DELIGNIFIKASI JENIS KAYU TROPIS YANG BERBEDA KADAR LIGNIN SASONGKO ANGGAR KUSUMO

Transkripsi

1 DELIGNIFIKASI JENIS KAYU TROPIS YANG BERBEDA KADAR LIGNIN SASONGKO ANGGAR KUSUMO DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Delignifikasi Jenis Kayu Tropis yang Berbeda Kadar Lignin adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Agustus 2015 Sasongko Anggar Kusumo NIM E

4 ABSTRAK SASONGKO ANGGAR KUSUMO. Delignifikasi Jenis Kayu Tropis yang Berbeda Kadar Lignin. Dibimbing oleh DEDED SARIP NAWAWI. Kelarutan lignin kayu selama proses pulping alkali dipengaruhi oleh kadar dan reaktifitas lignin. Tujuan penelitian ini ialah menganalisis kelarutan lignin pada pemasakan alkali dalam hubungannya dengan kadar lignin kayu. Sampel kayu yang diuji terdiri atas dua jenis kayu daun jarum dan delapan jenis kayu daun lebar. Kadar lignin diukur dengan metode Klason dan reaktifitas lignin diduga dengan kadar lignin terlarut asam. Pengujian kelarutan lignin dilakukan dalam larutan natrium hidroksida dengan alkali aktif 20% pada suhu 150 o C selama 90 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kayu daun lebar memiliki kadar lignin klason lebih rendah dan kadar lignin terlarut asam yang lebih tinggi dibandingkan dengan kayu daun jarum. Lignin kayu daun lebar lebih mudah didelignifikasi dibandingkan dengan lignin kayu daun jarum, yang ditunjukkan oleh lebih tingginya kelarutan lignin kayu daun lebar dibandingkan dengan lignin kayu daun jarum pada kondisi pemasakan alkali yang sama. Pada jenis kayu daun lebar terdapat korelasi negatif antara kelarutan lignin dengan kadar lignin klason, sedangkan korelasi positif ditunjukkan antara kelarutan lignin dengan kadar lignin terlarut asam. Kata kunci : delignifikasi, lignin klason, lignin terlarut asam, pulping alkali ABSTRACT SASONGKO ANGGAR KUSUMO. The Delignification of Tropical Woods with Different Lignin Content. Supervised by DEDED SARIP NAWAWI. The delignification of wood during the alkaline pulping is affected by the content and reactivity of lignin. This research aimed to analyze the dissolution of lignin in the alkali cooking in relation to the lignin contents of woods. Ten wood samples containing two softwoods and eight hardwoods species were used for the experiment. Lignin content was determined using Klason method and reactivity of lignin was predicted by acid-soluble lignin contents. Delignification experiment was carried out in alkaline cooking (20% active alkali) at 150 o C for 90 min. The results showed that hardwoods contain lower klason lignin and higher acidsoluble lignin contents than softwoods. Hardwood lignin was easier to delignify than softwood lignin, which was indicated by higher solubility of hardwoods lignin than softwood lignin in the same cooking condition. There was negative correlation between lignin dissolution with klason lignin content, however positively correlation between lignin dissolution with acid-soluble lignin exist among hardwoods. Keywords : acid-soluble lignin, alkaline pulping, delignification, klason lignin

5 DELIGNIFIKASI JENIS KAYU TROPIS YANG BERBEDA KADAR LIGNIN SASONGKO ANGGAR KUSUMO Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Departemen Hasil Hutan DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015

6

7

8 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia-nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang saya pilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2014 ini ialah Delignifikasi Jenis Kayu Tropis yang Berbeda Kadar Lignin. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Ir Deded Sarip Nawawi, M Sc selaku pembimbing. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan dukungannya. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada teknisi laboratorium Kimia Hasil Hutan, yang telah membantu dalam analisis komponen kimia lignin. Penulis mengucapkan terima kasih pula kepada semua pihak yang telah membantu kelancaran selama penelitian dan penyelesaian skripsi ini. Semoga karya ilmiah ini memberikan informasi tambahan terkait perkembangan bidang Teknologi Hasil Hutan. Bogor, Agustus 2015 Sasongko Anggar Kusumo

