SINTESIS ASAM OKSALAT DARI GULA PASIR DAN SEKAM PADI

Ika Restu Purwanti1), M. Dimas Septeyadi1), Yudia Pangesti Ningrum1) dan Zelda Zein1)

Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

Jl. Ir. H. Juanda No. 95 Ciputat 15412

Abstrak

Gula pasir merupakan bahan alam yang diproduksi oleh Indonesia dengan melimpah. Selain itu, sekam padi merupakan limbah industri pertanian yang juga melimpah di Indonesia. Kandungan Selulosa dalam gula pasir dan sekam padi cukup tinggi. Gula pasir dan sekam padi telah digunakan dalam sintesis asam oksalat.Proses utama sintesis asam oksalat ini dilakukan dengan melarutkan gula pasir dengan HNO 3 dan melarutkan sekam padi dengan NaOH , kedua larutan tersebut diendapkan dengan CaCl 2 kemudian diasamkan dengan asam sulfat dan dikristalisasi. Percobaan ini dilakukan di dalam beaker glass dan diatas penangas ketika mereaksikan bahan dengan pelarut selama satu setengah jam. Dari percobaan ini didapatkan hasil asam oksalat dari 10 gram gula pasir sebanyak 1,6 gram dan rendemennya sebesar 16%, sedangkan pada sintesis asam oksalat dari sekam padi tidak didapatkan asam oksalat yang terbentuk.

Kata Kunci : Asam oksalat, asam sulfat, gula pasir, kalsium klorida, sekam padi

I. PENDAHULUAN

Indonesia pernah mengalami masa gemilang sebagai negara utama penghasil gula pasir yaitu sekitar tahun 1930-1932 ketika mampu memproduksi gula pasir hampir 3 juta ton. Pada saat itu, di Indonesia terdapat 179 buah pabrik gula yang menguasai areal tanaman tebu hanya 196,65 ribu Ha. Dengan kemampuan ekspor gula pasir antara 1,5-2,0 juta ton. Indonesia saat itu tercatat sebagai negara pengekspor gula terbesar kedua setelah Kuba. Gula yang digunakan sebagai bahan pemanis dalam kehidupan sehari-hari merupakan sukrosa yaitu disakarida yang terbentuk dari ikatan antara glukosa dan fruktosa. Rumus kimia sukrosa adalah C12H22O11. Sifat sukrosa antara lain : • Sifat fisik : tak berwarna, larut dalam air dan etanol, tidak larut dalam eter dan kloroform, titik lebur 1800 C, bentuk kristal monoklin, bersifat optis aktif, densitas kristal 1588 kg/m3 (pada 150 C).• Sifat kimia : dalam suasana asam dan suhu tinggi akan mengalami inverse menjadi glukosa dan fruktosa.

Padi adalah salah satu produk pertanian yang berlimbah di Kalimantan. Salah satu daerah penghasil padi di Kalimantan adalah kecamatan Anjir Muara, kabupaten Barito Kuala, provinsi Kalimantan Tengah. Berdasarkan laporan dari tahun 2007 hingga 2010 produksi padi mencapai 3,9 ton/Ha. Pabrik penggilingan padi yang dimiliki oleh satu kecamatan, yang terdiri dari 15 desa, adalah sekitar 10 buah. Pabrik-pabrik penggilingan padi tersebut mampu menghasilkan limbah sekam, bekatul, dan dedak mencapai 2,5 ton (Balai Penyuluhan Kecamatan Anjir Muara, 2012). Selama ini penduduk sekitar hanya mengetahui bahwa limbah yang dihasilkan hanya dapat digunakan sebagai abu gosok, pakan ternak, pupuk kompos. Berdasarkan komposisi kimia, sekam padi merupakan biomassa dengan kandungan lignoselulosa yang besar. Selulosa dan hemiselulosa yang terkandung dalam sekam padi berpotensi untuk dirubah menjadi senyawa kimia dengan proses tertentu.

