BAB II TINJAUANPUSTAKA 2.1 Deskripsi Tanaman Jarak Tanaman jarak pagar termasuk famili Euphobiaceae satu famili dengan karet dan ubi kayu.tanaman jarak pagar berupa perdu dengan tinggi 1-7 m, bercabang tidak teratur. Batangnya berkayu,bulat dan tebal, kulit batang berwarna abu-abu dan kemerah-merahan, silindris, dan bila terluka mengeluarkan getah. Deskripsi tanaman jarak pagar sebagai berikut : Kingdom : plantae Subkingdom : Tracheobionta (tumbuhan vaskular) Superdivisio : Spermatophyta (tumbuhan berbiji) Divisio : Magniliaphyta (tumbuhan berbunga) Kelas : Magnoliopsida (dicotyledonae) rdo : Euphorbiaes Famili : Uuphorbiaceae Genus : Jatropha Curcas Spesies : Jatropha curcas Linn
2.2 Minyak jarak 2.2.1 Komposisi kimia jarak Biji jarak diperoleh dari pohon jarak yang menghasilkan biji. Biji jarak pagar (Jatropa curcas Linn) terdiri dari 60% berat kernel (daging biji) dan 40% berat kulit (Hambali,dkk.,2006).Beberapa penelitian menyebutkan dalam satu daging biji terkandung sekitar 45-60% minyak sehingga dapat diekstraksi secara mekanis maupun ekstraksi pelarut dan sisanya berupa ampas yang bisa digunakan sebagai pupuk kaya nitrogen. Karena kandungan minyaknya yang tinggi, daging biji jarak pagar mudah diekstraksi. Komposisi asam lemak penyusun trigliserida dari minyak jarak pagardapat dilihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1.Komposisi Asam Lemak dari Minyak Jarak Pagar Jenis Asam Lemak Sifat dan Komposisi Komposisi ( % ) Asam leat Tidak Jenuh, C 18:1 35-64 Asam Linoleat Tidak Jenuh C 18:2 19-42 Asam Linolenat Tidak Jenuh C 18:3 2-4 Asam Palmitat Jenuh C 16:0 12-17 Asam Stearat Jenuh C 18:0 5-10 (Sudrajat, R. 2006) 2.2.2 Sifat Fisika dan Kimia Minyak Jarak Minyak jarak pagar merupakan jenis minyak yang memiliki komposisi trigliserida yang mirip dengan kacang. Tidak seperti dengan jarak kaliki (Ricinus communis), kandungan asam lemak essensial dalam minyak jarak pagar cukup tinggi sehingga
sebenarnya dapat dikonsumsi sebagai minyak makan, asalkan racun yang berupa phorbol ester dan kurkin dapat dihilangkan (Hambali et al,2006). Asam lemak yang dominan terdapat pada minyak jarak pagar adalah asam oleat dan linolenat yang merupakan asam lemak tidak jenuh.asam oleat memiliki satu ikatan rangkap, sedangkan asam linoleat memiliki dua ikatan rangkap. Tingginya asam lemak tidak jenuh pada minyak jarak ini menyebabkan minyak jarak berbentuk cair pada suhu ruang. Asam oleat dan linoleat memiliki titik cair yang rendah, yaitu 14 o C untuk oleat dan 11 o C untuk asam linoleat. Minyak jarak larut dalam etil alkohol pada suhu kamar serta pelarut organik yang polar, dan sedikit larut dalam golongan hidrokarbon alifatis. Nilai kelarutan dalam petroleum eter relatif lebih rendah, dan dapat dipakai untuk membedakannya dengan golongan trigliserida lainnya (Ketaren,1986). Minyak jarak pagar merupakan cairan bening, berwrna kuning, berbau khas, tidak berasa, dan tidak menjadi keruh meskipun disimpan dalam jangka waktu yang lama. Asam-asam penyusun minyak terdiri atas 22,7% asam jenuh dan 77,3% asam lemak tak jenuh. Kekentalan (Viskositas) dan bilangan asetil serta kelarutan dalam alkohol nilainya relatif tinggi. Kandungan tokoferolnya rendah (0.05%) dan kandungan asam lemak essensial yang sangat tinggi menyebabkan minyak jarak pagar tersebut berbeda dengan minyak jarak yang lainnya (Ketaren,1986). Adapun sifat fisik dari minyak jarak pagar adalah seperti tertera pada tabel berikut ini :
