## PENGARUH SUHU, WAKTU, DAN KADAR AIR PADA PIROLISIS PELEPAH KELAPA SAWIT

## EFFECT OF TEMPERATURE, PYROLYSIS TIME, AND MOISTURE CONTENT IN OIL PALM MIDRIB PYROLYSIS
*Frist Silia, Seri Maulina
*Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Sumatera Utara Jl. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
*Email: frist_silia@yahoo.com

## Abstrak
Perkebunan  kelapa  sawit  di  Indonesia  mulai  berkembang  pesat  sejak  awal  tahun  80-an.  Luas  areal kelapa  sawit  Indonesia  pada  tahun  2013  adalah  sebesar  10,4  juta  ha  dan  meningkat  4,69  % pertahunnya. Produksi pelepah kelapa sawit adalah sebanyak 22 pelepah per pohon per tahun dengan berat daging pelepah berkisar 2,2 kg. Pelepah kelapa sawit tersusun atas selulosa, hemiselulosa, dan lignin.  Selulosa,  hemiselulosa,  dan  lignin  di  dalam  pelepah  kelapa  sawit  dapat  dijadikan  asap  cair. Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  menganalisis  pengaruh  suhu  dan  waktu  pirolisis  terhadap rendemen  dan  kualitas  asap  cair  yang  dihasilkan.  Proses  pirolisis  cacahan  pelepah  kelapa  sawit  ini dilakukan pada 150 ºC, 200 ºC, dan 250 ºC dengan variasi waktu 30 menit, 60 menit, 90 menit. Dari hasil  penelitian  diperoleh  rendemen  asap  cair  cenderung  menurun  dengan  meningkatnya  suhu pirolisis  dalam  waktu  pirolisis  yang  sama  dan  rendemen  asap  cair  cenderung  meningkat  dengan meningkatnya  waktu  pirolisis  dengan  suhu  pirolisis  yang  sama.  Rendemen  asap  cair  tertinggi  suhu pirolisis 150 o C dengan waktu pirolisis selama 120 menit yaitu sebesar 43,47%. Hasil terbaik dengan nilai pH sebesar 3,1, pada kondisi operasi 250 o C dengan waktu pirolisis 60 menit.
Kata kunci : selulosa, hemiselulosa, lignin, pirolisis, dan asap cair

## Abstract
Palm plantations in Indonesia began to grow rapidly since the early 80s. The area of  Indonesia's oil palm in 2013 was 10.4 million ha and increased 4.69% annually. The production of palm midrib was about  22  midribs  per  tree  per  year  with  the  weight  of  midrib  meat  ranging  from  2.2  kg. The  palm midrib is composed of cellulose, hemicellulose, and lignin, which can be used as liquid smoke. The purpose of this study was to analyze the effect of temperature and time of pyrolysis on the yield and quality of liquid smoke produced. The pyrolysis process of  fractured palm was performed at 150 ºC, 200  ºC,  and  250  ºC  for  30  minutes,  60  minutes,  90  minutes.  The  results  indicated  that  the  yield  of liquid  smoke  tends  to  decrease  with  increasing  pyrolysis  temperature,  and  tends  to  increase  with increasing  pyrolysis  time  in  which  the  difficult  condensed  gas  production  increases  with  increasing temperature and time of pyrolysis. The highest yield of liquid smoke pyrolysis temperature of 150 O C with pyrolysis time 120 minutes that is equal to 43.47%. In this study, obtained the best results for a pH value of 3.1 is done at process temperatures of 250 ° C with processing time 60 minutes
Keywords : cellulose, hemicellulose, lignin, pyrolysis, and liquid smoke

