Pengawetan Kayu Kelapa Sawit Menggunakan Larutan Asap Cair Dengan Formaldehid

 4  112  70  2017-01-18 05:19:22 Report infringing document

PENELITIAN ILMIAH PENGAWETAN KAYU KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN LARUTAN ASAP CAIR DENGAN FORMALDEHID Oleh: DEDE IBRAHIM MUTHAWALI, S.Si.M.Si NIP. 19660228200112100

  19660228200112100 INTISARI Pengawetan kayu kelapa sawit menggunakan asap cair – formaldehid mengakibatkan sifat mekanis KKS bertambah. KKS hasil impregnasi diamati menggunakan uji Sifat Mekanis, Mikroskop Elektron Payaran(SEM), Analisis Termal Diferensial (DTA), Spektroskopi Infra Merah FourierTransform (FTIR) dan GC – MS.

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

  KKS hasil impregnasi diamati menggunakan uji Sifat Mekanis, Mikroskop Elektron Payaran(SEM), Analisis Termal Diferensial (DTA), Spektroskopi Infra Merah FourierTransform (FTIR) dan GC – MS. Asap cair – formaldehid di dalamspesimen KKS berfungsi sebagai pengawet dan pengikat antara serat kayu.ii ABSTRACT Preservation of oil palm wood (OPW) use smoke liquid – formaldehyde resulted of mechanical OPW was increased.

KATA PENGANTAR

  Penulis menyadari bahwa usulan penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik yang membangun sehingga nantinyamenjadi usulan penelitian yang baik dan benar. Data Pengukuran MOR dan MOE KKS Bagian Pinggir (P), Tengah (T) dan Inti (I) Setelah Impregnasi dengan Berbagai Pelarut .......................

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

  Pada asetilasi reaksi kimia yang terjadi adalah reaksi subsitusi nukleofilik gugus OH komponen kayu dan C karbonil dari anhidrida asetat(CH 3 CO) 2 O, sehingga gugus OH dalam komponen kayu berubah menjadi asetil – OCOCH 3 . Xiobing Zhou (2001) meneliti reaksi yang terjadi antara kayu dengan resin isosianat menggunakan NMR dan menyatakan bahwa reaksi yangterjadi antara gugus OH yang ada pada kayu dengan gugus uretan mampu meningkatkan sifat-sifat mekanik dari kayu.

1.4. Manfaat Penelitian 1. Mendapatkan informasi sifat mekanik KKS setelah penambahan fenol alam

  Sebagai informasi mengenai reaksi polimerisasi antar fenol alam dengan formaldehida pada kayu kelapa sawit. Mendapatkan KKS dengan sifat dimensi yang baik.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kayu Kelapa Sawit

  Batang kelapa sawit mempunyai sifat khusus seperti kandungan selulosa dan lignin yang rendah, namun kandungan air dan NaOH yang dapat larut tinggidibandingkan kayu pohon karet dan ampas batang tebu. Penampang melintang KKS Selulosa merupakan polisakarida yang tersusun dari monomer D-glukosa yang mempunyai tiga gugus hidroksil yang dapat disubstitusi, tidak larut dalam air, sifatkristalinitas dan BM yang tinggi.

2.2. Modifikasi Sifat-sifat Kayu dan Teknik Impregnasi

  Basuki W, dkk (2001) telah melakukan impregnasi bahan polimer bekas dari jenis polistiren dan polipropilenmelalui sistem penekanan vakum pada suhu leleh pada kayu kelapa sawit. Sifat-sifat dasar dari KKS dapat diperbaiki bila monomer-monomer reaktif yang digunakan dapat berpolimerisasi dengan senyawa fenolatau senyawa dari kayu tersebut.

2.3. Pengasapan dan Asap – Cair

  Pengolahan menjadi asap cair dilakukan dengan berbagai suhu pirolisis untuk Golongan utama dari senyawa-senyawa yang terdeteksi di dalam asap pernah dikemukakan oleh Girard (1992) yang meliputi : menghasilkan senyawa-senyawa organik yang diharapkan. Selhan Karangnoze (2004) telah menganalisa fenol dengan liquefaction dari biomass kayu dengan menggunakan sistem peningkatan pemanasan yang dipengaruhi Dua senyawa utama dalam asap-cair yang diketahui mempunyai efek bakterisida adalah fenol dan asam-asam organik yang dalam kombinasinya bekerja sama secaraefektif untuk mengontrol pertumbuhan mikrobia.

