ISOLASI LIGNIN DARI LINDI HITAM (Black Liquor) PROSES PEMASAKAN PULP SODA DAN PULP SULFAT (Kraft) Oleh : AFNI ARIANI LUBIS F

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



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


SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor


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.

9.

Warga Kardhita (Bagus, Aga, Mb’Zainab) dan warga Griya Agriati terima kasih atas semua masukan, semangat dan dukungan moril serta doanya.

10. Keluarga besar pengurus HIMALOGIN 2003-2004, khususnya Departemen Kesekretariatan terima kasih atas pengalaman-pengalaman menarik. 11. Semua pihak yang telah membantu penelitian ini, terima kasih atas semua dukungannya. Penulis menyadari ketidaksempurnaan dan keterbatasan dalam tulisan ini, maka kritik dan saran bagi penyempurnaan penulisan sangat diharapkan. Akhirnya penulis

berharap semoga

tulisan

ini bermanfaat

bagi

yang

memerlukannya.

Bogor, Februari 2007 Penulis

DAFTAR ISI

Halaman KATA PENGANTAR ............................................................................... iii DAFTAR TABEL...................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ................................................................................. vii DAFTAR LAMPIRAN.............................................................................. viii I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ..................................................................................... 1 B. Tujuan.................................................................................................. 4 C. Ruang Lingkup..................................................................................... 4 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Lignin .................................................................................................. 5 B. Sifat Lignin .......................................................................................... 8 C. Manfaat Lignin..................................................................................... 10 D. Lindi Hitam (Black Liquor).................................................................. 13 E. Pulping Soda dan Pulping Sulfat (Kraft)............................................... 14 F. Isolasi Lignin ....................................................................................... 19 III. METODOLOGI PENELITIAN A. Bahan dan Alat..................................................................................... 21 B. Metode Penelitian ................................................................................ 21 C. Rancangan Percobaan .......................................................................... 24 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Karakteristik Lindi Hitam..................................................................... 26 B. Isolasi Lignin ....................................................................................... 29 C. Rendemen Lignin................................................................................. 31 D. Karakteristik Lignin ............................................................................. 34 1. Kadar Lignin .................................................................................. 34 2. Keasaman (pH) Lignin ................................................................... 36 3. Kadar Metoksil............................................................................... 38 4. Bobot Ekuivalen Lignin.................................................................. 40 5. Identifikasi Gugus Fungsi Lignin dengan Spektrofotometer FT-IR ................................................................. 42 V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan .......................................................................................... 47 B. Saran.................................................................................................... 48 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 49 LAMPIRAN .............................................................................................. 53

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.

Ekspor Indonesia terhadap Pulp of Wood and Waste of Paper Tahun 2004 dan 2005........................................................... 3

Tabel 2.

Kadar lignin (klason) dari berbagai bahan baku .............................. 7

Tabel 3.

Gugus-gugus fungsi lignin (setiap 100 unit C6C3) ........................... 7

Tabel 4.

Penggunaan lignin dan sifat produknya........................................... 10

Tabel 5.

Komposisi lignin pada lindi hitam kraft kayu lunak ........................ 13

Tabel 6.

Karakteristik lindi hitam soda dan sulfat (kraft) .............................. 27

Tabel 7.

Pita serapan infra merah Isolat Lignin kraft dan lignin standar indulin-AT ......................................................................... 45

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1.

Unit-unit penyusun lignin ............................................................ 6

Gambar 2.

Struktur kimia (rumus bangun) lignin yang terdiri dari 16 unit fenil-propana ............................................................................... 6

Gambar 3.

Diagram aplikasi lignin dalam berbagai industri .......................... 12

Gambar 4.

Reaksi lignin dengan gugus hidroksil dari NaOH......................... 16

Gambar 5

Proses kimia pulp ........................................................................ 18

Gambar 6.

Diagram alir proses isolasi lignin dari lindi hitam ........................ 23

Gambar 7.

Penampakan visual lindi hitam kraft dan lindi hitam soda............................................................................................. 26

Gambar 8.

Isolat lignin ................................................................................. 31

Gambar 9.

Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam terhadap rendemen lignin............................................................. 32

Gambar 10 Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam terhadap kadar lignin ................................................................... 35 Gambar 11. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam terhadap pH lignin ....................................................................... 37 Gambar 12. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam terhadap kadar metoksil lignin ..................................................... 39 Gambar 13. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam terhadap bobot ekuivalen lignin ................................................... 41 Gambar 14. Pita serapan pada spektrum inframerah isolat lignin dan lignin standar indulin-AT ...................................................................... 44

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Prosedur persiapan sampel........................................................... 54 Lampiran 2. Prosedur karakterisasi isolat lignin............................................... 56 Lampiran 3. Data karakterisasi isolat lignin ..................................................... 59 Lampiran 4. Hasil analisis keragaman dan uji lanjut duncan rendemen..................................................................................... 61 Lampiran 5. Hasil analisis keragaman dan uji lanjut duncan kadar lignin ........................................................................................... 63 Lampiran 6. Hasil analisis keragaman dan uji lanjut duncan pH lignin ........................................................................................... 65 Lampiran 7. Hasil analisis keragaman dan uji lanjut duncan kadar metoksil lignin............................................................................. 66 Lampiran 8. Hasil analisis keragaman dan uji lanjut duncan bobot ekuivalen lignin ........................................................................... 67

I. PENDAHULUAN

A.

Latar Belakang Lignin merupakan polimer alami yang terdapat dalam tumbuhan. Struktur

lignin sangat beraneka ragam tergantung dari jenis tanamannya. Namun, secara umum lignin merupakan senyawa polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana yang diikat dengan C-O-C dan C-C. Tanaman kayu atau non kayu merupakan sumber utama lignin yang berfungsi sebagai pelindung dan pemberi kekuatan pada tanaman sehingga mampu menahan tekanan mekanis. Lignin berpotensi besar jika diaplikasikan dalam berbagai industri karena lignin memiliki banyak manfaat. Lignin dapat digunakan sebagai bahan perekat, bahan pengisi karet, sebagai bahan baku vanilin, disulfonasi menjadi lignosulfonat dan sebagainya. Selain terdapat di dalam tanaman, lignin juga dapat ditemukan dalam limbah cair sisa proses pemasakan pulp yang dikenal dengan sebutan lindi hitam (black liquor). Lindi hitam (black liquor) merupakan larutan sisa pemasak yang dihasilkan dari proses pembuatan pulp (proses pulping). Dalam pembuatan pulp, industri pulp dan kertas membutuhkan serat selulosa dari bahan-bahan berlignoselulosa baik kayu maupun non kayu yang diperoleh dengan cara pemasakan atau sering disebut dengan proses pulping (delignifikasi). Proses pulping dapat dilakukan dengan cara mekanis, kimia, atau gabungan antara cara kimia dan mekanis (semi kimia). Setiap proses akan menghasilkan pulp dengan sifat yang berbeda dan untuk tujuan penggunaan yang berbeda pula. Proses pulp sulfat (kraft) dan pulp soda merupakan dua teknik pokok pembuatan pulp kimia alkalis. Menurut Fengel (1995), natrium hidroksida merupakan bahan kimia pemasak utama dalam kedua proses tersebut, sedangkan dalam pembuatan pulp sulfat (kraft) natrium sulfida merupakan komponen aktif tambahan. Nama proses tersebut diperoleh dari bahan kimia yang dipulihkan yang digunakan untuk mengimbangi hilangnya natrium hidroksida, masing-masing natrium karbonat dan natrium sulfat.

Dalam pemanfaatan kayu sebagai bahan baku pembuatan pulp, lignin dipisahkan dari selulosa sebagai limbah yang bercampur dengan komponen lain yang berbentuk lindi hitam (black liquor) (Damris et al.,1999). Lindi hitam merupakan campuran yang sangat kompleks yang mengandung sejumlah besar komponen dengan struktur dan susunan yang berbeda. Bahan organik dalam lindi hitam yang dihasilkan setelah pembuatan pulp pada dasarnya terdiri dari lignin dan produk-produk degradasi karbohidrat disamping bagian-bagian kecil ekstraktif dan produk-produk reaksinya. Lignin merupakan komponen terbesar dalam lindi hitam sekitar 46% dari padatan totalnya (Sjostrom, 1995). Rudatin (1991) mengemukakan bahwa lindi hitam 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 secara potensial dapat mencemari lingkungan. Rudatin (1989) menyatakan dari 15.000 ton pulp berat kering dari proses kraft dan sulfit netral, akan dihasilkan limbah yang berbentuk lindi hitam sekitar 130.000 ton dengan konsistensi 18% berat padatan per berat larutan. Oleh karena tingginya produksi lindi hitam dalam proses pulping, maka perlu diupayakan penanganan dan pemanfaatannya, karena larutan sisa pemasak merupakan limbah cair yang dapat membahayakan kestabilan lingkungan. Menurut Santoso et al. (2001), lindi hitam (black liquor) merupakan sumber pencemaran lingkungan yang potensial. Hal ini disebabkan oleh adanya beberapa senyawa kimia seperti metil merkaptan dan hidrogen sulfida yang bersifat racun. Dipihak lain, berbagai jenis produk yang bermanfaat dapat dihasilkan dari isolasi dan pemisahan komponen yang terdapat dalam larutan sisa pemasak tersebut. Peningkatan produksi lindi hitam disebabkan oleh peningkatan kebutuhan pulp yang diiringi dengan peningkatan kebutuhan kertas. Peningkatan produksi pulp di dalam negeri dapat dilihat dari peningkatan jumlah perusahaan yang menghasilkan bubur kertas (pulp). Berdasarkan statistik industri besar dan sedang, jumlah perusahaan yang menghasilkan bubur kertas (pulp) tahun 2000 adalah 4 perusahaan, tahun 2001 dan 2002 sebanyak 7 perusahaan, dan tahun 2003 sebanyak 8 perusahaan. Menurut Badan Pusat Statistik (2005), ekspor Indonesia

terhadap pulp of wood and waste of paper mengalami peningkatan dibandingkan dengan tahun 2004 yang dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Ekspor Indonesia terhadap pulp of wood and waste of paper tahun 2004 dan 2005 Tahun Berat Bersih (Ton) November 2004

31.788,157

November 2005

140.533,124

Menurut Rudatin (1989), belum banyak manfaat yang dapat diambil dari lindi hitam kecuali dibakar kembali untuk memperoleh nilai kalornya. Pemanfaatan lindi hitam menjadi bahan-bahan yang bernilai ekonomis umumnya sangat tergantung pada bahan-bahan pembantu serta proses yang digunakan, yang biasanya sangat mahal. Menurut Damris et al. (1999), penanganan limbah dari industri yang menggunakan kayu sebagai bahan baku, belum memberikan suatu nilai ekonomi bagi industri yang bersangkutan, melainkan justru menyedot dana untuk penanganannya sehingga mengurangi nilai ekonomi yang diperoleh. Pada umumnya pengolahan lindi hitam di dalam industri pulp dan kertas berorientasi pada upaya pemanfaatan kembali bahan kimia pemasak yang terkandung di dalamnya, sedangkan seluruh senyawa organik dalam lindi hitam dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan uap air. Mengingat potensi lignin yang terkandung dalam lindi hitam cukup besar dan memiliki banyak manfaat, maka perlu dilakukan penelitian mengenai isolasi lignin dari lindi hitam. Beberapa metode yang sering digunakan dalam penelitianpenelitian terdahulu dilihat dari beberapa parameter seperti pengaruh dari penggunaan jenis asam, pH, serta jenis basa yang digunakan. Penelitian ini mengkaji tentang pengaruh jenis lindi hitam yaitu dari proses soda dan sulfat (kraft) dan konsentrasi asam yaitu H2SO4 yang digunakan dalam mengendapkan lignin dari lindi hitam. Konsentrasi H2SO4 yang digunakan adalah 5%, 10%, 15% dan 20%.

B.

Tujuan Tujuan umum penelitian ini adalah untuk memanfaatkan limbah cair sisa

pemasak proses pulping dari industri pulp dan kertas yaitu lindi hitam, yang digunakan untuk memproduksi lignin. Tujuan khususnya adalah untuk mengisolasi lignin dari dua jenis lindi hitam serta mengetahui pengaruh jenis lindi hitam dan konsentrasi asam (H2SO4) untuk memproduksi lignin dengan kondisi isolasi terbaik, rendemen tertinggi serta kemurnian lignin terbaik.

C.

Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian ini meliputi pengujian karakteristik lindi hitam

soda dan lindi hitam kraft, isolasi lignin dari kedua jenis lindi hitam (lindi hitam soda dan lindi hitam kraft) dengan menggunakan konsentrasi H2SO4 yang berbeda (5, 10, 15, dan 20%), serta pengujian isolat lignin yang dihasilkan dari lindi hitam yang mendapat kombinasi perlakuan jenis lindi hitam dan penggunaan konsentrasi H2SO4.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A.

Lignin Zat organik polimer yang banyak dan penting dalam dunia tumbuhan selain

selulosa adalah lignin. Lignin merupakan senyawa 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 yang melindungi selulosa, 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 (Judoamidjojo et al., 1989). Menurut Badan Penelitian Kehutanan Indonesia (1997), lignin adalah polimer alami yang terdiri dari molekul fenil propana yang terdapat di dalam dinding sel dan di daerah antar sel (atau lamela tengah) serta menyebabkan kayu menjadi keras dan kaku sehingga mampu menahan tekanan mekanis yang besar. Kadar lignin dalam kayu ada diantara 18-33 persen. Pada kayu daun lebar kadar lignin berkisar 18-33 persen sedangkan pada kayu daun jarum berkisar 28-32 persen. Rahmawati (1999) menyatakan kadar lignin pada kayu daun jarum bervariasi antara 26-34% dan pada kayu daun lebar antara 23-30%. Jumlah lignin yang terdapat di dalam tumbuhan yang berbeda sangat bervariasi. Distribusi lignin di dalam dinding sel dan kandungan lignin bagian pohon yang berbeda tidak sama. Sebagai contoh kandungan lignin yang tinggi adalah khas untuk bagian batang yang paling rendah, paling tinggi dan paling dalam, untuk cabang kayu lunak, kulit, dan kayu tekan. Dalam kebanyakan penggunaan kayu, lignin digunakan sebagai bagian integral kayu. Hanya dalam pembuatan pulp dan pengelantangan, lignin dilepaskan dari kayu dalam bentuk terdegradasi dan berubah (Fengel, 1995). Fengel (1995) juga menyatakan bahwa p-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol merupakan senyawa induk (precursor) primer dan merupakan unit pembentuk semua lignin (Gambar 1).

Gambar 1. Unit-unit penyusun lignin : (1) p-koumaril alkohol, (2) koniferil alkohol, (3) sinapil alkohol Sumber : Achmadi (1990)

Salah satu bentuk struktur kimia (rumus bangun) lignin dapat dilihat pada Gambar 2 (Achmadi, 1990).