9 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL vi DAFTAR GAMBAR vi PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Perumusan Masalah 1 Tujuan Penelitian 2 Manfaat Penelitian 2 METODE PENELITIAN 2 Waktu dan Tempat Penelitian 2 Bahan 2 Alat 2 Prosedur dan Analisis Data 3 HASIL DAN PEMBAHASAN 4 Kelarutan Kayu dan Kelarutan Lignin 4 Pengaruh Sifat Kimia Lignin terhadap Delignifikasi 6 Korelasi antara Kelarutan Lignin dengan Kadar Lignin Klason 6 Korelasi antara Kelarutan Lignin dengan Kadar Lignin Terlarut Asam 7 SIMPULAN DAN SARAN 8 Simpulan 8 Saran 8 DAFTAR PUSTAKA 9 RIWAYAT HIDUP 11

10 DAFTAR TABEL 1 Hasil analisis komponen kimia sepuluh jenis kayu tropis 4 DAFTAR GAMBAR 1 Korelasi antara kelarutan lignin dengan kelarutan kayu 5 2 Korelasi antara lignin klason dengan kelarutan lignin 7 3 Korelasi antara lignin terlarut asam dengan kelarutan lignin 8

11 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Delignifikasi merupakan proses pelarutan lignin dalam proses pulping. Proses pulping alkali terdiri atas tiga tahap proses delignifikasi, yaitu delignifikasi awal (initial delignification), delignifikasi curah (bulk delignification), dan delignifikasi sisa (residual delignification). Lignin yang terlarut atau terdegradasi pada tahap awal delignifikasi sangat sedikit dibandingkan dengan tahap delignifikasi curah. Lignin yang terlarut pada tahap awal delignifikasi berkisar 15-25% dari total kadar lignin, sedangkan pada tahap delignifikasi curah lignin yang terlarut bisa mencapai 90% (Gullichsen & Paulapuro 2000). Kadar dan struktur kimia lignin memegang peranan penting dalam proses delignifikasi. Oleh karena itu pengetahuan tentang lignin sebagai salah satu komponen kimia penyusun kayu diperlukan terkait dengan optimalisasi proses pulping dalam industri pulp dan kertas. Terdapat perbedaan karakteristik antara lignin kayu daun lebar (hardwood) dengan lignin kayu daun jarum (softwood). Jenis kayu daun lebar memiliki karakteristik kadar lignin yang rendah dengan nisbah siringil-guaiasil yang lebih tinggi dibandingkan dengan lignin dari jenis kayu daun jarum yang memiliki kadar lignin yang lebih tinggi dengan unit monomer penyusun utamanya ialah guaiasil (Fergus & Goring 1970). Salah satu sifat kimia lignin pada jenis kayu daun lebar yang berpengaruh terhadap delignifikasi (reaktifitas lignin) ialah nisbah monomer siringil terhadap guaiasil. Jenis kayu yang memiliki nisbah monomer siringil terhadap guaiasil tinggi menunjukkan kayu tersebut mudah untuk didelignifikasi dalam kondisi pulping alkali (Gonzalez-Villa et al. 1999). Hasil penelitian sebelumnya menunjukkan adanya korelasi positif antara nisbah siringil-guaiasil dengan kadar lignin terlarut asam pada penentuan lignin klason (Yasuda et al. 2001, Nawawi & Sari 2011). Hal ini sejalan dengan hasil penelitian terhadap model lignin bahwa substansi lignin terlarut asam merupakan unit siringil yang berikatan glikosida dengan karbohidrat berbobot molekul rendah (Matsushita et al. 2004). Berdasarkan hal tersebut, kadar lignin terlarut asam dapat menjadi penduga reaktifitas lignin. Penelitian ini menganalisis keterkaitan antara kadar lignin klason dan lignin terlarut asam dengan sifat kelarutannya. Penelitian dilakukan terhadap sepuluh jenis kayu tropis yang berbeda kadar lignin dari jenis kayu daun jarum dan kayu daun lebar. Perumusan Masalah Nisbah siringil terhadap guaiasil merupakan parameter yang digunakan sebagai penduga reaktifitas lignin. Sementara itu, hasil penelitian sebelumnya ditemukan adanya korelasi positif antara nisbah siringil-guaiasil lignin dengan kadar lignin terlarut asam. Berdasarkan hal tersebut memunculkan dugaan bahwa lignin terlarut asam dapat dijadikan parameter penduga reaktifitas lignin. Hipotesis dalam penelitian ini ialah menganalisis perbedaan kadar lignin jenis kayu tropis untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kelarutan lignin (delignifikasi) pada proses pulping alkali.