## Pendahuluan
Perkebunan  kelapa  sawit  di  Indonesia mulai  berkembang  pesat  sejak  awal  tahun  80-an dan saat ini  kelapa sawit  telah  menjadi salah  satu komoditas  perkebunan  yang  berperan  sangat penting  [14].  Pada  tahun  2013,  luas  areal  kelapa sawit  Indonesia  adalah  sebesar  10,4  juta  ha  dan meningkat  4,69  %  pada  tahun  berikutnya  [4]. Selain  menghasilkan  CPO  sebagai  komoditas utama,  industri  kelapa  sawit  juga  menghasilkan beberapa jenis hasil samping yang potensial salah satunya  pelepah  kelapa  sawit  ( oil  palm  frond/ OPF) [8].
Satu hektar kelapa sawit diperkirakan dapat menghasilkan  6400  –  7500  pelepah  per  tahun, sehingga  di  Sumatera  Utara  dengan  luasan
perkebunan  kelapa  sawit  2.400.000  ha  dapat menghasilkan sekitar 48.900.000 – 55.000.000 ton berat  kering  per  tahun.  [9].  Pelepah  kelapa  sawit tersusun  atas  selulosa,  hemiselulosa,  dan  lignin [21].  Tanaman  kelapa  sawit  ( Elaeis  guineensis Jacq) mulai berbuah 30 bulan setelah penyerbukan dan dapat dipanen jika tanaman telah berumur 31 bulan.  Untuk  memudahkan  pemanenan,  pelepah daun  yang  menyangga  buah  dipotong  terlebih dahulu  [5].  Berdasarkan  jumlah  limbah  yang dihasilkan pada perkebunan sawit serta kandungan dari hemiselulosa, selulosa, dan lignin yang  terkandung  di  dalam  pelepah  kelapa  sawit, pelepah  kelapa  sawit  berpotensi  untuk  dijadikan asap  cair.  Asap  cair  dapat  diperloleh  melalui pirolisis bahan baku yang mengandung
hemiselulosa,  selulosa,  dan  lignin  yang  telah dikondesasikan.
Pirolisis merupakan  salah  satu  cara konversi  secara  termokimia  serta  memainkan peranan  penting  dalam  konversi  biomassa  [7]. Pirolisis  biomassa  dapat  dipengaruhi  oleh  empat faktor  diantaranya  kandungan  air,  dekomposisi hemiselulosa, dekomposisi selulosa dan lignin [7]. Berdasarkan  uraian  diatas,  Tujuan  dari  penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh temperatur, waktu  pirolisis,dan  kadar  air  terhadap  rendemen dan pH asap cair yang dihasilkan.

