Disetujui: 27 Maret 2018 Jl. Soekarno-Hatta No.9, Malang, Indonesia © 2018 Politeknik Negeri Malang
E-mail: mufid@polinema.ac.id

## Sintesis Asam Oksalat dari Limbah Serbuk Kayu Jati
( Tectona Grandis L.F. ) dengan Proses Hidrolisis Alkali
Mufid Mufid *) , Agung Ari Wibowo, Ade Sonya Suryandari, An Nisaa’ Fithriasari, Pravianti Anindita Nastiti
Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang, Jl. Soekarno-Hatta No.9, 65141, Malang, Indonesia *E-mail: mufid@polinema.ac.id

## ABSTRAK
Selulosa  adalah  polisakarida  rantai  panjang  penyusun  serat  pada  tumbuhan.  Hidrolisis  selulosa  dengan  alkali kuat  menghasilkan  asam  oksalat,  asam  asetat  dan  asam  formiat.  Limbah  serbuk  kayu  jati  berpotensi  untuk dijadikan  bahan  baku pembuatan asam oksalat karena kandungan  selulosa  yang cukup tinggi. Hidrolisis  yang dilakukan  pada  penelitian  ini  menggunakan  natrium  hidroksida  (NaOH)  sebagai  zat  penghidrolisis.  Purifikasi asam  oksalat  dilakukan  dengan  penambahan  kalsium  klorida  dan  asam  sulfat.  Penelitian  ini  mempelajari pengaruh konsentrasi natrium hidroksida dan waktu reaksi terhadap yield asam oksalat. Produk tertinggi dengan yield 20% dicapai pada penggunaan  serbuk kayu  jati kasar dengan waktu hidrolisis 60  menit dan  konsentrasi NaOH 1 N.
Kata kunci : asam oksalat, hidrolisis, selulosa, serbuk kayu jati

## ABSTRACT
Cellulose  is  a  long  chain  fiber  polysaccharide  contained  in  plants.  Hydrolysis  of  cellulose  with  strong  alkali produces oxalic acid, acetic acid and formic acid. Waste from teak wood in powder formhas the potential to be used as raw material for the manufacture of oxalic acid because the content of cellulose is high enough. Sodium hydroxide (NaOH) as a hydrolysis agent was used in this study. Purification of formed oxalic acid was carried out  by  addition  of  calcium  chloride  and  sulfuric  acid.  Our  research  studied  the  effect  of  sodium  hydroxide concentration and reaction time on oxalic acid yield. The highest product with a yield of 20% was achieved on the  use  of  coarse  powder of  teak  wood  waste  with  a  hydrolysis  time  of  60  minutes  and  the  concentration  of NaOH 1 N.
Keywords : oxalic acid, hydrolysis, cellulose, teak wood powder

