Modifikasi Kimia Lignin Menuju Polimer Biobased
Download as DOC, PDF0 likes4,275 views
Makalah ini membahas tentang modifikasi kimia lignin menuju polymer biobased. Lignin merupakan salah satu komponen penting dalam kayu yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan polymer biobased. Polymer biobased dapat digunakan sebagai pengganti plastik sebagai kemasan yang ramah lingkungan. Makalah ini juga membahas tentang pengertian lignin dan polymer biobased, sumber lignin, serta potensi lignin sebagai bahan baku industri
More Related Content
What's hot (20)
Viewers also liked (10)
Similar to Modifikasi Kimia Lignin Menuju Polimer Biobased (20)
Modifikasi Kimia Lignin Menuju Polimer Biobased
- 1. MAKALAH OPINI DAN ANALISIS MODIFIKASI KIMIA LIGNIN MENUJU POLYMER BIOBASED Disusun oleh: M. FAHRUDI HARTANTO 155100300111016 RIYADLOTUL ULA 155100300111018 AHMAD SULTONUL FIKRI 155100300111019 JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2016
- 2. 2 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan yang Maha Esa karena dengan rahmat, taufik dan hidayahnya kami dapat menyelesaikan pembuatan makalah opini dan analisis Modifikasi Kimia Lignin Menuju Polymer Biobased ini dengan baik meskipun banyak kekurangan di dalamnya. Kami berterima kasih kepada Ibu Ir. Maimunah Hindun Pulungan, MS sebagai dosen pengampu mata kuliah Pengetahuan Bahan Agroindustri Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya. Kami sangat berharap makalah ini berguna dan bermanfaat dalam rangka menambah wawasan serta pengetahuan kita mengenai proses dan pengertian Biobased dari lignin. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan makalah ini masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu kami mengharap kritik dan saran demi perbaikan makalah yang telah penulis buat di masa yang akan datang. Semoga makalah yang kami susun dapat berguna bagi diri sendiri dan orang lain yang membacanya. Sebelumnya kami memohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di masa depan. Malang, 14 Maret 2016 Tim Penyusun
- 3. 3 DAFTAR ISI SAMPUL i KATA PENGANTAR.... 2 DAFTAR ISI... 3 PEMBAHASAN 1. Pengertian Lignin dan Polimer Biobased... 4 2. Penghasil Lignin dalam industry Biobased. 6 3. Ketersediaan Lignin di Dunia..... 7 PENUTUP 1. KESIMPULAN... 9 2. SARAN 10
- 4. 4 PEMBAHASAN 1. Pengertian Lignin dan Polimer Biobased Kayu terdiri atas berbagai komponen penting seperti senyawa ekstraktif, karbohidrat dan lignin. Lignin berasal dari bahasa latin yaitu lignum yang berarti kayu. Lignin adalah senyawa polimer yang banyak dan penting dalam dunia tumbuhan selain selulosa dan merupakan polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana yang diikat dengan C-O-C dan C-C. Polimer lignin tidak dapat dikonversi ke monomernya tanpa mengalami perubahan pada bentuk dasarnya. Lignin bersifat tahan terhadap hidrolisa disebabkan oleh adanya ikatan arilalkil dan ikatan eter. Pada suhu tinggi, lignin dapat mengalami perubahan struktur dengan membentuk asam format, metanol, asam asetat, aseton, vanilin dan lain-lain, sedangkan bagian lainnya mengalami kondensasi (Ariani, 2007). Lignin mengisi ruang di dinding sel antara komponen selulosa, hemiseluosa dan pektin terutama di tracheid dan sel-sel xylem clereid, sehingga lignin berperan penting dalam sistem penyaluran air dan nutrisi pada sebuah tanaman. Pada batang tumbuhan, lignin berfungsi sebagai bahan pengikat komponen penyusun lainnya sehingga suatu pohon bisa berdiri tegak (seperti semen yang mengikat beton) Lignin merupakan polimer amorf dimana struktur kimianya sangat berbeda dengan selulosa dan hemiselulosa. Lignin merupakan polimer amorf dengan struktur kimia yang berbeda dari selulosa dan hemiselulosa. Kadar lignin ditentukan oleh jenis kayu, semakin tinggi kadar lignin, semakin baik untuk bahan baku pulp. Seperti halnya selulosa,
