Artikel review

FAKTAN NATRIUM LIGNOSULFONAT UNTUK DETERJEN DARI LIGNIN LIMBAH BIOMASSA MELALUI PROSES SULFONASI
Baitiah
Politeknik Negeri Lhokseumawe
[email protected]
Abstrak
Artikel ini bertujuan untuk mengkaji proses pembuatan surfaktan natrium lignosulfonat dengan memanfaatkan limbah biomassa sebagai bahan baku, dan membandingkan karakteristik surfaktan yang dihasilkan dengan karakteristik surfaktan komersil juga meninjau metode sulfonasi lignin dalam pembuatan surfaktan natrium lignosulfonat. Hasil ulasan menunjukkan bahwa surfaktan yang didapatkan dipengaruhi oleh kadar lignin yang ada dalam bahan baku dan konsentrasi pelarut yang digunakan saat sulfonasi, semakin tinggi kadar lignin dalam bahan baku maka semakin tinggi surfaktan natrium lignosulfonat yang di dihasilkan.
Kata kunci: Surfaktan, Lignin, Sulfonasi
Pendahuluan
Surfaktan merupakan salah satu bahan baku yang banyak digunakan pada berbagai industri antara lain sebagai emulsifier, defoaming, detergency, corrosion inhibition, dan hair conditioning. Di dalam deterjen digunakan surfaktan natrium lignosulfonat 20-40 % Maka dari itu perlu dikembangkan cara pembuatan surfaktan natrium lignosulfonat dengan bahan baku limbah biomassa yang tidak mempunyai nilai jual yang tinggi sehingga dapat memberi nilai pada limbah tersebut.
Limbah biomassa dapat digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan surfaktan karena di dalam limbah biomassa mengandung lignin yang dapat di sulfonasi menjadi surfaktan natrium lignosulfonat. Contoh limbah biomassa yang di gunakan dalam pembuatan surfaktan antara lain ampas tebu, tempurung kelapa, jerami padi, bambu, tandan kosong kelapa sawit dan sekam padi.
Table 1. lignin yang terkandung dalam limbah biomassa
Sumber
Jenis biomassa
Jumlah lignin (%)

Saleh, 2016
Ampas tebu
22,09

Saufiyah, 2015
Sekam padi
15,4

Sirait, 2013
Tempurung kelapa
29,4

Murni, 2013
Jerami padi
12-16

Andriani, 2013
Bambu
19,8-26,9

Rachim, 2012
Tandan kosong kelapa sawit
22,84

Mekanisme terbentuknya lignosulfonat dari lignin terjadi melalui dua reaksi, yaitu hidrolisis dan sulfonasi. Hidrolisis merupakan reaksi pemecahan molekul lignin/lignosulfonal (polimer) menjadi molekul yang lebih kecil. Dengan pemecahan molekul ini maka lignosulfonat dapat larut dalam air. Sulfonasi merupakan gugus hydrophilic sehingga menyebabkan struktur amphipatic (surfaktan), yaitu gugus hydrophilic atau gugus yang sedikit tertarik kuat pada molekul air. Reaksi yang terjadi pada proses sulfonasi lignin ini termasuk reaksi irreversible dan bersifat endotermis. Suhu dan pH merupakan faktor yang paling berpengaruh pada reaksi pembentukan lignosulfonat ini. Semakin tinggi temperatur, laju reaksi juga akan semakin besar.

Gambar 1.1 reaksi lignin dengan natrium bisulfite
Penulisan artikel ini bertujuan untuk menjelaskan cara pembuatan surfaktan natrium lignosulfonat dari lignin berbagai limbah biomassa dimana nantinya akan memberi nilai jual yang tinggi pada limbah yang saat ini hanya dibuang dan mencemari lingkungan. Dalam artikel ini juga akan diidentifikasikan karakteristik surfaktan berdasarkan tinjauan beberapa penelitian.

