## PEMBUATAN ASAM OKSALAT DARI PELEPAH KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN METODE PELEBURAN ALKALI
Seri Maulina, M Hidayat Hasibuan* Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jl. Almamater Kampus USU Medan, 20155 Indonesia *Email: mhidayathsb91@gmail.com

## Abstrak
Pelepah  kelapa sawit  merupakan salah satu limbah  padat  dari  perkebunan kelapa  sawit  yang mengandung  bahan  berlignoselulosa  yaitu  selulosa,  hemiselulosa,  dan  lignin.  Selulosa  dari limbah  pelepah  kelapa  sawit  dapat  diolah  lebih  lanjut  menjadi  produk  yang  bermanfaat  dan bernilai  ekonomis,  salah  satunya  dengan  dimanfaatkan  sebagai  bahan  baku  pembuatan  asam oksalat.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  mengkaji  pengaruh  temperatur  dan  waktu  reaksi  pada hidrolisis  pelepah  kelapa  sawit  dengan  metode  peleburan  alkali  dalam  menghasilkan  asam oksalat.  Penelitian  ini  terdiri  dari  dua  tahap,  yaitu  tahap  preparasi  pelepah  kelapa  sawit  dan tahap  sintesis  asam  oksalat  yang  meliputi  proses  peleburan  alkali  dan  kristalisasi.  Analisis yang  dilakukan  terhadap  bahan  baku  meliputi  analisis  kadar  air  dan  kadar  selulosa  pelepah kelapa  sawit.  Dari  hasil  penelitian  ini  diperoleh  kadar  air  sebesar  53,7%  dan  kadar  selulosa sebesar 30,9%. Pada penelitian ini analisis kuantitatif yang dilakukan berupa konversi selulosa dan yield asam  oksalat.  Dari  hasil  penelitian  ini  diperoleh  kondisi  optimum  pada  temperatur reaksi  90 o C  dan  waktu  reaksi  60  menit dengan  konversi  selulosa  sebesar  79,2%  dan yield asam  oksalat  sebesar  59,6%.    Untuk  analisis  kualitatif  meliputi  analisis  kemurnian menggunakan  FTIR  dan  analisis  titik  leleh.  Hasil  analisis  FTIR  menunjukkan  bahwa  gugus telah  mendekati  asam  oksalat  standar  dan  titik  leleh  sebesar  101,8 o C  menunjukkan  bahwa asam oksalat yang diperoleh berupa asam oksalat dihidrat.
Kata kunci : pelepah kelapa sawit, asam oksalat dihidrat, peleburan alkali

## Abstract
Palm frond is one of the solid waste from oil palm plantations which contains lignocellulose namely cellulose, hemicellulose, and lignin. Cellulose from waste palm fronds can be further processed into useful products and economic value, one of which is used as raw material for making  oxalic  acid.  The  purpose  of  this  research  is  assess  the  effect  of  temperature  and reaction  time  in the  hydrolysis  of palm fronds  with  alkali  fusion method  of  producing  oxalic acid. The research consisted of two stages that is the stage of preparation of palm fronds and the  stage  of  oxalic  acid  synthesis,  which  include  alkali  fusion  and  crystallization  processes. Analysis  of  the  raw  materials  include  the  analysis  of  water  content  and  cellulose  content  of palm  fronds.  From  the  results  of  this  study  showed  water  content  is  53.7%  and  cellulose content  is  30.9%.  At  this  research  for  quantitative  analysis  includes  the  conversion  of cellulose and yield oxalic acid. From these results obtained optimum conditions at a reaction temperature of 90 °C and a reaction time of 60 minutes the cellulosic conversion is 79.2% and a yield is 59.6% oxalic acid. For qualitative analysis includes purity analysis using FTIR and melting  point  analysis.  FTIR  analysis  results  indicate  that  the  group  has  approached  the standard  of  oxalic  acid and  melting  point  of 101.8  °C  which  indicates  that the  oxalic  acid is obtained in the form of oxalic acid dihydrate.
Keywords: palm fronds, oxalic acid dihydrate, alkali fusion
Pendahuluan Perkebunan kelapa sawit yang terus berkembang  di  hampir  seluruh  provinsi  di Indonesia menempatkan Indonesia sebagai penghasil  minyak  kelapa  sawit  terbesar  di  dunia yang  diikuti  oleh  Malaysia  sebagai  pesaing  utama Indonesia  [10]. Perkembangan  perkebunan  kelapa sawit  berdampak  pada  peningkatan  limbah  dari perkebunan  tersebut  yang  belum  dimanfaatkan secara  optimal.  Limbah  yang  dihasilkan  dari tanaman kelapa  sawit mulai  dari  pra  panen hingga
proses  pemanenan,  salah  satunya  adalah pelepah  kelapa  sawit. Ditinjau  dari komposisi kimianya  limbah  pelepah  kelapa  sawit mempunyai  potensi  yang  cukup  besar  untuk diolah  lebih  lanjut  menjadi  produk  yang bermanfaat  dan  bernilai  ekonomis, salah satunya dengan memanfaatkan limbah pelepah kelapa  sawit  sebagai  bahan  baku  pembuatan asam oksalat [1].

