JKPK (JURNAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA) , Vol 2, No 1, April 2017 Program Studi Pendidikan Kimia  Universitas Sebelas Maret https://jurnal.uns.ac.id/jkpk
Hal. 66-71 ISSN 2503-4146 ISSN 2503-4154 (online)

## KARAKTERISASI KULIT BUAH KAKAO UNTUK KARBON AKTIF DAN BAHAN KIMIA YANG RAMAH LINGKUNGAN
Characterization of Cacao Fruit Skin for Active Carbon and Green Chemicals
Mohammad Wijaya.M 1,* dan Muhammad Wiharto 2
1 Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Negeri Makassar, Makassar, Indonesia 2 Jurusan Biologi, FMIPA, Universitas Negeri Makassar, Makassar, Indonesia
* Untuk Korespondensi, e-mail: wijasumi@yahoo.co.id
Received: March  29, 2017 Accepted: April 29, 2017
Online Published: April 30, 2017
DOI : 10.20961/jkpk.v2i1.8520

## ABSTRAK
Potensi kulit buah kakao  yang selama ini belum banyak dimanfaatkan oleh masyarakat, mendorong untuk mengembangkan kulit buah kakao sebagai bio arang.  Salah satu cara untuk mengurangi  penumpukan  limbah  biomassa  dengan  cara  pirolisis  yang  berasal  dari    hasil pembakaran  yang  menghasilkan    produk  asap  cair,    arang  dan  beberapa  gas  (CO 2 ,H 2 ,dan CO 2 ). Tujuan penelitian ini adalah memanfaatkan kulit buah kakao untuk memperoleh asap cair kulit  kakao  dan  arang  kaka.  Hasil  Penelitian  ini  bahwa  kulit  buah  kakao  menghasilkan kandungan  hemiselulosa  21,06%,  selulosa  20,15%  dan  lignin  51,98%.Hasil  analisis  kadar karbon  arang aktif kulit buah kakao  Kab Luwu sebesar 55,11 %.  Hasil analisis FT-IR serbuk kulit  buah  kakao  Kabupaten  Luwu menunjukkan,  terjadi    depolimerisasi  untuk  kandungan selulosa  dan  hemiselulosa  pada  bilangan  gelombang  1107,14  cm -1 dan.  adanya  C-H,lignin pada bilangan gelombang 1730,15 cm -1 . Sedangkan adanya gugus hidroksil (O-H muncul pada bilangan  gelombang  3441,01  cm -1 dan  adanya  C=C-H  ( Aromatik  H ).  pada  serapan  781,17- 659,66  cm -1 Hasil analisis XRD akan diperoleh derajat kristalinitas kulit buah kakao Kab Luwu sebesar  12,66%  Pemanfaatan  limbah  kulit  buah  kakao  ini  dengan  teknologi  pirolisis  mampu mengurangi emisi karbon sebagai pendukung program penbangunan berkelanjutan
Kata Kunci : limbah  kakao, Pirolisis,  selulosa, dan  karbon aktif

## ABSTRACT
The  potential  of  cacao  fruit  skin  that  has  not  been  widely  used  by  the  community  are encouraged  to  develop  the  cacao  fruit  skinas  bio  charcoal.  One  way  to reduce  the  build  up  of biomass  waste  is  by  pyrolysis  derived  from  combustion  products  that  produce  liquid  smoke, charcoal and some gases (CO 2 , H 2 , and CO 2 ). The purpose of this research is to utilize cacao peel  to  get  the  liquid  smoke  of  cacao  skin  and  cacao  charcoal.  The  result  of  this  research showed  that  the  skin  of  cacao  fruit  produce  hemicellulose  content  of  21.06%,  cellulose  of 20.15%  and  lignin  of  51.98%.  The  analysis  result  of  carbon  content  of  cacao  skin  activated charcoal  from  Luwu  regency  is  55.11%.  FT-IR  analysis  of  the  cacao  skin  powder  from  Luwu regency showed that there were depolymerization for cellulose and hemicellulose contentsat the wave number of 1107.14 cm -1 andfound C-H of lignin at the wave number of 1730.15 cm -1 . The hydroxyl  group  (OH)  appeared  on  the  wave  number  of  3441.01  cm -1 and  group  of  C  =  CH (Aromatic  H)  on  the  wave  number  of781.17 –  659.66 cm -1 .  Crystallinity  degree  of  cacao  fruits skin  from  Luwu  which  was  obtained  from  XRD  analysis  is  12.66%.  The  wasteutilization  of  this
cacao  fruit  skin  with  pyrolysis  technology  is  able  to reduce  carbon emissions  and  can  be  as  a supporter of sustainable development program.
Keywords : cacao waste, pyrolysis, cellulose, and  active carbon