Surfaktan Natrium Lignosulonat dari Lignin Limbah Biomassa
Surfaktan yang merupakan kepanjangan dari surface active agent adalah suatu senyawa kimia yang dapat mengaktifkan permukaan suatu zat lain yang awalnya tidak dapat berikteraksi. Surfaktan memiliki karakter yang unit karena dapat berinteraksi dengan senyawa yang polar dan juga non polar. Hal ini dikarenakan sruktur surfaktan yang memiliki gugus polar dan non polar sekaligus. Surfaktan memiliki beberapa jenis yang dibagi berdasarkan jenis dari headnya, yaitu surfaktan anionik, surfaktan kationik, surfaktan nonionik, dan surfaktan amfoterik (Awim ,2017).
surfaktan natrium lignosulfonat dapat dihasilkan dari pemanfaatan limbah biomassa sebagai bahan baku, Karena pada umunya limbah biomassa memiliki kandungan lignin yang merupakan komponen utama dalam proses pembuatan surfaktan natrium lignosulonat. Banyak penelitian yang menunjukkan proses pembuataan surfaktan natrium lignosulfonat dengan metode sulfonasi lignin. Metode ini dipengaruhi oleh kadar lignin dan jenis pelarut yang digunakan, semakin banyak kadar lignin dalam bahan baku maka yield surfaktan yang didapatkan juga semakin meningkat begitu juga dengan pelarut yang digunakan, sebaiknya pelarut yang dipakai mengandung asam sulfonat seperti natrium bisulfit.
Rendemen surfaktan natrium lignosulfonat dari limbah biomassa ampas tebu optimum yaitu 20,717 % di dapatkan dengan sulfonasi lignin dengan menvariasikan pelarut natrium lignosulfonat (saleh, 2016), dari bahan baku sekam padi dengan metode sulfonasi langsung di dapatkan surfaktan natrium lignosulfonat optimum 1,19 %, hal ini disebabkan karena kandungan lignin didalam sekam padi lebih sedikit yaitu 15 % (Saufiyah, 2015), berbeda dengan bahan baku jerami padi dimana lignin jerami padi disulfonasi dengan pelarut natrium bisulfit dan di dapatkan SLS optimum yaitu 2,5 % (murni, 2013). Rendemen yang didapatkan sangat dipengaruhi oleh kandungan lignin dalam baku, semakin banyak lignin yang terkandung dalam bahan baku (limbah biomassa) maka akan semakin tinggi juga surfaktan natrium lignosulfonat yang dihasilkan.
Metode Sulfonasi Lignin
Lignin merupakan polimer alam yang terdapat dalam tumbuhan yang mempunyai struktur yang sangat beraneka ragam tergantung dari jenis tanamannya. Namun, secara umum lignin merupakan senyawa polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana yang diikat dengan gugus C-O-C dan C-C. Lignin berpotensi besar jika diaplikasikan dalam berbagai industri karena lignin memiliki banyak manfaat (Lubis, 2007).
Sulfonasi pada lignin dilakukan untuk megubah sifat hidrolisis lignin yang tidak larut dalam air dengan memasukkan gugus sulfonat yang lebih polar dari gugus hidroksil, sehingga dapat meningkatkan sifat hidrosilitasnya dan menjadi lignosulfonat yang larut dalam air. Proses sulfonasi dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain nisbah reaktan, suhu reaksi, waktu atau lama reaksi dan pH (Syahbirin, 2008). Sulfonasi lignin dengan pereaksi natrium bisulfit sudah banyak dilakukan diantaranya dari lignin tempurung kelapa didapatkan hasil optimum pada suhu 120oC, kecepatan pengaduk 100 rpm, dan perbandingan reaktan 1 ; 0,5 yaitu sebesar 78,2 % (Sirait, 2013).
Sulfonasi lignin yang berasal dari bambu juga telah dilakukan (Andriani, 2013), lignin direaksikan dengan natrium bisulfite pada berbagai konsentrasi dengan suhu 105oC, lama reaksi 30 menit sehingga di dapatkan hasil optimum pada konsentrasi NaHSO3 30% yaitu sebanyak 28,60 %. Sulfonasi lignin yang di isolasi dari limbah tandan kosong kelapa sawit telah diteliti sebelumnya, dan didapatkan hasil optimum pada konsentrasi pelarut NaHSO3 60 % suhu reaksi 100oC yaitu sebesar 74,96 % ( suryani, 2015).
Suhu reaksi dan konsentrasi pereaksi natrium bisulfit sangat berpengaruh pada proses isolasi lignin, semakin besar konsentrasi NaHSO3 maka lignosulfonat yang di dapatkan juga semakin tinggi, hal ini disebabkan karena reaksi antara kignin dan natrium bisulfit bersifat searah.
Karakteristik surfaktan natrium lignosulfonat
