LEACHING KALIUM DARI ABU KULIT COKLAT ( Theobroma cacao L. )

## MENGGUNAKAN PELARUT AIR

## LEACHING OF POTASH FROM CACAO HUSK ASH (Theobroma cacao L.) USING WATER AS SOLVENT
Lilis Sukeksi*,  Rizka Dwi Hidayati, Aulia Bismar Paduana Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Sumatera Utara
Jl. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
*E-mail : lilissukeksi79@yahoo.com

## Abstrak
Belakangan  ini  banyak  perhatian  yang  berhubungan  dengan  penggunaan  bahan  kimia  berasal  dari biomassa  seperti    kalium  dari  kulit  buah  coklat.  Kalium  ini  dapat  digunakan  sebagai  sumber  alkali untuk  industri  sabun.  Kulit  buah coklat  tersebut diproses  dengan leaching menggunakan  air  sebagai pelarut untuk menghasilkan alkali kalium. Tahap pertama, kulit buah coklat dikeringkan pada 105 ºC selama 24 jam. Kulit buah coklat kering dihancurkan menggunakan ball mill dan menghasilkan bubuk kulit coklat kemudian dibakar dalam furnace pada suhu 600 ºC selama 6 jam sehingga menghasilkan abu kulit coklat. Variabel massa  abu kulit coklat yang digunakan dalam proses ini adalah 5 g, 7.5 g dan  10  g  dan  variabel  waktu leaching adalah  30  menit,  60  menit  dan  90  menit.  Sementara  variabel suhu leaching adalah  45  ºC,  55  ºC  dan  65  ºC.  Kondisi  suhu  terbaik  dalam  proses  ini  adalah  65  ºC, waktu leaching terbaik  60  menit,  dengan  hasil  konsentrasi  kalium  sebesar  1,01  N  dan  kandungan kalium  sebagai  kalium  hidroksida  adalah  39,91%  yang  dianalisa  menggunakan Atomic  Absorption Spectroscop (AAS).
Kata kunci : leaching , kulit coklat, kalium, konsentrasi, pH

## Abstract
Recently  much  attention  has  been  dedicated  to  generate  of  useful  chemicals  from  biomass,  such  as potassium  alkali  from  cacao  husk.  This  potassium  can  be  used  as  sources  of  alkali  for  soap manufacturing. The cacao husks were treated by leaching using water as a solvent to produce alkali potash. First step, the cacao husks and then were dried at 105 ºC for 24 hours. The dried of cacao husk was crashed using ball mill and resulting husk powder were burned in a furnace at 600 ºC for 6 hours and resulting the husk ash powder. The husk ash powder mass variables used in this leaching process were 5 g, 7.5 g and 10 g and the leaching time variables were 30 minutes, 60 minutes and 90 minutes.  Meanwhile  the  leaching  temperature  variables  were  45  ºC,  55  ºC  and  65  ºC.  The  best temperature  condition  in  this  process  was  65  ºC  and  leaching  time  60  minutes,  with  the  result  of potash concentration was 1,01 N and the amount of potash as a potassium hydroxide is 39,91% was analyzed using Atomic Absorption Spectroscop (AAS).
Keywords: leaching, cacao husk, potash, concentration, pH