Tabel 2.2. Sifat Fisik Minyak Jarak Pagar Sifat Fisik Satuan Nilai titik nyala (flash point) o C 236 Berat jenis pada 20 o C g/cm 3 0.9177 Viskositas pada 30 o C Mm 2 /s 49.15 Residu karbon (carbon residue on 10% %(m/m) 0.34 destilation residue) Kadar abu sulfat (sulfated ash content) %(m/m) 0.007 Titik tuang (pour point) o C -2.5 Kandungan air (water content) ppm 935 Kandungan sulfur (sulfur contet) ppm <1 Bilangan asam (Acid value) Mg KH/g 4.75 Bilangan iod (Iodine value) G iod/100 g minyak 96.5 Sumber :Hambali,dkk., (2006) 2.3 leokimia leokimia pada dasarnya merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari trigliserida yang berasal dari minyak dan lemak menjadi asam lemak dan gliserin serta turunan asam lemak baik dalam bentuk ester, amida, sulfat, sulfonat, alkohol, alkoksi, maupun sabun. leokimia merupakan turunan gliserol dengan asam lemak yang berubah dalam bentuk turunannya yang digunakan baik sebagai surfaktan, deterjen, polimer, aditif bahan bakar dan sebagainya. Bahan dasar oleokimia seperti
gliserol, asam lemak, alkil ester asam lemak, amina asam lemak, dan alkohol asam lemak dapat diperoleh dengan mengubah lipida baik yang berasal dari hewan maupun tumbuhan menjadi gliserol dan turunan asam lemak. Secara alami, asam lemak bisa berbentuk bebas (karena lemak yang terhidrolisis) maupun terikat sebagai gliserida. Asam lemak merupakan salah satu basic oleochemical (Tambun,R,2006). leokimia merupakan turunan gliserol dengan asam lemak yang berubah dalam bentuk turunannnya yang digunakan baik sebagai surfaktan, deterjen, polimer,aditif bahan bakar dan sebagainya. Bahan dasar oleokimia seperti gliserol, asam lemak, alkil ester asam lemak, amina asam lemak dan alkohol asam lemak dapat diperoleh dengan mengubah lipida baik yang berasal hewan maupun tumbuhan menjadi gliserol dan turunan asam lemak. Penggunaan terbesar daripada asam lemak adalah dengan mengubahnya menjadi alkohol asam lemak, amida, garam asam lemak dan juga plastik termasuk nilon (hampirmencapai 40% dari total penggunaannya). Penggunaan terbesar berikutnya sebesar 30% untuk dijadikan sabun, deterjen, dan kosmetik. Asam lemak juga digunakan sebagai bahan dasar pembuatan resin dan cat sekitar 15%, sisanya digunakan sebagai pembantu dalam industri pembuatan ban, tekstil, kulit kertas, pelumas, lilin (Richtler,M.J and Knaut,J., 1984). Diagram alir dari oleokimia dapat dilihat pada tabel 2.3 berikut :
Tabel 2.3 Diagram Alur leokimia 2.4 Epoksidasi Epoksida (oksirena) ialah eter siklik dengan cincin beranggota tiga yang mengandung satu atom oksigen (Hart,H, 1990). Alkena dapat diokasidasi menjadi anekaragam produk, bergantung pada reagensia yang digunakan. Reaksi yang melibatkan oksidasi ikatan rangkap karbon-karbon dapat dikelompokkan menjadi dua gugus umum : 1. ksidasi ikata pi tanpa memutuskan ikatan sigma
2. ksidasi ikatan pi yang memutuskan ikatan sigma Produk oksidasi tanpa pemutusan ikatan sigma ialah suatu epoksida atau 1,2-diol. Reagensia yang paling populer dipakai untuk mengubah alkena menjadi suatu 1,2- diol adalah larutan kalium permanganat (dalam air) basa dan dingin (meskipun biasanya reagensia ini memberikan rendemen yang rendah). smium tetraoksida (s 4 ) diikuti reduksi dengan reagensia seperti Na 2 S 3 menghasilkan diol dengan rendemen yang lebih baik, tetapi penggunaan terbatas karena mahal dan bersifat racun (Fessenden,R.J.,1997). Epoksida dari minyak nabati merupakan hal yang penting dan sangat berguna terutama dalam hal sebagai stabilisator dan plastisasi bahan polimer. Berdasarkan pada kereaktifan yang tinggi pada cincin oksiran, epoksida juga dapat dipakai untuk berbagai jenis bahan kimia yaitu alkohol, glikol, alkanolamin, senyawa karbonil, senyawa olefin, dan polimer seperti poliester, poliuretan. Secara umum, reaksi epoksidasi dan dilanjutkan dengan hidrolisis dtuliskan sebagai berikut. H R C H + H 2 + 2 R C H + H 2 Peroksida Peracid R C H Peracid + C H C H lefin C C Epoksida + R C H C C Epoksida H 2 C C H H Diol
