Pengaruh NaOH, Lignin dan Furfural terhadap Kesetimbangan Uap-Cair Etanol-Air Hidrolisat Ethanosolv-pulping Tandan Kosong Sawit pada Kondisi Isobarik

Lienda Aliwarga; Herri Susanto; Reynard Reynard; Dewi Agustina Iryani

doi:10.14710/jksa.22.2.38-46

DOI: https://doi.org/10.14710/jksa.22.2.38-46

Pengaruh NaOH, Lignin dan Furfural terhadap Kesetimbangan Uap-Cair Etanol-Air Hidrolisat Ethanosolv-pulping Tandan Kosong Sawit pada Kondisi Isobarik

Lienda Aliwarga¹

, Herri Susanto¹

, Reynard Reynard¹, Dewi Agustina Iryani²

¹Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Bandung, Indonesia

²Departemen Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Lampung, Indonesia

Received: 24 Nov 2018; Revised: 29 Jan 2019; Accepted: 4 Mar 2019; Published: 31 Mar 2019.

BibTex Citation Data :

@article{JKSA21172,
    author = {Lienda Aliwarga and Herri Susanto and Reynard Reynard and Dewi Iryani},
    title = {Pengaruh NaOH, Lignin dan Furfural terhadap Kesetimbangan Uap-Cair Etanol-Air Hidrolisat Ethanosolv-pulping Tandan Kosong Sawit pada Kondisi Isobarik},
    journal = {Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi},
  volume = {22},
    number = {2},
    year = {2019},
    keywords = {kesetimbangan uap-cair; UNIFAC; furfural; lignin; NaOH; sistem etanol-air},
    abstract = {Tandan kosong sawit mengandung lignoselulosa yang bermanfaat sebagai bahan baku  pulp . Salah satu metode  pulping  adalah dengan menggunakan etanol, yang disebut sebagai proses ALCELL ( Alcohol Cellulose ). Proses ini menghasilkan lindi hitam, dan untuk meningkatkan keramahlingkungan dan efisiensinya, etanol perlu diregenerasi. Adanya lignin, furfural, dan NaOH dalam lindi hitam menurunkan volatilitas relatif etanol sehingga menyulitkan tahapan regenerasinya. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan kondisi optimum regenerasi etanol melalui analisis kelarutan lignin dan kesetimbangan fasa uap-cair. Pengujian kelarutan lignin dilakukan dengan menjumputkan sejumlah lignin ke dalam 180 mL etanol-air. Percobaan kesetimbangan fasa menggunakan ebuliometer Fowler-Norris termodifikasi, dan simulasi selanjutnya memanfaatkan model UNIFAC (UNIQUAC  Functional-group Activity Coefficients ). Terdapat lima larutan model sebagai variasi, yaitu larutan A (etanol-air-0,315% NaOH), B (etanol-air-1,26% lignin), C (etanol-air-0,26% furfural), D (etanol-air-0,5% furfural), dan E (etanol-air-1% furfural).   Operasi bersifat isobarik pada tekanan 690 mmHg dan temperatur ruang (±25°C). Hasil penelitian menunjukkan kenaikan kelarutan lignin hanya sedikit dipengaruhi oleh penambahan konsentrasi etanol jika konsentrasinya kurang dari 40%, namun meningkat secara signifikan dan mencapai maksimumnya pada konsentrasi etanol sekitar 70%. Menariknya, konsentrasi ini merupakan kondisi nyata proses ALCELL. Di lain pihak, pada konsentrasi etanol 60-70%, hampir terbentuk azeotrop baru karena faktor kelarutan lignin mencapai maksimumnya (65,7%). Oleh karena itu, lignin perlu diendapkan sebelum regenerasi etanol dengan mengurangi rasio penambahan air. Kehadiran furfural menggeser titik azeotrop yang semula 89%-mol menjadi 72%-mol untuk penambahan 0,26%-massa furfural dan dari 70%-mol untuk penambahan 0,5%-massa furfural. Sebagai tambahan, pemodelan UNIFAC dapat direkomendasikan untuk memprediksi data kesetimbangan fasa uap-cair etanol-air-furfural dengan komposisi etanol di bawah 80%-massa . },
   issn = {2597-9914},   pages = {38--46}  doi = {10.14710/jksa.22.2.38-46},
    url = {https://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa/article/view/21172}
}

Citation Format:

