Abstrak—Tandan Kosong Kelapa Sawit merupakan salah satu limbah dari kelapa sawit yang sering kali kurang begitu dilirik untuk dimanfaatkan, sehingga produk samping ini hanya sering dijadikan limbah industri kelapa sawit. Berdasarkan data dari Badan  Pusat  Statistik,  produksi  kelapa  sawit  semakin meningkat  dengan  rata-rata  9,471%  setiap  tahun,  oleh karenanya limbah TKKS yang dihasilkan juga meningkat tiap tahun. Terdapat tiga fraksi penting yang terkandung di dalam TKKS  yaitu  selulosa,  hemiselulosa  dan  lignin  yang  masing- masing  memiliki  nilai  ekonomis  sehingga  dapat  dimanfaatkan lebih  lanjut.  dalam  produksi  energi  terbarukan  berupa biohidrogen serta bioetanol. Steam explosion merupakan salah satu  metode  pretreatment  lignoselulosa  dengan  menggunakan uap bertekanan tinggi. Dalam proses ini, biomassa diperlakukan  dengan  uap  panas  (180  hingga  240°C)  diikuti dengan peningkatan tekanan secara drastis yang kemudian uap tersebut  diledakkan  ke  atmosfer  sehingga  tekanan  akan kembali secara cepat. Pelepasan tekanan tiba-tiba menghasilkan aksesibilitas yang lebih baik dari selulosa untuk hidrolisis  enzimatik  dan  fermentasi.  Diharapkan  pabrik fraksinasi  TKKS  ini  dapat  memenuhi  kebutuhan  etanol Indonesia  sebesar  27,4%,  sehingga  direncanakan  pabrik  ini beroperasi  dengan  asumsi  330  hari  produksi  dan  waktu  kerja pabrik  20  jam/hari.  Proses  fraksinasi  lignoselulosa  ini  terdiri dari  2  dua  unit  proses  yang  digolongkan  berdasarkan  fungsi utama  dari  keseluruhan  proses.  Unit  pertama  ialah  pre- treatment  dan  unit  kedua  ialah  fraksinasi  bertujuan  untuk memisahkan  tiga  senyawa  lignoselulosa  yakni  selulosa, hemiselulosa dan lignin ke dalam 3 aliran yang terpisah sebagai produk  dari  pabrik  ini.  Pabrik  fraksinasi  lignoselulosa  dari TKKS  ini  didirikan  di  Kawasan  Industri  Dumai,  dengan pertimbangan ketersediaan bahan, lokasi pemasaran, ketersediaan  air,  dan  lain-lain.  Dari  analisa  perhitungan ekonomi didapat hasil berupa IRR sebesar 24,33%, POT yaitu 4,48 tahun, dan BEP sebesar 28,86%. Secara keseluruhan, rata- rata %IRR, BEP dan POT masih menunjukkan bahwa pabrik ini layak untuk didirikan.
Kata  Kunci—Asam  Forminat,  Fraksinasi,  Steam  Explosion, TKKS.

## I. PENDAHULUAN
ELAPA  sawit merupakan  salah  satu  komoditas  ekspor yang  sangat  berpengaruh  terhadap  perekonomian Indonesia.  Dikarenakan  Indonesia  merupakan  sebagai  salah satu negara penghasil kelapa sawit terbesar di dunia. Dalam mendukung  pengelolaan  industri  kelapa  sawit  yang berkelanjutan, pemerintah mengeluarkan berbagai kebijakan yang  memberikan  dukungan  lebih  terhadap  industri  kelapa sawit. Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik, produksi kelapa  sawit  semakin  meningkat  dengan  rata-rata  9,471% setiap tahun, oleh karenanya limbah TKKS yang dihasilkan juga meningkat tiap tahun. Ditinjau data dari BPS pada tahun 2020, produksi kelapa sawit mencapai 10 juta ton sedangkan,
pada  tandan  buah  segar  terdapat  20-23%  tandan  kosong, sehingga pada tahun  2020 produksi  TKKS mencapai 2  juta ton. Limbah dari kelapa sawit atau yang biasa disebut dengan TKKS  (Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit)  juga  menjadi  salah satu  pemanfaatan green  fuel yang  memiliki  potensi  yang menjanjikan.  TKKS  (Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit) merupakan produk turunan dari kelapa sawit yang sering kali kurang  begitu  dilirik  untuk  dimanfaatkan,  sehingga  produk samping  ini  hanya  sering  dijadikan  limbah  industri  kelapa sawit.  TKKS  saat  ini  hanya  dimanfaatkan  sebagai  bahan bakar boiler . Selain itu, limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit juga dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku produksi energi terbarukan seperti bioethanol dan biodiesel.