## Teori
Tanaman kelapa sawit berasal dari Nigeria, Afrika  Barat.  Tanaman  ini  merupakan  tanaman perkebunan yang dominan di masyarakat Indonesia.  Limbah  adalah  kotoran  atau  buangan yang merupakan komponen penyebab pencemaran terdiri  dari  zat  atau  bahan  yang  tidak  mempunyai kegunaan  lagi  bagi  masyarakat.  Secara  umum limbah  kelapa  sawit  terbagi  atas  dua  jenis  yaitu limbah padat dan limbah cair. Jenis limbah kelapa sawit  pada  generasi  pertama  adalah  limbah  padat yang  terdiri  dari  tandan  kosong,  pelepah, cangkang  [20].  Pelepah  kelapa  sawit  dihasilkan dari pemeliharaan tanaman diantaranya pembabatan,  pemanenan  buah  dan  peremajaan tanaman  dengan  memotong  batang  dan  pelepah dari  tanaman  tersebut.  Pelepah  kelapa  sawit termasuk kategori limbah basah ( wet by-products ) karena masih mengandung kadar air sekitar 75%.
Pirolisis  adalah  dekomposisi  termal  yang terjadi  dalam  ketiadaan  oksigen.  Beberapa literatur  juga menjelaskan  bahwa  pirolisis didefinisikan sebagai proses degradasi termal dari padatan dalam kondisi tidak adanya oksigen, yang memungkinkan terjadinya beberapa jalur konversi thermokimia  sehingga  padatan  tersebut  menjadi gas  ( permanent  gasses ),  cairan  ( pyrolitic  liquid ) dan  padatan  ( char )  [6].  Ada  banyak  klasifikasi dari  jenis-jenis  pirolisis  tergantung  pada  kondisi operasi,  seperti  laju  panas,  suhu,  dan  waktu tinggal  uap.  Sehingga,  dapat  diklasifikan  secara umum  yaitu  pirolisis  lambat  ( slow  pyrolysis )  dan pirolisis  cepat  ( fast  pyrolysis )[13].  Faktor-  Faktor yang mempengaruhi proses pirolisis adalah waktu, suhu, ukuran partikel, dan berat partikel.
Asap  cair  merupakan  senyawa-senyawa yang  menguap  secara  simultan  dari  reaktor  panas melalui teknik pirolisis (penguraian dengan panas) dan  terkondensasi  pada  sistem  pendingin  [16]. Komposisi  kimia  dari  asap  cair  terutama tergantung  pada  jenis  kayu  dan  kadar  air  dari kayu,  pengaruh  kedua  suhu  pirolisis  dan  durasi generasi asap. Kualitas asap cair sangat bergantung  pada  komposisi  senyawa-senyawa kimia  yang  terdapat  dalam  asap  cair.  Ada  tiga
senyawa yang mempengaruhi komposisi asap cair yaitu selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Ketiganya jika mengalami pirolisa akan menghasilkan asam, fenol, karbonil, dan senyawa- senyawa  lain  yang  terdapat  didalam  asap  cair. Kualitas  aspa  cair  sangat  bergantung  pada komposisi  komponen  kimia  yang  terkandung didalam asap cair.  Kandungan  yang ada pada sap cair  dipengaruhi  oleh  kondisi  pirolisis  dan  jenis bahan baku. Senyawa asam karbosiklik merupakan senyawa yang paling banyak
terkandung  didalam  asap  cair,  yang  bergantung pada  jumlah  selulosa  dan  hemiselulosa  pada bahan baku. Kandungan pada asap cair dipengaruhi  oleh  beberapa  faktor  diantaranya jenis  bahan  baku,  kadar  air,  dan  temperatur pembakaran  yang  digunakan  [18].  Kualitas  asap cair  dapat  ditentukan  dengan  menentukan  kadar fenol  dan  asam  karena  kedua  komonen  tersebut mempunyai peranan yang sangat penting terhadap agen  antimikroba.  Kadar  fenol  dan  asam  yang tinggi pada asap cair, dapat menekan pertumbuhan mikroorganisme lebih cepat.

## Metodologi Penelitian Pembuatan Asap Cair
Pelepah  sawit  ditimbang  sebanyak  1  kg. Pelepah  sawit  dimasukkan  ke  dalam  reaktor pirolisis.  Pelepah  sawit  dipirolisis  sesuai  waktu dan  suhu  yang  telah  ditentukan,  selanjutnya dikondensasikan.  Asap  cair  ditampung  dalam tangki  penampungan.  Asap  cair  di  diamkan selama  2  x  24  jam.  Asap  cair  disaring  dengan kertas saring. Asap cair dianalisis

## Analisis Rendemen Asap Cair
Asap cair yang dihasilkan dicatat volumenya.  Asap  cair  dihitung  massa  jenisnya dengan menggunakan piknometer, sehingga didapatkan  massa  asap  cair  (A).  Rendemen dihitung dengan Persamaan 1.
Rendemen (%b/b) = (1)
Pengukuran pH [14] pH  meter  dicelupkan  ke  dalam aquadest. pH  meter  dibersihkan  dengan tissue. pH  meter dicelupkan  kedalam  asap  cair.  pH  yg  muncul  di layar monitor dicatat sebagai pH asap cair.

