BIODELIGNIFIKASI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DAN APLIKASI SERATNYA UNTUK PEMBUATAN LEMBARAN PULP

Deivy, Andhika Permata (2022) BIODELIGNIFIKASI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DAN APLIKASI SERATNYA UNTUK PEMBUATAN LEMBARAN PULP. Doctoral thesis, Universitas Andalas.

	Text (Cover dan Abstrak) ABSTRAK.pdf - Published Version Download (136kB)
	Text (Bab 1 Pendahuluan) BAB 1.pdf - Published Version Download (40kB)
	Text (Bab 5 Penutup) BAB 5.pdf - Published Version Download (26kB)
	Text (Daftar Pustaka) PUSTAKA.pdf - Published Version Download (115kB)
	Text (Disertasi Full Text) Disertasi FULL.pdf - Published Version Restricted to Repository staff only Download (2MB)

Abstract

Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan limbah utama bahan berlignoselulosa yang belum termanfaatkan secara optimal dari industri pengolahan kelapa sawit. Komponen utama lignoselulosa TKKS, terdiri dari lignin, selulosa dan hemiselulosa. Keberadaan lignin membatasi penggunaan TKKS pada dunia industri, seperti pada industri pulp dan kertas. Lignin merupakan komponen limbah TKKS yang relatif sulit didegradasi. Lignin membentuk ikatan yang kuat dengan polisakarida, struktur ini menghalangi larutan untuk pulping atau enzim untuk memasuki jaringan, sehingga akan sulit untuk preparasi selulosa dan hemiselulosa dalam proses penyediaan serat. Oleh sebab itu diperlukan proses delignifikasi. Proses delignifikasi dapat dilakukan dengan menggunakan perlakuan fisik, kimia atau secara biologi (biodelignifikasi). Perlakuan kimia jika ditinjau dari aspek ekonomis kurang menguntungkan disamping juga dapat mencemari lingkungan. Perlakuan biologi dengan menggunakan mikroorganisme penghasil enzim menjadi salah satu alternatif yang dapat digunakan. Sehubungan dengan itu maka perlu dilakukan penelitian yang bertujuan untuk mengkaji karakteristik kimia TKKS fraksi serat campuran setelah mengalami fermentasi secara spontan, mengidentifikasi dan karakterisasi mikroorganisme yang terkandung dalam TKKS fraksi serat campuran setelah mengalami fermentasi spontan dan lindi hasil fermentasi spontan, mengetahui aktivitas enzim ligninase yang dihasilkan dari mikroorganisme yang terdapat pada TKKS fraksi serat campuran setelah mengalami fermentasi spontan dan lindi hasil fermentasi spontan, mengetahui karakteristik enzim ligninase yang memiliki aktivitas tertinggi, mengkaji pengaruh penggunaan lindi sebagai agen biodelignifikasi pada TKKS fraksi serat panjang, dan mengkaji sifat lembaran pulp yang dihasilkan melalui proses biodelignifikasi. Penelitian terdiri atas 4 tahapan kegiatan, meliputi tahap I: fermentasi spontan TKKS; tahap II: identifikasi dan karakterisasi mikroorganisme, serta uji aktivitas dan karakterisasi enzim ligninase; tahap III: biodelignifikasi fraksi serat panjang TKKS; dan tahap IV: pembuatan lembaran pulp. Sebelum dilakukan penelitian terlebih dahulu dilakukan pengambilan sampel TKKS yang telah dikeluarkan minyaknya dari pabrik kelapa sawit PT PN 6. TKKS yang diperoleh kemudian dilakukan proses defiberasi menggunakan mesin pengurai dan grading, sehingga diperoleh TKKS fraksi serat panjang dan TKKS fraksi serat campuran. Pada penelitian tahap I dilakukan fermentasi spontan (biodelignifikasi) TKKS fraksi serat campuran. Hasil fermentasi spontan diperoleh TKKS fraksi serat campuran yang telah terdegradasi ligninnya. Terhadap TKKS fraksi serat campuran dilakukan analisis kimia sebelum (bahan baku) dan setelah biodelignifikasi. Rancangan penelitian yang digunakan dalam penelitian tahap I adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 5 perlakuan dan 3 kali ulangan. Data dianalisis secara statistika dengan uji F, jika hasil analisis sidik ragam berpengaruh nyata dilanjutkan dengan Duncan’s New Multiple Range Test pada taraf 5%. Adapun perlakuan penelitian tahap I, yaitu perbedaan lama biodelignifikasi selama 2, 4, 6, 8, dan 10 hari setelah lindi pertama kali menetes. Pada penelitian tahapan II dilakukan isolasi dan karakterisasi mikroorganisme