12 2 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengukur kelarutan lignin pada sepuluh jenis kayu dan dihubungkan dengan kadar lignin klason dan lignin terlarut asam. Pengujian delignifikasi dilakukan pada pemasakan alkali dengan bahan kimia pemasak natrium hidroksida. Manfaat Penelitian Hasil penelitian diharapkan memberi informasi terkait jenis kayu tropis yang sesuai untuk bahan baku industri pulp dan kertas berdasarkan karakteristik prosesnya. Selain itu hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan dasar penilaian mutu bahan baku pulp. METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan selama tiga bulan dari bulan September hingga November Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Hasil Hutan Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. Bahan Sepuluh jenis kayu yang digunakan dalam penelitian ini yaitu; Gnetum gnemon (Melinjo), Pinus merkusii (Pinus), Acacia mangium (Akasia Mangium), Anthocephalus cadamba (Jabon), Avicennia sp. (Api-api), Eusideroxylon zwageri (Ulin), Gmelina arborea (Gmelina), Melia azedarach (Mindi), Paraserianthes moluccana (Sengon), dan Sondoricum koetjape (Kecapi). Bahan kimia yang digunakan adalah natrium hidroksida (NaOH), etanol 95%, benzena (C 6 H 6 ), asam sulfat (H 2 SO 4 ), dan air destilata. Alat Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain Willey mill dan saringan bertingkat untuk penyiapan serbuk kayu, dan peralatan sokhlet untuk penyiapan sampel bebas zat ekstraktif. Pengujian delignifikasi menggunakan alat stainless steel vessel dan pemanas oil bath. Penentuan kadar lignin klason menggunakan water bath dan autoclave. Peralatan pendukung lainnya antara lain, oven, timbangan analitik, desikator, dan peralatan gelas laboratorium.

13 3 Prosedur dan Analisis Data Persiapan Bahan Baku Persiapan sampel uji mengacu pada TAPPI T 246 om-88 mengenai penyiapan kayu untuk analisis kimia. Sampel kayu digiling menggunakan willey mill dan disaring menggunakan alat saringan bertingkat untuk menghasilkan serbuk dengan ukuran tertentu. Serbuk kayu berukuran mesh digunakan untuk pengujian delignifikasi dan serbuk berukuran mesh digunakan untuk analisis kadar lignin klason. Serbuk selanjutnya disimpan pada wadah yang tertutup untuk menghindari perubahan kadar air. Kadar air serbuk diukur dengan metode gravimetri dan dinyatakan dalam persen. Penyiapan Sampel Bebas Zat Ekstraktif Persiapan kayu bebas zat ekstraktif dilakukan merujuk pada standar TAPPI. Serbuk kayu 10 g diekstraksi dengan campuran pelarut etanol-benzena (1:2 v/v) selama 6-8 jam. Sampel diekstraksi dengan etanol selama 24 jam pada suhu ruang. Sampel kemudian diekstraksi dengan air panas selama 3 jam dan dikeringkan dalam oven pada suhu 103±2 o C. Penentuan Kadar Lignin Klason Pengujian kadar lignin klason dilakukan berdasarkan pada TAPPI T 222 om 88 dengan modifikasi (Dence 1992). Serbuk bebas zat ekstraktif (0.5 g) dihidrolisis dengan 5 ml asam sulfat 72% dan diaduk setiap 15 menit (suhu 20±1 o C). Sampel direaksikan selama 3 jam, kemudian diencerkan hingga konsentrasi 3%. Larutan direaksikan pada suhu 121 o C selama 30 menit dalam autoclave. Lignin disaring dan dicuci dengan air destilata panas hingga bebas asam. Hasil residu dioven pada suhu 103±2 o C selama 24. Kadar lignin dihitung dengan rumus : keterangan: BKTA = berat kering lignin (g) BKTB = berat kering serbuk awal (g) ig i ( ) Proses Delignifikasi Delignifikasi pada proses pulping bertujuan untuk mendegradasi dan melarutkan lignin pada sampel kayu. Delignifikasi dilakukan pada serbuk kayu ukuran mesh menggunakan proses pulping soda. Pemasakan alkali menggunakan alkali aktif 20% dengan waktu pemasakan 90 menit (45 menit impregnasi dan 45 menit pemasakan pada suhu 150 o C). Parameter yang diukur meliputi kelarutan kayu dan kelarutan lignin. Kelarutan kayu dihitung berdasarkan