2.4. Monomer Reaktif

  Perbedaan entalpi dan entropi antara monomer kayu memiliki atom-atomhidrogen yang terikat ke karbon kedua dari ikatan rangkap duanya. Konsiderasi energi-energi bebas polimerisasi Yakni :Δ Gp = Δ Hp – T Δ Sp Efek sterik juga merupakan bukti untuk membandingkan reaktivitas isomer- isomer cis dan trans, demikian juga efek kepolaran dapat membentuk polimerisasiseperti turunan stirena, yang mana gugus-gugus penarik elektron akan memberikan kecepatan seperti yang diperkirakan untuk suatu proses radikal bebas.

2.5. Fenol dan Formaldehida

  Formaldehida merupakan salah satu senyawa yang sering digunakan dalam polimerisasi dengan fenol dan dari reaksi ini akan terbentuk polimerisasi yang bersifatthermosetting. Perbedaan ini mungkin disebabkan oleh jenis kayu yang berbeda, dimana kayu singkong termasuk dalam golongan kayu lunak sementara jenis kayu yang digunakanTranggono (1997) termasuk dalam golongan jenis kayu keras.

2.8. Sifat Mekanis Bahan Polimer

  Pada pengujian secara mekanis terhadap suatu sampel yang diamati adalah sifat kekuatan tarik, tegangan, regangan, modulus dan perpanjangan yang menunjukkan padakekuatan bahan. Sifat mekanis khas utuk setiap polimer, ini disebabkan karenaadanya dua macam ikatan dalam bahan polimer, yaitu ikatan kimia yang kuat antara atom dan interaksi antara rantai yang lebih lemah.

2.8.1. Kekuatan Tarik UTS (Ultimate Tensile Strength)

  Kekuatan tarik/tekan merupakan salah salah satu sifat dasar bahan polimer yang penting dan sering digunakan untuk karakterisasi suatu bahan polimer. Pada uji tarik beban kakas sesumbu yang bertambah secara perlahan-lahan sampai sampel ujipatah, maka pada saat yang sama diamati pertambahan panjang yang dialami sampel uji.

2 A = luas penampang awal (mm )

2.8.2. Kekuatan Lentur UFS (Ultimate Flexural Strength)

Tujuan dari pengujian ini untuk mengetahui ketahanan suatu bahan terhadap pembebanan pada titik lentur dan untuk mengetahui keelastisan suatu bahan. Persamaan untuk mendapatkan kekuatan lentur adalah : 3PLMOR = 2 2 l tP’L MOE = 4 4 y l t 2 MOR = modulus patah (kg/cm ) 2 MOE = modulus elastisitas (kg/cm ) P = beban patah (kg)P’ = beban lentur (kg)L = jarak sanggah (cm) l = lebar spesimen (cm)t = tebal spesimen (cm) y = jarak defleksi (cm)(haygreen, 1996)

2.9. Analisis Spektroskopi Infra Merah (FT-IR)

  Daerah infra merah didefenisikan sebagai daerah yang memiliki Untuk dapat mengindentifikasi data infra merah dari bahan polimer, diperlukan suatu persyaratan yaitu zat yang diselidiki harus homogen secara kimia. Pitaserapan yang khas akan ditunjukkan oleh monomer penyusun material dan struktur molekulnya (Hummel, 1985) Metoda ini didasarkan pada interaksi antara radiasi infra merah dengan materi(interaksi atom atau molekul dengan radiasi elektromagnetik).

2.10. Analisis Termal Bahan Polimer

  Metode DTA mempunyai kelebihan dapat memberikan hasil yang spesifik untuk suatu sampel, karena tidak ada dua material yang memberikan suatu kurva yang samapersis walaupun mempunyai perbedaan yang sangat kecil dari struktur kristal dan komposisi kimia. Kekurangan DTA adalah terlihat perbedaan yang nyata pada jangkauan temperatur yang lebar sehingga diperlukan waktu yang cukup lama untuk mencapai jangkauan tersebut,dan kurva yang dihasilkan sangat tergantung pada peralatan dan teknik penentuan sehingga untuk jenis material yang sama jika dianalisis dengan dua alat yang berbedaakan memberikan kurva yang sedikit berbeda.

