BAB I

PAGE I-13 BAB I PENDAHULUAN

BAB IPENDAHULUAN

I.1 Latar BelakangDi era globalisasi saat ini penggunaan asam oksalat di industri kimia telah berkembang secara pesat. Asam oksalat merupakan senyawa kimia yang banyak terdapat pada bahan nabati maupun hewani. Senyawa kimia yang memiliki rumus H2C2O4 tidak dapat larut dan tidak dapat terserap oleh tubuh. Oleh karena itu, asam oksalat termasuk senyawa yang membahayakan bagi tubuh manusia karena bersifat toksik. Pada umumnya asam oksalat digunakan di industri sebagai bahan pencampur zat warna dalam industri tekstil dan cat, menetralkan kelebihan alkali pada pencucian dan sebagai bleaching ( Rika, 2011 ).Kebutuhan asam oksalat tercatat dalam tahun 2011 melonjak naik 0.096 % pada tahun 2012. Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik (BPS), importasi asam oksalat selama tahun 2011 sebesar 1.312.355 ton sedangkan pada tahun 2012 naik menjadi 1.438.517 ton. Oleh karena itu, kebutuhan asam oksalat dalam negeri akan meningkat secara terus-menerus. Namun, saat ini di Indonesia belum ada yang mendirikan pabrik asam oksalat. Sehingga untuk memenuhi kebutuhan asam oksalat dalam negeri harus mengimpor dari negara lain.

Tanaman yang mengandung selulosa di Indonesia sangat melimpah. Selain itu hasil samping yang dihasilkan dari tanaman juga banyak yang mengandung selulosa. Hasil samping yang dihasilkan dari tanaman yang mengandung selulosa antara lain, dami nangka, biji alpukat, ampas kelapa, ampas tebu, jerami padi , kulit kopi dll.

Jerami padi adalah hasil samping usaha pertanian berupa tangkai dan batang tanaman serealia yang telah kering, setelah biji-bijiannya dipisahkan. Massa jerami kurang lebih setara dengan massa biji-bijian yang dipanen. Jerami memiliki banyak fungsi, di antaranya sebagai bahan bakar, pakan ternak, alas atau lantai kandang, pengemas bahan pertanian (misal telur), bahan bangunan (atap, dinding, lantai), mulsa, dan kerajinan tangan. Kandungan selulosa pada jerami padi sebanyak 43% (www.wikipedia.com).

Ampas tebu atau bagasse adalah hasil samping dari proses ekstraksi tanaman tebu. Berdasarkan analisis kimia, ampas tebu memiliki komposisi kimia yaitu, abu 3,28 %, lignin 22,09 %, selulosa 37,65 %, sari 1,81 %, pentosan 27,97 % dan SiO2 3,01 %. Ampas tebu ini dihasilkan sebanyak 32 % dari berat tebu giling (www.wordpress.com).Asam oksalat dapat diproduksi dari berbagai macam tanaman maupun hasil samping dari tanaman yang mengandung selulosa. Berdasarkan penelusuran pustaka, asam oksalat diproduksi dari kulit pisang, sukun, ketela genderuwo, tongkol jagung, eceng gondok, tepung biji sorgum, sekam padi dan sebagainya. Namun, pembuatan asam oksalat dari campuran jerami padi dan ampas tebu belum pernah ada. Oleh karena itu, sebagai salah satu upaya peningkatan nilai tambah pada jerami padi dan ampas tebu maka jerami padi dan ampas tebu dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan asam oksalat. Selain itu, pembuatan asam oksalat dari campuran jerami padi dan ampas tebu dapat diupayakan untuk memenuhi kebutuhan asam oksalat dalam negeri.I.2 Kapasitas Produksi

Pabrik asam oksalat dari campuran jerami padi dan ampas tebu direncanakan akan didirikan pada tahun 2019. Kapasitas produksi adalah jumlah produksi tiap tahun dan ditentukan berdasarkan dari data-data berikut ini :

1. Impor Asam OksalatImpor asam oksalat dari tahun ke tahun semakin meningkat. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini:Tabel I.1 Perkembangan Impor Asam Oksalat di IndonesiaTahunImpor (kg/tahun)Pertumbuhan (%)

20071.655.4390,00

20081.212.754-0,27

20091.183.856-0,02

20101.498.3270,27

20111.312.355-0,12

20121.438.5170,10

Sumber : Badan Pusat Statistik ( BPS )

Pertumbuhan impor asam oksalat rata-rata pertahun adalah -0,0067 % dengan volume impor tahun 2012 sebesar 1.438.517 kg.

