MAKALAH OPINI DAN ANALISIS

MODIFIKASI KIMIA LIGNIN MENUJU POLYMER BIOBASED

Disusun oleh:

M. FAHRUDI HARTANTO 155100300111016

RIYADLOTUL ULA 155100300111018

AHMAD SULTONUL FIKRI 155100300111019

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2016

2

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan yang Maha Esa karena dengan rahmat, taufik dan

hidayahnya kami dapat menyelesaikan pembuatan makalah opini dan analisis Modifikasi

Kimia Lignin Menuju Polymer Biobased ini dengan baik meskipun banyak kekurangan di

dalamnya. Kami berterima kasih kepada Ibu Ir. Maimunah Hindun Pulungan, MS sebagai

dosen pengampu mata kuliah Pengetahuan Bahan Agroindustri Fakultas Teknologi Pertanian

Universitas Brawijaya.

Kami sangat berharap makalah ini berguna dan bermanfaat dalam rangka menambah

wawasan serta pengetahuan kita mengenai proses dan pengertian Biobased dari lignin. Penulis

menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih terdapat banyak kekurangan dan jauh

dari kata sempurna. Oleh sebab itu kami mengharap kritik dan saran demi perbaikan

makalah yang telah penulis buat di masa yang akan datang.

Semoga makalah yang kami susun dapat berguna bagi diri sendiri dan orang lain yang

membacanya. Sebelumnya kami memohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang

kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di

masa depan.

Malang, 14 Maret 2016

Tim Penyusun

3

DAFTAR ISI

SAMPUL…………………………………………………………………………… i

KATA PENGANTAR…………………………………………….………….…….. 2

DAFTAR ISI………………………………………………………………….….…. 3

PEMBAHASAN

1. Pengertian Lignin dan Polimer Biobased…………………………….…….. 4

2. Penghasil Lignin dalam industry Biobased……………………………….… 6

3. Ketersediaan Lignin di Dunia…………………………………..…………... 7

PENUTUP

1. KESIMPULAN……………………………………………….…………….. 9

2. SARAN……………………………………………………………………… 10

4

PEMBAHASAN

1. Pengertian Lignin dan Polimer Biobased

Kayu terdiri atas berbagai komponen penting seperti senyawa ekstraktif,

karbohidrat dan lignin. Lignin berasal dari bahasa latin yaitu lignum yang berarti kayu.

Lignin adalah senyawa polimer yang banyak dan penting dalam dunia tumbuhan selain

selulosa dan merupakan polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana yang

diikat dengan C-O-C dan C-C. Polimer lignin tidak dapat dikonversi ke monomernya

tanpa mengalami perubahan pada bentuk dasarnya. Lignin bersifat tahan terhadap

hidrolisa disebabkan oleh adanya ikatan arilalkil dan ikatan eter. Pada suhu tinggi, lignin

dapat mengalami perubahan struktur dengan membentuk asam format, metanol, asam

asetat, aseton, vanilin dan lain-lain, sedangkan bagian lainnya mengalami kondensasi

(Ariani, 2007).

Lignin mengisi ruang di dinding sel antara komponen selulosa, hemiseluosa dan

pektin terutama di tracheid dan sel-sel xylem clereid, sehingga lignin berperan penting

dalam sistem penyaluran air dan nutrisi pada sebuah tanaman. Pada batang tumbuhan,

lignin berfungsi sebagai bahan pengikat komponen penyusun lainnya sehingga suatu

pohon bisa berdiri tegak (seperti semen yang mengikat beton)

Lignin merupakan polimer amorf dimana struktur kimianya sangat berbeda dengan

selulosa dan hemiselulosa. Lignin merupakan polimer amorf dengan struktur kimia yang

berbeda dari selulosa dan hemiselulosa. Kadar lignin ditentukan oleh jenis kayu, semakin

tinggi kadar lignin, semakin baik untuk bahan baku pulp. Seperti halnya selulosa,

kandungan lignin dalam kayu juga dapat digunakan untuk memprediksi sifat pulp yang

dihasilkan (Casey, 1980).

Polimer biobased adalah ikatan polimer yang memiliki sifat hidrofilik dan dalam

kenyataan di industry sering menggantikan penggunaan bahan plastic sebagai kemasan.

Polimer biobased merupakan polisakaridaa yang berasal dari pati, alginat, selulosa,

kitosan, karagenan atau pektin yang memenuhi syarat untuk menjadi pengemas.