## Pendahuluan
Indonesia  merupakan  salah  satu  negara penghasil  coklat  terbesar  ke  tiga  di  dunia  [19]. Produksi  coklat  di  Indonesia  mengalami pertumbuhan  yang  signifikan  mencapai  3,5% setiap  tahunnya    dimana  pada  tahun  2016 mencapai 760.429 ton [3,20]. Sekitar 70 – 75% dari  buah  coklat  merupakan  kulit  yang  menjadi limbah  dari  pengolahan  coklat  [2].  Dewasa  ini, limbah  kulit  coklat  belum  termanfaatkan sepenuhnya  sehingga  menjadi  permasalahan
terhadap  pencemaran  lingkungan.  Penggunaan kulit  coklat  terbatas  sebagai  bahan  pembuatan pupuk dan sebagai bahan pakan ternak [4].
Kulit  coklat  mengandung  logam  alkali seperti kalium, kalsium, natrium dan magnesium  dalam  bentuk  berbagai  garam  [5]. Apabila  kulit  coklat  tersebut  dibakar  maka mineral  yang    terkandung  di  dalamnya  akan teroksidasi  menjadi  oksida  logam  dan  apabila bereaksi dengan karbon dioksida akan membentuk  kalium  karbonat  [6].    Kandungan
abu  dari  kulit  coklat  sebesar  10,8%  dengan kandungan  mineral  seperti  kalium,  natrium, magnesium  kalsium  masing  –  masing sebanyak 41%, 2,1%, 0,06% dan 0,16% [7]. Kalium yang terdapat pada abu dapat diperoleh dengan proses ekstraksi padat cair ( leaching ). Abu kulit coklat diekstraksi  menggunakan  pelarut  air  sehingga kalium yang terdapat pada abu akan larut dalam air dan membentuk kalium hidroksida [18].
Sejauh  ini,  penelitian  tentang  pengambilan alkali  dari  limbah  kulit  coklat  telah  banyak dikembangkan. Simpson, dkk (1985) melakukan penelitian  tentang  ekstraksi  kalium  dari  kulit coklat dengan proses pembakaran menggunakan insinerator selama 8 jam dan furnace pada suhu 600ºC.  Kalium  yang  diperoleh  dari  hasil ekstraksi  sebesar  43,5%  [6].  Peneliti  lain, Yahaya,  dkk  (2012)  juga  melakukan  penelitian dengan  bahan  baku  yang  sama  yaitu  limbah kulit  coklat  yang  dibakar  dengan  insinerator pada 450ºC kemudian diekstraksi selama 1 jam. Filtrat  yang  dihasilkan  memiliki  kandungan kalium  sebesar  37,44%  [17].  Selain  itu,  Afrane juga  melakukan leaching kalium  dari  abu  kulit coklat dengan menggunakan pelarut air. Peneliti menggunakan furnace untuk proses pembakaran bahan  baku  pada  suhu  yang  bervariasi  antara 400ºC  –  1000ºC.  Dari  penelitian  tersebut, diperoleh  hasil  yang  maksimum  pada  suhu pembakaran  600ºC  dan  rasio  bahan  :  pelarut pada  proses  leaching  1:30  dengan  waktu ekstraksi 30 menit [13].
Berdasarkan  uraian  di  atas,  penelitian  ini dilakukan  dengan  menggunakan  limbah  kulit coklat  dengan  pelarut  air  sebagai  bahan  baku untuk  memperoleh    kalium  melalui  proses leaching .