Terdapat  tiga  fraksi  penting  yang  terkandung  di  dalam TKKS yaitu selulosa, hemiselulosa dan lignin—dapat disebut dengan  lignoselulosa  yang  masing-masing  memiliki  nilai ekonomis  sehingga  dapat  dimanfaatkan  lebih  lanjut.  Secara umum,  lignin  telah  dipandang  sebagai  bahan  limbah  yang bernilai  rendah  dengan  pemanfaatannya  terutama  terbatas untuk  digunakan  sebagai  bahan  bakar  untuk  menyalakan boiler pembuatan  pulp.  Lignin  dapat  digunakan  dalam pembuatan bahan dengan nilai tambah yang signifikan. Unit monomer  utama  yang  menyusun  molekul  lignin  adalah  2- metoksi-4-propilfenol  (guaiakol)  dalam softwood dan campuran guaiakol dan 1,5-dimetoksi-4-propilfenol (syringol) di hardwood . Sebagai biopolimer yang mengandung  hidroksil  fenolik  yang  murah  dan  terbarukan,

## Fraksinasi Lignoselulosa dari TKKS dengan Metode Steam Explosion Pretreatment Disertai Penambahan Asam Formiat
Bayu Yusuf Eka Saputra, Muhammad Fakhrizal Fahmi, dan Tri Widjaja Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
email : triw@chem-eng.its.ac.id
K
Tabel 1. Data ekspor-impor dari bahan perekat Tahun Ekspor (kg) Impor (kg) 2016 21.708.087,71 200.004.245 2017 29.934.891,65 253.070.023 2018 21.497.770,18 264.103.407 2019 21.230.838,51 256.544.302 2020 23.078.841,67 258.175.245 Tabel 2. Data ekspor-impor dari senyawa furfuraldehid Tahun Ekspor (kg) Impor (kg) 2016 65 542.515 2017 5 484.148 2018 25 525.273 2019 40 666.590 2020 1 387.578 Tabel 3. Data Ekspor-Impor dari Senyawa Etanol Tahun Ekspor (kg) Impor (kg) 2016 13.747,66 9.003.478 2017 16.605 8.914.801 2018 315.165 13.073.019 2019 61.810,16 12.207.749 2020 235.919,5 10.601.523
lignin menawarkan potensi yang menarik sebagai bahan dasar perekat.  Berdasarkan  data  dari  Badan  Pusat  Statistik  tahun 2016-  2020,  Tabel  1  merupakan  data  ekspor-impor  dari produk turunan dari lignin yaitu berupa bahan perekat.
Hemiselulosa adalah polimer heterogen kedua yang paling melimpah  yang  terutama  terdiri  dari  glukuronoksilan, glukomanan  dan  sejumlah  kecil  polisakarida  lainnya. Hemiselulosa juga diharapkan dapat digunakan dalam bidang pengemasan karena sifatnya yang hidrofilik, biodegradable , dan murah. [1]. Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik tahun  2016-2020,  Tabel  2  merupakan  data  ekspor-impor produk turunan dari hemiselulosa yaitu senyawa furfuraldehid.
Selulosa  adalah  polimer  paling  melimpah  yang  memiliki struktur  seperti  rantai  linier  panjang  yang  terdiri  dari  (1,4) unit  glukopiranosil  beta-D  terkait  yang  dirakit  menjadi struktur hierarki mikrofibril dengan kekuatan dan kekakuan yang  sangat  baik.  Pemanfaatan  selulosa  dapat  digunakan dalam  produksi  energi  terbarukan  berupa  biohidrogen  serta bioetanol [2]. Dalam kosmetik, selulosa sangat penting untuk meningkatkan  pengalaman  aplikasi  produk  bagi  konsumen seperti lotion ,  krim,  dan  masker  [3].  Berdasarkan  data  dari Badan Pusat Statistik tahun 2016-2020, Tabel 3 merupakan data ekspor-impor produk turunan dari selulosa yaitu etanol.
Ketersediaan  bahan  lignoselulosa  yang  cukup  melimpah, terutama  sebagai  limbah  pertanian,  perkebunan,  dan
kehutanan,  menjadikan  bahan  ini  berpotensi  sebagai  salah satu  sumber  energi  melalui  proses  konversi,  baik  proses fisika, kimia maupun biologis. Berdasarkan pemanfaatan dari lignin,  hemiselulosa,  dan  selulosa  yang  telah  dijabarkan  di atas, maka potensi ekonomi dari ketiga fraksi tersebut dapat dimanfaatkan  secara  maksimal  yang  didukung  dengan ketersediaan bahan baku yaitu Tandan Kosong Kelapa Sawit yang cukup melimpah di Indonesia.

