Abstrak — Poly-L-Lactic  Acid atau  disingkat  PLLA  merupakan termoplastik biodegradable turunan  dari  sumber  daya terbarukan.  Kebutuhan  dunia  akan  plastik  yang  terus meningkat  diiringi  dengan  pencemaran  lingkungan  akan plastik  yang  juga  terus  meningkat,  membuat  PLLA  menjadi alternatif  baik  pengganti  plastik non - degradable seperti  PET, PP  dan  PS.  Selain  membantu  mengurangi  pencemaran lingkungan,  PLLA  dapat  membantu  mengurangi  penggunaan sumber  daya  fosil  serta  mengurangi  emisi  CO 2 secara bersamaan.  Proses  pembuatan  PLLA  melalui  beberapa  tahap proses meliputi proses pembentukan asam laktat melalui proses fermentasi,  proses  pemurnian  asam  laktat  melalui  proses distilasi  reaktif,  dan  proses  polimerisasi  melalui  proses ring - opening polymerization .  Proses  pembentukan  asam  laktat dilakukan  dengan  proses  fermentasi  dalam  fermentor  secara batch menggunakan  bakteri Lactobacillus delbrueckii pada kondisi suhu 42 o C, tekanan atmosfir, dan pH 6,9. Asam laktat yang terbentuk dimurnikan hingga 99% dalam kolom distilasi reaktif.  Asam  laktat  99%  kemudian  dipolimerisasi  terlebih dahulu menjadi prepolymer yaitu polimer dengan berat molekul rendah pada suhu 180 o C dan tekanan atmosfir. Prepolymer yang terbentuk  dipecah  menjadi  monomer  siklik lactide .  Monomer lactide kemudian dipolimerisasi dengan membuka cincin siklik lactide menjadi polimer PLLA dengan berat molekul (Mw) yang tinggi sebesar 220.000.
Kata Kunci —Polylactic Acid, Biodegradable , Biopolimer, Asam Laktat, Molasses , Ring Opening Polymerization.

## I. PENDAHULUAN
NDONESIA  memiliki  sumber  daya  alam  yang  sangat melimpah.  Perkembangan  industri  di  Indonesia  sangat berpengaruh  terhadap  ketahanan  ekonomi  Indonesia. Indonesia dituntut untuk mampu bersaing dengan negara lain dalam  bidang  industri  di  era  perdagangan  bebas  ini. Pemerintah  Indonesia  mendukung  berbagai  upaya  dalam bidang  industri  demi  meningkatkan  lapangan  kerja, mengurangi angka pengangguran, meningkatkan pendapatan nasional, mengurangi impor, dan lain-lain. Tebu merupakan salah  satu  dari  sejumlah  sumber  daya  alam  yang  ada  di Indonesia.  Pada  umumnya  tebu  dimanfaatkan  untuk  diolah menjadi  gula  melalui  proses yang  terjadi di  pabrik  gula.  Di Indonesia  terdapat  61  pabrik  gula  yang  sebagian  besar tersebar  di  Pulau  Jawa.  Dalam  operasionalnya,  pabrik  gula juga  menghasilkan  limbah  yang  berbentuk  cairan,  padatan dan gas. Limbah cair meliputi limbah cairan bekas analisa di laboratorium  dan  tumpahan  bahan  yang  tidak  disengaja. Limbah  padat  meliputi  ampas  tebu,  abu  dan  debu  hasil pembakaran  ampas  di  ketel,  padatan  bekas  analisa laboratorium, blotong dan tetes tebu. Limbah gas meliputi gas cerobong  ketel  dan  gas  SO 2 dari  cerobong.  Tetes  tebu  atau molasses merupakan salah satu produk sisa ( by product ) pada
proses  pembuatan  gula.  Tetes  tebu  diperoleh  dari  hasil pemisahan sirup low grade dimana gula dalam sirup tersebut tidak dapat dikristalkan lagi. Pada proses produksi gula, tetes tebu yang dihasilkan sekitar 5 – 6 % feed tebu.
Tetes  tebu  merupakan  limbah  pengolahan  gula  yang memiliki  kandungan  gula  cukup  tinggi  sehingga  memiliki potensi untuk dimanfaatkan sebagai media fermentasi. Tetes tebu dapat dimanfaatkan sebagian besar sebagai bahan baku untuk  industri  fermentasi  seperti  pada  produksi  bioetanol, alkohol,  monosodium  glutamat  (MSG),  asam  laktat  dan lainnya.  Sebagian  besar  proses  fermentasi  tetes  tebu umumnya  digunakan  dalam  proses  produksi  bioethanol. Selain itu, pemanfaatan tetes tebu sebagai media fermentasi adalah  untuk  merubah  tetes  tebu  menjadi  asam  laktat menggunakan bakteri Lactobacillus delbruekcii.
Asam  laktat  merupakan  senyawa  antara  yang  memiliki potensi besar untuk aplikasi produk baru seperti plastik ramah lingkungan  atau  plastik biodegradable  Polylactic  Acid (PLA). Secara alami, akan terbentuk dua enantiomer (isomer cermin) dari hasil fermentasi yaitu D(-)-Lactic Acid dan L(+)- Lactic  Acid .  Karena  manusia  hanya  memiliki  enzim dehidrogenase L-laktate yang  berfungsi  untuk  metabolisme L(+)-Lactic  Acid ,  maka L(+)-Lactic  Acid dipilih  dalam industri  farmasi  dan  makanan  sedangkan D(-)-Lactic  Acid berbahaya untuk tubuh manusia [1].
Asam  laktat  digunakan  sebagai  salah  satu  bahan  baku utama  pada  industri  pembuatan  PLA.  Pembuatan  plastik biodegradable seperti  PLA  sangat  diperlukan  untuk mengurangi  pencemaran  lingkungan,  terlebih  lagi  dengan adanya  peningkatan  sampah  plastik.  Fakta  lain  juga menyebutkan  bahwa  setiap  tahun  penduduk  dunia menggunakan  500  miliar  kantong  plastik.  Perhitungan statistika  menunjukkan  bahwa  dihasilkan  satu  juta  kantong plastik  tiap  menitnya.  Sampah  plastik  dari  sektor  pertanian telah  mencapai  100  juta  ton,  sehingga  tidak  tertutup kemungkinan bahwa suatu saat nanti bumi akan terbungkus oleh sampah plastik.
Penggunaan  PLA  tidak  hanya  terbatas  pada  bahan pembuatan  bioplastik,  tetapi  PLA  dapat  dikembangkan sebagai  kemasan  makanan,  hingga  kapsul  obat,  industri medis dan indsutri tekstil. Substrat untuk pembuatan plastik PLA  dengan  menggunakan  mikroba  paling  banyak  terbuat dari  jagung,  singkong,  dan  sagu.  Namun,  bahan  –  bahan tersebut  termasuk  bahan  pangan  pokok.  Oleh  sebab  itu, sangat  diperlukan  substrat  alternatif  untuk  produksi  asam laktat  yang  bukan  termasuk  bahan  pangan  dan  tidak mengganggu lingkungan.
Dari  tinjauan  tersebut,  produk  PLA  sangat  berpotensi untuk  dikembangkan.  Maka  pemilihan  proses  untuk memproduksi PLA dari tetes tebu perlu dianalisis lebih lanjut