Sekam padi mengandung karbon dalam bentuk selulosa dalam jumlah yang cukup besar. Selulosa adalah penyusun utama kayu yang berwarna putih dan tidak larut

dalam air maupun dalam pelarut organik. Selulosa merupakan polisakarida yang tersusun dari molekul-molekul anhidroglukosa. Selulosa bila direaksikan dengan alkali kuat akan menghasilkan asam oksalat, asam asetat dan asam formiat. Reaksi dengan alkali kuat tersebut juga sering disebut hidrolisis berkatalisator basa (Mastuti, 2005).

Sintesis asam oksalat dari bahan yang mengandung selulosa dengan metode hidrolisis basa telah banyak dilakukan oleh para peneliti (Yenti dkk., 2011; Narimo, 2009; dan Mastuti, 2005). Jenis basa yang digunakan sebagai katalisator adalah basa kuat. Menurut Mastuti (2005), basa kuat yang biasa digunakan untuk pembuatan asam oksalat adalah NaOH dan Ca(OH)2.

SelulosaSelulose pada makanan karbohidrat

dapat dipisahkan menjadi dua bagian substansi, serat dan nitrogen. Selulose yang tidak terikat pada karbohidrat sedangkan yang mudah terikat pada karbohidrat yaitu gula, asam organik, dan karbohidrat kompleks yang lain. (Philip J. Schaible, Ph. D, 1976) Selulose adalah senyawa berbentuk benang-benang fiber, terdapat sebagai komponen terbesar dalam dinding sel pepohonan, jerami, rumput, enceng gondok, dan tanaman lainnya. Selulose yang telah dimurnikan sangat luas sekali pemakaiannya dalam industri yakni sebagai bahan baku, harganya tidak mahal selain itu juga teknik pemakaiannya saat ini sudah berkembang. Pemakaian selulose sebagai bahan baku antara lain digunakan untuk industri kertas, derivat selulose dan industri olahan dari selulose seperti rayon, cellophan dan lainnya. Sebelum dilakukan proses oksidasi, selulose dihidrolisis lebih dahulu dalam suasana basa. Tujuannya supaya pori-pori selulose mengembang dan hancur, sehingga mudah bereaksi dengan peroksida. Hidrolisis dapat terjadi pada senyawa organik maupun anorganik,

dimana air mempengaruhi peruraian ganda pada senyawa lainnya. Pada proses tersebut air akan-menyerang selulose pada ikatan β glukosid 1,4 yang akan menghasilkan glukosa. Selulose digunakan untuk membentuk dinding sel dan susunan kerangka tanaman.

Selulose terdiri dari tiga susunan, yaitu alpha (α), beta (β) dan gamma (γ). Alpha selulose merupakan selulose rantai panjang yang tak larut dalam alkali, selulose alpha juga memiliki derajat paling tinggi dalam polimerisasi. Selulose alpha dapat larut dalam larutan natrium hidroksida 10% dengan suhu diatas 20o C. Beta dan gamma memiliki derajat polimerisasi yang rendah seperti pada hemiselulose. Sedangkan selulose beta merupakan rantai pendek yang larut dalam alkali dan bila diberi asam akan menguap, larut dalam larutan NaOH 10% (Hawley, G.G., 1977). Molekul selulose sangat besar dan berbeda dalam susunannya dengan karbohidrat jenis lain. Molekul-molekul tersebut berikatan dan membentuk rantai panjang dari kesatuan D-glukose yang dihubungkan oleh rantai β glukosid 1,4 sehingga berat molekul selulose besar (Kirk Othmer,1952). Rumus molekul selulose dapat ditulis : C Selulose pada tanaman merupakan serat-serat panjang yang bersama-sama hemiselulose membentuk 5 dan 6 carbon gula dan lignin. Selulose dapat terkomposisi jadi glukosa dengan bantuan enzim selulose atau dengan cara hidrolisis. (Schaible, 1976).

