PEMANFAATAN LIGNIN DARI LINDI HITAM SEBAGAI BAHAN BAKU PEREKAT LIGNIN RESORSINOL FORMALDEHIDA (LRF)

PEMANFAATAN LIGNIN DARI LINDI HITAM SEBAGAI BAHAN BAKU PEREKAT LIGNIN RESORSINOL FORMALDEHIDA (LRF)

SKRIPSI

Oleh: Harisyah Manurung 041203001/ Teknologi Hasil Hutan

DEPARTEMEN KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009

Harisyah Manurung : Pemanfaatan Lignin Dari Lindi Hitam Resorsinol Formaldehida (LRF), 2009. USU Repository © 2009

Sebagai Bahan Baku Perekat Lignin

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Usulan

: Pemanfaatan Lignin dari Lindi Hitam sebagai Bahan Baku Perekat Resorsinol Formaldehida : Harisyah Manurung : 041203001 : Teknologi Hasil Hutan

Nama Nim Program Studi

Menyetujui, Komisi Pembimbing

Ketua,

Anggota,

Ridwanti Batubara, S. Hut, MP NIP. 132 296 841

Iwan Risnasari, S.Hut, MSi NIP. 132 259 571

Mengetahui, Ketua Departemen Kehutanan

Dr. Ir. Edy Batara Mulya Siregar, MS NIP. 132 287 853



RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 9 April 1986 dari Bapak Abdurrachman Manurung dan Ibunda Murni Daulay, penulis merupakan anak ketiga dari empat bersaudara. Penulis memulai pendidikan pada tahun 1991-1992 di TK Karya Maju Medan, 1992-1998 di SD Swasta Al-Azhar Medan, 1998-2001 di SLTP Negeri 10 Medan, 2001-2004 di SMU Swasta Palapa Medan. Pada tahun 2004 penulis diterima di Universitas Sumatera Utara melalui jalur SPMB pada Jurusan Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan. Selama kuliah penulis pernah menjadi Asisten Praktikum Kimia Kayu, Perekat dan Perekatan dan Hama dan Penyakit Hasil Hutan pada tahun 2007. Penulis juga aktif dalam organisasi kampus seperti Bendahara di Himpunan Mahasiswa Silva (HIMAS) tahun 2008. Penulis melaksanakan Praktik Pengenalan dan Pengelolaan Hutan (P3H) pada tahun 2006 di Mandailing Natal, Praktik Kerja Lapangan di Perum PERHUTANI Unit II Jawa Timur pada tahun 2008. Penulis melakukan penelitian di HPHTI PT.Toba Pulp Lestari, Tbk pada bulan april 2008 dengan judul ” Pemanfaatan Lignin dari Lindi Hitam sebagai Bahan Baku Perekat Lignin Resorsinol Formaldehida (LRF)” dibawah bimbingan Ibu Ridwanti Batubara, S.Hut, M.P dan Ibu Iwan Risnasari, S.Hut, M.Si.



ABSTRACT HARISYAH MANURUNG. Lignin usefulness from black liquor like base substance of Lignin Resorsinol Formaldehida (LRF) glue. Under advisor Ridwanti Batubara, S. Hut, M. P and Iwan Risnasari, S. Hut, M. Si. The glue of lignin is glue from plants is used to plywood glue. The purpose of this research is utilization of waste pulp (form of black liquor) to get of lignin and used as base substance of glue. Methode is used by two stage, there are isolation lignin and make the LRF glue. The result of research indication that lignin content is 5,012%. For result tests of to acidity and gelatin time of glue have as according to used standar, however to solid content are not condense, viscosity and density of LRF glue which in test not yet fulfilled Standar Nasional Indonesia (SNI). As a whole the quality of yielded by LRF glue not yet fulfilled SNI. Keywords: black liquor, glue, lignin, resorsinol, formaldehida.



ABSTRAK HARISYAH MANURUNG. Pemanfaatan Lignin dari Lindi Hitam sebagai Bahan Baku Perekat Lignin Resorsinol Formaldehida (LRF). Dibawah bimbingan Ridwanti Batubara, S. Hut, M.P dan Iwan Risnasari S. Hut, M. Si. Perekat lignin merupakan perekat yang berasal dari tumbuhtumbuhan yang digunakan sebagai bahan perekat kayu lapis. Tujuan dari penelitian ini adalah memanfaatkan limbah pulp (berupa lindi hitam) untuk mendapatkan lignin dan digunakan sebagai bahan baku perekat. Metode yang dilakukan dengan dua tahapan, yaitu pengisolasian lignin dan pembuatan perekat LRF. Hasil penelitian menunjukkan rendemen yang diperoleh sebesar 5,012%. Hasil pengujian derajat keasaman dan masa gelatinasi sudah sesuai dengan standar yang digunakan, akan tetapi untuk kandungan padatan tidak menguap, kekentalan perekat dan berat jenis perekat LRF yang di uji belum memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI). Secara keseluruhan kualitas perekat LRF yang dihasilkan belum memenuhi SNI. Kata kunci: lindi hitam, perekat, lignin, resorsinol, formaldehida.



KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan segala berkat dan karunia-Nya penulis masih diberikan kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini dengan sebaik-baiknya. Penelitian ini yang berjudul ”Pemanfaatan Lignin dari Lindi Hitam Sebagai Bahan Baku Perekat Lignin Resorsinol Formaldehida (LRF)”, yang diajukan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana

Kehutanan di departemen

Kehutanan,

Fakultas Pertanian,

Universitas Sumatera Utara. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui banyaknya kandungan lignin yang terdapat dalam lindi hitam dari proses kraft dan potensinya sebagai bahan baku perekat serta mengetahui kualitas perekat LRF dengan bahan baku lignin dari lindi hitam PT.Toba Pulp Lestari, Tbk. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu, membimbing dan memberikan saran dalam menyelesaikan skripsi ini. Ucapan terima kasih ini penulis sampaikan kepada: 1. Kedua orangtua tercinta, Bapak Abdurrachman Manurung dan Ibu Murni Daulay, unde Masriah (Almh) abang Abdul Haris, kakak Ayu, kakak Nazwa dan adik Adinda. 2. Ibu Ridwanti Batubara, S.Hut, M.P dan Ibu Iwan Risnasari, S.Hut, M.Si selaku komisi pembimbing serta Bapak Arif Nuryawan, S.Hut,



M.Si dan Bapak Tito Sucipto, S.Hut yang telah banyak membantu dalam pencarian literatur. 3. Seluruh Staff dan karyawan di HPHTI PT.Toba Pulp Lestari, Tbk. 4. Seluruh dosen Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian yang telah membekali penulis dengan ilmu yang diberikan selama mengikuti proses perkuliahan. 5. Teman-teman seangkatan dan adik-adik Kehutanan dan terima kasih kepada keluarga besar. Penulis menyadari bahwa hasil penelitian ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis menerima kritikan dan saran yang membangun dari pembaca. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya.

Medan,

Februari 2009

Harisyah Manurung



DAFTAR ISI

Halaman ABSTRACT ................................................................................................ i ABSTRAK ................................................................................................. ii KATA PENGANTAR ................................................................................iii DAFTAR ISI .............................................................................................. v DAFTAR TABEL ..................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR.................................................................................viii DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. ix PENDAHULUAN Latar Belakang ................................................................................. Tujuan Penelitian ............................................................................. Manfaat Penelitian ........................................................................... Hipotesa Penelitian...........................................................................