## Studi Pemilihan Proses Pabrik Poly-L-Lactic Acid (PLLA) dari Tetes Tebu
Bertiningrum Cintya Devi, Bagus Arief Febriansyah, Siti Nurkhamidah and Yeni Rahmawa Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : st_eureka@yahoo.co.uk; rifqah_18des@chem-eng.its.ac.id
I
agar  produksi  yang  dihasilkan  dari  suatu  industri  ini  lebih optimal.

## II. PEMILIHAN PROSES
Pemilihan  proses  suatu  pabrik  merupakan  salah  satu masalah  pokok  yang  menunjang  keberhasilan  suatu  pabrik dan akan mempengaruhi kelangsungan dan kemajuan pabrik tersebut. Untuk memproduksi PLA dari tetes tebu, mulanya dibentuk terlebih dahulu asam laktat dari tetes tebu, kemudian asam  laktat  dimurnikan  serta  dilakukan  polimerisasi  untuk membentuk  PLA.  Asam  laktat  dari  tetes  tebu  dapat diproduksi  melalui  dua  macam  proses,  yaitu  proses  sintesis kimia  dan  proses  fermentasi.  Setelah  itu  hasil  fermentasi dimurnikan  dengan  3  cara,  yaitu  proses  presipitasi  garam, proses esterifikasi, dan proses pemisahan dengan menggunakan  membran.  Kemudian,  barulah  asam  laktat murni  melalui  proses  polimerisasi  untuk  membentuk  PLA, terdapat  4  metode  proses  polimerisasi,  yaitu  proses direct polymerization,  chain  extension  polymerization,  enzymatic polymerization, dan ring-opening  polymerization. Dalam pemilihan  proses  perlu  dipertimbangkan  beberapa  aspek seperti  bahan  baku,  konversi,  kondisi  operasi,  ekonomi  dll. Pemilihan proses sangat penting dilakukan untuk memperoleh  produk  bernilai  jual  tinggi  dengan  bahan  baku yang murah dan biaya produksi yang rendah.

