c· ,.L,

National Conference enChemical Engineering Science and Applications (ChESA) 2010

Pembuatan Pulp Sabut Sawit dengan Proses Acetosolv

Said Zul Amrainit, Zulfansyah1., Hari Rionaldo1, Akmal Mukhtar2,. Vera Desma Waey2

IJurusan Teknik Kimia Universitas Riau2Jilrusan Kimia FMIP A Universitas Riau

Kampus Binawidya Jl. HR Subrantas Km, 12,5 Pekanbaru 28293*Email: zulfansyah@unri.ac.id

AbstrakSabut sawit yang merupakan produk samping pabrik CPO yang belum

dimanfaatkan dengan baik. Selama ini sabut sawit digunakan sebagai bahan bakarboiler yang menghasilkan emisi gas dan dapat menyebabkan pemanasan global.Percobaan pembuatan pulp sabut sawit dimaksudkan untuk mengkajikemungkinan pemanfaatan sabut sawit sebagai bahan baku produk pulp.Percobaaan pembuatan pulp sabut sawit dilakukan secara batch pada skalaIaboratorium. Variabel percobaan yang dipelajari, yaitu konsentrasi asamklorida0,10; 0,15; 0,2%-berat, waktu reaksi IS, 30; 60, 90, 120, 150 menit dan nisbahcairan-padatan lOll; 12/1; 14/1, pada konsentrasi asam asetat 85%. Hasilpercobaan menunjukkan bahwa sabut sawit dapat dijadikan pulp dengan prosesacetosolv dan menghasilkan yield 75,1-85,3% dan kadar lignin pulp 26-43%,yang bervariasi menurut kondisi proses. Seluruh variabel proses berpengaruhnyaterhadap yield dan kadar lignin, dan kualitas pulp yang dihasilkan masih rendah.

Keywords: sabut sawit, acetosolv, lignoselulosa, pulping, pulp organosolv

\I

I

1. PendahuluanIndonesia merupakan salah satu -negara yang merniliki perkebunan sawit

terluas, dan telah menjadi penghasil CPO terbanyak di dunia. pada tahun 2009.Pertumbuhan industri minyak sawit akan diperkirakan terus meningkat setiaptahunnya, walaupun dengan laju yang tidak begitu besar [Sastrosayono 2003].Seiring dengan meningkatnya industri minyak sawit tersebut, maka limbah padatyang dikeluarkan juga semakin bertambah. Limbah padat ini berupa 1~233 tonsabut, 1,167.ton tandan kosong, dan eangkang mencapai 0,433 ton per tonproduksi .CpO [Budiono 2006]. Selama ini, limbah padat tersebut umumnya.ditanggulangi dengan memanfaatkannya, seperti sabut dan cangkang yangdigunakan sebagai bahan bakar boiler. Sedangkan tandan kosong dimanfaatkansebagai sumber kalium untuk unsur hara perkebunan, yang diperoleh dengan earamembakarnya pada incinerator. Limbah padat pabrik CPO yang semakinbertambah ini memerlukan penanggulangan yang tepat, agar tidak menimbulkanpencemaran lingkungan [Bahri 1996].

Sabut sawit merupakan biomassa lignoselulosa berupa serat dengankomponen utama selulosa, hemiselulosa dan lignin. Salah satu cara pengolahanbiomassa adalah metode fraksionasi 'biomassa, Prinsipnya biomassa dipilahmenjadi komponen utama penyusunnya ( selulosa, hemiselulosa, dan lignin),dengan tanpa banyak merusak dan mengkoversinya menjadi produk yang bernilaitambah tinggi (Myerly et al. 1981]. Fraksionasi biomassa dilakukan berdasarkanperbedaan sifat fisiko-kimia dari komponen pembentuk biomassa dalam mediapelarut organik. Proses pembuatan pulp dengan pelarut organik (organosolv

National Conference onChemical Engineering Science and Applications (ChESA) 2010

pulping) merupakan salah satu proses altematif dalam pembuatan pulp yangdikembangkan dari konsep fraksionasi biomassa. Proses pembuatan /pulporganosolv memiliki beberapa keunggulan dibanding proses pembuatan pulpkonvensional (kraft, soda, dan sulfit), yakni relatif ramah lingkungan, murah, sertacocok untuk proses skala kecil dan menengah.