14 4 kehilangan bobot kayu akibat proses delignifikasi. Kelarutan lignin dihitung berdasarkan perbedaan kadar lignin sampel sebelum dan setelah delignifikasi yang dinyatakan dalam kelarutan g/g lignin. Penentuan Kadar Lignin Terlarut Asam (Acid-Soluble Lignin) Kadar lignin terlarut asam sepuluh jenis kayu tropis yang digunakan merujuk pada Fitriana (2015). Kadar lignin terlarut asam diukur dengan metode spektrofotometri. Analisis Data Data hasil penelitian yang diperoleh ditampilkan secara deskriptif berupa kecenderungan data dalam bentuk grafik. Analisis korelasi sederhana menggunakan microsoft excel HASIL DAN PEMBAHASAN Kelarutan Kayu dan Kelarutan Lignin Perlakuan pulping alkali terhadap sepuluh jenis kayu tropis menghasilkan tingkat kelarutan kayu dan kelarutan lignin yang beragam antar jenis kayu (Tabel 1). Kelarutan kayu daun lebar lebih tinggi dibandingkan dengan kayu daun jarum. Kelarutan kayu daun jarum berkisar % (rataan 27.84%), sedangkan kelarutan kayu daun lebar berkisar % (rataan 30.07%). Xiao et al. (2001) menyebutkan bahwa kelarutan kayu selama proses pulping dipengaruhi oleh karakteristik kimia dan reaktifitas dari lignin dan karakteristik komponen kimia kayu lainnya seperti, selulosa, hemiselulosa, dan zat ekstraktif yang dapat terdegradasi dalam larutan alkali panas. Tabel 1 Hasil analisis komponen kimia sepuluh jenis kayu tropis Jenis kayu Kadar Kelarutan Kelarutan Lignin lignin (%) kayu (%) lignin (g/g) klason (%) Gnetum gnemon 24.43± ± ± ±0.76 Pinus merkusii 32.75± ± ± ±2.65 Acacia mangium 24.85± ± ± ±1.20 Anthocephalus cadamba 28.81± ± ± ±0.68 Avicennia sp ± ± ± ±1.50 Eusideroxylon zwageri 35.00± ± ± ±0.46 Gmelina arborea 25.36± ± ± ±0.36 Melia azedarach 28.33± ± ± ±1.81 Paraserianthes moluccana 24.89± ± ± ±0.24 Sondoricum koetjape 24.92± ± ± ±1.87

