Pemanfaatan Serat Tandan Kosong Sawit Dalam Pembuatan Spons Selulosa. Adriana Siregar *) ABSTRAK

Transkripsi

1 Pemanfaatan Serat Tandan Kosong Sawit Dalam Pembuatan Spons Selulosa Adriana Siregar *) ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk menjadikan serat tandan kosong kelapa sawit menjadi bahan Penguat dan penambah daya serap air dalam pembuatan spons selulosa. Analisa dilakukan terhadap kemampuan penyerapan air, biodegrabilitas, dan kuat tarik. Hasil penelitian, menunjukkan bahwa pada hasil analisa penyerapan air diperoleh kadar penyerapan air pada masing-masing sampel berkisar antara 4,5 6 kali berat kering spons selulosa, kerapatan spons selulosa mempengaruhi kadar penyerapan airnya yaitu semakin besar jumlah Na 2 SO 4.10H 2 O yang digunakan, maka semakin berkurang kerapatan spons dengan demikian maka kadar penyerapan airnya semakin kecil. Jumlah serat TKS juga mempengaruhi kadar penyerapan air, semakin banyak serat yang digunakan,maka semakin besar kadar penyerapan airnya. Pada hasil analisa biodegrabilitas menunjukkan bahwa spons selulosa yang ditanam ke dalam tanah selama 1 minggu mulai terdegradabel (terurai), termakan oleh mikroorganisme. Pada minggu keempat spons selulosa telah habis semua dimakan oleh mikroorganisme. Sedangkan pada spons sintetik, tidak ada perubahan yang terjadi setelah 4 minggu (tidak terdegradabel). Dari hasil analisa kuat tarik, menunjukkan bahwa semakin besar jumlah serat TKS yang digunakan, maka semakin besar pula kuat tariknya. Kata kunci: serat tandan kosong sawit, selulosa, selulosa xantat, spon selulosa. PENDAHULUAN Spons selulosa adalah spons yang berasal dari regenerasi selulosa, merupakan penyerap (absorbent) dengan daya serap yang tinggi, dimana bahan baku dalam pembuatan spons selulosa adalah selulosa dan senyawa-senyawa turunan selulosa. Bahan baku tersebut bersifat biodegradable (dapat diurai oleh mikroorganisme), sehingga spons selulosa merupakan suatu produk yang ramah terhadap lingkungan Seiring dengan berkembangnya industri pulp dan kertas, telah dilakukan pula berbagai penelitian mengenai pemanfatan bahan baku yang mengandung serat dan selulosa. Dengan tersedianya bahan baku serat dan selulosa yang berasal dari alam yang melimpah dan dapat dikembangkan, maka pemanfaatan selulosa dan serat tersebut tidak hanya terbatas sebagai bahan pembuatan kertas tetapi juga dapat dipakai sebagai bahan baku dalam pembuatan spons selulosa. Spons selulosa adalah spons yang berasal dari regenerasi selulosa, yang digunakan dalam industri kesehatan dan aplikasi khusus. Umumnya spons selulosa dipakai sebagai media penyerap penyerap dan pembersih. Berbeda dengan spons sintetik lainnya, spons selulosa tidak berbau, tahan lama, lembut saat basah, dan tidak menggores. Spons selulosa dapat dibuat dan dicetak dalam berbagai bentuk, warna dan ukuran serta dapat disterilisasi dengan pendidihan dalam air. Bahan dasar berupa selulosa merupakan polimer alam yang dapat diurai oleh mikroorganisme (biodegradable). Karena sifat bahan bakunya yang dapat diperbaharui (renewable) ini, memungkinkan spons selulosa mempunyai prospek cerah untuk dikembangkan kembali untuk menggantikan spons sintetik yang tidak mudah diurai oleh mikroorganisme. Perkebunan kelapa sawit menghasilkan limbah padat yang cukup berlimpah sepanjang tahun dan belum dimanfaatan secara maksimal. Salah satu limbah padat kelapa sawit yang tersedia adalah tandan kosong, yang selama ini hanya dimanfaatkan sebagai sumber pupuk kalium yang diperoleh dalam bentuk abu hasil pembakaran tandan kosong sawit (TKS) pada incinerator. Padahal tandan kosong kelapa sawit (TKS) merupakan limbah industri perkebunan kelapa sawit yang banyak mengandung serat. *) Staf Pengajar Politeknik Negeri Lhokseumawe 23