## PENDAHULUAN
Hasil  pengolahan  kakao  dari  lahan perkebunan  menghasilkan  limbah  biomassa berupa  kulit  buah  kakao,  daun  kakao  dan kayu  kakao.  Salah  satu  limbah  yang  berasal dari  hasil  perkebunan  adalah  kulit  buah kakao selama ini hanya dibuang dan dibakar saja.  Pirolisis  biomassa  adalah  proses dekomposisi  termal  senyawa  organik  tanpa adanya  arang  syngas  dan  bio-oil.  Bio-oil dianggap  sebagai  bahan  alternative  untuk minyak  bumi  untuk  berbagai  pelarut,  bahan bakar dan bahan kimia dan produk lainnya [3] [4].
Kondisi  suhu  pirolisis  dari  limbah  ubi kayu ( Manihot tesculenta ) antara 400 -800°C dengan parameter laju pemanasan bervariasi dari  5°  C/menit  sampai  25°  C/menit  [9] Produksi arang untuk bahan bakar memasak perkotaan  merupakan  penyebab  utama deforestasi,  degradasi  lingkungan,  erosi, desertifikasi dan kemiskinan berikutnya [6].
Tujuan penelitian ini adalah memanfaatkan  produk  asap  cair  kulit  kakao, arang  kakao  dan  karbon  aktif  dengan teknologi  pirolisis,  menentukan  kandungan lignin  dan  selulosa  dari  limbah  kulit  buah kakao.  Menentukan  senyawa  kimia  yang potensial  yang  dapat  diaplikasi  bahan  dasar kimia.

