## STUDI ISOLASI DAN RENDEMEN LIGNIN DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS)
Harmaja Simatupang, Andi Nata, Netti Herlina Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jln. Almamater Kampus USU, Medan 20155, Indonesia
E-Mail: majasimatupang@yahoo.com

## Abstrak
Tandan  kosong  kelapa  sawit  (TKKS)  merupakan  salah  satu  limbah  padat  yang  dihasikan  oleh  industri perkebunan  kelapa  sawit  yang  banyak  mengandung  serat.  Ditinjau  dari  komposisi  kimianya,  TKKS mempunyai  potensi  untuk  digunakan  sebagai  sebagai  sumber  bahan  kimia  yaitu  lignin. Lignin  dapat dimanfaatkan  secara  komersial  sebagai  bahan  pengikat,  perekat,  pengisi,  surfaktan,  produk  polimer, dispersan  dan  sumber  bahan  kimia  lainnya.  Penelitian  ini  menggunakan  serbuk  serat  TKKS  yang  telah dibersihkan dari zat ekstraktif dengan mengekstraknya menggunakan benzene : etanol 96% (2:1, v/v) selama 6 jam. Serbuk serat ini kemudian dimasak dengan variasi pemasakan 1,2,3 jam dengan variasi penambahan NaOH  10%,15%,dan  20%  sehingga  diperoleh  lindi  hitam,  dan  variasi  pengenceran  lindi  hitam  pada  saat isolasi lignin. Hasil penelitian menunjukkan rendemen lignin optimum yang diperoleh yaitu 16,42%  dengan kemurnian  lignin  84,21%  pada  perlakuan  pemasakan  2  jam  dengan  penambahan  NaOH  20%  dan  proses pengenceran  lindi  hitam  1:2.  Hasil  uji  FT-IR  menunjukkan  lignin  mempunyai  panjang  gelombang    gugus fungsi penyusun yang sesuai dengan lignin standar.
Kata Kunci: tandan kosong kelapa sawit (TKKS), lignin, isolasi lignin, rendemen

## Abstract
Oil palm empty fruit bunches (TKKS) is one of the solid waste generated by the palm oil industry that contain lots  of  fiber.  Based    from  its  chemical  composition,  TKKS  has  the  potential  to  be  used  as  a  source  of chemicals  that  lignin.  Lignin  can  be  used  commercially  as  binders,  adhesives,  fillers,  surfactants,  polymer products,  dispersants  and  other  chemicals.  This  study  used  fiber  powder  TKKS  cleared  of  extractive substances to extract them using benzene: 96% ethanol (2:1, v / v) for 6 hours. Fiber powder is then cooked with a variety of cooking 1,2,3 hours with the addition of NaOH variation of 10%, 15%, and 20% to obtain the  black  liquor,  black  liquor  and  dilution  variations  during  lignin  isolation.  The  results  showed  that  the optimum yield of lignin obtained is 16.42% with 84.21% purity lignin in cooking 2 hour treatment with the addition  of  20%  NaOH  and  diluting  the  black  liquor  1:2.  The  test  results  showed  FT-IR  has  wavelengths lignin constituent functional groups in according with the standard lignin .
Keywords: oil palm empty fruit bunches, lignin, lignin isolated, yield

## Pendahuluan
Menurut  Direktorat  Jenderal  Perkebunan Perkelapa Sawitan Indonesia luas area perkebunan  kelapa  sawit  di  Indonesia  terus mengalami  peningkatan  sejak  tahun  1999  hingga tahun  2006  dan  terus  mengalami  peningkatan setiap  tahunnya.  Hal  tersebut  terbukti  dari  data Dirjen  Perkebunan  (2005)  yang  menunjukkan bahwa  luas  areal  perkebunan  besar  kelapa  sawit selama  delapan  tahun  terakhir  (2000-2007)  terus mengalami  peningkatan.  Hal  tersebut  secara lansung  berpengaruh  pada  limbah  padat  yang dihasilkan  industri  minyak  kelapa  sawit  yaitu tandan  kosong  kelapa  sawit  (TKKS)  juga mengalami peningkatan [4].