2 Lewat perumusan masalah ini, maka disini jalan keluar dalam pengolahan atau penanganan limbah yang memadai yaitu dengan menjadikan serat tandan kosong kelapa sawit menjadi bahan Penguat dan penambah daya serap air dalam pembuatan spons selulosa. Sehingga pada akhirnya nanti akan menjadi pengolahan limbah yang efektif terhadap masalah yang ditimbulkan oleh perkebunan kelapa sawit. TINJAUAN PUSTAKA Serat Tandan Kosong Sawit (Serat TKS) Tandan Kosong Sawit (TKS) merupakan limbah industri perkebunan kelapa sawit yang banyak dijumpai di sekitar lokasi Pabrik Kelapa Sawit (PKS). Sebagai limbah hasil pertanian yang mengandung serat, TKS sampai sekarang belum didayagunakan secara optimal. Selama ini TKS dibakar dan abunya dimanfaatkan sebagai pupuk. Selain nilai ekonominya yang rendah, aktifitas diatas juga menimbulkan pencemaran udara. Oleh sebab itu, pendayagunaan limbah TKS menjadi produk bernilai ekonomi tinggi adalah salah satu alternatif yang cukup baik, yaitu dengan menjadikan serat tersebut menjadi bahan penguat dalam pembuatan spons selulosa. Tandan kosong kelapa sawit memiliki komposisi dan sifat fisika-kimia yang khas, disamping mengandung selulosa, juga hemiselulosa dan lignin yang cukup penting dalam pembuatan spons selulosa. Adapun sifat fisika dan sifat kimia TKS dapat dilihat dari Tabel 1 dan 2. Tabel 1. Sifat Fisika Tandan Kosong Sawit Parameter TKS Bagian Pangkal TKS Bagian Ujung Panjang Serat (mm) - Miimum 0,63 0,46 - Maksimum 1,81 1,27 Diameter Serat ( m) 15,0 114,34 Diameter Lumen ( m) 8,04 6,99 Kadar serat ( % ) 72,67 62,47 Kadar bukan serat ( % ) 27,33 37,53 Tebal dinding ( m) 3,49 3,68 Bilangan Runkel ( m) 0,87 1,05 Kelemasan ( m) 0,54 0,49 Sumber : Darnoko, dkk. Tabel 2. Sifat Kimia Tandan Kosong Sawit Parameter Kandungan (%) 22,60 45,80 71,80 25,90 1,60 Lignin α Selulosa Hemiselulosa Pentosa Kadar abu Kelarutan dalam - Air dingin - Air panas - Alkohol Benzen - NaOH 1% Sumber : Salleh, M.N Selulosa 13,59 2,50 4,70 19,50 Selulosa merupakan senyawa organik yang banyak terdapat di alam, karena struktur tumbuhtumbuhan sebagian besar terdiri dari selulosa. Jaringan tersebut terdiri atas beberapa lapisan serat selulosa dengan lignin sebagai pengikat antara serat-serat. Selulosa termasuk polisakarida yang mempunyai rumus empiris (C 6 H 10 O 5 ) n, dimana n berkisar Selulosa merupakan penyusun utama dinding sel tumbuh-tumbuhan, yang terdapat pada semua tanaman dari pohon bertingkat tinggi hingga organisme primitif seperti rumput laut, flageta dan bacteria. Selulosa juga dapat diperoleh dalam dunia binatang : tunicin, zat kutikula tunicate, adalah identik dengan selulosa nabati (Wardrop 1970). Adapun sifat-sifat dari selulosa adalah sebagai berikut: 1. Tidak berwarna 2. Tidak Larut dalam air dan asam encer 3. Hidrolisa sempurna dalam suasana asam menghasilkan glukosa, dan 4. Hidrolisa tak sempurna menghasilkan maltosa. Atas dasar kelarutannya dalam larutan NaOH 17.5 % dikenal 3 jenis selulosa, yaitu : 1. α Selulosa tidak larut dalam pelarut NaOH Pada suhu 20 o C 2. β Selulosa larut dan mengendap bila ditambah asam 3. γ Selulosa larut dan mengendap bila ditambahkan alkohol Di alam, selulosa terdapat dalam bentuk serat-serat. Serat-serat selulosa tersebut mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi, dimana 24