1 3 3 3

TINJAUAN PUSTAKA Komponen Kimia Kayu .................................................................... 4 Lindi Hitam...................................................................................... 4 Lignin Kraft ..................................................................................... 5 Lignin .............................................................................................. 6 Struktur Lignin ................................................................................. 7 Klasifikasi dan Distribusi Lignin ...................................................... 7 Isolasi dan Penetapan Lignin ............................................................ 8 Perekat ............................................................................................ 11 Perekat Lignin ................................................................................. 11 Perekat Resorsinol Formaldehida .................................................... 12 Jenis-Jenis Kayu yang Digunakan pada Proses Pulping ................... 13 METODOLOGI Lokasi dan Waktu Penelitian ........................................................... Bahan dan Alat Penelitian ............................................................... Metode Penelitian ........................................................................... Persiapan Contoh uji ............................................................ Isolasi Lignin ....................................................................... Pembuatan Perekat Lignin Resorsinol Formldehida ............. Pengujian Kualitas Perekat .................................................. Berat Jenis ................................................................. Derajat Keasaman (pH) .............................................. Kandungan Padatan yang Tidak Menguap .................. Kekentalan (Viskositas) ............................................. Masa Gelatinasi.......................................................... Analisis Data ...................................................................................

16 16 17 17 17 19 19 19 20 20 20 21 21

HASIL DAN PEMBAHASAN Rendemen ....................................................................................... 23 Kandungan Padatan yang tidak Menguap ........................................ 25 Harisyah Manurung : Pemanfaatan Lignin Dari Lindi Hitam Resorsinol Formaldehida (LRF), 2009. USU Repository © 2009


Berat Jenis....................................................................................... 26 Gelatinasi ........................................................................................ 27 pH (Keasaman) ............................................................................... 28 Viskositas....................................................................................... 29 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan .................................................................................... 33 Saran .............................................................................................. 33 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 34 LAMPIRAN



DAFTAR TABEL

Halaman 1. Mutu fenol resorsinol formaldehida cair untuk perekat kayu lapis............................................................................ 22 2. Persentase perbandingan lignin ................................................................. 24 3. Data hasil pengujian dengan pembanding PRF .......................................... 31 4. Data penelitian yang dilakukan oleh Santoso............................................. 32



DAFTAR GAMBAR

Halaman 1. Bagan dasar untuk pemulihan lignin dan asam-asam karboksilat dari lindi hitam kraft ............................................................ 10 2. Bagan produk kimiawi yang berasal dari lignin teknis........................................ 10

3. Diagram alir proses isolasi lignin dari larutan sisa pemasak pulp ......................................................................................... 18 4. Alat untuk mengukur pH (pH meter) ....................................................... 20 5. Lindi hitam dan lignin ............................................................................. 24 6. Histogram kandungan padatan yang tidak menguap ................................ 25 7. Gambar Kandungan padatan yang tidak menguap ................................... 26 8. Histogram berat jenis .............................................................................. 27 9. Histogram gelatinasi ............................................................................... 28 10. Histogram pH (Keasaman) ...................................................................... 29 11. Histogram viskositas ............................................................................... 30



DAFTAR LAMPIRAN

Halaman 1. Data Hasil Penelitian................................................................................. 35 2. SNI Fenol Formaldehida ........................................................................... 36 3. Gambar-gambar Penelitian ........................................................................ 37



PENDAHULUAN

Latar Belakang Hutan Tanaman Industri (HTI) pada umumnya dibangun agar kayunya dapat digunakan untuk kebutuhan industri perkayuan, seperti plywood, kayu gergajian, dan pulp. Jenis tanaman yang utama pada HTI di Indonesia untuk pembuatan pulp adalah jenis tanaman fast growing species seperti jenis ekaliptus dan pinus. Batang kayu tanaman–tanaman ini merupakan bahan pokok yang digunakan untuk pembuatan pulp. Sisa hasil produksi dari pulp ini akan menghasilkan buangan hasil produksi yang tidak sedikit. Buangan yang dihasilkan dari proses pembuatan pulp pada HTI di Indonesia ini pada dasarnya belum dimanfaatkan dengan baik, yang sebenarnya memiliki daya guna yang lebih, ditambah lagi dengan perkembangan industri-industri di Indonesia belakangan ini yang semakin meningkat, hal ini memicu buangan yang kurang mendapat perhatian oleh setiap orang dalam jumlah yang tidak sedikit. Hal ini menjadi perhatian ketika buangan tersebut menyebabkan masalah, seperti adanya penyakit yang disebabkan oleh buangan hasil produksi tersebut. Tercemarnya air oleh buangan tersebut merupakan dampak negatif karena air adalah salah satu penunjang kehidupan manusia. Buangan dari pabrik pulp pada umumnya berupa padatan, cairan dan gas yang sangat berbahaya bagi manusia maupun lingkungan. Pada pengolahan buangan hasil produksi pulp, sudah cukup banyak orang yang



melakukan penetralan/memulihkan buangan hasil produksi pulp menjadi buangan yang tidak berbahaya lagi bagi manusia maupun lingkungan, tetapi untuk pemanfaatan yang lebih berdaya guna belum menjadi perhatian dari banyak orang. Lignin yang berasal dari lindi hitam merupakan buangan dari pembuatan pulp yang telah digunakan sebagai bahan perekat sejak dikenal pemasakan kayu dengan proses sulfit. Pemanfaatan lignin dari lindi hitam didasari pada pengurangan ketergantungan terhadap kebutuhan perekat sintetik sebagai hasil olahan asal minyak bumi yang merupakan sumber daya yang tidak terbarukan, mengurangi pencemaran lingkungan dan merupakan usaha untuk menekan biaya produksi pembuatan perekat (Nimz, 1983 dalam Santoso dan Jasni, 2003). Pada pembuatan perekat lignin dari lindi hitam ini, penggunaan resorsinol formaldehida dimungkinkan untuk digunakan. Resorsinol formaldehida memiliki kelebihan-kelebihan, diantaranya baunya kurang bila dibandingkan dengan phenol formaldehida, lebih cepat mengeras pada temperatur rendah, lebih aktif dari fenol formaldehida, tahan terhadap pengaruh cuaca, kelembaban tinggi, direbus air, suhu tinggi dan biodeteriorasi serta penggunaan untuk eksterior, untuk perkapalan, struktural dan untuk marine construction (Ruhendi dkk, 2007). Pada dasarnya lindi hitam yang berasal dari industri pulp dengan menggunakan proses kraft belum ada penelitian lebih lanjut untuk melihat kandungan ligninnya, sehingga perlu dilakukan penelitian terhadap lindi



hitam tersebut untuk pemisahan lignin dan memanfaatkan lignin tersebut sebagai perekat.

Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Mengetahui banyaknya kandungan lignin yang terdapat pada lindi hitam (Black Liquor) dari proses kraft dan potensinya sebagai bahan baku perekat. 2. Mengetahui kualitas perekat Lignin Resorsinol Formaldehida (LRF) dengan bahan baku lignin dari lindi hitam PT. Toba Pulp Lestari yang menggunakan proses kraft.

Manfaat Penelitian Adapun manfaat penelitian ini yaitu: 1. Tersedianya data besarnya kandungan lignin dari lindi hitam pada pembuatan pulp. 2. Memberikan alternatif pemanfaatan lindi hitam (black liquor) sebagai bahan baku perekat.