- 5. 5 kandungan lignin dalam kayu juga dapat digunakan untuk memprediksi sifat pulp yang dihasilkan (Casey, 1980). Polimer biobased adalah ikatan polimer yang memiliki sifat hidrofilik dan dalam kenyataan di industry sering menggantikan penggunaan bahan plastic sebagai kemasan. Polimer biobased merupakan polisakaridaa yang berasal dari pati, alginat, selulosa, kitosan, karagenan atau pektin yang memenuhi syarat untuk menjadi pengemas. Pengemas jenis ini dapat membeentuk ikatan polimer yang menunjukkan sifat pereabilitas gas yang sangat baik sehingga bisa memodifikasi atmosfer yang berguna untuk memperpanjang umur simpan produk tanpa menciptakan kondisi anaerobik (Baldwin et al, 1995). Selain itu, kemasan dari polisakarida dapat digunakan untuk memperpanjang umur simpan dari makanan dengan mencegah dehidrasi, ketengikan oksidatif, dan pencoklatan. Namun, karena sifatnya yang hidrofilik, kemasan ini memiliki kekurangan dalam ketahanan terhadap uap air. Pengemas dengan bahan biodegradable terus dikembangkan dengan cara mengombinasikan berbagai polimer dan zat organik sehingga sifat yang dihasilkan lebih baik. Pengunaan bahan-bahan organik tersebut menjadikan pengemas yang dihasilkan berorientasikan bahan natural atau biobased. Dua atau lebih material dapat dikombinasikan untuk meningkatkan karakteristik pertukaran udara, kontaknya pengemas dengan produk, ataupun permeabilitas kelembaban dan uap air. Pengemas biodegradable ini umumnya berupa film yang kemudian digunakan sebagai pembungkus produk. Film komposit terdiri dari lipid dan campuran antara protein ataupun polisakarida dengan memanfaatkan kelebihan masing-masing komponen penyusun. Untuk mendapatkan manfaat tersebut maka film yang dibuat bisa diaplikasikan dalam bentuk emulsi ataupun film bilayer. Plasticizer dapat dijadikan bahan tambahan untuk memodifikasi karakteristik mekanis film yang dihasilkan. Contoh kombinasi yang dapat dihasilkan yaitu campuran antara minyak sayur, gliserin, asam sitrat, dan antioksidan yang dapat mencegah ketengikan produk. Hal tersebut dapat terjadi karena film komposit tersebut berperan sebagai pertahanan terhadap kelembaban udara, memperketat transfer oksigen, dan pembawa antioksidan ke seluruh bagian produk. Contoh lain dari film komposit adalah nanokomposit yang berasal dari pati yang dicampur dengan silikat. Avella (2005) menyatakan bahwa pembuatan tersebut dilakukan
- 6. 6 dengan mendispersikan lapisan silikat fungsional ke dalam pati termoplastik melalui teknik proses polimer leleh (polymer melt processing technique). Bahan yang digunakan untuk membuat film nanokomposit tersebut dicampur menggunakan ekstruder sehingga dihasilkan granula-granula yang kecil. Granula tersebut kemudian dijadikan film dengan polymer melt processing technique. Film yang dihasilkan memiliki karakteristik fisik yang beragam tergantung dari perbandingan komposisi penyusun pengemas. Selain itu film nanokomposit tersebut memiliki kemampuan migrasi yang rendah sehingga bisa melindungi produk pangan dari kontaminasi logam dan air. 2. Penghasil Lignin dalam industry Biobased Gugus fungsi sangat mempengaruhi reaktivitas lignin. Teknik-teknik analisis modern telah banyak dikembangkan untuk mengidentifikasi gugus fungsi lignin terutama spektroskopi (UV, IR, 1 H NMR dan 13 C NMR). Sjostrom (1995) menyatakan bahwa perkusor-perkusor polimer lignin mengandung gugus-gugus metoksil yang karaktersitik dan beberapa gugus aldehida ujung dalam rantai samping. Hanya relatif sedikit gugus hidroksil fenolik yang bebas, yakni yang berikatan dengan unit-unit fenil propana yang berdekatan. Terutama unit-unit siringil dalam lignin kayu keras teresterifikasi secara ekstensif. Disamping gugus-gugus tersebut, gugus-gugus hidroksil alkohol dan gugus- gugus karbonil dimasukkan kedalam polimer akhir selama proses polimerisasi dehidrogenatif. Dalam beberapa spesies kayu cukup banyak gugus hidroksil alkohol teresterifikasi dengan asam p-hidroksibenzoat atau asam p-hidroksisinamat. Ester- ester dari asam p-hidroksibenzoat adalah khas dalam lignin aspen, sedangkan ester- ester dalam asam p-hidroksisinamat terdapat dalam lignin bambu dan rumput. Asam- asam tersebut lebih suka membentuk ester-ester dengan gugus 粒-hidroksil dalam rantai samping lignin.