2.11. Mikroskop Elektron Payaran (SEM)

  Gambar tampilan permukaan yang diperoleh merupakan gambar topografi dengan tonjolan,lekukan dan lubang pada permukaan, gambar topografi diperoleh dari penangkapan sekunder yang dipancarkan oleh spesimen. Sampel yang akan dianalisa dengan teknik ini harus mempunyai permukaan dengan konduktifitasnya rendah sehingga saat analisa SEM bahan polimer harus dilapisidengan bahan konduktor yang tipis.

2.12. Kromatogram Asap Cair dari Kayu

  Dari pirolisis selulosa :Asam asetat, asam formiat, maltol, metilsiklopentenolon, etilsiklopentenolon, dietilsiklopentenolon, furfural, 5-hidroksimetilfurfural. Hal ini hampir sama dengan penelitian Gilbert dan Knowlen,1975 yang menyatakan bahwa senyawa-senyawa kimia paling penting yang diketahui dalam asap dan asap cair antara lain; fenol, karbonil, asam, furan, alkohol dan ester,lakton dan polisiklik hidrokarbon.

BAB II I METODOLOGI PENELITIAN

  PENYEDIAAN BAHAN BAKU Kayu Kelapa Sawit (KKS) yang dijadikan sampel pada rancangan penelitian ini diambil dari batang dewasa pada saat peremajaan atau umur 25 tahun dari perkebunankelapa sawit di PPKS Medan, dengan ketinggian 10 meter. Adapun FT – IR diperlukan untuk mengetahui perubahan gugus yang terjadi setelah KKS bereaksi dengan monomer reaktif.

3.4. PROSEDUR KERJA

  Penyediaan Bahan Baku Kayu Kelapa Sawit (KKS) Sampel Kayu Kelapa Sawit (KKS) yang akan digunakan diambil dari bagian batang, dipotong melintang pada bagian tengah sepanjang 1 meter. Penyediaan Asap – Cair (Fenol Alam) Penyediaan asap-cair dibuat dari hasil pengasapan dengan sistem destilasi pada suhu tertentu dan dilakukan analisa kebenarannya menggunakan alat GC – MS.

3.4.3. Impregnasi Asap-Cair dan Monomer Reaktif

  Dilakukan pengeringan dalam oven dengan suhu 40 C terhadap spesimen KKS hingga didapatkan berat konstan. Proses impregnasi spesimen KKS dengan asap- cair dan monomer reaktif ini berlangsung selama 48 jam.

3.5. Analisis Asap Cair

  Dalam hal ini dapat dilihat rongga-rongga KKS kering, asap-cair yang menutupi seluruh pori-pori serta masuknya asap-cair dan reaksi yang terjadi dengan monomer Uji SEM dilakukan untuk mempelajari sifat-sifat morfologi terhadap sampelKKS. Sampel dimasukkan ke dalam ruangan spesimen (spesimen chamber) dan selanjutnya disinari dengan pancaran elektron bertenaga ± 15 kilovolt sehingga sample mengeluarkan elektron sekunder dan elektron terpantul yang dapatdideteksi dengan detektor sintilator dan kemudian diperkuat dengan suatu rangkaian listrik yang menyebabkan timbulnya gambar pada Cathode Ray Tube.

3.5.3. Analisis FT – IR

  Analisis FT-IR dilakukan untuk memberikan informasi mengenai perubahan gugus fungsi akibat reaksi yang terjadi antara asap-cair dengan spesimen KKS danantara monomer reaktif dengan spesimen KKS. Sampel ditimbang dengan berat tertentu dalam cawan cuplikansampel, kemudian dioperasikan pada kondisi alat tersebut.

3.5.5.1. Uji Modulus Patah dan Modulus Elastisitas

  Sifat keteguhan lentur patah dan sifat keelastisitas KKS setelah diimpregnasi dilakukan uji modulus patah dan uji modulus elastisitas. Spesimen diletakkan di dua titik dari masing-masing kedua bagian ujung spesimen sebagaipenyanggah pada alat uji tekan dan kemudian dikenakan penekanan pada beban 1000 kg tepat di tengah-tengah spesimen dengan kecepatan 50 mm/menit kemudian dicatattegangan maksimum (F maks) dan regangan pada saat spesimen patah.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Karakterisasi Awal KKS

  Data karakteristik spesimen KKS pada keadaan awal ini tercantum pada tabel 4.1 untuk ketiga jenis spesimen (pinggir, P, tengah T, dan inti, I). Dari data tersebut tampak bahwa harga MOR dan MOE rata-rata KKS setelah impregnasi naik dari harga MOR dan MOE rata-rata KKS sebelum impregnasi.

