Perpustakaan Digital ITB

Lignoselulosa tandan kosong sawit (TKS) dapat ditingkatkan nilai tambah ekonominya secara fraksionatif untuk menghasilkan lignin, hemiselulosa, dan selulosa. Tahap pertama fraksionasi lignoselulosa adalah delignifikasi atau pemisahan lignin. Umumnya metode delignifikasi berkondisi operasi berat dengan temperatur dan tekanan tinggi, serta menggunakan bahan kimia asam atau basa kuat. Fraksionasi lignoselulosa TKS dikehendaki beroperasi pada temperatur medium dan tekanan atmosferik dengan penggunaan bahan kimia asam atau basa kuat yang minimal, dan selektif, sehingga meminimalkan tersingkirnya sebagian hemiselulosa dan selulosa dari holoselulosa, serta lignin yang terpisah dapat terdepolimerisasi dengan baik. Penelitian ini bertujuan untuk pengembangan metode delignifikasi selektif TKS dengan derajat pemisahan lignin (derajat delignifikasi) yang layak dan derajat penguraian hemiselulosa dari holoselulosa yang rendah untuk menghasilkan lignin, hemiselulosa, dan holoselulosa. Ada dua metode delignifikasi yang diteliti pada penelitian ini untuk fraksionasi lignoselulosa TKS yaitu delignifikasi biomimetik bersistem katalis kimia yang meniru mekanisme kerja delignifikasi biologi di alam dan delignifikasi organosolv. Delignifikasi biologi dikenal dapat memfraksionasi lignoselulosa secara efektif, namun prosesnya berlangsung lambat dan membutuhkan biaya perawatan mikroba atau biaya penyediaan enzim yang tinggi pada skala besar. Metode pertama untuk fraksionasi lignoselulosa TKS pada penelitian ini adalah delignifikasi biomimetik, yaitu delignifikasi dengan sistem katalis kimia yang terinspirasi dari delignifikasi biologi dengan meniru pembentukan mediator redoks enzim ligninolitik, yaitu Mn3+ dan hidrogen peroksida (H2O2). Pembentukan radikal hidroksil (?OH) yang sangat reaktif dan dapat merusak tidak hanya lignin, namun juga hemiselulosa dan selulosa, sehingga menjadi CO2 dan air perlu untuk dicegah. Pencegahan pembentukan ?OH dilakukan dengan meniru mekanisme kerja enzim mangan dismutase superoksida (Mn-SOD) menggunakan ion Mn2+ dan ligan yang sesuai. Pembentukan mediator redoks Mn3+ dan H2O2 diteliti dengan menggabungkan logam transisi, ligan yang sesuai, dan oksigen dari udara dalam sistem katalis kimia yang digunakan dalam delignifikasi biomimetik. Metode pertama delignifikasi biomimetik untuk fraksionasi lignoselulosa TKS pada penelitian ini meneliti lima sistem katalis. Pertama, larutan kompleks Mn2+ laktat/3,4–dihidroksibenzoat/3,4–dihidroksibenzensulfonat ditambah Cu2+ laktat/ 3,4–dihidroksibenzoat/3,4–dihidroksibenzensulfonat atau suspensi oksida/ hidroksida Cu2+–Mn3+ atau suspensi oksida/hidroksida Zn2+–Mn3+. Kedua, larutan Mn2+–Fe2+ dalam buffer malat-tartrat pada pH 4 atau 6. Ketiga, larutan Mn2+–Fe2+ dalam buffer malat, laktat, dan malat-laktat pada pH 4 atau 6. Keempat, suspensi Cu2+–Mn2+ pirofosfat di dalam larutan trietanolamin dan trinatriumfosfat atau trikaliumfosfat pada pH >8. Kelima, larutan kompleks Mn2+ asetat tetrahidrat, kalsium klorida, dan/tanpa Cu2+ asetat monohidrat dalam larutan dietilamin pada pH >8. Pengujian delignifikasi biomimetik diselenggarakan pada tekanan atmosferik dan temperatur sekitar 100 ?C selama 6 jam. Metode kedua delignifikasi organosolv untuk fraksionasi lignoselulosa TKS yaitu dengan penggunaan cairan monoetanolamin (MEA). MEA dikenal dapat mendelignifikasi lignoselulosa hampir sempurna, namun belum banyak penelitian yang menggunakan MEA untuk fraksionasi lignoselulosa TKS. Pengujian delignifikasi MEA diselenggarakan pada tekanan atmosferik dan temperatur titik didih medium selama 5,5 jam. Ukuran keefektifan metode delignifikasi biomimetik dan delignifikasi MEA yang pertama ditinjau dari hasil analisis derajat delignifikasi. Delignifikasi yang menghasilkan derajat delignifikasi yang layak kemudian dianalisis derajat penguraian hemiselulosa dari padatan holoselulosanya. Kemudian dilakukan pemisahan hemiselulosa dan lignin dari cairan pendelignifikasi. Penelitian sistem katalis pertama delignifikasi biomimetik terkendala pada ketersediaan bahan yang sudah tidak diproduksi lagi di pasaran, sehingga tidak dilanjutkan hingga tahap uji coba. Hasil unjuk kerja derajat delignifikasi terbaik pada sistem katalis kedua hingga kelima delignifikasi biomimetik secara berurutan yaitu 14,36%, 11,76%, 67,74%, dan 25,57 %. Sedangkan, hasil unjuk kerja derajat delignifikasi terbaik pada metode delignifikasi organosolv menggunakan MEA yaitu 98,32%. Berdasarkan derajat delignifikasi tertinggi dari delignifikasi MEA sebesar 98,32%, kemudian dianalisis derajat penguraian hemiselulosa dari holoselulosa tertingginya sebesar 40,16%. Selanjutnya dilakukan pemisahan hemiselulosa dan lignin dari cairan pendelignifikasi MEA. Derajat delignifikasi tertinggi 98,32% dan derajat penguraian hemiselulosa 40,16% diperoleh pada kondisi operasi 100 ml 100%-v MEA, 160 ?C, 5,5 jam, rasio L/S 33,3/1. Delignifikasi 10 gram TKS, 100 ml 100%- v MEA, 158 ?C, 5,5 jam, rasio L/S 10/1, menghasilkan 6,78 gram holoselulosa, 0,278 gram hemiselulosa, dan 0,276 gram lignin. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa fraksionasi lignoselulosa TKS menggunakan metode delignifikasi MEA menunjukkan metode delignifikasi yang lebih selektif untuk menghasilkan lignin, hemiselulosa, dan holoselulosa sebagai bahan baku aneka produk bahan kimia turunannya.