Gambar 2. Struktur kimia (rumus bangun) lignin yang terdiri dari 16 unit fenil-propana

Menurut Damat (1989), tanaman jenis kayu maupun non kayu merupakan sumber utama lignin. Kandungan lignin daun jarum lebih besar dari pada kandungan lignin pada kayu daun lebar. Menurut Rahmawati (1999), kadar selulosa, hemiselulosa, lignin dan zat ekstraktif sangat bervariasi antara satu jenis kayu dengan jenis kayu yang lain. Variasi tersebut juga terlihat dalam satu pohon pada lokasi yang berbeda. Kadar lignin dari beberapa bahan baku disajikan dalam Tabel 2. Tabel 2. Kadar lignin (metode klason) dari berbagai bahan baku No.

Bahan Baku

Lignin (%)

1

Eceng Gondok (serat)

15,90

2

Damen Giling

25,48

3

Bambu Beru

20,78

4

Pinus Merkusi

24,35

5

Eucalyptus

27,36

Sumber : Sugesty (1984)

Sjostrom

(1995)

menyatakan

bahwa

gugus-gugus

fungsi

sangat

mempengaruhi reaktivitas lignin. Polimer lignin mengandung gugus-gugus metoksil, gugus hidroksil fenol, dan beberapa gugus aldehida ujung dalam rantai samping. Menurut Achmadi (1990), gugus fungsi yang sangat mempengaruhi reaktivitas lignin terdiri dari hidroksil fenolik, hidroksil benzilik, dan gugus karbonil. Frekuensinya beragam sesuai dengan lokasi morfologis dari lignin. Contoh keadaan gugus fungsi pada lignin dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Gugus-gugus fungsi lignin (setiap 100 unit C6C3) Gugus

Lignin Kayu Lunak

Lignin Kayu Keras

Metoksil

92-97

139-158

Hidroksil fenol

15-30

10-15

Benzil alkohol

30-40

50-50

Karbonil

10-15

*Kadar beragam bergantung pada asal lignin (misalnya dari lamella tengah atau dari dinding sekunder) (Sumber : Achmadi, 1990)

Lignin merupakan komponen kimia yang menentukan morfologi spesifik dari jaringan tumbuhan tingkat tinggi. Tanaman primitif tanpa jaringan sel yang berdiferensiasi seperti fungi dan alga tidak mengandung lignin, karena kumpulan sel mereka tidak membutuhkan perlindungan (protective) dan kekuatan (supportive) yang diberikan oleh lignin. Lignin hanya dihasilkan oleh tanaman vascular, yang mengembangkan jaringan yang mempunyai fungsi khusus sebagai transportasi cairan dan kekuatan mekanik (Rahmawati, 1999). Lignin dapat dibagi menjadi beberapa kelas menurut unsur-unsur strukturnya yaitu (Achmadi, 1990) : a. Lignin guaiasil

: terdapat pada kayu jarum (26-32%), dengan prazat koniferil alkohol.

b. Lignin guaiasil-siringil

: merupakan ciri kayu daun lebar (20-28%, pada kayu tropis > 30%), dengan prazat koniferil

alkohol : sinapil alkohol,

nisbah 4:1 sampai 1:2. Menurut Sugesty et al. (1986), lignin pada jenis gymnosperms terdiri dari unit guaiasil, lignin pada jenis angiosperms terdiri dari unit guaiasil dan siringil, sedangkan pada jenis rumput-rumputan terdiri dari unit guaiasil, siringil dan p-hidroksifenil.

B.

Sifat Lignin Secara fisis lignin berwujud amorf (tidak berbentuk), berwarna kuning cerah

dengan bobot jenis berkisar antara 1,3-1,4 bergantung pada sumber ligninnya. Indeks refraksi lignin sebesar 1,6. Sifatnya yang amorf menyebabkan lignin sulit dianalisa dengan sinar-X. Lignin juga tidak larut dalam air, dalam larutan asam dan larutan hidrokarbon. Karena lignin tidak larut dalam asam sulfat 72%, maka sifat ini sering digunakan untuk uji kuantitatif lignin. Lignin tidak dapat mencair, tetapi akan melunak dan kemudian menjadi hangus bila dipanaskan. Lignin yang diperdagangkan larut dalam alkali encer dan dalam beberapa senyawa organik (Kirk dan Othmer, 1952).

Menurut Damris et al. (1999), lignin mempunyai kelarutan yang sangat rendah dalam kebanyakan pelarut dan sangat sedikit larut dalam air. Fengel (1995) menyatakan pelarut-pelarut yang cocok untuk lignin analitik yang diisolasi dengan pelarut-pelarut organik adalah dioksana, dimetilsulfoksida (DMSO), formamida,

dimetilformamida

(DMF),

tetrahidrofuran

(THF),

piridin,

dikloroetana dan etilenaglikol-monoetileter (metil selosolv). Pelarut yang lain adalah asetil bromida dalam asam asetat dan heksa fluoropropanol. Lignin asam hampir tidak larut dalam semua pelarut. Lignin alkali teknis dan lignin sulfonat umumnya larut dalam air, alkali encer, larutan garam dan buffer. Titik didih lignin secara pasti tidak dapat ditentukan. Namun, pemanasan kayu secara bertahap dengan suhu tinggi dapat dilihat penguraian thermal dari komponen kayu. Hemiselulosa terurai pada suhu 200-260oC, selulosa pada suhu 240-350oC dan lignin terurai pada rentang temperatur yang lebih luas yaitu 280500oC (Sjostrom, 1995). Salah satu faktor yang mempengaruhi fungsi lignin adalah bobot molekul. Bobot molekul rata-rata lignin tidak seragam karena beragamnya proses pembuatan pulp, proses isolasi lignin, degradasi makromolekul selama isolasi, efek kondensasi terutama pada kondisi asam dan ketidakteraturan sifat fisis lignin terlarut. Lignin umumnya tidak larut dalam pelarut sederhana, namun lignin alkali dan lignin sulfonat larut dalam air dan alkali encer. Lignin yang terlarut mempunyai distribusi bobot molekul yang bersifat ganda. Beberapa dari komponennya memiliki bobot molekul yang lebih tinggi. Lignin yang bobot molekulnya rendah, dalam larutan bobot molekulnya menjadi lebih tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa lignin mempunyai berat molekul yang lebih tinggi ketika terlarut (Salminah, 2001). Menurut Kirk dan Othmer (1952), lignin terdiri dari 61-65 persen karbon, 5 sampai 6,1 persen hidrogen dengan panas pembakarannya sebesar 11.300 Btu/lb (6.280 kal/gram). Jumlah gugus metoksil dalam lignin bergantung pada sumber lignin dan proses isolasi yang digunakan. Casey (1980) juga menyatakan bahwa selain mengandung karbon dan hidrogen, lignin juga mengandung gugus metoksil.

Karakteristik kimia lignin dapat diperoleh dengan analisis unsur dan penentuan gugus metoksil. Di samping itu, komponen-komponen non lignin diperhitungkan dengan cara penentuan abu dan polisakarida. Karakteristik analitik lebih lanjut adalah kandungan gugus fungsional lain (misalnya gugus fenolat dan hidroksil alifatik, gugus karbonil, karboksil) yang menunjukkan perubahanperubahan struktur lignin yang disebabkan oleh prosedur isolasi atau perlakuan kimia (Meier et al., 1981 dalam Fengel, 1995).

C.

Manfaat Lignin Lignin dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar jika dibuat dalam jumlah

besar dan dalam keadaan benar-benar kering. Lignin relatif lebih tinggi kandungan atom C dan H-nya, namun kandungan O-nya lebih rendah dibandingkan selulosa dan hemiselulosa, dan lignin sebagai bahan bakar lebih bernilai dibanding selulosa dan hemiselulosa karena nilai panas pembakarannya lebih besar (Judoamidjojo et al., 1989). Menurut Setiawan (2001), penggunaan lignin alkali adalah berdasarkan sifatsifat kimia dan fisika dari lignin itu sendiri seperti dispersitas, daya rekat, stabilitas dan lainnya. Beberapa penggunaan lignin dan sifat produknya dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Penggunaan lignin dan sifat produknya Bidang Penggunaan

Sifat Produknya

1. Bahan pewarna

Dispersitas

2. Perekat kayu

Daya rekat

3. Bahan pengemulsi

Kestabilan emulsi

4. Dispersan bahan kimia pertanian

Dispersitas

5. Pengkondisi tanah

Daya rekat

6. Pengeboran sumur minyak

Dispersitas

7. Resin fenolformaldehida

Daya rekat

Sumber : Setiawan (2001) Damris et al. (1999) juga menyatakan bahwa lignin dapat digunakan sebagai bahan bakar, produk polimer dan sumber bahan-bahan kimia berberat molekul

rendah. Bahan-bahan kimia berberat molekul rendah yang dapat dihasilkan dari lignin adalah vanilin, aldehida, asam vanilat, fenol, asam karbonat, benzena dan sebagainya. Lignin juga merupakan bahan mentah yang sangat baik untuk pembuatan serat sintetik seperti nilon, bahan farmasi dan pewarna yang baik. Kemampuan lignin untuk meredam kekuatan mekanis yang dikenakan pada kayu, memungkinkan usaha pemanfaatan lignin sebagai bahan perekat (adhesive) dan bahan pengikat (binder) pada papan partikel (particle board) atau kayu lapis (plywood). Ketahanan terhadap perlakuan biokimia (fisiologis) dan perlakuan kimia di dalam batang melalui mekanisme enzimatik dan reaksi redoks memungkinkan lignin untuk diolah menjadi zat antioksidan (Rudatin, 1989). Mengingat lignin memiliki banyak manfaat, maka lignin berpotensi besar jika diaplikasikan dalam berbagai industri. Diagram aplikasi lignin dalam berbagai industri dapat dilihat pada Gambar 3.

D.

Lindi Hitam (Black Liquor) Lignin merupakan komponen terbesar yang terdapat dalam larutan sisa

pemasak pulp atau lindi hitam. Lignin yang terkandung dalam lindi hitam kraft kayu lunak sekitar 46 % dari padatan kering (Sjostrom, 1995). Lindi hitam merupakan larutan sisa pemasak yang dihasilkan dari proses pembuatan pulp (proses pulping). Lindi hitam sangat mencemari lingkungan jika dibuang sehingga dilakukan usaha untuk mengurangi pembuangannya. Senyawa organik dalam lindi hitam biasanya digunakan sebagai bahan bakar dan senyawa anorganiknya diambil kembali. Menurut Sjostrom (1995), lindi hitam merupakan campuran yang sangat kompleks yang mengandung sejumlah besar komponen dengan struktur dan susunan yang berbeda. Bahan organik dalam lindi hitam yang dihasilkan setelah pembuatan pulp pada dasarnya terdiri dari lignin dan produk-produk degradasi karbohidrat disamping bagian-bagian kecil ekstraktif dan produk-produk reaksinya. Proses isolasi dan pemisahan komponen yang terdapat dalam larutan sisa pemasak (lindi hitam) dapat dihasilkan berbagai jenis produk antara lain lignosulfonat, gula, asam aldonat, etil alkohol, protein, asam asetat, butanol, dan asam laktat. Namun, lignin merupakan komponen terbesar yang terdapat dalam larutan sisa pemasak, karena itu proses isolasi dan pemisahan lignin lebih memungkinkan. Komposisi lindi hitam secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Komposisi lignin pada lindi hitam kraft kayu lunak Bagian/Komponen Lignin

Kandungan (% Padatan Kering) 46

Asam-asam Hidroksi

30

Asam format

8

Asam asetat

5

Ekstraktif

7

Senyawa-senyawa lain

4

Sumber : Sjostrom (1995)

Menurut Rudatin (1991), lindi hitam memiliki komponen utama air, senyawa anorganik berasal dari sisa cairan kimia pemasak serpih kayu, dan hasil reaksi yang berlangsung selama proses pemasakan, serta senyawa organik yang berasal dari serpih kayunya. Kira-kira setengah dari senyawa organik dalam lindi hitam tersebut berupa lignin yang memiliki distribusi berat molekul sekitar 200-500000. Salah satu komponen kimia penting yang banyak terdapat dalam lindi hitam adalah lignin. Menurut Fengel (1995), pada industri pulp dan kertas, lignin harus dipisahkan dari selulosa untuk memperoleh serat yang lebih putih karena lignin menyebabkan warna kertas menjadi kuning. Di sisi lain, keberadaan lignin di lingkungan dapat menimbulkan pencemaran, walaupun daya larutnya (kelarutan) yang relatif kecil 0,2 ppm. Menurut Damris et al. (1999), lindi hitam juga mengandung komponen organik yang tinggi yang dapat mengganggu organisme perairan jika dibuang langsung ke perairan. Karakteristik dari larutan sisa pemasak pulp dari proses soda ataupun dari proses yang lainnya berwarna coklat kehitaman dan berbau tidak enak. Warna coklat kehitaman dari larutan sisa pemasak pulp disebabkan oleh adanya bahan organik dan anorganik yang larut ataupun yang tersuspensi dalam larutan setelah proses pemasakan bahan baku. Bahan organik tersebut diantaranya zat ekstraktif dan lignin yang terdegradasi. Adapun bau yang ditimbulkan oleh larutan sisa pemasak pulp tersebut disebabkan oleh adanya senyawa belerang bivalen diantaranya metil merkaptan, dimetil sulfida ((CH3)2S) dan dimetil disulfida (CH3-S-S-CH3) yang merupakan turunan dari hidrogen sulfida (Sjostrom, 1995).

E.