Salah satu pelarut organik yang banyak dirninati dan dikembangkanpemakaiannya adalah" asam asetat, dan sering disebut dengan proses acetosolv ..Kelebihan utama asam asetat sebagai pelarut organik dalam proses organosolvadalah proses pemasakan dapat dilangsungkan pada suhu dan tekanan rendah ii

maupun tinggi, harganya murah, serta dapat diselenggarakan dengan ataupuntanpa bantuan katalis [Sarkanen 1990, Shukry et at. 1991, Parajo et al. 1993].Media asam asetat dengan ataupun tanpa katalis dapat memisahkan denganselektif selulosa, hemiselulosa dan lignin dari berbagai biomasaa, baik kayumaupun non-kayu .[Shukry et al. 1991, Vazquez et a1. 1995~ Zulfansyah et a1.2002, Sahin dan Young 2008]. Beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas pulppada proses acetosolv adalah konsentrasi asam asetat, jenis dan konsentrasikatalis, .suhu, nisbah cairan terhadap padatan dan waktu pemasakan.

Penelitian ini bertujuan mempelajari proses pembuatan pulp dari sabutsawit. Pengaruh kondisi operasi terhadap kualitas pulp, baik yield rnaupun kadarlignin pulp dilihat' dengan variasi variabel percobaan. Upaya ini dilakukan untukmengembangkan proses pembuatan pulp dari limbah padat pabrik CPO denganproses organosolv berbasis asam asetat. Sehingga diharapkan cara penanggulanlimbah padat pabrik CPO yang Iebih ramah lingkungan dan efisien dapat tercapai.

2. MetodePercobaan pembuatan pulp sabut sawit dengan process acetosolv

dilakukan menurut metode yang dikembangkan oleh Parajo et al. [1993]. Tahitp-tahap percobaan rneliputi pemasakan, penyaringan, pencucian, dan pengeringanpadatan seperti yang terlihat pada Gambar 1. Bahan baku yang digunakan adalahlimbah sabut sawit pabrik CPO dari salah satu pabrik disekitar kota Pekanbaru.Sebelum digunakan, sabut sawit dibersihkan dan dikeringkan di bawah sinarmatahari. Sedangkan bahan kimia yang digunakan meliputi, asam asetat (58) pa.11M; asam klorida (314) pa. 12 M, asam sulfat (113) pa. 18 M, dari manufakturJerman.

Percobaan pembuatan pulp sabut sawit dengan proses acetosolv dilakukandi dalam reaktor batch bervolume 1 liter yang dilengkapi dengan kondensor,termometer dan pemanas listrik. Perhitungan waktu. reaksi dimulai pada saatcairan mulai mendidih. Variabel pr~ses' yang dipelajari meliputi konsentrasikatalis HCl 0,10, 0,15 dan 0,20%-berat, waktu reaksi 15,30,60,90, 120 dan 150menit, dan nisbah cairan-padatan 10/1, 12/1 dan 14/1 beratlberat. Sedangkan -konsentrasi asam asetat dibuat tetap 85%. Run percobaan dilakukan berdasarkanmetode percobaan one factor at time (OF AT), dengan variasi variabel prosesuntuk melihat pengarubnya terhadap kualitas pulp, yang meliputi yield dan kadarlignin. Analisa yield dan kadar air dilakukan secara gravimetri, sedangkan kadarlignin pulp dilakukan berdasarkan metode SII 0528~81.

National Conference onChemical Engineering Science and Applications (ChESA) 2010·

Padatmslsa(Selulosa)

LaNlangulaHidro1lsa1 pentosa

Padatan(lignin)

Gambar 1. Skema percobaan pembuatan pulp sabut sawit dengan proses

3. Basil dan' Pembahasan

Hasil percobaan pembuatan pulp sabut sawit pada berbagai kondisi operasimemberikan yield dan kadar lignin pulp seperti yang ditampilkan dalam Tabe1 I.Yield yang dihasilkan berkisar antara 75,1-85,3% dengan kadar lignin pulp 26-43,66%, bervariasi berdasarkan kondisi proses yang digunakan. Yield terendahdiperoleh pada kondisi proses konsentrasi katalis Hel 0,15%, waktu reaksi 15menit dan nisbah cairan-padatan 1211. Sedangkan yield tertinggi diperoleh dengan-kondisi proses konsentrasi HCI 0,15%, waktu reaksi 60 menit dan nisbah cairan-padatan 12/1. Secara umurn, yield dan kadar lignin pulp yang dihasilkan daripenelitian masih terlalu tinggi jika dibanding dengan yield dan kadar lignin pulpdari proses kimia secara umum, yakni yield 40-55% dan kadar lignin 14% ..Sebagai perbandingan komposisi bahan baku sawit adalah selulosa 28,28, lignin27,86 dan hemiselulosa 34,78% [Pari dan Sailah, 2001].