- 7. 7 Tabel 2.2. Gugus-gugus Fungsi Lignin (setiap 100 unit C6C3) (Sumber : Sjostrom, 1995) Gugus Lignin Kayu Lunak Lignin Kayu Keras Metoksil 92-97 139-158 Hidroksil Fenol 15-30 10-15 Benzil alcohol 30-40 50-50 Karbonil 10-15 - Menurut Fengel dan Wegener (1995) struktur molekul lignin sangat berbeda bila dibandingkan dengan polisakarida karena terdiri atas sistem aromatik yang tersusun atas unit-unit fenil propana. Selama perkembangan sel, lignin dimasukkan sebagai komponen terakhir dalam dinding sel, menembus diantara fibril-fibril sehingga memperkuat dinding sel. p-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol merupakan senyawa induk (prekursor) primer seperti pada gambar 2.2 dan prekursor tersebut merupakan unit pembentuk lignin. 3. Ketersediaan Lignin di Dunia Ketersediaan lignin dapatdiatakan sangat merata, setiap tanaman dengan kayu lunak maupun kayu keras memiliki kandungan lignin yang dapat dimanfaatkan. Lignin merupakan produk massa tumbuh-tumbuhan yang secara biologis paling lambat dirusak. Dengan demikian, lignin merupakan sumber utarna bahan organik yang larnbat dirusak oleh asam-asam fuminat yang terdapat di dalam. tanah. Lignin. memiliki spektrum serapan absorpsi ultraviolet (UV) yang khas dan memberikan reaksi warna yang khas dengan banyak fenol dan amino aromatik (Fengel, D. and Wegener, G., 1995). Kadar kandungan lignin pada tumbuhan sangat bervariasi. Pada spesies kayu kandungan lignin berkisar antara. 20-40%. Apabila dipanaskan dengan Ca-bisulfit dalam NaOH dengan suatu. tekanan tinggi, maka lignin ini akan larut dan tertinggal hanya selulosanya saja. Lignin terbagi atas 2 kelas menurut unsur strukturnya yaitu lignin guaiasil dan lignin guaiasil-siringil. Lignin guaiasil terdapat pada kayu jarum dengan prekursor
- 8. 8 koniferil alkohol, sedangkan lignin guaiasil-siringil terdapat pada kayu berdaun lebar dengan prekursor koniferil alkohol dan sinapil alkohol (Achmadi, 1990). Dalam tumbuhan berkayu, kandungan lignin bervariasi antar jenis kayu dan antar kelompok kayu daun jarum dan kayu daun lebar. Konsentrasi lignin tertinggi terdapat pada lamela tengah dan dengan konsentrasi yang lebih rendah terdapat dalam dinding sekunder sel serat. Akan tetapi, oleh karena tebalnya dinding sekunder, paling sedikit 70% lignin kayu terdapat dalam dinding sekunder (Sjostrom, 1995). Kayu daun jarum (gymnospermae), kayu daun lebar (dikotil, angiospermae) dan rerumputan (monokotil, angiospermae) berbeda dalam hal kandungan unit-unit guaiasil, siringil, dan p-hidroksifenil (Fengel & Wegener 1984). Kayu daun jarum yang termasuk gymnospermae mengandung terutama lignin guaiasil, dan sedikit unit p- hidroksifenil. Sementara itu, kayu daun lebar dari kelompok angiospermae memiliki tipe lignin guaisil-siringil yang mengandung unit siringil sebagai tambahan dari unit guaiasil dan p-hidroksifenil. Lignin guaiasil terutama merupakan polimer koniferil alkohol sedangkan lignin guaiasil-siringil tersusun dari guaiasil dan siringil dengan perbandingan tertentu, di samping sejumlah kecil unit p-hidroksifenil. Variabilitas komposisi lignin jauh lebih besar pada jenis kayu daun lebar dibandingkan dengan jenis kayu daun jarum. Menurut Fengel dan Wengener (1995) di dalam kayu, kandungan lignin berkisar antara 20-40%. Kayu lunak normal (softwood) mengandung 26-32% lignin, sedangkan kandungan lignin kayu keras (hardwood) adalah 35-40%. Tabel 2.1. Kadar Lignin (Metode Klason) dari Berbagai Bahan Baku (Sumber : Ariani, 2007) No. Bahan Baku Kadar Lignin (%) 1 Eceng Gondok 15,90 2 Damen Giling 25,48 3 Bambu Beru 20,78 4 Pinus Merkuri 24,35 5 Eucalyptus 27,36