## Hasil dan Pembahasan Hasil Analisis Rendemen Asap Cair
Rendemen  asap  cair  adalah  perbandingan antara  massa  asap  cair  yang  dihasilkan  terhadap massa  pelepah  kelapa  sawit  yang  digunakan. Rendemen  merupakan  salah  satu  parameter  yang penting untuk  mengetahui hasil dari suatu proses. Temperatur pirolisis berpengaruh terhadap
pemutusan  ikatan  kimia  pada  pelepah  kelapa sawit.  Semakin  tinggi  suhu  pirolisis  semakin banyak  rendemen  asap  cair  yang  dihasilkan.  Hal ini dikarenakan pelepah kelapa sawit mendapatkan  jumlah  panas  yang  cukup  untuk terjadinya  pemutusan  ikatan  kimia  sehingga senyawa  dalam  pelepah  kelapa  sawit  semakin banyak  yang  terurai  dan  terkondensasi  menjadi asap cair [1].
Gambar  1.  Pengaruh  Suhu  Pirolisis  Terhadap Rendemen Asap Cair
Gambar  1  menunjukkan  rendemen  asap  cair yang  diperoleh  pada  temperatur  yang  sama meningkat  dengan  bertambahnya  waktu  pirolisis. Hal  ini  disebabkan  kontak  panas  dengan  pelepah kelapa sawit menjadi lebih lama yang menyebabkan penigkatan konversi pelepah kelapa sawit  [1,  11].  Rendemen  asap  cair  akan  menurun dengan  kenaikan  temperatur,  hal  ini  disebabkan oleh semakin tinggi suhu dan semakin lama waktu pirolisis  juga  dapat  menyebabkan  pembentukan gas yang tidak terkondensasi meningkat [11].
Gambar  2.  Pengaruh  Kadar  Air  Pelepah  Kelapa Sawit terhadap Rendemen Asap Cair
Gambar  2  menunjukkan  rendemen  asap cair  yang  diperoleh  meningkat  seiring  dengan meningkatnya  kadar  air  bahan  baku  dan  lama waktu  pirolisis.  Kadar  air  bahan  baku  dapat mempengaruhi  rendemen  yang  dihasilkan.  Pada saat  proses  pirolisis  berlangsung  kadar  air  yang
terkandung  di  dalam  bahan  baku  akan  ikut menguap  pada  suhu  100 o C  dan  mengalami kondensasi  ketika  uap  air  melalui  kondensor sehingga  meningkatkan  jumlah  kondensat  asap cair yang dihasilkan [11].

## Hasil Analisis pH Asap Cair
Kualitas  asap  cair  yang  dihasilkan  dapat ditentukan  dengan  mengukur  derajat  keasaman (pH).