## II. SELEKSI PROSES
Bahan  lignoselulosa  merupakan  biomassa  yang  berasal dari tanaman dengan komponen utama lignin, selulosa, dan hemiselulosa.  Ketersediaannya  yang  cukup  melimpah, terutama  sebagai  limbah  pertanian,  perkebunan,  dan kehutanan,  menjadikan  bahan  ini  berpotensi  sebagai  salah satu  sumber  energi  melalui  proses  konversi,  baik  proses fisika,  kimia  maupun  biologis.  Perlakuan  awal  diperlukan untuk  mengubah  struktur  biomassa  selulosa  agar  selulosa lebih  mudah  diakses  oleh  enzim  yang  mengubah  polimer
Tabel 4.
Perbandingan Metode Physico-chemical Pretreatment Aspek Pembanding Steam Explosion Ammonia Fiber Explosion Liquid Hot Water Suhu Operasi 180- 240°C 60-120°C 130- 240°C Tekanan Operasi 1-3,5 MPa 1-5,2 MPa 0,7-4,8 MPa Pembentukan Inhibitor - ++ - Pembentukan produk samping + TD ++ Recovery bahan kimia ++ - ++ Aksesibilitas Bahan Baku ++ - ++ Capital Cost $137 juta $348 juta $361 juta Peluang Skala Pilot ++ TD ++
Keterangan:
(+) = karakteristik positif (seperti tidak ada atau rendah pembentukan inhibitor, tidak ada pembentukan byproduct , tidak ada atau rendahnya kebutuhan  untuk recovery bahan  kimia,  biaya  investasi  rendah, aksesibilitas tinggi untuk berbagai jenis biomassa, terbukti pada skala pilot)
(-)  =  karakteristik  negatif  (seperti  jumlah  inhibitor  yang  tinggi, pembentukan byproduct yang tinggi, kebutuhan untuk recovery bahan kimia, biaya investasi yang tinggi, aksesibilitas yang rendah untuk jenis biomassa yang berbeda, belum terbukti pada skala pilot) (TD) = Tidak diketahui.
Tabel 5. Perbandingan Yield Metode Physico - chemical Pretreatment
Metode
Pretreatment Yield Sebelum Pretretament (%) Yield Sebelum Pretretament (%) Sel. Hem. Lig. Sel. Hem Lig. Steam Explosion 28 24,1 19,96 34,9 7,69 35,3 Ledakan Serat Amonia 33 24,9 17,2 33,5 24,8 12,2 Liquid Hot Water 48 11 34,3 47,2 4,1 33,2
Tabel 6. Perbandingan Pemilihan Pelarut Delignifikasi Pelarur Harga Pasar Waktu Operasi % Lignin Removal Asam Formiat $400/ton 1 jam 84 a Soda Kaustik $261,23/ton 2 jam 7,63* Asam Sulfat $400/ton 3 jam 82 b Keterangan: *NaOH 5% dengan pemanasan 90 o C, a HCOOH 80%/wt dengan pemanasan 107 o C, b H2SO4 4% dengan pemanasan 121 o C
Gambar  1.  Diagram  Balok  Proses  Fraksinasi  Lignoselulosa  dari TKKS.
Gambar 2. Unit Proses Pretreatment. Tandan Kosong Kelapa Sawit S CW WP 27 1 2 27 1 3 27 1 4 27 1 7 27 1 6 27 11 1 CTWR WW J-111 C-110 C-120 H-121 L-143 27 1 8 27 10 1 27 9 1 H-132 27 12 1 195 13 14 100 1 15 100 1 16 J-123 27 1 1 M-130 F-131 R-140 E-142 H-141 F-122 27 1 5 134 14 1 M-210
karbohidrat menjadi gula yang dapat difermentasi. Tujuannya adalah  untuk  memecahkan  segel  lignin  dan  mengganggu struktur  kristal  dari  selulosa. Pretreatment juga  memiliki potensi besar untuk meningkatkan efisiensi dan menurunkan biaya  melalui  serta  memberikan  solubilitas  atau  pemisahan komponen utama biomassa yaitu selulosa, hemiselulosa dan lignin  dan  dengan  demikian  membuat  bahan  lignoselulosa dapat dicerna. Hambatan dalam proses pretreatment yang ada meliputi pemisahan selulosa dan lignin yang tidak mencukupi (yang  mengurangi  efektivitas  hidrolisis  selulosa  enzimatik berikutnya), pembentukan produk sampingan yang menghambat  fermentasi  etanol  (misalnya  asam  asetat  dari hemiselulosa, furan dari gula dan senyawa fenolik dari fraksi lignin).