Pulping Soda dan Pulping Sulfat (Kraft) Lindi hitam merupakan larutan sisa pemasak yang dihasilkan dari proses

pembuatan pulp (proses pulping). Proses pulping merupakan proses pelarutan lignin terutama yang terdapat pada dinding tengah, sehingga serat-serat selulosa terpisah dari lignin. Menurut Sugesty et al. (1986), proses pembuatan pulp merupakan proses delignifikasi dan penghilangan senyawa lain selain selulosa. Menurut Sjostrom (1995), selama berlangsungnya proses pulping tidak hanya lignin yang terpisahkan dari serat-serat selulosa, tetapi juga komponen-komponen lain seperti polisakarida dan sedikit hemiselulosa. Menurut Rahmawati (1999),

proses pulping adalah proses untuk mendapatkan pulp dengan cara memisahkan bahan berserat menjadi serat-serat individual melalui proses mekanis, semi kimia dan kimia. Serat tersebut didapat setelah komponen lignin yang mengikat serat dan zat ekstraktif yang tidak diinginkan dalam pembuatan pulp dilarutkan dan dihilangkan. Lignin memberikan pengaruh yang kurang baik terhadap pulp, yaitu warna maupun sifat fisik pulp, lamanya waktu penggilingan pulp berbanding terbalik dengan jumlah lignin yang dikandung oleh pulp. Apabila pulp mengandung kadar lignin tinggi akan sukar digiling dan menghasilkan lembaran dengan kekuatan rendah (Rahmawati, 1999). Hal ini yang menyebabkan lignin harus dipisahkan dari pulp. Proses pulping dapat digolongkan menjadi tiga yaitu proses mekanis, proses kimia dan semi kimia. Menurut Fengel (1995), proses mekanis adalah proses pembuatan pulp secara mekanis yaitu dengan penggilingan atau asah batu. Proses secara kimia atau semi kimia adalah proses pembuatan pulp menggunakan sejumlah bahan kimia ke dalam wadah pemasakan. Larutan kimia yang digunakan berupa alkali atau asam. Pembuatan pulp secara kimia yang dikenal adalah proses pembuatan pulp sulfit, proses pembuatan pulp kraft, dan proses soda. Setiap proses akan menghasilkan pulp dengan sifat yang berbeda dan untuk tujuan penggunaan yang berbeda pula. Suhendra (1992) menyatakan bahwa proses kimia dan semi kimia dicirikan dengan penambahan bahan-bahan kimia dalam wadah pemasakan. Pemasakan dengan bahan kimia dimaksudkan untuk memisahkan serat selulosa dari lignin, tanin dan komponen lainnya. Larutan kimia yang digunakan dapat berupa asam atau alkali. Menurut Bahar (1983), proses pulping secara kimia atau sering disebut dengan proses alkali yang masih digunakan sampai saat ini adalah proses soda dan sulfat (kraft). Menurut Fengel (1995), natrium hidroksida merupakan bahan kimia pemasak utama dalam kedua proses tersebut, sedangkan dalam pembuatan pulp sulfat (kraft) natrium sulfida merupakan komponen aktif tambahan. Nama proses tersebut diperoleh dari bahan kimia yang dipulihkan yang digunakan untuk

mengimbangi hilangnya natrium hidroksida, masing-masing natrium karbonat dan natrium sulfat. Pada proses soda dan kraft bahan baku dimasak di dalam digester yang berisi larutan soda api (NaOH). Selama berlangsungnya proses pemasakan polimer lignin akan terdegradasi dan kemudian larut dalam air (Damat, 1989). Larutnya lignin ini disebabkan oleh terjadinya transfer ion hidrogen dari gugus hidroksil pada lignin ke ion hidroksil (Gilligan, 1974). Reaksi antara lignin dengan gugus hidroksil dapat dilihat pada Gambar 4. CH3O OH

CH3O CH

C

C

+ OH

O

CH

C

C

+ H2O

Gambar 4. Reaksi lignin dengan gugus hidroksil dari NaOH Sumber : Gilligan (1974) Lignin lebih mudah larut dalam air pada proses sulfat (kraft), karena adanya ion-ion hidroksil dan hidrogen sulfida. Seperti yang dikemukakan oleh Sjostrom (1995), adanya ion hidrogen sulfida sangat membantu delignifikasi karena nukleofilisitas mereka yang berat jika dibandingkan dengan ion-ion hidroksil. Pemecahan ikatan-ikatan eter didorong oleh ion-ion hidroksil dan hidrogen sulfida, juga akan menghasilkan kenaikan hidrofilisitas lignin karena pelepasan gugus-gugus hidroksi fenol. Lignin yang terdegradasi larut dalam lindi pemasakan sebagai natrium fenolat. Tujuan perlakuan kimia dalam proses pemasakan pulp adalah untuk memperoleh serat-serat selulosa sebanyak mungkin dengan cara melarutkan atau menghilangkan semaksimal mungkin komponen lignin yang mengikat serat (Rahmawati, 1999). Menurut Bahar (1983), pada proses soda terjadi delignifikasi yang tidak sempurna karena ada bagian lignin yang tidak dapat dipecahkan, akibatnya sifat fisik kurang baik dan rendemen yang dihasilkan rendah. Sedangkan pada proses sulfat (kraft) proses delignifikasi sempurna karena terdapat sulfida yang akan melarutkan lignin dan pulp yang dihasilkan berkualitas baik. Faktor terpenting dalam proses alkali adalah konsentrasi larutan pemasak. Peningkatan konsentrasi menyebabkan peningkatan laju delignifikasi dan

mengakibatkan efek peningkatan larutan selulosa. Konsentrasi alkali aktif terhadap berat kayu yang sering dipakai berkisar 15-18%. Peningkatan konsentrasi alkali aktif yang terlalu tinggi menyebabkan kerusakan selulosa lebih besar dibandingkan lignin sehingga menurunkan rendemen dan kekuatan pulp serta kebutuhan pemutihan akan meningkat (Casey, 1980). Damat (1989) menyatakan bahwa keasaman larutan selama berlangsungnya pemasakan dapat mencapai 13-14, dengan suhu 170oC, sedang tekanannya berkisar antara 7-7,7 atmosfir, selama proses terjadi pelepasan gas terutama gas CO2. Kayu ataupun tanaman bukan kayu merupakan bahan baku utama pembuatan pulp. Menurut Sugesty et al. (1986), kayu atau tanaman bukan kayu terdiri dari selulosa, hemiselulosa, lignin, zat ekstraktif dan mineral. Kadar lignin yang terkandung dalam setiap spesies kayu berbeda-beda, begitu pula kandungan metoksil dan struktur ligninnya. Menurut Rahmawati (1999), umumnya industri pulp di Indonesia hampir semuanya menggunakan kayu daun lebar (hardwood). Bahan baku serat untuk pembuatan pulp dan kertas kurang lebih 75% berasal dari serat kayu, 20% dari kertas bekas dan 5% dari serat bukan kayu. Kayu lebih menguntungkan apabila digunakan sebagai bahan baku pulp karena rendemennya tinggi, kadar lignin relatif rendah dan kertas yang dihasilkan mempunyai kekuatan tinggi. Secara umum proses kimia pulp dapat dilihat pada Gambar 5.

Tanaman Kayu

Balok Kayu

Sulfur

Pengulitan & Pemotongan

Tangki Uap

Batu Kapur Air Kulit Kayu

Pembakaran Sulfur

Penyimpan Chip Kayu

Tangki Asam

Proses Pemasakan (Pulping) Fermentasi

Penyaringan

Pemutihan Penetralan

Pengeringan & Pembentukan Lembaran Pulp

Distilasi

Penguapan Mesin Kertas Tissue Proses Tangki Lignin Operasi Pengubahan Kertas Tissue

Konsumen Pulp

Produk Lignin

Gambar 5. Proses kimia pulp Sumber : Anonim (2006)

Produk Etil Alkohol

F.

Isolasi Lignin Isolasi lignin merupakan tahap pemisahan lignin. Berbagai teknik isolasi

lignin telah dipelajari, tetapi pada prinsipnya sama yaitu diawali dengan proses pengendapan padatan. Menurut Damat (1989), pengendapan lignin dalam larutan sisa pemasak terjadi sebagai akibat terjadinya reaksi kondensasi pada unit-unit penyusun lignin (para-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol) yang semula larut akan terpolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar. Menurut Sjostrom (1995), isolasi lignin dibedakan pada tiga metode yaitu isolasi dengan pengasaman yang menggunakan pereaksi anorganik, isolasi dengan metode Cellulolytic Enzyme Lignins (CEL), dan Milled Wood Lignin (MWL). Setiawan (2001) menyatakan proses pemisahan lignin dapat dilakukan dengan beberapa metode seperti di bawah ini : 1. Pengasaman dan presipitasi dengan gas buang atau CO2 2. Pengasaman dan presipitasi dengan limbah asam 3. Ultrafiltrasi 4. Penukaran Ion 5. Elektrodialisis 6. Koagulasi dengan bahan kimia 7. Flokulasi dengan pemanasan Lignin yang terdapat di dalam limbah cair industri pembuatan pulp di Indonesia pada umumnya merupakan lignin basa hasil pengolahan secara kimia menggunakan proses soda, sulfat atau sulfit. Sesuai dengan struktur kimianya yang merupakan garam dari logam-logam alkali khususnya natrium, maka lignin basa memiliki sifat mudah larut dalam air hingga dapat dipisahkan dari selulosa. Jika direaksikan dengan asam sulfat maka garam lignin tersebut akan berubah menjadi lignin asam yang tidak larut dalam air. Dengan demikian maka lignin asam itu akan diperoleh sebagai endapan yang mudah dipisahkan dari sistem larutan air dengan cara penyaringan. Prinsip seperti inilah yang telah diterapkan oleh para peneliti terdahulu dalam mengisolasi lignin dari limbah cair industri pembuatan pulp (Jumina et al., 2000).

Beberapa cara untuk memisahkan lignin dari bahan baku digunakan pereaksi anorganik yaitu H2SO4 pekat dan HCl pekat dengan tujuan untuk mendestruksi karbohidrat (Sugesty, 1991). Pengendapan lignin dalam larutan sisa pemasak terjadi sebagai akibat terjadinya reaksi kondensasi pada unit-unit penyusun lignin yaitu para-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol yang semula larut akan mengalami repolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar. Menurut Lin (1992), secara umum pengasaman lindi hitam dapat menggunakan asam mineral seperti H2SO4 atau HCl dengan proses pengadukan yang baik. Konsentrasi asam yang digunakan sebaiknya berada diantara 5 dan 20% untuk mencegah terjadinya proses pengasaman sebagian sehingga mencapai pengasaman yang seragam. Menurut Sjostrom (1995), reaksi kondensasi akan meningkat dengan semakin meningkatnya keasaman. Barsinai dan Wayman (1976) juga menyatakan bahwa penambahan asam kuat pada larutan sisa pemasak pulp dapat menyebabkan terjadinya degradasi polisakarida, dekomposisi kompleks ligninkarbohidrat dan meningkatnya berat molekul lignin karena adanya reaksi polimerisasi. Proses isolasi dengan metode pengasaman banyak digunakan untuk mendapatkan lignin dengan kemurnian tinggi (Kim et al., 1987). Urutan prosesnya adalah sebagai berikut : 1. Pengendapan lignin dengan asam sulfat 2. Pelarutan endapan lignin dengan menggunakan NaOH 3. Pengendapan lagi dengan menggunakan asam sulfat 4. Pencucian dengan air 5. Pengeringan padatan lignin

III. METODOLOGI PENELITIAN

A.

Bahan dan Alat Bahan utama yang digunakan untuk isolasi lignin adalah lindi hitam (black

liquor) pulp soda dan lindi hitam pulp sulfat (kraft) yang diperoleh dari digester sisa proses pemasakan pulp. Kedua jenis lindi hitam berasal dari pabrik pulp dan kertas yang berbeda. Bahan-bahan kimia yang digunakan adalah H2SO4, NaOH, kertas saring, kertas pH, NaCl, HCl, etanol, phenolpthalin, metil jingga dan aquades. Alat-alat yang digunakan adalah cawan porselen, gelas ukur, erlenmeyer, timbangan, mortar, pengaduk, oven, penangas air, pendingin tegak, sentrifuse, pipet, pH meter, tanur, alat titrasi, corong, gelas piala, buchner, desikator dan spektrofotometer FT-IR (Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy).

B.

Metode Penelitian

1.

Persiapan Sampel Pada persiapan sampel dilakukan pengujian pH, massa jenis, padatan total, kadar abu tersulfatasi, dan kadar senyawa organik terhadap lindi hitam pulp soda dan pulp sulfat (kraft). Prosedur persiapan sampel dapat dilihat pada Lampiran 1.

2.

Isolasi Lignin Lindi hitam diisolasi ligninnya dan dilakukan pengujian statistik berdasarkan pengaruh jenis lindi hitam yaitu lindi hitam dari proses soda dan sulfat (kraft) dan konsentrasi asam (H2SO4) untuk memproduksi lignin dengan kondisi isolasi terbaik dan mengetahui pengaruh jenis lindi hitam dan konsentrasi asam (H2SO4) terhadap rendemen dan kemurnian lignin yang dihasilkan. Proses isolasi ini mengacu pada metode isolasi yang dikembangkan oleh Kim et al. (1987). Lindi hitam terlebih dahulu disaring menggunakan kertas saring kemudian sebanyak 300 ml dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ligninnya

diendapkan melalui cara titrasi oleh asam sulfat (H2SO4 5%). Titrasi dilakukan secara perlahan-lahan (1 ml per menit) sampai pH 2. Endapan lignin dipisahkan dari lindi hitam yang telah diasamkan dengan menggunakan alat sentrifuse. Untuk meningkatkan kemurnian lignin, endapan lignin dilarutkan dalam larutan alkali yaitu NaOH 1N, kemudian disaring dengan kertas saring sehingga dihasilkan larutan lignin dengan kemurnian yang lebih tinggi. Selanjutnya larutan lignin diendapkan kembali dengan cara titrasi menggunakan asam sulfat (H2SO4 5%) (seperti proses pengendapan pertama). Endapan lignin dipisahkan dari larutan dengan menggunakan alat sentrifuse. Endapan lignin dicuci menggunakan aquades dan disaring menggunakan penyaring vakum. Endapan yang telah dicuci dikeringkan dalam oven (50-60oC). Diagram alir proses isolasi lignin dari lindi hitam menggunakan asam sulfat (H2SO4) 5% dapat dilihat pada Gambar 6 (metode yang sama dilakukan untuk penggunaan asam sulfat dengan konsentrasi yang bervariasi yaitu 10, 15 dan 20%).

3.

Karakterisasi Isolat Lignin Karakterisasi yang dilakukan terhadap isolat lignin meliputi rendemen, kadar lignin, pH lignin, kadar metoksil, bobot ekuivalen lignin dan identifikasi gugus fungsi lignin dengan spektrofotometer FT-IR. Prosedur karakterisasi isolat lignin dapat dilihat pada Lampiran 2.

Lindi Hitam

Penyaringan dengan kertas saring Sisa-sisa padatan Larutan lindi hitam

Pengendapan Lignin dengan H2SO4 5 % (1 ml per menit sampai pH 2) Larutan Non Lignin

Sentrifuse 4500 rpm, 20 menit Endapan Lignin

Dilarutkan dengan NaOH 1N Padatan Non Lignin

Penyaringan dengan kertas saring Larutan Lignin

Pengendapan Lignin dengan H2SO4 5 % (sama seperti pengendapan pertama) Larutan Non Lignin

Sentrifuse 4500 rpm, 20 menit Endapan Lignin

Pencucian dengan Aquades dan Penyaringan Vakum Larutan Non Lignin Endapan Lignin Pengeringan dengan oven (50-60oC)

Lignin Gambar 5. Diagram alir proses isolasi lignin dari lindi hitam

C.

Rancangan Percobaan

1.