Pemanfaatan  TKKS  yang  umum  dilakukan saat ini adalah digunakan sebagai mulsa di kebun,
akan  tetapi  biaya  transportasi  yang  dikeluarkan per unit cukup tinggi. Pemanfaatan lainnya adalah sebagai  bahan  baku  dalam  pembuatan  pupuk organik. TKKS dalam pemanfaatannya dibakar di incenerator sehingga  abunya  dapat  digunakan sebagai pupuk kalium. Namun usaha pembakaran TKKS tersebut temyata tidak efektif dan dilarang oleh  pemerintah  karena  dapat  menimbulkan pencemaran  udara  [3].  Ditinjau  dari  komposisi kimianya,  TKKS  mempunyai  potensi  untuk digunakan  sebagai  sebagai  sumber  bahan  kimia yaitu  lignin. Lignin  dapat  dimanfaatkan  secara komersial  sebagai  bahan  pengikat,  perekat, pengisi, surfaktan, produk polimer,  dispersan dan sumber  bahan  kimia  lainnya  [5].  Sehingga  perlu diketahui  kondisi  proses  isolasi  lignin  dengan rendemen terbaik pada lingkup penelitian.
Manfaat  dari  penelitian  yang  dilakukan adalah  dapat  memberikan  pengetahuan  pada peneliti serta masyarakat umum tentang rendemen
lignin  pada  proses  isolasi  lignin  yang  optimum pada  rentang  ruang  lingkup  variasi  penelitian yang dilakukan.

## Tinjauan Pustaka
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) adalah limbah padat yang dihasilkan oleh pabrik minyak sawit mentah atau Crude Palm Oil (CPO). Dalam satu  hari  pengolahan  bisa  dihasilkan  ratusan  ton TKKS.  Komponen  utama  TKS  adalah  selulosa, hemiselulosa, dan lignin.
Lignin merupakan komponen makro molekul  kayu  ketiga  yang  berikatan  secara kovalen  dengan  selulosa  dan  hemiselulosa. Struktur  molekul  lignin  terdiri  atas  sistem aromatik  yang  tersusun  atas  unit-unit  fenil propana.  Lignin  dapat  dibagi  menjadi  beberapa kelas  menurut  unsur-unsur  strukturnya  yaitu lignin guaiasil (terdapat pada kayu lunak sebagian besar  merupakan    produk          polimerisasi  dari koniferil  alkohol),  dan  lignin  guaiasil-siringil (khas  kayu  keras  merupakan  kopolimer  dari koniferil alkohol dan sinapil alkohol) [5].
Lignin  umumnya  tidak  larut  dalam  pelarut sederhana, namun lignin alkali dan lignin sulfonat larut  dalam  air,  alkali  encer,  larutan  garam  dan buffer .  Terdapat  beberapa  metoda  pengisolasian lignin dari serat TKKS, yaitu secara kimiawi dan enzimatik. Mengingat metoda isolasi lignin secara enzimatik  mahal  pada  biaya  produksi  dan lamanya proses produksinya, maka metoda isolasi lignin  secara  kimiawi  dipilih.  Lignin  dari  serat TKKS dapat diisolasi melalui proses delignifikasi, yaitu proses pelarutan lignin ( pulping ).
Proses  delignifikasi  terdiri  dari  proses mekanis,  semi  kimia,  kimia  (alkali,  sulfat/kraft, sulfit)  dan  proses  non  konvensional  yang  lebih berwawasan  lingkungan.  Pada  kenyataannya, proses pulping secara  konvensional  tersebut memiliki  beberapa  kelemahan,  terutama  terhadap rendemen pemasakan yang rendah, biaya produksi  tinggi,  laju  delignifikasi  rendah  dan pencemaran  lingkungan  karena  adanya  limbah larutan pemasak.