## 1. PENDAHULUAN
Asam  oksalat  digunakan  pada  berbagai kegiatan  industri  di  Indonesia  antara  lain sebagai bahan pewarna pada industri tekstil, anodizing,  bleaching  agent,  zat  penetral alkali pada proses pencucian, dan sebagainya [1].  Salah satu bahan baku yang dapat  digunakan  dalam  pembuatan  asam oksalat  adalah  biomasa  yang  megandung selulosa.  Selulosa  merupakan  senyawa karbon  rantai  panjang  yang  bisa  direngkah menjadi  senyawa  karbon yang  lebih sederhana  mengunakan  alkali  kuat  atau dikenal  dengan  hidrolisis  alkali  [2-3].
Penelitian  terdahulu  menggunakan  limbah dengan  kandungan  selulosa  tinggi  seperti ampas tebu, sekam padi, alang – alang, serta serbuk gergaji kayu jati sebagai bahan baku pembuatan  asam  oksalat  [1–4].  Disisi  lain, limbah  dalam  industri  kayu  seperti  serbuk kayu jati juga berpotensi kuat sebagai bahan baku  pembuatan  asam  oksalat.  Pada penelitian  ayang  dilakukan  oleh  Bendiyasa [5],  serbuk  gergaji  kayu  jati  diproduksi menjadi asama oksalat dengan menggunakan  asam  nitrat  sebagai  agen hidrolisa.  Pohon  jati  merupakan  tanaman
yang memiliki serat halus dengan arah lurus dan terpadu dengan panjang serat rata – rata 1316  μm  berdiameter  24,8  μm  dan  tebal dinding 3,3 μm. Struktur pori sebagian besar soliter  dalam  susunan  tata  lingkaran berdiameter 20-40 μm dengan frekuensi 3-7 per  mm 2 [6].  Kandungan  selulosa  limbah serbuk  kayu  jati  berpotensi  dijadikan  bahan baku pembuatan asam oksalat sehingga nilai ekonomis  limbah  serbuk  kayu  jati  dapat meningkat.
Selulosa  memiliki  dua  gugus  reaktif,  yaitu gugus hidroksil dan gugus pereduksi. Setiap molekul  monosakarida  memiliki  3  gugus hidroksil.  Gugus  pereduksi  berperan  pada reaksi yang melibatkan alkali [7]. Pembuatan  asam  oksalat  melalui  proses hidrolisis  terdiri  dari  4  tahapan  yaitu,  tahap hidrolisis, tahap pengendapan, tahap pengasaman, dan tahap pengkristalan. Tahap hidrolisis  selulosa  menggunakan  larutan NaOH  sebagai  zat  penghidrolisis.  Lignin didalam  serbuk  kayu  jati  akan  terlepas  dari ikatannya  dengan  selulosa,  sedang  pada pemanasan  lebih  lanjut  mengalami  oksidasi dan  perombakan  menjadi  garam-garam oksalat, asetat dan format. Tahap pengendapan dilakukan dengan penambahan CaCl2 jenuh ke dalam filtrat hasil hidrolisis sehingga didapatkan endapan kalsium oksalat  berwarna  putih.  Asam  sulfat  encer ditambahkan  ke  dalam  endapan  kalsium oksalat  sehingga  endapan  terurai  menjadi asam  oksalat  dan  kalsium  sulfat  [8]. Beberapa  faktor  yang  mempengaruhi  laju reaksi  diantaranya  konsentrasi  reaktan  dan waktu  reaksi  [9].  Penelitian  ini  bertujuan mempelajari  pengaruh  konsentrasi  larutan NaOH dan waktu reaksi terhadap yield asam oksalat.

## 2. METODE PENELITIAN 2.1 Bahan
Serbuk  kayu  jati  halus  dan  kasar  dengan kadar  air  sebesar  17%  (gambar  1),  NaOH, CaCl 2, dan KMnO 4 diperoleh dari  Merck  , larutan  H 2 SO 4 72%  diperoleh  dari  Fischer Scientific,  dan  aquadest.  Untuk  pengukuran
massa  dipergunakan  timbangan  digital dengan ketelitian 3 angka dibelakang koma.

## 2.4 Hidrolisis Serbuk Kayu Jati
Reaksi  hidrolisis  dilakukan  didalam  labu leher tiga dengan penambahan pada berbagai  konsentrasi  NaOH  yaitu  1  N,  2  N dan  3  N  sebanyak  200  mL.  Campuran  15  g serbuk kayu jati berbagai ukuran dipanaskan pada suhu 100 o C. Tahap hidrolisis dilakukan pada  berbagai  waktu  pemanasan  yaitu  50, 60,  70  dan  80  menit.  Setelah  reaksi hidrolisis dihentikan maka larutan didinginkan  hingga  mencapai  suhu  ruang kemudian disaring. Pencucian menggunakan aquadest.  Selanjutnya  dilakukan  proses pengkristalan terhadap filtrat.

## 2.5 Kristalisasi Asam Oksalat
Pengkristalan asam oksalat dilakukan dengan  penambahan  larutan  CaCl 2 dengan rasio volume 1:1 terhadap filtrat hasil reaksi hidrolisis.  Endapan  yang  terbentuk  disaring kemudian  dilakukan  penambahan  larutan H 2 SO 4 dengan  rasio  volume  4:1  terhadap volume  filtrat  awal.  Sehingga  endapan kalsium  oksalat  terurai.  Filtrat  diambil  dari hasil  penyaringan  larutan  kalsium  oksalat yang  terurai.  Filtrat  dipanaskan  pada  suhu 70°C  kemudian  didinginkan  dengan  air  es selama  24  jam  sehingga  terbentuk  kristal asam  oksalat.  Kristal  tersebut  dikeringkan menggunakan  oven  untuk  dianalisa  massa yang tertinggal. Yield asam oksalat dihitung dengan persamaan berikut :

