## PEMBUATAN ASAM OKSALAT DARI PELEPAH KELAPA SAWIT
( Elaeis guineensis ) DENGAN KALSIUM HIDROKSIDA
Iloan Pandang H M, Yos Pawer Ambarita, Seri Maulina Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater Kampus USU, Medan 20155, Indonesia
Email : iloanph_manalu@yahoo.com

## Abstrak
Pelepah kelapa sawit merupakan limbah padat yang memiliki kandungan selulosa tinggi. Pengolahan lebih lanjut terhadap pelepah kelapa sawit mampu menghasilkan produk yang bernilai ekonomi tinggi seperti asam oksalat. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji pengaruh konsentrasi kalsium hidroksida  (Ca(OH) 2 )  dan  waktu  reaksi  terhadap yield asam  oksalat yang  dihasilkan dari  pelepah kelapa  sawit . Penelitian  ini    dilakukan  dalam  dua  tahap.  Tahap  pertama  adalah  preparasi  pelepah kelapa  sawit  sehingga  siap  untuk  digunakan.  Tahap  kedua  adalah  tahap  pelaksanaan  yang  meliputi proses  peleburan,  filtrasi,  dan  kristalisasi.  Analisis  terhadap  asam  oksalat  yang  dihasilkan  meliputi analisis  kuantitatif  berupa yield dan  analisis  kualitatif  menggunakan Fourier  Transform  Infra  Red (FTIR)  dan plat  melting  point  apparatus. Dari  hasil  penelitian  diperoleh yield maksimum  asam oksalat  pada  konsentrasi  Ca(OH) 2 3,5  N  dan  waktu  peleburan  60  menit  yaitu  sebesar  6,07% didasarkan atas berat pelepah kelapa sawit. Hasil analisis kualitatif menunjukkan bahwa vibrasi gugus fungsi telah mendekati asam oksalat standar dengan titik leleh sebesar 106,2 o C
Kata Kunci : asam oksalat, pelepah kelapa sawit, peleburan alkali, selulosa

## Abstract
Palm frond is the solid waste which is high in cellulose. Further processing of palm frond is capable of  producing  high  quality  product  such  as  oxalic  acid.  The  aim  of  this  research  was  to  obtain  the effect  of  calcium  hydroxide  (Ca(OH) 2 )  concentration  and  reaction  time  on  the  yield  of  oxalic  acid produced with palm frond as raw material. This study was done with two steps. The first step was the preparation  of  palm  frond  until  it  was  ready  to  be  used.  The  second  step  was  the  conversion  step which consists of fusion, filtration and crystallization. Oxalic acid produced was then analyzed with quantitative analysis of yield percentage and qualitative analysis using  Fourier Transform Infra Red (FTIR) spectroscopy and plat melting point apparatus. The result showed that the maximum yield of oxalic  acid  was  achieved  at  Ca(OH) 2 concentration  of  3.5  N  and  reaction  time  of  60  minutes,  the value was 6.07 % based on weight of palm frond. The qualitative analysis showed that the vibration of functional groups had approached the standard oxalic acid with the melting point was 106.2 o C.
Keywords : oxalic acid, palm frond, alkali fusion, cellulose

## Pendahuluan
Indonesia merupakan negara penghasil kelapa sawit  terbesar  di  dunia  [10].  Hingga  tahun  2014, luas perkebunan kelapa sawit di Indonesia sekitar 6,40  juta  hektar  [1].  Selain  minyak,  banyak limbah  biomassa  juga  dihasilkan  dari  industri perkebunan  kelapa  sawit  salah  satunya  adalah pelepah  kelapa  sawit  [7]. Dalam  setiap  hektar perkebunan  kelapa  sawit,  terdapat  sekitar  145 pohon  kelapa  sawit.  Setiap  pohon  kelapa  sawit mampu  menghasilkan  sekitar  25  pelepah  kelapa sawit  dengan  berat  sekitar  8  kg  per  pelepah. Dengan  demikian,  sekitar  30  ton  pelepah  kelapa sawit  mampu  dihasilkan  dari  setiap  hektar perkebunan  kelapa  sawit  setiap  tahunnya. Besarnya  jumlah  pelapah  kelapa  sawit  yang dihasilkan  merupakan  suatu  potensi  untuk  diolah lebih  lanjut  menjadi  produk  bernilai  ekonomi yang  mampu  memberikan  kontribusi  positif  bagi industri perkebunan kelapa sawit [16].