## METODE PENELITIAN
Kulit buah kakao asal Kabupaten Luwu dikeringkan  hingga  mencapai  10-20%  (b/b).
kemudian  dilakukan  pembersihan  kulit  buah kakao  dari  campuran  limbah  lain.  dan dilakukan  pencacahan  dengan  ukuran  40-60 Mesh,  Serbuk  kulit  buah  kakao  dilakukan analisis selulosa, hemiselulosa dan kandungan  lignin  dan  untuk  mengetahui dekomposisi  bahan  akibat  perubahan  suhu yang  dilakukan  dengan  cara  memanaskan bahan sampai 500°C [2] dilakukan Differential  Thermal  Analyses (DTA/TGA) Kulit buah kakao yang telah kering dimasukan  ke  dalam  reaktor  pirolisis  yang terbuat dari baja dengan alat pemanas listrik, tiga  kondensator  dan  penampung    destilat dengan suhu pembakaran 115-500°C selama 5  jam.  Hasil  pirolisis  menghasilkan  asap  cair kulit  kakao      dialirkan  melalui  setiap  tahap ditentukan dengan bagian bawah kiln ke alat pendingin,  kondensat  ditampung  dalam  4 buah  labu  dengan  volume  2  liter.  Ditampung dalam  labu  pemisah,  dikocok  dan  dibiarkan 24  jam  dari  masing  kondensat,  untuk mengendapkan  ter.  Asap  cair  kulit  kakao  di peroleh  pada  bagian  atas  dan  ter  pada bagian  bawah.  Analisis  GC  MS  untuk menentukan  senyawa  kimia  yang  potensial dalam  asap  cair  kulit  kakao,  sedangkan analisis  XRD  untuk  menentukan  derajat kristalinitas  serbuk  kulit  buah  kakao  dan analisis  SEM  untuk  menentukan  struktur morfologi arang kulit buah kakao.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis  TGA/DTA    pada  kulit  buah kakao  untuk  menentukan  dekomposisi  termal
yang  dapat  di  lihat  pada  Gambar  1.    bahwa suhu  dekomposisi  lignin  untuk  kulit  buah kakao  Kab  Luwu  berkisar  antara  501,44 o C, dengan pengurangan massa sebesar  31,36% pada  tahap  ini.  Sedangkan  suhu  puncak 65,17ºC  yang  dimulai  suhu  awal  36,98ºC sampai  suhu  akhir  89,37ºC  menghasilkan
panas  sebesar  -19,42  J  dan  -1,31  kJ/g  dari hasil    analisis  DTA.    Proses    dekomposisi termal  untuk  pirolisis  biomassa  menghasilkan dekomposisi andungan selulosa, hemiselulosa dan  lignin  pada  jenis  bahan  baku  yang berbeda.
Gambar 1.  Hasil dekomposisi termal kulit buah kakao dengan menggunakan analisis DTA/TGA
Análisis  bahan baku kulit buah kakao menghasilkan  lignin  51,98%,  hemiselulosa 21,06%,  selulosa  20,15%  dan  alpha  selolusa 21,80%, dan  Hasil penelitian ini didukung oleh [11]  Wang et.al. 2014,  bahwa  karaterisasi serbuk  kayu  pinus  dengan  pirolisis  katalis menghasilkan kandungan lignin 28,6%, hemiselulosa  30,1%  dan  selulosa  40,8%.  Hal
ini  disebabkan  bahwa  perbedaan  jenis  bahan baku.yang  menyebabkan  kandungan  lignin mempengaruhi  komposisi  kimia  bahan  baku tersebut.    Kandungan  lignin  tidak  mempunyai unit  ulang  seperti  halnya  hemiselulosa  dan selulosa,    tetapi  terdiri  atas  unit  fenolat  yang kompleks.
Gambar 2. Analisis FT IR  serbuk kulit buah kakao
500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2500 3000 3500 4000 4500 1/cm 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 Abs 3 9 6 3 .7 2 3 7 6 8 .9 1 3 4 5 0 .6 5 2 9 2 2 .1 6 2 8 5 4 .6 5 2 0 2 5 .2 6 1 6 3 3 .7 1 1 4 3 8 .9 0 1 3 8 2 .9 6 1 3 1 3 .5 2 1 2 4 6 .0 2 1 0 3 1 .9 2 8 6 9 .9 0 7 8 1 .1 7 6 6 1 .5 8 6 1 7 .2 2 5 5 3 .5 7 4 6 8 .7 0 kulit Kakau  luwu
Analisis  FT-IR    kulit  buah  kakao (Gambar  2)  menunjukkan,    bahwa    terrjadi depolimerisasi untuk kandungan selulosa dan hemiselulosa  pada  bilangan  gelombang 1107,14  cm -1 dan  adanya  C-H,  lignin  pada
bilangan gelombang 1730,15 cm -1 .
Sedangkan  adanya  gugus  hidroksil  (O-H
muncul  pada  bilangan  gelombang  3441,01 cm -1 dan  adanya  C=C-H  ( Aromatik  H ).  pada serapan 781,17-659,66  cm -1 . Hasil penelitian ini  didukung[10] bahwa  analisis  FTIR  Untuk limbah  buah  buahan  menunjukkan  3298, 3275  dan  3292    cm -1 menunjukkan  vibrasi
OH dari alkohol dan asam pektat.
Tabel. 1. Komposisi kimia asap cair kulit buah kakao pada berbagai variasi  suhu
Komposisi Kimia Asap Cair Kulit Kakao Kab Luwu Konsentrasi (%) Asam Borat 2,00 Aseton 9,88 Metil ester 3,56 Asamasetat 67,72 Isobutylene karbonat 0,35 Asampropanoat 2,58 2 pentanon 0,57 Siklopentanon 1,48 2 metil 2 siklopentan 1 on 1,78 1-(2 furanil) etanon 0,65 2(3H) Furanon 2,46 3 metil  2 siklopentan 1 on 1,85 2 furan methanol 1,64 5 hydroksi 2 heptanon 1,10
Tabel  1,  memperlihatkan  komposisi kimia  asap  cair  kulit  buah  kakao  Kab  Luwu dari  analisis  GC  MS  adalah  asam  borat, aseton, metil ester, asam asetat, iso butylena karbonat,  asam propanoat,  2 pentanon, siklo pentanon,  2  metil  2  sikopentan  1  on,  1(2 furanil)  etanon,  2(3H)  furanon,  3  metil  2 sikopentan  1  on,  2  furan  metaanol,  2 heptanon 5 hydroksi dan 2 metoksi fenol.  Hal ini  menunjukkan bahwa komponen asap cair kulit  buah  kakao    mengalami  proses dekomposisi  selulosa  dan  hemiselulosa, sehingga    kandungan  asam  yang  terbentuk diperkirakan  banyak.  Keasaman  mengalami
peningkatan yang disebabkan hasil pembakaran kayu eucalyptus yang menghasilkan  senyawa  asam  organik    [7].
Identifikasi  senyawa  asam,    fenol,    ester, keton, alkohol, furan dan seterusnya, kemudian  dipisahkan    untuk  menentukan senyawa  produksi  fenol    yang  berpotensi sebagai  bahan  kimia.  Hasil  penelitian  ini didukung  oleh  [8],  bahwa  senyawa  yang dihasilkan  dari  batang  jagung  pada  suhu pirolisis  450°C  mengandung  senyawa  furan, karboksilat,    keton,    asam  dan  alkohol. Senyawa yang dihasilkan dari pirolisis 2 jenis limbah  kopi  (TR 1 dan  TR 2 )  pada  suhu  300,
400, 500, dan 600°C mengandung kelompok senyawa  diantaranya  ester,  keton,  fenol,
alkana,  alkena,  streoid,  asam,    turunan benzena, dan alkohol [1]