## Gambar  3.  Pengaruh  Suhu  Pirolisis  Terhadap  pH Asap Cair
Gambar  3  menunjukkan  secara  umum terjadi  kenaikan  pH  asap  cair  pada  rentang  suhu 150 o C  sampai  200 o C.  Hal  ini  disebabkan  pada suhu  pirolisis  150 o C  sampai  200 o C  total  asam yang diperoleh lebih rendah  karena  kadar air dari pelepah  kelapa  sawit  yang  tinggi  sehingga menurunkan kualitas asap cair yg dihasilkan [15]. Menurunnya kualitas asap cair akan mempengaruhi  tingkat  keasaman  pada  asap  cair, sehingga nilai pH menjadi naik [15].
Pada  suhu  200 o C  sampai  250 o C  terjadi penurunan  pH  asap  cair.  Hal  ini  disebabkan  total asam  yang  diperoleh  lebih  tinggi  dari  pada  kadar fenol  sehingga  asap  cair  yang  dihasilkan  sifatnya menjadi semakin asam. Semakin tinggi total asam yang terkandung didalam asap cair maka pH yang diperoleh  akan  semakin  rendah,  begitupun sebaliknya [15].
pH  asap  cair  cenderung  menurun  dengan bertambahnya  waktu  pirolisis  untuk  suhu  yang sama. Nilai pH akan menurun dengan meningkatnya waktu pirolisis. Hal ini dikarenakan banyaknya  unsur-unsur  yang  terkandung  didalam pelepah kelapa sawit yang terurai dan membentuk senyawa-senyawa  asam.    hasil  pengukuran  pH asap  cair  berkisar  antara  3,1  dan  3,8.  Harga  pH tersebut  menunjukkan  bahwa  produk  asap  cair bersifat asam.
Gambar  4  menunjukkan  nilai  pH  asap  cair yang diperoleh fluktuatif seiring dengan menigkatnya  kadar  air  yang  terkandung  didalam pelepah  kelapa  sawit.  Nilai  pH  asap  cair  yang
20 30 40 50 125 150 175 200 225 250 Re n d em e n (% ) Suhu Pirolisis ( o C) 60 menit 90 menit 120 menit
25 30 35 40 45 20 25 30 35 Re n d em e n (% ) Kadar Air (%) 60 menit 90 menit 120 menit 3 3,5 4 100 150 200 250 300 pH Suhu Pirolisis ( o C) 60 menit 90 menit 120 menit
diperoleh meningkat seiring dengan meningkatnya waktu  pirolisis  yang  berarti  kadar  keasaman  asap cair  menurun.  Nilai  pH  yang  rendah  berarti  asap cair  yang  dihasilkan  berkualitas  tinggi  terutama dalam hal penggunaanya sebagai bahan pengawet makanan. Pada proses pirolisis berlangsung kadar air yang terkandung didalam bahan baku akan ikut menguap  pada  suhu  100 o C  dan  mengalami kondensasi  ketika  uap  air  melalui  kondensor sehingga  meningkatkan  jumlah  kondensat  asap cair  yang  dihasilkan  yang  menurunkan  kualitas dari asap cairp [11].
Gambar  4.  Pengaruh  Kadar  Air  Pelepah  Kelapa Sawit terhadap Nilai pH Asap Cair

## Kesimpulan
1. Suhu  dan  waktu  pirolisis  mempengaruhi rendemen asap cair yang diperoleh. Kenaikan waktu  pirolisis  akan  menyebabkan  rendemen asap cair yang diperoleh meningkat. Kenaikan  suhu  pirolisis  akan  menurunkan rendemen asap cair yang diperoleh.
2. Rendemen asap cair yang dihasilkan berkisar antara  29,20  %  dan  43,47%.  Rendemen tertinggi  pada  temperatur  pirolisis  150 O C selama 120 menit
3. pH  asap  cair  yang  diperoleh  pada  penelitian ini  beriksar  pada  3,1  dan  3,8  atau  bersifat asam.