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 SINTESIS ASAM OKSALAT
Serbuk  kayu  jati  dapat  dijadikan  sebagai bahan baku pembuatan asam oksalat melalui proses hidrolisis menggunakan larutan alkali NaOH.  Selulosa  yang  terkandung  dalam serbuk  kayu  jati  mengalami  pemecahan molekul  sehingga  terbentuk  natrium  oksalat yang kemudian dilakukan proses
pengendapan  oleh  CaCl 2 dan  pengasaman oleh  H 2 SO 4 untuk  menghasilkan  asam oksalat.  Konsentrasi  larutan  NaOH  akan berpengaruh  terhadap  hasil  asam  oksalat, dengan  konsentrasi  yang  semakin  tinggi maka  akan  didapatkan  yield  yang  tinggi, akan  tetapi  tetapi  setelah  tercapai  pada kondisi  optimum,  yield  asam  okslat  akan menurun.  Reaksi  pada  proses  tersebut dituliskan sebagai berikut [1]:
(2) (3)
(4)
Penggunaan  NaOH  akan  menghasilkan senyawa natrium oksalat yang diperoleh dari penyaringan larutan sampel. Hasil penyaringan  ditambahkan  larutan  CaCl 2 jenuh,  dimana  hasil  dari  penambahan tersebut didapatkan endapan kalsium oksalat.  Endapan  kemudian  direaksikan dengan larutan H 2 SO 4 4N untuk menghasilkan produk asam oksalat [2-3]. H 2 SO 4 yang digunakan harus dalam keadaan berlebih  / excess (untuk  memastikan pembebasan sempurna asam oksalat) karena kekuatan komparatifnya (konstanta disosiasi dari hidrogen asam oksalat adalah 3,8 x 10 -2 sedangkan  hidrogen  asam  sulfat  adalah  2  x 10 -2 )  [12]. Hasil  yang  diperoleh  dari  proses sintesis ini disajikan dalam tabel 1 dan 2.

