Category Archives: Kimia Kayu

Isolation and purification of lignin and silica from the black liquor generated during the production of bioethanol from rice straw

Isolation and purification of lignin and silica from the black liquor generated during the production of bioethanol from rice straw

 K. Minu, K. Kurian Jiby, V.V.N. Kishore

Bioethanol production from lignocellulosic agricultural residues is an attractive futurebiofuel option from the standpoints of food security and environment friendliness. Thesafe disposal of the black liquor produced during the process of lignocellulosic ethanolproduction however remains a challenge. In this study, a method has been developed forthe efficient recovery of lignin and silica from black liquor. Rice straw was pre-treated intwo different steps, with dilute acid hydrolysis followed by alkaline peroxide delignification.Lignin and silica were isolated from the black liquor by precipitation method usingdilute sulphuric acid for reducing the pH of the black liquor. The pH values required for therecovery of lignin and silica were optimised separately. Two different precipitation andseparation methods were followed for product recovery from black liquor. Chemicalcharacterisation of isolated lignin was done by FTIR and compared with commercial ligninto evaluate its potential industrial applications. The quality of the filtrate after precipitateseparation was also monitored in each step by COD and TDS analyses. Two-stage treatmentof black liquor, which involves isolation of silica and lignin separately, was found toprovide superior quality products and cleaner effluent than the direct precipitation oflignin without the separation of silica from black liquor.

 Key words: bioethanol, rice straw, black liquor, lignin, silica

Produksi bioetanol berbahan dasar lignoselulosa limbah pertanian merupakan pilihan bioenergi masa depan yang menarik sehubungan dengan katahanan pangan dan teknologinya yang ramah lingkungan. Meskipun demikian, limbah buangan yang aman dari lindi hitam hasil produksi lignoselulosa masih menjadi tantangan. Pada penelitian ini, telah digunakan metode yang efektif untuk mengisolasi lignin dan silika dari lindi hitam. Jerami padi diberi pra-perlakuan dalam dua metode berbeda dengan hirolisis larutan asam yang dilanjutkan dengan delignifikasi basa peroksida Lignin dan silika diisolasi dari lindi hitam melalui metode pengendapan menggunakan larutan asam sulfat untuk menurunkan pH lindi hitam. Optimasi nilai pH maksimum untuk isolasi dilakukan secara terpisah. Dua metode pengendapan dan pemisahan tersebut dilanjutkan dengan isolasiproduk dari lindi hitam. Karakterisasi kimiawi dari lignin hasil isolasi dilakukan dengan metode FTIR dan diperbandingkan hasilnya dengan lignin komersial guna mengevaluasi potensi aplikasi industri. Kualitas filtrat setelah pemisahan endapan juga dipantau melalui analisis COD dan TDS. Metode pengolahan dua-langkah yang dilakukan dalam isolasi lignin dan silika menghasilkan produk dengan kualitas terbaik dengan efluen yang lebih ramah lingkungan dibandingkan metode pengendapan langsung tanpa pemisahan silika terlebih dahulu.

Kata kunci: bioetanol, jerami padi, lindi hitam, lignin, silika

Oleh : Dwi Ernawati, Raina Verina, Sigit Eko Januar dan Andhika Gusti Heriyanto

THE EXPLAINED VARIATION BY LIGNIN AND EXTRACTIVE CONTENT ON HIGHER HEATING VALUE OF WOOD

Komponen makromolekul utama  dinding sel  adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang terdapat pada semua jenis kayu. Proporsi dan komposisi kimia lignin dan hemiselulosa dalam softwood dan hardwood berbeda, sementara selulosa merupakan komponen yang seragam dari semua jenis kayu.

Ekstraktif adalah kelompok zat heterogen  yang dapat diekstraksi dari kayu dengan menggunakan pelarut polar dan non polar. Ekstraktif terdiri dari berbagai senyawa organik seperti lilin, alkaloid, protein, fenolat sederhana dan kompleks, gula sederhana, pektin, lendir, resin,senyawa terpen, pati, glikosida, saponin, dan minyak.