Jenis kategori pretreatment dibagi menjadi empat macam yaitu, pretreatment fisika, pretreatment kimia, pretreatment biologis,  dan pretreatment kimia-fisika.  Di  antara  metode pretreatment tersebut  salah  satu  metode  yang  cukup menjanjikan  ialah  metode  fisikokimia. Pretreatment fisikokimia merupakan metode yang menggabungkan proses kimia dan fisik disebut sebagai proses fisikokimia. Beberapa kategori proses dari metode pretreatment ini meliputi: steam explosion ,  ledakan  serat  amonia  (AFEX), liquid  hot  water pretreatment (LHW).  Keunggulan  dari  metode  fisikokimia antara  lain  dampak  lingkungan  yang  ditimbulkan  sangat rendah, serta biaya yang murah dikarenakan tidak melibatkan bahan kimia yang berbahaya. Di samping itu, metode ini juga mengonsumsi  energi  yang  rendah.  Berikut  ini  merupakan uraian dari pretreatment fisikokimia.
A. Steam Explosion
Steam explosion merupakan salah satu metode pretreatment lignoselulosa  dengan  menggunakan  uap bertekanan  tinggi.  Secara  umum steam  explosion adalah proses  di  mana  biomassa  diperlakukan  dengan  uap  panas (180 hingga 240°C) di bawah tekanan atau vakum (1 hingga 3,5 MPa) diikuti dengan peningkatan tekanan secara drastis yang kemudian uap tersebut diledakkan ke atmosfer sehingga tekanan  akan  kembali  secara  cepat.  Proses  ini  dapat mengakibatkan  pecahnya  struktur  kaku  serat  biomassa.
Pelepasan  tekanan  tiba-tiba  mengakibatkan  defibrilasi selulosa, dan ini menghasilkan aksesibilitas yang lebih baik dari  selulosa  untuk  hidrolisis  enzimatik  dan  fermentasi. Proses ini tergantung pada waktu tinggal dan suhu. [4]. Akan tetapi,  tantangan  yang  akan  dihadapi  dalam  melakukan metode steam  explosion ini  adalah  terdapat  inhibitor  yang dapat  mengganggu proses  selanjutnya.  Inhibitor yang  dapat mengganggu antara lain asam lemah (terutama asam asetat), furan  (produk  degradasi  gula  hemiselulosa),  dan  senyawa fenolik dari degradasi lignin. Senyawa tersebut terdapat pada produk cair dari proses steam explosion.

## B. Ledakan Serat Amonia
Ledakan  serat  amonia  adalah  proses pretreatment fisikokimia di mana biomassa lignoselulosa terkena amonia cair pada suhu dan tekanan tinggi (1-5,2 MPa) untuk jangka waktu  tertentu,  dan  kemudian  tekanan  tiba-tiba  berkurang. Proses AFEX sangat mirip dengan ledakan uap. Dosis amonia cair  yang  digunakan  berkisar  1-2  kg  amonia/kg  biomassa kering,  dengan  suhu  operasi  90 o C,  dan  waktu  tinggal  30 menit. Pretreatment AFEX  menghasilkan  dekristalisasi selulosa,  depolimerisasi  parsial  hemiselulosa,  penghilangan gugus  asetil  terutama  pada  hemiselulosa,  pemutusan  ikatan kompleks lignin karbohidrat (LCC), pemutusan ikatan C-O- C  lignin,  peningkatan  luas  permukaan  yang  dapat ditingkatkan  karena  gangguan  struktural,  dan  peningkatan kebasahan  biomassa  yang  diolah.  Keuntungan  dari  AFEX adalah  bahwa  amonia  yang  digunakan  selama  proses  dapat dipulihkan dan digunakan kembali, proses downstream yang tidak  kompleks  dibandingkan  dengan  proses pretreatment lainnya.  Akan  tetapi,  amonia  harus  didaur  ulang  setelah pretreatment untuk  mengurangi  biaya  dan  melindungi lingkungan serta, biaya amonia dan biaya proses pemulihan dapat meningkatkan biaya pra-perlakuan AFEX.
