Sintesis Karbon Tersulfonasi dari Cangkang Kemiri Sebagai Katalis pada Hidrolisis Selulosa Tanaman Alang-Alang (Imperata cylindrica) Menjadi Glukosa

Abstract

Metode yang umum digunakan dalam mengubah selulosa menjadi glukosa adalah dengan proses enzimatik dan hidrolisis asam. Namun metode tersebut masih memiliki beberapa kendala teknis, seperti proses tergolong mahal, proses yang korosif, terdapat hasil samping berupa limbah asam yang dapat mencemari lingkungan serta proses pemisahan hasil reaksi sedikit lebih sulit dilakukan. Sehingga diperlukan pengembangan metode baru, salah satunya yaitu dengan metode katalis heterogen berupa karbon tersulfonasi. Karbon tersulfonasi ini dibuat dari cangkang kemiri yang dikarbonisasi di muffle furnace pada variabel proses; temperatur (250, 300, 350, 450 dan 550 oC) selama 4 jam. Kemudian disulfonasi dengan asam sulfat 96% pada variabel proses; temperatur (100, 120, 150 dan 180 oC) selama 6 jam. Hasilnya kemudian dicuci dan dikeringkan. Karakterisasi katalis berupa uji kapasitas H+/keasaman katalis, uji gugus fungsi dengan FTIR, uji struktur morfologi dengan SEM. Hasil penelitian menunjukkan bahwa uji kapasitas H+/keasaman katalis terbaik yaitu pada variabel proses temperatur karbonisasi 350 oC dan temperatur sulfonasi 120 oC. Pada kondisi tersebut menunjukkan kapasitas H+ sebesar 4,50 mmol/gram. Untuk uji FTIR keberadaan gugus sulfonat terbaca pada vibrasi panjang gelombang 1026 cm-1 dan 1198 cm-1, pada uji SEM struktur morfologi katalis yang lebih terbuka pada karbon setelah tersulfonasi. Kinerja katalis tersebut diuji untuk menghidrolisis selulosa tanaman alang-alang (Imperata cylindrica) menjadi glukosa. Jumlah alang-alang 2,5 gram, katalis 1 gram, temperatur hidrolisis 100 oC selama 6 jam. Kemudian dilakukan uji glukosa dengan menggunakan spektrofotometer metode DNS. Kadar glukosa yang dihasilkan mencapai 1,1736%.

A common method used in converting cellulose to glucose is enzymatic process and acid hydrolysis process. However, the processes still have some shortcoming, such as expensive process, corrosive process, there is byproduct of acid waste which can pollute the environment and separation process of the reaction proceeds is a little more difficult. There should be a modification of the method, that use sulfonated carbon catalyst. The sulfonated carbon catalyst is made from carbonated candle nut shell in muffle furnace in process variable; temperature (250, 300, 350, 450 and 550 oC) for 4 hours, then sulfonated under 96% sulfuric acid in process variable; temperature (100, 120, 150,and 180 oC) for 6 hours. Then washed and dried. Catalyst characteristics are in the form of H+ capacity/catalyst acidity, functional groups by FTIR, morphology catalyst structure by SEM. The result showed that the best test of H+ capacity/catalyst acidity is on process variable; carbonization temperature 350 oC and sulfonation temperature 120 oC. At that condition showed H+ capacity/catalyst acidity is 4,50 mmol/gram. FTIR analyze showed that the presence of sulfonate groups read at wavelength of vibration 1026 cm-1 and 1198 cm-1. SEM analyze showed the morphological structure of sulfonated carbon is more open. Catalyst is tested to hydrolyzing cellulose of cogon grass (Imperata cylindrica) to glucose. Thatch is 2,5 gram, catalyst is 1 gram, temperature of hydrolysis is 100 oC for 6 hours. Then, spectrophotometer by DNS method is used to analyze sample. The sample contain 1,1736% of glucose.