Perlakuan Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh jenis lindi hitam dan konsentrasi H2SO4 pada isolasi lignin terhadap rendemen dan kemurnian lignin yang dihasilkan, serta untuk mengetahui kondisi isolasi lignin yang terbaik. Faktor-faktor yang diujikan pada unit percobaan isolasi lignin adalah : A.Jenis Lindi Hitam A1 = Lindi Hitam Kraft A2 = Lindi Hitam Soda B.Konsentrasi H2SO4 B1 = Konsentrasi 5% B2 = Konsentrasi 10% B3 = Konsentrasi 15% B4 = Konsentrasi 20%

2.

Rancangan Percobaan Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rancangan acak lengkap faktorial yang melibatkan dua faktor dengan dua kali ulangan. Faktor pertama adalah jenis lindi hitam (2 taraf) yaitu lindi hitam kraft dan lindi hitam soda, sedangkan faktor kedua adalah konsentrasi H2SO4 (4 taraf) yaitu konsentrasi H2SO4 5%, 10%, 15% dan 20%. Pada rancangan percobaan ini terdapat 2 x 4 = 8 kombinasi perlakuan dengan dua kali ulangan sehingga terdapat 2 x 4 x 2 = 16 satuan percobaan. Model matematis rancangan percobaan adalah (Mattjik dan Sumertajaya, 2002) :

Yijk =

+ Ai + Bj + ABij + €k (ij)

dimana : Yijk

: variabel respon dari hasil observasi ke-k yang terjadi karena pengaruh bersama taraf ke-i faktor jenis lindi hitam dan taraf ke-j faktor konsentrasi H2SO4

µ

: nilai tengah populasi

Ai

: efek taraf ke-i faktor jenis lindi hitam (i = 1,2)

Bj

: efek taraf ke-j faktor konsentrasi H2SO4 (j = 1,2,3,4)

ABij

: efek interaksi antara taraf ke-i faktor jenis lindi hitam dan taraf ke-j faktor konsentrasi H2SO4

€k(ij)

: galat percobaan dari faktor jenis lindi hitam ke-i dan konsentrasi H2SO4 ke-j dan ulangan ke-k

Data yang dihasilkan meliputi rendemen, kadar lignin, pH lignin, kadar metoksil dan bobot ekuivalen lignin, masing-masing dilakukan pengujian menggunakan analisis keragaman (ANOVA). Apabila hasilnya menunjukkan pengaruh yang nyata, maka dilakukan pengujian lanjutan yaitu uji Duncan. Pengujian statistik tersebut dilakukan dengan bantuan software SAS 9.1.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A.

Karakteristik Lindi Hitam (Black Liquor) Lindi hitam (black liquor) yang digunakan dalam penelitian ini adalah lindi

hitam pulp soda dan lindi hitam pulp sulfat (kraft) dari pabrik pulp dan kertas. Kedua jenis lindi ini diperoleh dari digester sisa pemasakan pulp. Kedua jenis lindi hitam ini merupakan sisa proses pulping secara kimia. Larutan pemasak yang digunakan kedua jenis lindi adalah kaustik soda (NaOH) tetapi pada lindi hitam sulfat (kraft) ditambahkan natrium sulfida (Na2S) pada larutan pemasaknya. Hal ini sesuai dengan yang dikemukakan oleh Fengel (1995) yang menyatakan bahwa natrium hidroksida merupakan bahan kimia pemasak utama dalam proses soda dan kraft, sedangkan dalam pembuatan pulp sulfat (kraft) natrium sulfida merupakan komponen aktif tambahan. Kedua jenis lindi hitam menggunakan bahan baku yang berbeda. Lindi hitam soda menggunakan tanaman non kayu yaitu jerami padi, sedangkan lindi hitam sulfat (kraft) menggunakan kayu eucalyptus. Karakteristik kedua jenis lindi hitam secara visual berwarna coklat kehitaman. Lindi hitam sulfat (kraft) berwarna lebih gelap dibandingkan lindi hitam soda (Gambar 7).

Gambar 7. Penampakan visual lindi hitam kraft dan lindi hitam soda

Sjostrom (1995) menyatakan bahwa warna coklat kehitaman dari larutan sisa pemasak pulp disebabkan oleh adanya bahan organik dan anorganik yang larut ataupun yang tersuspensi dalam larutan setelah proses pemasakan bahan baku. Bahan organik tersebut diantaranya zat ekstraktif dan lignin yang terdegradasi. Selain memiliki warna coklat kehitaman, kedua jenis lindi hitam memiliki karakteristik lain yaitu bau yang tidak sedap. Gilligan (1974) menyatakan bahwa bau tidak sedap pada lindi hitam disebabkan oleh senyawa kimia seperti metil merkaptan, dimetil sulfida ((CH3)2S) dan dimetil disulfida (CH3-S-S-CH3). Pembentukan gas-gas tersebut diawali dengan reaksi pemutusan ikatan metil aril eter pada salah satu unit penyusun lignin. Selain itu, bau tidak sedap pada lindi hitam juga disebabkan oleh terdegradasinya asam lemak menjadi asam-asam lemak berantai pendek seperti asam butirat, senyawa hasil degradasi karbohidrat, dan terbentuknya asam format dan asam asetat. Karakteristik lain dari kedua jenis lindi hitam yang diuji secara kimia adalah pH, massa jenis, padatan total, abu tersulfatasi dan senyawa organik yang disajikan pada Tabel 6. Tabel 6. Karakteristik lindi hitam soda dan sulfat (kraft) Lindi Soda 9,50

Lindi Sulfat (kraft) 13,10

Massa jenis

1,03

1,10

Padatan total (%) Abu tersulfatasi (%) berdasarkan padatan total Senyawa organik (%) berdasarkan padatan total

5,88

18,67

37,30

31,80

62,70

68,20

Parameter pH

Kedua jenis lindi hitam yang digunakan memiliki nilai pH yang berbeda. Hal ini diduga disebabkan oleh perbedaan jenis dan konsentrasi bahan kimia pemasak pulp yang digunakan kedua pabrik dan perbedaan perbandingan antara jumlah bahan baku dan bahan kimia yang digunakan. Pada proses sulfat (kraft), larutan pemasak yang digunakan adalah campuran larutan kaustik soda (NaOH) dan natrium sulfida (Na2S), sedangkan pada lindi hitam soda hanya menggunakan

larutan kaustik soda (NaOH). Sjostrom (1995) menyatakan bahwa larutan sisa pemasak pulp yang menggunakan proses alkali mempunyai pH yang tidak kurang dari 12. Penurunan pH pada larutan sisa pemasak disebabkan oleh terbentuknya gas CO2, asam asetat, asam format selama berlangsungnya pemasakan (Santoso, 1995). Massa jenis kedua jenis lindi hitam tidak berbeda jauh, lindi hitam soda memiliki massa jenis sebesar 1,03 dan massa jenis lindi hitam kraft sebesar 1,10. Padatan total, abu tersulfatasi dan senyawa organik kedua jenis lindi hitam memiliki nilai yang berbeda. Padatan total merupakan residu yang diperoleh dari hasil penguapan lindi hitam pada suhu tertentu (SNI 06-1839-1990), sedangkan senyawa organik dalam lindi hitam adalah senyawa-senyawa yang antara lain selulosa, hemiselulosa dan lignin dalam lindi hitam (SNI 06-2235-1991). Perbedaan padatan total, abu tersulfatasi dan senyawa organik diduga disebabkan oleh perbedaan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan pulp dan proses pulping yang berbeda. Lindi hitam soda menggunakan jerami padi (tanaman non kayu), sedangkan lindi hitam kraft menggunakan kayu eucalyptus (kayu daun lebar) sebagai bahan baku pulp. Kedua jenis bahan baku memiliki komposisi senyawa-senyawa organik yang berbeda. Kandungan lignin pada kayu eucalyptus lebih besar dibandingkan pada jerami padi. Kandungan lignin pada kayu eucalyptus sekitar 27,36% (Sugesty, 1984), sedangkan pada jerami padi mengandung lignin sekitar 12,5% (Damat, 1989). Proses pulping yang digunakan kedua pabrik juga berbeda, lindi hitam soda menggunakan proses soda sedangkan lindi hitam kraft menggunakan proses sulfat (kraft). Pada proses kraft senyawa organik selain selulosa seperti lignin lebih mudah terpisah dari pulp dibandingkan pada proses soda yang terlarut dalam lindi hitam, sehingga padatan total dan senyawa organik pada lindi hitam kraft lebih tinggi dibandingkan pada lindi hitam soda. Sugesty et al. (1986) menyatakan bahwa lignin pada pulp soda lebih tinggi dibandingkan pada pulp sulfat (kraft). Ini disebabkan pemasakan dengan proses soda kurang baik karena delignifikasi tidak sempurna, sedangkan pada pemasakan dengan proses sulfat lignin lebih banyak larut dalam Na2S yang mampu memutuskan ikatan-ikatan bermolekul tinggi sehingga lignin terlarut dalam lindi

hitam. Hal ini ditunjukkan dengan kadar lignin yang lebih tinggi pada lindi hitam sulfat. Meskipun pada proses soda terjadi proses delignifikasi yang kurang sempurna, namun sampai saat ini proses soda masih sering digunakan terutama untuk pembuatan pulp berbahan baku tanaman non kayu. Hal ini sesuai dengan pendapat Fengel (1995), proses soda telah banyak diganti dengan proses sulfat terutama dalam pembuatan pulp kayu lunak tetapi masih merupakan proses yang penting untuk menghasilkan pulp serat bukan kayu.

B.

Isolasi Lignin Isolasi lignin merupakan tahap pemisahan lignin. Berbagai teknik isolasi

telah dipelajari, tetapi pada prinsipnya sama yaitu diawali dengan proses pengendapan padatan. Menurut Damat (1989), pengendapan lignin dalam larutan sisa pemasak terjadi sebagai akibat terjadinya reaksi kondensasi pada unit-unit penyusun lignin (para-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol) yang semula larut akan terpolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar. Metode isolasi lignin yang digunakan dalam penelitian ini mengacu pada metode yang dikembangkan oleh Kim et. al.(1987). Lignin diisolasi dari dua jenis lindi hitam yang berbeda yaitu lindi hitam dari proses pulping soda dan pulping kraft. Isolasi dilakukan menggunakan asam sulfat (H2SO4) dengan berbagai konsentrasi yaitu 5, 10, 15 dan 20%. Saat ini proses pulping yang banyak digunakan adalah proses kimia yaitu proses soda dan sulfat (kraft) yang menghasilkan lindi hitam soda dan sulfat (kraft). Isolasi lignin dari kedua jenis lindi hitam akan menghasilkan sifat dan karakteristik lignin yang berbeda. Menurut Fengel (1995), lignin hasil isolasi lindi hitam soda disebut dengan lignin soda sedangkan lignin hasil isolasi lindi hitam sulfat (kraft) disebut dengan lignin sulfat (kraft). Pada proses sulfat (kraft), senyawa organik selain selulosa seperti lignin lebih mudah terpisah dari pulp dibandingkan pada proses soda yang terlarut dalam lindi hitam sehingga kandungan lignin pada lindi hitam sulfat (kraft) lebih tinggi dibandingkan pada lindi hitam soda. Hal ini sesuai dengan pernyataan Sugesty et al. (1986), proses pemasakan pulp yang menggunakan proses soda dengan

penambahan natrium hidroksida terjadi proses delignifikasi yang tidak sempurna sehingga lignin dalam lindi hitam yang terlarut lebih sedikit dibandingkan proses sulfat. Pada proses pemasakan pulp yang menggunakan proses sulfat, penambahan natrium sulfida (Na2S) akan melarutkan lignin lebih banyak yang terlarut dalam lindi hitam, sehingga kadar lignin pada lindi hitam sulfat lebih tinggi dibandingkan dari lindi hitam soda. Isolasi lignin dari kedua jenis lindi hitam menggunakan asam sulfat (H2SO4) untuk proses pengendapan lignin. Hal ini sesuai dengan pendapat Kim et al. (1987) yang menyatakan bahwa penggunaan H2SO4 dalam isolasi lignin lebih baik dibandingkan menggunakan HCl karena lignin yang dihasilkan mengandung kation logam seperti Na yang lebih rendah dibandingkan isolasi dengan menggunakan HCl. Hasil penelitian Nurhayati (1993) juga menyatakan bahwa penggunaan beberapa jenis asam tidak memberikan pengaruh nyata terhadap rendemen dan sifat ligninnya. Menurut Damat (1989), untuk mengisolasi lignin dari larutan sisa pemasak pulp sebaiknya digunakan asam sulfat (H2SO4) karena secara ekonomis lebih murah. Asam akan mengendapkan lignin dari lindi hitam karena lignin tidak larut dalam larutan asam. Konsentrasi yang digunakan dalam isolasi lignin ini bervariasi yaitu konsentrasi H2SO4 5%, 10%, 15% dan 20%. Menurut Lin (1992), secara umum pengasaman lindi hitam dapat menggunakan asam mineral seperti H2SO4 atau HCl dengan proses pengadukan yang baik. Konsentrasi asam yang digunakan sebaiknya berada diantara 5 dan 20% untuk mencegah terjadinya proses pengasaman sebagian sehingga mencapai pengasaman yang seragam. Sjostrom (1995) menyatakan bahwa reaksi kondensasi akan meningkat dengan meningkatnya keasaman. Selain itu, menurut Barsinai dan Wayman (1976), penambahan asam kuat pada larutan sisa pemasak pulp dapat menyebabkan terjadinya degradasi polisakarida, dekomposisi komplek ligninkarbohidrat dan meningkatnya bobot molekul lignin karena adanya reaksi polimerisasi. Lignin yang dihasilkan berupa tepung lignin. Lignin hasil isolasi dari lindi hitam soda lebih cerah dibandingkan isolat lignin kraft. Dari Gambar 8 dapat

dilihat bahwa isolat lignin soda berwarna coklat kehitaman, sedangkan isolat lignin kraft lebih gelap dibandingkan isolat lignin soda.

Gambar 8. Isolat lignin (1) Isolat lignin soda ; (2) Isolat lignin kraft

C.

