar dengan Bitumen asbuton Hasil
Ekstraksi. Jurnal Jalan-Jembatan. Volume 25. Bandung: Puslitbang Jalan
dan jembatan. 220-221.
Mohan, D. Pittman, C. & Philip, H. 2005. Pyrolysis of Wood/Biomass for Bio-oil:
A Critical Review. 855-856.
Nanendra, D. 2010. Abstrak. Pengaruh Penambahan Gilsonit terhadap Kualitas
Bioaspal dengan Uji Marshall dan Rendaman. Surabaya : Airlangga
University Surabaya. Abstrak.
Paris, 0. Zollfrank, C. and Zickler, G. A. 2005. Decomposition and Carbonization
of Wood Biopolymer Microstructural Study of Wood Pyrolisis. 53-66.
Perez, G. M. Wang, S. Shun, J. Rhodes, M. and Chun, Z. L. 2008. Effects of
Temperature on the Formation of Lignin-Derived Oligomers during the
Fast Pyrolysis of Mallee Woody Biomass. 2022-2025.
Piskorz, J. Radlein, D. Scott, D.S. & Czernik, S. (1989). Pretreatment of Wood
and Cellulose for Production of Sugars by fast Pyrolysis. J. Anal. Appl.
Pyrol. 127-142.
Prayogo, E. D. 2010. Abstrak. Pemisahan dan Karakterisasi Bioaspal dari
Tempurung Kelapa dengan Metode Distilasi Pengurangan Tekanan.
Surabaya: Airlangga University Surabaya.
Putun, A. E. 1999. Pyrolysis of Hazelnut Shells in a Fixed-Bed Tubular Reactor.
Turkey. 39-41.
Serani, L. 2008. Current and foreseeable applications of supercritical water for
energy and the environment. 486–487.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
47
Universitas Indonesia
DAFTAR PUSTAKA (LANJUTAN 2)
Shafizadeh, F. (1982). Introduction to pyrolysis of biomass. J. Anal. Appl. Pyrol.
283-305.
Sutjipto, A. H. (1993). Hasil Hutan dan Ilmu Kayu Suatu Pengantar. Yogyakarta:
Gajah Mada University Press. 24-25.
Tingting, Q. Wanjun, G. Laihong, S. Jun, X, & Kun, Z. 2011. Experimental Study
of Biomass Pyrolysis Based on Three Major Components: Hemicellulose,
Cellulose, and Lignin. 1-3.
Zhu, X. F & Lu, Q. 2010. Production of Chemicals from Selective Fast Pyrolysis
of Biomass. China: University of Science and Technology of China.
151-152.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
48
Universitas Indonesia
LAMPIRAN A
A.1 DATA DAN PERHITUNGAN KARAKTERISTIK BIO-OIL
Berikut ini adalah data yang diperoleh dan cara perhitungannya :
Tabel A.1 Data Densitas Bio-oil
Suhu (oC) Pikno Kosong (g)
Pikno+Bio-oil
(g) Densitas Densitas
400 11.7113 16.1268 0.8831
0.8820 400 11.7113 16.1162 0.88098
450 11.7113 16.1507 0.88788
0.8877 450 11.7113 16.1485 0.88744
500 11.7113 16.1622 0.89018
0.9013 500 11.7113 16.2736 0.91246
550 11.7113 16.2271 0.90316
0.9006 550 11.7113 16.2012 0.89798
Persamaan yang digunakan : ρ =��
�
Perhitungan Densitas Bio-oil pada hasil pirolisis suhu 400oC :
Densitasbio-oil = ����������� ����������������
������������ ��
=��������������������� �
!���
= 0,8831 gr/ml
Perhitungan densitas bio-oil dilakukan menggunakan cara diatas hingga diperoleh
densitas bio-oil sampai dengan 550oC.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
49
Universitas Indonesia
A.2 DATA DAN PERHITUNGAN YIELD BIO-OIL