Hipotesa Penelitian Adapun hipotesa penelitian ini adalah pada lindi hitam terdapat lignin yang berpotensi untuk dibuat sebagai bahan baku perekat Lignin Resorsinol Formaldehida (LRF)



TINJAUAN PUSTAKA

Komponen Kimia Kayu Pada umumnya komponen kimia kayu daun maupun kayu jarum terdiri dari tiga golongan, yaitu: 1. Polisakarida, terdiri dari selulosa dan hemiselulosa 2. Lignin, dan 3. Zat ekstraktif Komposisi kimia untuk serat kayu jarum terdiri dari lignin 28±3%, selulosa 42±2%, hemiselulosa 27±2% dan zat ekstraktif 3±2%. Sedangkan untuk serat kayu daun lebar terdiri dari lignin 20±4%, selulosa

45±2%,

hemiselulosa

30±5%

dan

zat

ekstraktif

5±3%

(Sugesty, 1991 dalam Sudrajat, 1997).

Lindi Hitam Lindi hitam diperoleh dari pembuatan pulp dengan proses kraft yang menggunakan larutan putih (white liquor), yang secara selektif akan melarutkan lignin dan membuatnya lebih larut dalam cairan pengolah. Setelah proses ini larutan yang mengandung serat kayu terlarut kemudian masuk ke digester dan dipanaskan. Larutan hasil pemanasan yang berwarna hitam (black liquor) dipisahkan dari pulp. Black Liquor inilah lindi hitam tersebut (Fengel dan Wegener, 1995). Pembuatan pulp kraft, pada dasarnya lindi hitam kraft tersebut yang tertinggal terdiri atas tiga bagian yang berbeda, yaitu, lignin, produk-produk



degradasi karbohidrat dan resin serta asam-asam lemak (minyak tall). Adapun lignin dan produk-produk degradasi karbohidrat pada saat ini praktis hanya digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan energi untuk kebutuhan proses (Sjőstrőm, 1996).

Lignin Kraft Kebanyakan produk-produk degradasi lignin atau yang disebut “lignin kraft” dapat diendapkan dari lindi hitam dengan asam, tetapi bagianbagian lignin dengan berat molekul rendah tetap dalam larutan. Hasil pengendapan tergantung pada beberapa faktor, pertama-tama pada pH akhir lindi. Untuk penggunaan-penggunaan teknis adalah menguntungkan dengan menggunakan karbondioksida, tetapi tidak mungkin mencapai harga dibawah pH mendekati 8,5. Bila lindi diasamkan dengan menambahkan asam mineral kuat, lebih banyak lignin terendapkan. Karbondioksida membebaskan gugus-gugus hidroksil fenol asam lemah dari lignin, tetapi bukan gugus-gugus karboksilat kuat (Sjőstrőm, 1996). Pada

penggunaan-penggunaan

teknis,

lindi

hitam

pertama

dipekatkan dengan cara penguapan hingga kandungan padatan tinggi (25-30%), dan buih-buih sabun tall dapat dipulihkan sebelum pengendapan lignin. Agar supaya pengendapan lignin lebih banyak dan untuk pemulihan asam-asam alifatik (produk-produk degradasi karbohidrat), lindi, setelah tahap penguapan berikutnya dapat dibuat asam yang kuat dengan penambahan asam sulfat. Endapan-endapan lignin kraft yang diperoleh



setelah karbonasi dan penambahan asam sulfat dipisahkan dari lindi hitam dengan penyaringan (Sjőstrőm, 1996). Lignin kraft atau bentuk-bentuk modifikasinya dapat digunakan sebagai bahan pendispersi dan sebagai aditif dalam karet, resin, dan plastik. Kondensasi lignin kraft dengan formaldehida dan ikatan silang dengan fenol dapat menghasilkan polimer-polimer termosetting yang berguna sebagai perekat untuk produk-produk yang berbeda seperti kertas berlapis dan kayu lapis (Sjőstrőm, 1996). Kelarutan lignin yang diendapkan dapat dinaikkan dengan sulfonasi. Produk-produk yang dihasikan bersaing dengan lignosulfonat, tetapi karena kandungan gugus-gugus hidroksil fenol tinggi, maka lebih berguna dalam penggunaan-penggunaan tertentu, termasuk bahan-bahan tanin. Bagianbagian yang lebih pasti dan sempit dari segi berat molekul dapat diperoleh dengan fraksionasi lignin kraft atau lignin alkalis dengan penyaringan ultra. Dibandingkan dengan lignin yang tidak terfraksionasi, produk terfraksionasi lebih unggul dalam banyak penggunaan misalnya, untuk perekat (Sjőstrőm,1996).

Lignin Pada tahun 1838, Payen mereaksikan HNO3 pekat dengan kayu, hasilnya adalah residu padat dan berserat yang disebut selulosa (meskipun ada

juga polisakarida lain). Bagian terlarut yang lebih tinggi kadar

karbonnya, oleh Schulze pada tahun 1865 disebut lignin. Pada tahun 1897, Klason mempelajari lignosulfonat (lignin produk pabrik pulp sulfit), dan



menyimpulkan bahwa lignin terdiri dari fenilpropana. Lignin sebagai polimer baru diketahui pada tahun 1907, unit-unit fenil-propana saling berhubungan melalui ikatan eter (Achmadi,1990).

Struktur Lignin Lignin adalah polimer yang terdiri dari unit fenilpropana. Penyelidikan lignin didasarkan pada isolasi ligninnya, misalnya lignin kayugiling (milled wood lignin, MWL), lignin hasil degradasi oksidatif, reduksi, hidrolisis asam atau basa. Selanjutnya dilakukan identifikasi produk reaksi dengan teknik kromatografi dan spektroskopi (Achmadi,1990). Fenilpropana adalah unit dasar dari lignin sudah diketahui sejak lama, tetapi sulit diterima bahwa ada gugus aromatik. Adanya gugus aromatik dibuktikan oleh Lange pada tahun 1954 dengan spektroskopi ultraviolet (Achmadi,1990).

Klasifikasi dan Distribusi Lignin Lignin dapat dibagi ke dalam beberapa kelompok menurut unsur strukturalnya. 1. Lignin guaiasil: terdapat pada kayu jarum (26-32%), dengan prazat koniferil alkohol. 2. Lignin guaiasil-siringil: merupakan ciri kayu daun lebar (20-28%, pada kayu tropis >30%), dengan prazat koniferil alkohol: sinapsil alkohol, nisbah 4:1 sampai 1:2.



Penggolongan lain dapat juga dilakukan. Pada lignin konsentrasi tinggi terdapat dalam lamela tengah dan rendah dalam dinding sekunder (Achmadi,1990)

Isolasi dan Penetapan Lignin Sifat-sifat lignin yang disebabkan oleh struktur molekul dan letaknya dalam dinding sel, menyebabkan isolasi lignin dalam bentuk tak berubah, belum dapat dilakukan. Semua metode isolasi menunjukkan kekurangan, baik yang secara mendasar mengubah struktur lignin asli maupun melepaskan bagian lignin yang nisbi tak berubah. Metode isolasi lignin terbagi dalam 2 kelompok, yakni: 1. Metode yang menghasilkan lignin sebagai sisa (residu), 2. Metode yang melarutkan lignin, baik dengan ekstraksi pelarut atau membentuk turunan yang larut (Fengel dan Wegener, 1995). Metode isolasi lignin yang pertama acap kali dinamakan lignin asam, karena biasanya memanfaatkan H2SO4, HCl, atau campurannya. Konsentrasi H2SO4 biasanya berkisar dari 68-78% (biasanya 72%) kemudian diikuti dengan konsentrasi yang jauh lebih encer untuk menyempurnakan hidrolisis polisakarida. Semua pemisahan lignin dengan metode asam ini selalu mengakibatkan kondensasi lignin, dan masuknya unsur Sulfur atau Clor. Lignin yang diperoleh dengan cara ini tak mungkin digunakan untuk penelitian struktur (Fengel dan Wegener, 1995). Dalam kelompok metode pelarutan lignin, yang paling penting dalam menghasilkan lignin nisbi tak berubah ialah prosedur Bjőrkman.