## Teori
Kulit  buah  coklat  merupakan  limbah  utama dari  pengolahan  biji  coklat  [12]  sehingga semakin  meningkatnya  produk  biji  coklat  ini mengakibatkan  semakin  meningkatnya  kulit buah  coklat  yang  terbuang  [9].  Keberadaan limbah  tersebut  sering  kali  tidak  dimanfaatkan secara  baik  dan  kadang  dibiarkan  begitu  saja menjadi  sampah  pertanian.  Limbah  kulit  buah coklat  yang  dihasilkan  dalam  jumlah  banyak akan  menjadi  masalah  jika  tidak  dimanfaatkan [7].  Beberapa  teknologi  telah  dikembangkan untuk  mengolah  kulit  buah  coklat  menjadi
pakan  ternak,  kompos,  dan  produk  lainnya  [3]. Teknologi  lain  untuk  dapat  memanfaatkan limbah  tersebut  adalah  sebagai  sumber  kalium dengan  cara  mengekstrak  garam  kalium  yang dapat dimanfaatkan untuk pembuatan sabun.
Kulit  coklat  mengandung  berbagai  jenis mineral  seperti  magnesium,  kalsium,  kalium natrium  dan  lainnya.  Saat  kulit  coklat  dibakar, mineral  yang  ada  pada  bahan  akan  teroksidasi membentuk  oksida  logam.  Seperti  kalium  akan teroksidasi  membentuk  kalium  oksida  dan bereaksi  dengan  karbon  dioksida  membentuk kalium  karbonat  yang  menjadi  hasil  dari pembakaran.  Produk  lainnya  yang  terbentuk selama  pembakaran  adalah  bikarbonat  dan hidroksida.  Bikarbonat  terbentuk  oleh  reaksi dari  karbonat  dengan  uap  air  yang  dihasilkan selama  pembakaran,  sedangkan  hidroksida berasal  dari  hidrolisis  karbonat  [13].  Dengan pemanfaatan kulit coklat ini akan meningkatkan kesinambungan  dan  tidak  hanya  akan  membuat lingkungan  bebas  dari  limbah  pertanian  tapi juga  akan  menyelamatkan  lingkungan  dari  efek berbahaya dari polusi yang sering diasosiasikan dengan penggunaan bahan kimia sintetik [6].
Ekstraksi  adalah  suatu  metode  operasi  yang digunakan  dalam  proses  pemisahan  suatu komponen dari campurannya dengan menggunakan  sejumlah  pelarut  [8].  Prinsip metode  ekstraksi  adalah  berdasarkan  perbedaan koefisien  distribusi  zat  terlarut  dalam  dua larutan  yang  berbeda  fasa  dan  tidak  saling bercampur. Metode serta pelarut yang digunakan  untuk  memperoleh  ekstrak  menjadi faktor  penting  dalam  optimasi  proses  ekstraksi komponen  bioaktif  dari  alam  [15].  Pada  proses pengambilan  kalium  dari  kulit  coklat  dilakukan dengan ekstraksi padat cair ( leaching ). Ekstraksi termasuk  proses  pemisahan  melalui  dasar operasi  difusi.Secara  difusi,  proses  pemisahan terjadi karena adanya perpindahan solute , searah dari  fasa  diluen  ke  fasa solven ,  sebagai  akibat adanya  beda  potensial  diantara  dua  fasa  yang saling  kontak  sedemikian,  hingga  pada  suatu saat, sistem berada dalam keseimbangan Pelarut adalah  bahan  cair  atau  gas  yang  melarutkan benda  padat,  cair  atau  gas,  yang  menghasilkan sebuah  larutan.  Pelarut  biasanya  memiliki  titik didih  rendah  dan  lebih  mudah  menguap, meninggalkan substansi terlarut yang
didapatkan.  Pelarut  yang  digunakan  adalah aquades  karena  kalium  mudah  larut  dalam  air [5].  Proses  ekstraksi  dapat  dipengaruhi  oleh preparasi bahan, suhu dan kelembaban padatan.
Kalium  merupakan  unsur  yang  tergolong kedalam  logam  alkali  yang  merupakan  unsur paling mudah bersenyawa dengan unsur atau zat lainnya,  mudah  larut  dan  mudah  terfiksasi dalam  tanah.  Untuk  memperoleh  alkali  kalium, abu  tanaman  yang  telah  diperoleh  dari dekarbonasi di ekstraksi sehingga menghasilkan kalium hidroksida (KOH) [14]. Kalium hidroksida  adalah  salah  satu  bahan  baku  yang paling  penting  dalam  banyak  industri  kimia Kalium  hidroksida  adalah  basa  kuat  yang banyak  digunakan  dalam  industri  seperti  bahan baku  pada  industri  pupuk,  fosfat,  kimia  agro ( agro  chemical ),  baterai alkaline ,    industri tekstil  dan  juga  digunakan  pada  industri  sabun. Proyeksi  kebutuhan  kalium  hidroksida  dalam negeri  semakin  meningkat  seiring  dengan peningkatan industri - industri yang menggunakannya [13].

## Metodologi Penelitian Bahan Baku
Kulit coklat yang digunakan pada penelitian ini diperoleh dari petani coklat di daerah Padang
Panjang, Sumatera Barat.
Kulit coklat dikeringkan  dengan  oven  pada  suhu  105  ºC selama  24  jam.  Kemudian  kulit  coklat dihancurkan  dengan ball  mill dan  diayak menggunakan  ayakan  50  mesh.  Bubuk  kulit coklat dibakar dengan furnace pada suhu tinggi yaitu 600 ºC selama 6 jam.

## Prosedur Ekstraksi
Abu kulit coklat sebanyak 5 g, 7,5 g dan 10 g  dimasukkan  kedalam  labu  leher  satu  yang dilengkapi  dengan magnetic  stirrer .  Lalu ditambahkan  pelarut  aquades  sebanyak  50  ml kedalam  abu  dan  dipanaskan  pada hot  plate pada  suhu  45  ºC,  55  ºC  dan  65  ºC  selama  30 menit, 60 menit dan 90 menit dengan kecepatan pengadukan 250 rpm. Hasil ekstraksi dipisahkan dengan kertas whatman no 1 untuk memperoleh ekstrak kalium.