15 Kelarutan lignin antara jenis kayu daun lebar dan kayu daun jarum juga menunjukkan kecenderungan yang sama. Kelarutan lignin kayu daun jarum berkisar % (rataan 27.42%), sedangkan kelarutan lignin kayu daun lebar berkisar % (rataan 36.13%). Perbedaan ini dipengaruhi oleh reaktifitas monomer penyusun polimer lignin kayu daun lebar dan kayu daun jarum. Lignin kayu daun lebar disusun oleh unit siringil dan guaiasil, sedangkan kayu daun jarum disusun oleh guaiasil (Fergus & Goring 1970). Unit siringil memiliki reaktifitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan unit guaiasil pada kondisi pulping alkali (Tsutsumi et al. 1995). Pada lignin kayu daun lebar maupun kayu daun jarum, ikatan yang paling dominan dan sangat berperan penting dalam degradasi lignin ialah α-aryl ether dan β-aryl ether (Fengel & Wegener 1995). Kondo et al. (1987) menyebutkan bahwa pemutusan β-aryl ether dari unit siringil lebih cepat dibandingkan dengan unit guaiasil, sehingga unit siringil lebih mudah didegradasi dibandingkan dengan unit guaiasil pada kondisi pulping alkali. Selain itu, selama proses pulping, lignin siringil tidak mengalami kondensasi dan membutuhkan bahan kimia yang lebih rendah dibandingkan dengan lignin guaiasil (Kishimoto et al. 2010). Gambar 1 menunjukkan bahwa sebagian besar komponen kimia kayu yang terlarut selama pemasakan alkali dalam penelitian ini adalah komponen lignin. Kelarutan kayu (%) y = x + 12,924 R² = Kelarutan lignin (g/g) Gambar 1 Korelasi antara kelarutan lignin dengan kelarutan kayu. Banyak faktor yang mempengaruhi kelarutan kayu pada proses pulping soda diantaranya, suhu, waktu pemasakan, dan alkali aktif yang digunakan (Wanrosli et al. 2004). Kelarutan lignin dalam reaksi delignifikasi pulping alkali sudah mulai terjadi pada suhu di atas 120 o C (Gullichsen & Paulapuro 2000). Peningkatan suhu menyebabkan degradasi komponen kimia kayu semakin meningkat, sehingga kandungan polisakarida dalam kayu semakin menurun. Degradasi selulosa oleh suhu merupakan pemecahan makromolekul yang menghasilkan produk yang larut dalam alkali. Perlakuan panas hingga suhu 120 o C tidak banyak mengubah derajat polimerisasi selulosa, namun seiring peningkatan suhu akan mengakibatkan penurunan derajat polimerisasi dan peningkatan degradasi selulosa (Fengel & Wegener 1995). Selain itu, karbohidrat yang merupakan salah satu komponen utama penyusun kayu sangat berpengaruh terhadap rendemen yang 5