3.1. Pengaruh Konsentrasi KatalisAsam: klorida (HCI) berfungsi sebagai katalis yang mempercepat reaksi

delignifikasi, Peningkatan. konsentrasi katalis dalam media asarn asetatmenyebabkan penambahan jumlah ion W yang dapat bereaksi dengan lignin. IonIf+menghidrolisis lignin dengan cepat pada awal reaksi dan terns melambat untukwaktu reaksi yang Iebih lama, sehingga menyebabkan putusnya ikatan antarmonomer-monomer. .Jumlah lignin yang dapat disisihkan meningkat, namununtuk jumlah yang lebih besar memicu kondensasi lignin terIarut [Sarkanen,1990]. Pengaruh konsentrasi katalis terhadap yield dan kadar lignin pulpdiperlihatkan pada Gambar 2. .

Peningkatan konsentrasi katalis HCI dari 0,1 menjadi 0,15% menyebabkanpeningkatan yield, namun peningkatan konsentrasi HCI menjadi 0,2%menyebabkan penurunan yield. Sebaliknya, kadar lignin pulp berkurang denganmeningkatnya konsentrasi HCI dari 0,1 menjadi 0,15%,., dan akan bertambahkembali pada kenaikan konsentrasi HCI menjadi 0,2%. Berdasarkan hasil inimaka konsentrasi katalis HCI yang dapat menghasilkan kadar lignin pulp terendahadalah 0,15%, dengan yield 84,2% dan kadar lignin pulp 26,36%.

~. National Conference on

Chemical Engineering Science and Applications (ChESA) 2010

Tabell. Variasi kondisi proses dan kualitas pulp hasil percobaan

Kondtsi Operasi KadarNo. Bel Waktu Nisba Yield. Lignin(%-berat) (menit helP (0/0)

) (%)

1 . 0,10 60 1211 82,7 32,482 0,10 60 12/1 82,S 263 0,15 60 12/1 85,3 27,594 0,15 60 12/1 . 83,2 265 0,20 60 12/1 85 286 0,20 60 1211 81,8 267 0,15 150 12/1 78,4 39,198 0,15 150 1211 79 41,19 .. 0,15 120 . 12/1 78,5 37~3310 0,15 120 1211 81,4 43,0611 0,15 90 1211 77,6 37,3312 0,15 90 12/1 81,8 32,4713 0,15 30 12/1 81,3 37,3314 0,15 30 1211 82,8 39,7315 0,15 15 1211 75,1 34,2116 0,15 15 12/1 83,3 43,6617 0,15 60 1011 82,6 30,2418 0,15 60 lOll 85,2 29,2519 0,15 60 1411 79,4 32,4820 0,15 60 14/1 85,1 28,26

_'-'Yield -e-KadarLi.pl29.584.5

84 29

28,.5 '0'83,.5 28

e~ ~!:g 83 27,.5 . .-

G> ,..l-,.27

..>- «I82,.5 .'0

«I26,.5 lld

.,:82 26

81,.5 25.50.1 0.15 0,2

KonsentrasiKatalisHrrl,(%~bera9

Gambar 2_ Pengaruh konsentrasi katalis Hel terhadap yield dan kadar lignin pulppada waktu pemasakan tetap (60 menit) dan nisbah cairan-padatan CIP 12.

National Conference onChemical Engineering Science and Applications (ChEsA) 2010

3.1. Pengaruh nisbah cairan-padatanNisabah cairan-padatan (C/P) memberikan pengaruh terhadap yield dan/

kadar lignin pulp, seperti yang dipedihatkan Gambar 3. Peningkatan nisbahcairan-padatan dari 1011 menjadi 1211 cenderung meningkatkan yield, dan yieldturun kembali pada peningkatan nisbah cairan-padatan menjadi 1411. Sebaliknya,kadarIignin pulp akan menurundengan naiknya nisbah dari 1011 ke 1211, dan"akan meningkat dengan bertambahnya nisbah cairan-padatan menjadi 1411..'