## Teori
Kelapa  sawit  ( elaeis  guineensis )  adalah tanaman pohon tropis yang terutama ditanam untuk produksi industri minyak nabati. Habitat asli kelapa sawit adalah hutan hujan tropis dengan curah hujan 1780 – 2280 mm 3 per tahun dengan kisaran suhu 24 – 30 o C. Kelapa sawit juga toleran dengan berbagai jenis  tanah  asalkan  mendapat  pasokan  air  yang cukup  [6].  Untuk  pertumbuhan  dan  produksi  yang optimal, tanaman kelapa sawit membutuhkan curah hujan  yang  tinggi  dan  suhu  yang  stabil  sepanjang tahun,  tanah  harus  dalam  dan  berdrainase  baik. Tanaman kelapa  sawit tumbuh terutama  di  dataran rendah  daerah  tropis  di  bawah  ketinggian  400  m [12].  Total  potensi  jumlah  limbah  pelepah  kelapa sawit  di  Indonesia  sebanyak  81.887.936  ton/tahun [11].  Nutrisi  pelepah  kelapa  sawit  meliputi  5,8  % protein  kasar,  48,6  %  serat  kasar,  dan  3,3  %  abu [3].  Dari  data  tersebut  dapat  diketahui  bahwa komponen  penyusun  terbesar  dari  pelepah  kelapa sawit adalah serat kasar. Serat kasar pelepah kelapa sawit terdiri dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin.

## Tabel 1.  Komposisi Kimia Pelepah Kelapa Sawit [4]
Komponen Kimia Kadar (%) Selulosa 31,5 ± 0,3 Hemiselulosa 19,2 ± 0,1 Lignin 14,0 ± 0,5 Abu 12,3 ± 0,2 Protein 9,4 ± 0,1
Selulosa  adalah  senyawa  berbentuk  benang- benang  serat,  terdapat  sebagai  komponen  terbesar dalam  dinding  sel  pepohonan,  jerami,  rumput, enceng  gondok,  dan  tanaman  lainnya.  Selulosa pada  tanaman  merupakan  serat-serat  panjang  yang bersama-sama  hemiselulosa  membentuk  5  dan  6 karbon  gula  dan  lignin.  Molekul-molekul  tersebut berikatan  dan  membentuk  rantai  panjang  dari kesatuan  D-glukose  yang  dihubungkan  oleh  rantai β glukosida1,4.
Asam  oksalat  disintesis  untuk  pertama  kali pada tahun 1776 oleh Scheele melalui oksidasi gula dengan  asam  nitrat.  Asam  oksalat  banyak digunakan  dalam  industri  sebagai  bahan  pembuat seluloid,  rayon,  bahan  peledak,  penyamakan  kulit, pemurnian  gliserol  dan  pembuatan  zat  warna. Selain  itu  asam  oksalat  juga  dapat  digunakan sebagai  pembersih  peralatan  dari  besi,  katalis,  dan reagen  laboratorium  [5]. Asam  oksalat  dapat dihasilkan  dari  bahan-bahan  berselulosa  dengan metode  peleburan  alkali.  Pembuatan  asam  oksalat dengan proses peleburan alkali dilakukan menggunakan  bahan  baku  yang  mengandung
selulosa  tinggi  seperti  serbuk  gergaji,  sekam padi,  tongkol  jagung,  dan  lain-lain.  Bahan  ini dilebur  dengan  alkali  hidroksida  seperti natrium  hidroksida  atau  kalsium  hidroksida pada  suhu  240  –  285  ºC.  Produk  yang diperoleh    direaksikan    dengan    asam  sulfat untuk  membentuk  asam  oksalat  dan  kalsium sulfat  [2].  Berikut  reaksi-reaksi  yang  terjadi pada  proses  peleburan  alkali  menggunakan alkali Ca(OH) 2 dimana tidak digunakan CaCl 2 pada  tahap  pengendapan , karena  senyawa oksalat hasil dari proses peleburan telah diikat oleh  ion  Ca 2+ dari  Ca(OH) 2 yang  berlangsung secara  simultan  dengan  proses  peleburan tersebut.
Tahap Peleburan Alkali : 2(C 6 H 10 O 5 )n + 3n Ca(OH) 2 + 13/2 n O 2 n CaC 2 O 4 +  nCa(CH 3 COO) 2 +  n  Ca(COOH) 2 + 9nH 2 O + 4nCO 2 … …………………………(1)
Tahap Pengasaman :
CaC 2 O 4 + H 2 SO 4 C 2 H 2 O 4 + CaSO 4 ....(2)