Molekul selulose sangat besar dan berbeda dalam susunannya dengan karbohidrat jenis lain. Molekul-molekul tersebut berikatan dan membentuk rantai panjang dari kesatuan D-glukose yang dihubungkan oleh rantai β glukosid 1,4 sehingga berat molekul selulose besar (Kirk Othmer,1952). Rumus molekul selulose dapat ditulis : C Selulose pada tanaman merupakan serat-serat panjang yang bersama-sama hemiselulose membentuk 5 dan 6 carbon gula dan lignin. Selulose dapat terkomposisi jadi glukosa dengan bantuan enzim selulose atau dengan cara hidrolisis. (Schaible, 1976). C6H11O6 - (C6H10O5) - C6H11O6 Jika molekul selulose terjadi dari sebuah rantai terbuka dari n sisa glukosa, maka susunan bagiannya

dinyatakan dengan n (C5. 6H12O6) - (n - 1) H20, artinya untuk harga n yang tinggi susunan bagian iiji mendekati C6H1005

Selulose tidak dapat larut dalam air, alkohol, aceton maupun pelarut yang merupakan rumus empiric selulose. Organik dan selulose akan pecan pada suhu diatas ISOT. Setelah suhu reaksi mencapai 150°C semua air akan teruapkan tanpa terjadi penmaian selulose. (Kirk Othmer,1952).

Asam Oksalat (COOH)2

Asam oksalat memiliki struktur kristal anhidrous, berbentuk piramida rombik, tidak berbau, higioskopis, dan berwarna putih. Secara komersial, sebagai produk lebih umum dijumpai pada bentuk derivatnya terdiri dari p-isma monoklin, tidak berbau Berta mengandung 71,42% asam oksalat anhidrat dan 28,58% asam oksalat dehidrit. Dipasaran asam oksalat dikernas dari mulai bubuk sampai butiranbutiran kasar. Asam oksalat sebagaimana asam-asam organik yang lain juga Mengalarni reaksi penggaraman dengan basa dan esterifikiasi dengan alkohol. Sifat fisik asam oksalat (COOH)2

terbagi menjadi dua, yakni :1. Asam oksalat anhidrit (COOH)2

- Titik lebur, 187 °C - Panas pembakaran, 60 kcal/mol - Panas pembentukan pada 18 °C, kcaUmol 195,36 - Panas pelarutan. (dalam air), 9,58 kj/mol - Panas sublimasi, 21,65 kcal/mol2. Asam oksalat dehidrit (COOH)2 - Titik lebur 101,5- Density 1,653 - Panas pelarutan (dalam air), kj/mol 35,5- Berat jenis, 187°C

Ada beberapa cara untuk membuat asam oksalat dari selulose, yaitu peleburan dengan hidroksida logam alkali, peragian dan oksidasi dengan peroksid. Cara peragian tidak banyak dilakukan karena hasil asam oksalatnya rendah. Diantaranya yang paling banyak dilakukan adalah proses hidrolisis dan oksidasi. Sebelum dilakukan proses oksidasi, selulose dihidrolisis lebih dahulu dalam suasana basa. Asam oksalat yang dihasilkan dalam proses oksidasi ini merupakan larutan tidak berwarna, dan apabila diproses lebih lanjut dengan cara

pengeringan akan menghasilkan kristal yang tidak berwarna. Jika suhu reaksi terlalu tinggi yaitu 180°C mengakibatkan asam oksalat akan terurai menjadi air, gas CO dan gas CO2. Asam oksalat banyak digunakan dalam industri sebagai bahan pembuat selulosa, rayon, bahan peledak, penyamakan kulit, pemurnian gliserol dan pembuatan zest warns selain itu asam oksalat juga des at digunakan sebagai pembersih peralatan dari besi, katalis, reagen laboratorium. (Kirk Othmer, 1952). Untuk proses oksidasi dengan peroksid ini peubah-peubah yang berpengaruh adalah suhu reaksi, waktu reaksi, konsentrasi pereaksi dan kecepatan pengadukan. Semakin tinggi suhu dan waktu reaksi untuk proses oksidasi maka semakin besar konversi selulosa menjadi asam oksalat. Dari penelitian sebelumnya didapatkan konversi selulosa terbesar menjadi asam oksalat pada waktu oksidasi yang optimum yakni 50 menit, begitu juga jumlah peroksid yang ditambahkan dapat mempengaruhi proses oksidasi. Jika peroksida yang ditambahkan semakin besar maka makin besar pula konversi selulosa menjadi asam oksalat (Penelitian Ardias Rizaldi dan Vonny Agustina).