Selulosa merupakan komponen terbesar dalam pelepah  kelapa  sawit.  Komponen  ini  dapat dikonversi  menjadi  produk  bernilai  ekonomi tinggi  seperti  asam  oksalat.  Asam  oksalat memiliki  banyak  kegunaan  antara  lain  dalam industri  pengolahan dan  pelapisan  logam, pewarnaan  serat,  dan  pembersih.    Kebutuhan asam  oksalat  di  Indonesia  cukup  tinggi  setiap tahunnya dan hingga saat ini masih diimpor [14]. Asam  oksalat  dapat  disintesis  dari  selulosa melalui  metode  peleburan  alkali.  Alkali  yang umum  digunakan  adalah  NaOH  dan  Ca(OH) 2. Pada  penelitian  ini  alkali  yang  digunakan  adalah Ca(OH) 2 .  Penggunaan  Ca(OH) 2 dalam  proses peleburan diharapkan  dapat  mempersingkat tahapan  pembuatan  asam  oksalat  dibandingkan penggunaan  NaOH.  Tahapan  peleburan  dan pengendapan dapat digabungkan sehingga efisiensi pembuatan asam oksalat akan meningkat baik dari segi teknis maupun ekonomis [13].

## Teori
Pelepah  kelapa  sawit  merupakan  limbah biomassa  yang  dihasilkan  dari  pemangkasan kelapa  sawit  [8].  Komponen-komponen  kimia utama  pelepah  kelapa  sawit  terdiri  dari  selulosa, hemiselulosa  dan  lignin.  Kadar  selulosa  yang terdapat  dalam  pelepah  kelapa  sawit  sekitar 35,88% [11].
Selulosa  merupakan  penyusun  utama  kayu yang  berwarna  putih  dan  tidak  larut  dalam  air maupun  dalam  pelarut  organik  [13].  Struktur selulosa  terdiri dari  banyak  ikatan gugus  glukosa dalam  bentuk  unit  β-D- anhydroglucopyranose (AGUs).  AGUs  dihubungkan  satu  sama  lain melalui jembatan glikosidik pada karbon atom C1 dan C4. Jumlah pengulangan AGUs didefinisikan sebagai derajat polimerisasi (DP) selulosa. Secara umum, DP selulosa bervariasi sesuai dengan jenis asli bahan [17].
Asam  oksalat  (HOOC-COOH)  atau  asam etanadioat  dengan  berat  molekul  90,04  g/mol adalah asam  dikarboksilat paling  sederhana,  larut dalam  air  dan  bersifat asam  kuat.  Asam ini  tidak berbentuk  anhidrat  di  alam  dan  secara  komersial tersedia  dalam  bentuk  padatan,  asam  oksalat dihidrat  (C 2 H 2 O 4 .2H 2 O)  dengan  berat  molekul 126,07 g/mol.
Asam  oksalat  terdistribusi  secara  luas  dalam bentuk garam potasium dan kalsium yang terdapat pada  tumbuhan  seperti  bayam, jeruk  teh,  coklat, buncis, belimbing dan lain-lain [6]. Asam oksalat banyak  digunakan  sebagai  bahan  pemutih  dalam bidang  obat-obatan  dan  serat,  pengolahan  air limbah,  sebagai  agen reduksi untuk  fotografi  dan penghapusan  tinta,  penghapusan  noda  karat  dari meja dapur, perlengkapan pipa dan kain, pewarna modren untuk bahan celup [9]. Dalam penggunaan  sintetis  organik,  asam  oksalat digunakan  dalam  memproduksi  resin,  pembuatan bubuk  urea-formaldehida,  katalis  butadiena, dalam memproduksi bakteriofag, persiapan bahan baku  untuk  kapasitor  porselen  dan  deterjen peralatan  elektronik  dan  pengolahan  limbah fotokatalitik  [6].  Asam  oksalat  juga  digunakan dalam industri minyak dan gas dan pabrik gula [9].