## Metodologi Penelitian Bahan dan Peralatan Penelitian
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  yaitu  pelepah  kelapa  sawit, kalsium  hidroksida  (Ca(OH) 2 ),  asam  sulfat (H 2 SO 4 ),  etanol  (C 2 H 5 OH)  dan aquadest (H 2 O).  Peralatan  yang  digunakan  adalah Erlenmeyer, beaker  glass ,  refluks  kondensor, oven, ball mill, dan hot plate.

## Preparasi Pelepah Kelapa Sawit
Pelepah kelapa sawit dipotong kecil-kecil kemudian dikeringkan di oven dengan temperatur 105 o C selama 30 menit. Selanjutnya  dimasukkan  kedalam  desikator selama  10  menit  dan  ditimbang.  Dilakukan pengeringan sampai berat pelepah kelapa sawit konstan.  Pelepah  kelapa  sawit  yang  telah kering  dihaluskan  menggunakan ball  mill dan diayak dengan ayakan 50 mesh.

## Sintesis Asam Oksalat
Pelepah kelapa sawit kering sebanyak 15 gram  yang  telah  diayak  dengan  ayakan  50 mesh dimasukkan  ke  dalam labu beaker  glass dan  ditambahkan  dengan  250  ml  larutan Ca(OH)2  3,5  N.  Lalu  dipanaskan  di  atas hot plate pada T (70, 80, 90, 100, 110) ºC selama t (40,  50,  60,  70,  80)  menit  dengan  kecepatan pengadukan  225  rpm.  Bahan  didinginkan selama  10  menit,  lalu  disaring  dan  dicuci dengan aquadest panas  ±150  ml.  Filtrat ditambahkan  dengan  H 2 SO 4 4N  sebanyak  100
ml,  dan  didiamkan  hingga  terbentuk  endapan kalsium  sulfat.  Kemudian  campuran  disaring  dan dicuci  menggunakan  etanol  96%  hingga  didapat filtrat  berupa  larutan  asam  oksalat.  Filtrat dipanaskan  dengan waterbath pada  suhu  70 o C selama  1  jam.  Filtrat  didinginkan  selama  24  jam sampai  terbentuk  endapan  asam  oksalat  yang berupa  kristal  jarum  berwarna  putih.  Hasil  yang diperoleh  dimurnikan  dengan  proses  rekristalisasi menggunakan pelarut etanol 96%.

