4. Hasil dan Pembahasan

Transkripsi

1 4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Pembuatan Asap Cair Asap cair dari kecubung dibuat dengan teknik pirolisis, yaitu dekomposisi secara kimia bahan organik melalui proses pemanasan tanpa atau sedikit oksigen atau reagen lainnya. Alat yang digunakan untuk membuat asap cair diberi nama pirolisator yang terdiri dari bunsen, kaleng pemanasan, pipa gelas dengan kondensor yang menyatu dan botol penampungan. Rangkaian alat yang digunakan untuk membuat asap cair dari kecubung terlihat pada Gambar 4.1. Gambar 4. 1 Alat pirolisator Pada pembuatan asap cair dengan metode pirolisis, api tidak langsung kontak dengan kecubung. Walau tidak langsung menyentuh api, kecubung dalam kaleng mengeluarkan asap. Karena kaleng tertutup rapat, asap terperangkap dalam kaleng. Lama-kelamaan asap dalam kaleng semakin tebal akibatnya asap terdorong ke pipa kondensor. Asap dalam bentuk gas berubah wujud menjadi cair. Cairan asap dialirkan ke bawah kondensor yang telah disediakan tempat penampungan di bagian ujung kondensor berupa botol. Asap cair baru dihasilkan pada menit ke-10, setelah nyala api menjadi berwarna biru. Sebelum asap mencair, pada botol penampungan terlebih dahulu dihasilkan asap putih. Dan beberapa menit kemudian asap cair menetes karena terjadi proses kondensasi. Kondisi alat pada saat asap mulai mencair adalah pada suhu pemanasan 280 o C (dengan cara mengukur suhu kaleng bagian bawah), suhu kaleng bagian atas 70 o C dan suhu leher kondensor mencapai 42 o C. Pada menit ke-45, proses pencairan asap berhenti, walaupun proses pemanasan terus dilakukan. Indikator yang menunjukan proses pembuatan asap cair telah selesai adalah 20

2 penetesan asap cair sudah berhenti, suhu leher kondensor menurun dari 42 o C menjadi 24 o C dan suhu kaleng atas menjadi 54 o C. Asap cair yang dihasilkan berwarna coklat dan masih mengandung tar, bau asap masih tercium sangat kuat pada asap cair tersebut. Gambar asap cair yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 4.2. Gambar 4. 2 Asap cair hasil pirolisis Setelah disimpan selama dua minggu, tar mengendap. Pada asap cair tersebut selain mengendap, tar menempel pada dinding kaca botol. Hasil dekantasi dari asap cair kemudian disaring menggunakan kertas saring menghasilkan asap cair yang bebas dari tar. volume asap cair yang dihasilkan sebanyak 80 ml untuk asap cair daun kecubung. Sedangkan untuk asap cair bunga kecubung dihasilkan asap cair sebanyak 30 ml. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 4.3. Gambar 4. 3 Asap cair hasil dekantasi dan penyaringan Asap cair larut sempurna dalam metanol. Dalam kloroform asap cair membentuk dua fasa dan dalam aseton tidak larut dan warnanya keruh. Pada penelitian ini, dari 38,873 g bunga kecubung dihasilkan asap cair sebanyak 30 ml. Sedangkan dari 40,931 g daun kecubung dihasilkan 80 ml asap cair. Jadi untuk 1 kg bunga kecubung asap cair yang dihasilkan adalah 771,66 x 10-3 ml atau 0,7717 l. dan untuk 1 kg 21