Lignin larut dalam pelarut organik didasarkan  pada  perbedaan  kelarutan  komponen kimia  bahan  baku  pulp,  dimana  lignin  dan ekstrakstif larut dalam pelarut organik, karbohidrat  dengan  bobot  molekul  rendah  dapat larut  dalam  air  sedangkan  selulosa  tidak  larut dalam  kedua  larutan  tersebut.  Delignifikasi  pada proses organosolv disebabkan  oleh  terputusnya ikatan  eter,  yaitu  α–aril  eter  (α-O-4)  dan  aril gliserol-β-aril  eter  (β-O-4)  dalam  molekul  lignin [8].  Hal  tersebut  merupakan  dasar  dalam  proses pulping organosolv .

## Metodologi Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  beberapa tahapan  yaitu  persiapan  bahan  baku  serat  tandan kosong kelapa sawit (TKKS), pembuatan serpihan TKKS bebas zat ekstraktif, delignifikasi serpihan  TKKS,  isolasi  lignin  dari  lindi  hitam TKKS, menghitung nilai rendemen lignin, dan uji gugus  fungsi  pada  lignin  dengan  menggunakan FT-IR.
Tahapan  persiapan  bahan  dilakukan  dengan
TKKS  dibersihkan  dari  sisa  kulit  buah  sawit, kemudian  diuraikan  menjadi  bentuk  serat  dan dikeringkan  di  udara  terbuka  (sinar  matahari) selama  satu  minggu.  Serat  TKKS  yang  telah kering dipotong dengan ukuran panjang ± 30 mm. Serat  tersebut  kemudian  digiling  menggunakan mesin  penggiling (ball  mill). Lalu  serbuk  yang terbentuk diayak dengan saringan mesh ukuran 50. Serbuk  yang  terbentuk  dikeringkan  pada  oven pada suhu 60 0 C hingga berat serbuk konstan. Serbuk yang telah dikeringkan lalu diekstraksi dengan menggunakan dengan menggunakan  benzene  :  etanol  96%  (2:1,  v/v) selama  6  jam    pada soxhlet  apparatus. Residu hasil  pengeringan  oven  tersebut  diekstraksi kembali  dengan  menggunakan  air  pada  suhu  100 0 C  selama  1  jam  sehingga  didapatkan  serpihan TKKS yang bebas zat ekstraktif.
Serbuk  TKKS  yang  bebas  zat  ekstraktif dimasukkan  pada  digester  dengan  penambahan larutan pemasak pada pernbandingan 10 : 1 (v/b), dimana  komposisi  larutan  pemasak  adalah  etanol 96% : air (1:1). Pada digester ditambahkan katalis NaOH  10,  15,  dan  20%  dari  berat  bahan  baku. Campuran  kemudian  dimasak  pada  digester  pada suhu 170 0 C dengan variasi pemasakan 1, 2, dan 3 jam  sehingga  diperoleh  lindi  hitam  (lignin terlarut).
Dilakukan penyaringan
dengan menggunakan kain. Kemudian dilakukan pengenceran  lindi  hitam  :  air  dengan  variasi perbandingan  pengenceran  1:1,  1:2,  1:3.  Lindi hitam  yang  telah  disaring  (filtrat)  diendapkan ligninnya  dengan  cara  titrasi  oleh  asam  (H 2 S0 4 ) dengan  konsentrasi  20%  sampai  pH  2  sambil dilakukan  pemanasan  pada  suhu  60 0 C  sambil diaduk  cepat  dengan  magnetic  strirer,  kemudian didiamkan minimal selama 8 jam agar pengendapan sempurna. Endapan lignin dipisahkan dari lindi hitam  yang telah diasamkan dengan  menggunakan  alat  sentrifuse  (4500  rpm, 20 menit). Untuk meningkatkan kemumian lignin, endapan  lignin  tersebut  dilarutkan  kembali dengan  NaOH  1  N,  kemudian  larutan  lignin diendapkan kembali dengan cara titrasi menggunakan  asam  sulfat  (H 2 S0 4 ).  Endapan lignin  dipisahkan  kembali  dengan  menggunakan alat  sentrifuse,  kemudian  disaring  dengan  kertas saring  sehingga  dihasilkan  larutan  lignin  dengan kemurnian yang lebih tinggi. Selanjutnya endapan
dicuci  menggunakan  H 2 S0 4 0,01  N,  dilanjutkan pencucian dengan aquades dan disaring menggunakan  penyaring  vakum.  Endapan  yang telah  dicuci  dikeringkan  dalam  oven  (50-60 0 C) selama  24  jam  sampai  berat  konstan  sehingga dihasilkan lignin berbentuk serbuk tepung.