## Analisis Bahan Baku dan Asam Oksalat
Analisis  bahan  baku  pelepah  kelapa  sawit berupa analisis kadar air dengan metode oven   dan analisis  kadar  selulosa  dengan  metode  Chesson Datta. Untuk analisis asam oksalat meliputi analisis kuantitatif  berupa yield dan  analisis  kualitatif berupa FTIR dan  titik leleh.
Hasil Analisis Kadar Air dan Kadar Selulosa Pelepah

## Kelapa Sawit
Bahan  baku  pelepah  kelapa  sawit  yang digunakan dalam penelitian ini mengandung kadar air  sebesar  53,7  %.  Pelepah  kelapa  sawit  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  diambil  pada kondisi cuaca cukup panas sehingga kadar air tidak terlalu  tinggi.  Sedangkan  hasil  analisis  kadar selulosa  pelepah  kelapa  sawit  mengandung selulosa  sebesar  30,9  %.  Semakin  tinggi  kadar selulosa  maka yield asam  oksalat  yang  dihasilkan akan semakin besar [7].
Analisis  Konversi  Selulosa  Pelepah  Kelapa Sawit
Konversi selulosa bertujuan untuk
mengetahui  banyaknya  selulosa  yang  terkonversi menjadi  kristal asam  oksalat.  Berikut  Persamaan  1 cara penentuan konversi selulosa.
X = x 100%      ………(1)
Dimana:
X  : Konversi selulosa S 1 : Kadar selulosa pada bahan baku S 2 : Kadar selulosa pada residu yang sudah direaksikan dengan Ca(OH) 2 pada temperatur dan waktu reaksi yang telah direaksikan
Gambar  1  menunjukkan  kurva  fluktuasi konversi  selulosa  terhadap  pengaruh  temperatur dan  waktu  reaksi  menunjukkan  profil  konversi selulosa  secara  umum  yang  berfluktuasi  seiring dengan  naiknya  temperatur  dan  waktu  reaksi. Konversi  selulosa  paling  optimum  diperoleh  pada temperatur  reaksi  90 o C  dengan  waktu  reaksi  60
menit. Hal ini kemungkinan disebabkan energi yang  diberikan  kepada  reaktan  untuk  saling bereaksi  lebih  besar  sehingga  lebih  cepat selulosa  terkonversi  menjadi  asam  oksalat. Tetapi  setelah  waktu reaksi  60 menit konversi selulosa  mengalami  penurunan.  Konversi selulosa  pelepah  kelapa  sawit  yang  dihasilkan disajikan dalam gambar 1.
Gambar  1.  Pengaruh  Temperatur  dan  Waktu Reaksi  terhadap  Konversi  Selulosa  Pelepah Kelapa Sawit
Penurunan konversi selulosa terjadi disebabkan  selulosa  yang  bereaksi  dengan Ca(OH) 2 yang berupa basa kuat menghasilkan asam  oksalat.  Kemudian  terjadi  reaksi  lanjut dari  asam  oksalat  berupa  reaksi  penguraian asam  oksalat  yang  dikenal  dengan  istilah dekarboksilasi  asam  oksalat.  Reaksi  ini menguraikan  asam  oksalat  yang  terbentuk menjadi  asam  formiat,  CO 2 ,  CO  dan  air  [7].
Berikut reaksi dekomposisi asam oksalat:
2C 2 H 2 O 4 →CH 2 O 2 + 2CO 2 ↑ + CO↑ +  H 2 O..(3)
Analisis Yield Asam Oksalat Yield asam oksalat didefinisikan sebagai:
Yield = x 100%  .....(2) Dimana: W asam oksalat : Berat asam oksalat hasil sintesis W pelepah kelapa sawit : Berat pelepah kelapa sawit
Gambar 2 menunjukkan pengaruh temperatur  dan  waktu  reaksi  terhadap yield asam  oksalat  yang  dihasilkan.  Secara  umum terjadi  kenaikan  dan  penurunan yield dengan naiknya temperatur dan waktu reaksi. Terdapat juga  titik  optimum  pada  setiap  temperatur reaksi  dan  waktu  reaksinya.  Titik  optimum
W asam oksalat W pelepah kelapa sawit S 1 – S 2
S 1
o C o C o C o C o C
pada  analisis yield asam  oksalat  yakni  pada temperatur  90 o C  dengan  waktu  reaksi  60  menit. Peningkatan yield disebabkan  karena  terjadinya fenomena peningkatan energi kinetik pada molekul-molekul  reaktan  seiring  dengan  adanya kenaikan temperatur dan waktu reaksi sampai pada titik  optimum  60  menit.  Hasil  analisis yield asam oksalat disajikan pada gambar 2.
Gambar 2.  Pengaruh Temperatur dan Waktu Reaksi terhadap Yield Asam Oksalat
Dengan semakin meningkatnya energi kinetik pada  molekul-molekul  reaktan,  maka  semakin besar  pula  terjadinya  tumbukan  antar  molekul reaktan,  sehingga  mengakibatkan  laju  reaksi pembentukan produk juga semakin besar. Kemudian  setelah  melewati  titik  optimum  pada waktu reaksi 60 menit terjadi penurunan yield yang signifikan.  Hal  ini  kemungkinan  juga  disebabkan terjadinya  reaksi  penguraian  atau  dekarboksilasi asam oksalat. Reaksi ini menguraikan asam oksalat yang  terbentuk  menjadi  asam  formiat,  CO 2 ,  CO, dan air [7].
Hubungan antara Yield Vs Konversi Selulosa
Hubungan  antara  konversi  selulosa  dengan yield asam oksalat yang dihasilkan yaitu persentase konversi  selulosa  yang  menjadi  asam  oksalat. Gambar  3  menunjukkan  bahwa  jika  konversi selulosa semakin tinggi maka yield yang dihasilkan juga  semakin  tinggi.    Tetapi  pada  hasil  penelitian ini  konversi  selulosa  tidak  secara  keseluruhan menghasilkan  asam  oksalat  sehingga yield yang diperoleh  menurun  setelah  konversi  selulosa mencapai titik optimum pada temperatur 90 o C dan waktu  reaksi  60  menit.  Persamaan  reaksi  3 merupakan  penyebab  konversi  selulosa  mengalami penurunan  sehingga  selulosa  yang  disintesis  untuk menghasilkan  asam  oksalat  terurai  oleh  reaksi lanjut yang  dikenal dengan istilah  reaksi dekarboksilasi  asam oksalat sehingga  hasil konversi  selulosa  menjadi  asam  oksalat  terhambat
dan  tidak  sesuai  dengan  grafik  diatas  dimana semakin  tinggi  konversi  selulosa  maka semakin tinggi pula yield yang dihasilkan.
Gambar 3.  Konversi Selulosa vs Yield