Pengemas jenis ini dapat membeentuk ikatan polimer yang menunjukkan sifat

pereabilitas gas yang sangat baik sehingga bisa memodifikasi atmosfer yang berguna

untuk memperpanjang umur simpan produk tanpa menciptakan kondisi anaerobik

(Baldwin et al, 1995). Selain itu, kemasan dari polisakarida dapat digunakan untuk

5

memperpanjang umur simpan dari makanan dengan mencegah dehidrasi, ketengikan

oksidatif, dan pencoklatan. Namun, karena sifatnya yang hidrofilik, kemasan ini memiliki

kekurangan dalam ketahanan terhadap uap air.

Pengemas dengan bahan biodegradable terus dikembangkan dengan cara

mengombinasikan berbagai polimer dan zat organik sehingga sifat yang dihasilkan lebih

baik. Pengunaan bahan-bahan organik tersebut menjadikan pengemas yang dihasilkan

berorientasikan bahan natural atau biobased. Dua atau lebih material dapat

dikombinasikan untuk meningkatkan karakteristik pertukaran udara, kontaknya pengemas

dengan produk, ataupun permeabilitas kelembaban dan uap air. Pengemas biodegradable

ini umumnya berupa film yang kemudian digunakan sebagai pembungkus produk.

Film komposit terdiri dari lipid dan campuran antara protein ataupun polisakarida

dengan memanfaatkan kelebihan masing-masing komponen penyusun. Untuk

mendapatkan manfaat tersebut maka film yang dibuat bisa diaplikasikan dalam bentuk

emulsi ataupun film bilayer. Plasticizer dapat dijadikan bahan tambahan untuk

memodifikasi karakteristik mekanis film yang dihasilkan. Contoh kombinasi yang dapat

dihasilkan yaitu campuran antara minyak sayur, gliserin, asam sitrat, dan antioksidan

yang dapat mencegah ketengikan produk. Hal tersebut dapat terjadi karena film komposit

tersebut berperan sebagai pertahanan terhadap kelembaban udara, memperketat transfer

oksigen, dan pembawa antioksidan ke seluruh bagian produk.

Contoh lain dari film komposit adalah nanokomposit yang berasal dari pati yang

dicampur dengan silikat. Avella (2005) menyatakan bahwa pembuatan tersebut dilakukan

dengan mendispersikan lapisan silikat fungsional ke dalam pati termoplastik melalui

teknik proses polimer leleh (polymer melt processing technique).

Bahan yang digunakan untuk membuat film nanokomposit tersebut dicampur

menggunakan ekstruder sehingga dihasilkan granula-granula yang kecil. Granula tersebut

kemudian dijadikan film dengan polymer melt processing technique. Film yang

dihasilkan memiliki karakteristik fisik yang beragam tergantung dari perbandingan

komposisi penyusun pengemas. Selain itu film nanokomposit tersebut memiliki

kemampuan migrasi yang rendah sehingga bisa melindungi produk pangan dari

kontaminasi logam dan air.

6

2. Penghasil Lignin dalam industry Biobased

Gugus fungsi sangat mempengaruhi reaktivitas lignin. Teknik-teknik analisis

modern telah banyak dikembangkan untuk mengidentifikasi gugus fungsi lignin

terutama spektroskopi (UV, IR, 1H NMR dan 13C NMR). Sjostrom (1995) menyatakan

bahwa perkusor-perkusor polimer lignin mengandung gugus-gugus metoksil yang

karaktersitik dan beberapa gugus aldehida ujung dalam rantai samping. Hanya relatif

sedikit gugus hidroksil fenolik yang bebas, yakni yang berikatan dengan unit-unit fenil

propana yang berdekatan. Terutama unit-unit siringil dalam lignin kayu keras

teresterifikasi secara ekstensif.

Disamping gugus-gugus tersebut, gugus-gugus hidroksil alkohol dan gugus-

gugus karbonil dimasukkan kedalam polimer akhir selama proses polimerisasi

dehidrogenatif. Dalam beberapa spesies kayu cukup banyak gugus hidroksil alkohol

teresterifikasi dengan asam p-hidroksibenzoat atau asam p-hidroksisinamat. Ester-

ester dari asam p-hidroksibenzoat adalah khas dalam lignin aspen, sedangkan ester-

ester dalam asam p-hidroksisinamat terdapat dalam lignin bambu dan rumput. Asam-

asam tersebut lebih suka membentuk ester-ester dengan gugus γ-hidroksil dalam rantai

samping lignin.