MOR MOE

2 2 No (kg/cm ) (kg/cm )Spesimen   1 Pinggir (P) 217 15685 2 Tengah (T) 194 9473 3 Inti (I) 127 7180

4.2. Analisis Termal Diferensial (DTA)

  DTA KKS Sebelum Impregnasi Hasil dari gambar DTA formaldehid menunjukkan sebelum impregnasi tampak bahwa KKS bersifat eksoterm (melepaskan panas), Hal ini terjadi karena KKS bersifathidrofil yang memiliki banyak susunan – susunan gugus –OH selulosa KKS yang o mudah terurai. Hasil Dari gambar DTA asap cair dengan formaldehid perbandingan 1 :1 menunjukkan sebelum impregnasi tampak bahwa KKS bersifat eksoterm (melepaskanpanas), Hal ini terjadi karena KKS bersifat hidrofil yang memiliki banyak susunan – susunan gugus –OH selulosa KKS yang mudah terurai.

4.3. Analisis Mikroskop Elektron Payaran (SEM) KKS

  Dari foto di atas tampak bahwa KKS memiliki serat (fibril) dan vascular bundle(bagian yang terang) yang mengelilingi jaringan parenkim (bagian yang gelap) dan jaringan ini mempunyai rongga yang berpori banyak serta besar. Foto SEM KKS Setelah Impregnasi dengan Asap Cair Perbesaran 150x Dari foto terlihat bahwa rongga-rongga dari jaringan parenkim telah berisi oleh asap cair dan rongga tersebut telah mengecil.

4.4. Analisis FT-IR

  Bilangan Gelombang KKS Impregnasi dengan Penambahan Asap Cair dan Formaldehid Sampel Bilangan Gelombang (cm ) Gugus Fungsi KKS Impregnasi 3435,53 O-HDengan Penambahan 1647,36 C-C selulosa Dari spektrum pada tabel 4.5. diimpregnasi dengan campuran asap cair danAsap Cair dan 1419,74 CH 2 formaldehid menunjukkan adanya perbedaan serapan dengan KKS sebelum impregnasi terjadi intensitas perubahan pada gugus OH KKS.

4.5. Analisa Dengan GC-MS

  Berdasarkan analisis GC-MS yang telah dilakukan pada asap cair yang o dihasilkan pada suhuh 190-210 C (data terlampir), dapat dilihat dari kromatogram menunjukkan adanya 3 puncak yang tajam. Dari hasil di atas dapat diketahui di dalam asap cair yang dihasilkan dari pirolisis cangkang kelapa sawit terdapat senyawa asam asetat, asam propanoatdan fenol yang dapat berfungsi sebagai pengawet kayu karena akan terbentuk reaksi antara fenol dengan gugus oksigen yang ada pada kayu dan bila dilakukandegradasi kadar air pada kayu maka fenol akan terikat pada gugus OH dari kayu.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  Perendaman spesimen kayu kelapa sawit (KKS) ke dalam asap cair – formaldehid ternyata dapat meningkatkan sifat mekanik kayu sehinggadapat digunakan sebagai pengawet kayu. Karakterisasi setelah impregnasi dengan asap cair – formaldehid diperoleh bahan kayu yang lebih berkualitas.

DAFTAR PUSTAKA

  Data Pengukuran MOR dan MOE KKS Bagian Pinggir (P), Tengah (T) dan inti (I) Setelah Impregnasi dengan Berbagai Pelarut. Spektrum FT-IR KKS Setelah Impregnasi dengan Asap Cair dengan Formaldehid Perbandingan 1:4.