## A. Proses Produksi Asam Laktat dengan Sintesis Kimia
Produksi asam laktat dengan sintesis kimia berawal dari lactonitrile yang  dihasilkan  dari  reaksi  antara acetaldehyde dengan  hidrogen  sianida.  Reaksi  ini  terjadi  pada  fase  cair dengan tekanan  yang tinggi. Lactonitrile tersebut  kemudian mengalami  proses recovery dan  pemurnian  dengan  distilasi yang  kemudian  dilanjutkan  dengan  proses  hidrolisis  oleh asam  klorida  atau  asam  sulfat  sehingga  dihasilkan  garam ammonium dan asam laktat. Asam laktat yang dihasilkan dari proses ini mengalami proses esterifikasi dengan menggunakan metanol sehingga dihasilkan metil laktat yang kemudian  akan  dipisahkan  dan  dimurnikan  dengan  proses distilasi. Selanjutnya metil laktat dihidrolisis oleh air dengan katalis  asam  untuk  menghasilkan  asam  laktat  dengan kemurnian  yang  lebih  tinggi  dan  metanol  yang  akan  di- recycle menuju proses esterifikasi [2].

## B. Proses Produksi Asam Laktat dengan Fermentasi
Pada  proses  fermentasi,  digunakan  sumber  karbohidrat yang  dapat  diperbaharui  sebagai  bahan  baku.  Bahan  baku yang  diperlukan  harus  memenuhi  syarat  tertentu  seperti: murah,  memiliki  persediaan  yang  banyak,  menghasilkan yield yang tinggi, kecepatan produksi yang tinggi, dan tidak menghasilkan  produk  samping  dalam  jumlah  yang  banyak [3]. Terdapat  dua  macam  jenis  bakteri  yang  terlibat  dalam proses  fermentasi  asam  laktat  yaitu  homofermentatif  dan heterofermentatif. Bakteri homofermentatif hanya menghasilkan asam laktat, sedangkan bakteri heterofermentatif  menghasilkan  asam  laktat,  ethanol,  dan CO 2 . Pada industri umumnya digunakan bakteri homofermentatif  untuk  mengurangi  produk  samping  yang terbentuk [3]. Tabel 1 merupakan beberapa jenis bakteri asam laktat dan spesifikasinya.
Fermentasi berlangsung pada pH 6,9. pH 6,9 dijaga dengan menggunakan buffering  agent seperti  NaOH,  Ca(OH) 2 ,
CaCO 3 , ataupun NH 2 OH. Dari proses fermentasi, maka akan terbentuk  garam  laktat  yang  kemudian  akan  dihidrolisis dengan asam kuat untuk menghasilkan asam laktat crude .
Tabel 1. Bakteri Fermentasi Asam Laktat Bakteri Spesifikasi Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii - Digunakan pada substrat yang mengandung banyak sukrosa seperti molasses
- Bakteri homofermentatif Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus - Digunakan untuk substrat yang mengandung banyak laktosa seperti pada dairy products .
- Bakteri homofermentatif
Lactobacillus amylophilus - Digunakan untuk substrat yang berasal dari pati seperti jagung, kentang, singkong. - Bakteri homofermentatif Lactobacillus plantarum - Digunakan untuk substrat yang mengandung glukosa
- Merupakan bakteri heterofermentatif sehingga, terdapat produk samping CO 2 dan ethanol.

## C. Proses Purifikasi Asam Laktat dengan Presipitasi Garam
Garam  laktat  yang  dihasilkan  dari  proses  fermentasi  dan netralisasi  dipanaskan  kemudian  dihidrolisis  dengan menggunakan  asam  sulfat  sehingga  menghasilkan  garam sulfat  dan  larutan  asam  laktat crude .  Garam  sulfat  yang dihasilkan  dari  proses  ini  selanjutnya  dipisahkan  melalui proses filtrasi, sementara larutan asam laktat akan menjalani pemurnian lebih lanjut, dengan proses evaporasi [4].

## D. Proses Purifikasi Asam Laktat dengan Esterifikasi
Metode  pemurnian  esterifikasi  oleh  alkohol  akan dilanjutkan dengan proses  hidrolisis. Proses esterifikasi dan hidrolisis  akan  dilakukan  di  dalam  kolom  distilasi  reaktif. Esterifikasi  dijalankan  dengan  mereaksikan  asam  laktat ( crude )  dari  hasil  fermentasi  dengan  metanol  sehingga terbentuk  ester  laktat.  Selanjutnya  ester  laktat  akan dihidrolisis dengan air sehingga terbentuk asam laktat pekat. Kemurnian asam laktat yang dapat dicapai melalui proses ini adalah 80-95% (w/w) [4].
Gambar 1. Proses Purifikasi Asam Laktat dengan Proses Esterifikasi

## E. Proses Purifikasi Asam Laktat Menggunakan Membran
Purifikasi  asam  laktat  dengan  membran  melibatkan membran ultrafiltrasi dan elektrodialisis. Produk dari proses fermentasi dan netralisasi akan melewati membran ultrafitrasi secara  kontinyu  dengan  garam  laktat  sebagai permeate . Selanjutnya, garam laktat akan melalui proses pemisahan di elektrodialisis monopolar. Elektrodialisis monopolar bertujuan  untuk  memisahkan  komponen non-ionic seperti fosfat dan meningkatkan kepekatan garam laktat. Proses ini dijalankan  pada  suhu  dan  tekanan ambient (25 o C;  1  atm). Setelah  melewati  proses  pemisahan  di  elektrodialisis monopolar,  kemudian  garam  laktat  akan  melewati  proses pemisahan  di  elektrodialisis  bipolar.  Asam  laktat  dari elektrodialisis  bipolar  ini  selanjutnya  akan  dipekatkan kembali  dengan  evaporator.  Kemurnian  asam  laktat  yang dicapai  dari  proses  purifikasi  dengan  membran  dan elektrodialisis adalah 90-95%.