## Analisis FTIR
Dapat  dilihat  perbandingan  karakteristik antara  asam  oksalat  standar  dengan  asam oksalat hasil sintesis pada gambar 4 dan 5.
Gambar  4.  Spektrum  Infra  Merah  Asam Oksalat Standar [6]
Gambar 5.  Spektrum FTIR  Asam  Oksalat Hasil Sintesis
o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C Panjang Gelombang (cm -1 ) % Tr a n m is i
Tabel  2.    Perbandingan  Setiap  Gugus  Antara  Asam Oksalat Standar Dengan Asam Oksalat Hasil Sintesis.
Gugus Fungsional Asam Oksalat Standar Asam Oksalat Sintesis O-H 3422,06 3406,83 C=O 1685,48 1685,97 C-O 1123,33 1132,86 C-H 718,35 667,99
Vibrasi  regangan  antara  asam  oksalat  standar dengan  asam  oksalat  hasil  sintesis  pelepah  kelapa sawit  memiliki  puncak  yang  tidak  jauh  berbeda seperti  yang  terlihat  pada  Tabel  2.  Hal  ini membuktikan bahwa dalam penelitian ini, senyawa yang  dihasilkan  merupakan  asam  oksalat.  Puncak- puncak lain yang terdapat pada hasil analisis FTIR asam  oksalat  sintesis  menunjukkan  bahwa  asam oksalat  yang  diperoleh  masih  belum  murni  karena masih adanya pengotor pada kristal asam oksalat .