Serbuk kayu digiling, kemudian diekstraksi dengan dioksana berair. Produknya lazim disebut lignin kayu giling (milled wood lignin, MWL). Walaupun lignin ini berangkali tidak identik dengan lignin asli dan produknya tidak mewakili lignin total yang ada dalam dinding sel, MWL dapat

dipandang sebagai

yang terbaik untuk penelitian struktur

(Fengel dan Wegener, 1995). Lignin organosolv yang diperoleh dari delignifikasi dengan etanol air ternyata tidak banyak berubah dan sampai batas analitis tertentu menyerupai MWL. Lignin sulfonat, lignin alkali, tiolignin dan lignin sulfat adalah

turunan

lignin

yang didapat

dari

limbah

pabrik

pulp

(Fengel dan Wegener, 1995). Penetapan lignin kayu adalah bagian penting dalam analisis kayu maupun dalam pencirian pulp. Metode kuantitatif dapat dibagi ke dalam 2 kelompok, yaitu: 1. Metode langsung; lignin ditetapkan dalam bentuk residu, 2. Metode tak langsung; kadar lignin dihitung -

sesudah kadar polisakarida ditetapkan, atau

-

ditetapkan secara spektrometri, atau

-

dihitung secara titrasi dengan pereaksi (pengoksidasi)

(Fengel dan Wegener, 1995).



Lindi Hitam ↓ Penguapan

→ Ekstraktif S

↓ →

CO2

Karbonasi

→ Lignin H2S

Penguapan

→ Na2CO3, NaHCO3

↓ H2SO4 →

Pengasaman

→ Lignin H2S

Penguapan

→ Asam-asam mudah menguap Na2SO4

↓ Asam-asam hidroksi ↓ Pemurnian Gambar 1 Bagan dasar untuk pemulihan lignin dan asam-asam karboksilat dari lindi hitam kraft (Sjőstrőm, 1996).

Vanilin Siringaldehida Asam vanilat

Fenol Asam karbonat Dimetil sulfida Ter

DMSO

DMS

Fusi alkalis Fenol Energi

Pembakaran Perekat

Lignin Teknis

Pirolisis

Komponen resin

400 - 500oC

Fenol Metana Karbonmonoksida Arang

Hidrogenolisis

Fenol Benzena

Ter Minyak

Bahan pendispersi Emulsifier

700 - 1000oC

Percikan Gas sintetik Eteana Benzena Arang

Etuna

Gambar 2 Bagan produk kimiawi yang berasal dari lignin teknis (Santoso, 2003)



Perekat Penelitian untuk mengembangkan perekat-perekat yang memuaskan dari bermacam-macam bahan organik alami telah mempertunjukkan kemampuan untuk menggantikan petrokemikalia. Dua sumber alami yang mungkin dari resin tipe eksterior adalah kulit kayu dan senyawa-senyawa lignin

yang

diperoleh

dalam

pembuatan

pulp

kayu

(Haygreen dan Bowyer, 1996). Perekat adalah penyambung antara dua atau lebih pada permukaan benda yang berbeda maupun sejenis untuk dijadikan satu. Keadaan suatu perekat ditentukan oleh metode aplikasinya. Perekat cair pada umumnya lebih mudah digunakan, secara mekanis penyebarannya pada permukaan benda yang halus dan rata akan tercapai, sedangkan untuk permukaan yang tidak rata sebaiknya menggunakan sapuan (kuas) atau semprot (spray). Setiap bahan perekat pada umumnya mempunyai keunggulan dan kelemahan masing-masing, termasuk di dalamnya faktor harga, maka banyak

hasil

penelitian

terfokus

pada

modifikasi

dengan

tujuan

mendapatkan bahan perekat yang mempunyai spesifikasi khusus dengan harga ekonomis. Sebagai contoh, produk modifikasi bahan perekat konvensional adalah melamin urea formaldehida (MUF), melamin urea fenol formaldehida (MUPF), tanin urea formaldehida (TUF), dan lignin sulfonat (Pizzi,1983 dalam Yanto,2007).

Perekat Lignin Lignin adalah suatu produk alami yang dihasilkan oleh semua tumbuhan berkayu. Merupakan komponen kimia dan morfologi ciri dari Harisyah Manurung : Pemanfaatan Lignin Dari Lindi Hitam Resorsinol Formaldehida (LRF), 2009. USU Repository © 2009


jaringan tumbuhan tingkat tinggi. Kandungan lignin mencapai 15-40% dari berat kering kayu dengan variasi menurut jenis kayu, kondisi pertumbuhan, bagian dari tumbuhan dan banyak faktor lain. Dari segi morfologi, lignin merupakan senyawa amorf yang terdapat dalam lamela tengah, dinding primer maupun dalam dinding sekunder. Selama perkembangan sel, lignin dimasukkan sebagai komponen terakhir di dalam dinding sel, menembus di antara fibril dan berfungsi sebagai penguat dinding sel (Ruhendi dkk, 2007). Pada proses pembuatan pulp, lignin merupakan limbah yang tidak bernilai dan diusahakan untuk dihilangkan. Penggunaan lignin sebagai perekat dimulai sejak dimulainya pembuatan pulp sulfat (spent sulfite liquor/SSL). Pada dasarnya pembuatan lignin sebagai perekat hampir sama seperti pada fenol formaldehida, karena keduanya mempunyai komponen kimia yang hampir sama yaitu dari gugus fenolik, sehingga menyebabkan lignin dapat digunakan untuk mensubstitusi fenol formaldehida (Ruhendi dkk, 2007).

Perekat Resorsinol Formaldehida Isolat lignin yang diperoleh dari lindi hitam memiliki struktur kimia yang dominan terdiri atas siringil dan guasil (49%) dengan nisbah siringil terhadap guaiasil sebesar 1:2,5, serta mengandung gugus fungsi khas, yaitu hidroksifenolik dan metoksil. Lignin ini efektif bila digunakan secara bersama dengan resorsinol dalam bereaksi dengan formaldehida, sehingga dalam kondisi basa terbentuk kopolimer lignin resorsinol formaldehida, sebagai perekat kempa dingin untuk kayu lamina (Ruhendi dkk, 2007).



Pada penggunaannya resorsinol formaldehida yang digunakan sebagai perekat adalah berupa novolak yang dihasilkan dari kondensasi resorsinol dan formaldehida dengan perbandingan molar 2 : (1-1,5) dan dapat berlangsung pada keadaan basa maupun asam. Agar novolak itu dapat berfungsi sebagai perekat maka untuk mencapai tahap resite dapat dilakukan sehingga

dengan cara penambahan para-formaldehida yang cukup dapat

dicapai

perbandingan

molar

sekitar

1

:

1

(Ruhendi dan Hadi, 1997 dalam Ruhendi dkk, 2007). Kelebihan resorsinol formaldehida adalah baunya kurang bila dibandingkan dengan fenol formaldehida, lebih cepat mengeras pada temperatur rendah, lebih aktif dari fenol formaldehida, tahan terhadap pengaruh cuaca, kelembaban tinggi, direbus air, suhu tinggi dan biodeteriorasi serta penggunaan untuk eksterior, untuk perkapalan, struktural dan untuk marine construction (Ruhendi dkk, 2007).