Tabel 2.2. Gugus-gugus Fungsi Lignin (setiap 100 unit C6C3)

(Sumber : Sjostrom, 1995)

GugusLignin

Kayu Lunak

Lignin

Kayu Keras

Metoksil 92-97 139-158

Hidroksil Fenol 15-30 10-15

Benzil alcohol 30-40 50-50

Karbonil 10-15 -

Menurut Fengel dan Wegener (1995) struktur molekul lignin sangat berbeda bila

dibandingkan dengan polisakarida karena terdiri atas sistem aromatik yang tersusun atas

unit-unit fenil propana. Selama perkembangan sel, lignin dimasukkan sebagai

komponen terakhir dalam dinding sel, menembus diantara fibril-fibril sehingga

memperkuat dinding sel. p-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol

merupakan senyawa induk (prekursor) primer seperti pada gambar 2.2 dan prekursor

tersebut merupakan unit pembentuk lignin.

7

3. Ketersediaan Lignin di Dunia

Ketersediaan lignin dapatdiatakan sangat merata, setiap tanaman dengan kayu

lunak maupun kayu keras memiliki kandungan lignin yang dapat dimanfaatkan.

Lignin merupakan produk massa tumbuh-tumbuhan yang secara biologis paling

lambat dirusak. Dengan demikian, lignin merupakan sumber utarna bahan organik

yang larnbat dirusak oleh asam-asam fuminat yang terdapat di dalam. tanah. Lignin.

memiliki spektrum serapan absorpsi ultraviolet (UV) yang khas dan memberikan

reaksi warna yang khas dengan banyak fenol dan amino aromatik (Fengel, D. and

Wegener, G., 1995). Kadar kandungan lignin pada tumbuhan sangat bervariasi. Pada

spesies kayu kandungan lignin berkisar antara. 20-40%. Apabila dipanaskan dengan

Ca-bisulfit dalam NaOH dengan suatu. tekanan tinggi, maka lignin ini akan larut dan

tertinggal hanya selulosanya saja.

Lignin terbagi atas 2 kelas menurut unsur strukturnya yaitu lignin guaiasil dan

lignin guaiasil-siringil. Lignin guaiasil terdapat pada kayu jarum dengan prekursor

koniferil alkohol, sedangkan lignin guaiasil-siringil terdapat pada kayu berdaun lebar

dengan prekursor koniferil alkohol dan sinapil alkohol (Achmadi, 1990). Dalam

tumbuhan berkayu, kandungan lignin bervariasi antar jenis kayu dan antar kelompok

kayu daun jarum dan kayu daun lebar. Konsentrasi lignin tertinggi terdapat pada lamela

tengah dan dengan konsentrasi yang lebih rendah terdapat dalam dinding sekunder sel

serat. Akan tetapi, oleh karena tebalnya dinding sekunder, paling sedikit 70% lignin

kayu terdapat dalam dinding sekunder (Sjostrom, 1995).

Kayu daun jarum (gymnospermae), kayu daun lebar (dikotil, angiospermae) dan

rerumputan (monokotil, angiospermae) berbeda dalam hal kandungan unit-unit guaiasil,

siringil, dan p-hidroksifenil (Fengel & Wegener 1984). Kayu daun jarum yang

termasuk gymnospermae mengandung terutama lignin guaiasil, dan sedikit unit p-

hidroksifenil. Sementara itu, kayu daun lebar dari kelompok angiospermae memiliki

tipe lignin guaisil-siringil yang mengandung unit siringil sebagai tambahan dari unit

guaiasil dan p-hidroksifenil. Lignin guaiasil terutama merupakan polimer koniferil

alkohol sedangkan lignin guaiasil-siringil tersusun dari guaiasil dan siringil dengan

perbandingan tertentu, di samping sejumlah kecil unit p-hidroksifenil. Variabilitas

komposisi lignin jauh lebih besar pada jenis kayu daun lebar dibandingkan dengan jenis

kayu daun jarum.

8

Menurut Fengel dan Wengener (1995) di dalam kayu, kandungan lignin berkisar

antara 20-40%. Kayu lunak normal (softwood) mengandung 26-32% lignin, sedangkan

kandungan lignin kayu keras (hardwood) adalah 35-40%.

Tabel 2.1. Kadar Lignin (Metode Klason) dari Berbagai Bahan Baku

(Sumber : Ariani, 2007)

No. Bahan Baku Kadar Lignin (%)

1 Eceng Gondok 15,90

2 Damen Giling 25,48

3 Bambu Beru 20,78

4 Pinus Merkuri 24,35

5 Eucalyptus 27,36

9

PENUTUP

1. Kesimpulan

Lignin merupakan salah satu kandungan dari sel tumbuhan yang memiliki

tekstur yang kasat/ serat. Lignin terbentuk dari proses fotosintesis tumbuhan. Lignin

memiliki fungsi yang beraneka ragam. Salah satunya adalah untuk membuat biobased.