## F. Proses Polimerisasi Direct Polymerization
Direct  polymerization merupakan  metode  yang  paling sederhana. Proses ini disebut proses langsung (direct) karena hanya mecangkup proses polycondensation saja. Polimerisasi terjadi  akibat  reaksi  antara  gugus  hidroksil  asam  laktat dengan  gugus  asam  karboksilat  asam  laktat  lain  yang terdekat.
Gambar 2. Proses Direct Polymerization Asam Laktat
Dari  proses  diatas,  monomer-monomer  asam  laktat  pada keadaan vakum dan suhu sekitar 150-250 o C akan bergabung dengan bantuan inisiator, membentuk asam polilaktida (PLA) dan  air.  Air  yang  terbentuk  kemudian  diuapkan  untuk menjaga  kesetimbangan  reaksi  sehingga  reaksi  akan cenderung  ke  arah  pembentukan  PLA.  Dalam  metode  ini akan menghasilkan PLA dengan berat molekul sekitar 1000 – 5000 gr/mol yang mana masih tergolong rendah [5].

## G. Proses Polimerisasi Chain Extension Polymerization
Proses chain extension terdiri dari dua tahap, polycondensation dan chain  extension. Proses  ini  dapat memperpanjang  rantai  polimer  dengan  cepat  tanpa  proses pemisahan  untuk  pemurniannya  dengan  bantuan chain extender . Chain extender umumnya merupakan bahan kimia bifunctional dengan  berat  molekul  rendah. Agen  ekstensi yang  digunakan  pada  umumnya  adalah  diisosianida  karena agent ini merupakan yang terbaik untuk menghasilkan rantai polimer yang panjang [6].
Asam  laktat  dipolimerisasi  melalui polycondensation menjadi prepolymer yaitu  polimer  berberat  molekul  rendah (oligomer) yang mengandung hanya satu jenis gugus ujung. Kemudian  berat  molekul  dinaikkan  dengan  menyambung rantai polimer menggunakan chain extender [7] .
Gambar 3. Proses Chain Extension Polymerization
H. Proses Polimerisasi Enzymatic Polymerization
Enzymatic  polymerization hadir  sebagai  alternatif  yang ramah  lingkungan.  Proses  ini  mudah  dikontrol,  namun penelitian tentang metode ini masih sedikit. Salah satu jurnal berhasil mesintesis PLA menggunakan cairan ionik (1-hexyl- 3ethylimidazoliumhexafluorophosphate)  yang  dimeditasi oleh  enzim  lipase  B. Yield PLLA  tertinggi  adalah  63% diperoleh  pada  suhu  90°C  dengan  berat  molekul  mencapai 37,8×103 g/mol [6].
I. Proses Polimerisasi Ring Opening Polymerization
Berbeda  dengan direct  polycondensation , ring  opening polymerization tidak  memerlukan chain  extension untuk mendapatkan  PLA  berberat  molekul  tinggi.  Proses polimerisasi  terjadi  dengan  membuka  cincin  dimer  asam laktat siklik (lactide) dengan bantuan katalis. Karena lactide adalah ester siklik, yang mana cincinnya dapat dibuka dengan serangan nucleophilic pada  ikatan  ester  untuk  memulai polimerisasi.  Inisiator  yang  cocok (nucleophiles) adalah  air dan  alkohol,  termasuk  gugus  hidroksil  dari  asam  laktat
sendiri. Satu rantai ester dari cincin lactide dibelah oleh reaksi gugus  OH  pada  gugusan  R-OH  inisiator,  membentuk  ester baru  dengan  gugus  ujung  R-O-C(O)-  dan  gugus  ujung  OH. Setiap molekul inisiasi berikatan kovalen dengan gugus ujung dari  setiap  rantai  polimer.  Reaksi  yang  terjadi  seperti  pada gambar 4.

## Gambar 4. Mekanisme Ring Opening Polymerization
Metode ini terdiri dari tiga tahap: polycondensation yaitu pembentukan oligomer asam laktat berberat molekul rendah ( prepolymer ), depolymerization yaitu  pembentukan  dimer siklik  (lactide),  dan ring  opening  polimerization yaitu pembentukan PLA berberat molekul tinggi [6].
Gambar 5. Proses Ring Opening Polymerization.