3 daun kecubung asap cair yang dihasilkan adalah 1954,5 x 10-3 ml atau 1,95 l. Maka rendemen asap cair yang dihasilkan adalah 0,77 ml dalam 1 g bunga kecubung dan 1,95 ml dalam 1 g daun kecubung. Rendemen yang diperoleh untuk bunga kecubung lebih kecil dibandingkan dengan daun kecubung. Hal ini dapat diakibatkan oleh beberapa faktor. Faktor yang paling berpengaruh adalah suhu pemanasan, proses pendinginan dan ukuran partikel kecubung. Untuk memperoleh produk asap cair atau cuka kayu dengan rendemen tinggi, pemanasan sebaiknya dilakukan sampai 400 o C. Pada penelitian ini pemanasan dengan menggunakan bunsen, suhu maksimum hanya 280 o C yang mengakibatkan rendemen yang diperoleh sangat kecil. Asap cair yang dihasilkan dari pirolisis didinginkan supaya menjadi cairan. Produk asap cair ini juga dipengaruhi oleh teknik pendinginan asap. Rendemen cuka kayu atau asap cair akan tinggi jika teknik pendinginan dengan media air yang disirkulasikan (30-45%). Pada penelitian ini, sirkulasi air dilakukan dengan mengalirkan air ledeng ke dalam pipa kondensor. Ukuran partikel kecubung pada penelitian ini relatif besar-besar, sehingga luas permukaannya menjadi lebih kecil dan berakibat pada rendahnya rendemen yang dihasilkan. 4.2 Pemurnian Asap Cair Setelah dilakukan destilasi, warna asap cair berubah dari warna coklat menjadi kuning. Walaupun baunya tidak sehebat asap cair yang dihasilkan langsung dari pirolisis. Destilat mulai menetes pada suhu 88 o C, suhu naik terus hingga konstan pada suhu 97 o C. Gambar destilat hasil destilasi asap cair tertera pada Gambar 4.4. Gambar 4. 4 Hasil destilasi asap cair Residu dari hasil destilasi barwarna hitam pekat (Gambar 4.5), hal ini berarti bahwa bahwa asap cair yang dihasilkan langsung dari pirolisis masih mengandung tar yang bebahaya bagi kesehatan. 22

4 Pemurnian asap cair bertujuan memisahkan tar dari asap cair, sehingga asap cair menjadi lebih aman bila digunakan sebagai pengawet. Dari hasil distilasi diperoleh residu berupa tar yang sangat kental dan hitam. Residu yang dihasilkan terlihat pada Gambar 4.5. Gambar 4. 5 Residu hasil distilasi asap cair 4.3 Karakterisasi Asap Cair Spektrofotometri Inframerah Pada spektrum FTIR dari asap cair bunga dan daun kecubung terdapat gugus O-H, indikasinya adalah adanya vibrasi ulur O-H pada serapan dengan bilangan gelombang 3441,01 cm -1 dan vibrasi tekuk O-H terjadi pada serapan dengan bilangan gelombang 1409,49 cm -1. Serapan gugus O-H yang muncul memiliki pita serapan yang melebar. Dengan melebarnya pita serapan 3441,01 cm -1 untuk bunga kecubung dan 3442,94 cm -1 untuk daun kecubung menunjukan adanya ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen yang ada dalam asap cair bisa terjadi karena adanya ikatan hidrogen antar molekul atau intra molekul dan telah diketahui bahwa asap cair yang dihasilkan berupa campuran beberapa senyawa bukan senyawa murni. Serapan pada bilangan gelombang 1639,49 cm -1 baik itu pada bunga kecubung ataupun pada daun kecubung menunjukan adanya gugus karbonil, walaupun secara umum serapan dari vibrasi ulur C = O muncul pada daerah antara cm -1. Serapan gugus karbonil berada diluar range cm -1 karena diakibatkan adanya interaksi antara molekul yang mempengaruhi pergeseran frekuensi vibrasi. Dari spektrum inframerah dapat disimpulkan adanya gugus fungsi berdasarkan serapan pada bilangan gelombang tertentu. Bilangan gelombang untuk beberapa gugus fungsi berbeda, tergantung pada jenis vibrasinya. Serapan untuk beberapa gugus fungsi disajikan pada Tabel

5 Tabel 4. 1 Serapan bilangan gelombang Panjang Gelombang Bilangan Gelombang Ikatan yang menyebabkan absorpsi 2,7 3,3 µm cm -1 Regang O-H, N-H 3,0 3,4 µm cm -1 -C=, C-H, C=C-H, Ar-H, regang C-H 3,3 3,7 µm cm -1 -CH 3, -CH 2 -, C-H 4,2 4,9 µm cm -1 Regang C=C, C=N 5,3 6,1 µm cm -1 Regang C=O (asam, aldehida, keton, amida, ester, anhidrida) 5,9 6,2 µm cm -1 Regang C=C (alifatik dan aromatik), C=N 6,8 7,7 µm cm -1 Lentur C-H 10,0 15,5 µm cm -1 Lentur C=C,Ar-H (luar bidang) Faktor yang berpengaruh pada vibrasi ulur C = O adalah keadaan fisik, pengaruh elektronik dan massa gugus-gugus yang bertetangga, konyugasi, ikatan hidrogen baik intramolekul ataupun antar molekul, serta regangan cincin. Karena asap cair bersifat campuran, kemungkinan besar gugus karbonil yang ada dalam asap cair dipengaruhi oleh konyugasi, gugus yang bertetangga ataupun adanya ikatan hidrogen. Sehingga untuk memperjelas adanya gugus karbonil dalam asap cair diperlukan data pendukung seperti data NMR atau analisis kimia lainnya. Selain adanya gugus O H dan gugus karbonil, asap cair juga mengandung gugus eter (C O) dengan serapan terjadi pada spektrum IR bunga kecubung di daerah 1274,95 cm -1. Sedangkan pada spektrum IR daun kecubung tidak ditemukan adanya puncak yang menunjukan adanya gugus eter (C O) Asap cair hasil distilasi mempunyai gugus fungsi yang sama dengan asap cair hasil pirolisis langsung, yaitu adanya serapan gugus O H pada 3441,01 cm -1 baik untuk untuk spektrum IR bunga kecubung maupun daun kecubung, gugus karbonil pada 1639,49 cm -1 pada spektrum IR bunga kecubung dan 1635,54 cm -1 pada spektrum daun kecubung. 24

