tandan kosong

download tandan kosong

of 51

  • date post

    31-Oct-2015
  • Category

    Documents

  • view

    96
  • download

    0

Embed Size (px)

description

tandan kosong

Transcript of tandan kosong

  • BAB 2

    TINJAUAN PUSTAKA

    2.1. Serat Tandan Kosong Sawit dan Bahan Selulosa

    Tandan kosong sawit (TKS) merupakan salah satu limbah padat yang

    dihasikan oleh industri perkebunan kelapa sawit yang banyak mengandung serat

    (Nuryanto, 2000). Diperkirakan saat ini limbah TKS di Indonesia mencapai 20

    juta ton. Sampai saat ini, pemanfaatan TKS masih relatif terbatas, yaitu digunakan

    langsung sebagai mulsa di perkebunan kelapa sawit, atau dibakar dalam

    incinerator dan abunya dimanfaatkan sebagai subtitusi pupuk kalium.

    Pemanfaatan TKS sebagai pupuk kalium atau mulsa masih dinilai tidak ekonomis,

    karena biaya transportasi dari pabrik kelapa sawit dan penyebarannya di kebun

    kelapa sawit memerlukan biaya yang relatif tinggi. Di samping itu pembakaran

    TKS di incinerator menyebabkan terjadi polusi udara. Ditinjau dari sifak fisik,

    morfologi, dan komposisi kimia TKS, sebenarnya TKS dapat digunakan sebagai

    bahan baku potensial untuk pengisi atau penguat komposit polimer. Hal ini

    disebabkan pada TKS kandungan seratnya mencapai sekitar 70 % dan komposisi

    kimia TKS mengandung selulosa yang cukup banyak yaitu 37,76%. Seperti

    bahan kayu dan jaringan penunjang tumbuh-tumbuhan lainnya menurut Darnoko

    dkk (2001) dan Wirjosentono (1999) komposisi kimia tandan kosong sawit limbah

    kelapa sawit terdiri dari selulosa (37,76%), lignin (22,23%), holoselulosa

    (66,07%) dan bahan terestraksi (7,78%). Dari komposisi di atas serat limbah

    kelapa sawit yang berasal dari tandan kosong kelapa sawit dapat diolah menjadi

    selulosa dengan penghilangan lignin. Dua bagian tandan kosong kelapa sawit

    Universitas Sumatera Utara

  • yang banyak mengandung selulosa adalah bagian pangkal dan bagian ujung

    tandan kosong sawit yang agak runcing dan agak keras. Komposisi kimia dari

    serat tandan kosong sawit dapat dilihat pada tabel 2.1 dan terlihat kandungan

    lignin, ekstraktif, pentosan dan abu cukup tinggi.

    Tabel 2.1. Komposisi kimia tandan kosong sawit

    No Parameter Kandungan

    1. Lignin 22,60

    2. A-Selulosa 45,80

    3. Holoselulosa 71,80

    4. Pentosa 25,90

    5. Kadar abu 1,60

    6. Kelarutan dalam

    - Air dingin

    -Air panas

    -Alkohol benzen

    -NaOH 1 %

    13,89

    2,50

    4,20

    19,50

    (Purwito, 2005 dan Nuryanto, 2000 )

    Komposisi serat alam terdiri dari selulosa, hemiselulosa, lignin pektin, lilin

    dan abu. Beberapa komposisi kimia serat alam dari beberapa jenis serat alam

    yang telah pernah diuji dapat dilihat pada tabel 2.2.

    Universitas Sumatera Utara

  • Tabel 2.2 Komposisi kimia dari beberapa serat alam

    Jenis serat Selulosa

    (%)

    Lignin

    (%)

    Hemiselulosa atau Pentosa

    (%)

    Pektin

    Flaks 71 2,1 18,6 20,6 2,3

    Jerami 43 - 47 21 23 24 - 26 -

    Jut 45 71,5 12 26 13,6 - 21 -

    Kenaf 31 - 57 15 19 21,5 - 23 0,2

    Hemp 57 - 77 3,7 13 14 22,4 0,9

    (Mohanty AK, Misra M, Drzal LT,2001)

    Pengujian limbah sawit dari tandan kosong sawit sudah pernah diuji

    dalam kegiatan penelitian Purwito (2005), Darnoko (2001) dan Nuryanto (2000).