Data yang diperoleh dari hasil pirolisis dan perhitungan yang dilakukan untuk
memperoleh yield bio-oil adalah sebagai berikut :
Tabel A.2 Data Yield Bio-oil
Suhu
(oC)
Densitas (g) Volume Bio-Oil
(ml) Massa Bio-Oil (g)
Yield Bio-Oil
(%)
400 0.88204 74 65.27096 65.27096
450 0.88766 76 67.46216 67.46216
500 0.90132 77 69.40164 69.40164
550 0.90058 72 64.84176 64.84176
Perhitungan massa bio-oil hasil pirolisis suhu 400oC :
Massa Bio-oil = Volume bio-oil x densitas bio-oil
= 74 ml x 0,88204 g/ml
= 65,27096 g
Setelah didapatkan massa bio-oil, maka dilakukan perhitungan yield bio-oil :
Yield (%) = ���������"�
��������� � x 100%
= �!���#$��
�##�% x 100%
= 65,27 %
Perhitungan yield bio-oil dilakukan sampai dengan suhu 550oC seperti cara di
atas.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
50
Universitas Indonesia
A.3 DATA DAN PERHITUNGAN VISKOSITAS BIO-OIL
Data yang diperoleh dari hasil uji viskositas dan cara perhitungannya adalah
sebagai berikut :
Tabel A.3 Data Viskositas Bio-oil
suhu
(oC)
Waktu alir
bio-oil
(detik)
η bio-oil
(cP)
Densitas
bio-oil
(g/ml)
Waktu alir
aseton
(detik)
η aseton
(cp)
Densitas
aseton
(g/ml)
400 91 0.421065792 0.88204 74 0.316 0.81402
450 98 0.456344702 0.88766 74 0.316 0.81402
500 107 0.505921427 0.90132 74 0.316 0.81402
550 103 0.486608634 0.90058 74 0.316 0.81402
Persamaan yang digunakan dalam perhitungan viskositas bio-oil:
Keterangan :
η1 = Viskositas aseton
η2 = Viskositas sampel
d1 = Densitas aseton
d2 = Densitas sampel
t1 = Waktu yang dibutuhkan aseton (detik)
t2 = Waktu yang dibutuhkan sampel dengan volume V untuk mengalir melalui
viskometer (detik)
perhitungan viskositas pada bio-oil suhu 400oC :
&� '&�"� �
"� �
�������'#( ����)#� ���#*)$��
#( ��*��)�*
= 0.421065792 cP
Perhitungan viskositas bio-oil dilakukan sampai dengan suhu 550oC seperti cara
di atas.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
51
Universitas Indonesia
A.4 DATA DAN PERHITUNGAN YIELD BIOASPAL
Berikut ini adalah data bioaspal yang diperoleh dari hasil evaporasi :
Tabel A.4 Data Bioaspal
Suhu
( oC )
Massa Reaktan
(gr)
Massa Bioaspal
(gr)
Yield
(%)
400 100 5.16 5.16
450 100 6 6
500 100 6.3 6.3
550 100 5.78 5.78
Perhitungan yield bioaspal pada hasil evaporasi bio-oil suhu 400oC :
Yield (%) = +�����,�������
+�����-�� � x 100 %
= !(��� �
�##� � x 100%
= 5,16 %
Perhitungan dilakukan hingga evaporasi bio-oil pada suhu 550oC dengan cara
yang sama seperti diatas.
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
52
Universitas Indonesia
LAMPIRAN B
Tabel B.1 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Aliphatic Jenuh (Coates, 2000)
Frekuensi Grup (cm-1) Grup Fungsional
Metil (–CH3)
2970 – 2950 / 2880 – 2860
1470 – 1430 / 1380 – 1370
1385 – 1380 / 1370 – 1365
1395 – 1385 / 1365
Metil C–H asim./regangan sim.
Metil C–H asim./lekukan sim.
Gem-dimetil atau “iso”- (doublet)
Trimetil atau “tert-butil” (multiplet)
Metena (>CH2)
2935 – 2915 / 2865 – 2845
1485 – 1445
750 – 720
Metilena C–H asim./regangan sim.