Asam  oksalat  dapat  dihasilkan  dari  bahan- bahan berselulosa dengan metode peleburan alkali. Pembuatan  asam  oksalat  dari  bahan  yang mengandung  selulosa  dengan  metode  peleburan alkali  berupa  NaOH  meliputi  beberapa  tahapan yaitu :
1. Tahap peleburan : (C 6 H 10 O 5 ) n + 4n NaOH + 3n O 2 n  (COONa) 2 + n(CH 3 COONa) + n(HCOONa)
+ 5n H 2 O +  n CO 2
2. Tahap pengendapan dengan CaCl 2 :
(COONa) 2 +    CaCl 2 (COO) 2 Ca    + 2NaCl
3. Tahap  pengasaman  dengan  H 2 SO 4 dan pengkristalan :
(COO) 2 Ca + H 2 SO 4 + 3H 2 O            (COOH) 2 + CaSO 4
Penggunaan jenis alkali berupa Ca(OH) 2 pada proses  peleburan  dapat  mengurangi  tahap pengendapan  dengan  CaCl 2 ,  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. Tahapan  proses  pembuatan  asam  oksalat  dengan menggunakan  Ca(OH) 2 adalah  sebagai  berikut [13]:
1. Tahap peleburan
(C 6 H 10 O 5 ) n + 3n Ca(OH) 2 + 2n O 2 n  (COO) 2 Ca +  n(CH 3 COOCa)  +  n  HCOOCa + 6n H 2 O + n CO 2
2. Tahap pengasaman (COOH) 2 + H 2 SO 4 (COO) 2 Ca + CaSO 4

## Metodologi 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). Sedangkan peralatan  yang  digunakan  antara  lain  labu  leher tiga, hot plate, kondensor, oven, dan ball mill.
Preparasi Pelepah Kelapa sawit
Pelepah  kelapa  sawit  dipotong  kecil-kecil untuk mempercepat proses pengeringan. Kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105 o C  selama  30  menit.  Selanjutnya  dimasukkan  ke dalam  desikator  selama  10  menit  dan  ditimbang. Pengeringan  dilakukan  hingga  berat  pelepah kelapa  sawit  konstan.  Pelepah  kelapa  sawit  yang telah  kering  kemudian  dihaluskan  dengan ball mill dan diayak menggunakan ayakan 50 mesh .
Tahap Pelaksanaan
Pelepah kelapa sawit kering sebanyak 15 gram yang  telah  diayak  dengan  ayakan  50 mesh dimasukkan  ke  dalam  labu  leher  tiga dan ditambahkan  dengan  250  ml  larutan  Ca(OH) 2 dengan  konsentrasi  tertentu.  Lalu  dipanaskan  di atas hot plate pada suhu 95-100 ºC selama waktu tertentu  dengan  pengadukan  225  rpm.  Bahan didinginkan  selama  10  menit,    lalu  disaring  dan dicuci  dengan aquadest panas  hingga  filtratnya jernih.    Bahan  dilarutkan  dengan  H 2 SO 4 4  N sebanyak  100  ml,  dan  didiamkan  selama  24  jam
0 1 2 3 4 5 6 7 30 40 50 60 70 80 Y ie ld (% ) Waktu  (menit) 2,5 N 3,0 N 3,5 N 4,0 N 4,5 N
sampai  terbentuk  endapan  kalsium  sulfat. Endapan disaring dan dicuci menggunakan 15 ml etanol 96%.  Filtrat dipanaskan  di atas waterbath pada  temperatur  70  ºC  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 Produk
Analisis  terhadap  pelepah  kelapa  sawit meliputi  analisis  kadar  air  dengan  metode  Oven dan selulosa dengan metode Chesson. Sedangkan analisis  terhadap  asam  oksalat  yang  dihasilkan meliputi analisis yield , titik leleh dan FTIR.

