ISOLASI LIGNIN DARI LINDI HITAM (Black Liquor) PROSES PEMASAKAN PULP SODA DAN PULP SULFAT (Kraft)
Oleh : AFNI ARIANI LUBIS F34102006
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007
Afni Ariani Lubis. F34102006. Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft). Dibawah bimbingan Ani Suryani dan Erliza Hambali.2007.
RINGKASAN Kebutuhan pulp di dalam negeri dari tahun ke tahun semakin meningkat seiring dengan peningkatan kebutuhan kertas. Peningkatan produksi pulp tersebut akan meningkatkan pula produksi limbah cair yaitu lindi hitam (black liquor). Badan Pusat Statistik menyatakan ekspor Indonesia terhadap pulp of wood and waste of paper tahun 2005 (140.533,124 ton) mengalami peningkatan dibandingkan dengan tahun 2004 (31.788,157 ton). Lindi hitam (black liquor) merupakan hasil samping dari proses pembuatan pulp yang memiliki komponen utama air, senyawa anorganik yang berasal dari sisa cairan kimia pemasak serpih kayu dan hasil reaksi yang berlangsung selama proses pemasakan, serta senyawa organik yang berasal dari serpih kayunya. Lindi hitam dapat mencemari lingkungan yang disebabkan oleh adanya beberapa senyawa kimia yang bersifat racun seperti metil merkaptan dan hidrogen sulfida. Namun, berbagai jenis produk yang bermanfaat dapat dihasilkan dari isolasi dan pemisahan komponen yang terdapat dalam lindi hitam tersebut. Lignin merupakan komponen terbesar yang terdapat dalam lindi hitam (sekitar 46% dari total padatan), karena itu proses isolasi dan pemisahan lignin lebih memungkinkan. Lignin dapat dimanfaatkan sebagai bahan perekat, bahan pengisi karet, dan dapat disulfonasi menjadi lignosulfonat. Lignin juga dapat digunakan sebagai produk polimer dan sumber bahan-bahan kimia berat molekul rendah (seperti : vanilin), serta sebagai bahan mentah yang sangat baik untuk pembuatan serat sintetik (seperti nilon, bahan farmasi dan pewarna yang baik). Tujuan penelitian ini adalah untuk mengisolasi lignin dari lindi hitam, dan mengetahui pengaruh jenis lindi hitam serta konsentrasi asam (H2SO4) untuk memproduksi lignin dengan kondisi isolasi terbaik yang menghasilkan rendemen dan kemurnian lignin terbaik. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap faktorial dengan dua kali ulangan. Faktor pertama adalah jenis lindi hitam (lindi hitam soda dan sulfat (kraft))dan faktor kedua adalah konsentrasi H2SO4 (5, 10, 15 dan 20%). Karakteristik dari kedua jenis lindi hitam secara visual berwarna coklat kehitaman dan memiliki bau yang tidak sedap. Lindi hitam sulfat (kraft) berwarna lebih gelap dibandingkan lindi hitam soda. pH lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah sebesar 9,50 dan 13,10. Massa jenis pada lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah 1,03 dan 1,10, padatan total lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah sebesar 5,88% dan 18,67%, abu tersulfatasi lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat adalah sebesar 37,30% dan 31,80% serta senyawa organik pada lindi hitam soda dan lindi hitam sulfat (kraft) adalah sebesar 62,70% dan 68,20%. Berdasarkan analisa keragaman dengan α = 0,05, diperoleh bahwa faktor jenis lindi hitam berpengaruh sangat nyata terhadap rendemen, kadar lignin, pH, kadar metoksil dan bobot ekuivalen, sedangkan faktor konsentrasi H2SO4
berpengaruh sangat nyata terhadap rendemen, kadar lignin, pH dan bobot ekuivalen. Interaksi antara jenis lindi hitam dan konsentrasi H2SO4 berpengaruh sangat nyata terhadap rendemen dan kadar lignin. Lignin yang dihasilkan secara visual memiliki warna coklat kehitaman dan untuk isolat lignin kraft berwarna lebih hitam dibandingkan isolat lignin soda. Kondisi isolasi terbaik adalah kondisi dimana lignin yang dihasilkan memiliki nilai rendemen dan kadar lignin tetinggi. Berdasarkan hasil analisa keragaman dan uji lanjut Duncan, maka kondisi isolasi terbaik yang dicapai adalah isolasi lignin yang menggunakan lindi hitam sulfat (kraft) dengan konsentrasi H2SO4 20%. Rendemen lignin yang dihasilkan sebesar 27,74% dari padatan totalnya dan kadar lignin (kemurnian) sebesar 81,48%. Isolat lignin ini memiliki nilai pH (keasaman) sebesar 2,70, kadar metoksil sebesar 3,30% dan bobot ekuivalen sebesar 2067. Hasil identifikasi FT-IR dari isolat lignin sulfat (kraft) menunjukkan pola serapan spektro yang sebagian besar mirip dengan lignin indulin-AT sebagai standarnya. Isolat lignin kraft menunjukkan bahwa lignin memiliki gugus siringil dan guaiasil yang merupakan prazat penyusun dalam lignin kayu daun lebar. Sedangkan lignin indulin-AT, hanya memiliki gugus guaiasil yang menunjukkan bahwa lignin standar indulin-AT berasal dari kayu daun jarum. Kata kunci :Lignin; Lindi hitam; Pulp soda; Pulp sulfat (kraft)
Afni Ariani Lubis. F34102006. Lignin Isolation from Black Liquor of Soda Pulping and Sulfate (Kraft) Pulping. Supervised by Ani Suryani and Erliza Hambali.2007.
