Volume 3, Nomor 1, Juni 2016, 1-5 ISSN: 2355-8776

## Pemanfaatan Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit Sebagai Bahan Baku Pembuatan Glukosa

## Ahmad M. Fuadi, Heri Pranoto*
Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura, Surakarta 57102 *email: heripranoto90@yahoo.co.id

## Abstract
The use of increase in plantation and production of crude palm oil (CPO), will be the more industrial waste generated. Based on statistics book published by  DG oil palm plantations, the 2004 acreage of palm oil is 5.2 million hectares and in 2014 had reached 10.9 million hectares with a production of 29.3 million tons  of  CPO.  One  of  the  biggest  wastes  from  palm  oil  mill  is  empty  fruit  bunches  (EFB).  During  the utilization of empty fruit bunches just as boiler fuel, compost and as pavers in oil palm plantations. Though EFB  potential  to  be  developed  into  a  more  useful.  One  of  them  as  raw  material  for  making  glucose.  The process  of  creating  glucose  from  empty  fruit  bunches,  starts  from  the  beginning  that  process  of delignification treatment with NaOH solution of 17.5% followed by the hydrolysis using cellulase enzymes. The testing process on the study include is kappa test, lignin, cellulose and glucose test (through enzymatic hydrolysis  process).  The  highest  glucose  obtained  from  the  hydrolysis  of  the  pH  variation  is  at  pH  5  and hydrolysis time 28 hour with levels of 1.2% and for the greatest levels of temperature variation obtained at a temperature of 35 °C time hidolisis 28 hour with glucose levels of 1.2272% of each of dry weight (EFB).
Keywords: Glucose; hydrolysis; EFB

## Pendahuluan
Indonesia  terus  memperluas  lahan  perkebunan  kelapa  sawit  dan  meningkatkan  produksi  CPO. Berdasarkan buku statistik  komoditas  kelapa sawit terbitan Ditjen Perkebunan, pada Tahun 2014 luas areal kelapa  sawit  mencapai  10,9  juta  Ha  dengan  produksi  29,3  juta  ton  CPO.  Luas  areal  menurut  status pengusahaannya  milik  rakyat  (Perkebunan  Rakyat)  seluas  4,55  juta  Ha  atau  41,55%  dari  total  luas  areal, milik  negara  (PTPN)  seluas  0,75 juta  Ha  atau  6,83%  dari  total  luas  areal,  milik  swasta  seluas  5,66 juta  Ha atau 51,62%, swasta terbagi menjadi 2 (dua) yaitu swasta asing seluas 0,17 juta Ha atau 1,54% dan sisanya lokal  [1].  Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit  (TKKS)  merupakan  limbah  padat  terbesar  yang  dihasilkan  oleh perkebunan  kelapa  sawit  (PKS).  Setiap  pengolahan  1  ton  TBS  (Tandan  Buah  Segar)  dihasilkan  Tandan Kosong  Kelapa  Sawit  (TKKS)  sebanyak  22  –  23%  TKKS  atau  sebanyak  220  –  230  kg  TKKS.  Jika  PKS (pabrik  kelapa  sawit)  berkapasitas  100  ton/jam  maka  dihasilkan  sebanyak  22  –  23  ton  TKKS  [2].  Tandan kosong kelapa sawit  merupakan limbah berlignoselulosa  yang belum termanfaatkan secara optimal. Selama ini pemanfaatan tandan kosong hanya sebagai bahan bakar boiler, kompos dan juga sebagai pengeras jalan di perkebunan  kelapa  sawit.  Padahal  tandan  kosong  kelapa  sawit  berpotensi  untuk  dikembangkan  menjadi barang yang lebih berguna, salah satunya menjadi bahan baku bioetanol. Hal ini karena tandan kosong kelapa sawit  banyak  mengandung  selulosa  yang  dapat  dihirolisis  menjadi  glukosa  kemudian  dengan  dilanjutkan difermentasi menjadi bioetanol.
Berdasarkan hal tersebut diatas maka dilakukan penelitian tentang pembuatan glukosa dari tandan kosong kelapa  sawit  melalui  proses  hidrolisis  enzimatis  serta  mengamati  pengaruh  suhu,  waktu,  dan  pH  untuk mendapatkan  kondisi  yang optimum terhadap kadar glukosa  yang dihasilkan. Penelitian  ini bertujuan untuk memanfaatkan bahan-bahan yang kurang memiliki nilai ekonomis sebagai sumber energi terbarukan dengan membuat  glukosa  dari  selulosa  (Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit)  dengan  proses  hidrolisis  secara  enzimatis, serta mengetahui kondisi optimum proses hidrolisis Tandan kosong kelapa sawit secara enzimatis.