## Hasil dan Pembahasan
Analisis  Kadar  Air  dan  Kadar  Selulosa  Pelepah Kelapa Sawit
Bahan  baku  pelepah  kelapa  sawit  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  mengandung kadar  air  sebesar  81  %.  Kadar  air  yang  tinggi mengakibatkan  pelepah  kelapa  sawit  dalam keadaan  keadaan  kering  menjadi  sangat  ringan. Semakin  tinggi  kadar  air  akan  menghasilkan persentasi  biomassa  yang  semakin  rendah  atau dengan  kata  lain  kadar  air  pelepah  kelapa  sawit berbanding  terbalik  dengan  kandungan  biomassa [3].  Sedangkan  dari  hasil  analisis  kadar  selulosa, pelepah  kelapa  sawit  mengandung  selulosa sebesar  31  %.  Semakin  tinggi  kadar  selulosa maka yield asam  oksalat  yang  dihasilkan  akan semakin besar [5].
Analisis Yield Yield asam oksalat didefenisikan sebagai [4]:
Yield = ma  a a am  k alat
ma  a  ele a  kela a  a it (1)
Yield asam  oksalat  yang  dihasilkan  dari  pelepah kelapa  sawit  dengan  metode  peleburan  alkali disajikan  dalam  grafik  seperti  pada  Gambar  1 berikut.
Gambar  1.  Grafik  hubungan  waktu  peleburan  dan konsentrasi Ca(OH) 2 terhadap yield asam oksalat
Gambar  1  menunjukkan  pengaruh  waktu peleburan dan konsentrasi Ca(OH) 2 terhadap yield asam  oksalat  yang  dihasilkan.  Pada  waktu peleburan  40  menit yield asam  oksalat  yang diperoleh  cenderung  tidak  jauh  berbeda  pada berbagai  variasi  konsentrasi  Ca(OH) 2 akibat kecilnya  kesempatan  antar  molekul  untuk  saling bertumbukan. Tetapi dengan bertambahnya waktu reaksi  perbedaan yield semakin  besar,  hal  ini memperlihatkan  bahwa  kenaikan  waktu  reaksi akan  memberikan  kesempatan  reaktan  saling bertumbukan semakin besar. Namun waktu reaksi yang  terlalu  lama  juga  mengakibatkan penurunan yield asam  oksalat.  Hal  ini  terlihat  dengan semakin  kecilnya yield asam  oksalat  yang diperoleh  ketika  melebihi  waktu reaksi  60  menit. Penurunan yield ini  kemungkinan  disebabkan oleh  terjadinya  dekomposisi  oksalat  menjadi komponen lain yang lebih kecil seperti format dan CO 2 [2] . Di  sisi  lain,  peningkatan  konsentrasi Ca(OH) 2 hingga  waktu  reaksi  60  menit  juga mengakibatkan  peningkatan yield asam  oksalat. Hal  ini  menunjukkan  bahwa  semakin  besar konsentrasi larutan Ca(OH) 2 maka selulosa yang dilebur akan semakin banyak sehingga yield asam oksalat  juga  semakin  meningkat.  Larutan  dengan konsentrasi  besar  mengandung  molekul-molekul yang  lebih  banyak  sehingga  lebih  mudah bertumbukan  dengan  molekul-molekul  yang jumlahnya  sedikit  [2].  Namun  peningkatan konsentrasi  Ca(OH) 2 yang  melebihi  3,5  N  justru mengakibatkan penurunan yield asam oksalat. Hal ini kemungkinan disebabkan konsentrasi Ca(OH) 2 yang terlalu tinggi mengakibatkan komponen lain dalam  pelepah  kelapa  sawit  seperti  hemiselulosa ikut bereaksi. Reaksi ini cenderung lambat akibat hemiselulosa  yang  kurang  reaktif  dibandingkan dengan  selulosa  [15].  Akibatnya yield asam oksalat  masih  mengalami  peningkatan  hingga waktu    reaksi  60  menit,  meskipun  perolehannya semakin kecil dibandingkan konsentrasi sebelumnya.