6 4.3.2 spektrofotometri UV-Vis Dari hasil pengukuran dengan menggunakan spektroskopi UV-Vis didapatkan suatu kurva hubungan antara Absorban dengan panjang gelombang. Kurva UV Vis hasil pengukuran destilat bunga kecubung, menunjukan adanya gugus fenol seperti yang ditunjukan pada spektrum hasil pengukuran dengan menggunakan FTIR. Gugus tersebut ditunjukan pada panjang gelombang 228 nm. Dari kurva tersebut terlihat adanya dua puncak yaitu pada panjang gelombang 228 nm dengan tinggi puncak berada pada 1,8108 dan pada panjang gelombang 268 nm dengan tinggi puncak berada pada absorban 0,6677. Hal itu menunjukan bahwa pada panjang gelombang 228 nm kandungan karbonilnya lebih besar dibandingkan dengan kadungan karbonil pada panjang gelombang 268 nm. Spektrum UV-Vis dari asap cair bunga kecubung dapat dilihat pada Gambar 4.6. Gambar 4. 6 Spektrum UV Vis Bunga Kecubung Tabel 4. 2 Puncak Spektrum UV/Vis Bunga Kecubung Panjang Gelombang Absorban 228 nm nm

7 Spektrum UV-Vis dari asap cair daun kecubung menunjukan hasil yang relatif sama dengan spektrum UV-Vis dari asap cair bunga kecubung. Puncak yang dihasilkan yaitu berada pada panjang gelombang 228 nm dan 268 nm. Pada panjang gelombang 272 nm menunjukan hal yang sama yaitu menunjukan adanya gugus benzen tersubstitusi dengan ikatan R=OH. Puncak yang dihasilkan pun menunjukan hal yang sama yaitu kandungan karbonil pada panjang gelombang 228 nm lebih besar dibandingkan dengan kandungan karbonil pada panjang gelombang 272 nm. Spektrum UV-Vis dari daun kecubung dapat dilihat pada Gambar 4.7. Gambar 4. 7 Spektrum UV Vis Daun Kecubung Tabel 4. 3 Puncak spektrum UV/Vis Daun Kecubung Panjang Gelombang Absorban 228 nm nm Dari kedua pengukuran tersebut dapat diketahui bahwa asap cair dari daun dan bunga kecubung mengandung gugus karbonil dan gugus OH yang merupakan gugus dari senyawa fenolik GC (Kromatografi Gas) Karakterisasi asap cair dengan menggunakan gas kromatografi bertujuan untuk mengetahui senyawa kimia yang terdapat pada asap cair terutama senyawa fenol dan turunannya. Dalam kromatografi Gas komponen-komponen terdistribusi dalam fasa yaitu fasa diam dan fasa 26