## Metodologi Penelitian
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  serbuk  TKKS,  ukuran  100-120  mesh,  NaOH, untuk  proses  delignifikasi,  dan  enzim  selulase  serta  larutan  fehling  A  dan  larutan  fehling  B.  Penelitian  ini terdiri dari dua bagian yaitu; penelitian pendahuluan, dan penelitian utama. Penelitian pendahuluan bertujuan untuk  mengetahui  seberapa  besar  kadar  selulosa  yang  optimum  yang  diperoleh  melalui  psoses  steaming dalam  perlakuan  delignifikasi  adapun  waktu  pengamatan  dalam  proses  delignifikasi  adalah  60  menit,  90
menit  dan  120  menit,  dengan  konsentrasi  NaOH  17,5%.  sedangkan  penelitian  utama  bertujuan  untuk mengetahui  kondisi optimum proses hidrolisis TKKS secara enzimatis. Pada tahap ini 1 gram substrat yang sudah melalui proses steaming dengan kadar selulosa tertinggi ditambahkan 100 ml aquades dan 10% enzim selulase (berat substrat) kemudian dihidrolisis dalam labu leher tiga dengan waktu optimal 28 jam. Adapun variabel yang diamati dalam proses hidrolisis ini adalah waktu vs pH. pH yang diamati adalah 4, 5, 6, dan 7, dan setiap 2 jam, 5 jam, 24 jam, dan 28 jam,  sampel diambil 10  ml  kemudian diencerkan dalam labu ukur 100 ml dan dilakukan titrasi dengan larutan fehling A dan B  hingga terbentuk endapan merah bata kemudian dilakukan  analisis  glukosa.  Begitu  juga  untuk  variabel  waktu  vs  suhu,  dalam  hal  ini  variabel  suhu  yang diamati adalah 30, 35, 40, dan 45 o C.

## Kelapa sawit
Kelapa  sawit  adalah  tanaman  perkebunan  berupa  pohon  berbatang  lurus  dari  famili  palmae.  Tanaman tropis  ini  dikenal  sebagai  penghasil  minyak  goreng.  Menurut  Loebis  1992,  tanaman  kelapa  sawit diperkirakan  berasal  dari  Guinea,  pantai  barat  Afrika  yang  kemudian  menyebar  sampai  ke  Indonesia. Tanaman ini memiliki nama latin Elaeis guineensis jacq [3]. Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah utama  dari  industri  pengolahan  kelapa  sawit  menjadi  minyak  sawit.  Persentase  limbah  TKKS  adalah  23% dari tandan buah segar, sedangkan persentase serat dan cangkang biji masing-masing adalah 13% dan 5,5% dari    tandan    buah    segar  [4].  Komponen  utama  dari  limbah  padat  kelapa  sawit  adalah  selulosa  dan  lignin sehingga  limbah  ini  disebut  juga  limbah  lignoselulosa  [5].  Komposisi  kimiawi  tandan  kosong  kelapa  sawit dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 1. Komposisi tandan kosong kelapa sawit
No. Komposisi Tun Tedja irawadi, 1991 Pratiwi.,et al 1988 dalam said 1994 Azemi, et al 1994 Darnoko.,et al 1995 1 Lemak 5,35 - - - 2 Protein 4,45 - - - 3 Selulosa 32,55 35,81 40 38,76 4 Lignin 28,54 15,70 21 22,23 5 Hemiselulosa 31,70 27,01 24 - 6 Pentosan - - - 26,69 7 Abu - 6,04 15 6,59

## Selulosa
Selulosa adalah komponen utama yang mencapai 37% dari bobot kering TKKS [6].  Selulosa sangat erat berasosiasi  dengan  hemiselulosa  dan  lignin.  Isolasi  selulosa  membutuhkan  perlakuan  kimia  yang  intensif. Selulosa terdiri dari unit monomer D-glukosa yang terikat melalui β-1-4-glikosidik. Residu glukosa tersusun dengan  posisi  180 o berikatan  antara  satu  dengan  yang  lain,  dan  selanjutnya  pengulangan  unit  dari  rantai selulosa  yang  terdiri  dari  dua  buah  selulose  membentuk  unit  selobiosa.  Derajat  polimerasi  (DP)  selulosa bervariasi antara 7000-15000 unit glukosa tergantung pada bahan asalnya [7].