II. METODE PERCOBAANa. Waktu dan Tempat Percobaan

Percobaan ini dilakukan di Pusat Laboratorium Terpadu (PLT) lantai 3, Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta pada tanggal 10 Maret-31 Maret 2015

b. Alat dan BahanAlat-Alat yang digunakan pada

percobaan ini adalah gelas beaker, erlenmeyer, batang pengaduk, penangas air, pendingin air, stirer, corong pisah, cawan petri dan melting point.

Bahan-Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah gula pasir, HNO3

pekat, sekam padi, NaOH, KMnO4, Asam Sulfat dan Kalsium Klorida.

c. Prosedur kerja Sintesis Asam Oksalat dari gula pasir

Dimasukkan 10gram gula pasir kedalam erlenmeyer dan ditambahkan 50 ml HNO3.

Lalu dipanaskan diatas penangas air secara perlahan-lahan sampai mendidih. Bila sudah timbul uap coklat NO2, labu datar diangkat kemudian di pindahkan untuk melanjtkan reaksi tanpa pemanasan, kemudian dibiarkan selama 15 menit. Hasil reaksi yang didapat di tuangkan kedalam gelas piala berukuran 100ml, erlenmeyer dicuci dengan 10ml aquadest dingin dan air hasil cucian dimasukkan kedalam gelas piala kembali, kemudian ditambahkan 10ml HNO3 pekat. Diuapkan diatas penangas air sampai volume caira tinggal 10 ml. Didinginkan larutan ini dalam air es sambil diaduk,kristal asam oksalat terbentuk. Disaring kristal asam oksalat yang terbentuk, kemudian rekristalisasi asam oksalat yang didapatkan dengan melarutkannya dalam air panas,lalu didinginkan. Kemudian disaring dan dikeringkan dan diperiksa titik lelehnya, titik leleh asam oksalat murni adalah 101°C.

Sintesis Asam Oksalat Dari Sekam PadiLarutan NaOH dengan 3.5 N

direaksikan dengan sekam padi dalam labu pada suhu didih larutan dalam waktu tertentu disertai pengadukan. Larutan hasil reaksi didinginkan lalu disaring. Oksalat yang terjadi diendapkan sebagai kalsium okasalat kemudian dipisahkan menjadi asam oksalat menggunakan larutan asam sulfat. Endapan kalsium sulfat dipisahkan, filtratnya diuapkan sehingga terbentuk kristal asam oksalat.

Penentuan Titik Lebur Asam OksalatKristal asam oksalat yang terjadi

dimasukkan ke dalam pipa kapiler. Dimasukkan pipa kapiler tersebut ke dalam alat melting point. Diatur suhu pada alat melting point, suhu dinaikkan 5IC tiap 1 menit.

III. HASIL DAN PEMBAHASANHasil pengamatan Asam Oksalat Dari Gula Pasir

Data pengamatan dapat dilihat pada Tabel 1. Berikut :

Massa sukrosa 10 gramMassa kertas saring kosong 0,909 gramMassa kertas saring + kristal As. Oksalat

2,509 gram

Massa Asam Oksalat 1,6 gram

Titik leleh 108°CTabel 1. Data pengamatan

Dari hasil praktikum ini mengenai sintesis asam oksalat, praktikan dapat mensintesis asam oksalat dari bahan baku gula pasir dan dapat menentukan titik leleh asam oksalat tersebut. Berdasarkan hasil percobaan diatas, gula pasir (sukrosa) yang diperlukan sebesar 10 gram dan ditambahkan 10 ml HNO3 pekat, larutan menghasilkan warna kecokelatan, seperti pada persamaan reaksi :