3 panjang rantainya berbeda-beda antara satu jenis tumbuhan dengan tumbuhan lainnya. Adapun kandungan selulosa dalam berbagai bahan tumbuhan dapat dilihat dari Tabel 3. Tabel 3. Kandungan Selulosa dalam Berbagai Bahan Tumbuhan Bahan tanaman Selulosa (%) Kapas Rami Bambu Kayu Kulit kayu Lumut Ekor kuda Bakteria Sumber: Gruber Selulosa Xantat Selulosa xantat merupakan ester dari asam ditiokarbonat (asam xantagenat) yang merupakan asam anorganik teoritis yang hanya berada dalam bentuk ester-ester organik dan garam-garamnya. Selulosa xantat merupakan zat antara yang penting dalam produksi selulosa regenerasi. Produksi selulosa xantat berawal dari selulosa alkali yang diperlakukan dengan karbon disulfida. Produk yang dihasilkan dari reaksi ini adalah natrium selulosa xantat. Mekanisme reaksi sangat rumit Karena adanya berbagai reaksi yang berlangsung berdampingan (Fahmy, Fadl 1964; Hovencamp 1966). Reaksi pertama jelas adalah pembentukan ditiokarbonat, yang sangat tidak stabil dan bereaksi secara spontan dengan selulosa dan terurai membentuk tritiokarbonat, sulfida dan karbonat. Di samping itu dibentuk karbonil sulfida (COS) sebagai zat antara yang tidak stabil. Adapun reaksi-reaksi pembentukan selulosa xantat sebagai berikut : a. Reaksi - reaksi primer : CS 2 + NaOH HCS 2 ONa HCS 2 ONa + Sel OH Sel OCS 2 Na + H 2 O CS 2 + Sel ONa Sel OCS 2 Na HCS 2 ONa + NaOH CS 2 O + 2Na b. Reaksi reaksi sekunder : CS 2 + CS 2 O COS + CS 3 COS + 3OH CO 3 + SH + H 2 O CS 2 + SH CS 3 H CS 3 H + OH CS 3 + H 2 O CS 2 O + 2 OH 2SH + CO 3 Natrium selulosa xantat yang berwarna jingga kuning dituangkan ke dalam bejana pelarut dimana 40 % NaOH ditambahkan. Xatat dilarutkan sambil diaduk dan didinginkan, membentuk larutan kental yang disebut larutan viskosa yang merupakan bahan dasar pembuatan spons selulosa. (Wangberg, Treiber 1968 ; Kehren, Reichle 1975). Spons Selulosa Spons selulosa merupakan spons yang berasal dari regenerasi selulosa, yang memiliki daya serap yang tinggi. Spons selulosa diguna-kan dalam industri kesehatan dan aplikasi khu-sus, umumnya dipakai sebagai penyerap dan pembersihan. Adapun sifat dari spons selulosa, yaitu: a. Spons selulosa tidak berbau, tahan lama, lembut saat basah, dan tidak menggores b. Dapat dibuat dan dicetak dalam berbagai bentuk, warna, dan ukuran c. Dapat disterilisasi dengan pendidihan dalam air d. Dalam keadaan kering dapat menyerap air kali beratnya sendiri (Proceding Simposium Nasional Polimer II). Bahan dasar spons selulosa berupa selulosa merupakan polimer alam yang dapat diurai oleh mikroorganisme. Karena sifat bahan bakunya yang dapat diperbaharui, ini memungkin-kan spons selulosa mempunyai prospek cerah untuk dikembangkan kembali untuk mengganti-kan spons sintetik yang tidak mudah diuraikan oleh mikroorganisme. Karakteristik Spons Selulosa Pembuatan spons selulosa disertai penelitian sifat dan karakteristik spons, karakteristik yang diamati adalah sebagai berikut: a. Kemampuan penyerapan air Dalam keadaan kering spons selulosa dapat menyerap air kali beratnya sendiri. Kadar penyerapan air dapat dihitung dari perbandingan berat air yang diserap dengan berat kering sampel. Dimana: BA Kp = x 100 BS Kp = Kadar Penyerapan ( % ) BA = air yang diserap ( gram ) BS = kering sampel ( gram ) 25