## Lignin
Lignin  adalah  polimer  tri-dimensional  phenylphropanoid  yang  dihubungkan  dengan  beberapa  ikatan berbeda  antara  karbon  ke  karbon  dan  beberapa  ikatan  lain  antara  unit  phenylprophane  yang  tidak  mudah dihidrolisis. Di alam lignin ditemukan sebagai bagian integral dari dinding sel tanaman,  terbenam di dalam polimer matrik dari selulosa dan hemiselulosa. Komposisi lignin sendiri  dialam sangat bervariasi tergantung pada spesies tanaman. Adapun pengelompokan seperti kayu lunak, kayu keras, dan rumput-rumputan, lignin dapat  dibagi  menjadi  dua  kelompok  utama,  yaitu:  guaiacyl  lignin  dan  guaiacyl-syringyl  lignin  [8]. Lignin dapat terdegradasi dengan perlakuan steaming atau dengan menggunakan jamur pelapuk.

## Hidrolisis Enzimatis
Hidrolisis  merupakan  proses  untuk  mengubah  senyawa  karbohidrat  atau  selulosa  menjadi  glukosa, dengan cara memecah gugus polisakarida menjadi monosakarida [9]. Hidrolisis selulosa dapat menggunakan katalis  asam  atau  enzim.  Hidrolisis  menggunakan  katalis  asam  kuat  atau  basa  kuat  permasalahannya  yaitu sifat  bahan  yang  sangat  korosif  sehingga  produknya  bisa  menghasilkan  limbah  yang  berbahaya.  Hidrolisis enzimatis memiliki keuntungan dibandingkan dengan hidrolisis asam, diantaranya dapat menurunkan resiko korosi  pada  alat  proses  serta  mengurangi  kehilangan  energi  pada  bahan  bakar  produksi.  Dimana  enzim memiliki  kemampuan  mengaktifkan  senyawa  lain secara  spesifik dan dapat  meningkatkan  kecepatan reaksi
yang akan  meningkatkan  konversi dari proses  hidrolisis. Enzim  memiliki  ukuran  yang  sangat besar apabila dibandingkan dengan substrat atau gugus fungsional targetnya [10]. Penelitian  ini  menggunakan enzim yang sudah komersial untuk dapat menghidrolisis TKKS. Enzim selulase digunakan untuk menghidrolisis selulosa menjadi glukosa.

## Overview Penelitian Sebelumnya
1. Ida  bagus  wayan  gunam  dkk,  2010.  Pengaruh  perlakuan  delignifikasi  dengan  larutan  NaOH  dan konsentrasi substrat jerami padi terhadap produksi enzim selulase dari aspergilus niger NRRL A-II, 264.
2. Sitorus, rudy s. 2011. Pretreatment dan hidrolisis tandan kosong kelapa sawit dengan metode steaming dan enzimatik.