Aplikasi surfaktan tergantung pada sifat-sifat surfaktan yang terdiri dari beberapa parameter antara lain bau, warna, kelrutan dalam air, nilai HLB gugus fungsi dan juga pH (Renung, 2015).
Surfaktan narium lignosulfonat berbau sulfur dan agak asam, memiliki warna kekuningan, pH 5 dan dapat larut sempurna dalam air. Selain itu surfaktan natrium lignosulfonat juga dapat dilihat dari nilai HLB yang berkisar 15-18. Untuk gugus fungsi Surfaktan narium lignosulfonat biasanya didapatkan dengan menggunakan FT-IR dimana gugus fungsi surfaktan terdiri dari beberapa komponen yaitu Alkena C=C dengan panjang gelombang berkisar 1630-1680, Sulfate S=O panjang gelombang 1350, Carbolylic acids C=O dengan kisaran panjang gelombang 1000-1300 dan ester S-OR 500-540 (saleh, 2016).
Kualitas surfaktan natrium lignosulonat dari lignin ampas tebu dapat dilihat dari karakteristiknya antara lain pH, dimana pH yang diperoleh adalah pH asam yaitu 5, warna yang dihasilkan kuning keclokatan, sedikit berbau sulfur dan agak asam, dan mampu larut sempurna dalam air. Dapat disimpulkan proses sulfonasi lignin ampas tebu menjadi natrium lignosulfonat telah berhasil (Furi, 2013) berbeda dengan surfaktan natrium lignosulfonat dari lignin tandan kosong kelapa sawit (Ardinal, 2017) karakteristik yang dihasilkan yaitu memiliki warna coklat terang, memiliki konsentrasi kritis misel (KKM) sebesar 1,6 g/l, memiliki indek emulsi 35% pada pada system bensin air dan 56% pada sistem minyak kelapa air.
Kesimpulan
Pembuatan surfaktan natrium lignosulfonat dengan metode sulonasi lignin limbah biomassa sangat dipengaruhi oleh jenis limbah yang dtentukan, apabila didalam limbah tersebut kandungan ligninnya tinggi maka surfaktan yang dihasilkan juga semakin tinggi, dari penelitian terdahulu jumlah surfaktan terbanyak didapat dari bahan baku tempurung kelapa. Karakteristik surfaktan lignosulonat terbaik di lihat dari nilai HLB yang diperoleh, warna, bau, dan kelarutan dalam air.
Daftar pustaka
Ardinal and M.Rif’at (2017) Syntesis of Ethoxy Lignosulfonic Acid as a Surfactant from Waste of Paml Oil Empty Fruit Buch, 7 (2) pp 81-91.
A.Suryani, D.Mangunwidjaya, E.Hambali dan K.Anwar Proses Optimasi Suhu dan Konsentrasi Sodium Bisulfit (NaHSO3) pada Pembuatan Sodium Lignosulfonat Berbasis Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS). J.Tek.Ind.Pert, Vol. 18 (2) hal 127-137
Awim.D.A (2017) Pengaruh penambahan konsentrasi larutan surfaktan sodium laury sulfate (SLS) terhadap tegangan permukaan dan viskositas oli mesin pertamina endure 4 stroke.Universitas negeri Yogyakarta.
E.Andriani dan H.Nasrudin (2013) Pengaruh jenis Bambu dan Konsentrasi Natrium Bisulfit Terhadap rendemen Natrium Lignosulfonat. UNESA Journal of Chamistry, Vol. 2 (1) hal 29-35.
F.H.M.Shaleh, A.D.C. Jumail, dan F.Muhajirin (2016) Pembuatan Sodium Lignosulfonat dari Ampas Tebu. Teknoin Vol. 22 (2), hal 01-04.
Fitria, T. Fajriutami, F. Falah, W. Fatriasari, dan E. Hermiati (2016) Karakterisasi Sodium Lignosulfonat dari Lindi Hitam Ampas Tebu dengan Perlakuan Alkali. Seminar Nasional Inovasi dan Aplikasi Teknologi di Industri. Hal : 33-38
G.Syahbirin, A.A.Darwis, A.Suryani, dan W.Syafii Pengaruh Nisbah Pereaksi (Lignin Eupcalyptus-Natrium Bisulfit) dan pH awal Reaksi Sulfonasi Terhadap Karakteristik Natrium Lignosulfonat. J.Tek.Ind.Pert, Vol. 19 (2) hal 101-106
J.P.R.Sirait, N.Sihombing, dan Z.Masyitah (2013) Pengaruh Suhu Dan Kecepatana Pengaduk Pada Proses Pembuatan Surfaktan Natrium Lignosulfonat Dari Tempurung Kelapa. Jurnal Teknik Kimia USU Vol. 2 (1),hal 21-25.
Lubis, A.A.(2007) Isolasi Lignin dari Lindi Hitam (black Liquor) Proses Pemanasan Pulp Soda dan Sulfat (kraft).Institut Pertanian Bogor. Bogor.
R.Saufiyah, L.Ingriyani, dn M.D.Putra (2015) Pengaruh Konsentrasi Nahso3 Dan Suhu Pada Produksi Surfaktan Dari Sekam Padi Melalui Sulfonasi Langsung. Konversi vol.4 (1), hal 06-11.
Renung.R dan Mahreni (2015) Biosurfaktan. Universitas Pembangunan Nasional Veteran Yogyakarta
T.A.Furi, dan P.Coniwanti (2013) Pengaruh Perbedaan Ukuran Partikel dari Ampas Tebu dan Konsentrasi Natrium Bisulfit (NaHSO3) Pada Proses Pembuatan Surfaktan. Jurnak Teknik Kimia, Vol. 18 (4) hal 49-58