16 6 dihasilkan dari proses pulping alkali. Karbohidrat dengan gugus ujung karbonil bebas (free carbonyl end groups) merupakan senyawa yang tidak stabil dalam kondisi alkali. Hal ini menyebabkan terjadinya reaksi ujung (peeling reaction) yang menurunkan rendemen hasil pemasakan pulping alkali (Wang et al. 2013). Pengaruh Sifat Kimia Lignin terhadap Delignifikasi Hasil pengujian delignifikasi alkali sepuluh jenis kayu tropis menunjukkan bahwa jenis kayu daun lebar memiliki kelarutan lignin lebih tinggi dibandingkan dengan kayu daun jarum. Fergus dan Goring (1970) menyebutkan bahwa jenis kayu daun lebar umumnya memiliki kadar lignin yang lebih rendah dan lebih mudah didelignifikasi dibandingkan dengan kayu daun jarum. Sementara itu Shimizu et al. (2012) menambahkan bahwa ikatan β-ether dalam lignin siringil lebih mudah diputus dalam kondisi alkali dibandingkan dengan lignin guaiasil. Perbedaan signifikan antara kayu daun lebar dan kayu daun jarum terjadi pula untuk kadar lignin klason dan lignin terlarut asam (Tabel 2). Akiyama et al. (2005) menyebutkan bahwa kadar lignin terlarut asam kayu daun jarum lebih rendah dibandingkan dengan kayu daun lebar dan jenis kayu dengan proporsi lignin terlarut asam yang tinggi cenderung memiliki kadar lignin klason rendah. Oleh sebab itu, kadar lignin klason dan kadar lignin terlarut asam berkaitan pula dengan karakteristik kimia dan reaktifitas lignin. Korelasi antara Kelarutan Lignin dengan Kadar Lignin Klason Kadar lignin klason merupakan fraksi residu hasil rekondensasi dalam larutan asam sulfat 72% dan 3% (Yasuda et al. 2001). Hasil penelitian menunjukkan kayu daun lebar memiliki kadar lignin klason lebih rendah dibandingkan dengan jenis kayu daun jarum. Kadar lignin klason kayu daun lebar berkisar % (rataan 25.53%), sedangkan kayu daun jarum berkisar antara % (rataan 26.53%). Hasil penelitian ini menguatkan hasil penelitian sebelumnya bahwa terdapat perbedaan signifikan antara lignin klason dan lignin terlarut asam pada jenis kayu daun jarum dan kayu daun lebar. Kayu daun lebar memiliki karakteristik lignin klason lebih rendah dengan lignin terlarut asam lebih tinggi dibandingkan dengan kayu daun jarum (Akiyama et al. 2005). Terdapat indikasi bahwa jenis kayu berkadar lignin klason lebih tinggi menghasilkan kelarutan lignin yang lebih rendah (Gambar 2). Kelarutan lignin berkaitan dengan reaktifitas monomer penyusunya yaitu nisbah siringil-guaiasil. Akiyama et al. (2005) menunjukkan bahwa jenis kayu berkadar lignin klason lebih tinggi memiliki nisbah siringil-guaiasil lebih rendah atau proporsi unit siringil lebih rendah dan unit guaiasil lebih tinggi. Selain itu, lignin dengan nisbah siringil-guaiasil rendah memiliki ikatan β-ether yang rendah dan ikatan karbon yang tinggi yang mengakibatkan polimer ligninnya menjadi lebih condensed (Akiyama et al. 2005). Shimizu et al. (2012) menyatakan bahwa ikatan eter pada lignin lebih mudah diputus dibandingkan dengan ikatan karbonkarbon. Hal tersebut diduga menjadi penyebab rendahnya kelarutan lignin pada jenis kayu berkadar lignin klason tinggi.

17 7 0.6 Kelarutan lignin (g/g) y = x + 0,665 R² = Lignin klason (%) Gambar 2 Korelasi antara lignin klason dengan kelarutan lignin Korelasi antara Kelarutan Lignin dengan Kadar Lignin Terlarut Asam Hasil penelitian menunjukkan adanya korelasi positif antara kelarutan lignin dengan kadar lignin terlarut asam dengan koefisien korelasi (r) sebesar 0.75 (Gambar 3). Hal ini dipengaruhi oleh struktur kimia lignin dan berkaitan dengan tipe dan reaktifitas monomer penyusun lignin yang mempengaruhi delignifikasi. Korelasi positif antara kadar lignin terlarut asam dengan kelarutan lignin dalam pulping alkali menjadi realistis jika dihubungkan dengan adanya korelasi positif antara kadar lignin terlarut asam dengan nisbah siringil-guaiasil lignin. Matsushita et al. (2004) menunjukkan bahwa unit siringil merupakan faktor penting dalam pembentukan lignin terlarut asam. Sementara itu dengan menganalisis karakteristik lignin jenis kayu yang sama dengan penelitian ini, Fitriana (2015) menunjukkan adanya korelasi positif antara nisbah siringil-guaiasil dengan kadar lignin terlarut asam dengan koefisien korelasi (r) sebesar Kadar lignin terlarut asam yang tinggi dihasilkan dari polimer lignin dengan nisbah unit siringil tinggi. Tsutsumi et al. (1995) menunjukkan bahwa unit siringil lebih reaktif dibandingkan dengan unit guaiasil dalam kondisi pulping alkali. Kayu yang memiliki nisbah siringil-guaiasil yang lebih tinggi memiliki tingkat kondensasi yang rendah dan membutuhkan bahan kimia yang lebih sedikit selama proses pulping (Kishimoto et al. 2010). Tingginya reaktifitas lignin siringil tersebut sangat berkaitan dengan tingginya tipe ikatan β-ether dan rendahnya ikatan karbon-karbon (Akiyama et al. 2005). Studi pada lignin model, Shimizu et al. (2012) menemukan bahwa reaktifitas lignin siringil dipengaruhi oleh kelimpahan dan reaktifitas tipe ikatan β-ether. Lignin siringil yang mengandung β-aryl ether memiliki reaktifitas lebih tinggi dibandingkan dengan lignin guaiasil dalam reaksi delignifikasi pulping alkali. Lebih lanjut Shimizu et al. (2012) menjelaskan bahwa reaktifitas ikatan β-aryl ether dipengaruhi oleh stereostrukturnya, yaitu erythro dan threo. Struktur lignin β-aryl ether siringil lebih didominasi berbentuk isomer erythro. Indikasi yang sama ditemukan pula pada lignin jenis kayu daun lebar, yaitu adanya korelasi positif antara nisbah siringil dengan nisbah erythro (Akiyama et al. 2005). Adanya unit siringil dalam