Rendemen Lignin Rendemen isolat lignin dihitung berdasarkan padatan total dari masing-

masing lindi hitam. Berdasarkan nilai rata-rata rendemen (Lampiran 3) dari berbagai konsentrasi, terlihat bahwa rendemen isolat lignin kraft berkisar antara 24,03%-27,74%, sedangkan isolat lignin soda berkisar antara 20,52%-22,04%. Berdasarkan analisis keragaman dengan α = 0,05, diketahui bahwa jenis lindi hitam, konsentrasi H2SO4 dan interaksi antara jenis lindi hitam dengan konsentrasi H2SO4 berpengaruh nyata terhadap rendemen lignin yang ditandai dengan nilai Pr > F memiliki nilai yang lebih kecil dari α = 0,05 (Lampiran 4). Dari hasil uji lanjut Duncan diketahui bahwa rendemen dari lindi hitam kraft berbeda nyata dengan rendemen lindi hitam soda. Rendemen lignin yang diisolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 20% berbeda nyata dengan rendemen hasil isolasi yang menggunakan konsentrasi H2SO4 15%, 10% dan 5%, tetapi rendemen hasil isolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 15% tidak berbeda nyata dengan rendemen hasil isolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 10% dan rendemen hasil isolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 10% tidak berbeda nyata dengan rendemen hasil isolasi menggunakan konsentrasi H2SO4

5%. Kombinasi

perlakuan jenis lindi hitam dan perlakuan konsentrasi H2SO4 yang berpengaruh

nyata terhadap

rendemen ditunjukkan oleh

kombinasi perlakuan

yang

menggunakan lindi hitam kraft dan konsentrasi H2 SO4 20%. Kombinasi perlakuan lainnya memberikan hasil rendemen yang tidak berbeda nyata (Lampiran 4). Kombinasi perlakuan yang memberikan hasil rendemen terbesar diperoleh dari kombinasi perlakuan jenis lindi hitam kraft dan konsentrasi H2SO4 20% dengan nilai rendemen sebesar 27,74%. Hal ini menunjukkan kombinasi perlakuan jenis lindi hitam kraft dan konsentrasi H2SO4 20% yang digunakan dalam isolasi lignin adalah kombinasi perlakuan terbaik. Gambar

9

memperlihatkan

bahwa

peningkatan

konsentrasi H2SO4

menyebabkan rendemen lignin rata-rata meningkat baik pada isolat lignin soda maupun kraft dan rendemen rata-rata isolat lignin kraft lebih tinggi dibandingkan isolat lignin soda. Perbedaan rendemen lignin yang dihasilkan diduga disebabkan oleh perbedaan jenis bahan baku yang digunakan, perbedaan proses pulping, kandungan lignin dalam lindi hitam serta kondisi isolasi yaitu perbedaan konsentrasi H2SO4 yang digunakan. Hal ini sesuai dengan pendapat Nurhayati (1993) yang menyatakan bahwa perbedaan rendemen lignin disebabkan oleh penggunaan bahan baku dan jenis larutan yang berbeda serta perbedaan proses

21,53

24,59

21,12

24,03 20,52

Rendemen lignin (%)

25

24,52

30

22,04

27,74

pulping yang digunakan.

20 Kraft

15

Soda

10 5 0 5

10

15

20

Konsentrasi H2SO4 (%)

Gambar 9. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam terhadap rendemen lignin

Bahan baku yang digunakan oleh lindi hitam kraft adalah kayu eucalyptus sedangkan pada lindi hitam soda menggunakan jerami padi sebagai bahan bakunya. Kadar lignin yang terkandung dalam kedua bahan baku berbeda. Kadar lignin pada kayu eucalyptus sekitar 27,36% (Sugesty, 1984), sedangkan jerami padi memiliki kadar lignin sebesar 12,5% (Damat, 1989). Eucalyptus merupakan jenis kayu daun lebar sedangkan jerami padi adalah jenis tanaman non kayu. Besarnya rendemen dari isolat lignin kraft disebabkan oleh tingginya kandungan lignin dalam lindi hitam kraft dibandingkan lindi hitam soda. Tingginya kandungan lignin dalam lindi hitam kraft dapat dilihat berdasarkan padatan total lindi hitam kraft (18,67%) yang lebih besar dibandingkan padatan total lindi hitam soda (5,88%). Hal ini sesuai dengan pendapat Damat (1989), semakin tinggi padatan total semakin meningkat pula kandungan lignin di dalam larutan sisa pemasak, sehingga rendemen lignin yang didapat dari lindi hitam semakin tinggi. Kandungan lignin yang tinggi pada lindi hitam kraft dikarenakan terjadinya proses delignifikasi yang sempurna dibandingkan pada proses soda. Pada proses soda bahan kimia yang digunakan hanya natrium hidroksida, sedangkan pada proses sulfat (kraft) selain natrium hidroksida juga ditambahkan natrium sulfida (Na2S) yang akan melarutkan lignin lebih banyak sehingga proses delignifikasi yang dicapai lebih sempurna dibandingkan proses soda. Hasil delignifikasi dari proses soda dan sulfat (kraft) akan melarutkan lignin yang terkandung dalam lindi hitam. Bahar (1983) juga menyatakan bahwa pada proses soda terjadi delignifikasi yang tidak sempurna karena ada bagian lignin yang tidak dapat dipecahkan. Sedangkan pada proses sulfat (kraft) proses delignifikasi sempurna karena terdapat senyawa sulfida yang akan melarutkan lignin. Isolasi

yang

menggunakan

konsentrasi

H2SO4

yang

tinggi

akan

menghasilkan rendemen lignin yang tinggi, hal ini diduga terjadinya reaksi polimerisasi yang sempurna, sehingga semakin banyak unit-unit penyusun lignin yang semula larut mengalami reaksi polimerisasi lagi dan membentuk polimer lignin. Menurut Barsinai dan Wayman (1976), penambahan asam kuat pada larutan sisa pemasak dapat menyebabkan lignin terpolimerisasi lagi sehingga berat molekulnya meningkat.

D. §

Karakteristik Lignin Kadar Lignin Isolat lignin yang dihasilkan dari kedua jenis lindi hitam bukan merupakan

lignin murni, sehingga diperlukan analisa kadar lignin yang menunjukkan kandungan lignin murni dalam isolat lignin. Berdasarkan nilai rata-rata kadar lignin (Lampiran 3) pada berbagai konsentrasi, terlihat bahwa kadar isolat lignin kraft berkisar antara 77,19%-81,48%, sedangkan isolat lignin soda berkisar antara 75,80%-79,95%. Hasil analisis keragaman dengan α = 0,05 (Lampiran 5), diketahui bahwa jenis lindi hitam, konsentrasi H2SO4 dan interaksi antara jenis lindi hitam dengan konsentrasi H2SO4 berpengaruh sangat nyata terhadap kadar lignin (tingkat kemurnian lignin). Hal ini ditandai dengan nilai Pr > F memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan nilai α = 0,05. Hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 5) menunjukkan bahwa kadar lignin dari lindi hitam kraft lebih besar dari pada kadar lignin dari lindi hitam soda. Kadar lignin yang diisolasi menggunakan konsentrasi H2 SO4 20% memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi lainnya. Kombinasi perlakuan antara jenis lindi hitam dan konsentrasi H2SO4 berpengaruh nyata terhadap kadar lignin. Kombinasi perlakuan yang memberikan nilai kadar lignin yang tidak berbeda nyata ditunjukkan pada kombinasi perlakuan jenis lindi hitam kraft dengan konsentrasi H2SO4 15% dan kombinasi perlakuan jenis lindi hitam soda dengan konsentrasi H2SO4 20%. Kombinasi perlakuan yang terbaik adalah kombinasi perlakuan yang menghasilkan kadar lignin terbesar. Kombinasi perlakuan yang menunjukkan kombinasi terbaik adalah kombinasi pada saat lignin diisolasi dari jenis lindi hitam kraft dengan konsentrasi H2SO4 20% yaitu sebesar 81,48%. Peningkatan konsentrasi H2SO4 dalam proses isolasi lignin menyebabkan peningkatan kadar lignin rata-rata baik pada isolat lignin soda maupun kraft dan kadar lignin rata-rata isolat lignin kraft lebih tinggi dibandingkan isolat lignin soda. Kadar lignin tertinggi adalah lignin hasil isolasi dari lindi hitam kraft yang menggunakan konsentrasi H2SO4 20% (81,48%), sedangkan yang terendah

adalah lignin hasil isolasi dari lindi hitam soda yang menggunakan konsentrasi

76

79,95

78,05

80,17 76,81

78 77

75,80

79

79,38

81 80 77,19

Kadar Lignin (%)

82

81,48

H2SO4 5% (75,80%) (Gambar 10).

Kraft Soda

75 74 73 72 5

10

15

20


Gambar 10. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam terhadap kadar lignin Perbedaan kadar lignin pada isolat lignin diduga disebabkan oleh perbedaan proses pemasakan (pulping), kandungan lignin dalam lindi hitam, jenis bahan baku yang digunakan dan proses isolasi lignin terutama perbedaan konsentrasi H2SO4 yang digunakan serta perbedaan kandungan non lignin yang masih terkandung dalam isolat lignin. Pada isolat lignin kraft memiliki kadar lignin yang lebih tinggi dibandingkan kadar isolat lignin soda. Rendahnya kadar lignin dari isolat lignin soda dapat disebabkan oleh rendahnya kandungan lignin pada lindi hitam soda dibandingkan lindi hitam kraft. Kandungan lignin yang rendah pada lindi hitam soda disebabkan oleh proses pembuatan pulp (delignifikasi) yang berlangsung tidak sempurna. Jenis bahan baku pada pembuatan pulp mempengaruhi kadar lignin pada isolat lignin. Bahan baku yang digunakan oleh lindi hitam kraft adalah kayu eucalyptus (kayu daun lebar), sedangkan pada lindi hitam soda menggunakan jerami padi (non kayu). Kadar lignin pada kayu eucalyptus sekitar 27,36% (Sugesty, 1984), sedangkan jerami padi memiliki kadar lignin sebesar 12,5% (Damat, 1989). Hal ini sesuai dengan hasil yang diperoleh, kadar lignin kraft

yang bahan bakunya berasal dari kayu eucalyptus memiliki kadar lignin lebih tinggi dibandingkan kadar lignin soda yang bahan bakunya berasal dari jerami padi. Lignin yang diisolasi menggunakan H2SO4 20% memiliki nilai kadar lignin yang lebih tinggi dibandingkan konsentrasi lainnya. Hal ini diduga karena dengan konsentrasi yang semakin meningkat maka senyawa organik selain lignin yang larut dalam asam seperti polisakarida yang terkandung dalam lindi hitam lebih mudah terdegradasi, sehingga isolat lignin memiliki kemurnian yang lebih tinggi. Seperti yang dikemukakan oleh Fengel (1995), polisakarida merupakan kontaminan umum pada lignin terisolasi. Kandungan sisa polisakarida sangat tergantung pada proses isolasi, jenis kayu dan pemurnian lignin. Kadar lignin yang rendah menunjukkan bahwa isolat lignin masih mengandung komponen-komponen non lignin dalam jumlah yang lebih besar. Menurut Damat (1989), tingginya komponen-komponen non lignin pada tepung lignin menunjukkan bahwa degradasi dan pemisahan polisakarida beserta komponen-komponen non lignin lainnya masih kurang sempurna. Degradasi polisakarida terjadi karena adanya penambahan asam kuat. §

pH Lignin pH lignin menunjukkan tingkat keasaman dari isolat lignin. Berdasarkan

nilai rata-rata pH (Lampiran 3) pada berbagai konsentrasi H2SO4 yang digunakan, terlihat bahwa nilai pH isolat lignin kraft berkisar antara 2,70-2,98, sedangkan isolat lignin soda berkisar antara 2,60-2,91. Hasil analisis keragaman dengan α = 0,05 (Lampiran 6), diketahui bahwa jenis lindi hitam dan konsentrasi H2SO4 berpengaruh sangat nyata terhadap pH lignin yang ditandai dengan nilai Pr > F memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan nilai α = 0,05. Sedangkan interaksi antara jenis lindi hitam dengan konsentrasi H2SO4 tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap pH lignin. Hal ini ditandai dengan nilai Pr > F memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan nilai α = 0,05. Dilihat dari hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 6), lignin hasil isolasi dari lindi hitam soda memiliki nilai pH lebih rendah dibandingkan lignin dari lindi

hitam kraft. Isolat lignin yang diisolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 20% memiliki nilai pH yang lebih rendah dibandingkan dengan isolat lignin yang diisolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 15%, 10%, dan 5%. Semakin tinggi konsentrasi asam yang digunakan maka semakin rendah pH lignin yang dihasilkan baik pada lignin soda maupun lignin kraft. Nilai pH terbesar dihasilkan pada kondisi isolasi yang menggunakan konsentrasi H2SO4 5%, sedangkan pH lignin terendah dihasilkan pada kondisi isolasi yang menggunakan konsentrasi H2SO4 20%, baik pada lignin yang berasal dari lindi hitam soda maupun lindi hitam kraft (Gambar 11).

2.6

2,60

2.7

Kraft

2,70

2.8

2,67

2,74

pH Lignin

2.9

2,83

2,94

2,91

3.0

2,98

3.1

Soda

2.5 2.4 5

10

15

20


Gambar 11. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam terhadap pH lignin Lignin hasil isolasi memiliki nilai pH yang berbeda, hal ini diduga disebabkan oleh perbedaan jenis larutan sisa pemasak (lindi hitam), pH awal dari lindi hitam yang digunakan, perbedaan kandungan komponen non lignin yang bersifat asam serta perbedaan konsentrasi H2SO4 yang digunakan dalam proses isolasi. Lignin soda menggunakan jenis lindi hitam proses soda dan lignin kraft menggunakan lindi hitam dari proses sulfat (kraft). Lindi hitam soda memiliki nilai pH awal yang lebih rendah (9,50) dibandingkan pH awal lindi hitam proses kraft (13,10). pH awal yang berbeda diduga disebabkan perbedaan jenis dan

konsentrasi bahan kimia pemasak pulp yang digunakan kedua pabrik dan perbandingan antara jumlah bahan baku dan bahan kimia yang digunakan. Penggunaan konsentrasi H2SO4 yang semakin tinggi menghasilkan pH isolat lignin yang semakin rendah. Hal ini menunjukkan bahwa isolat lignin yang diisolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 yang tinggi (20%) mengandung sisasisa asam dalam jumlah yang lebih banyak dibandingkan isolat lignin yang diisolasi dengan konsentrasi H2SO4 lainnya (5, 10 dan 15%). Damat (1989) juga menyatakan bahwa selain oleh adanya sisa asam dari proses isolasi, rendahnya pH lignin juga disebabkan karena lignin masih mengandung komponen-komponen non lignin lainnya yang bersifat asam, seperti asam format, asam asetat dan asam laktat. Seperti yang dikemukakan oleh Kim, et. al. (1987), lignin hasil isolasi dengan menggunakan H2SO4 dan HCl banyak mengandung asam asetat, asam laktat, asam format dan asam-asam lainnya. §

Kadar Metoksil Ciri khas lignin adalah memiliki gugus fungsi metoksil (-OCH3). Menurut

Nurhayati (1993), metoksil termasuk salah satu gugus kimia yang terdapat dalam lignin yang digunakan untuk mengidentifikasi salah satu karakteristik lignin. Gugus metoksil pada setiap jenis lignin berbeda kadarnya, karena struktur dari setiap lignin juga berbeda (Sugesty et al., 1986). Gugus metoksil merupakan gugus reaktif yang mudah beraksi dengan air (Salminah, 2001). Berdasarkan nilai rata-rata kadar metoksil (Lampiran 3) pada berbagai konsentrasi H2SO4, terlihat bahwa kadar metoksil isolat lignin kraft berkisar antara 2,34-3,30%, sedangkan isolat lignin soda berkisar antara 2,30-2,40%. Hasil analisis keragaman dengan α = 0,05 (Lampiran 7), diketahui bahwa jenis lindi hitam berpengaruh sangat nyata terhadap kadar metoksil lignin yang ditandai dengan nilai Pr > F memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan nilai α = 0,05. Sedangkan konsentrasi H2SO4 dan interaksi antara jenis lindi hitam dengan konsentrasi H2SO4 tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap kadar metoksil lignin yang ditandai dengan nilai Pr > F memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan nilai α = 0,05.