Rendemen lignin dihitung berdasarkan perbedaan  berat  antara  lignin  yang  diperoleh setelah  dikeringkan  dengan  berat  serpih  TKKS yang  digunakan.  Rendemen  dinyatakan  dalam bentuk persen berat (gram) per berat serpih TKKS (% b/b).

## Hasil dan Pembahasan
Hasil  pengukuran  rata-rata  rendemen  isolat lignin  yang  dihasilkan  dari  delignifikasi  serbuk tandan  kosong  kelapa  sawit  pada  penelitian  ini berkisar  antara  6,85%  sampai  16,42%  berat kering  serpih.  Adapun  nilai  rendemen  lignin terendah  yaitu  6,85%  pada  isolat  lignin  dengan perlakuan  pemasakan  1  jam  dengan  penambahan katalis  NaOH  10%  dan  proses  pengenceran  lindi hitam  1:1.  Sedangkan  nilai  rendemen  lignin tertinggi  yaitu  16,42%  pada  isolat  lignin  dengan perlakuan  pemasakan  2  jam  dengan  penambahan katalis  NaOH  20%  dan  proses  pengenceran  lindi hitam 1:2.
Hubungan  antara  Waktu  Pemasakan  terhadap Rendemen Lignin
Gambar 1. Hubungan antara Waktu Pemasakan terhadap Rendemen Lignin
Grafik  di  atas  menunjukkan  hubungan  antara waktu  dan  pemasakan  lindi  hitam  tandan  kosong kelapa  sawit  (TKKS)  terhadap  rendemen  lignin yang  dihasilkan.  Dari  grafik  di  atas  dapat  dilihat bahwa  secara  umum  terjadi  peningkatan  kadar rendemen  lignin  pada  rentang  waktu  1  jam sampai  2  jam,  namun  terjadi  penurunan  pada rentang waktu 3 jam. Nilai rendemen lignin pada
pengenceran  1:1  saat  waktu  1  jam  yaitu  6,85%, meningkat menjadi 10,61%, dan terjadi penurunan pada waktu 3 jam menjadi 9,83%.
Semakin  bertambahnya  waktu  pemasakan akan mempengaruhi proses delignifikasi. Dimana peningkatan  waktu  pemasakan  akan  meyebabkan lignin  yang  terlarut  akan  semakin  banyak  dan proses  impregnasi  antara  pelarut  dengan  serbuk TKKS  semakin  sempurna  (Sjostrom,  1995). Namun  pada  waktu  pemasakan  yang  cukup  lama akan  memicu  terjadinya  degradasi  senyawa penyusun  lignin  yang  menyebabkan  menurunnya rendemen yang diperoleh.