## (a)                                           (b)
Gambar  3. Analisis XRD kulit buah kakao dan analiisis SEM  arang aktif
Analisis  XRD  kulit  buah  kakao  Kab Luwu  sebesar  12,66%  (Gambar  3a).  Hasil penelitian  lain  menunjukkan  bahwa  analisis XRD    untuk  pirolisis  campuran  sekam  padi (RHs)      carbide  (SiC)  sebesar  40  %  (w/w) setelah penggilingan sekam padi menunjukkan  bahwa  α-SiC,  β-SiC,  dan
karbon dalam fase pencampuran. [13]
Analisis  SEM  arang  kulit  buah  kakao menjelaskan struktur
morfologi yang memperlihatkan struktur arang yang mempunyai ukuran pori yang kecil . (Gambar3b),    memperlihatkan  struktur  yang pori yang kecil.  Hal ini didukung oleh Analisis SEM  micrografh  pada  serbuk  Silikon  carbide (SiC) menunjukkan partikel SiC  berada  pada jarak  0,2  sampai 1 µm[13]. Struktur permukaan  pada  sampel  Microcrystaline cellulose  (MCC)  yang  dilakukan  pada  90° C,120°  C,  dan  150°  C    untuk  analisis  SEM menunjukkan ada 2 perubahan yang dilakukan  yaitui  regularitas  partikel  selulosa dan trend. [4] Rendemen arang menurun dari
44,72 % menjadi  31,58%  pada suhu pirolisis yang meningkat 430-620 C[5].

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan dapat  ditarik  kesimpulan  sebagai  berikut bahwa  kandungan  lignin  pada  kulit  buah kakao  lebih  besar  dibandingkan  kandungan hemiselulosa  dan  selulosa.  Senyawa  kimia yang terbesar asap cair kulit buah kakao yang berasal  dari  daerah  luwu  adalah  asam  asetat metil  ester  dan  aseton  yang  merupakan sumber bahan kimia yang ramah lingkungan.

## Saran
Perlu  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut untuk  jenis  bahan  baku  berbeda  dengan memperhatikan kondisi suhu, laju pemanasan dan  waktu  tinggal  dan  perlu  pemisahan senyawa untuk produk gas serta senyawa lain yang berpotensi sebagai bahan kimia.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  atas Dirjen  Ditlitabmas  KemristekDikti  RI  atas Hibah  Kompetetif  Nasional  dan  Penulis banyak  mengucapkan  terima  kasih  dan penghargaan yang setinggi-tinggi atas fasilitas dan  prasarana  dalam  kegiatan  penelitian  ini kepada Prof.(R).Dr. Gustan Pari, MS.

## DAFTAR RUJUKAN
[1]  Akalin,M.K  and  Karagoz,  S.  2011.
J.Biore s. 6(2) : 1520-1531
[2]  Bilmeyer.  1984.  Texbook  of  Polymer Science.  New  York,  John  Wiley  and Sons.
[3]  Bu,  Q.,  Lei,  H.,  Ren,  S.J.,  Wang,  L., Holladay, J., Zhang, Q., Tang, J., Ruan, R.,  2011. Bioresour.  Technol. 102, 7004 –7007.
[4]  Chen  Q,  Endo  T,  Wang  Q.  2016.  J. Bioresources, 11(1), 159-173.
[5]  Guo M, and Bi J. 2015. J. Bioresources . 10(3), 3839-3851
[6]  Gwenzi, W., Chaukura, N., Mukome, F. N.  D.,  Machado,  S.,  &  Nyamasoka,  B. (2014). Journal of Environmental Management 150C, 250 –261
[7]  Kartal  SN,  Imamura  Y,  Tsuchiya  F, Ohsato  K.  2004. J  BioresTechnol 95  : 41-47.
[8]  Lv.G.J,  Wu.S.B,  and  Lou.  R.  2010. J.Biores . 5(4), 2051-2062.
[9]  Noor,  NM,  Shariff  A,  Abdullah  N.  2012. Iranica J.  Energy  &  Environmental 3. 60-65.
[10]  Shances  O,  Boldera  P,  Rou  M,  Urena P. 2014. J. Biores 9(2) : 1873-1885.
[11]  Wang,  D,  Li  D,  DongcanLv  and  Liu  Y. 2014. J.Biores 8(3), 4014-4021.
[12]  Yaman,  S.,  2004. Energy  Convers. Manage. 45, 651 –671.
[13]  Zhu D, Gao. M, Pan H, Pan Y, Liu Y, Li S, Ge H, and Fang N. 2014. 9(2) 2572- 2583.