## Analisis FTIR
Karakteristik  FTIR  asam  oksalat  standar  dan hasil  sintesis  dapat  dilihat  pada  Gambar  2  dan  3 berikut.
Gambar  2.  Karakteristik  FTIR  asam  oksalat standar [14]
% T ran sm it a n si
Gambar  3.  Karakteristik  FTIR  asam  oksalat  hasil sintesis
Analisis  FTIR  ( Fourier  Transorm  Infra  Red ) bertujuan  untuk  mengidentifikasi  gugus  fungsi dari  suatu  senyawa  pada  panjang  gelombang tertentu.  Spektrum  FTIR  asam  oksalat  pada Gambar 3 menunjukkan adanya gugus OH, C=C, C-O,  dan  C-H.  Gugus  hidroksil  (O-H)  asam oksalat  sintesis  dikarakterisasi  pada  bilangan gelombang 3402,43 cm -1 sedangkan asam oksalat standar  memiliki  serapan  kuat  pada  bilangan gelombang  3200-3700  cm -1 dengan  serapan  kuat dan  tajam  pada  3422,06  cm -1 .  Gugus-gugus  lain juga  juga  diperoleh  hal  yang  sama.  Gugus  C=C dengan  bilangan  gelombang  1685,48  cm -1 pada asam oksalat standar dan 1685,79 cm -1 pada asam oksalat hasil sintesis. Gugus C-O dengan bilangan gelombang  1123,33  cm -1 pada  asam  oksalat standar dan 1122,57 cm -1 pada asam oksalat hasil analisis.  Gugus  C-H  dengan  bilangan  gelombang 718,35 cm -1 pada asam oksalat standar dan 667,37 cm -1 pada  asam  oksalat  hasil  sintesis.  Vibrasi regangan  antara  asam  oksalat  standar  dengan asam  oksalat hasil  sintesis memiliki  puncak  yang tidak  jauh  berbeda.  Hal  ini  membuktikan  bahwa dalam  penelitian  ini,  senyawa  yang  dihasilkan merupakan  asam  oksalat.  Namun  asam  oksalat tersebut  belum  murni  karena  masih  terdapat puncak-puncak  lain  yang  bukan  puncak  spesifik dari asam oksalat.
Analisis Titik Leleh Penentuan  titik  leleh  adalah  salah  teknik paling  sederhana  dalam    mengidentifikasi  suatu zat  kimia.  Titik  leleh  merupakan  karakteristik fisika yang  memberikan informasi mengenai ciri dan  kemurnian  suatu  bahan  kimia  [12].  Kristal asam  oksalat  yang dihasilkan  memiliki  titik leleh sebesar 106,2 o C. Sedangkan asam oksalat standar memiliki  titik  leleh  sebesar  101,5 o C  [6].
Perbedaan ini disebabkan karena adanya pengotor dalam asam oksalat hasil sintesis.

## Kesimpulan
Asam  oksalat  dapat  disintesis  dari  pelepah kelapa  sawit  dengan  metode  peleburan  alkali. Yield asam  oksalat  tertinggi  diperoleh  pada konsentrasi  Ca(OH) 2 3,5  N  dan  waktu  peleburan 60 menit. Asam oksalat yang dihasilkan memiliki
karaktersitik  FTIR  yang  mendekati  asam  oksalat standar dengan titik leleh sebesar 106,2 o C.

## Daftar Pustaka
[1]  Badan Pusat Statistik, http://www.bps.go.id/linkTabelStatis/view/i d/1665, 2015, diakses pada 4 Agustus 2015.
[2]  Endang  Mastuti  W.,  Pembuatan  asam oksalat  dari  sekam  padi,  Ekuilibrium,  4, (2005), 13-17.
[3]  Erwinsyah, Distribusi kadar air dan biomassa komponen tanaman kelapa sawit, J. Pen. Kelapa Sawit, 7, (2009),  59-65.
[4]  F.  Nababan,  Zultiniar,  dan  S.  Herman, Pengaruh  kecepatan  pengadukan  terhadap hasil  pada  pembuatan  asam  oksalat  dari bahan dasar ampas tebu,  JOM FTEKNIK , 1,
(2014), 1-7.