## Daftar Pustaka
[1]  A.  Akbar,  R.  Paindoman,  and  P.  Coniwanti,
Pengaruh  Variabel  Waktu  Dan  Temperatur Terhadap Pembuatan Asap Cair Dari Limbah Kayu Pelawan (Cyanometra Cauliflora), vol. 19, no. 1, pp. 1–8, 2013.
[2] A. H. Iswanto, Karya Tulis Sifat Fisis Kayu : Berat  Jenis  dan  Kadar  Air  Pada  Beberapa Jenis Kayu, Departmen Kehutanan,  Fakultas Pertanian, 2008.
[3]  A.  M.  Mustafiah  dan  A.  Aladin,  Pengaruh Suhu  terhadap  Produksi  Asap  Cair  dari Bleding  Limbah  Biomassa  Cangkang  Sawit
dengan  Batubara  secara  Pirolisis,  Journal  of Chemical  Process  Engineering  Vol.  01, No.1, ISSN:2527-4457, 2016.
[4]  Badan Pusat Statistik , Luas Areal, Produksi dan  Produktivitas  Perkebunan  di  Indonesia Tahun 2011 - 2015, 2015.
[5]  Balai  Besar  Pengkajian  Dan  Pengembangan Teknologi  Pertanian,  Teknologi  Budidaya Kelapa Sawit, 2008.
[6] C. Di Blasi, Modeling chemical and physical processes  of  wood  and  biomass  pyrolysis, vol. 34, pp. 47–90, 2008.
[7]  H.  Yang,  Characteristics  of  hemicellulose, cellulose  and  lignin  pyrolysis,  vol.  86,  pp. 1781–1788, 2007.
[8]  J. Elisabeth. dan S. P. Ginting,  Pemanfaatan Hasil  Samping  Industri  Kelapa  Sawit Sebagai  Bahan  Pakan  Ternak  Sapi  Potong, pp. 110–119, 2003.
[9]  Junjungan, S. P. Ginting. dan K
Simanihuruk,  Utilization  of  Oil  Palm  Frond
Silages  as  Basal  Diet  for  Kacang  Goats  in Growth  Phase, Semianar  Nas.  Teknol. Perternakan dan Vet., 446–455, 2008.
[10]  K.  Anisah,  Analisa  Komponen  Kimia  Dan Uji  Antibakteri  Asap  Cair  Tempurung
Kelapa  Sawit  (Elaeis  Guineensis  Jacq)  Pada Bakteri Staphylococcus Aureus Dan Pseudomonas Aeruginosa, Skripsi F. Kedokteran, UIN Syarif Hidayatullah Jakarta, 2014.
[11]  M.  Doni,  R.  Andoine,  dan  S.  Nasir, Pengaruh  Kondisi  Operasi  pada  Pembuatan Asap  Cair  dari  Tebu  dan  Serbuk  Gergaji Kayu  Kulim, Jurnal  Teknik  Kimia ,  No.4,
Vol.15, 2008.
[12]  M.  Hermanto  and  S.  Farizy,  Karet  Sebagai Koagulan Lateks, J. Tek. Kim ,  vol. 20, no. 4, pp. 14–21, 2014.
[13]  N.  P y,  J.  D.  M   ı,  V.  Navarro,  dan  A.  M. Mastral,  Waste  tyre  pyrolysis  –  A  review , vol. 23, pp. 179–213, 2013.
[14]  Pusat  Data  dan  Sistem  Informasi  Pertanian, Informasi  Ringkas  Komoditas  Pertanian Kelapa Sawit, No.01/01/I, 2013.
[15]  R.  Pamori  ,  R.  Efendi,  dan  F.  Restuhadi Fume  Characteristics  Liquid  Waste  From The Pyrolysis Young Coconut Fiber, vol. 14, no. 2, pp. 43–50, 2015.
[16]  R. Simon, B. de la Calle, S. Palme, D. Meier, dan E. Anklam, Composition and analysis of liquid smoke flavouring primary products, J. Sep.  Sci ,  vol.  28,  no.  9–10,  pp.  871–882, 2005.
[17]  R.  Yulistiani,  Asap  Cair  sebagai  Bahan Pengawet  Alami  pada  Produk  Gading  dan Ikan.  Monograf  UPN  Veteran  Jawa  Timur, 2008.
2 2,5 3 3,5 4 20 22 24 26 28 30 pH Kadar Air (%) 60 menit 90 menit
[18]  S.  P.  A.  Anggraini  dan  S.  Yuniningsih, Utilization  of  Various  Types  of  Agricultural
Waste Became Liquid Smoke using Pyrolysis Process, vol. 28, pp. 60–66, 2014.
[19]  Tranggono,  Suhardi  dan  A.H.  Setiaji., Produksi  Asap  Cair  Beberapa  Jenis  Kayu Dan Penggunaannya Pada Pengolahan Beberapa Bahan Makanan Indonesia
(Laporan  Akir  Riset  Unggulan  Terpadu). Jakarta:Menteri Riset dan Teknologi, 1997.
[20] Y.  Ardila,  Pemanfaatan  Limbah  Kelapa Sawit  (Elaeis  Guineensis  Jaqs),  Makalah Seminar  Umum,  Program  Studi  Agronomi Universitas Gajah Mada Yogyakarta, 2014.
[21]  Y.  Saragih,    Padil,  Produksi  Nitroselulosa Sebagai Bahan Baku Propelan Yang Berbasis  Limbah  Padat  Sawit , Laporan Penelitian Hibah Penelitian Stranas Batch II, Universitas Riau. 2009.