## Analisis Kimia Analisis pH dan Normalitas Ekstrak
Untuk  analisis  pH  menggunakan  instrumen  pH meter  dan  analisis  normalitas  ekstrak  dengan metode  titrasi  di  laboratorium  penelitian, Departemen  Teknik  Kimia,  Fakultas  Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.

## Kadar Kalium dalam Ekstrak
Kadar  kalium  dalam  ekstrak  dianalisis  dengan menggunakan  instrumen Atomic  Absorption Spectroscopy (AAS) (AA-7000 series,
Shimadzu Corporation, Japan).
Hasil dan Pembahasan Pengaruh  Variasi  Massa,  Suhu  dan  Waktu Ekstraksi terhadap pH Ekstrak
Gambar  1.  Pengaruh  Massa  abu,  Suhu  dan
Waktu  Ekstraksi    terhadap  pH  Ekstrak Alkali pada Berbagai Suhu
Gambar  diatas  menunjukkan  hubungan massa  abu,  suhu  dan  waktu  ekstraksi  terhadap pH  ekstrak,  dimana  terlihat  bahwa  pH  semakin meningkat  seiring  meningkatnya  massa  suhu dan  waktu.  Semakin  banyak  massa  maka  akan semakin banyak perpindahan massa yang terjadi [16].  Sama  halnya  dengan  waktu  ekstraksi, semakin  lama  waktu  ekstraksi  dari  abu  kulit coklat  maka  nilai  pH  yang  dihasilkan  akan cenderung  meningkat  begitu  juga  dengan kenaikan  temperatur  disebabkan  oleh  naiknya energi  panas  yang  terdapat  pada  pelarut sehingga  akan  semakin  banyak  melarutkan komponen  kimia    pada  abu  kulit  coklat  yang bersifat  basa  [2].  Penurunan  terjadi  dibeberapa titik  dimana  hal  ini  dapat  disebabkan  karena
10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 30 60 90 D er aj ar K ea sama n ( p H ) Waktu (Menit) 10,0 g 7,5 g
5,0 g 10,0 g 7,5 g 5,0 g 10,0 g 7,5 g 5,0 g Suhu 45 o C :
Suhu 55 o C : Suhu 55 o C :
adanya  perubahan  kualitas  pada  sampel  abu sebelum dilakukan proses ekstraksi.
Pengaruh  Variasi  Massa,  Suhu  dan  Waktu Ekstraksi terhadap Normalitas Ekstrak
Gambar 2   Pengaruh Massa Abu dan Waktu Ekstraksi  terhadap    Konsentasi  Ekstrak Alkali pada Berbagai Suhu
Gambar  diatas  menunjukkan  hubungan massa,  abu,  suhu  dan  waktu  ekstraksi  terhadap normalitas  ekstrak  dimana  terlihat  bahwa konsentrasi semakin meningkat seiring meningkatnya massa, suhu dan waktu. Semakin bertambahnya  jumlah  abu  yang  digunakan menyebabkan  nilai  konsentrasi  dari  ekstrak yang dihasilkan menjadi meningkat.
Begitu  juga  dengan  meningkatnya  waktu ekstraksi  dimana  konsentrasi  ekstrak  akan meningkat karena kuantitas bahan yang terekstrak akan semakin meningkat sampai titik jenuh  larutan.  Hal  ini  sesuai  dengan  percobaan yang  dilakukan  oleh  Yulianti,  dkk.,  (2014) bahwa kenaikan waktu proses akan menghasilkan  kenaikan  nilai  rendemen,  begitu pula lamanya waktu ekstraksi akan meningkatkan penetrasi pelarut ke dalam bahan [10].
Hal  yang  sama  juga  terjadi  pada  suhu dimana  semakin  tinggi  suhu  ekstraksi  akan meningkatkan  solubilitas  pelarut  dan  dapat memperbesar  pori  padatan,  sehingga  pelarut akan  melarutkan  komponen  padatan.  Sesuai dengan penelitian yang dilakukan Afrane (1992) bahwa yield dari  kalium  akan  semakin bertambah  seiring  meningkatnya  suhu  dan jumlah  massa  abu.  Begitu  juga  dengan  waktu ekstraksi dimana semakin lama  waktu ekstraksi
maka yield  yang  dihasilkan  akan  bertambah [13].
Analisis Kadar Kalium Menggunakan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) Hasil analisis kandungan kalium menggunakan Atomic  Absorption  Spectroscopy (AAS)    pada  ekstrak  abu  kulit  coklat  diperoleh sebesar  39,91%.  Hasil  ini  menunjukkan  bahwa pada  abu  kulit  coklat  mengandung  unsur  alkali yang  cukup  tinggi.  Hal  ini  sesuai  dengan percobaan  yang  dilakukan  oleh  Yahaya,  dkk., (2012)  bahwa  kandungan  kalium  pada  kulit coklat  yang  diperoleh  dari  ekstraksi  adalah  41 %  [17].  Hal  yang  sama  juga  dilaporkan  oleh Esther  dkk.,  (2015)  dimana  kandungan  kalium pada kulit coklat adalah sebesar 40 % [11].