SUMMARY Lignin is the major component in black liquor (approximately 46% of solid content) so that lignin isolation and separation are more possible. Lignin can be used for glue, rubber filler, and able to be sulfonate to lignosulfonat. Lignin can be also used as polymer product and can be conferted to produce low molecular product (such: vanillin), and relevant as raw component for synthetic fiber producing (such: nylon, pharmacy goods, and qualified dye). Black liquor is side result of pulp processing with water as main component, non organic compound from vestige chemical liquid of chips cooker and process result, as well as organic compound from chips it self. Black liquor can be waste for environment because it has a toxic compound such methyl merkaptan and hydrogen sulfate. However, any beneficial products can be produced from component isolation and separating in the black liquor. Black liquor production is continuously increase because increase of production of pulp in successive year as the growth of paper demand. Center of Statistical Bureau stated that Indonesian export for pulp of wood and waste of paper in 2005 (140.533,124 tons) hikes instead of 2004 (31.788,157 tons). The purposes of this research are to isolate lignin from black liquor and figure out any effects of black liquor and acid concentrate (H2SO4) to produce finest isolation condition lignin which supplies best yield and purity of lignin. Research frame used is factorial comprehensive random with two test. The first factor is black liquor (soda and sulfate (kraft) black liquor) and the second factor is H2SO4 concentrate (5, 10, 15 dan 20%). Characteristic of both kinds of black liquor is visually black-brown colored and smelly. Sulfate (kraft) black liquor is darker instead of soda black liquor. pH of soda and sulfate black liquor are respectively 9,50 and 13,10. Density of soda and sulfate black liquor are respectively 1,03 and 1,10. Solid content of soda and sulfate black liquor is respectively 5,88% and 18,67%, sulfated ashes of soda and sulfate black liquor is respectively 37,30% and 31,80%, and organic compound in soda and sulfate (kraft) black liquor is respectively 62,70% and 68,20%. Based on random analysis with = 0,05, it is obtained that factor of black liquor is significantly influential to yield of lignin, purity of lignin, pH, methoxyl content, and equivalent weight. Whereas H2SO4 concentrate factor is significantly influential to yield and purity of lignin, pH and equivalent weight. Interaction between both of factor is significantly influential to yield of lignin and purity of lignin. Lignin produced is visually black-brown colored and darker for isolated kraft lignin than isolated soda lignin. The finest isolation condition is a condition where lignin produced possess the highest yield value and lignin content (purity). Based on analysis of variance and Duncan test, the finest isolation test to obtain is lignin isolation using sulfate black liquor with H2SO4 concentrate 20%. Lignin sample
resulted is 27,74% of entire dense and lignin content (purity) is 81,48%. The isolated lignin has 2,70 of pH, methoxyl content 3,30%, and equivalent weight lignin 2067. Result of FT-IR identification of isolated sulfate (kraft) lignin shows spectrum pattern which is mostly similiar to Indulin-AT lignin as standard. Isolated kraft lignin shows that lignin has siringil and guaiasil cluster as compiler essence in wide-leaf wood lignin. Whereas, indulin-AT lignin only has guaiasil cluster which shows that Indulin-AT standard lignin is from needle-leaf wood. Keywords : Lignin; Black liquor; Soda pulp; Sulfate (kraft) pulp
ISOLASI LIGNIN DARI LINDI HITAM (Black Liquor) PROSES PEMASAKAN PULP SODA DAN PULP SULFAT (Kraft)
Oleh : AFNI ARIANI LUBIS F34102006
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2007
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
ISOLASI LIGNIN DARI LINDI HITAM (Black Liquor) PROSES PEMASAKAN PULP SODA DAN PULP SULFAT (Kraft)
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh : AFNI ARIANI LUBIS F34102006
Dilahirkan pada tanggal 2 April 1985 di Pematang Siantar-Sumatera Utara
Tanggal Kelulusan : Februari 2007
Disetujui, Bogor, Februari 2007
Dr. Ir. Ani Suryani, DEA
Dr. Ir. Erliza Hambali, Msi
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul : ”Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft)” adalah hasil karya asli saya sendiri, dengan bimbingan dosen pembimbing akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.