Grafik I.1 Grafik Impor Asam Oksalat di Indonesia

Pada grafik diatas diperkirakan impor asam oksalat pada tahun selanjutnya akan terus mengalami kenaikan. Impor asam oksalat pada tahun 2019 diperkirakan sebesar 1.220.000 kg/tahun (1.220 ton/tahun).2. Ekspor Asam OksalatBerdasarkan data dari Badan Pusat Statistik ( BPS ) bahwa tidak ada Ekspor asam oksalat di Indonesia.3. Produksi Asam OksalatProduksi asam oksalat dari tahun ke tahun semakin meningkat. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini:Tabel I.2 Perkembangan Produksi Asam Oksalat di IndonesiaTahunProduksi (kg/tahun)Pertumbuhan (%)

20063.900.0640,00

20075.421.8470,39

20086.543.7730,21

20094.210.381-0,36

20105.623.8570,34

20114.118.906

-0,27

20126.231.900

0,51

Sumber : Badan Pusat Statistik ( BPS )Pertumbuhan produksi asam oksalat rata-rata pertahun adalah 0,117 % dengan volume produksi tahun 2010 sebesar 6.231.900 kg.

Grafik I.2 Grafik Produksi Asam Oksalat di IndonesiaPada grafik diatas diperkirakan produksi asam oksalat pada tahun selanjutnya akan terus mengalami kenaikan. Produksi asam oksalat pada tahun 2019 diperkirakan sebesar 6.200.000 kg/tahun (6.200 ton/tahun).4. Konsumsi Asam OksalatKonsumsi asam oksalat dari tahun ke tahun semakin meningkat. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini:Tabel I.3 Perkembangan Konsumsi Asam Oksalat di IndonesiaTahunKonsumsi (kg/tahun)Pertumbuhan (%)

200545.778.0000,00

200647.505.5000.037

200750.114.0000.054

200853.613.1000.069

200955.782.0000.04

201058.821.9800.054

201161.120.2300.039

201263.562.0000.039

Sumber : Badan Pusat Statistik ( BPS )Pertumbuhan konsumsi asam oksalat rata-rata pertahun adalah 0,0415 % dengan volume konsumsi tahun 2012 sebesar 63.562.000 kg.

Grafik I.3 Grafik Konsumsi Asam Oksalat di IndonesiaPada grafik diatas diperkirakan konsumsi asam oksalat pada tahun selanjutnya akan terus mengalami kenaikan. Konsumsi asam oksalat pada tahun 2019 diperkirakan sebesar 82.000.000 kg/tahun (82.000 ton/tahun).Berdasarkan data-data diatas maka dapat dihitung kapasitas pabrik asam oksalat yang akan didirikan pada tahun 2019 sebagai berikut :M1= Volume Import dalam negeri (ton)

M2= Volume Produksi dalam negeri (ton)

M3= Kapasitas pabrik yang akan didirikan (ton)

M4= Volume Konsumsi dalam negeri (ton)

M5= Volume Ekspor (ton)

M3= ( M4 + M5) ( M1 + M2 )

= ( 82.000 + 0) ( 1.220 + 6.200 )

= 74.580 ton

Kemampuan untuk memproduksi asam oksalat pada tahun 2019 direncanakan hanya memenuhi 30% dari produksi asam oksalat dalam negeri. Maka didapatkan kapasitas produksi pabrik baru sebagai berikut :

Kapasitas produksi pabrik baru =30% x 74.580

=22.374 ton/tahun

=22.500 ton/tahunSehingga, kapasitas produksi pabrik baru yang direncanakan akan dibangun pada tahun 2019 sebesar 22.500 ton/tahun.