- 9. 9 PENUTUP 1. Kesimpulan Lignin merupakan salah satu kandungan dari sel tumbuhan yang memiliki tekstur yang kasat/ serat. Lignin terbentuk dari proses fotosintesis tumbuhan. Lignin memiliki fungsi yang beraneka ragam. Salah satunya adalah untuk membuat biobased. Biobased merupakan sejenis kemasan yang terbuat dari bahan baku biologis yang berasal dari lignin.Kegunaannya dapat terurai dengan baik oleh mikroba dibandingkan dengan kemasan jenis lain. Biobased dapat pula didaur ulang untuk digunakan kembali. Tanaman yang mengandung lignin antara lain adalah eceng gondok, bambu beru, pinus merkuri, Eucalyptus (pohon kayu putih). Tumbuhan tersebut terdapat banyak di dunia, terlebih lagi adalah eceng gondok. Pembuatan Biobased dapat
- 10. 10 mengurangi pencemaran lingkungan sekaligus menambah nilai guna dari enceng gondok. Hasil diskusi yang kelompok kami lakukan adalah memberikan tanggapan/ jawaban bahwa kami setuju dengan adanya biobased dari lignin. Kelompok kami mengacu pada tanaman eceng gondok yang nantinya akan dijadikan bahan baku lignin sebagai biobased. Hal ini dikarenakan tindakan tersebut dapat mengurangi pencemaran terutama area persawahan dan sungai. Namun perlu diperhatikan pula terkait dengan bahan baku untuk membuat biobased dari lignin ini memerlukan bahan baku tumbuhan yang relatif jarang terdapat di dunia. Sehingga eceng gondok merupakan solusi dan pilihan yang tepat untuk bahan bakunya. Sisanya, sampah penggunaan biobased yang lebih mudah diuraikan dalam waktu dekat dan dapat dilakukan daur ulang 2. Saran Seharusnya dalam pengerjaan makalah opini ini, dibutuhkan kerjasama dalam tim dan pembagian tugas yang merata. Pembagian tugas yang kurang merata dapat memberatkan anggota kelompok yang lain. Dengan adanya pembagian tugas yang merata, makalah opini ini dapat diselesaikan dengan baik dan benar. DAFTAR PUSTAKA Achmadi, S. S. 1990. Kimia Kayu. Departemen Pendidikan dan Kebudayan Direktorat Jenderal pendidikan Tinggi Pusat Universitas Ilmu Hayat IPB. Bogor. Avella, Maurizio, Jan J. De Vlieger, Maria Emanuela Errico, Sabine Fischer, Paolo Vacca, and Maria Grazia Volpe. 2004. Biodegradable starch/clay nanocomposite films for food packaging applications. Food Chemistry 93 (2005) 467474. Avella, M. 2005. Eco-Challenges of bio-based polymer composites. Materials, 2, 911- 925. Ariani, Ani, 2007. Peningkatan Berat Badan pada Bayi Prematur yang Mendapat ASI, PASI, dan Kombinasi ASI-PASI. USUpress : Medan: Majalah kedokteran Nusantara Volume 40 No. 2 Juni 2007.
- 11. 11 Baldwin, B.G., Sanderson, M.J., Porter, J.M., Wojciechowski, M.F.,Campbell, C.S., Donoghue, M.J., 1995. The ITS region of nuclear ribosomal DNA-A valuable source of evidence on Angiospermphylogeny. Ann. Mo. Bot. Gard. 82, 247277. Casey, J. P. 1980. Pulp and paper chemistry and chemical technology. Third edition, Vol. 1. A Willey-Interscience Publisher Inc., New York. D. Fengel., G. Wenger., 1995. Kayu, Kimia Ultra Struktur Reaksi Reaksi. Gajah Mada University Pers, Yogyakarta. Fadhli, Hayul. 2015. Lignin. http://haiyulfadhli.blogspot.co.id/2015/11/lignin.html, diakses 17 Maret 2016. Fengel, D. and Wegener, G (1984). Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Walter de Gruyter, Berlin. Fengel, D. and G.Wegener. 1995. Kayu, Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi. edisi 1, Yogyakarta : Gajah Mada University Press. Ningsih, Endang Wuragil. 2008. PERTUMBUHAN, KANDUNGAN SELULOSA DAN LIGNIN PADA RAMI (Boehmeria nivea L. Gaudich) DENGAN PEMBERIAN ASAM GIBERELAT (GA3). Surakarta : UNS. Pasaribu Gunawan, Bonifasius Sipayung & Gustan Pari. ANALISIS KOMPONEN KIMIA EMPAT JENIS KAYU ASAL SUMATERA UTARA. Sumatra Utara: forda- mof. Ruban, S. Wilfred. 2009. Biobased Packaging - Application in Meat Industry. Veterinary World, Vol.2(2): 79-82. Sjostrom, S., (1995)Kimia kayu, Dasar-dasar dan Penggunaan, terjemahan Gajah Mada University Press, Yogyakarta.