## Analisis Titik Leleh
Analisis titik leleh dilakukan untuk menentukan kemurnian dan juga untuk mengidentifikasi  suatu  bahan  padat  [8].  Kristal asam  oksalat  yang  dihasilkan  memiliki  titik  leleh sebesar  101,8 o C.  Asam  oksalat  murni  memiliki titik  leleh  sebesar  101,5 o C  [9].  Dari  hasil  analisis tersebut  asam  oksalat  hasil  sintesis  memiliki karakteristik  yang  sama  dengan  asam  oksalat dihidrat  (C 2 H 2 O 4 .2H 2 O),  maka  dapat  disimpulkan bahwa  produk  yang  dihasilkan  dari  penelitian  ini merupakan asam oksalat dihidrat.

## Kesimpulan
1. Yield  a sam  oksalat  dan  konversi  selulosa  pada penelitian  ini  memiliki  titik  optimum  pada temperatur  90 o C  dan  waktu  reaksi  60  menit dengan yield sebesar  59,6%  dan  konversi selulosa sebesar 79,2%.
2. Analisis  fisik  yang  dilakukan  terhadap  kristal asam  oksalat  meliputi  analisis  kemurnian menggunakan  FTIR  dan  titik  leleh.  Hasil analisis  titik  leleh  yang  diperoleh  yakni  101,8 o C.  Hasil  ini  menyatakan  bahwa  kristal  asam oksalat yang didapat berupa kristal asam oksalat dihidrat.

## Daftar Pustaka
[1]  Darni  Subari,  Utilization  of  Oil  Palm  Midrib Waste  for  Particleboard  with  an  Adhesive Mixture of Phenol Formaldehyde and Acacia Tannin,  IOSR  Journal  of  Environmental Science,  Toxicology  and  Food  Technology (IOSR-JESTFT), Volume 8 Januari 2014.
[2]  Iriany, Andrew Faguh S, Rahmad Dennie
A Pohan, Pembuatan Asam Oksalat Dari Alang-Alang (Imperata Cylindrica) Dengan Metode Peleburan Alkali , Skripsi,  Universitas  Sumatera  Utara,
Medan, 2015.
[3]  Jenny  Elisabeth  dan  Simon  P.  Ginting, Pemanfaatan  Hasil  Samping  Industri Kelapa  Sawit  Sebagai  Bahan  Pakan Ternak  Sapi  Potong,  Skripsi,  Medan  : Pusat Penelitian Kelapa Sawit, 2003.
[4]  Lim Sheh Hong, Darah Ibrahim, Ibrahim Che  Omar,  Oil  Palm  Frond  for  The Production  of  Bioethanol,  International
Journal of Biochemistry and Biotechnology, 1 Maret 2012. [5]  Retno Dewati, Kinetika Reaksi
Pembuatan  Asam  Oksalat  dari  Sabut Siwalan  dengan  Oksidator  H 2 O 2 ,  Jurnal Penelitian  Ilmu  Teknik,  Vol.  10,  No.1 Juni 2010.
[6]  Sheila  Douglas,  Anne  Casson,  The Impacts and Opportunities of Oil Palm in Southeast  Asia,  International  Forestry Research, Indonesia, 2009.
[7]  Seri Maulina, Iloan Pandang, Yos Pawer
Ambarita, Comparative Study Of
Utilization Of Oil Palm Frond to Produce Oxalic Acid by  Using Alkali Fusion and Oxidation  Method,  Prosiding  ICCS,
2015.
[8]  Stew  Dent,  Purity  and  Identification  of Solids Using Melting Points, Department of  Chemistry  Portland  State  University Portland, 2006.
[9]  SJC  Compliance  Education,  Inc,  Safety Data  Sheet  :  Oxalic  Acid  Dihydrate , 2015.
[10]  Tuti  Ermawati,  Kinerja  Ekspor  Minyak Kelapa Sawit Indonesia, Pusat Penelitian Ekonomi LIPI, Jakarta, 2013.
[11]  Widiatmini  Sih  Winanti  ,Pengembangan dan  Alih  Teknologi  untuk  Mitigasi  dan Adaptasi Perubahan Iklim, Dewan Nasional Perubahan Iklim, 2014.
[12]  Willy  Verheye,  Growth  and  Production of  Oil  Palm,  Soils,  Plant  Growth  and Crop Production, Vol 2, Encyclopedia of Life Support Systems (EOLLS), 2011.