I.3 Jerami Padi

Jerami padi adalah salah satu hasil samping usaha pertanian yang berupa tangkai dan batang tanaman serealia yang telah kering. Massa jerami padi kurang lebih setara dengan massa biji-bijian yang dipanen. Saat ini jerami padi hanya dimanfaatkan manusia sebagai bahan bakar, pakan ternak, alas atau lantai kandang, pengemas bahan pertanian, bahan bangunan, mulsa, dan kerajinan tangan. Jerami padi umumnya oleh petani dikumpulkan dalam bentuk gulungan maupun kotak, diikat, dan ditekan (www.wikipedia.com).

Jerami padi merupakan limbah pertanian yang cukup besar jumlahnya dan belum banyak dimanfaatkan karena dianggap tidak memiliki nilai ekonomis. Jerami padi banyak ditemukan didaerah pedesaan yang mayoritas penduduknya bermata pencaharian sebagai petani. Namun, petani Indonesia memiliki kebiasaan membakar jerami sisa-sisa panen agar lebih cepat untuk membersihkan sisa panen dengan biaya yang murah. Pemanfaatan jerami padi ini pada umumnya masih terbatas untuk pakan ternak ruminansia besar yaitu kerbau dan sapi potong kereman atau sapi penggemukan, sedangkan pada ruminansia kecil masih terbatas pada taraf mencoba (Muchji, 2003).Berbagai upaya dilakukan untuk meningkatkan kualitas jerami padi, baik dengan cara fisik, kimia maupun biologis. Saat ini jerami padi popular digunakan sebagai bahan baku kompos dan bioethanol.

Menurut Komar (1984), hanya sekitar 31% produksi jerami padi yang digunakan sebagai pakan, sedangkan 62% dibakar dan 7% untuk keperluan industri. Produksi jerami padi bervariasi yaitu dapat mencapai 12-15 ton jerami segar per ha satu kali panen, atau 4-5 ton jerami kering per ha tergantung pada lokasi dan jenis varietas tanaman yang digunakan (IP2TP, 2000).Produksi jerami padi bergantung pada produksi padi yang dihasilkan. Berat jerami padi adalah 80% dari padi yang dipanen. Menurut sumber dari FAO (Food and Agricultural Organization) pada tahun 2010, Indonesia merupakan Negara produsen padi terbesar ketiga di dunia. Di Indonesia provinsi penghasil padi terbesar berada di Jawa Barat, Jawa Tengah dan Jawa Timur.I.4 Karakteristik Jerami Padi

Berikut adalah beberapa karakteristik jerami padi yang dirangkum dari www.wordpress.com :

1. Memiliki panjang 3 5 cm per jerami padi2. Panjang satu sama lain tidak sama3. Warna kuning kecoklatan4. Teksturnya tidak kaku5. Bentuk silindris lurus6. Baunya khas7. Masa panen kurang lebih 3 bulan8. Daya simpan dapat bertahan 6 bulan sampai 12 bulanTabel I.4 Komposisi Kandungan Jerami Padi

KomponenJumlah (%)

Cellulosa43%

Ash15%

Lignin12%

Pentosan23%

Silica7%

Sumber : Husin (2003)Produksi jerami padi adalah 80% dari tanaman padi yang dipanen. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini:Tabel I.5 Produksi Jerami Padi di IndonesiaTahunProduksi Padi (ton/tahun)Produksi Jerami Padi (ton/tahun)

200757,1645,728

200860,3348,264

200964,451,52

201066,4753,176

201165,3952,312

Sumber : Badan Pusat Statistik ( BPS )Dari data diatas, dapat dibuat grafik untuk mengetahui produksi jerami padi di Indonesia pada tahun 2019.