## III. SELEKSI PROSES
Berdasarkan uraian dan data-data yang telah dijelaskan di atas  maka  didapatkan  perbandingan  dalam  seleksi  proses pada tabel 2.
Tabel 2. Perbandingan Antara Proses Pembuatan Asam Laktat, Pemurnian Asam Laktat, dan Polimerisasi Asam Laktat Proses Kelebihan Kekurangan 1.   Pembuatan asam laktat Sintesis kimia  Suhu operasi rendah.  Bahan baku terbatas dan berbahaya.  Fermentasi  Murah, menghasilkan asam laktat dengan kemurnian tinggi.  Membutuhkan maintenance yang cukup rumit untuk mikroorganisme yang akan digunakan  2. Pemurnian asam laktat Presipitasi garam kation  Proses sederhana  Tingkat kemurnian medium (80-85%)  Esterifikasi  Tingkat kemurnian tinggi (85-95%), efisien  Biaya cukup tinggi  Membran  Tingkat kemurnian tinggi (90-95%) 
Biaya cukup tinggi, maintenance cukup rumit 
3. Proses polimerisasi
Direct polymerization  One-step, sederhana, murah  Berat molekul produk rendah, yield rendah, optical purity rendah

Chain extension polymerization  Two-step, berat molekul produk tinggi 
Berbahaya bagi lingkungan, tidak food- grade  Enzymatic polymerization 
One-step, ramah lingkungan, berat molekul tinggi 
Teknologi belum dikembangkan, yield rendah 
Ring-Opening polymerization  Berat molekul tinggi, food-grade dan medical-grade, yield tinggi, optical purity tinggi 
Multi-step, membutuhkan kemurnia lactide yang tinggi sehingga menaikkan cost 
Berdasarkan  pertimbangan  pada  Tabel  3,  maka  dipilih proses  pembuatan  asam  laktat  dengan  cara  fermentasi, pemurnian asam laktat dengan proses esterifikasi, dan proses polimerisasi menggunakan ring opening polymerization

## IV. URAIAN PROSES TERPILIH
Secara  garis  besar,  produksi  PLLA  terbagi  menjadi beberapa  tahapan  proses,  yaitu  tahap  persiapan,  tahap fermentasi,  tahap  purifikasi,  tahap  polimerisasi  dan  tahap akhir

## A. Tahap Persiapan
Pada  produksi  asam  laktat  dengan  proses  fermentasi digunakan  bahan  baku  tetes  tebu  ( molasses ). Molasses mengandung  sukrosa,  glukosa,  dan  fruktosa.  Sebelum digunakan untuk proses fermentasi, molasses terlebih dahulu diencerkan  dalam dilution  tank sehingga  konsentrasi fermentable  sugar di dalamnya  menjadi  65g/L.  Selanjutnya larutan molasses encer  dipompa  menuju culture  tank dan fermentor  melewati static mixer . Di dalam static mixer , pH molasses dikondisikan  menjadi  6,9  agar  fermentasi  dapat berjalan optimum dengan penambahan HCl.
Larutan keluar static mixer di split menuju culture tank dan fermentor dengan  perbandingan  1:10.  Bakteri  yang digunakan  dalam  proses  fermentasi  adalah Lactobacillus delbrueckii  subsp.  delbrueckii .  Bakteri  asam  laktat  ini digunakan  untuk  karena  dapat  memfermentasi  sukrosa, glukosa,  dan  fruktosa  sekaligus.  Bakteri  dibiakkan  dalam culture  tank dengan  media  mengandung fermentable  sugar sebanyak  65  g/L  dan  10  g/L yeast  extract .  Bakteri  yang diinokulasikan ke dalam media culture tank sebanyak 0.0003 g/L  dan  kemudian  dijaga  pada  suhu  42 o C  selama  14  jam. Bakteri  yang  telah  dibiakkan  selanjutnya  diumpankan menuju fermentor [8].

## B. Tahap Fermentasi
Proses fermentasi dilakukan dalam fermentor berpengaduk yang  bekerja  secara batch .    Media  yang  digunakan  pada proses fermentasi mengandung molasses dengan fermentable sugar 65g/L dan 10 g/L yeast extract. Fermentasi berlangsung pada suhu 42 o C selama 29 jam dengan kecepatan pengadukan sebesar 100 rpm dan dalam pH 6,9. Selama proses fermentasi berlangsung,  pH  dijaga  dengan  menambahkan buffering agent Ca(OH) 2 . Reaksi yang berlangsung di fermentor:
Netralisasi dengan menggunakan kalsium hidroksida 2C 3 H 6 O 3 + Ca(OH) 2 → (CH 3 CHOHCOO - )Ca + 2H 2 O
Dari  proses  fermentasi  ini,  akan  terbentuk  garam  laktat (CH 3 CHOHCOO) 2 Ca  dan  selanjutnya  akan  mengalami proses purifikasi.