8 bergerak. Pada kromatografi gas fasa bergeraknya adalah gas N 2 dan fasa diamnya berupa zat padat (silikagel). Asap cair hasil destilasi diinjeksikan pada alat GC yang sudah diatur sesuai kondisi. Senyawa dalam destilat akan menguap dan dibawa oleh gas pembawa menuju kolom. Zat terlarut akan teradsorpsi pada bagian atas kolom dari fasa diam, kemudian akan merambat dengan laju rambatan masing-masing komponen yang sesuai dengan tetapan partisi (Kd) masing-masing komponen. Komponen-komponen tersebut terelusi sesuai dengan urutan makin besarnya nilai koefisien partisi menuju ke detektor. Detektor mencatat sederetan sinyal yang timbul akibat perubahan konsentrasi dan perbedaan laju elusi. Sinyal akan tampak sebagai kurva antara waktu terhadap komposisi aliran gas pembawa. Waktu retensi untuk standar fenol adalah 6,218 menit dan pelarut (metanol) pada 2,304 menit. Waktu retensi adalah waktu yang diperlukan oleh zat terlarut untuk bergerak dari awal injeksi ke detektor. Dari kromatogram GC asap cair bunga kecubung terlihat adanya beberapa puncak retensi yang menunjukan jumlah komponen yang terkandung dalam asap cair daun kecubung. diperoleh beberapa puncak dengan waktu retensi yang berbeda. Puncak yang tinggi muncul dengan waktu retensi 2.194; 3,570; dan 8,036. Adanya puncak 6,930 menit munujukan adanya fenol pada asap cair destilasi. Gambar puncak dengan waktu retensi yang berbedabeda dapat dilihat pada Gambar 4.8. Gambar 4. 8 Kromatografi Gas Bunga Kecubung Pada kromatogram GC asap cair daun kecubung menunjukan puncak retensi yang lebih sedikit dibandingkan dengan puncak retensi pada bunga kecubung. Hal ini menunjukan jumlah komponen pada asap cair daun kecubung lebih sedikit dibandingkan dengan jumlah komponen pada asap cair bunga kecubung. Pada asap cair bunga kecubung terdapat 25 puncak retensi yang menunjukan adanya 25 komponen yang terkandung dalam asap cair bunga kecubung sedangkan pada asap cair daun kecubung hanya terdapat 14 puncak retensi yang menunjukan adanya 14 komponen yang terkandung dalam asap cair daun kecubung. Adanya perbedaan tersebut dikarenakan kandungan lignin, selulosa dan metabolisme dari 27

9 bunga dan daun kecubung yang berbeda. Kromatogram GC dari asap cair daun kecubung dapat dilihat pada Gambar 4.9. Gambar 4. 9 Kromatografi Gas Daun Kecubung GC/MS Dalam spektroskopi massa, molekul-molekul organik ditembak dengan berkas elektron dan diubah menjadi ion-ion bermuatan positip. Ion bermuatan positif ini akan terdeteksi dengan alat ini. Hasil yang diberikan dapat dilihat pada Gambar 4.10 dan Gambar Gambar Kromatogram GC/MS Bunga Kecubung 28

10 Gambar Kromatogram GC/MS Daun Kecubung Tabel 4. 4 Hasil analisis GC/MS Bunga Kecubung WAKTU RETENSI NAMA SENYAWA KOMPOSISI (%) 4,054 Asam Karbamat, garam amonium 40,73 4,255 Oxirane (CAS) Apoxyethane ,994 Asam asetat 6,95 49,549 Disiloxane, 2,58 30,179 2-Tridecanone (CAS) 2,54 41,251 Benzene 2,64 43,196 Benzoxazole 2,29 40,865 1-(4-cyanophenyl)-3-phenyl-2- propyne-1-ol 1,81 49,122 Cyclotrisiloxane 1,69 43,788 Prosta-5,10,13-trien-1-oic acid 1,66 Berdasarkan perbandingan m/e (m adalah massa molekul dan e muatan molekul) terhadap kelimpahannya. Pada spektogram GC/MS, beberapa gugus fungsi yang telah diketahui dengan infra merah menjadi lebih jelas dan strukturnya bisa diketahui dengan inframerah 29

11 menjadi lebih jelas, karena masing-masing komponen zat yang ada dalam asap cair diketahui massa molekulnya. Sehingga senyawa yang ada dalam asap cair menjadi lebih jelas dan strukturnya bisa diketahui. Zat yang terdapat dalam asap cair hasil analisis GC/MS tertulis pada Tabel 4. 5 dan Tabel Tabel 4. 5 Hasil analisis GC/MS Daun Kecubung WAKTU RETENSI NAMA SENYAWA KOMPOSISI (%) 47,971 2,6,10,14,18,22-tetracosahexaene, 2,6,10,15,19,23-hexamethyl 43,22 3,988 Methane 8,33 3,784 Carbamic acid 4,32 30,170 2-heptadecanone 3,13 53,502 Cholest-5-en-3-ol 3,80 39,857 1,2-benzenedicarboxylic acid 2,95 26,366 Benzene 2,10 30,738 Alpha-D-Allopyranoside 2,07 30