Grafik I.4 Grafik Produksi Jerami Padi di IndonesiaDari grafik diatas dapat dilihat bahwa produksi jerami padi di Indonesia pada tahun 2019 sebesar 68 ton.I.5 Ampas Tebu

Tebu (Saccharum officinarum) adalah tanaman yang ditanam untuk bahan bakugula. Tanaman ini hanya dapat tumbuh di daerah beriklim tropis. Tebu merupakan jenis tanaman rumput-rumputan. Umur tanaman sejak ditanam sampai bisa dipanen mencapai kurang lebih 1 tahun (Syaiful, 2007). Ampas tebu (baggase), limbah dari batang tebu setelah dilakukan pengempaan dan pemerasan, secara umum mempunyai sifat serat yang hampir sama dengan sifat serat kayu daun lebar (Purnawan, 2012). Di Indonesia keberadaan ampas tebu sangat melimpah, namun tidak dimanfaatkan secara maksimal oleh masyarakat. Ampas tebu terbanyak dihasilkan dari limbah industri gula. Ampas tebu biasanya hanya digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan uap air dalam industri gula.Menurut data FAO (Food and Agricultural Organization) tahun 2006, Indonesia menduduki peringkat ke- 11 dengan produksi tebu per tahun sekitar 25.500.00 juta ton, dimana 35% dari produksi tersebut merupakan ampas tebu. Tebu merupakan tanaman semusim, sehingga tidak dipanen sepanjang tahun dan untuk menjamin rutinitas pasokan bagasse, maka diperlukan tempat penyimpanan yang luas (www.menlh.go.id).Banyak alternatif lain untuk pemanfaatan ampas tebu baik untuk campuran bahan baku industri, penghasil energi ramah lingkungan, maupun kegunaan lain untuk skala rumah tangga. Dengan sedikit pengolahan ampas tebu dapat bermanfaat bagi kehidupan manusia dan bernilai ekonomis tinggi (Frans, 2013).I.6 Karakteristik Ampas Tebu

Berikut adalah beberapa karakteristik ampas tebu yang dirangkum dari www.wordpress.com :

1. Memiliki diameter kurang lebih 2,5 mm per ampas tebu2. Panjang satu sama lain tidak sama3. Warna kuning kecoklatan4. Teksturnya berserat5. Bentuk pipih lurus6. Baunya khas7. Masa panen kurang lebih 1 tahunTabel I.6 Komposisi Kandungan Ampas TebuKomponenJumlah (%)

Cellulosa39,50

Ash32,50

Lignin22,50

Pentosan5,50

Silica0

Sumber : Husin (2007)Produksi ampas tebu adalah 40% dari tanaman tebu yang dipanen. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini:Tabel I.7 Produksi Ampas Tebu di IndonesiaTahunProduksi Tebu (Ton)Produksi Ampas Tebu (Ton)

20042051.64820.656

20052241.74896.696

20062307.00922.8

20072623.801049.52

20082668.431067.372

20092333.89933.556

20102288.74915.496

20112244.15897.66

Sumber : Badan Pusat Statistik ( BPS )Dari data diatas dapat dibuat grafik untuk mengetahui produksi ampas tebu pada tahun 2017.

Grafik I.5 Grafik Produksi Ampas Tebu di IndonesiaDari grafik diatas maka dapat dilihat bahwa produksi ampas tebu pada tahun 2019 di Indonesia sebesar 1.200 ton.

I.7 Sejarah Asam Oksalat

Sejak abad XVII asam oksalat yang terdapat di dalam Wood Sorrel dan Sour Dock telah dikenal oleh masyarakat sebagai garam potassium. Pada tahun 1776 Scheele telah berhasil mengoksidasi gula dengan asam sitrat. Asam oksalat mulai diproduksi pada tahun 1829 dengan cara meleburkan gergaji dalam larutan alkali, pada tahun 1856 Dale memproduksi asam oksalat dari serbuk gergaji, selain itu pada tahun 1973 Rhone-Poulene juga memproduksi asam oksalat dengan cara mengoksidasi propylene dengan asam nitrat. Saat ini telah berkembang pembuatan asam oksalat dengan bahan baku lain seperti, sabut kelapa sawit, sekam padi, tongkol jagung, ampas tebu, alang-alang dan bahan baku lain yang mengandung selulosa (Kirk Othmer, 1983).I.8 Asam Oksalat

Asam oksalat adalah senyawa kimia yang memiliki rumus H2C2O4 dengan nama sistematis asam etanadioat. Asam dikarboksilat paling sederhana ini biasa digambarkan dengan rumus HOOC-COOH. Merupakan asam organik yang relatif kuat, 10.000 kali lebih kuat daripada asam asetat (www.wikipedia.com).