Lignin adalah zat fenolik yang terdiri dari ikatan tidak teratur unit hidroksil-metoksi yang tersubstitusi fenilpropana. Prekursor biosintesis lignin adalah p-coumarilalkohol, conyferyl alkohol, dan alkohol sinapyl. p-coumaril alkohol adalah prekursor  minor dari  lignin softwood dan hardwood. Conyferyl alkohol adalah prekursor utama dari lignin softwood, dan juga prekursor lignin hardwood. Sinapyl alcohol adalah prekursor lignin hardwood. Lignin memberikan kontribusi untuk peningkatan sifat kekuatan mekanik seperti ketinggian pohon. Lignin memainkan peran penting sebagai bahan baku dalam produksi bioproducts dan biofuel (bahan bakar).

Nilai kalor tinggi (HHV) adalah nilai absolut dari  energi pembakaran spesifik yang dinyatakan dalam satuan joule untuk satuan massa dari biofuel  solid yang  dibakar dengan oksigen dalam kalorimeter  bom dibawah kondisi tertentu. Produk pembakaran terdiri dari oksigen, nitrogen, karbon dioksida, sulfur dioksida, dan uap air . Tillman menemukan hubungan linear antara HHV dan kandungan karbon. HHV untuk ekstraktif, lignin dan holosellulose  menyatakan kandungan karbonnya. Ekstraktif yang tinggi memiliki nilai kalor yang lebih tinggi.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis kandungan lignin dan kandungan ekstraktif 17 bahan kayu yang berkorelasi dengan nilai kalor tinggi (HHV). Penelitian ini dilakukan menggunakan bahan dalam bentuk pelet kayu untuk penentuan karakteristik bahan bakar.

Karakterisasi selulosa bambu berbasis membran komposit ramah lingkungan dengan teknologi NMMO

Characterization of bamboo cellulose-based green composite film by NMMO technology

Hongxia FANG, Jinyu SUN, Lei ZHANG Higher Education Press and Springer-Verlag 2008

Karakterisasi selulosa bambu berbasis membran komposit ramah lingkungan dengan teknologi NMMO

Selulosa bambu, lignin, dan pati merupakan tiga besar material polimer yang jumlahnya melimpah di alam. Ketiganya telah dipelajari dan banyak diterapkan sebagai bahan terdegradasi dan terbarukan karena ketiganya merupakan bahan yang dapat diperbaharui. Dengan alasan demikian maka dibuatlah suatu membran komposit dengan penambahan bahan tersebut dengan pemodifikasian secara kimia. Teknik NMMO merupakan salah satu teknik pembuatan membran komposit yang memanfaatkan bahan alam secara keseluruhan dan secara langsung. Setelah pembuatan membran kompositnya, analisa dilakukan dengan menggunakan FTIR, WXRD, dan AFM.

Oleh:  Umar Toriq (G44080096), Siti Hapsah (G44080041), Yuthika RN (G44090083), Kartika Ekasari (G44090102)

THE EXPLAINED VARIATION BY LIGNIN AND EXTRACTIVE CONTENT ON HIGHER HEATING VALUE OF WOOD

Komponen makromolekul utama  dinding sel  adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang terdapat pada semua jenis kayu. Proporsi dan komposisi kimia lignin dan hemiselulosa dalam softwood dan hardwood berbeda, sementara selulosa merupakan komponen yang seragam dari semua jenis kayu.

Ekstraktif adalah kelompok zat heterogen  yang dapat diekstraksi dari kayu dengan menggunakan pelarut polar dan non polar. Ekstraktif terdiri dari berbagai senyawa organik seperti lilin, alkaloid, protein, fenolat sederhana dan kompleks, gula sederhana, pektin, lendir, resin,senyawa terpen, pati, glikosida, saponin, dan minyak.

Lignin adalah zat fenolik yang terdiri dari ikatan tidak teratur unit hidroksil-metoksi yang tersubstitusi fenilpropana. Prekursor biosintesis lignin adalah p-coumarilalkohol, conyferyl alkohol, dan alkohol sinapyl. p-coumaril alkohol adalah prekursor  minor dari  lignin softwood dan hardwood. Conyferyl alkohol adalah prekursor utama dari lignin softwood, dan juga prekursor lignin hardwood. Sinapyl alcohol adalah prekursor lignin hardwood. Lignin memberikan kontribusi untuk peningkatan sifat kekuatan mekanik seperti ketinggian pohon. Lignin memainkan peran penting sebagai bahan baku dalam produksi bioproducts dan biofuel (bahan bakar).