    Berdasarkan hasil pengujian sifat kimia tandan kosong sawit dapat dilihat pada

    tabel 4.2 alfa selulosanya cukup tinggi (45,80 %), lignin 22,60 %, pentosa 25 90

    % dan hampir sama dengan kadar selulosa dan lignin dalam kayu. Menurut

    Laurent ( 1998) komposisi kimia kayu terdiri dari selulosa 47 %, lignin 24 %,

    hemiselulosa 29 % dan ekstraktif 8 %. Sedangkan hasil pengujian sifat fisiknya

    terlihat pada tabel 2.3 ternyata kekuatan tariknya cukup tinggi dan daya ikatnya

    cukup baik

    Sementara itu dari hasil penelitian isolasi lignin pada TKS yang

    telah dilakukan oleh Sulhatun (2005) dapat dilihat pada tabel 2.4,

    menunjukkan bahwa kadar lignin maksimum yang dihasilkan dari proses

    Universitas Sumatera Utara

  • ekstraksi tandan kosong sawit adalah 64,895 dengan kemurnian 90 % pada

    kondisi proses 1600C, waktu reaksi 4 jam dan konsentrasi basa 20 %.

    Tabel .2.3 Sifat Fisik dan Morfologi Serat TKS

    Parameter TKS bagian pangkal TKS bagian ujung Panjang serat, mm 1.20 0,76 Rata-rata (L) Diameter serat, m (D) 15,0 114,34 Diameter Lumen, m (l) 8,04 6,99 Tebal dinding, m(W) 3,49 3,68 Bilangan Rumkel (2W/l) 0,87 1,05 Kelangsingan (L/D) 79,95 53,00 Kelemasan (l/D) 0,54 0,49 Kadar serat (%) 72,67 62,47 Bukan serat (%) 27,33 37,53

    (Darnoko, dkk, 1995)

    Tabel 2.4 Pengaruh konsentrasi NaOH terhadap persentase kadar lignin pada isolasi lignin TKS

    No Waktu ekstraksi

    (jam)

    Konsentrasi

    NaOH

    Kadar lignin

    (%)

    1 1 5 % 8,745

    2 2 10 % 16,44

    3 3 15 % 34,80

    4 4 20 % 64,895

    (Sulhatun, 2005)

    Universitas Sumatera Utara

  • 2.2. Komposisi Kimia Serat Tandan Kosong Sawit

    Serat tandan kosong sawit terdiri dari zat organik yaitu selulosa,

    hemiselulosa, lignin, pektin, ekstraktif dan juga zat organik yang berbeda-beda

    (Darnoko, 1995). Gabungan molekul selulosa dan hemiselulosa membentuk

    mikrofibril yang membentuk lamela dan seterusnya bersatu dengan lignin untuk

    membentuk dingding sel-sel kayu.

    2.2.1. Selulosa

    Jaringan berserat dalam dinding sel mengandung polisakarida selulosa.

    Polisakarida ini adalah polimer alam yang paling banyak terdapat dan paling

    tersebar di alam. Jutaan ton selulosa digunakan setiap tahun untuk membuat

    perabot kayu, tekstil dan kertas. Sumber utama selulosa ialah kayu. Umumnya

    kayu mengandung sekitar 42% selulosa, lignin 28% dan hemiselulosa 28%

    (Lauren, 1996). Pemisahan selulosa dari kayu melibatkan pencernaan kayu

    dengan larutan belerang dioksida dan hidrogen sulfit (bisulfit) dalam air pada

    proses sulfit, atau larutan natrium hidroksida dan natrium sulfida dalam air pada

    proses sulfat (kraf). Pada kedua proses ini lignin dilarutkan sehingga diperoleh

    selulosa. Ekstraksi dilakukan dengan mereaksikannya dengan larutan natrium

    hidroksida di bawah tekanan, yang kemudian dilanjutkan dengan pengelantangan

    dengan gas klor klasium hipokrolit. Sumber lain selulosa ialah kapas, yang hampir

    seluruhnya memang selulosa.