Hubungan    antara  Konsentrasi  NaOH  terhadap Rendemen Lignin
Gambar  2.  Hubungan  antara  Konsentrasi NaOH terhadap Rendemen Lignin
Grafik  di  atas  menunjukkan  hubungan antara  konsentrasi  NaOH  pada  saat  pemasakan lindi  hitam  tandan  kosong  kelapa  sawit  (TKKS) terhadap  rendemen  lignin  yang  dihasilkan. Berdasarkan  grafik  di  atas  terjadi  peningkatan rendemen  lignin  seiring  dengan  meningkatnya konsentrasi katalis NaOH pada waktu pemasakan. Peningkatan  rendemen  lignin  terjadi  baik  pada waktu pemasakan 1 jam dimana rendemen lignin meningkat  dari  6,69%  pada  NaOH  10%  menjadi 9,91%  pada  NaOH  15%  dan  10,79  pada  NaOH 20%. Namun pada pemasakan 2 dan 3 jam terjadi peningkatan  kadar  lignin  seiring  meningkatnnya NaOH namun turun pada konsentrasi NaOH 20%. Menurut Damat (1989), peningkatan konsentrasi  NaOH  memudahkan  pemutusan ikatan  senyawa  penyusun  lignin  sehingga  lignin lebih mudah dilarutkan pemasak, yang menyebabkan  peningkatan  padatan  total  pada lindi  hitam  tersebut  sehingga  kadar  rendemen lignin  pun  meningkat.  Terjadinya  penurunan kadar  rendemen  lignin  ini  diduga  karena  pada konsentrasi  NaOH  yang  lebih  tinggi  akan menyebabkan  perusakan  senyawa  lignin  yang menyebabkannya ikut terlarut pada pelarut.
0 2 4 6 8 10 12 14 1 Jam 2 Jam 3 Jam Pengenceran 1;1 Pengenceran 1;2 Pengenceran 1;3 Waktu R en d em en L ig n in 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 10% 15% 20% 1 Jam 2 Jam 3 Jam Konsentrasi NaOH Re n d em en L ig n in
Hubungan  antara  Pengenceran  Lindi  Hitam terhadap Rendemen Lignin

## Gambar  3.  Hubungan  antara  Pengenceran Lindi Hitam terhadap Rendemen Lingin
Dari  grafik  di  atas  dapat  dilihat  bahwa terjadi  peningkatan  kadar  lignin  seiring  dengan peningkatan  pengenceran  lindi  hitam  yang dilakukan  pada  penggunaan  katalis  NaOH  15%, pada pengenceran lindi hitam 1:1 kadar lignin yg diperoleh  7,74  meningkat  menjadi  8,53  pada pengenceran lindi hitam 1:2 dan pada pengenceran  lindi  hitam  1:3  menjadi  9,91%. Namun  terjadi  penurunan  kadar  lignin  pada  saat pengenceran lindi menjadi 1:3 walaupun penurunannya tidak terlalu signifikan.
Pengenceran  lignin  ini  akan  menurunkan konsentrasi lindi hitam yang akan dititrasi/ditambahkan dengan H 2 SO 4 untuk mengkondensasi senyawa lignin tersebut. Menurut  Achmadi  (1990),  pada  suasana  asam lignin cenderung melakukan kondensasi sehingga pada saat pengendapan dilakukan semakin banyak lignin  yang  terisolasi.  Penambahan  asam  yang terlalu  kuat  pada  larutan  sisa  pemasak  (lindi hitam) meyebabkan terjadinya degradasi polisakarida  dan  dekomposisi  komplek  lignin- karbohidrat.
Uji FT-IR Senyawa Lignin
Salah  satu  cara  analisa  untuk  mengetahui keberhasilan isolasi lignin adalah dengan mengidentifikasi  gugus  fungsi  yang  ada.  Analisa ini  dilakukan  dengan  alat  FT-IR  yang  mampu mengidentifikasi  serapan-serapan  khas  untuk masing-masing  gugus  fungsi  yang  terkandung dalam sampel .
Tabel 1. Bilangan Gelombang Gugus Lignin [6]
Menurut  Hergert  (1971),  senyawa  lignin secara  umum  diidentifikasi  dengan  munculnya beberapa  gugus  penyusun  seperti  serapan  pada bilangan  gelombang    3400-3450  cm -1 untuk regang  OH,  2820-2940  cm -1 untuk  regang  C-H metil,  1600-1515  cm -1 untuk  cincin  aromatik,
1460-1470 cm -1 untuk regang C-H asimetri, 1330- 1315 cm -1 untuk regang cincin stringil, 1270-1280 cm -1 untuk  cincin  guasil,  1030-1085  cm -1 untuk regang eter dan 850-875 cm -1 untuk C-H aromatik. Berdasarkan  gambar  grafik  FT-IR  pada rentang bilangan gelombang antara 400-4000 cm - 1 dan  dengan  membandingkan  gugus  senyawa lignin  standar  dan  pada  penelitian  di  atas  dapat dilihat  bahwa  telah  sesuai  dan  relevan  dengan gugus  umum  yang  terdapat  dalam  lignin. Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  senyawa tersebut memang benar-benar lignin.