Nilai kalor tinggi (HHV) adalah nilai absolut dari  energi pembakaran spesifik yang dinyatakan dalam satuan joule untuk satuan massa dari biofuel  solid yang  dibakar dengan oksigen dalam kalorimeter  bom dibawah kondisi tertentu. Produk pembakaran terdiri dari oksigen, nitrogen, karbon dioksida, sulfur dioksida, dan uap air . Tillman menemukan hubungan linear antara HHV dan kandungan karbon. HHV untuk ekstraktif, lignin dan holosellulose  menyatakan kandungan karbonnya. Ekstraktif yang tinggi memiliki nilai kalor yang lebih tinggi.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis kandungan lignin dan kandungan ekstraktif 17 bahan kayu yang berkorelasi dengan nilai kalor tinggi (HHV). Penelitian ini dilakukan menggunakan bahan dalam bentuk pelet kayu untuk penentuan karakteristik bahan bakar.

Oleh : ADE EVAN ERVIANA G44080083, IIS ISMAWATI G44090009, YUSNI NUR AMALINA G44090027, ANITA PURNAMASARI G44090077

FTIR spectroscopy, chemical and histochemical characterisation of wood and lignin of five tropical timber wood species of the family of Dipterocarpaceae

Kayu dipterocarpaceae mempunyai banyak aplikasi yang berbeda.  Misalnya, kelompok Apitong dari kayu Filipina terdiri dari 9 karakteristik spesies pohon genus dipterocarpus dan mengandung banyak struktur komersial kayu (Newman et al. 1996). Kayu keras dan berat diklasifikasikan sebagai penggunaan umum bahan. Dipterocarpus kerrii (nama dagang minyak), anggota dari kelompok ini mempunyai densitas 700-910 kg m-3 dan baik untuk kayu konstruksi tetapi membutuhkan perlakuan perlindungan jika digunakan di tempat terbuka di daerah tropis (Newman et al. 1996).

Kelompok Yakal terdiri dari 12 spesies dari genera hopea dan Shorea. Kayu kelompok ini digunakan untuk kelas tinggi pekerjaan konstruksi dan instalasi lainnya memerlukan kekuatan dan daya tahan. Dalam kelompok ini, Hopea plagata (densitas: 800–1,200 kg m-3)  dilaporkan dapat bertahan lama di bawah keadaan cuaca cerah, mencakup kontak dengan tanah dalam tropis basah (Lomibao 1973; Newman et al. 1996).

Kelompok mahoni terdiri dari 7-9 tradisinal spesies ekspor, yang meliputi spesies umum dari genera Shorea, Parashorea, dan Pentacme. Kelompok ini golongan pertama sebagai sumber log dan kayu ekspor terdiri dari kayu bulk dalam pasa domestik dan lapisan log untuk penggilingan kayu koposit. Kayu ini digunakan untuk furnitur dan lemari kaca karena warna dan motif yang cantik, bagian sampah dan residu kayu digunakan untuk pulp dan pembuatan kertas. Kelompok ini mempunyai densitas kayu yang rendah dan medium 400-590 kg m-3 dan mengandung spesies seperti Parashorea malaanoman (nama dagang: Bagtikan, White Lauan), Shorea almon (nama dagang: Meranti atau Mahoni merah) dan Shorea contorta (sinonim Pentacme contorta, nama dagang: White Lauan).

Daya tahan kayu menyajikan lignin dan ekstraktif lainnya (Gierlinger et al. 2004a). Lignin merupakan polifenol utama  komponen dalam kayu, mengandung 20-30% masa kering kayu (Boerjan et al. 2003). Lignin membuat sel tanaman menjadi kaku, penolak serangga dan resisten kimia. Lignin merupakan pertahanan utama dari patogen, serangga, predator, dan cahaya UV (Polle et al. 1997; Whetten et al. 1998). Kayu Trema orientalis, tumbuh cepat, spesies hardwood dalam negara tropis, mengandung 45-50% lignin (Jahan dan Mun 2007). Kandungan lignin di hutan Amazon Brazil sekitar 26–37% (Santana and Okino 2007).

Kandungan lignin dikuantifikasi melalui metode lignin klason. Lignin klason yang berbeda pada spesies dikarakterisasi melalui spektroskopi FTIR dan membandingkan respektif spektra kayu. Prinsip spektra FTIR yaitu analisis komponen dan unsur kimia utama seperti ekstraktif kayu, karbon, dan kandungan nitrogen.

Rismawati (G44080086), Suci Dwi Apriliana (G44080085), Rizki Amilia (G44080058), Widya Astuti (G44080060)