C. Liquid Hot Water
Liquid  Hot  Water  Pretreatment (LHW),  juga  dikenal sebagai pretreatment hidrotermal, adalah proses menggunakan  air  sebagai  media  pemanas  pada  suhu  tinggi (biasanya dari 130°C hingga 240°C) dan tekanan tinggi untuk
Gambar  3.  Reaksi  Hemiselulosa  dengan Steam menghasilkan monosakarida dan oligosakarida. Gambar 4. Reaksi Formilasi antara Asam Formiat dengan Lignin. Gambar 5. Unit Fraksinasi. S Hemiselulosa WP SC Asam Formiat 80% 75 19 1 75 20 1 75 18 1 75 22 1 107 25 1 75 21 1 37,1 30 1 37,1 33 1 35,6 32 1 H-212 L-221 107 24 1 134 1 17 27 1 23 H-233 107 27 1 107 26 1 107 28 1 37,1 31 1 L-231 L-241 L-251 F-211 R-220 F-223 M-230 F-232 H-224 27 1 29 M-210 L-143 M-250 D-240 F-222
mempertahankan  air  dalam  fase  cair  tanpa  bahan  kimia tambahan. Pada suhu tinggi, air menunjukkan sifat asam dan dapat bekerja sebagai katalis asam. Hasil pretreatment tidak bergantung  pada  suhu  dan  waktu.  Variabilitas  hasil  akan terkait dengan jenis biomassa dengan kelarutan lignin tinggi akan  menghambat  pemulihan  gula  hemiselulosa.  Ada  tiga jenis konfigurasi reaktor Liquid Hot Water yaitu Co-current , countercurrent ,  dan flow  through. Dalam  praperlakuan co- current,  slurry biomassa  dan  air  dipanaskan  sampai  suhu yang  diinginkan  dan  dikontrol  pada  kondisi  praperlakuan untuk  waktu  tinggal  yang  terkontrol  sebelum  didinginkan. Pretreatment counter-current dirancang untuk memindahkan air  dan  lignoselulosa  dalam  arah  yang  berlawanan  melalui reaktor.  Dalam  reaktor flow - through ,  air  panas  melewati unggun  hidrolisis  stasioner  lignoselulosa  dan  melarutkan komponen  lignoselulosa  dan  membawanya  keluar  dari reaktor. Pretreatment LHW  mengurangi  kebutuhan  untuk netralisasi dan bahan kimia karena asam tidak ditambahkan. Setelah  melalui steam explosion ,  lignoselulosa  terutama lignin belum bisa terpisahkan secara sempurna. Oleh karena itu,  diperlukan  proses  fraksinasi  untuk  memisahkan  dan mengambil lignin dari biomassa. Dalam penggunaan pelarut ini dapat menggunakan berbagai macam bahan kimia antara lain dapat menggunakan asam/basa kuat seperti soda kaustik (NaOH), dan asam sulfat (H 2 SO 4 ) serta dapat menggunakan asam organik/asam lemah seperti asam formiat (HCOOH).

## D. Seleksi Proses
Sebagai  permulaan  dalam  melakukan  desain  pabrik terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan salah satunya yaitu dalam menentukan proses yang akan digunakan. Dalam perencanaan  pabrik  terdapat  beberapa  pertimbangan  dalam
menentukan  proses  yang  akan  digunakan.  Dari  berbagai proses  tersebut  dilakukan  seleksi  dengan  parameter  yang telah  ditentukan.  Di  dalam  pabrik  fraksinasi  lignoselulosa kali  ini,  terdapat  empat  teknologi  praperlakuan  terhadap lignoselulosa  yaitu  metode steam  explosion, AFEX,  dan LHW.  Tabel  4  disajikan  perbandingan  parameter  dalam melakukan seleksi proses pretreatment fraksinasi lignoselulosa dari TKKS.
Berdasarkan hasil perbandingan yang tertera pada Tabel 5 pemilihan  metode pretreatment fisika-kimia  yang  tersedia, maka  dapat  ditentukan  bahwa pretreatment yang  sangat memungkinkan  untuk  diaplikasikan  menjadi  pabrik  adalah metode Steam Explosion Pretreatment dikarenakan biayanya yang  murah,  dampak  lingkungan  yang  rendah,  konsumsi energi  yang  rendah,  tidak  ada  kebutuhan recovery bahan kimia waktu yang dibutuhkan lebih singkat, serta yield lignin dan selulosa setelah pretreatment yang lebih dominan. Setelah  melalui steam  explosion ,  lignoselulosa  terutama lignin belum bisa terpisahkan secara sempurna. Oleh karena itu,  diperlukan  proses  fraksinasi  untuk  memisahkan  dan mengambil lignin dari biomassa. Dalam penggunaan pelarut ini dapat menggunakan berbagai macam bahan kimia antara lain dapat menggunakan asam/basa kuat seperti soda kaustik (NaOH), dan asam sulfat (H 2 SO 4 ) serta dapat menggunakan asam  organik/asam  lemah  seperti  asam  formiat  (HCOOH). Terdapat  beberapa  parameter  untuk  membandingkan  jenis pelarut yang digunakan seperti harga pasar setiap ton, waktu operasi, dan persen lignin removal .