## Hasil dan Pembahasan
Sebelum melakukan hidrolisis terhadap tandan kosong kelapa sawit ini, dilakukan dahulu treatment  awal untuk  mengetahui  komposisi  dari  TKKS.  Komposisi  uji  yang  dilakukan  antara  lain  uji  bilangan  kappa,  uji kadar  lignin,  dan  uji  kadar  selulosa.  Delignifikasi  merupakan  suatu  proses  pembebasan  lignin  dari  suatu senyawa  kompleks.  Proses  ini  penting  dilakukan  sebelum  hidrolisis  bahan  selulolik,  sebab  lignin  dapat menghambat  penetrasi  asam  atau  enzim  sebelum  hidrolisis  berlangsung.  Dengan  pemberian  perlakuan delignifikasi pada substrat maka selulosa alami diharapkan menjadi mudah dihidrolisis oleh enzim selulolik. Substrat didelignifikasi dengan larutan NaOH 17,5% kemudian dipanaskan pada suhu 100 o C selama variabel waktu yang ditentukan. Adapun hasil uji sebelum dan sesudah  dilakukan steaming adalah sebagai berikut:
Tabel 2. Data hasil analisis bilangan kappa, lignin, dan kadar selulosa
No. Waktu treatment Bilangan kappa Kadar lignin % Kadar sellulosa % 1 Tanpa treatment 134,4091 20,1613 39,6 2 60 menit 129,9347 19,4902 59,6 3 90 menit 127,3492 19,1023 63,9 4 120 menit 123,2713 18,4906 66,422
Dari  data  diatas  dapat  dilihat  bahwa  waktu  pemanasan  mempengaruhi  hasil  berbagai  uji,  yang  mana semakin  lama  waktu  pemanasan  maka  nilai  bilangan  kappa  dan  kadar  lignin  akan  semakin  menurun  serta kadar  selulosa  semakin  meningkat.  Naiknya  kadar  selulosa  dikarenakan  semakin  lama  waktu  pemasakan maka  akan  semakin  besar  kesempatan  larutan  pemasak  (NaOH)  untuk  mendelignifikasi  limbah  TKKS sehingga lignin akan terdegradasi dan didapatkan hasil selulosa yang optimal.

## Analisis kadar glukosa hasil hidrolisis
Setelah penelitian tahap pertama selesai langkah selanjutnya yaitu  dilakukan proses hidrolisis bahan baku yaitu  tandan  kosong  kelapa  sawit  (TKKS)  untuk  mengetahui  kadar  glukosa  yang  dapat  dihasilkan  melalui proses  hidrolisis  enzimatis.  Adapun  bahan  yang  digunakan  disini  adalah  tandan  kosong  kelapa  sawit  yang telah  ditreatment  dan  dianalisa  kadar  selulosa  yang  paling  optimal.  Dan  dari  data  diatas  diketahui  bahwa kadar  selulosa  tertinggi  yaitu  setelah  treatment  selama  120  menit  dengan  kadar  selulosa  sebesar  66,422%. Pada percobaan ini variabel–variabel yang diamati adalah hubungan antara waktu hidrolisis dengan suhu dan waktu hidrolisis dengan pH.

## Hubungan antara waktu hidrolisis dengan pH
Percobaan dilakukan dengan waktu hidrolisis 2 jam, 5 jam, 24 jam, dan 28 jam, serta kondisi pH operasi 4, 5, 6, dan 7. Dari hasi analisis diperoleh  data dan grafik sebagai berikut.
Tabel 3. Data hasil analisis kadar glukosa variasi pH
No. Waktu hidrolisis (jam) Kadar glukosa sampel (%) pH 4 pH 5 pH 6 pH 7 1 2 0,17880 0,1483 0,1592 0,18 2 5 0,20689 0,1963 0,2596 0,2967 3 24 0,85714 1,08 0,3913 0,3439 4 28 1,14893 1,2 0,4390 0,3253
Volume 3, Nomor 1, Juni 2016, 1-5 ISSN: 2355-8776
Gambar 1. Grafik Hubungan waktu hidrolisis dengan pH
Dari gambar 1 dapat di lihat bahwa waktu hidrolisis yang semakin lama akan menghasilkan % glukosa yang  semakin  tinggi,  Pada  kondisi  suhu  30 o C,  pH  5  dan  waktu  hidrolisis  28  jam  diperoleh  %  glukosa tertinggi yaitu 1,2% dari berat kering TKKS. Sedangkan pada kondisi operasi pH 7 dengan waktu yang sama hanya diperoleh %glukosa sebesar 0,3253% dari berat kering TKKS tersebut. Ini menunjukkan bahwa enzim selulase  akan  bekerja  secara  optimum  pada  pH  5,  namun  demikian  untuk  waktu  hidrolisis  belum  dapat diperoleh  kepastian  tentang  waktu  optimum  dari  hidrolisis,  perlu  penambahan  waktu  hidrolisis  yang  lebih lama lagi untuk dapat memastikan waktu optimum dari hidrolisis enzimatik ini.

