Perpustakaan Digital ITB

Eksplorasi bahan bakar fosil dalam skala besar dari hari ke hari dapat menyebabkan ketersediaannya menipis dan memicu terjadinya pemanasan global. Salah satu alternatif untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil, yaitu dengan mengolah bahan biomassa menjadi produk bioenergi dan senyawa prekursornya dalam satu tahapan proses reaksi. Adapun produk senyawa penghasil bioenergi tersebut di antaranya : asam format, asam levulinat, dan 5-hidroksimetilfurfural. Pengembangan bioenergi di negara Indonesia cukup potensial karena memiliki iklim tropis dengan sumber daya alam hayati yang sangat melimpah, terutama dalam menghasilkan biomassa. Hasil kajian literatur terdahulu, menunjukkan konversi biomassa menjadi senyawa produk penghasil bioenergi umumnya diproses dengan menggunakan katalis berbasis logam transisi. Seperti yang telah diketahui, katalis berbasis logam transisi tergolong mahal, sulit didaur ulang, serta bersifat toksik bagi manusia. Oleh karenanya, diperlukan mediator reaksi yang dapat meminimalisir dampaknya terhadap pencemaran lingkungan serta dapat didaur ulang dengan efektifitas dan efisiensi tinggi. Cairan ion dikenal sebagai senyawa garam organik berpotensi sebagai pelarut dan mediator reaksi dalam mengkonversi biomassa. Penelitian ini akan mengkaji konversi biomassa selulosa mikrokristalin menggunakan cairan ion 1-desil-3-metil-imidazolium bromida ([DMIM]Br sebagai mediator reaksi dan pelarut. Adapun rangkaian secara umum penelitian ini, yaitu mensintesis cairan ion [DMIM]Br dengan diiradiasi gelombang mikro menggunakan MAOS (Microwave Assisted Organic Synthesis). Cairan ion [DMIM]Br diperoleh dengan rendemen tinggi hingga 73% telah berhasil disintesis dalam kurun waktu reaksi yang relatif singkat selama 30 detik pada daya 800 Watt. Hasil spektroskopi FT-IR, menunjukkan bilangan gelombang di daerah 700 cm-1 dari serapan gugus (-CH2-) pada gugus alkil [DMIM]Br. Spektrum 1H NMR menunjukkan sinyal khas proton triplet pada geseran kimia 4,18 - 4,29 ppm berasal dari gugus –CH2 kuarterner, sedangkan hasil pengukuran 13C NMR menunjukkan jumlah sinyal karbon sesuai dengan atom karbon pada [DMIM]Br. Cairan ion [DMIM]Br kemudian digunakan sebagai mediator sekaligus pelarut dalam mengkonversi selulosa mikrokristalin. Reaksi konversi tersebut menggunakan oven dalam kurun waktu selama 2 jam serta suhu reaksi pada rentang 130 – 170 oC. Adapun perlakuan terhadap sistem reaksi, yaitu menggunakan larutan katalis asam sulfat, masingmasing dengan konsentrasi 0,2 M dan 1 M. Selain itu, reaksi juga dilakukan tanpa menggunakan larutan katalis asam sulfat. Instrumen GC-MS (Gas Chromatography Mass Spectrometry) digunakan untuk mengidentifikasi senyawa-senyawa hasil konversi selulosa mikrokristalin yang terdapat pada fasa pelarut metil isobutil keton (MIBK). Senyawa 5-hidroksimetilfurfural dengan persen komposisi optimum sebesar 15,73% berlangsung pada 130 oC menggunakan [DMIM]Br dan tanpa menggunakan larutan asam sulfat. Konversi selulosa mikrokristalin dalam larutan asam sulfat sebesar 1 M dapat menghasilkan asam format dengan persen komposisi optimum sebesar 35,29% pada suhu 140 oC. Senyawa asam levulinat dengan persen komposisi optimum sebesar 77,14% berhasil diproduksi pada 150 oC menggunakan larutan asam sulfat dengan konsentrasi 1 M. Studi daur ulang dilakukan terhadap fasa cair menggunakan pelarut diklorometana, terutama untuk reaksi dengan larutan katalis asam sulfat. Selain itu, metode distilasi vakum digunakan untuk mendaur ulang fasa cair untuk reaksi konversi tanpa konsentrasi larutan katalis asam sulfat. Hasil satu kali proses pendauran ulang, diperoleh persentase rata-rata cairan ion [DMIM]Br sebesar 53%. Studi daur ulang menunjukkan bahwa cairan ion [DMIM]Br berpotensi digunakan kembali untuk mengkonversi selulosa mikrokristalin menghasilkan 2,3-anhidro-D-galaktosan, dihidro- 4,4,5,5-tetrametil-furanon, asam format, asam levulinat, asam asetat, dan 5-hidroksimetilfurfural.