BATI 1 ( lignin + selulosa )

26
SUMBER ALAM TERBARUKAN 1 LIGNIN DAN SELULOSA

Transcript of BATI 1 ( lignin + selulosa )

Slide 1

SUMBER ALAM TERBARUKAN1LIGNIN DAN SELULOSA1LigninKayu dari pohon-pohonan tersusun terutama oleh 3 komponen, yaitu :SeluloseHemiseluloseLignin

22Definisi LigninLignin disebut juga zat kayu, merupakan salah satu zat komponen penyusun tumbuhan yang merupakan polimer alam yang sangat kompleks sehingga struktur kimia yang tepat tidak diketahui

Lignin adalah zat yang bersamaan dengan selulosa membentuk struktur kayu

Terdapat banyak pada bagian tengah lamella pada sel kayu dan juga terdapat pada dinding sel kayu

33Sifat LigninLignin berguna dalam kayu seperti lem atau semen yang mengikat sel-sel lain dalam satu kesatuan sehingga bisa menambah kekuatan kayu agar bisa kelihatan kokoh dan berdiri tegakBersifat nontoksik dan sangat versatil dalam kinerja dan kualitas sehingga memiliki peran yang penting dalam industriMolekul dasar lignin adalah fenil propanStruktur kimiawinya bercabang-cabang dan membentuk polimer tiga dimensiMolekul lignin mempunyai derajat polimerisasi tinggi. Karena ukuran dan strukturnya tiga dimensi bisa memungkinkan lignin berfungsi sebagai semen atau lem bagi kayu yang dapat mengikat serat dan memberikan kekerasan struktur serat

44

Gambar lignin.55Sumber-sumber LigninLignin diperoleh dari sumber daya alam terbarukan yang melimpah seperti pohon, tanaman, dan produk pertanian seperti tebu, alang-alang dan kayu

Lignin di dalam kayu memiliki presentase yang berbeda tergantung dari jenis kayu :Softwood mengandung 27 33%Hardwood mengandung 16 24%Non-wood mengandung 11 20 % fibers seperti jerami, baggase, rumput, bambu, mengandung 66Jenis-jenis LigninTerdapat beberapa jenis lignin berdasar cara memperolehnya, yaitu :Lignosulfonates (lignin sulfonates atau sulfite lignins), adalah lignin yang diperoleh dari proses sulfit (sulfite pulping)Kraft lignins (sulfate lignins), adalah lignin yang diperoleh dari kraft pulping processLignin yang diperoleh melalui teknologi delignifikasi menggunakan solven organik atau perlakuan dengan steam untuk menghilangkan lignin dari tanamanPerbedaan proses mendapatkan lignin inilah yang menyebabkan perbedaan sifat fisis dan kimianya.Misalnya, lignosulfonates bersifat hidrofilik (larut dalam air) sedangkan kraft lignins bersifat hidrofobik (tidak larut dalam air)77LignosulfonatesDalam proses pembuatan pulp (pulping process) dengan metode sulfit, lignin dikenakan reaksi sulfonasi sehingga menjadi bersifat larut dalam air, dengan demikian dapat dipisahkan dari selulosa yang bersifat tidak larut dalam airLignin larut air tersebut disebut lignosulfonatesLignin komersial saat ini diproduksi sebagai co-produk dari industri kertas88Sifat-sifat LignosulfonatesManfaat produk-produk dari lignosulfonates secara komersial disebabkan oleh sifat-sifat lignosulfonat, yaitu :DispersingBindingEmulsifyingComplexing99Lignin sebagai BinderLignosulfonat adalah perekat yang efektif dan ekonomis, berperan sebagai binding agent atau lem pada material pellet atau padat.Kemampuan merekatkan ini menjadikan lignin bermanfaat untuk digunakan sebagai komponen dari :Briket batubaraKeramikPlywood & particle boardMakanan ternak bentuk pelletCarbon blackPupuk dan herbisidaSoil stabilizersIsolasi fiberglass1010Lignin sebagai DispersantLignosulfonat mencegah penggumpalan dan pengendapan partikel tak larut dalam suatu suspensi. Dengan menempel pada permukaan partikel, lignosulfonat mencegah partikel tersebut supaya tidak tertarik oleh partikel yang lain dan mengurangi jumlah air yang diperlukan untuk menggunakan produk tersebut secara efektif. Sifat sebagai dispersant ini membuat lignosulfonat bermanfaat dalam produk :Cement mixesClay & keramikDyes & pigmentGypsum boardPestisida & insektisidaPenyamakan kulitdll1111Lignin sebagai EmulsifierLignosulfonat menstabilkan emulsi dari campuran antara cairan yang tak dapat bercampur rata (immiscible liquid) misal minyak-air. Lignosulfonat berfungsi sebagai emulsifiers dalam :Asphalt emulsionDyes & pigmentsPestisidaWax emulsion1212Lignin sebagai SequestrantLignosulfonat dapat mengikat ion logam, mencegahnya dari reaksi dengan komponen lain dan menjadi tidak larut. Ion logam terikat dengan lignosulfonat sehingga tetap larut dalam larutan. Dengan demikian bermanfaat dalam :Micronutrient systemCleaning compoundsWater treatment for boiler and cooling system1313Penentuan Kadar LigninAda beberapa test prosedur yang digunakan untuk menentukan kadar lignin, yaitu :Lignin KlasonYaitu, mengukur lignin dalam kayu secara langsungPermanganate Number (K-Number)Yaitu, jumlah konsumsi permanganat dalam sampel pulp yang mengandung lignin yang belum bereaksi (Kappa Number)