Biobased merupakan sejenis kemasan yang terbuat dari bahan baku biologis yang

berasal dari lignin.Kegunaannya dapat terurai dengan baik oleh mikroba dibandingkan

dengan kemasan jenis lain. Biobased dapat pula didaur ulang untuk digunakan

kembali. Tanaman yang mengandung lignin antara lain adalah eceng gondok, bambu

beru, pinus merkuri, Eucalyptus (pohon kayu putih). Tumbuhan tersebut terdapat

banyak di dunia, terlebih lagi adalah eceng gondok. Pembuatan Biobased dapat

mengurangi pencemaran lingkungan sekaligus menambah nilai guna dari enceng

gondok.

Hasil diskusi yang kelompok kami lakukan adalah memberikan tanggapan/

jawaban bahwa kami setuju dengan adanya biobased dari lignin. Kelompok kami

mengacu pada tanaman eceng gondok yang nantinya akan dijadikan bahan baku lignin

sebagai biobased. Hal ini dikarenakan tindakan tersebut dapat mengurangi

pencemaran terutama area persawahan dan sungai. Namun perlu diperhatikan pula

terkait dengan bahan baku untuk membuat biobased dari lignin ini memerlukan bahan

baku tumbuhan yang relatif jarang terdapat di dunia. Sehingga eceng gondok

merupakan solusi dan pilihan yang tepat untuk bahan bakunya. Sisanya, sampah

penggunaan biobased yang lebih mudah diuraikan dalam waktu dekat dan dapat

dilakukan daur ulang

2. Saran

Seharusnya dalam pengerjaan makalah opini ini, dibutuhkan kerjasama dalam

tim dan pembagian tugas yang merata. Pembagian tugas yang kurang merata dapat

memberatkan anggota kelompok yang lain. Dengan adanya pembagian tugas yang

merata, makalah opini ini dapat diselesaikan dengan baik dan benar.

10

DAFTAR PUSTAKA

Achmadi, S. S. 1990. Kimia Kayu. Departemen Pendidikan dan Kebudayan Direktorat Jenderal pendidikan Tinggi Pusat Universitas Ilmu Hayat IPB. Bogor.

Avella, Maurizio, Jan J. De Vlieger, Maria Emanuela Errico, Sabine Fischer, Paolo Vacca, and Maria Grazia Volpe. 2004. Biodegradable starch/clay nanocomposite films for food packaging applications. Food Chemistry 93 (2005) 467–474.

Avella, M. 2005. Eco-Challenges of bio-based polymer composites. Materials, 2, 911-925.

Ariani, Ani, 2007. Peningkatan Berat Badan pada Bayi Prematur yang Mendapat ASI, PASI, dan Kombinasi ASI-PASI. USUpress : Medan: Majalah kedokteran Nusantara Volume 40 No. 2 Juni 2007.

Baldwin, B.G., Sanderson, M.J., Porter, J.M., Wojciechowski, M.F.,Campbell, C.S., Donoghue, M.J., 1995. The ITS region of nuclear ribosomal DNA-A valuable source of evidence on Angiospermphylogeny. Ann. Mo. Bot. Gard. 82, 247–277.

Casey, J. P. 1980. Pulp and paper chemistry and chemical technology. Third edition, Vol. 1. A Willey-Interscience Publisher Inc., New York.

D. Fengel., G. Wenger., 1995. Kayu, Kimia Ultra Struktur Reaksi –Reaksi. Gajah Mada University Pers, Yogyakarta.

Fadhli, Hayul. 2015. Lignin. http://haiyulfadhli.blogspot.co.id/2015/11/lignin.html, diakses 17 Maret 2016.

Fengel, D. and Wegener, G (1984). Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Walter de Gruyter, Berlin.

Fengel, D. and G.Wegener. 1995. Kayu, Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi. edisi 1, Yogyakarta : Gajah Mada University Press.

Ningsih, Endang Wuragil. 2008. PERTUMBUHAN, KANDUNGAN SELULOSA DAN LIGNIN PADA RAMI (Boehmeria nivea L. Gaudich) DENGAN PEMBERIAN ASAM GIBERELAT (GA3). Surakarta : UNS.

Pasaribu Gunawan, Bonifasius Sipayung & Gustan Pari. ANALISIS KOMPONEN KIMIA EMPAT JENIS KAYU ASAL SUMATERA UTARA. Sumatra Utara: forda-mof.

Ruban, S. Wilfred. 2009. Biobased Packaging - Application in Meat Industry. Veterinary World, Vol.2(2): 79-82.

Sjostrom, S., (1995)“Kimia kayu, Dasar-dasar dan Penggunaan”, terjemahan Gajah Mada University Press, Yogyakarta.