Jenis-Jenis Kayu yang Digunakan pada Proses Pulping Kayu Ekaliptus (Eucalyptus urophylla Blake.) Eucalyptus urophylla termasuk famili Myrtaceae yang terdiri dari 500 jenis dan 138 varietas dan merupakan tumbuhan yang endemik di Australia dan kepulauan sebelah utara Timor, Irian, dan Philipina. Nama Eucalyptus urophylla diberi oleh Dr. Blake. Nama urophylla berasal dari Yunani, yaitu auro yang berarti ekor, dan phylla berarti daun (Suhaendi dan Djalpulus, 1978 dalam Purba, 1999).



Sistematika Eucalyptus urophylla dalam dunia tumbuhan sebagai berikut : Divisio

: Spermathophyta

Sub Divisio

: Angiospermae

Kelas

: Dicotyledon

Ordo

: Myrtales

Famili

: Myrtaceae

Genus

: Eucalyptus

Spesies

: Eucalyptus urophylla

(Suhaendi dan Djalpulus, 1978 dalam Purba, 1999)

Kayu Pinus (Pinus merkusii Jungh. et. De Vriese.) Pinus merkusii Jungh. Et de Vriese termasuk famili pinaceae, sinonim dengan P. sylvestris auct. Non. L, P. Sumatrana Jungh, P. Finlaysoniana Blume, P. Latteri Mason, P merkusii var. Tokinensis, P. Merkusiana Cooling & Gaussen. Nama daerah : damar batu, huyam, kayu sala, sugi, tusam (Sumatera), pinus (Jawa), Sral (Kamboja), Thong Mu (Vietnam), Merkus

Tingyu

(Burma),

Pine (Amerika

Tapusan (Filipina),

Indochine Pine,

Serikat,

dan

Inggris)

lain-lain

(Harahap dan Izudin, 2002 dalam Pangaribuan 2007) Menurut Harahap dan Izudin, 2002 dalam Pangaribuan 2007, klasifikasi P. Merkusii adalah sebagai berikut: Divisio

: Spermathophyta

Sub Divisio

: Gymnospermae



Kelas

: Coniferae

Ordo

: Pinales

Famili

: Pinaceae

Genus

: Pinus

Spesies

: Pinus merkusii Jungh. et. De Vriese

Mangium (Acacia mangium Willd.) Daerah penyebaran alaminya meliputi daerah Queensland, Australia bagian utara, Irian Jaya bagian utara (Fak-Fak dan Tomage), Kepulauan Aru, Maluku Selatan, Seram bagian barat dan daerah Bentuas Kalimantan Timur. Satu-satunya yang menjadi faktor pembatas Acacia mangium yaitu tidak dapat tumbuh dengan baik pada ketinggian tempat lebih dari 300 meter di atas permukaan laut. Taksonomi dari Acacia mangium menurut Khaerudin, 1993 dalam Capah, 2007 sebagai berikut: Divisio

: Spermathophyta

Sub Divisio

: Angiospermae

Kelas

: Dicotyledon

Ordo

: Caesalpinia

Famili

: Caesalpiniaceae

Genus

: Acacia

Spesies

: Acacia mangium Willd.



METODOLOGI

Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April sampai dengan bulan Desember 2008. Tempat penelitian di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk (pengambilan sampel), Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Departemen Kehutanan dan Laboratorium Teknologi Hasil Pertanian, Universitas Sumatera Utara.

Bahan dan Alat Penelitian Bahan Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: lindi hitam pulp dari kayu ekaliptus (Eucalyptus urophylla), Pinus (Pinus merkusii), Akasia (Acacia mangium) yang diperoleh dari PT. Toba Pulp Lestari, Tbk, bahan kimia yang digunakan antara lain: asam sulfat 2 N, NaOH 0,1 N, NaOH 10%, NaOH 50%, Resorsinol dan Formaldehida.

Alat Penelitian Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: erlenmeyer, indikatoruniversal pH, kertas saring, alumunium foil, batang pengaduk, sarung tangan, masker, timbangan elektrik, oven, desikator, sentrifius, cawan petri, pipet tetes, gelas ukur, saringan 100 mesh, viskometer, tabung reaksi, pH-meter, dan tabung piknometer.



Metode Penelitian 1. Persiapan Contoh Uji Lindi hitam yang merupakan cairan sisa pemasak dari pembuatan pulp diambil dan disaring, untuk memisahkan larutan pemasak pulp dari serat-serat kayu yang tersisa.

2. Isolasi Lignin Isolasi lignin dari sisa larutan pemasak pulp dilakukan dengan memasukkan 200 ml larutan sisa pemasak kedalam erlenmeyer dan ditetesi dengan asam sulfat 2 N, dengan perlahan-lahan (1 ml per menit) sampai larutan sisa menunjukkan pH 2. Penurunan pH dimaksudkan agar lignin yang semula larut akan mengendap, karena terjadinya reaksi kondensasi. Larutan pemasak ini kemudian disentrifus dengan kecepatan 2.500 rpm dengan waktu 25 menit. Endapan lignin yang terbentuk dilarutkan dengan larutan NaOH 0,1 N dan disaring. Selanjutnya larutan lignin diendapkan lagi dengan penambahan asam sulfat, dilakukan kembali seperti diatas. Metode pemisahan ini disebut dengan pengendapan berulang (reprepitasi). Endapan lignin yang diperoleh lalu dicuci dengan air panas dan terakhir dengan air dingin sampai air pencuci tak asam lagi. Hal ini dapat diketahui dengan menghitung pH air pencuci tersebut. Lignin ini kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu sekitar 500C, lalu dihaluskan dan diayak dengan menggunakan saringan 100 mesh (lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2). Lignin yang diperoleh, siap untuk digunakan sebagai bahan



perekat. Rendemen dinyatakan dalam persen bobot (gram) per volume larutan sisa pemasak (ml).

Larutan Sisa Pemasak

Filtrasi

Serat

Larutan Sisa Pemasak Pengasaman

Supernatan

Endapan Lignin Dilarutkan dengan NaOH

Padatan Non Lignin

Larutan Lignin Pengasaman

Supernatan

Endapan Lignin Pencucian dengan H2SO4 Endapan Lignin Pencucian dengan Air Pengeringan

Supernatan

Lignin

Gambar 3 Diagram alir proses isolasi lignin dari larutan sisa pemasak pulp (Ruhendi dkk, 2007).



3. Pembuatan Perekat Lignin Resorsinol Formaldehida Komposisi aplikatif perekat lignin resorsinol formaldehida adalah pada resin yang bernisbah mol lignin (L) : resorsinol (R) : formaldehida (F) = 1 : 0,5 : 2 ; 1 : 0,3 : 2 ; dengan kadar aditif 1,5% dari resin padatnya. Penggunaan variasi resorsinol pada pembuatan ini, pada dasarnya ingin melihat keefektifan mana yang paling baik. Resorsinol ini juga digunakan untuk

membantu

formaldehida

dalam

bereaksi

dengan

lignin

(Ruhendi dkk, 2007).

4. Pengujian Kualitas Perekat (Citraningtyas, 2002) a. Berat jenis Prosedur pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Timbang piknometer kosong (W1). 2. Masukkan air suling ke dalam piknometer hingga penuh, kemudian tutup, jangan sampai ada gelembung udara didalamnya. 3. Bersih dan keringkan bagian luar piknometer yang berisi air suling tersebut, kemudian timbang (W2). 4. Keluarkan air dari dalam piknometer, bersih dan keringkan. 5. Masukkan contoh uji perekat ke dalam piknometer hingga penuh dan tutup, jangan sampai ada gelembung udara. 6. Bersih dan keringkan bagian luar piknometer yang berisi contoh uji tersebut, kemudian timbang (W3). 7. hitung, bobot jenis dengan persamaan: Bobot Jenis =

(W 3 − W 1) (W 2 − W 1)



b. Derajat keasaman (pH) Pengukuran pH dilakukan dengan pHmeter, melalui tahapan sebagai berikut: 1. Standardisasikan pHmeter dengan menggunakan larutan buffer pH 7 dan pH 10. 2. Tuangkan contoh ke dalam piala 200 ml secukupnya dan lakukan pengukuran terhadap pH contoh.