## C. Tahap Purifikasi
Produk  fermentor  sebagian  besar  berupa  air  dan  kalsium laktat  hasil  netralisasi  asam  laktat  dengan  larutan  kapur Ca(OH) 2 dipompa menuju tangki asidifikasi. Di dalam tangki asidifikasi  kalsium  laktat  dikonversi  menjadi  asam  laktat dengan  penambahan  asam  kuat  H 2 SO 4 dengan  reaksinya sebagai berikut:
Ca(CH 3 CHOHCOO) 2 + H 2 SO 4  2C 3 H 6 O 3 + CaSO 4
Reaksi antara kalsium laktat  dan asam sulfat  membentuk asam laktat dan endapan CaSO 4 yang  kemudian dipisahkan dalam centrifuge .  Perbedaan  densitas  antara  larutan  dengan endapan  CaSO 4 menyebabkan  larutan  terlempar  keluar  dan endapan  CaSO 4 turun  ketika  dilakukan  pemutaran  secara cepat  dalam centrifuge .  Larutan  yang  telah  terpisah  dari CaSO 4 kemudian  diumpankan  ke  dalam  evaporator  untuk dipekatkan  sebelum  mengalami  proses  pemurnian  lebih lanjut dalam kolom distilasi.
Evaporator yang digunakan adalah triple-effect evaporator untuk menghemat penggunaan steam . Pada suhu di atas 90 o C asam  laktat  akan  mulai  terpolimerisasi  sehingga  peralatan non-reaktor  dijaga  suhunya  kurang  dari  90 o C.  Evaporator bekerja  dalam  keadaan  vakum  untuk  menjaga  titik  didih larutan  tidak  lebih  dari  90 o C.  Larutan  keluar  evaporator memiliki konsentrasi 30%.
Larutan  asam  laktat  30%  dari  evaporator  diumpankan  ke dalam kolom distilasi reaktif. Sebelum diumpankan ke dalam kolom distilasi, larutan asam laktat dicampur dengan metanol sebagai  reaktan  dalam static  mixer kemudian  dipanaskan dalam heater hingga  suhu  mencapai  60 o C.  Suhu  tersebut merupakan  suhu  optimum  reaksi  pembentukan  ester  laktat. Di dalam kolom distilasi terjadi reaksi sekaligus pemisahan produk. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:
C 3 H 6 O 3 + CH 3 OH  C 4 H 8 O 3 + H 2 O
Reaksi yang terjadi merupakan reaksi bolak-balik sehingga pemisahan  produk  secara  terus  menerus  dapat  mendorong reaksi ke arah pembentukan produk sehingga konversi reaksi dapat mencapai 100%. Pemisahan produk dilakukan dengan memanfaatkan titik didih metil laktat yang rendah, sehingga sebagian  besar  metil  laktat  teruapkan  menjadi top  product kolom  sedangkan  komponen  lain  yang  kurang  volatil  turun menjadi bottom  product dan  dibuang  sebagai waste .  Vapor metil  laktat  kemudian  dikondensasi  dalam  kondensor  dan ditampung  dalam reflux  drum .  Sebagian  kecil  metil  laktat di reflux menuju kolom distilasi.
Larutan  metil  laktat  yang  masih  mengandung  banyak  air kemudian  diumpankan  menuju  kolom  distilasi  reaktif  II untuk  dikonversi  menjadi  asam  laktat  melalui  reaksi hidrolisis  sekaligus  dipisahkan  dari  air  sebagai by - product . Larutan metal laktat terlebih dahulu dipanaskan dalam heater hingga  suhu  mencapai  97 o C  untuk  mendorong  terjadinya reaksi hidrolisis sebagai berikut:
C 4 H 8 O 3 + H 2 O  C 3 H 6 O 3 + CH 3 OH
Metanol dan sisa air yang terbentuk langsung terpisahkan menuju top  product sedangkan  asam  laktat  menuju bottom product .  Asam  laktat  yang  terbentuk  dalam bottom  product memiliki  konsentrasi  mencapai  99%  yang  siap  untuk dipolimerisasi.

## D. Tahap Polimerisasi
Larutan  asam  laktat  pekat  99%  dari  kolom  distilasi kemudian  dipompa  menuju  reaktor prepolymer yang merupakan  reaktor  berpengaduk.  Di  dalam  reaktor  terjadi reaksi polycondensation pembentukan  polimer  asam  laktat dengan  berat  molekul  rendah  ( prepolymer )  dan  air  dengan bantuan  katalis  SnCl 2 .  Molekul  asam  laktat  memiliki  dua ujung dengan gugus yang berbeda yaitu gugus hidroksil dan gugus  fungsi  asam  yang  mana  dapat  mengakibatkan terjadinya reaksi
esterifikasi intermolekuler dan intramolekuler.  Gugus  alkoksi  asam  laktat  bereaksi  dengan hidrogen  yang  terpecah  dari  gugus  hidroksil  asam  laktat terdekat membentuk rantai polimer.