## 3.2  Pengaruh  Waktu  Hidrolisis  dan Konsentrasi Larutan NaOH
Dalam  penelitian  ini  digunakan  bahan  baku sebuk  kayu  halus  dan  kasar  dengan  jumlah 15  gram  untuk  setiap  variabel  waktu  dan konsentrasi  NaOH.  Hasil  yang  diperoleh dari  waktu  hidrolisis  pada  konsentrasi larutan  NaOH  1N,  2N,  dan  3N  dengan
volume  larutan  NaOH  200  ml  dapat  dilihat pada gambar 1 dan 2.
Gambar  2  menunjukan  pada  konsentrasi larutan  NaOH  1  dan  3N,  %  yield  asam oksalat  meningkat  dengan  meningkatnya waktu hidrolisa yang digunakan. Sedangkan pada  konsentrasi  2N  mengalami  penurunan yield  setelah  mencapai  keadaan  optimum pada waktu hidrolisa 70 menit
Gambar 1 . Serbuk  Kayu Jati: (a) kasar, (b) halus.
Hal  serupa  juga  dijumpai  pada  penelitian yang dilakukan oleh Nurfadila  [10], dimana untuk  pembuatan  asam  oksalat  dengan bahan  baku  kulit  pisang  diperoleh  kondisi optimum yaitu menggunakan NaOH 3N dan waktu  hidrolisa  60  menit  dengan  yield 3.72%.  Tetapi  ketika  waktu  hidrolisa dinaikan menjadi 80 menit terjadi penurunan yield menjadi 2.01% hal ini bisa disebabkan karena  terjadinya  penguraian  lanjut  dari natrium Oksalat menjadi CO 2 [13].
Gambar  2. Pengaruh  waktu  hidrolisa  dan konsentrasi  NaOH  terhadap  %  yield  Asam Oksalat  dengan  bahan  baku  serbuk  kayu halus.
Table 1. Data hasil sintesis asam oksalat menggunakan serbuk kayu halus.
Waktu Hidrolisa Konsentrasi Masa Asam Oksalat Rata-rata Rata-rata (menit) NaOH (N) (gram) Hasil As.Oksalat % Yield Sampel I Sampel II (gram) 50 1 0.61 0.6 0.61 4.04 2 0.2 0.196 0.20 1.32 3 0.36 0.4 0.38 2.53 60 1 0.64 0.68 0.66 4.40 2 0.52 0.52 0.52 3.47 3 0.56 0.6 0.58 3.87 70 1 1 0.92 0.96 6.40 2 1.52 1.52 1.52 10.13 3 1.6 1.68 1.64 10.93 80 1 1.24 1.28 1.26 8.40 2 1.12 1.08 1.10 7.33 3 1.92 1.92 1.92 12.80
Table 2. Data hasil sintesis asam oksalat menggunakan serbuk kayu kasar.
Waktu Hidrolisa Konsentrasi Masa Asam Oksalat Rata-rata Rata-rata (menit) NaOH (N) (gram) Masa AsamOksalat % Yield Sampel I Sampel II (gram) 50 1 0.8 0.88 0.84 5.60 2 0.48 0.56 0.52 3.47 3 0.76 0.8 0.78 5.20 60 1 2.96 3.04 3 20.00 2 2.88 2.8 2.84 18.93 3 1.24 1.2 1.22 8.13 70 1 2.44 2.44 2.44 16.27 2 2.08 2.08 2.08 13.87 3 1.6 1.56 1.58 10.53 80 1 2.04 2.08 2.06 13.73 2 2.2 2.2 2.2 14.67 3 2.04 2.08 2.06 13.73
Berbeda  dengan  serbuk  kayu  halus,  asam oksalat  dengan  %  yield  terbesar  dihasilkan dari serbuk kayu kasar pada proses hidrolisis selama  60  menit  dengan  konsentrasi  NaOH 1N  dan  menghasilkan  yield  20%.  Keadaan yang  sama  dengan  variabel  serbuk  kayu
halus  juga  dijumpai  pada  variabel  serbuk kayu  kasar  yaitu  terjadi  penurunan  yield setelah tercapai keadaan optimum.
Hal  ini  dapat  pada  gambar  3,  hidrolisa menggunakan  larutan  NaOH  1N  dan  2N memiliki  waktu  hidrolisa  optimum  pada  60
menit dengan yield 20% dan 18.93%, ketika waktu  hidrolisa  diperpanjang  maka  yield akan terus mengalami penurunan.
Pada konsentrasi larutan NaOH 3N, % yield asam  oksalat  meningkat  dengan  naiknya waktu  hidrolisa  tapi  yield  yang  dihasilkan jauh  di  bawah  hidrolisa  menggunakan NaOH  1  dan  2N,  hal  ini  bisa  disebakan karena  terjadinya  degradasai  asam  oksalat akibat terlalu pekatnya NaOH yang digunakan [13] .
Gambar  3. Pengaruh  waktu  hidrolisa  dan konsentrasi  NaOH  terhadap  %  yield  Asam Oksalat  dengan  bahan  baku  serbuk  kayu kasar

## 3.2 Uji Titik Leleh
Berdasarkan  Othmer  [7]  asam  oksalat mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :
(1) Berwarna  putih,  berbentuk  kristal  dan tidak berbau
(2) Melting point : 101,5 o C
(3) ΔHf (18 o C) : -1422 kJ/mol (4) Berat molekul : 126 gr/mol
Kristal  yang  diperoleh  dari  percobaan dianalisa  dengan Melting  Point  Aparatus dan  diperoleh  titik  leleh  T=101,3°C  (untuk sintesa  pada  kondisi  NaOH  3N,  waktu hidrolisa  60  menit,  dan  bahan  baku  serbuk kayu kasar.

## 4. KESIMPULAN
Serbuk  kayu  jati  ( Tectona  Grandis  L.  F ) dapat  diolah  menjadi  asam  oksalat  dengan proses  hidrolisis  NaOH.  Konsentrasi  NaOH dalam  proses  hidrolisis  berpengaruh  dalam pembuatan asam oksalat, apabila konsentrasi semakin  tinggi  maka  yield  asam  oksalat
yang  dihasilkan  juga  semakin  tinggi,  pada beberapa  kasus  setelah  mencapai  titik optimum yield akan turun atau menjadi lebih kecil. Hasil tertinggi diperoleh pada kondisi penggunaan  NaOH  1N,  waktu  proses hidrolisis  60  menit  dengan  bahan  baku serbuk kayu jati (20% yield).