Dilihat dari hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 7), lignin hasil isolasi dari lindi hitam soda memiliki kadar metoksil lebih rendah dibandingkan lignin dari lindi hitam kraft. Gambar 12 juga menunjukkan bahwa kadar metoksil lignin kraft lebih tinggi dibandingkan kadar metoksil lignin soda pada setiap

2,40

2,33

2,93

2,62

2,39

2.5

2,30

3.0 2,34

Kadar Metoksil (%)

3.5

3,30

konsentrasi H2SO4.

2.0

Kraft

1.5

Soda

1.0 0.5 0.0 5

10

15

20

Konsentrasi H2SO4 (%) Gambar 12. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam terhadap kadar metoksil lignin Perbedaan kadar metoksil dari kedua jenis isolat lignin diduga disebabkan oleh perbedaan jenis dan kadar metoksil bahan baku yang digunakan dalam proses pulping. Isolat lignin soda menggunakan jerami padi yang merupakan jenis

tanaman

non

kayu

(rumput-rumputan),

sedangkan

lignin

kraft

menggunakan kayu eucalyptus yang merupakan jenis kayu daun lebar. Kadar metoksil pada kayu daun lebar lebih tinggi dibandingkan pada tanaman non kayu (rumput-rumputan). Menurut Sugesty et al. (1986), lignin dari kayu daun lebar (angiospermae) memiliki kandungan metoksil yang lebih banyak dibandingkan lignin dari kayu daun jarum (gymnospermae) dan non kayu. Kirk dan Othmer (1952) juga menyatakan bahwa kadar metoksil pada lignin berbeda tergantung pada sumber lignin dan proses delignifikasi yang digunakan. Jumlah gugus metoksil pada lignin kayu daun lebar adalah 20-21%, sedangkan pada kayu daun jarum adalah

14-15%. Rendahnya kadar metoksil disebabkan oleh perubahan gugus metoksil menjadi metil merkaptan, metil sulfida dan dimetil disulfida. Fengel (1995) menyatakan bahwa variasi kandungan metoksil di dalam satu spesies mungkin disebabkan oleh sampel lignin yang tidak seragam dan perbedaan-perbedaan

metoda

serta

kesalahan-kesalahan.

Lignin

asam

menunjukkan kandungan metoksil yang rendah, kemungkinan karena pengaruh kimia yang keras selama isolasi. §

Bobot Ekuivalen Lignin Berdasarkan nilai rata-rata bobot ekuivalen lignin (Lampiran 3) yang

diisolasi dengan berbagai konsentrasi H2SO4, terlihat bahwa bobot ekuivalen isolat lignin kraft berkisar antara 1251-2067, sedangkan isolat lignin soda berkisar antara 1020-1833. Hasil analisis keragaman dengan α = 0,05 (Lampiran 8), diketahui bahwa jenis lindi hitam dan konsentrasi H2SO4 berpengaruh sangat nyata terhadap bobot ekuivalen lignin yang ditandai dengan nilai Pr > F memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan nilai α = 0,05. Sedangkan interaksi antara jenis lindi hitam dengan konsentrasi H2SO4 tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap bobot ekuivalen lignin yang ditandai dengan nilai Pr > F memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan nilai α = 0,05. Dilihat dari hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 8), lignin hasil isolasi dari lindi hitam kraft memiliki bobot ekuivalen yang lebih besar dibandingkan lignin dari lindi hitam soda dan lignin yang diisolasi menggunakan konsentrasi H2SO4 20% memiliki bobot ekuivalen terbesar dibandingkan konsentrasi lainnya. Perlakuan setiap konsentrasi H2SO4 menunjukkan pengaruh yang nyata terhadap bobot ekuivalen lignin. Gambar 13 menunjukkan peningkatan bobot ekuivalen lignin akibat adanya peningkatan konsentrasi H2SO4. Bobot ekuivalen tertinggi dihasilkan pada kondisi isolasi yang menggunakan konsentrasi H2SO4 20%, sedangkan bobot ekuivalen terendah dihasilkan pada kondisi isolasi yang menggunakan konsentrasi H2SO4 5%, baik pada lignin yang berasal dari lindi hitam soda maupun lindi hitam kraft. Bobot ekuivalen isolat lignin kraft lebih tinggi dibandingkan dengan isolat lignin soda.

1536

1833

2067

1931

1000

1160

1020

1500

1470

2000 1251

Bobot Ekuivalen Lignin

2500

Kraft Soda

500 0 5

10

15

20


Gambar 13. Grafik pengaruh konsentrasi H2SO4 dan jenis lindi hitam terhadap bobot ekuivalen lignin

Meningkatnya

bobot

ekuivalen

lignin seiring dengan peningkatan

konsentrasi asam. Hal ini terjadi karena pada suasana asam lignin cenderung melakukan kondensasi sehingga unit-unit penyusun lignin (para-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol) yang semula larut akan terpolimerisasi membentuk molekul yang lebih besar.

Selain itu, reaksi

polimerisasi terjadi lebih sempurna saat konsentrasi H2SO4 20% sehingga semakin banyak unit-unit penyusun lignin yang semula larut mengalami proses repolimerisasi dan membentuk polimer lignin. Hal ini sesuai dengan pendapat Achmadi (1990) yang menyatakan bahwa pada suasana asam lignin cenderung melakukan kondensasi. Unit-unit penyusun lignin yang terkondensasi membentuk molekul yang lebih besar sehingga bobot molekulnya meningkat. Distribusi bobot molekul lignin sangat bervariasi. Lignin merupakan senyawa organik yang sangat kompleks, yang terdiri dari sejumlah komponen zat penyusun yang sangat beragam, maka sulit untuk mendapatkan bobot molekul yang pasti. Menurut Connors et al. (1978) dalam Fengel (1995), dengan cara pemisahan kromatografi diperoleh data kisaran bobot molekul

lignin yaitu 370-44300. Sedangkan hasil penelitian Santoso (2003) menyatakan bobot molekul isolat lignin dari lindi hitam berkisar antara 304-4010. Menurut Fengel (1995), beberapa faktor yang mempengaruhi bobot molekul lignin adalah keragaman prosedur isolasi lignin, degradasi makromolekul selama isolasi, efek kondensasi terutama pada kondisi asam, polidispersitas nyata dari lignin yang terlarut, metode penentuan yang tidak cukup untuk menentukan karakter polidispersitas lignin yang terisolasi, serta ketidaktentuan tentang sifat-sifat lignin dalam larutan sehingga menyulitkan sistem kalibrasi. §

Identifikasi gugus fungsi lignin dengan spektrofotometer FT-IR Isolat lignin yang dihasilkan dari kondisi isolasi terbaik dan menghasilkan

rendemen dan kemurnian terbesar, selanjutnya diidentifikasi lebih lanjut dengan spektrofotometer FT-IR (Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy). Kondisi isolasi terbaik adalah isolat lignin kraft yang diisolasi dari jenis lindi hitam kraft dengan menggunakan konsentrasi H2SO4 20%. Isolat lignin kraft dibandingkan dengan lignin standar yang digunakan yaitu lignin indulin-AT. Tujuan dari analisa gugus fungsi adalah untuk mengetahui gugus fungsi yang ada pada lignin dari hasil isolasi maupun lignin standar yang digunakan. Menurut Sutiani (1997), spektrofotometerskopi inframerah merupakan salah satu teknik identifikasi struktur baik untuk senyawa organik maupun senyawa anorganik. Analisa ini merupakan metode semi empirik dimana kombinasi pita serapan yang khas dapat diperoleh untuk menentukan struktur senyawa yang terdapat pada suatu bahan. Energi dari kebanyakan vibrasi molekul berhubungan dengan daerah inframerah. Vibrasi inframerah dapat dideteksi dan diukur pada spektrum inframerah bila vibrasinya menghasilkan perubahan momen dipol. Daerah inframerah dibagi dalam daerah dekat (12800-4000 cm-1), daerah sedang (4000200 cm-1), dan daerah jauh (200-10 cm-1). Radiasi inframerah yang penting dalam penentuan struktur atau analisa gugus fungsi dan paling banyak digunakan untuk keperluan praktis adalah daerah inframerah sedang yaitu dengan bilangan gelombang antara 4000-650 cm-1 (Khopkar, 2002).

Menurut Nur (1989), inframerah merupakan salah satu jenis gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,78 sampai 1000 µm atau bilangan gelombang 12800 sampai 10 cm-1. Penggunaan inframerah yang paling banyak adalah pada daerah pertengahan dengan kisaran bilangan gelombang 4000 sampai 670 cm-1. Kegunaan yang paling penting adalah untuk identifikasi senyawa organik karena spektrumnya sangat komplek yang terdiri dari banyak puncak. Spektrum inframerah dari senyawa organik mempunyai sifat fisik yang khas, artinya kemungkinan dua senyawa mempunyai spektrum sama adalah kecil sekali. Energi radiasi inframerah akan diabsorpsi oleh senyawa organik sehingga molekulnya akan mengalami rotasi atau vibrasi. Setiap ikatan kimia yang berbeda seperti C-C, C=C, C=O, O-H dan sebagainya mempunyai frekuensi vibrasi yang berbeda sehingga kemungkinan dua senyawa berbeda akan mempunyai absorpsi yang sama adalah kecil sekali. Hasil identifikasi gugus fungsi isolat lignin dengan FT-IR menunjukkan pola serapan spektrofotometer yang sebagian besar mirip dengan lignin indulin-AT. Hasil identifikasi kedua lignin dapat dilihat pada Gambar 14 dan Tabel 7.

Gambar 14. Pita serapan pada spektrum inframerah isolat lignin dan lignin standar indulin-AT

Tabel 7. Pita serapan infra merah isolat lignin kraft dan lignin standar indulin-AT Kedudukan Pita Serapan Asal *) (cm-1)*) 1 3450-3400 Rentangan OH 2 2940-2820 Rentangan OH pada gugus metil dan metilena 3 1711.36 1715-1710 Rentangan C=O tak terkonjugasi dengan cincin aromatik 4 1661.36 1668.18 1675-1660 Rentangan C=O terkonjugasi dengan cincin aromatik 5 1602.27 1602.27 1605-1600 Vibrasi cincin aromatik 6 1513.63 1511.36 1515-1505 Vibrasi cincin aromatik 7 1463.63 1465.91 1470-1460 Deformasi C-H (asimetri) 8 1427.27 1427.27 1430-1425 Vibrasi cincin aromatik 9 1365.91 1365.91 1370-1365 Deformasi C-H (simetri) 1330-1325 10 1329.54 Vibrasi cincin siringil 11 1272.72 1270.45 1270-1275 Vibrasi cincin guaiasil 1085-1030 12 1040.91 1031.82 Deformasi C-H dan C-O *) menurut Hergert 1971 dalam Fengel 1995 No

Isolat Indulin-AT lignin 3409.09 3411.36 2836.36 2936.36

Berdasarkan Gambar 14, terlihat bahwa pada kedua lignin muncul peak yang sama yaitu pada bilangan gelombang sekitar 2350-2375 cm-1 dengan intensitas yang tajam. Hal ini diduga disebabkan oleh pengotor yang terkandung saat preparasi sampel. Pada bilangan gelombang 3750-4000 cm-1 yang menunjukkan gugus -OH dari kedua sampel juga menunjukkan absorbansi yang jauh berbeda. Hal ini diduga disebabkan oleh perbedaan kadar air dari kedua lignin. Berdasarkan Tabel 7 dapat dilihat bahwa isolat lignin kraft dan lignin standar indulin-AT berada dalam rentang pita serapan spektrofotometer FT-IR. Isolat lignin

kraft memiliki seluruh pita serapan spektrofotometer FT-IR,

sedangkan lignin standar indulin-AT tidak memiliki pita serapan 1330-1325 cm1

yang menunjukkan vibrasi cincin siringil dan pita serapan 1715-1710 cm-1

yang menunjukkan rentangan C=O tak terkonjugasi dengan cincin aromatik. Rentangan C=O tak terkonjugasi dengan cincin aromatik merupakan rantai karbon melingkar (C6) dengan ikatan C=O tak terkonjugasi.

Adanya pita serapan pada bilangan gelombang 1329,54 cm-1 dan 1272,72 cm-1 pada isolat lignin kraft menunjukkan bahwa lignin memiliki gugus siringil dan guaiasil yang merupakan prazat penyusun dalam lignin kayu daun lebar. Hal ini sesuai dengan sumber bahan baku lindi hitam kraft yaitu kayu eucalyptus yang merupakan jenis kayu daun lebar. Pada lignin indulin-AT, hanya memiliki gugus guaiasil pada pita serapan dengan bilangan gelombang 1270,45 cm-1 dan tidak memiliki gugus siringil. Hal ini menunjukkan bahwa lignin standar indulin-AT berasal dari kayu daun jarum. Berdasarkan penelitian Santoso (2003) yang menggunakan indulin-AT sebagai standar

juga

menunjukkan bahwa lignin indulin-AT cenderung didominasi oleh lignin guaiasil yang banyak terkandung dalam kayu daun jarum. Sugesty et al. (1986) menyatakan bahwa lignin pada jenis gymnosperms (kayu daun jarum) terdiri dari unit guaiasil, lignin pada jenis angiosperms (kayu daun lebar) terdiri dari unit guaiasil dan siringil, sedangkan pada jenis rumputrumputan terdiri dari unit guaiasil, siringil dan p-hidroksifenil. Menurut Santoso (1995), bilangan gelombang isolat lignin dari kayu sengon untuk lignin siringil berada pada bilangan gelombang sekitar 1320 cm-1. Menurut Hergert (1971) dalam Fengel (1995), serapan khas guaiasil dan siringil (vibrasi cincin) masing-masing terdapat pada bilangan gelombang sekitar 1270-1330 cm-1. Fengel (1995) menyatakan bahwa pergeseran bilangan gelombang mungkin saja terjadi disebabkan oleh adanya pengaruh struktur batas (bordering) pada inti aromatik yang terkandung dalam bahan yang dianalisis. Meskipun spektrum infra merah merupakan sifat khas senyawa-senyawa yang strukturnya sudah diketahui secara pasti, terdapat sejumlah ketidaktentuan bila menginterpretasi spektra IR lignin. Hal ini terutama disebabkan oleh dua faktor. Pertama, terdapat variasi yang besar dalam struktur dan komposisi lignin, tergantung pada asal sampel dan prosedur isolasi khusus. Kedua, variasi disebabkan oleh teknikteknik pengukuran lignin yang berbeda dalam pelarut yang sesuai, dalam bentuk film atau dalam bentuk penggunaan yang paling sering yaitu pellet kalium bromida.