## Kesimpulan
1.  pH  ekstrak  abu  kulit  coklat  yang  dihasilkan berkisar pada  11,1 sampai 13,6.
2.  Konsentrasi  alkali  dari  abu  ekstraksi  abu kulit  coklat  tertinggi  diperoleh  pada  massa abu  10  g,  suhu  ekstraksi  65  ºC  dan  waktu ekstraksi 60 menit sebesar 1,01 N.
3.  Hasil  analisa  ekstrak  abu  kulit  coklat menggunakan  AAS  diperoleh  kandungan kalium sebesar 39,91 %.
4.  Kandungan  kalium  pada  abu  kulit  coklat dapat  digunakan  sebagai  sumber  alkali dalam pembuatan sabun.

## Daftar Pustaka
[1]  A.  Kumar,  Extraction  Of  Caustic  Potash From  Coffee  Husk :  Process  Optimization Through  Response  Surface  Methodology, International  Journal  Chemical  Science, vol. 11, no. 3, pp. 1261–1269, 2013.
[2]  A.  M.  Ibrahim,  Yunianta,  dan  F.  H. Sriherfyna,  Pengaruh  Suhu  Dan  Lama Waktu  Ekstraksi  Terhadap  Sifat  Kimia, Jurnal Pangan dan Agroindustri, vol. 3, no. 2, pp. 530–541, 2015.
[3]  A.  S.  Mulyatni,  A.  Budiana,  dan  D. Taniwiryono,  Aktivitas  antibakteri  ekstrak kulit  buah  kakao  (Theobroma  cacao  L.) terhadap Escherichia coli, Bacillus subtilis, dan Staphylococcus aureus, Jurnal  menara Perkebunan,  vol.  80,  no.  2,  pp.  77–84, 2012.
0,10 0,30 0,50 0,70 0,90 1,10 30 60 90 K o n se n tr asi ( N ) Waktu (Menit) Suhu 45 o C : Suhu 55 o C :
Suhu 65 o C :
[4]  Badan Pusat Statistik, Statistik Perkebunan Indonesia Kakao, 2016.
[5]  B.  Irawan,  Peningkatan  Mutu  Minyak Nilam  Dengan  Ekstraksi  Dan  Destilasi
Pada Berbagai Komposisi Pelarut,
Universitas Diponegoro, 2010.
[6]  B.  Simpson,  J.Oldham,  dan  A.  Martin, Short Communication Extraction of Potash from Cacao Pod Husks, Journal
Agriculture  wastes,  vol.  13,  pp.  69–73,
1985.
[7]  C.  Erika,  The  Extraction  Of  Pectin  From Cacao  (Theobroma  Cacao  L.)  Pod  Husks
Using Ammonium Oxalate, Jurnal Teknologi dan Industri
Pertanian
Indonesia, vol. 5, no. 2, pp. 2–7, 2013.
[8]  D.  Maulida  dan  N.  Zulkarnaen,  Skripsi Ekstraksi  Antioksidan  (Likopen)  Dari Buah Tomat Dengan Menggunakan Solven Campuran, n–Heksana, Aseton, Dan Etanol, Universitas Diponegoro, 2010.
[9]  D.  N.  Azizah,  E.  Kumolowati,  dan  F. Faramayuda,  Penetapan  Kadar  Flavonoid Metode AlCl 3 Pada Ekstrak Metanol Kulit Buah  Kakao  (Theobroma  cacao  L.), Kartika Jurnal Ilmu Farmasi, vol. 2, no. 2, pp. 45–49, 2014.
[10]  D. Yulianti, B. Susilo, dan R.