0 2 4 6 8 10 12 1;1 1;2 1;3 10% 15% 20% Pengenceran Lindi Hitam R en d em en L ig n in
Bil.Gelombang (cm -1 )  Pada Penelitian Standar Kisaran Pita Serapan Keterangan Gugus Fungsi 3414.00 2939,52 1633,71 1506,41 1468,18 1319,31 1278,81 1060,85 862,18 3400 – 3450 2820 – 2940 1600 – 1610 1505 – 1515 1460 – 1470 1330 – 1315 1270 – 1280 1030 – 1085 850 – 875 Uluran O-H Uluran C-H metil Cincin Aromatik Cincin Aromatik
C-H Asimetri
Cincin Siringil
Cincin Guaiasil
Uluran Eter
C-H aromatik

## Gambar 4. Grafik FT-IR Lignin Isolat

## Kesimpulan
Tandan  kosong  kelapa  sawit  (TKKS) merupakan  salah  satu  alternatif  sumber  dan menambah  nilai  ekonomis  TKKS  tersebut. Rendemen  lignin  tertinggi  yang  diperoleh  yaitu 16,42%  yaitu  pada  waktu  pemasakan  2  jam, konsentrasi katalis NaOH 20%, dengan pengenceran  lindi  hitam  1:1.  Terdeteksinya gugus-gugus  fungsi  penyusun  lignin  dengan menggunakan  FT-IR  seperti  uluran  OH,  C-H metil,  cincin  aromatik,  C-H  asimetri,  cincin stringil,  cincin  guasil,  dan  C-H  aromatik menunjukkan  senyawa  tersebut  benar-benar lignin.

## Daftar Pustaka
[1]  Achmadi,  S.S.  Kimia  Kayu.  Depdikbud, Direktorat  Pendidikan  Tinggi,  Pusat Antar  Universitas  Bioteknologi,  IPB.
1990.
[2]  Damat.  Isolasi  Lignin  dari  Larutan  Sisa
Pemasak Pabrik Pulp
dengan menggunakan  H 2 SO 4 dan  HCl.  Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. 1989. [3]  Darnoko,  Pembuatan  Pulp  dari  Tandan
Kosong  Sawit  dengan  Penambahan
Surfaktan.  Jurnal  Penelitian  Kelapa
Sawit. 3 (1): 75-87. 1995.
[4]  DirJen  Perkebunan.  Statistika  Perkelapa
Sawitan Indonesia.
Departemen Pertanian,  DirJen  Perkebunan  Indonesia, Jakarta. 2005 [5]  Fengel,  D.  dan  G.  Wegener.  1995.  Kayu  : Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-Reaksi.
Diterjemaahkan oleh Sastrohamidjojo, H.
Terjemahan  dari  :  Wood  :  Chemical, Ultrastructure,  Reactions.  Gadjah  Mada University Press, Yogyakarta.
[6]  Hergert,  H.  L.  1971. Infrared  Spectra.  Willey Interscience, New York. 267-297.
[7]  Rostika.  2002.  Karakteristik  Lignin  Dari Limbah Pemasakan Kayu Hutan Tanaman Industri (HTI) Secara
Kromatografi. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan  Industri  ;  Departemen Perindustrian dan Perdagangan.
[8]  Sarkanen,  K.,  V.  S.  Assiz  and  V.  Chiang. 1980.  Organosolv  Pulping.  Semi  annual Report  I  and  II.  College  of  Forest Resources,  Univ.  of  Washington,  New York.
[9] Sjostrom, Eero. Kimia Kayu, Dasar-dasar dan Penggunaan Edisi Kedua, 1995.