18 8 polimer lignin secara signifikan mempengaruhi tingkat delignifikasi dan reaktifitasnya akan meningkat pada lignin siringil dengan substruktur ikatan β-o- 4 berbentuk isomer erythro (Shimizu et al. 2012) Kelarutan lignin (g/g) y = x + 0,217 R² = Lignin terlarut asam (%) Gambar 3 Korelasi antara lignin terlarut asam dengan kelarutan lignin Berdasarkan kelarutan ligninnya dalam pemasakan alkali bersuhu 150 o C, delignifikasi tertinggi dihasilkan dari kayu Avicennia sp. dan S. koetjape dengan kelarutan lignin masing-masing 0.44 g/g dan 0.53 g/g. Kelarutan lignin yang tinggi tersebut diduga berkait dengan tingginya nisbah siringil dalam polimer lignin kedua jenis kayu tersebut (nisbah siringil kayu Avicennia sp. sebesar 2.46 dan kayu S. koetjape sebesar 1.77). Hasil penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa kayu yang memiliki lignin dengan unit siringil tinggi lebih mudah didelignifikasi dalam proses pulping (Gonzalez-Villa et al. 1999). Hal tersebut disebabkan lebih reaktifnya unit siringil dibandingkan unit guaiasil dalam pemasakan alkali (Tsutsumi et al. 1995, Shimizu et al. 2012). SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Pada kondisi pemasakan alkali yang sama, kelarutan lignin jenis kayu daun lebar lebih tinggi dibandingkan dengan jenis kayu daun jarum. Kelarutan lignin dalam kondisi alkali berkorelasi negatif dengan kadar lignin klason dan berkorelasi positif dengan lignin terlarut asam. Berdasarkan tingkat delignifikasinya pada suhu 150 o C, kelarutan lignin tinggi dihasilkan oleh kayu Avicennia sp. dan S. koetjape dengan kelarutan lignin masing-masing 0.44 g/g dan 0.53 g/g. Saran Penelitian lanjutan terhadap jenis kayu lain (softwood dan hardwood) untuk mendapatkan informasi tambahan terkait karakteristik kimia lignin sebagai parameter penduga reaktifitas lignin untuk bahan baku industri pulp dan kertas.