Berdasarkan  hasil  perbandingan  pemilihan  pelarut  yang tertera  pada  Tabel  6,  maka  dapat  ditentukan  bahwa  pelarut yang  digunakan  pada  pabrik  adalah  menggunakan  pelarut asam formiat 80%wt dikarenakan memiliki harga pasar yang tidak  terlalu  mahal,  waktu  operasi  yang  lebih  singkat,  dan efektivitas dalam memisahkan lignin yang baik.

## III. URAIAN PROSES TERPILIH
Proses  fraksinasi  lignoselulosa  ini  terdiri  dari  2  dua  unit proses  yang  digolongkan  berdasarkan  fungsi  utama  dari keseluruhan  proses.  Unit  pertama  ialah pretreatment yang berfungsi untuk mereduksi ukuran bahan baku dan memecah struktur  lignin.  Kemudian  unit  berikutnya  ialah  fraksinasi yang bertujuan untuk memisahkan tiga senyawa lignoselulosa  yakni  selulosa,  hemiselulosa  dan  lignin  ke dalam 3 aliran yang terpisah. Gambar 1 merupakan diagram balok proses fraksinasi lignoselulosa dari TKKS berdasarkan hasil seleksi proses yang telah dilakukan.

## A. Unit Pretreatment
Pada  proses  ini,  TKKS  yang  didapat  dari  vendor  akan direduksi  ukurannya  dengan  proses  mekanik  yang selanjutnya  akan  melalui  proses  steam  explosion  pre- treatment. Pertama, TKKS yang sebelumnya disimpan dalam gudang  penyimpanan  bahan  baku  storage  ditransportasikan menuju  pabrik  dengan  menggunakan  belt  conveyor. Selanjutnya,  TKKS  direduksi  ukurannya  menjadi  10  mm melalui dua alat. Mula-mula TKKS melalui shredder (C-110) sehingga  ukurannya  akan  menjadi  1-100  cm,  kemudian TKKS dihancurkan lagi pada hammer mill (C-120) sehingga ukurannya menjadi 10 mm. Tujuan dari proses mekanik ini ialah  untuk  mengecilkan  bahan  lignoselulosa  serta
Gambar 6. Unit Fraksinasi.
S CW Hemiselulosa Selulosa Lignin WP SC 71,3 34 1 CTWR 36 46 1 31,5 50 1 34,6 48 1 F-222 32,7 47 1 35,6 35 1 31,5 49 1 32,7 51 1 H-260 H-252 H-261 M-250 71 39 1 45 45 1 D-240 F-244 E-242 E-246 71 38 1 100 42 1 E-245 L-243 45 40 1 100 44 1 F-248 L-247 72,8 43 1 72,8 41 0,36 71,2 37 0,36 71,2 36 0,36 L-251 L-241
menambah  luas  permukaan  kontak  untuk  proses  pre- treatment  berikutnya  di  samping  itu  juga  ukuran  8-12  mm adalah ukuran yang efektif untuk dapat memperoleh recovery selulosa  yang  besar  [5].  Unit pretreatment tertera  pada Gambar 2.
Setelah  melalui  proses size  reduction TKKS  kemudian dicuci pada tangki Pre-Washing (M-130) untuk menghilangkan ash dan zat ekstraktif di dalam TKKS dengan bantuan  agitator  berkecepatan  360  rpm.  Selanjutnya  TKKS yang telah melalui proses pencucian dialirkan menuju reaktor steam  explosion (R-140)  untuk  proses steam  explosion . Reaktor  tersebut  dialiri  dengan saturated  steam bertekanan 14 bar sehingga reaktor beroperasi pada suhu 195˚C selama 6 menit, di mana jumlah steam yang masuk reaktor sebesar 0,5 dari biomassa yang masuk [6]. Pada proses ini sebagian besar lignin  akan  dihilangkan  dari  struktur  lignoselulosa  dan sebagian besar hemiselulosa akan keluar sebagai monosakarida dan oligosakarida untuk siap diambil pada unit berikutnya  [5].  Gambar  3  merupakan  reaksi  degradasi hemiselulosa.
Sesudah  proses pre - treatment ,  TKKS  akan  dikeluarkan dari  reaktor  dan  menuju cyclone (H-141)  untuk  dipisahkan antara steam dan  TKKS  yang  telah  melalui  proses pre- treatment.  Steam yang  keluar  dari cyclone dikondensasikan kemudian  dialirkan  menuju  unit  pengolahan  limbah  (WW) dan TKKS yang telah melalui proses pre-treatment kemudian dialirkan ke unit kedua untuk dilakukan proses fraksinasi.