Gambar 4 pH meter.

c. Kandungan padatan yang tidak menguap Pengujian kadar kandungan padatan yang tidak menguap dilakukan dengan prosedur sebagai berikut: 1. Timbang contoh sebanyak 1,5 gram dan masukkan ke dalam cawan (W1). 2. Kemudian keringkan selama 3 jam pada suhu (105±2)0C, dinginkan dalam desikator dan timbang (W2). 3. Hitung sisa penguapan dengan persamaan: Sisa penguapan (%) = (W2/W1) x 100%



d. Kekentalan (Viskositas) Kekentalan perekat diukur dengan menggunakan viskometer, dengan tahapan sebagai berikut: 1. Diukur masa perekat yang akan digunakan sebanyak ±6 gr. 2. Kemudian perekat yang sama diukur volumenya sebanyak ± 5 ml. 3. Lalu perekat dimasukkan ke dalam viskometer secara perlahan. 4. Setelah perekat masuk ke dalam viskometer, kemudian perekat dihisap melalui labu pengukur sampai batas atas pipa kapiler. 5. Kemudian perekat dari atas pipa kapiler dibiarkan turun sampai bagian bawah dari pipa kapiler. 6. Kemudian dihitung waktunya. Waktu yang dihitung adalah waktu yang dibutuhkan perekat untuk turun dari bagian atas ke bagian bawah pipa kapiler.

e. Masa gelatinasi Prosedur pengujian masa gelatinasi adalah sebagai berikut: 1. Timbang ± 10 gram contoh uji dan masukkan ke dalam tabung reaksi, kemudian tutup. 2. Panaskan di atas penangas air pada suhu 1000C, permukaan contoh diletakkan 2 cm di bawah permukaan air. 3. Amati waktu yang dibutuhkan contoh uji dalam tabung tergelatin dengan cara memiringkan tabung reaksi dan terlihat contoh uji tidak mengalir lagi.



Analisis Data Analisa data yang dilakukan berupa penghitungan rendemen lignin dari lindi hitam pulp kraft dengan rumus sebagai berikut: Rendemen (%) =

output x 100% input

Hasil pengujian yang diperoleh dari penelitian kemudian di bandingkan dengan mutu perekat Fenol Formaldehida cair. Mutu fenol formaldehida cair untuk perekat kayu lapis dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Persyaratan mutu fenol formaldehida cair untuk perekat kayu lapis No Parameter Satuan Persyaratan 1

Bentuk

-

Cair

2

Kenampakan

-

Merah kehitaman dan bebas dari kotoran

3

pH (250C)

4

-

10,0-13,0

Kekentalan (250C)

cps

130-300

5

Berat Jenis (250C)

-

1,165-1,200

6

Sisa Penguapan

%

40-45

7

Masa Gelatinasi (1000C)

Menit

> 30



HASIL DAN PEMBAHASAN

Rendemen Berdasarkan hasil isolasi lignin dari lindi hitam, maka persen rendemen lignin yang diperoleh adalah sebesar 5,012%. Nilai output ini di dapat dari hasil isolasi lignin dari lindi hitam seberat 120,3 gram dibandingkan dengan volume atau input bahan baku sebesar 2000 ml atau setara dengan 2400,2 gram. Rendemen ini diperoleh dari 2400,2 gram larutan lindi hitam, dimana lignin yang diperoleh dari perpaduan beberapa macam kayu. Kayu yang dipergunakan pada saat lindi hitam ini diperoleh tersusun dari kayu ekaliptus, pinus dan mangium. Perpaduan antara beberapa kayu inilah yang mempengaruhi besarnya rendemen lignin yang diperoleh dari lindi hitam karena setiap kayu memiliki kandungan lignin yang berbeda-beda. Lignin pada pinus yang merupakan kayu lunak berkisar antara 2530%, sedangkan pada ekaliptus dan mangium yang merupakan kayu keras berkisar antara 18-25%. Perpaduan jenis kayu dan faktor dari umur kayu saat di panen (biasanya yang masih berumur muda, berkisar umur 3-5 tahun, dimana pada umur 3-5 tahun tersebut pembentukan kayu tersebut masih sedikit menghasilkan lignin kayu) yang berpengaruh terhadap rendemen lignin yang diperoleh. Untuk lebih jelasnya perbedaan lignin kayu dapat dilihat pada Tabel 2.



Tabel 2 Persentase perbandingan lignin Kayu lunak (%) Kayu Kulit Lignin 25-30 40-55 Polisakarida 66-72 30-48 Ekstraktif 2-9 2-25

Kayu keras (%) Kayu Kulit 18-25 40-50 74-80 32-42 2-5 5-10

Sumber: Harkim dan Rowe (1971) dalam Haygreen dan Bowyer (1996).

Perekat LRF (Lignin Resorsinol Formaldehida) dalam beberapa hal, kopolimer lignin resorsinol formaldehida yang dibuat pada berbagai komposisi nisbah mol, yang selanjutnya disebut resin LRF. Resin LRF yang diperoleh memiliki sifat fisis berupa cairan berwarna coklat kehitaman dan berbau khas fenol. Warna yang dihasilkan diduga berasal dari perpaduan lignin isolat dengan resorsinol yang merupakan senyawa fenolik mengandung 1 gugus hidroksi tambahan pada inti aromatik, membentuk posisi meta (Pizzi dalam Santoso, 2003).

A

B

Gambar 5 Lindi hitam (A), dan Lignin (B).

Berdasarkan SNI fenol resorsinol formaldehida bentuk dari perekat lignin resorsinol formaldehida sudah sesuai dengan standar yaitu berbentuk cair. Selain itu kenampakan perekat juga sudah sesuai yaitu berwarna merah kehitaman.



Kandungan Padatan yang tidak Menguap Nilai rata-rata dari kandungan padatan yang tidak menguap dengan perbedaan dalam penggunaan resorsinol dapat dilihat pada Gambar 6.

Kandungan padatan yang tidak menguap (%)

60 49,06

46,8

50 40 30 20 10 0

LRF(1:0,3:2)

LRF(1:0,5:2)

Perbandingan Resorsinol (mol)

Gambar 6 Histogram kandungan padatan yang tidak menguap.

Nilai rata-rata kadar padatan perekat Lignin Resorsinol Formaldehida yang dihasilkan adalah 46,80% dan 49,06%. Dari data diatas untuk LRF (1:0,5:2) dan LRF (1:0,3:2)

tidak sesuai dengan standar PF karena hasil yang

diperoleh lebih besar dari standar yang disyaratkan yaitu sebesar 40-45%. Bila dilihat pada penelitian sebelumnya juga tidak berbeda jauh hasil yang diperoleh dari penelitian diatas, yaitu 32,08% dan 38,11% (Santoso, 2003). Hasil yang diperoleh, perbandingan resorsinol dalam pembuatan perekat ini menunjukkan dengan bertambahnya resorsinol maka bertambah pula kandungan padatan yang tidak menguap. Hal ini juga terbukti dari penelitian

sebelumnya

yang

dari

perbandingan

resorsinol

0,3-1,1

peningkatan padatannya dari 32,08-43,17 (Santoso 2003). Gambar 7 adalah gambar padatan yang tidak menguap.



Gambar 7 Kandungan padatan yang tidak menguap.