KESIMPULAN

A.

Kesimpulan Lignin dapat diisolasi dari lindi hitam dengan cara pengendapan

menggunakan asam. Karakteristik kedua jenis lindi hitam secara visual berwarna coklat kehitaman. Lindi hitam sulfat (kraft) berwarna lebih gelap dibandingkan lindi hitam soda. Kedua jenis lindi memiliki bau yang tidak sedap yang disebabkan oleh adanya senyawa belerang bivalen diantaranya metil merkaptan, dimetil sulfida dan dimetil disulfida yang merupakan turunan dari hidrogen sulfida. Karakteristik lain dari kedua jenis lindi hitam adalah pengujian secara kimia yaitu pH, massa jenis, padatan total, abu tersulfatasi dan senyawa organik. pH lindi hitam soda adalah sebesar 9,50 dan lindi hitam sulfat sebesar 13,10. Massa jenis pada lindi soda sebesar 1,03 dan lindi sulfat sebesar 1,10, padatan total lindi soda sebesar 5,88% dan lindi sulfat sebesar 18,67%, abu tersulfatasi lindi soda sebesar 37,30% dan lindi sulfat sebesar 31,80% serta senyawa organik pada lindi hitam soda sebesar 62,70% dan lindi hitam sulfat (kraft) sebesar 68,20%. Kedua jenis lindi hitam memiliki karakteristik yang berbeda, diduga disebabkan oleh perbedaan jenis dan konsentrasi bahan kimia pemasak pulp yang digunakan kedua pabrik, perbedaan bahan baku yang digunakan serta perbedaan perbandingan antara jumlah bahan baku dan bahan kimia yang digunakan. Dari hasil analisis keragaman dengan α = 0,05 diperoleh hasil bahwa faktor jenis lindi hitam berpengaruh nyata terhadap rendemen, kadar lignin, pH, kadar metoksil dan bobot ekuivalen lignin, sedangkan faktor konsentrasi H2SO4 berpengaruh nyata terhadap rendemen, kadar lignin, pH dan bobot ekuivalen lignin. Interaksi antara jenis lindi hitam dan konsentrasi H2SO4 berpengaruh nyata terhadap rendemen dan kadar lignin. Lignin yang dihasilkan secara visual memiliki warna coklat kehitaman dan untuk lignin isolat kraft berwarna lebih gelap dibandingkan lignin isolat soda. Kondisi isolasi terbaik adalah kondisi dimana lignin yang dihasilkan memiliki nilai rendemen dan kadar lignin tetinggi. Berdasarkan hasil analisis 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 rata-rata dari kombinasi perlakuan terbaik adalah sebesar 27,74% dari padatan totalnya dan kadar lignin (kemurnian) rata-ratanya sebesar 81,48%. Isolat lignin ini memiliki nilai pH (keasaman) sebesar 2,70, kadar metoksil sebesar 3,30% dan bobot ekuivalen lignin sebesar 2067. Hasil identifikasi FT-IR dari isolat lignin kraft menunjukkan pola serapan spektro IR 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 pada lignin indulin-AT hanya memiliki gugus guaiasil yang menunjukkan bahwa lignin berasal dari kayu daun jarum.

B.

Saran 1. Perlu dicoba penggunaan konsentrasi H2SO4 diluar rentang 5-20%, untuk mengetahui pengaruhnya terhadap karakteristik isolat lignin. 2. Perlu dicoba isolasi lignin yang menggunakan variasi konsentrasi NaOH, untuk mengetahui pengaruhnya terhadap karakteristik isolat lignin.

DAFTAR PUSTAKA Achmadi, S. S. 1990. Kimia Kayu. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi. Pusat Antar Universitas. Ilmu Hayat. Institut Pertanian Bogor. Anonim. 2006. Pulping Process. http://www.lignin.info [12 Juni 2006] American Society for Testing and Material (ASTM). 1981. Methoxyl content of pulp and wood. ASTM 15120-81. ...............1980. pH Lignin content of pulp and wood. ASTM-D 1512-80a. Badan Pusat Statistik. 2000. Statistik Industri Besar dan Sedang. Bagian II. BPS. Jakarta-Indonesia. ................2001. Statistik Industri Besar dan Sedang. Bagian III. BPS. JakartaIndonesia. ................2002. Statistik Industri Besar dan Sedang. Bagian III. BPS. JakartaIndonesia. ................2003. Statistik Industri Besar dan Sedang. Bagian III. BPS. JakartaIndonesia. ...............2004. Buletin Statistik Perdagangan Luar Negeri. BPS. JakartaIndonesia ................2005. Buletin Statistik Perdagangan Luar Negeri. BPS. JakartaIndonesia Badan Standarisasi Nasional. 1990. SNI 06-1839-1990. Cara Uji Padatan Total, Alkali Total dan Alkali Aktif dalam Lindi Hitam. Badan Standarisasi Nasional. Jakarta. ................1991. SNI 06-2235-1991. Cara Uji Massa Jenis, Senyawa-senyawa Organik dan Anorganik dalam Lindi Hitam. Badan Standarisasi Nasional. Jakarta. Badan Penelitian Kehutanan Indonesia. 1997. Ensiklopedi Kehutanan Indonesia Edisi Pertama. Departemen Kehutanan Badan Penelitian dan Kehutanan. Jakarta. Barsinai, Y. L. dan M. Wayman. 1976. Separation of sugar and lignin in spent sulfite liquor by hidrolysis and ultrafiltration. Tappi 59(3) : 112.

Bahar, N. 1983. Pembuatan Pulp dengan Pelarut Organik (Studi Literatur). Kompilasi Simposium Selulosa dan Kertas V (3-5 Agustus 1983). Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa. Bandung. Casey, J.P. 1980. Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology. Vol.I. Interscience Publishers INC. New York. Connors, W.J, L.F. Lorenz and T.K. Kirk. 1978. Chromatographic Separation of Lignin Models by Molecular Weight using Sepandhex LH-20. Holzforschung 31(3) dalam Fengel, D. Dan G. Wegener. 1995. Kayu : Kimia, Ultrastruktur dan Reaksi. Gadjah Mada Press University. Yogyakarta. Damat. 1989. Isolasi Lignin dari Larutan sisa pemasak pabrik pulp dengan menggunakan H2SO4 dan HCl. Skripsi. Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Damris, M., Haryanto dan A. Bakar. 1999. Studi Pemanfaatan Lignin dari Limbah Pembuatan Pulp sebagai Pengkompleks untuk Analisis Logam Cu (II), Zn (II) dan Pb (II). Laporan Penelitian Starter Grant, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Jambi. Jambi. Fengel, D. dan G. Wegener. 1995. Kayu : Kimia, Ultrastruktur dan Reaksi. Gadjah Mada Press University. Yogyakarta. Gilligan, J. J. 1974. The Organic Chemicals Industries. dalam J.L. Pyle. Chemistry and the Technological Backlash. Prentice-Hall, Inc., New Jersey. Hergert, H. L. 1971. Infrared Spectra In Lignins : Occurrence, Formation, Structure and Reactions (Sarkanen, K.V. and Luwig, C.H., Eds). WileyInterscience, New York. Pp. 267-297. dalam Fengel, D. dan G. Wegener. 1995. Kayu : Kimia, Ultrastruktur dan Reaksi. Gadjah Mada Press University. Yogyakarta. Judoamidjojo, R. M., E.G. Said dan L. Hartoto. 1989. Biokonversi. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Direktorat Pendidikan Tinggi. Pusat Antar Universitas Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Jumina, D. Siswanta. dan A.K. Zulkarnain. 2000. Pemanfaatan Lignin dari Limbah Industri Kertas dan Serbuk Gergaji untuk Pembuatan Turunan Antibiotik C-9154. Laporan Penelitian Hibah Bersaing Perguruan Tinggi Tahun Anggaran 1998/1999 s/d 1999/2000. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Lembaga Penelitian Universitas Gadjah Mada.

Kim, H., M.K. Hill dan A.L. Fricke. 1987. Preparation of Kraft Lignin From Black Liquor. Tappi Journal 12 : 112-115. Kirk R. E. dan D. F. Othmer.1952. Encyclopedia of Chemical Technology. Vol.8. Pp.327-338. The Interscience Encyclopedia, Inc., New York. Khopkar, S.M. 2002. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI-Press, Jakarta. Lin, S. Y. dan Carlton W.Dence. 1992. Methods in Lignin Chemistry. Berlin Heidelberg : Springer-Verlag. Matjik, A. A dan I. M. Sumertajaya. 2002. Perancangan Percobaan dengan Aplikasi SAS dan Minitab Jilid 1. IPB Press, Bogor. Meier, H., Buchs, L., Buchala, A.J. dan Homewood, T. 1981. Nature 289, 821822. dalam Fengel, D. Dan G. Wegener. 1995. Kayu : Kimia, Ultrastruktur dan Reaksi. Gadjah Mada Press University. Yogyakarta. Nur, M.A. 1989. Spektroskopi. Pusat Antar Universitas-Institut Pertanian Bogor (PAU-IPB), Bogor. Nurhayati, T. dan R.A. Pasaribu. 1993. Isolasi dan Sifat Lignin dari Larutan Sisa Pemasak Pabrik Pulp. Jurnal Penelitian Hasil Hutan 11 (3) : 110-116. Rahmawati, N. 1999. Struktur Lignin Kayu Daun Lebar dan Pengaruhnya terhadap Laju Delignifikasi. Tesis. Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor. Rudatin, S. 1989. Potensi dan Prospek Pemanfaatan Lignin dari Limbah Industri Pulp dan Kertas di Indonesia. Berita Selulosa (25) 1 : 14-17. Departemen Perindustrian RI. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa. Bandung. ...............1991. Ultrafiltrasi Lindi Hitam Proses Sulfat Kayu Acasia Manginum. Berita Selulosa (27) 4. Departemen Perindustrian RI. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa. Bandung. Salminah, M. 2001. Karakteristik Lignin Hasil Isolasi Larutan Sisa Pemasak Pulp Proses Semi Kimia pada Berbagai Tingkat pH. Skripsi. Jurusan Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Bogor. Santoso, A. 1995. Pencirian Isolat Lignin dan Upaya Menjadikannya Sebagai Bahan Perekat Kayu Lapis. Tesis. Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor.

................2003. Sintesis dan Pencirian Resin Lignin Resorsinol Formaldehida untuk Perekat Kayu Lamina. Disertasi. Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor. Santoso, A. S. Ruhendi, S. S. Achmadi, dan Y. S. Hadi. 2001. Kualitas Kopolimer Lignin Fenol Formaldehida sebagai Perekat Kayu Lapis. Majalah Polimer Indonesia (4) 1 & 2. Pusat penelitian Fisika-LIPI. Bandung. Setiawan, Y.dan E. Ruhyat C.C. 2001. Pemanfaatan Lindi Hitam (Black Liquor) Industri Kertas Sembahyang (Joss Paper) Untuk Pembuatan Dispersan. Berita Selulosa (37) 3 & 4. Departemen Perindustrian RI. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa. Bandung. Sjostrom, E. 1995. Kimia Kayu : Dasar-dasar dan Penggunaannya Edisi 2. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Suhendra, A. 1992. Pembuatan Perekat Lignin Hasil Isolasi Larutan Sisa Pemasak Pulp. Skripsi. Fakultas teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Bogor. Sugesty, S. 1984. Analisa Lignin Klason dari Berbagai Bahan Baku. Simposium Selulosa dan Kertas VI. Bandung. ...............1991. Bahan-bahan Kimia Kayu yang Ada pada Kayu, Ampas Tebu, Jerami Serat Mekanisasi Pulping. Kursus Karyawan PT Leces 10 September – 15 Oktober. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Sellulosa. Sugesty, S. Nursyamsu, dan Dina A. 1986. Lignin dari beberapa bahan baku pulp. Berita Selulosa (12). Departemen Perindustrian RI. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa. Bandung. ................1986. Lignin dan kadar metoksil dari beberapa bahan baku pulp. Berita Selulosa (22) 2 & 3. Departemen Perindustrian RI. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Selulosa. Bandung. Sutiani, A.1997. Biodegradasi Polyblend Polystirene-Pati. Bidang Khusus Kimia Fisik. Program Studi Kimia, Program Pasca Sarjana ITB, Bandung. Technical Association of Pulp and Paper Industry (TAPPI). 1974. Lignin Content of Pulp and Wood. T222 05-74.

Lampiran 1. Prosedur Persiapan Sampel

a. pH Lindi hitam diukur nilai pH-nya menggunakan pH meter. b. Massa Jenis (SNI 06-2235-1991) Air dimasukkan ke dalam labu takar 50 ml (suhu ruang) yang telah diketahui beratnya, kemudian ditimbang (r2). Lindi hitam dimasukkan ke dalam labu takar (suhu ruang) yang telah dikeringkan terlebih dahulu, kemudian ditimbang (r1). Massa jenis dihitung sebagai perbandingan antara rapat massa contoh uji dengan rapat massa air.

