Optimasi Pretreatment Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Natrium Hidroksida (NaOH) dan Pemanasan Microwave

KARTIKA SAPTARI P, Dr. Wagiman, STP., M.Si.; Annisa Dwi Astari, STP., MT.

2021 | Skripsi | S1 TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

TKKS merupakan limbah padat dari proses pengolaan kelapa sawit. TKKS dapat diolah menjadi biogas karena memiliki kandungan holoselulosa (hemiselulosa dan selulosa) yang tinggi. Kandungan utama TKKS meliputi lignin, hemiselulosa, dan selulosa secara berturut-turut sebesar 18,2 sampai 21,8 persen, 21,1 sampai 23,3 persen, dan 41,5 sampai 46,4 persen. TKKS cenderung memiliki struktur yang kompleks dan sulit untuk diuraikan. Hal tersebut menghambat mikroorganisme untuk mengakses dan mengubah holoselulosa menjadi gas metana sehingga diperlukan tahapan pretreatment. Pretreatment menggunakan NaOH dan pemanasan microwave merupakan salah satu alternatif untuk meningkatkan aksesibilitas mikroorganisme terhadap holoselulosa pada produksi biogas. Kondisi pretreatment yang optimal dicapai saat parameter derajat delignifikasi, recovery hemiselulosa, dan kenaikan selulosa maksimal. Pada penelitian ini, Response Surface Methodology (RSM) digunakan untuk menentukan kondisi optimal pretreatment. Rancangan percobaan yang digunakan yaitu Box-Behnken Design sebanyak 3 faktor perlakuan yang meliputi konsentrasi NaOH (persen w/V), rasio larutan NaOH:TKKS, dan waktu pemanasan microwave (menit). Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa kondisi pretreatment yang optimal yaitu pada konsentrasi NaOH sebesar 2 persen, rasio larutan NaOH:TKKS sebesar 5:1, dan waktu pemanasan microwave selama 18 menit. Pada kondisi pretreatment tersebut, derajat delignifikasi, recovery hemiselulosa, dan kenaikan selulosa yang dicapai secara berturut-turut yaitu sebesar 20,6 kurang lebih 2,47 persen, 86,9 kurang lebih 3,19 persen, dan 30,7 kurang lebih 1,24 persen. Uji SEM menunjukkan hasil dimana tekstur permukaan bertambah kasar dan ditemukan adanya retakan-retakan pada permukaan yang mengindikasikan adanya penguraian dinding sel TKKS. Sementara itu, hasil uji EDX menunjukkan penurunan kandungan unsur C dan peningkatan kandungan unsur O yang mengindikasikan adanya kenaikan kandungan selulosa diiringi dengan penurunan kandungan hemiselulosa dan lignin.

Oil palm empty fruit bunches (OPEFB) are solid waste produced by palm oil industry. OPEFB have a great potency as raw materials in biogas production because of its high holocellulose (hemicellulose and cellulose) content. OPEFB predominantly contain 18.2 to 21.8 percent lignin, 21.1 to 23.3 percent hemicellulose, and 41.5 to 46.4 percent cellulose. OPEFB tend to have a recalcitrant structure that inhibits microorganisms to accessing and converting holocellulose into methane thus require an efficient pretreatment step. NaOH pretreatment combined with microwave heating may be a good fit to increase the accessibility of microorganisms to holocellulose in biogas production. Optimal pretreatment conditions achieved when delignification degree, hemicellulose recovery, and cellulose content enhancement are maximized. In this research, Response Surface Methodology (RSM) was used to determine the optimal pretreatment conditions. The design experiment used was Box-Behnken Design using three factor including NaOH concentration (percent w/V), NaOH solution:OPEFB ratio, and microwave heating time (minute). The results showed that the optimal pretreatment conditions were achieved at 2 percent NaOH concentration, 5:1 NaOH solution:OPEFB ratio, and 18 minutes of microwave heating time. Under these optimal pretreatment conditions, delignification degree, hemicellulose recovery, and cellulose content enhancement were 20.6 plus minus 2.47 percent, 86.9 plus minus 3.19 percent, and 30.7 plus minus 1.24 percent respectively. Scanning Electron Microscope (SEM) imagery revealed the appearance of cracks and the roughened texture of OPEFB surface which indicated the breakdown of the cell walls. Meanwhile, Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) analysis showed the increasing amount of C element and decreasing amount of O element indicated the increasing content of cellulose along with the declining content of hemicellulose and lignin.

Kata Kunci : Pretreatment, TKKS, Natrium Hidroksida, Microwave