[5]  J.D.  Mane,  S.J.  Jadhav,  and  N.A.  Ramsiah, Production  of  oxalic  acid  from  dry  powder of Parthenium  hysterophorus L.,  J.  Agric.
Food Chem . , 34, (1986), 989-990.
[6]  Kirk  &  Othmer,  Encyclopedia  of  Chemical Technology,  John  Wiley  and  Sons  Inc., New York,  2007.
[7]  M.A.K.M. Zahari, M.R. Zakaria, H. Ariffin, M.N.  Mokhtar,  J.  Salihon,  Y.  Shirai,  and M.A.  Hassan,  Renewable  sugars  from  oil palm  frond  juice  as  an  alternative  novel fermentation  feedstock  for  value-added products,  Bioresource  Technology,  110, (2012), 566-571.
[8]  M.A.K.M.  Zahari,  S.S.S.  Abdullah,  A.M. Roslan,  H.  Ariffin,  Y.  Shirai,  and  M.A. Hassan,  Efficient  utilization  of  oil  palm frond for bio-based products and biorefinery, Journal  of  Cleaner  Production,  65,  (2013), 252- 260.
[9]  M.  Dakshene,  A.  Rani,  and  P.D.  Sharma, Removal  and  kinetics  of  oxalic  acid adsorption  from  aqueous  waste  over  alkali activated  power  plant  fly  ash,  International Journal  of  Chemical  Studies , 1,  (2013),  14- 120.
[10]  M.F.  Mohideen,  M.  Faiz,  H.  Salleh,  H. Zakaria, and V.R. Raghavan, Proceedings of the World Congress on Engineering, London, U.K., 2011, vol. III.
[11]  M.F.  Putri,  D.P.  Sari,  A.  Caesari,  dan  G. Miranda, Biobleaching pelepah sawit sebagai bahan baku pembuatan nitroselulosa menggunakan enzim xylanase, Jurnal Teknik Kimia , 2, (2013), 10-17.
[12]  M.  Whetton  ,  K.  Baryla,  and  H.  Finch, The effect  of  the  choice  of  method  for determining assigned value on the assessment  of  performance  in  melting  point analysis,  Accred  Qual  Assur,  17,  (2012), 413-417.
0 20 40 60 80 100 120 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 % Tr a sm ita n si Panjang Gelombang (cm -1 ) 1685,79 1122,57  667,37 O-H C=C C-O  C-H
Ca(OH) 2 2,5 N
Ca(OH) 2 3,0 N Ca(OH) 2 3,5 N Ca(OH) 2 4,0 N Ca(OH) 2 4,5 N
3402,43
[13]  P.  Mardina,  Norhayani,  dan  D.  Triutami, Pembuatan  asam  oksalat  dari  sekam  padi dengan  hidrolisis  berkatalisator  NaOH  dan Ca(OH) 2 , Jurnal Bahan Alam Terbarukan, 2, (2013), 7-13.
[14]  S.  Herman,  S.R.  Yenti,  dan  Khairat, Pengaruh  konsentrasi  NaOH  pada  proses pembuatan  asam  oksalat  dari  ampas  tebu, Jurnal Teknobiologi , 4, (2013), 61-64.
[15]  S.  Kim,  and  M.T.  Holtzapple,  Lime pretreatment  and  enzymatic  hydrolysis  of corn  stover,  Bioresource  Technology , 96,
(2005), 1994-2006.
[16] T.M.  Yun,  I.  Puspasari,  S.M.  Tasirin, M.Z.M.  Talib,  W.R.W.  Daud,  and  Z. Yaakob,  Drying  of  oil  palm  frond  particles in  a  fluidized  bed  dryer  with  inert  medium, Chemical  Industry  &  Chemical  Engineering
Quarterly, 19, (2013), 593-603.
[17] Y.B.  Huang,  and  Y.  Fu,  Hydrolysis  of cellulose  to  glucose  by  solid  acid  catalysts, Green Chemistry, 15, (2013), 1095-1111.