4 b. Pembentukan pori-pori Pori-pori terbentuk saat proses pemanasan, dimana kristal Na 2 SO 4.10H 2 O akan mencair dan larut dalam air saat larutan viskos mulai menjadi padat. Dengan demikian kristal Na 2 SO 4.10H 2 O sangat memegang peranan penting da-lam pembentukan pori. Bentuk dan ukuran pori ditentukan oleh bentuk dan ukuran kristal. Jika diinginkan pori yang besar maka ukuran kristal Na 2 SO 4.10H 2 O harus besar pula, demikian sebaliknya. c. Biodegradabilitas Tes biodegradabilitas dilakukan untuk mengetahui kemampuan pengurai secara biologis spons selulosa dibandingkan spons poliuretan. Spons selulosa merupakan alternatif yang ramah lingkungan, karena tersusun dari rantai selulosa maka spons ini mudah diurai oleh enzim selulosa. d. Sifat mekanik Sifat mekanik polimer yang baik sangat diperlukan pada aplikasi praktis. Pengukuran kekuatan tarik, perpanjangan, dan kekuatan sobek pada spons selulosa dalam keadaan kering dan basah dengan kerapatan spons yang berbeda. Kekuatan tarik dan kekuatan sobek semakin besar dengan bertambahnya kerapatan spons baik dalam keadaan kering maupan basah. Dalam keadaan basah kekuatan tarik dan kekuatan sobek lebih besar jika dibandingkan dalam keadaan kering. METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan untuk menjadikan serat tandan kosong kelapa sawit menjadi bahan Penguat dan penambah daya serap air dalam pembuatan spons selulosa. Serat TKS, larutan viskos, dan kristal Na 2 SO 4 10H 2 O diaduk menjadi satu pada beaker glass. Campuran tersebut dituang ke dalam cetakan, lalu dipanaskan selama 2 jam dengan suhu pemanasan 100 o C. Setelah 1 jam ambil produk yang terbentuk, kemudian cuci dan keringkan. produk yang dihasilkan dianalisis kemampuan penyerapan air dan kekuatan tariknya, sehingga diketahui kemampuan daya serap air dan kekuatan tariknya dari spons selulosa yang berbeda berat serat dan berat Na 2 SO 4.10H 2 O, serta kemampuan biodegra-bilitasnya. Untuk penentuan kemampuan penyerapan air, sampel dengan ukuran tertentu dikeringkan dalam oven pada suhu o C sampai beratnya konstan. Kemudian sampel yang telah diketahui beratnya direndam dalam air yang telah diketahui beratnya pada suhu ruang. Sampel diambil dan dipindahkan setelah tidak ada air yang menetes pada spons, sisa air yang tidak terserap ditimbang dan dihitung kadar penyerapan. Untuk penentuan biodegrabilitas, sampel ditanam kedalam tanah sedalam 20 cm, dan dibiarkan selama 1 minggu. Setelah 1 minggu dilihat perubahan yang terjadi pada spon tersebut. Penentuan uji tarik pada spons selulosa dilakukan dengan menggunakan Tokyo Testing Machine, Type : SC- 2DE, Cap : 2000 Kgf. Dalam penentuan kuat tarik, semua contoh uji diukur dan dicatat tebal dan lebarnya. Kemudian diletakkan pada alat pengujian tarik lalu diberikan beban tarik yang sesuai. Pengamatan dilakukan sampai contoh uji tersebut putus. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisa kemampuan penyerapan air dalam penelitian ini dapat dilihat pada tabel 4 sampai tabel 6. Tabel 4. Hasil Analisa Kemampuan Penyerapan Air Spons Selulosa pada Serat TKS 5 gram. Na 2 SO 4 10H 2 O (gram) spons selulosa kering (BS) gram air yang diserap (BA) gram Kadar penyerapan air (KP) % 28 9,80 54,61 557, ,22 50,79 550, ,31 20,11 466,589 Tabel 5. Hasil Analisa Kemampuan Penyerapan Air Spons Selulosa pada Serat TKS 10 gram. Na 2 SO 4 10H 2 O (gram) spons selulosa kering (BS) gram air yang diserap (BA) gram Kadar penyerapan air (KP) % 28 11,59 66,13 550, ,13 50,87 557, ,61 53,47 503,958 26

