tandan kosong
date post
31-Oct-2015Category
Documents
view
148download
2
Embed Size (px)
description
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