19 9 DAFTAR PUSTAKA Akiyama T, Goto H, Nawawi DS, Syafii W, Matsumoto Y, Meshitsuka G E yth o/th eo tio of β-o-4 structures as an important structural characteristic of lignin. Part 4: Variation in the erythro/threo ratio in softwood and hardwood lignins and its relation to syringyl/guaiacyl ratio. Holzforschung. 59: Fengel D, Wegener G Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Berlin (DE): University of Munich. Fergus BJ, Goring DAI The distribution of lignin in birch wood as determined by ultraviolet microscopy. Holzforschung. 24: Fitriana AE Karakteristik kimia lignin sepuluh jenis kayu [Skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Gonzales-Villa FJ, Almenderos G, del Rio JC, Martin F, Guiterez A, Romero J Ease of delignification assessment of wood from different eucalyptus species by pyrolysis (TMAH)-GC/MS and Cp/Mas 13C-NMR spectrometry. Journal of Anaytical and Applied Pyrolysis. 49: Gullichsen J, Paulapuro H Chemical Pulping. USA: TAPPI Press. Kishimoto T, Chiba W, Saito K, Fukushima K, Uraki Y, Ubukata M Influence of syringyl to guaiacyl ratio on the structure of natural and synthetic lignins. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 58: Kondo R, Tsutsumi Y, Imamura H Kinetics of β-aryl ether cleavage of phenolic syringyl type model compounds. Holzforschung. 41: Matsushita Y, Kakehi A, Miyawaki S, Yasuda S Formation and chemical structures of acid-soluble lignin II: reaction of aromatic nuclei model compounds with xylan in the presence of a counterpart for condensation, and behavior of lignin model compounds with guaiacyl and syringyl nuclei in 72% sulfuric acid. Journal of Wood Science. 50: Nawawi DS, Sari DL Keragaman kadar lignin pada jenis kayu daun lebar tropis. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan. 4 (2): Shimizu S, Yokoyama T, Akiyama T, Matsumoto Y Reactivity of lignin with different composition of aromatic syringyl/guaiacyl structures and erythro/th eo si e ch i st uctu es i β-o-4 type during alkaline delignification: as a basis for the different degradability of hardwood and softwood lignin. Journal of Agricultural and Food Chemistry. (60): Tsutsumi Y, Kondo R, Sakai K, Imamura H The difference of reactivity between syringyl lignin and guaiacyl lignin in alkaline systems. Holzforschung. 49: Wang W, Yang G, Chen J Process of soda-aq pulping of fast-growing Poplar and defibration point. Advanced Materials Research Wanrosli WD, Zainuddin Z, Lee LK Influence of pulping variables on the properties of Elaeis guineensis soda pulp as evaluated by response surface methodology. Wood Science and Technology. 38: Xiao B, Sun XF, Run Cang Sun Chemical, structural, and thermal characterizations of alkali-soluble lignins and hemicelluloses, and cellulose

20 10 from maize stems, rye straw, and rice straw. Polymer Degradation and Stability. 74: Yasuda S, Fukushima K, Kakehi A Formation and chemical structures of acid soluble lignin I: sulfuric acid treatment time and acid-soluble lignin content of hardwood. Journal of Wood Science. 47:

21 11 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Purworejo, Jawa Tengah pada tanggal 7 Mei 1993 sebagai anak pertama dari dua bersaudara dalam keluarga Bapak Marno dan Ibu Purwati. Jenjang pendidikan formal yang telah dilalui penulis adalah SMPN 34 Purworejo, SMAN 7 Purworejo. Pada tahun 2011 penulis diterima sebagai mahasiswa di Institut Pertanian Bogor melalui jalur SNMPTN Undangan. Prestasi yang raih penulis selama masa perkuliahan di IPB, yaitu mahasiswa IPK tertinggi Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan mulai tahun 2012 hingga 2015 dan Program Kreatifitas Mahsiswa (PKM Karsa Cipta) didanai DIKTI pada tahun Kegiatan kemahasiswaan yang pernah diikuti penulis antara lain; anggota Koran Kampus IPB (2012), BEM Fakultas Kehutanan (2012/2013), Himpunan Profesi Mahasiswa Hasil Hutan atau Himasiltan ( ), Pengurus Cabang Sylva Indonesia IPB (2014/2015), ketua acara The 6 th FORTEX Himasiltan (2014), wakil ketua organisasi mahasiswa daerah Purworejo (2012/2013), dan ketua organisasi mahasiswa daerah Purworejo (2013/2014).