Yulianingsih,  Pengaruh  Lama  Ekstraksi Dan  Konsentrasi  Pelarut  Etanol  Terhadap Sifat  Fisika-Kimia  Ekstrak  Daun  Stevia (Stevia  Rebaudiana  Bertoni  M.)  Dengan
Metode  Microwave,  Jurnal  Bioproses Komoditas Tropis, vol. 2, no. 1, pp. 35–41, 2014.
[11] E. Gyedu-akoto, D. Yabani, J. Sefa, dan D. Owusu,  Natural  Skin-care  Products :  The Case of Soap Made from Cacao Pod Husk Potash,  Science  International  Journal,  vol. 4, no. 6, pp. 365–370, 2015.
[12] F.  T.  Jaya,  Adsorpsi  Emisi  Gas  CO,  NO, dan  NO x menggunakan  Karbon  Aktif  dari Limbah  Kulit  Buah  Kakao  (Theobroma cacao L.) pada Kendaraan Bermotor Roda Empat, Universitas Hasanuddin, 2014.
[13] G.  Afrane,  Leaching  of  Caustic  Potash From Cacao Husk Ash, Journal Bioresource Technology, vol. 41, pp. 101–
104, 1992.
[14] H.  O.  Ogunsuyi  dan  C.  A.  Akinnawo, Quality  Assessment  of  Soaps  Produced from Palm Bunch Ash-Derived Alkali and Coconut  Oil,  Journal  Applied  Science Environment  Management,  vol.  16,  no.  4, pp. 363–366, 2012.
[15]  I.  R.  Rais,  Ekstraksi  Andrografolid  dari Andrographis  paniculata  (Burm.f.)  Nees Menggunakan  Ekstraktor  Soxhlet,  Jurnal Pharmaciana,  vol.  4,  no.  1,  pp.  85  –  92, 2014.
[16]  Jayanudin, A. Z. Lestari, dan F.
Nurbayanti,  Pengaruh  Suhu  Dan  Rasio Pelarut Ekstraksi Terhadap Rendemen Dan Viskositas  Natrium  Alginat  Dari  Rumput Laut  Cokelat  (Sargassum  sp),  Jurnal Integritas  Proses,  vol.  5,  no. 1,  pp.  51–55, 2014.
[17]  L. E Yahaya, A. A. Ajao, C. O Jayeola, R. O Igbinadolor, dan F. C Mokwunye,  Soap Production  from  Agricultural  Residues  -  a Comparative  Study,  American  Journal Chemistry, vol. 2, no. 1, pp. 7–10, 2012.
[18]  R.  R.  Ginanjar,  A.  Ma’ruf,  dan  A.  H. Mulyadi, Ekstraksi Silika Dari Abu Sekam Padi Menggunakan Pelarut NaOH, Prosiding  Seminar  Nasional  Hasil  -  Hasil. Penelitian  dan  Pengabdian  LPPM  UMP, vol. 3, pp. 306–312, 2014.
[19]  Sartini,  M.  N.  Djide,  dan  N.  Duma, Pemanfaatan  Limbah  Kulit  Buah  Kakao Sebagai  Sumber  Bahan  Aktif  Untuk Sediaan  Farmasi,  Jurnal  Industri  Hasil Perkebunan, vol. 7, no. 2, pp. 69–73, 2012.
[20]  Z.  Daud,  A.  S.  M.  Kassim,  A.  M.  Aripin, H.  Awang,  dan M.  Z. M. Hatta,  Chemical Composition  and  Morphological  of  Cacao Pod Husks and Cassava Peels for Pulp and Paper Production, Australian Journal Basic Applcation Science, vol. 7, no. 9, pp. 406– 411,
2013.