-'-Yield --e-- KadalL~84,5 31

84 30

83,5 29 ~...-.. .!e 83"0 28~ 82.5 ::l...>: d

27 "t3

82 '"~81,5 26

81 25

10 12 14

NisbahCIP

Gambar 3. Pengaruh niscah eairan-padatan terhadap yield dan kadar lignin pulppada konsentrasi katalis Hel tetap (0,15%:"berat) dan waktu pemasakan tetap (60

menit). '

Bertambahnya nisbah cairan-padatan akan menambah jumlah air dalam, larutan pemasak, dan dapat mendorong terjadinya reaksi hidrolisis polisakarida,Kelebihan jumlah air dalam larutan pemasak juga mengakibatkan lignin sulitdilarutkan media pemasak, sebagaimana sifat lignin yang akan mengendap dalamair,pada jumlah yang meneukupi [Sarkanen, 1990]. Tingginya kadar lignin pulppada nisbah cairan-padatan' 1011 mengindikasikan reaksi delignifikasi tidakberlangsung sebagaimana mestinya, pengurangan yield hanya diakibatkanhidrolisis hemiselulosa. Dengan bertambah nisbah cairan-padatan menjadi 1211,reaksi delignifikasi sudah terjadi lebih baik. Selain kadar lignin pulp yang lebihrendah, yield yang dihasilkan juga relatif berimbang dengan yield pada nisbahcairan-padatan 1011.

Namun dernikian, kecenderungan berlangsungnya reaksi delignifikasiyang semakin baik tersebut tidak terjadi rlagi pada peningkatan nisbah' cairan-padatan menjadi 14/1. Kadar lignin pulp kembali meningkat, dan persentasenyalebih besar dibanding kadar lignin pada nisbah cairan-padatan 10/1. Sebaliknya,yield pulp semakin berkurang dan lebih keeil dibanding yield pada nisbah cairan-

. psdatan 1011. Sehingga tingginya kadar lignin pulp pada nisbah cairan-padatan14/1 mengindikasikan terjadinya reaksi polimerisasi kembali lignin yang telahlarut. Sedangkan rendahnya yield yang diperoleh menuniukkan bahwa hidrolisispolisakarida dalam sabut sawit 'berlangsung lebih sempuma Berdasarkan hasil

'I & • ,...,." r-. t... __ ",n11\

Nationai Conference on.. .r

Chemical Engineering Science and Applications (ChESA) 2010 .

tersebut nisbah cairan-padatan yang dapat memberikan hasil baik adalah padanisbah cairan-padatan 1211. dengan yield 84,2 dan kadar lignin 26.7%. !

3.2. Pengaruhwaktu reaksi

Pengaruh waktu reaksi terhadap yield dan kadar lignin pulp diperlihatkanpada Gambar 4. Peningkatan waktu reaksi dari 15 nienjadi 60 menit cendemngmenurunkan yield dan kadar lignin pulp. Sedangkan peningkatan waktu reaksidari 60 menjadi 150 menit cenderung meningkatkan yield dan kadar lignin pulp.Yield terendah dihasilkan pada waktu reaksi 150 menit, dan kadar lignin pulpterkecil pada kondisi waktu pemasakan 60 menit. Kadar lignin tertinggi diperolehpada kondisi pemasakan diatas 120 menit, yang persentasenya melebihi kadarlignin pada kondisi wak:tu reaksi 30 menit.

WaktuReaksi(m eDit)

__"_Yie1d --e-KadarLip.85 4584 4083 3582 30 ~,......81 .~~ 25

~ 80 ::i'" 20>= 79 ..