## Gambar 6. Reaksi direct polymerization
Pada  saat  yang  sama,  terjadi  pula  pembentukan  dimer siklik  (lactide)  namun  dalam  jumlah  yang  kecil  dengan derajat polimerisasi 2. Lactide dapat terbentuk karena reaksi transesterifikasi  intramolekular  dari  lactoyl  lactic  acid  atau karena  degradasi  oligomer.  Karena  kesetimbangan  reaksi yang kuat, menyebabkan rantai polimer yang terbentuk tidak terlalu  panjang  sehingga  menghasilkan  berat  molekul  yang rendah  berkisar  antara  400  hingga  2500.  Penghilangan  air yang  terbentuk  sangat  penting  untuk  menggeser  reaksi cenderung ke arah pembentukan oligomer .
Gambar 7. Reaksi polycondensation pada kesetimbangan
Produk  yang  terbentuk  terdiri dari  monomer asam  laktat, prepolymer ,  oligomer,  dan  lactide  dalam  keadaan  lelehan viskus  ( melt )  kemudian  diumpankan  ke  dalam  reaktor depolimerisasi. Dalam proses ini terjadi reaksi transesterifikasi intramolekuler disebut juga dengan ‘ backbiting ’.  Prepolimer  berada  dalam  kesetimbangan dengan dimer siklik (lactide).
Dengan  mengatur  tekanan  dan  suhu  dalam  reaktor depolimerisasi, maka lactide dapat dibentuk secara kontinyu dan  teruapkan.  Penguapan  lactide  dalam  reaktor  dapat menggerakkan  reaksi  depolimerisasi  ke  arah  kanan  untuk menghasilkan  net  lactide  sewaktu  reaktor  mencari kesetimbangan. Reaktor prepolimerisasi dapat berupa falling film evaporator karena  dapat  memaksimalkan surface  area antara liquid and vapor sehingga liquid lactide  dapat  lebih mudah teruapkan. Hal  ini dapat  mempercepat penghilangan lactide yang terbentuk, akibatnya akan mendorong terjadinya reaksi. Secara umum, falling film evaporator memiliki waktu hold-up yang  relatif  kecil  dan  memiliki  koefisien  transfer panas  yang  tinggi,  keduanya  akan  menurunkan  reaksi
degenerasi yang terjadi selama produksi lactide. Prepolymer diumpankan  ke evaporator dari  atas,  dengan  suhu  operasi 180-250 o C dan tekanan vakum antara 2-60 mmHg selama 2,5 –  10 menit.  Ketebalan  film  yang digunakan berkisar antara 0,5 – 15 mm, tipis sehingga molekul lactide dapat teruapkan dalam waktu singkat.
Gambar 8. Reaksi pada depolimerisasi
Di  dalam tube terjadi  transfer  panas  serta  reaksi depolimerisasi.  Produk  keluar  dari  bawah  dimana vapor mengandung  lactide  keluar  dari  system . Reaktan  dalam jumlah  kecil  yang  tidak  bereaksi  serta by-product yang kurang  volatil  tertinggal  di  bagian  bawah  reaktor  dan kemudian  di purge .  Aliran vapor yang  keluar  dari  reaktor depolimerisasi  sebagian  besar  terdiri  dari  lactide.  Sebagian kecil air, asam laktat, dan oligomer ikut teruapkan bersama uap  lactide.  Sebuah  kondensor  parsial  dihubungkan  dengan reaktor  depolimerisasi  yang  mana  akan  mengkondensasi sebagian vapor . Sebagian besar lactide, dimer, dan oligomer terkondensasi dan keluar dari sistem, sedangkan air dan asam laktat  tidak  tetap  dalam  keadaan  vapor  dan  diumpankan  ke proses  selanjutnya.  Lactide  yang  terbentuk  terdiri  dari  tiga stereoisomer  bentuk,  yaitu  L-lactide,  D-lactide,  dan  meso- lactide.
Selama  polimerisasi  pembukaan  cincin,  berat  molekul dapat  tercapai  bergantung  pada  kemurnian  lactide.  Gugus hidroksil  asam  laktat  dan  oligomer  yang  ada  merupakan pengotor. Semakin besar kandungan pengotor tersebut maka semakin  rendah  berat  molekul  yang  dapat  dicapai  dalam proses polimerisasi. Konsentrasi gugus hidroksil yang keluar dari  proses  depolimerisasi  masih  terlalu  besar  maka  harus dipisahkan  terlebih  dahulu  melalui  proses  distilasi.  Umpan vapor lactide dialirkan menuju kolom distilasi.
Umpan  vapor  lactide  yang  masuk  kolom  distilasi  terdiri dari  L-lactide  96,73%,  air  2,78%,  dan  sisanya  berupa pengotor  yang  lebih  volatile.  Pengotor  keluar  sebagai  top product  sedangkan  L-lactide  dan  DL-lactide  keluar  sebagai bottom product dengan konsentrasi L-lactide sebesar 99,7%
Fraksi L-lactide diumpankan ke dalam reaktor polimerisasi dengan  kehadiran  katalis.  Katalis  ini  akan  menginisiasi pembukaan cincin dengan menyerang rantai rangkap ( double bond )  oksigen  lactide  terdekat.  Material  hidroksil  dan nucleophilic beraksi  secara  simultan  dengan  radikal  yang cincinnya terbuka akhirnya membentuk molekul air sebagai by-product .
Katalis bekerja dengan mekanisme coordination-insertion . Pembentukan  radikal  bebas  oleh  katalis  terhadap  gugus fungsinya mempercepat propagasi rantai reaksi, mengakibatkan  pembentukan high  molecular  weight PLA . Reaktor  ini  berupa  reaktor  berpengaduk  dengan  konversi
maksimal monomer adalah 95%. PLLA yang keluar reaktor dalam keadaan leleh dengan viskositas sebesar 10000 Pa.s.