Asam oksalat banyak dijumpai pada hewan dan tanaman. Pada hewan yang mengandung asam oksalat diantara terdapat pada spesies Spinacia, Beta, Atriplex, Rheum, Rumex, Portulaca, Tetragonia, Amarantus, Musa parasisiaca. Sedangkan pada tanaman yang mengandung asam oksalat terdapat pada daun teh, daun kelembak, kakao, mushrooms dan jamur (Asperegillus niger, Baletus sulfurous, Mucor, Sclerotinia dan sebagainya) yang dapat menghasilkan asam oksalat dalam jumlah banyak (lebih dari 4-5 gram untuk setiap 100 gram berat kering), baik dalam bentuk penanaman terisolasi dan dalam bahan makanan atau makanan ternak dimana jamur tersebut tumbuh (www.wordpress.com).Asam oksalat termasuk senyawa yang membahayakan bagi tubuh manusia karena bersifat toksik. Pada umumnya asam oksalat digunakan di industri sebagai bahan pencampur zat warna dalam industri tekstil dan cat, menetralkan kelebihan alkali pada pencucian dan sebagai bleaching ( Rika, 2011 ).I.9 Kegunaan Asam Oksalat

Berikut adalah beberapa kegunaan asam oksalat di industri yang dirangkum dari buku Kirk Othmer (1983) :

1. Metal Treatment

Pada industri logam asam oksalat digunakan untuk menghilangkan kotoran dipermukaan logam yang akan di cat agar tidak menimbulkan korosi.

2. Oxalate CoatingsAsam oksalat dapat digunakan sebagai pelapis pada logam Stainless Stell, Nickel Alloy, Kromium dan Titanium.3. Anodizing

Pada pelapisan asam oksalat menghasilkan beberapa keuntungan antara lain, pelapisan yang bersifat keras, abrasi, anti korosi, dan menghasilkan tebal lebih dari 60 m. 4. Metal Cleaning

Pada dasarkan asam oksalat sebagai indikator yang baik maka asam oksalat dapat digunakan sebagai pembersih untuk Automotive Radiator, boiler, RailroadCars dan kontaminan radioaktif untuk Plant Reactor pada proses pembakaran.5. TextilesPada industri tekstil asam oksalat banyak digunakan sebagai pencuci pada kain dan tenun karena pada pencucian tersebut dapat membantu melarutkan besi yang ada dalam pewarnaan tenun dan dapat membunuh bakteri yang ada didalam kain.6. Dyeing

Asam oksalat dan garamnya juga digunakan untuk pewarnaan Wool dengan cara mendidihkan wool selama 1 jam.I.10 Sifat - Sifat Bahan

Dalam pembuatan asam oksalat terdapat bahan baku utama dan bahan baku pendukung yang menghasilkan produk utama dan produk samping. Bahan baku utama yang digunakan adalah jerami padi dan ampas tebu, dengan bahan pendukung NaOH, HCl dan HNO3. Sedangkan produk utama adalah Asam Oksalat (C2H2O4) dengan produk samping adalah kotoran yang mengandung Pentosan, Na-Lignat dan Ash, Gas NO dan Air (H2O).

I.10.1 Bahan Baku

I.10.1.1 Bahan Baku Utama

1) Jerami Padi Sifat Fisika :

a. Panjang 3 5 cmb. Warna kuning kecoklatanc. Berseratd. Baunya khas2) Ampas Tebu

Sifat Fisika :

a. Diameter kurang lebih 2,5 mm

b. Warna kuning kecoklatan

c. Berserat

d. Bentuk pipih lurus

e. Baunya khas

I.10.1.2 Bahan Baku Pendukung

1) NaOH

Sifat Fisika :

a. Berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%.

b. Bersifat lembab cair

c. Secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas.

d. Sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan.

e. Larut dalam etanol dan metanolf. Tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya

g. Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas.

h. Sangat basa, keras, rapuh dan menunjukkan pecahan hablur.

i. Titik leleh 318 C

j. Titik didih 1390 C.