Meningkatnya resin padat, mengindikasikan bahwa penambahan resorsinol semakin menambah sempurnanya reaksi kopolimerisasi, sehingga molekul-molekul yang terkandung dalam resin makin meningkat. Dengan demikian diharapkan akan semakin banyak molekul-molekul perekat yang akan bereaksi dengan kayu ketika berlangsung proses perekatan, sehingga tercipta keteguhan rekat yang lebih baik. Menurut Vick dalam Santoso (2003), ikatan rekat maksimum dapat dicapai jika perekat membasahi semua permukaan adheren sehingga terjadi kontak antara molekul perekat dan molekul kayu, dengan demikian daya tarik antar-molekul antara kayu dan perekat dapat lebih sempurna. Jadi peningkatan kadar resin padat cenderung meningkatkan kualitas perekatan.

Berat Jenis Nilai rata-rata dari berat jenis perekat lignin resorsinol formaldehida yang dibuat dengan lignin sebagai binder dapat dilihat pada Gambar 8.



1,14

1,15

LRF(1:0,3:2)

LRF(1:0,5:2)

Berat jenis

1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Pe rbandingan Re sorsinol (mol)

Gambar 8 Histogram berat jenis.

Adapun berat jenis perekat LRF (1:0,5:2) yaitu sebesar 1,15 dan untuk LRF (1:0,3:2) nilai berat jenisnya 1,14 tidak memenuhi standar fenol formaldehida yang mensyaratkan berat jenis berkisar antara 1,165-1,200, akan tetapi memenuhi untuk penelitian yang dilakukan sebelumnya yang hasilnya berkisar antara 1,16-1,29 (Santoso, 2003). Berat jenis resin perekat cenderung meningkat dengan bertambahnya mol resorsinol, hal ini sejalan dengan Cowd dalam Santoso (2003), yang mengemukakan bahwa pengembangan kekristalan diikuti oleh peningkatan massa jenis. Namun dalam Santoso (2003), penambahan resorsinol sampai 1,1 mol masih belum menyamai kadar resin padat perekat PRF.

Gelatinasi Masa gelatinasi adalah waktu yang dibutuhkan perekat untuk mengental atau menjadi gel sehingga tidak dapat ditambahkan lagi dengan bahan lain dan siap untuk direkatkan (Salomon, 1967 dalam Meda, 2006 diacu dalam Ruhendi dkk, 2007) . Nilai rata-rata masa glatinasi untuk perekat lignin resorsinol formaldehida ini dapat dilihat pada Gambar 9.



104

102,67

Waktu Glatinasi (menit)

102 100 98 96

94,33

94 92 90 LRF(1:0,3:2)

LRF(1:0,5:2)

Perbandingan Resorsinol (mol)

Gambar 9 Histogram waktu gelatinasi (menit)

Gelatinasi pada hasil yang diperoleh telah memenuhi standar, dimana hasil rata-rata yang di peroleh lebih panjang yaitu 94,33 dan 102,67 menit, hal ini juga sesuai dengan penelitian sebelumnya yang bernilai 125140 menit (Santoso, 2003). Hasil di atas sesuai untuk standar fenol formaldehida yang syaratnya >30 menit. Waktu tergelatin mewakili pot life resin. Resin LRF yang dibuat memiliki waktu tergelatin lebih panjang daripada perekat PF yang digunakan sebagai pembanding. Hal ini mengisyaratkan bahwa resorsinol yang terikat pada lignin yang dimetiolasi pada kondisi basa sehingga terbentuk rantai cabang, seperti yang dikutip dari Pizzi (1994) dalam Santoso (2003). Hal ini berakibat terbatasinya kekristalan LRF, sehingga resin tersebut lebih amorf daripada PF.



pH (Keasaman) Nilai rata-rata pH perekat lignin resorsinol formaldehida dari seluruh percobaan yang dilakukan pH tersebut memiliki rata-rata 10,67 (Gambar 10). 12

10,67

10,67

LRF(1:0,3:2)

LRF(1:0,5:2)

pH (Keasaman)

10 8 6 4 2 0 Perbandingan Resorsinol (mol)

Gambar 9 Histogram pH (Keasaman)

Dalam pembuatan lignin resorsinol formaldehida ini ditambahkan NaOH yang berfungsi sebagai katalis untuk mempercepat reaksi antara lignin, resorsinol dan formaldehida. Menurut Pizzi dalam Citaningtyas 2002, kenaikan pH diatas 3 mengakibatkan proses pereaksian semakin cepat. Hal ini terjadi karena katalis NaOH tersebut menyebabkan pengaktifan lignin dengan resorsinol dan formaldehida. Adapun hasil yang diperoleh pH sebesar 10,67 sesuai untuk standar fenol formaldehida yang syaratnya pH 10,0-13,0 begitu juga dengan penelitian sebelumnya yang memperoleh pH 11 (Santoso, 2003).



Viskositas Viskositas

atau

kekentalan

dari

perekat

lignin

resorsinol

formaldehida untuk nilai rata-rata masanya dapat dilihat pada Gambar 10. Viskositas atau kekentalan pada hasil yang diperoleh belum memenuhi standar, dimana hasil rata-rata yang di peroleh adalah 0,936 dan 1,002 poise begitu juga penelitian sebelumnya yang diperoleh 1,0 poise (Santoso ,2003). Hal ini dapat dilihat dari fenol formaldehida yang mensyaratkan viskositas sebesar 1,30-3,00 poise atau 130-300 cps. 1,2

Viskositas (poise)

1

1,002

0,936

0,8 0,6 0,4 0,2 0 LRF(1:0,3:2)

LRF(1:0,5:2)

Pe rbandingan Re sorsinol (mol)

Gambar 11 Histogram Viskositas (poise)

Viskositas resin LRF dibuat relatif tidak terpengaruh dengan bertambahnya mol resorsinol, dan diupayakan lebih encer daripada perekat PF, dengan tujuan agar memiliki pot-life lebih lama. Parameter ini bukan merupakan besaran yang diukur, melainkan target akhir dari reaksi. Kondisi ini diciptakan karena menurut Maloney dalam Santoso (2003), resin yang berkadar padat tinggi dengan viskositas sesuai akan membuatnya mampu menembus pori kayu dengan baik dan membentuk ikatan yang optimum, sehingga dihasilkan daya rekat yang memuaskan. Fakta di lapangan seringkali menunjukkan bahwa perekat yang viskositasnya tinggi, potHarisyah Manurung : Pemanfaatan Lignin Dari Lindi Hitam Resorsinol Formaldehida (LRF), 2009. USU Repository © 2009


lifenya lebih singkat dan akan lebih cepat mengeras daripada yang encer, sehingga kualitas perekatannya relatif rendah. Berdasarkan hasil yang diperoleh bahwa untuk kandungan padatan yang tidak menguap, masa gelatinasi dan juga viskositas lebih rendah dari standar yang digunakan. Hasil pH lebih basa dari pH standar, untuk kesesuaian standar yang digunakan menurut Santoso (2003), ada kecenderungan bahwa semakin tinggi jumlah mol resorsinol, kadar resin padat LRF semakin meningkat, demikian pula dengan waktu terbentuknya gel (gelatinous time) semakin lama. Selain itu juga pH yang tidak sesuai dengan standar yang digunakan tetap masih bisa digunakan karena masih sesuai untuk interaksi antara perekat dengan kayu (pH 8-11). Data hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 8 di bawah ini. Tabel 8 Data hasil pengujian dengan pembanding PF No Pengujian Satuan LRF LRF 1:0,3:2 1:0,5:2 1 Bentuk Cair Cair 2