B. Unit Fraksinasi
TKKS  yang  telah  melalui  tahap pre - treatment kemudian dialirkan  menuju washing  unit (M-210)  untuk  melarutkan hemiselulosa yang telah berubah menjadi monosakarida dan oligosakarida. Proses ini beroperasi pada suhu 75°C dengan menambahkan  air  20  kali  dari  berat  biomassa  yang  masuk. Proses  beroperasi  di  atas  suhu  kamar  dan  di  bawah  100 o C guna  mengefektifkan  pelarutan  serta  mencegah  reaksi berkelanjutan  dari  degradasi  hemiselulosa  menjadi  produk samping yang tidak diinginkan [7]. Setelah dari washing unit stream  outlet yang  berupa slurry selanjutnya  dialirkan menuju centrifuge  unit (H-212)  untuk  memisahkan  antara soluble  hemicellulose yang  merupakan  salah  satu  produk dengan konsentrat lignoselulosa yang tidak larut yang berupa fase padat.
Lignoselulosa  yang  berupa  fase  padat  ini  kemudian dialirkan  menuju  tangki  delignifikasi  (R-220)  untuk melarutkan  lignin  dari  proses pretreatment .  Pada  tangki delignifikasi  konsentrat  lignoselulosa  dicampur  dengan pelarut organik berupa asam formiat dengan konsentrasi 80% dan  dioperasikan  pada  suhu  107 o C  lalu  konsentrat lignoselulosa  berubah  wujud  menjadi  liquor.  Gambar  4 merupakan  reaksi  pelarutan  antara  asam  formiat  dengan lignin.
Gugus karboksil pada asam formiat dapat dengan mudah membentuk ikatan hidrogen dengan molekul lignin, sehingga asam format aqueous memiliki kelarutan lignin yang tinggi. Di  sisi  lain,  H+  yang  terdisosiasi  dari  asam  organik  dapat berperan  sebagai  katalis  untuk  mempercepat  pembentukan fragmen  lignin  dan  hidrolisis  hemiselulosa.  Gambar  5  dan Gambar 6 menunjukkann unit fraksinasi.
Dari  tangki  delignifikasi  liquor  selanjutnya  dialirkan  ke decanter centrifuge (H-224) untuk memisahkan liquor yang
berisi  asam  format, solute lignin,  dan  hemiselulosa  yang tersisa  dari washing  unit dengan  fase  padat  yang  berisi selulosa.  Liquor  yang  keluar  dari centrifuge selanjutnya dilakukan proses destilasi (D-240) untuk me- recovery larutan asam format pada kolom distilasi yang beroperasi pada suhu 71,3 o C  dan  tekanan  0,362  atm.  Liquor  yang  telah  melalui proses  distilasi  akan  menjadi  konsentrat  liquor  yang kemudian  dialirkan  menuju  tangki  pendingin  (F-248) sedangkan  kondensat  asam  format  akan  dialirkan  ke  tangki penampung  (F-222)  untuk  digunakan  pada  proses  berjalan berikutnya. Padatan selulosa yang telah keluar dari centrifuge sebelumnya (F-232) kemudian dialirkan ke washing unit (M- 250)  untuk  dibersihkan  lalu  memasuki horizontal belt filter (H-252) untuk diekstrak selulosa bersihnya. Untuk konsentrat liquor yang berasal dari tangki pendingin (F-248) kemudian dialirkan  menuju  tangki  presipitasi  lignin  beragitator  untuk mengendapkan  lignin  dengan  cara  mencampur  konsentrat liquor dengan air untuk mengendapkan lignin dari konsentrat kemudian  dialirkan  menuju horizontal belt filter (H-261) untuk  dipisahkan  antara  produk  yang  berupa  lignin  padat dengan hemicellulose syrup .

## IV. MATERIAL BALANCE DAN PERHITUNGAN EKONOMI
Proses pretreatment TKKS  dipilih  berdasarkan  beberapa aspek  yaitu  suhu  operasi,  tekanan  operasi,  pembentukan inhibitor,  pembentukan  produk  samping, Recovery bahan kimia,  aksesibilitas  bahan  baku, capital  cost ,  peluang  skala pilot,  dan yield produk  selulosa  dan  lignin  yang  lebih dominan.  Sedangkan  pemilihan  pelarut  dalam  proses fraksinasi  TKKS  dipilih  berdasarkan  beberapa  aspek,  yaitu harga pasar, waktu operasi dan persentase dalam melarutkan lignin.