Kandungan lignin juga dapat ditentukan dengan beberapa macam test, antara lain Hypo test, Chlorine number, Nu-Number, Pulp permittivity dan Spectrophotometrik methods1414Mikroba Pemecah LigninMikroba utama pemecah lignin fungi

BasidiomycetesPhanerochaete chrysosporiumPleurotus ostreatus (jamur tiram)Lintinula edodes (jamur shitake)Coriolus versicolor yang mampu memecah gugus metoksil dan cincin aromatikAscomycetesXylaria, Libertella, Hypoxylon baru bisa memecah lignin hanya jika terdapat substrat lain yang sederhana sebagai sumber energi utamanya

Basidiomycetes dan Ascomycetes ini disebut pembusuk putih1515Mikroba Pemecah LigninPhanerochaete chrysosporium mengeluarkan 2 tipe enzim ekstraseluler dalam memecah lignin :Grup lignin peroksidaseDitemukan pada kondisi O2 tinggi dengan ketersediaan unsur C, N atau S yang rendah. Di dalam kultur, grup enzim ini maksimum ditemukan antara 4 6 hari.Grup manganese peroksidaseDiproduksi pada kondisi substrat yang bervariasi. Namun tidak terlalu aktif.Grup enzim laccase banyak ditemukan pada tanah pertanian, berperan mengoksidasi senyawa fenol pada lignin1616SelulosaSelulosa adalah polymer glukosa (hanya glukosa) yang tidak bercabangSelulosa adalah komponen yang menyusun hampir seluruh bagian tanaman (dinding sel) sekitar 33% dari tumbuhan adalah selulosaKarena selulosa banyak terdapat pada tanaman maka bisa jadi selulosa merupakan komponen organik yang melimpah di bumiTergantung dari cara pengolahannya, selulosa dapat dimanfaatkan menjadi kertas, film, bahan peledak dan plastik

1717SelulosaSelulosa biasa disebut karbohidrat kompleks karena tersusun dari carbon, hidrogen, dan oksigen yang berfungsi sebagai sumber energi makhluk hidupSelulosa dibentuk oleh tanaman dari molekul-molekul glukosa yang dihasilkan dari proses fotosintesis untuk menyusun dinding sel. Molekul-molekul glukosa membentuk rantai yang panjang sehingga tidak larut dalam air dan dapat membentuk dinding sel yang kuatSifat yang tidak larut dalam air inilah yang dimanfaatkan oleh industri kertas, karena selulosa dapat mudah dipisahkan dari komponen lainnyaUntuk pemanfaatan selulosa di masa akan datang dapat menjadi bahan baku pembuatan bio etanol dengan proses hidrolisis dan fermentasi1818HemiselulosaHemiselulosa mirip dengan selulosa yang merupakan polymer gula, namun berbeda dengan selulosa yang hanya tersusun dari glukosa. Hemiselulosa tersusun dari bermacam-macam jenis gula.Monomer gula penyusun hemiselulosa terdiri dari monomer gula berkarbon 5 dan 6, misalnya : xylosa, manosa, glukosa, galaktosa, arabinosa dllKandungan hemiselulosa di dalam biomassa lignoselulosa berkisar antara 11% - 37%Hemiselulosa lebih mudah dihidrolisis daripada selulosa, tetapi gula C-5 lebih sulit difermentasi menjadi etanol dariada gula C-61919SelulosaSUMBER ALAM TERBARUKAN2020Chemical Pulping Process Diagram

2121Selulosa merupakan bahan baku utama pembuatan kertas dan produk tekstilSelulosa dapat dikonversi menjadi cellophane (lapisan film tipis) dan rayon (serat yang digunakan pada industri tekstil). Keduanya dikenal sebagai regenerated cellulose fibersSelulosa dapat dimanfaatkan sebagai nitrocellulose yaitu bubuk mesiu yang tidak menimbulkan asapPada industri film, selulosa berperan sebagai bahan baku celluloid yang digunakan untuk kepentingan film dan fotografiPemanfaatan Selulosa2222Cellulolysis adalah proses pemecahan ikatan selulosa menjadi polisakarida yang lebih sederhana (cellodextrins) unit-unit glukosaPada proses cellulolysis ini merupakan reaksi hidrolisaProses cellulolysis relatif sulit dilakukan dibandingkan pemecahan polisakarida yang lainnya karena ikatan antar selulosa sangat kuatBeberapa jenis enzim juga dapat memecah ikatan selulosa ini, contohnya adalah yang terjadi pada sistem pencernaan hewan ruminangsiaBreakdown (cellulolysis)2323Teknologi BBN (bahan bakar nabati) generasi kedua adalah teknologi yang mampu memproduksi BBN, seperti biodiesel atau bioetanol, dari bahan lignoselulosaProses konversi lignoselulosa menjadi bioetanol terjadi melalui 3 tahap dasar, yaitu :Pengolahan awal (delignifikasi) agar selulosa dapat dicapai oleh enzim selulase dan airHidrolisis dengan enzimFermentasi menjadi etanolBioetanol Generasi Kedua2424

Skema ideal pemanfaatan bahan lignoselulosa untuk memproduksi bioetanol2525

Skema lain pemanfaatan bahan lignoselulosa untuk memproduksi bioetanol2626