C12H22O11 + 36 HNO3 6 C2H2O4 + 36 NO2 + 23 H2O

Sukrosa dihidrolisis sehingga terpecah menjadi monosakarida yang terdiri dari fruktosa dan glukosa. Fruktosa dan glukosa hasil pemecahan sukrosa tersebut kemudian dioksida dengan menggunakan asam nitrat (HNO3) pekat disertai dengan kalor atau pemanasan sehingga menghasilkan produk akhir yaitu berupa asam oksalat.

Ketika dipanaskan pada temperatur 300˚C selama kurang lebih 15 menit timbul uap gas NO2 yang bersifat karsinogenik apabila terhirup, oleh sebab itu percobaan dilakukan di dalam lemari asam. Setelah keluar asap kemudian reaksi dilakukan pada keadaan dingin untuk menghindari kerusakan struktur dan tidak diperoleh asam etanadiot.

Proses pemanasan berfungsi untuk menjenuhkan larutan yang terbentuk. Untuk mendapatkan kristal asam oksalat yang benar-benar murni, perlu dilakukan pemanasan berulang kali sehingga gas NO2

yang dikeluarkan sudah tidak berwarna coklat lagi yang dilakukan dengan penambahan 2 ml aquades dan 2ml HNO3

pekat. Proses pendinginan dilakukan setelah penambahan 4ml aquades dan diuapkan hingga 2ml hingga didapatkan larutan yang berwarna keruh.

Kristal asam oksalat akan mudah larut dalam suasana panas dalam larutan, oleh karena itu pembentukan kristal dilakukan pada keadaan dingin. Proses pendinginan yang disertai dengan pengadukan ini bertujuan agar terbentuk kristal asam oksalat yang berwarna putih. Hal ini dapat

terjadi dikarenakan, gas N2 yang dihasilkan ketika pemanasan dan penambahan aquades sudah habis bereaksi sehingga diperoleh kristal yang berwarna putih. Asam oksalat yang dihasilkan pada percobaan ini yaitu 1,6 gram, dan titik lelehnya sebesar 108˚C.

Titik leleh yang diperoleh tidak berbeda jauh dengan hasil teoritis yaitu sebesar 101,5˚C. Kristal asam oksalat yang diperoleh berdasarkan teoritis maupun secara praktikum berbeda jauh. Massa kristal asam oksalat yang diperoleh secara teoritis atau literatur yaitu sebesar 16, 1184 gram, sedangkan massa kristal asam oksalat yang diperoleh secara praktikum yaitu sebesar 1,6 gram. Dari massa kristal asam oksalat tersebut diperoleh rendemen (% hasil) yaitu sebesar 16%. Perbedaan hasil praktikum dengan teoritis kemungkinan terjadi oleh beberapa faktor. Diantaranya karena pada asam oksalat dibuat tidak benar-benar murni, dapat terkontaminasi dengan senyawa atau zat lain, saat proses penyaringan kristal asam oksalat terdapat endapan yang tidak tersaring secara baik atau tercampurnya endapan tersebut dengan filtrat sehingga mempengaruhi massa dari asam oksalat yang diperoleh, kurangnya es pada proses pendinginan sehingga kristal asam oksalat yang terbentuk kurang banyak, ketidakakuratan alat yang digunakan akan mempengaruhi proses penimbangan dan massa yang diperoleh.

Hasil Pengamatan Pembuatan Asam Oksalat Dari Sekam Padi

Pada pembuatan asam oksalat dari sekam padi tidak didapatkan hasil kristal asam oksalat.