    2.2.1.1.Struktur molekul selulosa

    Rumus molekul selulosa ialah (C6H10O5)n dan n dapat berupa angka

    ribuan. Sangat sukar untuk mengukur massa molekul nisbi selulosa, karena (1)

    Universitas Sumatera Utara

  • tidak banyak pelarut untuk selulosa, (2) selulosa sangat cenderung terombak

    selama proses dan (3) cukup rumit menggunakan selulosa dari sumber yang

    berbeda. Cara yang acap kali dipilih ialah menitratkan selulosa dengan cara tak

    merusak, dan massa molekul nisbi bagi selulosa kapas sekitar satu juta.

    Selulosa dibangun oleh rangkaian glikosa yang tersambung melalui - - 1,4. Untuk memahami peristilahan ini pertama-tama kita harus melihat struktur

    glukosa itu sendiri. Glukosa mempunyai rumus molekul C6H12O6. Dengan kata

    lain kita dapat menggambarkan struktur glukosa sebagai rantai lurus ataupun

    struktur cincin. Struktur cincin dapat terbentuk dari hasil pembentukan

    hemiasetal internal. Namun, penelahan yang mendalam terhadap mekanisme ini

    menunjukkan bahwa terdapat dua kemungkinan bagi konfigurasi glukosa,

    bergantung pada bahwa terdapat dua kemungkinan pada cara gugus -OH pada

    atom korban nomor 1 (C1) diarahkan. Bilamana gugus - OH pada atom karbon C

    nomor satu terarah ke bawah, glukosa mengambil bentuk , bilamana gugus OH terarah ke atas disebut bentuk . Dalam larutan, kedua bentuk itu seimbang, karena glukosa menunjukkan sifat mereduksi seperti aldehida (bereaksi

    dengan pereaksi Tollens dan larutan Fehling), hal ini membuktikan adanya

    sejumlah kecil struktur terbuka atau struktur rantai lurus. Telah dikemukakan

    bahwa polisakarida dibangun dari banyak kesatuan monosakarida yang saling

    bergabung dengan melepaskan air, dan hasilnya ialah deret ikatan glikosida

    (jembatan oksigen). Deret ikatan glikosida dalam selulosa antara C1 dari satu

    kesatuan C4 dari kesatuan berikutnya diperlihatkan pada gambar 2.1. Hal ini juga

    Universitas Sumatera Utara

  • menjadi bukti mengapa selulosa tergolong bukan pereduksi, karena titik ikatan

    adalah pada atom karbon nomor satu pereduksi.

    Gambar 2.1. : Ikatan 1,4 - glikosida selulosa

    Gambar 2.2. Selulosa Source: http://www.lsbu.ac.uk/water/hycel.html

    Ditinjau dari struktur, dapat saja diharapkan selulosa mempunyai kelarutan

    yang besar dalam air, karena banyaknya kandungan gugus hidroksi yang dapat

    membentuk ikatan hidrogen dengan air (antaraksi yang tinggi antara pelarut-

    Universitas Sumatera Utara

  • pelarut). Akan tetapi kenyataannya tidak demikian, dan selulosa bukan hanya

    tidak larut dalam air tetapi juga dalam pelarut lain. Penyebabnya ialah kekuatan

    rantai dan tingginya gaya antar rantai akibat ikatan hidrogen antara gugus

    hidroksil pada rantai yang berdekatan. Faktor ini dipandang menjadi penyebab

    kekeristalan yang tinggi dari serat selulosa. Jika ikatan hidrogen berkurang,

    gaya antaraksipun berkurang, dan oleh karenanya gugus hidoksil selulosa harus

    diganti sebagian atau seluruhnya oleh pengesteran. Hal ini dapat dilakukan, dan

    ester yang dihasilkan larut dalam sejumla