Berdasarkan  hasil  perhitungan  neraca  massa  Pra  Desain Pabrik Fraksinasi Lignoselulosa dari TKKS  dengan metode Steam Explosion disertai penambahan asam formiat diperoleh kapasitas pabrik didasarkan pada bahan baku berupa TKKS sebesar 7.233,94 kg/jam (waktu operasi 330 hari kerja/tahun dan  waktu  kerja  pabrik  20  jam/hari  menghasilkan  lignin sebesar  2414  kg/jam  dengan  kadar  sebesar  95%,  selulosa sebesar 2482 kg/ jam dengan kadar 80%, dan produk samping berupa hemicellulose syrup sebesar 224.033 kg/jam.
Kemudian hasil perhitungan ekonomi yang diperoleh ialah nilai capital investment sebesar Rp 663.073.380.339 dengan biaya  operasi  sebesar  Rp.  900.599.680.256  per  tahun diperoleh pendapatan per tahun sebesar Rp. 1.212.834.280.343.  Dengan  bunga  bank  sebesar  7,95%  per tahun dan laju inflasi sebesar 1,75% per tahun diperoleh nilai NPV sebesar Rp 246.214.935.402, laju pengembalian modal sebesar 24,33%, waktu pengembalian sebesar 4,48 tahun, dan nilai  BEP  sebesar  28,86%.  Jumlah  pendapatan  per  tahun memiliki selisih sekitar Rp. 312.000.000.000 dengan jumlah pengeluaran  per  tahun  sehingga  pabrik  akan  mendapatkan keuntungan yang besar juga. Selain itu menimbang dari nilai NPV yang bernilai positif, nilai laju balik modal yang lebih besar  dari  nilai  bunga  bank,  waktu  pengembalian  modal kurang  dari  5  tahun,  dan  nilai  BEP  di  bawah  50% menunjukkan  bahwa  pabrik  fraksinasi  lignoselulosa  dari TKKS dengan metode steam explosion disertai penambahan asam  formiat  memiliki    kelayakan  untuk  dibangun  dan
dilanjutkan ke tahap perencanaan.

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  tinjauan  dari  segi  proses pretreatment dan pemilihan  jenis  pelarut  pada  proses  fraksinasi  dengan menimbang  beberapa  aspek  yang  telah  diuraikan  serta tinjauan  dari  segi  ekonomi  maka  Pabrik  Fraksinasi Lignoselulosa  dari  TKKS  dengan  Metode Steam  Explosion Disertai Penambahan Asam Formiat memiliki potensi untuk direalisasikan dengan kapasitas produksi lignoselulosa yang terdiri dari lignin sebesar 2414 kg/jam dengan kadar sebesar 95%, selulosa sebesar 2482 kg/ jam dengan kadar 80%, dan produk samping berupa hemicellulose syrup sebesar 224.033 kg/jam yang berasal dari bahan baku TKKS sebesar 7.223, 94 kg/jam.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  L.-Z.  Huang,  M.-G.  Ma,  X.-X.  Ji,  S.-E.  Choi,  and  C.  Si,  “Recent Developments and applications of hemicellulose from wheat straw: a review,” Front. Bioeng. Biotechnol. , vol. 9, 2021.
[2]  N. Hasan, D. R. A. Biak, and S. Kamarudin, “Application of bacterial cellulose  (BC)  in  natural  facial  scrub,” Int.  J.  Adv.  Sci.  Eng.  Inf. Technol , vol. 2, no. 4, pp. 1--4, 2012.
[3]  T.  Amnuaikit,  T.  Chusuit,  P.  Raknam,  and  P.  Boonme,  “Effects  of  a cellulose mask synthesized by a bacterium on facial skin characteristics and user satisfaction,” Med. Devices , vol. 4, no. 77, 2011.
[4]  W.  Stelte,  “Steam  explosion  for  biomass  pre-treatment,” Danish Technol. Inst. , pp. 1-15, 2013.
[5]  M. Brodin, M. Vallejos, M. . Opedal, and M. . Area, “Lignocellulosics as sustainable resources for production of bioplastics  – A review,” J. Clean. Prod. , vol. 162, pp. 646--664, 2017.
[6]  H.-Z.  Chen  and  Z.-H.  Liu,  “Multilevel  composition  fractionation process for high-value utilization of wheat straw cellulose,” Biotechnol. Biofuels , vol. 7, no. 1, pp. 1--12, 2014.
[7]  J. J. Varghese and S. H. Mushrif, “Origins of complex solvent effects on chemical reactivity and computational tools to investigate them: a review,” React. Chem. Eng. , vol. 4, no. 2, pp. 165--206, 2019.