5 % Kadar Penyerapan Air kuat tarik (kgf/cm 2 ) Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Tabel 6. Hasil Analisa Kemampuan Penyerapan Air Spons Selulosa pada Serat TKS 15 gram. Na 2 SO 4 10H 2 O (gram) spons selulosa kering (BS) gram air yang diserap (BA) gram Kadar penyerapan air (KP) % 28 15,12 94,47 624, ,18 68,87 565, ,58 78,23 536,557 Spons selulosa adalah spons yang berasal dari regenerasi selulosa, yang merupakan penyerap (absorbent) dengan daya serap tinggi. Bahan dasar pembuatan spons selulosa berupa selulosa yang merupakan polimer alam yang dapat diurai oleh mikroorganisme. Dari hasil analisa penyerapan air pada spons selulosa diperoleh bahwa, kadar penyerapan air pada masing-masing sampel berkisar antara 4,5 6 kali berat kering spons selulosa. Semakin besar jumlah Na 2 SO 4 10H 2 O yang digunakan, maka semakin berkurang kerapatan spons selulosa yang diperoleh dan kadar penyerapan airnya juga semakin kecil. Jumlah serat TKS juga mempengaruhi kadar penyerapan air,semakin banyak serat yang digunakan,maka semakin besar kadar penyerapan airnya. Hal ini terlihat pada Gambar Na 2 SO 4.10H 2 O 5 gram Serat TKS 10 gram Serat TKS 15 gram Serat TKS Gambar 1. Grafik Hubungan Serat TKS, Na 2 SO 4.10H 2 O vs % Kadar Penyerapan Air Dari hasil analisa biodegradable dapat dilihat, spons selulosa yang ditanam ke dalam tanah selama 1 minggu mulai terdegradasi (terurai) oleh mikroorganisme. Pada minggu keempat spons selulosa telah habis semua diurai oleh mikroorganisme. Sedangkan pada spons sintetik, tidak ada perubahan yang terjadi setelah 4 minggu (tidak terdegradadasi). Dari hasil pengujian kuat tarik, terlihat bahwa semakin besar jumlah serat TKS yang digunakan, maka semakin besar pula kuat tariknya. Lain halnya dengan jumlah Na 2 SO 4.10H 2 O, semakin besar jumlah Na 2 SO 4.10H 2 O, maka semakin kecil kuat tariknya, hal ini dapat dilihat pada Gambar gram Serat TKS 10 gram Serat TKS 15 gram Serat TKS Na 2 SO 4.10H 2 O Gambar 2. Grafik Hubungan Serat TKS, Na 2 SO 4.10H 2 O vs Kuat Tarik KESIMPULAN Hasil penelitian ini memperlihatkan bahwa Semakin besar jumlah Na 2 SO 4.10H 2 O yang digunakan, maka semakin kecil persentase kadar penyerapan air yang diperoleh. Kadar penyerapan air pada spons selulosa berkisar antara 4,5 6,5 kali berat kering spons selulosa. Spons selulosa merupakan polimer alam yang dapat terdegradasi oleh mikroorganisme. Semakin besar jumlah serat TKS yang digunakan, maka semakin besar pula kuat tariknya. SARAN Untuk mendapatkan hasil yang lebih signifikan, maka perlu dilakukan penelitian lebih lanjut, dengan mempergunakan serat-serat alam selain serat TKS dan dengan mencari kondisi komposisi bahan yang sesuai, sehingga dapat meningkatkan kemampuan penyerapan air yang lebih tinggi. DAFTAR PUSTAKA D. Fengel, G. Wegener, Wood Chemistry, Ultrastructure, Reaction, Walter de Gruyter. Berlin,1984,P

6 Darnoko dan kawan-kawan. Pemanfaatan LimbahTandan kosong Sawit. Suara Pembaharuan. Jakarta, Kirk, Othmer. Encyclopedia Of Chemical Technology, Foutrh Edition, Vol 22, John willey & Sons, New York, 1997, P NN. Chemical Week. 19(17), (1962). Proceding Simposium Nasional Polimer II. Sjostrom, Eero. Kimia Kayu, Edisi 2. Jakarta : Universitas Gajah Mada, Salleh, M.N. Limbah Kelapa Sawit Untuk Pulp. Suara Pembaharuan. Jakarta, W.D. PAIST. Cellulosic, Reinhold Publishing Corp., New York, 1985, P UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada Pusat Pengembangan Politeknik Dan Pendidikan Diploma (P4D) untuk biaya penelitian yang telah diberikan dan kepada Direktur Politeknik Negeri Lhokseumawe atas penyediaan alat-alat penelitian ini.. 28