secara makroskopis dan mikroskopis yang terdapat pada TKKS fraksi serat campuran yang telah mengalami fermentasi spontan. Disamping itu juga dilakukan identifikasi dan karakterisasi mikroorganisme yang terkandung pada lindi hasil fermentasi spontan tersebut. Terhadap mikroorganisme tersebut juga dilakukan uji aktivitas dan karakterisasi enzim ligninase serta pengamatan angka lempeng total. Pelaksanaan penelitian tahap II bersifat eksploratif. Pada penelitian tahap III lindi yang dihasilkan dari penelitian tahap I digunakan untuk proses biodelignifikasi TKKS fraksi serat panjang. Pada penelitian tahap III dilakukan variasi penambahan lindi terhadap jumlah TKKS fraksi serat panjang yang digunakan, yakni 1%, 3%, 5%, 7% dan 9%. Penelitian ini menggunakan desain rancangan acak lengkap dengan 3 kali ulangan. Data dianalisis secara statistika dengan uji F, jika hasil menunjukkan perbedaan akibat dari perlakuan, maka dilanjutkan dengan Duncan’s New Multiple Range Test pada taraf nyata 5%. Hasil perlakuan terbaik dari hasil penelitian tahap III yang ditunjukkan dengan persentase degradasi lignin tertinggi atau kadar lignin terendah pada serat hasil biodelignifikasi digunakan sebagai bahan baku pulp untuk penelitian tahap IV. Pada penelitian tahap IV dilakukan pulping dengan proses soda. Pada proses ini dilakukan karakterisasi pulp yang melalui proses perlakuan pendahuluan (biodelignifikasi) dan sebagai pembanding digunakan TKKS fraksi serat panjang tanpa proses perlakuan pendahuluan sebelum dilakukannya proses pulping. Data yang diperoleh dianalisis mengunakan uji T berpasangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lama fermentasi spontan berpengaruh nyata terhadap kadar air, kadar lemak, kadar nitrogen, kadar fosfor dan kadar kalium TKKS fraksi serat campuran. Semakin lama proses fermentasi maka kecenderungan terjadi penurunan kandungan nutrisi (lemak, nitrogen, fosfor dan kalium) yang ada pada TKKS. Disamping itu berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa lama biodelignifikasi spontan TKKS fraksi serat campuran berpengaruh nyata terhadap kadar hemiselulosa, kadar selulosa dan kadar lignin. Biodelignifikasi selama 2 hari setelah lindi pertama kali menetes (perlakuan H+2) merupakan waktu yang efektif untuk menguraikan lignin dengan persentase degradasi lignin sebesar 25,95%. Perlakuan H+2 dapat digunakan sebagai rujukan lama waktu biodelignifikasi TKKS fraksi serat campuran yang efektif sebagai upaya penyediaan bahan baku pulp yang menginginkan kadar lignin yang rendah namun selulosa sedikit mengalami penguraian. Hasil pengamatan mikrobiologi menunjukkan adanya kapang dan bakteri yang bersifat ligninolitik pada TKKS fraksi serat campuran hasil biodelignifikasi spontan dan lindinya. Hasil isolasi kapang yang dilakukan menunjukkan bahwa terdapat sebanyak 5 isolat kapang dari substrat TKKS fraksi serat campuran yang telah mengalami biodelignifikasi dan 3 isolat kapang dari substrat lindi. Diketahui spesies kapang yang diisolasi dari TKKS fraksi serat campuran yang telah mengalami biodelignifikasi adalah Aspergillus sp. (isolat S1), Chrysosporium sp. (isolat S2), Aspergillus sp. (isolat S4), Chrysosporium sp. (isolat S7) dan Penicillium sp. (isolat S8), sedangkan spesies kapang yang diisolasi dari lindi hasil biodelignifikasi adalah Penicillium sp. (isolat A3), Aspergillus sp. (isolat A5), dan Chrysosporium sp. (isolat A6). Semua kapang yang diisolasi memiliki aktivitas ligninase yang berbeda. Aktivitas lakase tertinggi pada isolat S5 dengan suhu optimum 500C dan pH 6, lignin peroksidase pada isolat A5 dengan suhu optimum 350C dan pH 6, serta mangan peroksidase pada isolat S2 dengan suhu optimum 300C dan pH 7. Hasil isolasi bakteri terhadap substrat TKKS fraksi serat campuran yang telah mengalami biodelignifikasi spontan terdapat sebanyak 5 isolat bakteri (F1, F2, F3, F4 dan F5) dan 1 isolat bakteri (L9) dari substrat lindi. Hasil identifikasi menunjukkan isolat F1, F4 dan L9 tergolong ke dalam genus Corynebacterium spp, isolate F2 dan F3 tergolong ke dalam genus Proteus spp, dan isolat F5 teridentifikasi sebagai Staphylococcus aureus. Semua bakteri yang diisolasi memiliki aktivitas ligninase yang berbeda. Aktivitas lakase tertinggi pada isolat F3 dengan suhu optimum 500C dan pH 5, lignin peroksidase pada isolat F4 dengan suhu optimum 350C dan pH 5, serta mangan peroksidase pada isolat F1 dengan suhu optimum 300C dan pH 5. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa penambahan substrat lindi pada proses biodelignifikasi tandan kosong kelapa sawit fraksi serat panjang berpengaruh nyata terhadap kadar hemiselulosa, selulosa dan lignin. Semakin banyak lindi yang ditambahkan semakin tinggi persentase degradasi komponen lignoselulosa yang terjadi. Persentase degradasi lignin tertinggi sebesar 6,94%, dengan persentase hemiselulosa sebesar 9,10% dan persentase degradasi selulosa sebesar 5,70%. Serat hasil penelitian tahap III dijadikan sebagai bahan baku untuk pembuatan lembaran pulp dan hasil penelitian menunjukkan karakteristik lembaran pulp yang melalui perlakuan pendahuluan (biodelignifikasi) lebih baik dibandingkan dengan lembaran pulp yang seratnya tanpa melalui perlakuan pendahuluan (biodelignifikasi). Adapun karakteristik lembaran pulp dengan perlakuan pendahuluan, yaitu rendemen pulp 96,97%, bilangan kappa pulp 13,91, gramatur lembaran pulp 76,85 g/m2, ketahanan tarik lembaran pulp 0,74 kN/m dan derajat putih lembaran pulp 62,67%. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa lama fermentasi spontan berpengaruh nyata terhadap kadar air, kadar lemak, kadar nitrogen, kadar fosfor, kadar kalium, kadar hemiselulosa, selulosa dan lignin TKKS fraksi serat campuran. Biodelignifikasi selama 2 hari setelah lindi pertama kali menetes merupakan waktu yang efektif untuk menguraikan lignin dengan persentase degradasi lignin sebesar 25,95%. Hasil penelitian juga menyimpulkan bahwa isolasi kapang yang dilakukan menunjukkan bahwa terdapat sebanyak 5 isolat kapang (S1, S2, S4, S7, dan S8) dari substrat TKKS fraksi serat campuran yang telah mengalami biodelignifikasi spontan dan 3 isolat kapang (A3, A5, dan A6) dari substrat lindi. Hasil karakterisasi spesies kapang yang menunjukkan bahwa isolat S1, S4, dan A5 merupakan Aspergillus sp., isolat S2, S7 dan A6 merupakan Chrysosporium sp., dan isolat S8 dan A3 merupakan Penicillium sp. Hasil isolasi bakteri terhadap substrat TKKS fraksi serat campuran yang telah mengalami biodelignifikasi spontan diperoleh terdapat sebanyak 5 isolat bakteri (F1, F2, F3, F4 dan F5) dan 1 isolat bakteri dari substrat lindi (L9). Hasil identifikasi menunjukkan isolat F1, F4 dan L9 merupakan Corynebacterium spp, isolat F2 dan F3 merupakan Proteus spp, dan isolat F5 merupakan Staphylococcus aureus. Semua kapang dan bakteri yang diisolasi memiliki aktivitas ligninase yang berbeda. Masing-masing aktivitas lakase tertinggi terdapat pada isolat S2 dan F3, aktivitas lignin peroksidase tertinggi pada isolat A5 dan F4, serta aktivitas mangan peroksodase tertinggi pada isolate S2 dan F1. Aktivitas lakase optimum isolat S5 pada suhu optimum 500C dan pH 6, aktivitas lignin peroksidase optimum isolat A5 pada suhu optimum 350C dan pH 6, serta aktivitas mangan peroksidase optimum isolat S2 pada suhu optimum 300C dan pH 7. Aktivitas lakase optimum isolat F3 pada suhu optimum 500C dan pH 5, aktivitas lignin peroksidase optimum isolat F4 pada suhu optimum 350C dan pH 5, serta aktivitas mangan peroksidase isolat F1 pada suhu optimum 300C dan pH 5. Berdasarkan hasil penelitian disimpulkan bahwa penambahan lindi pada proses biodelignifikasi tandan kosong kelapa sawit fraksi serat panjang berpengaruh nyata terhadap kadar hemiselulosa, selulosa dan lignin. Semakin banyak lindi yang ditambahkan semakin tinggi persentase degradasi komponen lignoselulosa yang terjadi. Disamping itu juga dapat disimpulkan bahwa karakteristik lembaran pulp yang melalui perlakuan pendahuluan (biodelignifikasi) lebih baik dibandingkan dengan lembaran pulp yang tanpa melalui perlakuan pendahuluan.

Actions (login required)

View Item