## DAFTAR PUSTAKA
[1] F.  Asip,  R.  Febrianti,  dan  T.  Novitasari, Pengaruh  Konsentrasi  Naoh  Dan  Waktu Peleburan Pada Pembuatan Asam Oksalat  Dari  Ampas  Tebu, J.  Tek.  Kim ., vol. 21, no. 3, hal. 9–15, 2015. [2] A. Chesson, Effects Of Sodium Hydroxide On Cereal  Straws  In Relation To  The  Enhanced  Degradation  Of Structural  Polysaccharides  By  Rumen Microorganism ,  J.  Sci.  Food  Agric .,  vol. 32, hal. 745–758., 1981.
[3] P.  Mardina,  N.  N,  dan  D.  Triutami, Pembuatan  Asam  Oksalat  Dari  Sekam Padi  Dengan  Hidrolisis  Berkatalisator Naoh  Dan  Ca(OH) 2 Primata, J.  Bahan Alam Terbarukan , vol. 2, no. 2, hal. 1–6, 2013.
[4] A.  F.  Sitanggang  dan  R.  D.  A.  Pohan, Pembuatan  Asam  Oksalat  Dari  Alang- Alang  (  Imperata  Cylindrica  )  Dengan Metode  Peleburan  Alkali, J.  Tek.  Kim. USU, vol. 4, no. 1, hal. 16–19, 2015.
[5] I.  M.  Bendiyasa  dan  P.  C.  Sumardi, Asam  Oksalat  Dari  Grajen  Kayu  Jati
Dengan  Proses  Oksidasi  Memakai  Asam Nitrat,  In  Seminar  Pembinaan  Profesi Staf
Pengajar Fakultas Teknik, Yogyakarta, Maret 1983. [6] U. Malik, Alternatif Pemanfaatan Limbah Industri Pengolahan Kayu Sebagai, J.  Aptek ,  vol.  5,  no.  1,  hal.  63– 70, 2013.
[7] K.  Othmer,  Encyclopedia  Of  Chemical Technology,  Volume  1.,  4th  Edition. 2007.
[8] E.  Mastuti  W,  Pembuatan  Asam  Oksalat Dari Sekam Padi, Ekuilibrium , vol. 4, no. 1, hal. 13–17, 2005.
[9] A.  Chalim,  A.  A.  Wibowo,  A.  S.
Suryandari,  M.  Syarifuddin,  dan  M. Tohir,  Studi Kinetika Reaksi Metanolisis Pembuatan Metil Ester  Sulfonat ( MES ) Menggunakan Reaktor Batch Berpengaduk, J.  Tek.  Kim.  Ling .,  vol.  1, no. 1, hal. 28–34, 2017.
[10] A.  Nurfadila,  Pembuatan  Asam  Oksalat (H2C2O4  )  Dari  Limbah  Batang  Pisang
Kepok  (Musa  Paradisiacal  L.),  Dengan Metode Peleburan Alkali, Skripsi, Jurusan Kimia, UIN  Alauddin Makassar,
2017.
[11] J.  R.  Alcock,  A  Method  For  The Preparation  Of  Oxalic  Acid  From
Sawdust, B.Sc Thesis, Dept. of Chemical Engineering,  California  Institute  Of
Technology, 1923.
[12] D.  F.  Othmer,  J.  Joseph,  dan  C.  H. Gamer,  Oxalic  Acid  From  Sawdust, Ind.
Eng. Chem , vol. 34, no. 3, hal. 262–267, 1942.
[13] S.  Sunarti,  Variasi  Konsentrasi  Alkali Dalam Produksi Asam Oksalat (H2c2o4)
Dari  Limbah  Kertas  Dengan  Peleburan
Alkali,  Skripsi,  Jurusan  Kimia,  UIN
Alauddin Makassar, Indonesia, 2016.