Sekam padi mengandung karbon dalam bentuk selulosa dalam jumlah yang cukup besar. Selulosa adalah penyusun utama kayu yang berwarna putih dan tidak larut dalam air maupun dalam pelarut organik. Selulosa merupakan polisakarida yang tersusun dari molekul-molekul anhidroglukosa. Selulosa bila direaksikan dengan alkali kuat akan menghasilkan asam oksalat, asam asetat dan asam formiat. Reaksi dengan alkali kuat tersebut juga sering disebut hidrolisis berkatalisator basa (Mastuti, 2005).

Penambahan H2SO4 4N bertujuan untuk menguraikan asam oksalat dengan kalsium sehingga terbentuk kalsium sulfat, selanjutnya filtrat hasil saringan dipanaskan agar asam oksalat menjadi lebih pekat dalam larutan tersebut. Setelah didinginkan selama 24 jam tidak terjadi perubahan Selulosa yang terkandung dalam sekam padi akan mengalami pemecahan molekul sehingga terbentuk natrium oksalat kemudian dengan penambahan CaCl2

terbentuk endapan putih yang merupakan kalsium oksalat apapun, seharusnya setelah didinginkan terbentuk kristal jarum berwarna putih yang merupakan endapan asam oksalat.

Asam oksalat dapat diperoleh dengan cara peleburan bahan yang mengandung selulosa dengan larutan NaOH, reaksi yang terjadi sebagai berikut:

(C6H10O5)2 + 8 NaOH + 6 O2 2(COONa)2 + 2 CH3COONa + 2 HCOONa + 10 H2O + 2 CO2

Tidak terbentuknya kristal asam oksalat dapat terjadi karena beberapa faktor yang berpengaruh dalam pembuatan asam oksalat diantaranya yaitu suhu, suhu berpengaruh pada konstanta kecepatan reaksi. Jika suhu tinggi maka reaksi dapat berlangsung semakin cepat namun suhu yang terlalu tinggi dapat mengurai asam oksalat. Asam oksalat akan terurai pada suhu 185–1900C, tapi praktikan tidak memperhatikan suhu pada saat pemanasan sehingga berkemungkinan asam oksalat yang terbentuk terurai kembali.

Selain itu faktor yang menyebabkan tidak terbentuknya kristal Asam Oksalat yaitu kurangnya es batu pada proses pendinginan, sehingga tidak terbentuk kristal Asam Oksalat. Kristal asam oksalat hanya terbentuk pada suasana dingin, sehingga proses pembuatan asam oksalat ini diatur sedemikian rupa agar kristal asam oksalat tersebut dapat terbentuk.

IV. KESIMPULANDari percobaan yang telah dilakukan

dapat disimpulkan bahwa asam oksalat dari gula pasir lebih baik dari pada sekam padi, hal ini dapat dilihat dari hasil yang

didapatkan yaitu 1,6 gram dan rendemen yang di dapatkan yaitu sebesar 16%.

V. DAFTAR PUSTAKAAng, T.N., Yoon, L.W. danLee, K. M.,

(2011), Rice husk dissolution by ILs, Bio Resourses, 6, pp. 4790-4800.

Balai Penyuluhan Kecamatan Anjir Muara, (2012), Laporan Tahunan

Hawley, G.G., 1977, The Condensad Chemical Dictionary, 9 ed., p. 452, p. 642, p.663, Van Nostrand Reinhold Co., Ltd., New York.

Kirk, R.E., Othmer, D.F., 1952, Encyclopedia Of Chemical Tecnology, Vol.4, p.593-616, The International Science Encyclopedia Inc. New York.

Mastuti, E., (2005), Pembuatan Asam Oksalat dari Sekam Padi, Ekuilibrium, 4(1), pp. 13-17.

Schaible, P.J., 1976, Poultry Feed and Nutrion, 2 ed., p.330 – 335, The Evil Publishing Co. Inc. Wetport

Yenti, S.R., Herman, S., dan Zultiniar, (2011), Kinetika Proses Pembuatan Asam Oksalat dari Ampas Tebu, Prosiding SNTK TOPI, Pekanbaru, pp. 29-32.