Metilena C–H lekukan
Metilena –(CH2)n–
Metena (>CH–)
2900 – 2880
1350 – 1330
1300 – 700
Metena regangan C–H
Metena lekukan C–H
Vibrasi skeletal C–C
Frekuensi metal special (–CH3)
2850 – 2815
2820 – 2780
Metoksi, metal ester O–CH3,
regangan C–H
Metilamino, N–CH3, regangan C–H
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
53
Universitas Indonesia
Tabel B.2 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Olefinic (Coates, 2000)
Origin Frekuensi Grup (cm-1) Grup Fungsional
C=C
1680 – 1620
1625
1600
Alkenil regangan C=C
Aril-substitut
C=C terkonjugasi
C–H
3095 – 3075 + 3040 – 3010
3095 – 3075
3040 – 3010
Terminal (vinil) regangan C–H
Regangan C–H (vinylidene)
Regangan C–H cis atau trans
C–H
1420 – 1410
1310 – 1290
Vinil C–H pada lekukan bidang
plane
Vinylidene C–H pada lekukan
bidang plane
C–H
995 – 985 + 915 – 890
895 – 885
Lekukan vinil C–H diluar bidang
plane
Lekukan vinylidene C–H diluar
bidang plane
C–H
`970 – 960
700 (lebar)
Lekukan C–H trans di luar bidang
plang
Lekukan C–H cis di luar bidang
plang
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
54
Universitas Indonesia
Tabel B.3 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Cincin Aromatik (Coates, 2000)
Origin Frekuensi Grup (cm-1) Grup Fungsional
C=C–C 1615 – 1580 Regangan cincin Aromatis
C=C–C 1510 – 1450 Regangan cincin Aromatik
C–H 3130 – 3070 Regangan C–H aromatik
C–H 1225 – 950 Lekukan C–H aromatik
plane
C–H
900 – 670
770 – 730 + 710 – 690
770 – 735
810 – 750 + 900 – 860
860 – 800
Lekukan C–H aromatik di
luar bidang plane
Monosubstitusi (fenil)
1,2-disubstitusi (ortho)
1,3-disubstitusi (meta)
1,4-disubstitusi (para)
“Combi” 2000 – 1660 Kombinasi bands aromatik
Tabel B.4 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Acetylenic (Coates, 2000)
Origin Frekuensi Grup (cm-1) Grup Fungsional
C≡C 2140 – 2100 Alkuna terminal
(monosubstitusi)
C≡C 2260 – 2190 Alkuna medial (disubstitusi)
C–H 3320 – 3310 Alkuna regangan C–H
C–H 680 – 610 Alkuna lekukan C–H
C–H 630 (tipikal) Alkuna lekukan C–H
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
55
Universitas Indonesia
Tabel B.5 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Alkohol dan Hidroksi
(Coates, 2000)
Origin Frekuensi Grup (cm-1) Grup Fungsional
O–H
3570 – 3200
3400 – 3200
3550 – 3450
3570 – 3540
Grup Hidroksi, ikatan O–H
Regangan O–H polimerik
Regangan O–H dimetrik
Regangan ikatan O–H
internal
O–H
3645 – 3600 (sempit)
3645 – 3630
3635 – 3620
3620 – 3540
3640 – 3530
Grup Hidroksi
Alkohol primer
Alkohol sekuder
Alkohol tersier
Fenol
O–H
1350 – 1260
1410 – 1310
720 – 590
Lekukan OH primer atau
sekunder di plane
Fenol atau lekukan OH
tersier
Lekukan OH di luar plane
C–O
~1050
~1100
~1150
~1200
Alkohol Primer
Alkohol Sekunder
Alkohol Tersier
Fenol
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012
56
Universitas Indonesia
Tabel B.6 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Eter dan Oxy (Coates, 2000)
Origin Frekuensi Grup (cm-1) Grup Fungsional
C–H 2820 – 2810 Metoksi, regangan C–H
(CH3–O–)
C–O–C 1150 – 1050 Alkil-substitusi eter,
regangan C–O
C–O–C 1140 – 1070 Eter siklik, cincin besar,
regangan C–O
θ–O–H 1270 – 1230 Eter Aromatik,
regangan aril–O
C–O– ~1250 + 890 – 800 Epoksi dan cincin oxirane
C–O–O–C 890 – 820 Peroksida,
regangan C–O–O–
Tabel B.7 Frekuensi untuk Kelompok Senyawa Karbonil (Coates ,2000)
Frekuensi Grup (cm-1) Grup Fungsional
1610 – 1550 / 1420 – 1300
1680 - 1630
1690 – 1675 / (1650 – 1600)
1725 – 1700
1740 – 1725 / (2800 – 2700)
1750 – 1725
1735
1760 – 1740
1815 – 1770
1820 – 1775
1850 – 1800 / 1790 – 1740
1870 – 1820 / 1800 – 1775
2100 - 1800
Karboksilat
Amdia
Kuinon atau keton terkonjugasi
Asam Karboksilat
Aldehida
Ester
Cincin laktona dengan 6 anggota
Alkil Karbonat
Asam Halida
Aril Karbonat
Acid anhydride rantai terbuka
Cincin anhydride dengan 5 anggota
Transisi karbonil metal
Sintesin biospal..., Dian Nindita, FT UI, 2012