Ada empat teknik yang dapat digunakan untuk menghasilkan epoksida dari molekul olefin: 1. Epoksida dengan asam perkarboksilat yang sering digunakan dalam industri dan dapat dipercepat dengan bantuan katalis atau enzim 2. Epoksida dengan peroksida organik dan anorganik, termasuk epoksidasi alkali dengan hydrogen peroksida nitril dan epoksida yang dikatalisis logam transisi. 3. Epoksida dengan halohidrin, menggunakan asam hipohalogen (HX) dengan garamnya sebagai reagen, dan epoksida olefin dengan defisiensi elektron ikatan rangkap. 4. Epoksida dengan menggunakan molekul oksigen, untuk minyak nabati jarang digunakan karena dapat menyebabkan degradasi dari minyak menjadi senyawa yang lebih kecil seperti aldehid dan keton atau asam dikarboksilat berantai pendek sehingga oksidasi dengan 2 merupakan metode yang tidak efisien untuk epoksida minyak nabati (Goud,V.V,dkk,2006). 2.5. Surfaktan Molekul-molekul atau ion-ion yang teradsorbsi pada perbatasan interfasa disebut dengan bahan aktif permukaan (surface active agents) atau surfaktan. Surfaktan mempunyai peran penting untuk menurunkan tegangan permukaan bahan yang dikenai. Penggunaan surfaktan terbagi atas tiga golongan, yaitu sebagai bahan pembasah (wetting agent), bahan pengemulsi (emulsifying agents), dan sebagai bahan pelarut (solubilizing agents). Aktifitas kerja suatu surfaktan karena sifat ganda dari
molekul tersebut (Pavia,D.,1976). Struktur kimia surfaktan mempengaruhi sifat kelarutan yang cocok untuk aktifitas surfaktan tersebut tergantung pelarut dan kondisi yang digunakan. Di dalam bentuk surfaktan yang umum, kepala menggambarkan gugus yang larut dalam air, sering disebut gugus hidrofil atau gugus lipofob dan ekor menggambarkan gugus lipofil atau hidrofob dalam air. Klasifikasi kimia yang paling berguna dari surfaktan didasarkan pada sifat hidrofil dan lipofilnya. Dibawah ini ada empat klasifikasi dasar dari surfaktan yaitu: 1. Surfaktan anionik, memiliki gugus hidrofil yang bermuatan negatif seperti gugus karboksilat (RC - M + ), sulfonasi (RS3 - M + ), sulfat (RS3 - M + ), atau posfat(rp3 - M + ). 2. Surfaktan kationik, gugus hidrofil memiliki muatan positif. Sebagai contoh ammonium halida (R 4 N + X - ). 3. Surfaktan anionik, dimana gugus hidrofil tidak memiliki muatan tetapi turunannya memiliki kelarutan yang besar terhadap air dibandingkan gugus polar tertinggi seperti senyawa (PE atau R-CH 2 CH 2 -R) adalah gugus poliol termasuk gula. 4. Surfaktan amfoter (zwitter ion) memiliki muatan positif dan muatan negatif, sebagai contoh sulfobetain RN + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 S 3-. Secara umum, gugus hidrofob memiliki lebih banyak variasi dibandingkan gugus hidrofil. Selain gugus hidrokarbon berantai panjang, dibawah ini merupakan variasi struktur gugus hidrofob lainnya, yaitu:
1. Gugus alkil rantai panjang lurus (n = C 8 -C 22 dengan substitusi dari gugus kepala) CH 3 (CH 2 )n-s 2. Gugus alkil rantai panjang bercabang (n = C 8 -C 22, substitusi internal) CH 3 (CH 2 )nc(ch 3 )H(CH 2 )mch 2 -S. 3. Rantai alkena tidak jenuh, contohnya turunan dari minyak nabati CH 3 (CH 2 )nch=ch(ch 2 )m-s. 4. Alkil benzen (C 8 -C 15 C 6 H 4 dengan bentuk substitusi yang berbeda-beda) C 9 H 19 (C 6 H 4 )-S 5. Alkil naftalena (alkil R biasanya C 3 atau lebih besar) R n -C 10 H (7-n) -S. 6. Gugus Fluoroalkil (n>4), sebagian atau seluruhnya terfluoronasi) CF 3 (CF 2 )n-s. 7. Polidimetilsiloksan, CH 3 -si[ch 3 ] 2 )n-s 8. Turunan polioksipropilena glikol CH 3 CH(H)-CH 2 -(-CH(CH 3 )CH 2 ) n S 9. Biosurfaktan 10. Turunan polimer alami dan sintetik.