## Hubungan antara waktu hidrolisis dengan suhu
Pada penentuan suhu optimum hidrolisis dapat dilihat pada data dan gambar grafik di bawah ini. Adapun variabel yang digunakan pada penentuan suhu optimum pada penelitian ini adalah 30, 35, 40, dan 45 o C.
Tabel 4. Data hasil analisis glukosa variasi suhu 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 5 10 15 20 25 30 kad ar g lu ko sa (% ) waktu (jam) pH4 pH5 pH6 pH7
No. Waktu hidrolisis ( jam)
Kadar glukosa sampel (%) Suhu 30 o C Suhu 35 o C Suhu 40 o C Suhu 45 o C 1 2 0,1483 0,54 0,3214 0,1770 2 5 0,1963 1,1739 0,3506 0,2186 3 24 1,08 1,2 0,4218 0,2872 4 28 1,2 1,2272 0,5046 0,5294
Volume 3, Nomor 1, Juni 2016, 1-5 ISSN: 2355-8776
Gambar 2. Grafik hubungan waktu hidrolisis dengan suhu
Selain  suhu  variabel  tetap  yang  digunakan  yaitu,  ukuran  substrat,  perbandingan  jumlah  enzim  dan substrat,  dan  pH  hidrolisis  pada  pH  5.  Pada  gambar  ini  juga  memberikan  kesimpulan  yang  sama,  yaitu semakin  lama  waktu  hidrolisis  maka  akan  semakin  besar  kadar  glukosa  yang  dihasilkan.  Akan  tetapi  suhu hidrolisis yang semakin tinggi ternyata tidak menjamin meningkatnya konversi TKKS menjadi glukosa tetapi justru  memberikan  kadar  glukosa  yang  stabil  dan  berjalan  lambat.  Hal  ini  dapat  dilihat  dari  kurva  diatas bahwa semakin tinggi suhu, enzim akan kehilangan aktifitasnya, sehingga disimpulkan bahwa suhu optimum untuk hidrolisis enzim adalah pada suhu 35 0 C yang diperoleh % glukosa sebesar 1,2272%

## Kesimpulan
Hidrolisis tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang dilakukan secara enzimatis telah berhasil dilakukan dengan  ditemukannya  kadar  glukosa  dari  hasil  hidrolisis  limbah  tandan  kosong  kelapa  sawit.  Berdasarkan pengamatan  semakin  lama  waktu  hidrolisis  maka  semakin  besar  pula  kadar  glukosa  yang  dihasilkan  akan tetapi semakin besar pH dan semakin tinggi suhu justru akan mempengaruhi aktifitas enzim. Pada penelitian ini  kondisi  optimum  yang  diperoleh  adalah  pada  saat  suhu  35 0 C  dan  pH  5  diperoleh  %  glukosa  sebesar 1,2272%

## Daftar pustaka
[1] Ditjen Perkebunan, 2004,  Prospek Perkebunan dan Industri Minyak Kelapa Sawit
[2] -,2008.  Mengolah  Limbah  Sawit  Jadi  Bioetanol.  http://Aryafatta.com/2008/06/01/mengolah  limbah- sawit-jadi-bioetanol.html.
[3] Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan . UI Press, Jakarta
[4] Peni SP. 1995. Tandan sawit untuk kertas kraft. Trubu s. 311:52-54.
[5] Darnoko. 1992. Potensi Pemanfaatan Limbah Lignoselulosa Kelapa Sawit Melalui Biokonversi. Berita Pen.Perkeb . 2: 85-97
[6] Hambali, E., S. Mujdalipah, A.H. Tambunan, A.W Pattiwiri, dan R. Hendroko. 2007. Teknologi Bioenergi . Agromedia pustaka, Jakarta.
[7] -,2009. Lignoselulosa. www.isroi.wordpress.com
[8] Gibbs  D.  1958. The  Maule  reaction,  lignins,  and  the  relationships between woody plants. in : Thimann KV (Editor), The Physiology of Forest Trees Ronald Press, New York.
[9] Kirk dan Othmer. 1992. Encyclopedia of Chemical Technology . 4 th .  John Wiley and Sons. Inc, New York.
[10] Samsuri, M. 2008. Konversi bagas menjadi Etanol dengan kombinasi perlakuan awal dan enzim dalam sakarifikasi dan fermentasi serempak (SSF), FT UI, Depok, Indonesia.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 10 20 30 kad ar g lu ko sa(% ) waktu (jam) suhu 30 oc suhu 35 oC suhu 40 oc suhu 45 oC