'"15 -e78 '"10 ::.::7776 .575 0

150 120 90 60 30 15

Gambar 4; Pengaruh waktu pemasakan terhadap yield dan lcadar lignin pulp padakonsentrasi katalis Hel tetap (0,15%) dan nisbah cairan-padatan 12/1

Bertambalmya waktu reaksi dalam pembuatan pulp akan lebihmenyempurnakan reaksi yang terjadi, baik delignifikasi maupun hidrolisispolisakarida, Namun demikian, waktu reaksi yang lebih lama dapat menyebabkanreaksi delignifikasi terhambat, lignin yang telah larut dalam media pemasak bisaterpolimerisasi kembali. Selain itu, reaksi hidrolisis polisakarida ya.q.gterjadi tidakhaaya pada hemiselulosa, tetapi juga 'terjadi pada selulosa [Sarkanen 1990; Parajoet al. 1995, Vazquez et al. 1995]- Penurunan kadar lignin dengan peningkatanwaktu reaksi dari 15 menjadi 60 menit, menunjukkan bahwa reaksi delignifikasiberlangsung baik. Fakta ini didukung dengan turunnya yield pada rentang waktuyang sama, Penurunan yield pulp disebabkan berkurangnya kadar lignin dalampulp.

Peningkatan waktu reaksi dari 60 menjadi 120 menit tidak memberikanpengaruh positif terhadap kadar lignin pulp. Raksi delignifikasi yang terjaditerhambat reaksi repolimerisasi lignin yang telah larut, Kadar lignin pulpcenderung meningkat sampai waktu reaksi mencapai 120 menit, sedangkan yield

~'

~. National Conference on~? Chemical Engineering Science and Applications (ChESA) 2010,.~-~:'.;-..

pulp cenderung tetap pada kondisi yang sama, Hasil ini menguatkan kembalidugaan bahwa naiknya kadar lignin pulp pada waktu reaksi yang lebih lama /disebabkan oleh reaksi polimerisasi kembali lignin. Pembuatan pulp sabut sawit.:dalam media asam asetat akan memberikan hasil yang relatif baik, kadar ligninrendah dan yield memadai, pada waktu pemasakan 60 sampai 90 menit.

4. KesimpulanPembuatan pulp pelepah sawit dengan proses acetosolv dapat dilakukan

dan menghasilkan pulp dengan kualitas yang belurn memadai. Yield dan kadarlignin pulp dipengaruhi oleh faktor konsentrasi katalis Hel dan nisbah cairan-padatan. Pada kondisi konsentrasi HCI 0,15%, nisbah cairan-padatan 1112 danwaktu pemasakan berkiran antara 60-90 menit, dalam media pemasakan asamasetat 85% akan memberikan pulp dengan kualitas yang relatifbaik.

\

\

Daftar PustakaBahri, S. (199?) Budi Daya Ke/apa Sawit. Yogyakarta: Andi Offset.

Budiono, C. (2006) Tantangan dan Peluang Usaha Pengembangan Sistem EnergiTerbarukan di Indonesia. Jakarta: Intisari, 2006.

Myerli, R.C, M.D Nicholson, R Katzen, I.M Taylor, (1981) "The forest refinery",Chemtech 76: 186-192. ,

Parajo, 1. C., J. L. Alonzo, D. Vazquez. (1993) "On The Behavior of Lignin andHemicellulose During Acetosolv Processing." Bioresource Technology 46:233-240.

Parajo, J. C., J. L. Alonzo, V. Santos. (1995) "Kinetic of Catalyzed Organosolv. Processing of Pine Wood." Ind. Eng. Res 34: 4333 - 4342.

Pari, G dan I. Sailah, (2001) "Pembuatan arang aktif dari sabut sawit denganbahan peIigaktifNRtHCOJ dan (NRt)2C03 dosis rendah", Buletin PenelitianHasil Hutan 19,4: 231-244.

Sabin, H.T and RA Young, (2008) "Auto-catalyzed acetic acid pulping of jute",IndustrialCrops and Products 28, 1: 24-28

Sarkanen, K~S. (1990) "Chemistry of Solvent Pulping." Tappi Journal, 215-219.

Sastrosayono, S. (2003) Budi Daya Kelapa Sawit. Jakarta: Agromedia Pustaka,2003.

Shukry, N., S. A. EI-Meadawy, M. A. N~sar'1(1992) "Pulping with Organic,Acid: 3-Acetic Acid Pulping ofBagasse."".I. Chem. Tech. Biotech 54: 125-143

Vazquez, G., G. Antorrena, J_ Gonzales. (1995) "Acetosolv Pulping of EucalyptusgIobulus Wood by Acetic Acid." Holzforschung 49: 69 - 75.

Zulfansyah, S. Z. Amraini, Fauzi. (2002) "Fraksionasi LimbahKayu dalam MediaAsam Asetat." Jurnal Natur Indonesia 4, no.2: 145 -155.

I _ .....~1"