M=

r1 r2

dimana : M = massa jenis lindi hitam r1 = rapat massa contoh uji (kg/m3) r2 = rapat massa air (kg/m3)

c. Padatan Total (SNI 06-1839-1990) Sebanyak 10 ml lindi hitam dimasukkan ke dalam cawan porselen yang telah diketahui beratnya, kemudian cawan yang berisi lindi hitam ditimbang (a). Sampel diuapkan di atas penangas air sampai kering, kemudian dimasukkan ke dalam oven pada suhu 105oC selama 4 jam. Setelah itu, didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Pemanasan dan penimbangan dilakukan sampai beratnya tetap (b). Padatan total dihitung dengan rumus sebagai berikut : P=

b × 100% a

dimana : P = padatan total dalam lindi hitam (%) a = berat contoh uji (gram) b = berat residu padatan total (gram)

d. Abu Tersulfatasi (SNI 06-2235-1991) Hasil penentuan padatan total dipanaskan dalam tanur sampai sebagian besar senyawa organiknya rusak (pemanasan jangan berlebihan), kemudian didinginkan dalam desikator. Residu dibasahi dengan air, kemudian ditambahkan satu tetes metil jingga dan ditambahkan asam sulfat pekat setetes demi setetes sampai warnanya berubah menjadi merah muda. Setelah itu, residu diuapkan pada penangas air sampai kering, kemudian diabukan dalam tanur pada suhu 700-725oC. Setelah diabukan residu didinginkan dalam desikator sampai suhu kamar dan ditimbang, kemudian residu dibasahi kembali dengan air dan ditambahkan satu tetes metil jingga. Jika masih terdapat warna merah muda, ulangi proses pemanasan dan pengabuan. Pemanasan dan penimbangan residu dilakukan sampai beratnya konstan. Residu yang dihasilkan merupakan abu tersulfatasi. Abu tersulfatasi dalam lindi hitam dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Q=

c × 0,563 × 100 b

di mana : Q = abu tersulfatasi dalam lindi hitam (%) c = berat residu abu sulfat (gram) b = berat residu padatan total (gram)

e. Senyawa Organik (SNI 06-2235-1991) Senyawa-senyawa organik dihitung dari nilai abu tersulfatasi yaitu : R = 100 – Q di mana : R = senyawa-senyawa organik dalam lindi hitam (%) Q = abu tersulfatasi dalam lindi hitam (%)

Lampiran 2. Prosedur Karakterisasi Isolat Lignin

a. Rendemen Rendemen lignin dihitung berdasarkan perbedaan berat antara lignin yang diperoleh setelah dikeringkan dengan berat padatan total dari lindi hitam yang digunakan. Lignin kering Rendemen (%) =

x 100 Padatan total lindi hitam

b. Kadar Lignin (Tappi T 222 05-74) Sebanyak 1 gram tepung lignin dimasukkan ke dalam gelas piala 100 ml dan ditambahkan 15 ml asam sulfat 72 %. Penambahan asam sulfat dilakukan perlahan-lahan didalam bak perendam sambil diaduk dengan pengaduk kaca selama 2-3 menit, kemudian gelas piala ditutup dengan gelas arloji dan dibiarkan pada suhu 20oC (dalam bak perendam) selama 2 jam dan sekali-kali dilakukan pengadukan. Sebanyak 300-400 ml air dimasukkan ke dalam erlenmeyer 1000 ml dan kemudian sampel dari gelas piala dipindahkan ke dalam labu erlenmeyer. Dibilas dan kemudian diencerkan dengan air sampai volumenya 575 ml sehingga konsentrasi asam sulfat mencapai 3 %. Larutan dipanaskan sampai mendidih dan dibiarkan selama 4 jam dengan api kecil. Volume dijaga agar tetap dengan menggunakan pendingin tegak, kemudian dibiarkan sampai endapan lignin mengendap sempurna. Larutan didekantasikan dan endapan dipindahkan secara kuantitatif ke cawan masir atau kertas saring yang telah diketahui beratnya. Endapan lignin dicuci dengan air panas sampai bebas asam (diuji dengan lakmus). Cawan masir atau kertas saring beserta endapan dikeringkan pada oven 105oC sampai berat konstan. Untuk menghitung kadar lignin di dalam tepung lignin dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut :

Kadar Lignin =

A × 100% B

dimana : A = berat lignin (gram) B = berat kering sampel (gram)

c. pH Lignin (ASTM D 1512-80a) Tepung lignin dihaluskan dengan menggunakan mortar, kemudian larutkan 1 gram tepung lignin dalam 10 ml aquadest mendidih dan kemudian ditambah dengan sedikit aseton atau etanol. Selanjutnya suspensi lignin dipanaskan selama 15 menit dan dijaga agar tidak sampai kekeringan (sampai berbentuk lumpur). Lumpur lignin didinginkan pada ruangan yang bebas asam. Keasaman lumpur lignin diukur dengan menggunakan pH meter. Pada saat dilakukan pengukuran pH, gelas piala diputar-putar sampai diperoleh pH konstan.

d. Bobot Ekuivalen Lignin (Santoso, 1995) Sebanyak 0.5 gram lignin isolat dimasukkan kedalam erlenmeyer 250 ml dan dibasahi dengan 5 ml etanol. Campuran tersebut dibubuhi dengan 1 gram NaCl kemudian ditambahkan 100 ml aquades dan 6 tetes indikator phenolpthalin. Larutan tersebut kemudian ditritasi dengan NaOH 0.1 N sampai pH 7.5. Bobot ekuivalen lignin isolat dapat dihitung dengan persamaan : BE

=

1000 x gram contoh (ml x N) NaOH

e. Kadar Metoksil (ASTM 15120-81) Sebanyak 0,5 gram lignin dibasahi dengan 5 ml etanol, kemudian disuspensikan dalam 100 ml aquadest yang berisi 1 gram NaCl. Selanjutnya

dinetralkan dengan NaOH 0,1 N menggunakan indikator phenolpthalin. Kemudian ditambahkan 25 ml NaOH 0,25 N, dikocok dan dibiarkan selama 30 menit pada suhu kamar dalam keadaan tertutup. Selanjutnya ditambahkan 25 ml HCl 0,25 N dan dititrasi dengan NaOH 0,1 N sampai akhir perubahan warna yang bertahan (sedikitnya 30 detik). Kadar metoksil ditentukan dengan rumus : ml NaOH x N NaOH x 3,1 Kadar Metoksil (%) = Berat Contoh (gram) Keterangan : 3,1 = Bobot molekul metoksil x 100 x (1 g / 1000 mg)

f. Identifikasi Gugus Fungsi Lignin dengan Spektrofotometer FT-IR Isolat lignin (sebanyak 1 mg tepung lignin) ditambahkan dengan KBr (sebanyak 150 mg), kemudian dibuat bentuk pelet yang selanjutnya dianalisis dengan spektrofotometer FT-IR (Spektrofotometer IR Shimadzu FTIR-8201 PC) dengan bilangan gelombang 4000 cm-1 sampai 400 cm-1.

Lampiran 3. Data Karakterisasi Isolat Lignin

1. Rendemen lignin (%) Lindi Hitam Konsentrasi H2SO4 (%) 5 10 15 20

Kraft Ulangan Ulangan Rata-rata 1 2 23,65 24,41 24,03 24,17 24,87 24,52 24,22 24,96 24,59 27,62 27,86 27,74

Soda Ulangan Ulangan 1 2 20,16 20,87 20,98 21,26 21,42 21,63 22,03 22,04

Rata-rata 20,52 21,12 21,53 22,04

2. Kadar lignin (%) Lindi Hitam Konsentrasi H2SO4 (%) 5 10 15 20

Kraft Ulangan Ulangan Rata-rata 1 2 77,15 77,23 77,19 79,30 79,45 79,38 80,07 80,27 80,17 81,43 81,52 81,48


Rata-rata 75,80 76,81 78,05 79,95

3. pH lignin Lindi Hitam Konsentrasi Kraft Soda H2SO4 (%) Ulangan Ulangan Ulangan Ulangan Rata-rata 1 2 1 2 5 2,97 2,98 2,98 2,88 2,94 10 2,93 2,94 2,94 2,71 2,77 15 2,80 2,85 2,83 2,65 2,69 20 2,69 2,71 2,70 2,58 2,61

Rata-rata 2,91 2,74 2,67 2,60

4. Kadar metoksil lignin (%) Lindi Hitam Konsentrasi Kraft H2SO4 (%) Ulangan Ulangan 1 2 5 2,12 2,56 10 2,60 2,63 15 2,74 3,12 20 3,23 3,37

Rata-rata 2,34 2,62 2,93 3,30


Rata-rata 2,30 2,39 2,33 2,40

5. Bobot ekuivalen lignin Lindi Hitam Konsentrasi Kraft Soda H2SO4 (%) Ulangan Ulangan Ulangan Ulangan Rata-rata 1 2 1 2 5 1315 1186 1251 1017 1023 10 1623 1317 1470 1135 1186 15 1963 1899 1931 1490 1581 20 2101 2033 2067 1806 1860

Rata-rata 1020 1160 1536 1833

Lampiran 4. Hasil Analisis Keragaman dan Uji Lanjut Duncan Rendemen 1. Analisis keragaman rendemen dengan nilai α = 0,05 Sumber Variasi Perlakuan Galat Total

db 7 8 15

Sumber Variasi Jenis Lindi Hitam Konsentrasi H2SO4 Jenis Lindi Hitam*Konsentrasi H2SO4

JK 81,290 1,149 82,440

KT 11,612 0,143

db 1 3

Tipe III JK 61,504 15,434

3

4,351

F-Hitung 80,80

Pr > F < ,0001

KT F-Hitung Pr>F 61,504 427,95 <,0001 5,144 35,80 <,0001 1,450

10,09

0,0043

• Nilai signifikansi (Pr > F) < α : berbeda nyata

2. Uji lanjut Duncan §

Uji lanjut Duncan terhadap rendemen faktor jenis lindi hitam Pengelompokan Duncan A B

§

Mean 25,220 21,298

N 8 8

Jenis Lindi Hitam Kraft Soda

Uji lanjut Duncan terhadap rendemen faktor konsentrasi H2SO4 Pengelompokan Duncan A B B C C

Mean 24,887 23,057 22,820 22,272

N 4 4 4 4

Konsentrasi H2SO4 (%) 20 15 10 5

§

Uji lanjut Duncan terhadap rendemen kombinasi antara faktor A dan B Pengelompokan Duncan

Mean

Kombinasi Perlakuan 2 A1B4 2 A1B3 2 A1B2 2 A1B1 2 A2B4 2 A2B3 2 A2B2 2 A2B1 yang sama menunjukkan faktor tidak N

A 27,740 B 24,590 B 24,520 B 24,030 C 22,035 CD 21,525 D E 21,120 E 20,515 • Huruf Pengelompokan Duncan berpengaruh nyata • Huruf Pengelompokan Duncan yang tidak sama menunjukkan faktor berpengaruh nyata

Lampiran 5. Hasil Analisis Keragaman dan Uji Lanjut Duncan Kadar Lignin 1. Analisis keragaman kadar lignin dengan α = 0,05 Sumber Variasi Perlakuan Galat Total

db 7 8 15

Sumber Variasi Jenis Lindi Hitam Konsentrasi H2SO4 Jenis Lindi Hitam*Konsentrasi H2SO4

JK 53,023 0,134 53,157

KT 7,574 0,016

F-Hitung 450,88

db 1 3

Tipe III JK 14,478 37,645

KT 14,478 12,548

3

0,900

0,300

Pr > F < ,0001

F-Hitung 861,79 746,93 17,86

Pr > F <,0001 <,0001 0,0007

• Nilai signifikansi (Pr > F) > α : tidak berbeda nyata • Nilai signifikansi (Pr > F) < α : berbeda nyata

2. Uji Lanjut Duncan §

Uji lanjut Duncan terhadap kadar lignin faktor jenis lindi hitam (A) Pengelompokan Duncan A B

§

Mean 79,552 77,650

N 8 8


Uji lanjut Duncan terhadap kadar lignin faktor konsentrasi H2SO4 (B) Pengelompokan Duncan A B C D

Mean 80,712 79,107 78,090 76,495

N 4 4 4 4


§

Uji lanjut Duncan terhadap kadar lignin kombinasi antara faktor A dan B Pengelompokan Duncan

Mean

Kombinasi Perlakuan 2 A1B4 2 A1B3 2 A2B4 2 A1B2 2 A2B3 2 A1B1 2 A2B2 2 A2B1 yang sama menunjukkan faktor tidak N

A 81,475 B 80,170 B 79,950 C 79,375 D 78,045 E 77,190 F 76,805 G 75,800 • Huruf Pengelompokan Duncan berpengaruh nyata • Huruf Pengelompokan Duncan yang tidak sama menunjukkan faktor berpengaruh nyata

Lampiran 6. Hasil Analisis Keragaman dan Uji Lanjut Duncan pH Lignin 1. Analisis keragaman keasaman dengan α = 0,05 Sumber Variasi Perlakuan Galat Total Sumber Variasi Jenis Lindi Hitam Konsentrasi H2SO4 Jenis Lindi Hitam*Konsentrasi H2SO4

JK 0,267 0,006 0,273

db 7 8 15

KT 0,038 0,001

db Tipe III JK 1 0,067 3 0,190 3

KT 0,067 0,063

0,009

0,003

F-Hitung 47,78

Pr > F < ,0001

F-Hitung Pr > F 84,50 <,0001 79,28 <,0001 4,04

0,0507



Uji lanjut Duncan terhadap keasaman faktor jenis lindi hitam Pengelompokan Duncan A B

§

Mean 2,858 2,728

N 8 8


Uji lanjut Duncan terhadap keasaman faktor konsentrasi H2SO4 Pengelompokan Duncan A B C D

Mean 2,942 2,837 2,747 2,647

N 4 4 4 4


• Huruf Pengelompokan Duncan yang tidak sama menunjukkan faktor berpengaruh nyata

Lampiran 7. Hasil Analisis Keragaman dan Uji Lanjut Duncan Kadar Metoksil 1. Analisis keragaman kadar metoksil dengan α = 0,05 Sumber Variasi Perlakuan Galat Total Sumber Variasi Jenis Lindi Hitam Konsentrasi H2SO4 Jenis Lindi Hitam*Konsentrasi H2SO4

JK 1,826 0,403 2,229

db 7 8 15

KT 0,260 0,050

db Tipe III JK 1 0,787 3 0,589 3

KT 0,787 0,196

0,449

0,149

F-Hitung 5,18

Pr > F 0,0170

F-Hitung Pr > F 15,62 0,0042 3,90 0,0551 2,97

0,0968

• Nilai signifikansi (Pr > F) > α : tidak berbeda nyata • Nilai signifikansi (Pr > F) < α : berbeda nyata 2. Uji Lanjut Duncan §

Uji lanjut Duncan terhadap kadar metoksil faktor jenis lindi hitam Pengelompokan Duncan A B

Mean 2,796 2,352

N 8 8


Lampiran 8. Hasil Analisis Keragaman dan Uji Lanjut Duncan Bobot Ekuivalen Lignin 1. Analisis keragaman bobot ekuivalen lignin dengan α = 0,05 Sumber Variasi Perlakuan Galat Total Sumber Variasi Jenis Lindi Hitam Konsentrasi H2SO4 Jenis Lindi Hitam*Konsentrasi H2SO4

JK db 7 2038530,438 8 66415,500 15 2104945,938

KT 291218,634 8301,937

db Tipe III JK 1 341932,563 3 1678433,688 3

18164,188

KT 341932,563 559477,896 6054,729

F-Hitung 35,08

Pr > F <,0001

F-Hitung 41,19 67,39

Pr > F 0,0002 <,0001

0,73

0,5628



Uji lanjut Duncan terhadap bobot ekuivalen lignin faktor jenis lindi hitam Pengelompokan Duncan A B

§

Mean 1679,63 1387,25

N 8 8


Uji lanjut Duncan terhadap bobot ekuivalen lignin faktor konsentrasi H2SO4 Pengelompokan Duncan A B C D

Mean 1950,00 1733,25 1315,25 1135,25

N 4 4 4 4


• Huruf Pengelompokan Duncan yang tidak sama menunjukkan faktor berpengaruh nyata

ISOLASI LIGNIN DARI LINDI HITAM (Black Liquor) PROSES PEMASAKAN PULP SODA DAN PULP SULFAT (Kraft) Oleh : AFNI ARIANI LUBIS F

Recommend Documents