Kenampakan

-

Merah

Merah

kehitaman kehitaman

Fenol Formaldehida Cair Merah kehitaman dan bebas dari kotoran

3 4

pH (250C) 0

Kekentalan (25 C)

-

10,67

10,67

10,0-13,0

Poise

0,936

1,002

1,30-3,00 poise atau 130-300 cps

5

Berat Jenis (250C)

-

1,1422

1,1505

1,165-1,200

6

Sisa Penguapan

%

46,798

49,06

40-45

7

Masa Gelatinasi

Menit

94,33

102,67

>30

(1000C) Hasil yang diperoleh dari perbandingan beda mol resorsinol tidak berbeda jauh dari hasil pengujian, namun dapat dilihat dari data yang diperoleh bahwa LRF (1:0,5:2) lebih mendekati standar yang digunakan Harisyah Manurung : Pemanfaatan Lignin Dari Lindi Hitam Resorsinol Formaldehida (LRF), 2009. USU Repository © 2009


dibandingkan dengan LRF (1:0,3:2) walaupun beda antara keduanya juga tidak jauh. Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Santoso (2003) yang dapat dilihat pada tabel hasil di bawah ini Tabel 9 Data penelitian yang dilakukan oleh Santoso Pengujian Nisbah mol lignin : resorsinol : formaldehida 1:0,3:2 1:0,5:2 1:0,7:2 1:0,9:2 1:1,1:2 Keadaan (+) (+) (+) (+) (+) Waktu 125 128 131 140 136 tergelatin (menit) Kadar resin 32,08 38,11 43,28 45,49 43,17 padat (%) Viskositas 1,0 1,0 1,1 1,2 1,2 (25±10C) (poise) 11,0 11,0 11,0 11,0 11,0 Keasaman (pH) 1,16 1,16 1,18 1,29 1,28 Bobot jenis

Pembanding PRF (+) 85

57,03 3,4

8,0 1,15

Sumber: Santoso, 2003 Keterangan : (+) Cairan berwarna coklat sampai hitam berbau khas



KESIMPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN 1. Lignin yang diperoleh dari lindi hitam sebesar 5,012%. 2. Hasil pengujian kualitas perekat berupa bentuk, kenampakan telah sesuai dengan standar begitu juga dengan masa gelatinasi dan pH, akan tetapi untuk pengujian yang lain belum memenuhi standar Fenol Formaldehida.

SARAN Penelitian yang akan membuat perekat LRF dengan menggunakan lignin dari lindi hitam sebaiknya melakukan analisis dengan metode spektroskopi infra merah, difraksi sinar-X dan penganalisis termal diferensial yang akan lebih mempertegas kesesuaian perekat LRF yang dibuat dengan standar yang digunakan.



DAFTAR PUSTAKA

Achmadi, S. S. 1990. Kimia Kayu. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi. PAU Ilmu Hayat. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Citraningtyas, E.R. 2002. Kualitas Tanin Kulit Kayu Akasia (Acacia mangium Willd) dan Pemanfaatannya Sebagai Bahan Perekat. Jurusan Teknologi Hasil Hutan. Fakultas Kehutanan. IPB, Bogor. Fengel, D dan G. Wegener. 1995. Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Haygreen, J. G dan J. L. Browyer. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Purba, R. 1999. Pengaruh Efektif Mikroorganisme-4 Terhadap Dekomposisi Serasah Eucalyptus urophylla. Skripsi Mahasiswa Jurusan Kehutanan Fakultas Pertanian Universitas Simalungun. Pematang Siantar. (Tidak Dipublikasikan). Ruhendi, S., D. N. Koroh, F. A. Syamani, H. Yanti, Nurhaida, S. Saad, dan T. Sucipto. 2007. Analisis Perekatan Kayu. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Santoso, A, 2003. Sintesis dan Pencirian Resin Lignin Resorsinol Formaldehida untuk Perekat Kayu Lamina. Skripsi Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor, Bogor. Santoso, A dan Jasni. 2003. Daya Tahan Garis Rekat LRF Pada Kayu Lamina Manii Terhadap Serangan Rayap Kayu Kering. Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis Vol. 1, No. 1. Sjőstrőm, E. 1996. Kimia Kayu: Dasar-dasar dan Penggunaan. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Sudrajat, H. 1997. Isolasi Lignin dan Daur Ulang Larutan Pemasak dari Lindi Hitam Proses Organosolv Kayu Jarum Serta Sifat Pulpnya. Jurusan Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan IPB, Bogor. Yanto,D. H. Y. 2007. Fortifikasi Perekat Berbasis Resorsinol dan Isosianat pada Perekat Lateks Karet Alam – Stirena. Prosiding Seminar Nasional MAPEKI IX UPT. Balai Penelitian dan Pengembangan Biomaterial-LIPI, Cibinong Bogor. Bogor. [27 Februari 2008]



Lampiran 1 Data Hasil Penelitian Kandungan Padatan yang tidak Menguap Perlakuan Ulangan 1 2 3 LRF (1:0,5:2) 46,667 53,846 46,667 LRF (1:0,3:2) 46,667 46,667 47,059 Total

Total

Rata-rata

147,18 140,393 287,573

49,06 46,7977

Total

Rata-rata

3,4516 3,4265 6,8781

1,1505 1,1422

Total

Rata-rata

308 283 591

102,67 94,33

Total

Rata-rata

3,0067 2,8081 5,8148

1,002 0,936

Total

Rata-rata

32 32 64

10,67 10,67

Berat Jenis Perlakuan LRF (1:0.5:2) LRF (1:0,3:2) Total

1 1,1505 1,1362

Ulangan 2 1,1434 1,1434

1 105 95

Ulangan 2 103 96

3 100 92

1 0,9478 0,9469

Ulangan 2 1,0458 0,9143

3 1,0131 0,9469

1 11 11

Ulangan 2 10 11

3 11 10

3 1,1577 1,1469

Gelatinasi (menit) Perlakuan LRF (1:0.5:2) LRF (1:0,3:2) Total Viskositas (poise) Perlakuan LRF (1:0.5:2) LRF (1:0,3:2) Total pH Perlakuan LRF (1:0.5:2) LRF (1:0,3:2) Total



Lampiran 2 SNI Fenol Formaldehida Tabel Standar mutu fenol formaldehida cair untuk perekat kayu lapis No Parameter Satuan Persyaratan 1

Bentuk

-

Cair

2

Kenampakan

-

Merah kehitaman dan bebas dari kotoran

0

3

pH (25 C)

-

10,0-13,0

4

Kekentalan (250C)

cps

130-300

5

Berat Jenis (250C)

-

1,165-1,200

6

Sisa Penguapan

%

40-45

7

Masa Gelatinasi (1000C)

Menit

> 30



Lampiran 3 Gambar-gambar Penelitian

Gambar lindi hitam

Gambar lignin



Gambar bahan dan alat penelitian pengisolasian lignin

Gambar pH meter

Gambar viskometer Harisyah Manurung : Pemanfaatan Lignin Dari Lindi Hitam Resorsinol Formaldehida (LRF), 2009. USU Repository © 2009


Gambar sentrifius

Gambar bagian dalam sentrifius

Gambar proses pembuatan perekat LRF Harisyah Manurung : Pemanfaatan Lignin Dari Lindi Hitam Resorsinol Formaldehida (LRF), 2009. USU Repository © 2009


Gambar perekat LRF siap uji

Gambar pengujian gelatinasi



Gambar pengujian viskositas

Gambar hasil kandungan padatan yang tidak menguap



PEMANFAATAN LIGNIN DARI LINDI HITAM SEBAGAI BAHAN BAKU PEREKAT LIGNIN RESORSINOL FORMALDEHIDA (LRF)

Recommend Documents