## E. Tahap Akhir
PLLA  yang  keluar  reaktor  masih  mengandung  2,5% monomer  lactide.  Untuk  menghasilkan  produk  PLLA  yang stabil,  maka  kandungan  monomer  tersebut  harus  direduksi menjadi  1%  dengan  melakukan  proses  demonomerisasi. Sebelum masuk proses demonomerisasi, katalis dalam PLLA dideaktivasi  dengan  penambahan  asam  fosfat.  Selain  itu, ditambahkan stabilizer berupa  -topolone untuk  mencegah polimer mengalami degradasi selama proses demonomerisasi.  Pecampuran  dilakukan  dalam static  mixer dengan  waktu  tinggal  3-10  menit.  Setelah  itu,  campuran masuk ke dalam extruder yang dioperasikan dalam keadaan vakum untuk proses demonomerisasi. Proses demonomerisasi dilakukan untuk menghilangkan kandungan monomer dalam PLLA dengan prinsip degassing . Monomer lactide  yang  terkandung  di  dalam  lelehan  PLLA  akan menguap  kemudian  di recycle ke  kolom  distilasi.  PLLA keluar dari extruder memiliki kadar monomer 0.05%.
Proses granulasi dilakukan dalam underwater granulation yang  tergabung  dalam  serangkaian  alat extruder . Proses  ini akan  mengubah melt menjadi granul-granul berbentuk resin dengan ukuran 3 mm. Granul keluar dari extruder dilewatkan screen untuk memisahkan ukuran granul yang kurang dari 3 mm. Granul yang kurang sesuai kemudian direcycle ke dalam extruder sedangkan yang ukuranya telah sesuai diumpankan ke dalam rotary dryer untuk dikeringkan. Produk resin PLLA yang  telah  kering  kemudian  disimpan  dalam  silo  dengan bantuan bucket elevator .

## V. KESIMPULAN
Dari studi yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa pada pendirian pabrik poly-l-lactic acid dari tetes tebu, dipilih proses ring opening polymerization dengan mempertimbangkan aspek teknis, operasi, dan ekonomis.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Z. Zhang and B. Jin, “L(+)-lactic acid production using sugarcane molasses  and  waste  potato  starch:  An  alternative  approach,” Int. Sugar J. , vol. 112, no. 1333, pp. 17–22, 2010.
[2] N.  Narayanan,  P.  K.  Roychoudhury,  and  A.  Srivastava,  “L  (+) lactic acid fermentation and its product polymerization,” Electron. J. Biotechnol. , vol. 7, no. 2, 2004.
[3] H.-W.  Ryu,  Y.-J.  Wee,  and  J.-N.  Kim,  “Biotechnological production  of  lactic  acid  and  its  recent  applications,” Food Technol. Biotechnol. , vol. 44, no. 2, pp. 163–172, 2006.
[4] A.  N.  Vaidya,  R.  A.  Pandey,  S.  Mudliar,  M.  S.  Kumar,  T. Chakrabarti,  and  S.  Devotta,  “Production  and  recovery  of  lactic acid  for  polylactide  -  An  overview,” Crit.  Rev.  Environ.  Sci. Technol. , vol. 35, no. 5, pp. 429–467, 2005.
[5] L. T. Sin, A. R. Rahmat, and W. A. W. A. Rahman, “Synthesis and Production  of  Poly(Lactic  Acid),”  in Polylactic  Acid ,  1st  ed.,  S. Ebnesajjad, Ed. Chadds Ford, Pennsylvania, USA: Elsevier, 2012, pp. 71–107.
[6] S.  M.  Davachi  and  B.  Kaffashi,  “Polylactic  acid  in  medicine,” Polym. - Plast. Technol. Eng. , vol. 54, no. 9, pp. 944–967, 2015.
[7] Y. Qin, “Alginate fibers: An overwiew of the production processes and applications in wound management,” Polym. Int. , vol. 57, no. 2, pp. 171–180, 2008.
[8] J.  M.  Monteagudo,  L.  Rodríguez,  J.  Rincón,  and  J.  Fuertes, “Optimization  of  the  conditions  of  the  fermentation  of  beet molasses  to  lactic  acid  by  Lactobacillus  delbrueckii,” Acta Biotechnol. , vol. 14, no. 3, pp. 251–260, 1994.