k. NaOH membentuk basa kuat bila dilarutkan dalam air

l. Densitas NaOH adalah 2,1

m. Senyawa ini sangat mudah terionisasi membentuk ion natrium dan hidroksida

Sifat kimia Natrium hidroksida (NaOH)

Dengan larutan natrium hidroksida, (HCl) asam klorida dinetralkan dimana akan terbentuk garam dan air.2) HCl Sifat Fisika :

a. Berbentuk cairan

b. Tak berwarna menyala kuning

c. Korosif

d. pH asam

e. Titik Didih 108.58 C @ 760 mmHg

f. Melting Point -62,25 C (-80 F)

g. Spesifik Gravity 1,1 sampai 1,19

h. Tekanan Uap 16 kPa

i. Kepadatan uap 1,267

j. Threshold 0,25 sampai 10 ppm

k. Kelarutan: Larut dalam air dingin, air panas, dietil eter.

Sifat Kimia :

Sangat reaktif dengan logam. Reaktif dengan agen oksidasi, bahan organik, alkali, air. Sangat korosif di hadapan aluminium, tembaga, stainless steel.

3) HNO3 Sifat Fisika :

a. Larutan tak berwarna

b. Kelarutan dalam air : larut sempurna

c. HNO3 65 % :

Panas pembentukan

: 2503 cal/mol

Panas penguapan (20oC)

: 9426 cal/mol

Kapasitas panas (27oC)

: 28,24 cal/mol

Densitas pada suhu 20oC

: 1,14 gr/cm3

Berat molekul

: 63 gr/mol

Titik leleh

: -41,8oC

Titik didih pada 1 atm

: 120,5oC

Sifat Kimia :

a. Sebagai asam

Merupakan asam kuat berbasa satu dan dapat bereaksi langsung dengan alkali, oksida-oksida dan bahan dasar lain membentuk garam.

b. Sebagai zat pengoksidasi

Merupakan oksidator kuat. Reaksi antara asam nitrat dengan zat pereduksi akan menghasilkan NO2 dan NO.

I.10.2 Produk

I.10.2.1 Produk Utama

1) Asam Oksalat

Sifat Fisika :

a. Berat molekul

: 90,04

b. Titik leleh pada 1 atm,oC

: 189,5

c. Densitas pada 20 oC,gr/cm3

: 1,900

d. Energi bebas pada 25 oC, kj/mol

: - 697,91

e. Spesifik entropy pada 20 oC, j ( mol/K )

: 120,08

f. Thermal konduktifitas pada 20 oC,w/ ( m.K )

: 0,295

g. Panas pembentukan, kkal/mol

: 41,35

Sifat Kimia

Kelarutan asam oksalat dalam 100 gram pelarut dalam suhu 15,6 oC adalah 23,7 gram. Sedangkan dalam 100 gran pelarut ether asam oksalat dalam larutsebanyak 1,5 gram pada25 oC.

C2H2O4 atau disebut asam oksalat dihidrat merupakan asam oksalat yang kristral dari air mempunyai titk leleh 101.5 oC, densitas 1.65 gr/cm3 dan erat molekul 126 asam oksalat dehidrat larut dalam air jika dipanaskan pada suhu 98 -100 oC. Bentuk struktur molekulnya adalah kristal putih mono klinik prisma. Asam oksalat mengandung 71.2 asam oksalat anhidrat dan 28.58 % air.

I.10.2.2 Produk Samping

1) Gas NO Sifat fisika

a. Spesifik volum 13 cuft/lb

b. B.P 1 atm -151,7oCc. Cp pada 15 oC adalah 0.2328 cal/gr oC2) Air ( H2O )

Sifat fisika

a. Tidak Berwarna

b. Tidak Berbau

c. Tidak Berasa

d. Berat molekul : 18,015 g/gmol

e. Berat Jenis : 1 g/cm3 (4 oC )f. Titik Beku : 0 oCg. Titik Didih : 100 oCh. Specifik panas : 1 cal /g

PAGE Pra Rencana Pabrik Asam Oksalat dari Campuran Jerami Padi dan Ampas Tebu Dengan Proses Oksidasi Karbohidrat Menggunakan Asam NitratJurusan Teknik Kimia ITATS