Bogor, Februari 2007 Yang membuat pernyataan,
Afni Ariani Lubis F34102006
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pematang Siantar, Sumatera Utara pada tanggal 2 April 1985. Penulis merupakan anak pertama dari 4 bersaudara, anak dari Bapak Ir. Akhmad Rifai Lubis dan Ibu Asni Marwati Nst. Tahun 1988 penulis memulai pendidikan di Taman Kanak-kanak Pematang Siantar dan dilanjutkan ke pendidikan dasar di SD Taman Harapan dan lulus dari SD Kartika I-2 Medan pada tahun 1996. Kemudian penulis melanjutkan Pendidikan di SLTP Negeri 1 Medan dan lulus pada tahun 1999. Pada tahun 1999 penulis melanjutkan pendidikan di SMU Kartika I-2 Medan dan tahun 2002 penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Umum (USMI) pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Selama masa perkuliahan penulis terlibat dalam organisasi kemahasiswaan yaitu HIMALOGIN
(Himpunan
Mahasiswa
Teknologi
Industri)
sebagai
staf
Departemen Kesekretariatan kepengurusan 2003/2004 dan organisasi IMMAM (Ikatan Mahasiswa Muslim Asal Medan). Penulis pernah mengikuti Lomba Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) dengan judul “Penanganan Limbah Cair dan Gas pada Industri Kecil dengan Teknologi Biotrickling Filter”, dan mengikuti kepanitian kegiatan di kampus. Pada bulan Juni sampai Agustus 2005, penulis mengikuti kegiatan Praktek Lapangan (PL) di Pabrik Minyak Nabati (PAMINA) Belawan PTPN-IV Medan-Sumatera Utara yang mengambil judul “Mempelajari Teknologi Proses Produksi Minyak Goreng (RBD Olein) berbasis CPO (Crude Palm Oil)”. Pada bulan Mei 2006, penulis melaksanakan penelitian dengan judul “Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft)” yang merupakan tugas akhir penulis.
Bogor, Februari 2007
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah Swt, karena dengan izin dan petunjuk-Nya maka penulisan skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi ini berjudul ”Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (Black Liquor) Proses Pemasakan Pulp Soda dan Pulp Sulfat (Kraft)” yang merupakan hasil penelitian yang dilakukan sejak awal bulan Mei sampai dengan November 2006. Kegiatan penelitian dan penulisan skripsi ini telah terlaksana dengan baik berkat dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada personalia di bawah ini. 1.
Dr. Ir. Ani Suryani, DEA sebagai dosen pembimbing pertama, terima kasih telah
memberikan
bimbingan
dalam
pelaksanaan
perkuliahan
dan
penyusunan skripsi. 2.
Dr. Ir. Erliza Hambali, MSi sebagai dosen pembimbing kedua, terima kasih telah memberikan saran dan kritikan dalam penyusunan skripsi.
3.
Dr. Ono Suparno, Stp sebagai dosen penguji, terima kasih atas saran dan kritikan dalam penyusunan skripsi.
4.
Bapak dan Ibu Laboran di Laboratorium Departemen Teknologi Industri Pertanian Fateta (Lab. Teknologi Kimia, Lab. DIT 1 dan 2, Lab. Bioindustri, Lab. Pengemasan, dan Lab. Pengawasan mutu), Laboratorium Departemen Hama dan Penyakit Tanaman (HPT) Faperta dan Laboratorium Departemen Ilmu Tanah Faperta.
5.
Seluruh keluarga (Mama, Papa, Lia, Dini, Nita dan keluarga besar) terima kasih telah memberikan bantuan moril, dorongan semangat serta doa.
6.
Teman-temanku di Bogor (Balqis, Amir, Riri, Dana) dan saudaraku di IMMAM terima kasih atas kritik, saran, dukungan dan bantuannya.
7.
Sahabatku (Sri, Ruly, Bunge, Astuti, Mimi, Agus, Dicky, Rizky, Jefri, Maman), seluruh teman-temanku di Medan, dan Dedi Kesuma terima kasih atas semua masukan, semangat dan dukungan moril serta doanya.
8.
Teman seperjuangan Heradewi, Qosih, Ibu Gustini, Ibu Ismi dan Sahabatku di TIN : Euis, Vina, Asti, Wiwik dan seluruh rekan TIN’39 semoga tetap kompak.