1 V

  Grafik Penentuan Waktu Operasi Asap Cair Dari Cangkang Kelapa 390 4 10 430 45 470 490 5 10 530 550 570 590 61 SawitPanjang Gelombang (nm) Universitas Sumatera Utara Lampiran 23. 0.0405 0.0410.0415 0.0420.0425 0.0430.0435 30 Waktu Ope ras i (me nit)Ab so rb a n si 25 20 15 10 5 6 90 150-170 198 7 112 170-190 180 No Waktu (menit) Suhu(o 90 5 80 130-150 4 65 100-130 210 3 48 90-100 140 2 38 70-90 240 1 26 50-70 750 C) Volume asap cair (mL) Universitas Sumatera Utara 8 122 190-210 130 1938 mLRendemen Hasil = x 100% = 19,38 % 10000 gLampiran 24.

40 W

  Keterangan : o o o o 20 1 = 50-70 C 2 = 70-90 C 3 = 90-110 C 4 = 110-130 CLampiran 25. Diagram Volume Asap Cair Pada Berbagai Suhu o o o o 5 = 130-150 C 6 = 150-170 C 7 = 170-190 C 8 = 190-210 C 1 2 3 4 5 6 7 8o 800Suhu( C)700 600 ) L500m e ( 400m lu 300Vo Keterangan : 200o o o o 1 = 50-70 100 C 2 = 70-90 C 3 = 90-110 C 4 = 110-130 C o o o o Lampiran 26.

C) Kadar keasaman (%) o

  Suhu ( C) 1 50-70 0.3649 2 70-90 0.45513 90-100 0.5222 4 100-130 0.06905 130-150 0.1136 Universitas Sumatera Utara 6 150-170 0.1375 7 170-190 0.11358 190-210 0.1601 Lampiran 27. Diagram Kadar Keasaman Asap Cair Pada Berbagai Suhu 0.6) 0.5% ( an 0.4am 0.3eas 0.2r K a d a Keterangan : o o o o 1 = 50-70 C 2 = 70-90 C 3 = 90-110 C 4 = 110-130 CLampiran 2 8.

1 Suhu 6 = 50-70

2 3 C 4 7 = 170-190 5 C 6 8 = 190-210 7 8 Co Suhu( C) o Suhu (

C) Warna yang dihasilkan

50-70 Coklat70-90 Biru kehijauan 90-100 Hijau100-130 Hijau130-150 Hijau150-170 Hijau170-190 Hijau190-210 Hijau Lampiran 29. Data Kadar Senyawa Turunan Fenol Asap Cair Pada Berbagai Suhu No Suhu Kadar Senyawa o (

C) Turunan Fenol (%)

  1 50-70 1.9725 Universitas Sumatera Utara 2 70-90 2.7961 3 90-100 2.88414 100-130 2.9824 5 130-150 3.63436 150-170 3.8616 7 170-190 2.81078 190-210 3.1049 3.5 Keterangan : 1 = 50-70 Lampiran 30. Diagram Kadar Senyawa Turunan Fenol Asap Cair Pada BerbagaiSuhu 4.5 4 a T ur 1.5 2 2.5 3 0.5 o Universitas Sumatera Utara C o C 8 = 190-210 o C 7 = 170-190 o C 6 = 150-170 o C 5 = 130-150 o C 4 = 110-130 C 3 = 90-110 1 50-70 0.0440 2 70-90 0.04393 90-100 0.0430 4 100-130 0.04375 130-150 0.0442 o C 2 = 70-90 o Lampiran 31.

C) Absorbansi

  6 150-170 0.0441 7 170-190 0.0438 190-210 0.0439 Lampiran 32. Diagram Indeks Pencoklatan Asap Cair Pada Berbagai Suhu.

i I

0.0425o o o oila 1 = 50-70 C 2 = 70-90 C 3 = 90-110 C 4 = 110-130 C No o o o o 5 = 130-150 C 6 = 150-170 C 7 = 170-190 C 8 = 190-210 C 0.0420 Lampiran 33. Senyawa Dalam Asap Cair Pada Suhu 190-210 C 1 2 3 4 5 6 7 8 No Nama Senyawa KimiaSuhu (oC) 1 Asam asetat 2 Asam propanoat 3 Fenol Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Dokumen baru
Aktifitas terbaru
Penulis
123dok avatar

Berpartisipasi : 2016-09-17

Dokumen yang terkait

Pengawetan Kayu Kelapa Sawit Menggunakan Laru..

Gratis

Feedback