Abstract

Tandan kosong sawit mengandung lignoselulosa yang bermanfaat sebagai bahan baku pulp. Salah satu metode pulping adalah dengan menggunakan etanol, yang disebut sebagai proses ALCELL (Alcohol Cellulose). Proses ini menghasilkan lindi hitam, dan untuk meningkatkan keramahlingkungan dan efisiensinya, etanol perlu diregenerasi. Adanya lignin, furfural, dan NaOH dalam lindi hitam menurunkan volatilitas relatif etanol sehingga menyulitkan tahapan regenerasinya. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan kondisi optimum regenerasi etanol melalui analisis kelarutan lignin dan kesetimbangan fasa uap-cair. Pengujian kelarutan lignin dilakukan dengan menjumputkan sejumlah lignin ke dalam 180 mL etanol-air. Percobaan kesetimbangan fasa menggunakan ebuliometer Fowler-Norris termodifikasi, dan simulasi selanjutnya memanfaatkan model UNIFAC (UNIQUAC Functional-group Activity Coefficients). Terdapat lima larutan model sebagai variasi, yaitu larutan A (etanol-air-0,315% NaOH), B (etanol-air-1,26% lignin), C (etanol-air-0,26% furfural), D (etanol-air-0,5% furfural), dan E (etanol-air-1% furfural). Operasi bersifat isobarik pada tekanan 690 mmHg dan temperatur ruang (±25°C). Hasil penelitian menunjukkan kenaikan kelarutan lignin hanya sedikit dipengaruhi oleh penambahan konsentrasi etanol jika konsentrasinya kurang dari 40%, namun meningkat secara signifikan dan mencapai maksimumnya pada konsentrasi etanol sekitar 70%. Menariknya, konsentrasi ini merupakan kondisi nyata proses ALCELL. Di lain pihak, pada konsentrasi etanol 60-70%, hampir terbentuk azeotrop baru karena faktor kelarutan lignin mencapai maksimumnya (65,7%). Oleh karena itu, lignin perlu diendapkan sebelum regenerasi etanol dengan mengurangi rasio penambahan air. Kehadiran furfural menggeser titik azeotrop yang semula 89%-mol menjadi 72%-mol untuk penambahan 0,26%-massa furfural dan dari 70%-mol untuk penambahan 0,5%-massa furfural. Sebagai tambahan, pemodelan UNIFAC dapat direkomendasikan untuk memprediksi data kesetimbangan fasa uap-cair etanol-air-furfural dengan komposisi etanol di bawah 80%-massa.

Fulltext View|Download

Keywords: kesetimbangan uap-cair; UNIFAC; furfural; lignin; NaOH; sistem etanol-air

Article Metrics:

Article Info

Section: Research Articles

Language : ID

In Vol 22, No 2 (2019): Volume 22 Issue 2 Year 2019

Recent articles

Statistical Approach for Water Glass Precursor Preparation from Bamboo Leaf Silica Validasi Metode Penentuan Tablet Allopurinol Menggunakan Spektrofotometri Ultraviolet dalam Larutan Asam Synthesis, Characterization of Cu, S doped TiO2 and Its Photocatalytic Activity for Degradation of Remazol Black B Review: Potensi mikrobial selulase, xilanase, dan protease dalam fermentasi kopi luwak (Paradoxurus hermaphroditus) secara in vitro More recent articles

Most cited articles

Impregnasi Nikel Klorida pada Zeolit-Y untuk Katalis Hidrorengkah Minyak Bumi Pengelolaan Alat Bahan dan Laboratorium Kimia Pengolahan Limbah Cair Industri Batik dengan Metoda Elektrokoagulasi Menggunakan Besi Bekas Sebagai Elektroda Sintesis Zeolit A dan Kemungkinan Penggunaannya Sebagai Penukar Kation Pemanfaatan Karbon Aktif Serbuk Gergaji Kayu Jati untuk Menurunkan Chemical Oxygen Demand (COD) Limbah Cair Industri Tekstil More cited articles

Direktorat Jenderal Perkebunan, Statistik Perkebunan Indonesia 2015-2017, in, Direktorat Jenderal Perkebunan, Kementerian Pertanian, Jakarta, 2017
E. Hambali, M. Rivai, The Potential of Palm Oil Waste Biomass in Indonesia in 2020 and 2030, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 65, (2017) 012050 http://dx.doi.org/10.1088/1755-1315/65/1/012050
Arnold P. Sinurat, Tresnawati Purwadaria, Pius P. Ketaren, Tiurma Pasaribu, Substitutions of soybean meal with enriched palm kernel meal in laying hens diet, Jurnal Ilmu Ternak dan Veteriner, 19, 3, (2015) 9 http://dx.doi.org/10.14334/jitv.v19i3.1081
Sheldon J. B. Duff, William D. Murray, Bioconversion of forest products industry waste cellulosics to fuel ethanol: A review, Bioresource Technology, 55, 1, (1996) 1-33 https://doi.org/10.1016/0960-8524(95)00122-0
Viviane da Costa Correia, Antonio Aprigio da Silva Curvelo, Karen Marabezi, Alessandra Etuko Feuzicana de Souza Almeida, Holmer Savastano Junior, Bamboo cellulosic pulp produced by the ethanol/water process for reinforcement applications, Ciência Florestal, 25, 1, (2015) 127-135 http://dx.doi.org/10.1590/1980-509820152505127
Y. Ni, Q. Hu, Alcell® lignin solubility in ethanol–water mixtures, Journal of Applied Polymer Science, 57, 12, (1995) 1441-1446 http://dx.doi.org/10.1002/app.1995.070571203
Héctor A. Ruiz, Denise S. Ruzene, Daniel P. Silva, Fernando F. Macieira da Silva, António A. Vicente, José A. Teixeira, Development and Characterization of an Environmentally Friendly Process Sequence (Autohydrolysis and Organosolv) for Wheat Straw Delignification, Applied Biochemistry and Biotechnology, 164, 5, (2011) 629-641 http://dx.doi.org/10.1007/s12010-011-9163-9
D. Sidiras, E. Koukios, Simulation of acid-catalysed organosolv fractionation of wheat straw, Bioresource Technology, 94, 1, (2004) 91-98 https://doi.org/10.1016/j.biortech.2003.10.029
E. K. Pye, J. H. Lora, The alcell process a proven alternative to kraft pulping, TAPPI Journal, 74, 3, (1991)
D. S. Ruzene, A. R. Gonçalves, Ethanol/water pulp enzymatic pretreatment: Chemical and FTIR-PCA analyses, Chemical Papers, 61, 6, (2007) 472-476 https://doi.org/10.2478/s11696-007-0064-x
H. Susanto, Organosolv-Pulping of Oil Empty Fruit Bunches Using Acetic Acid and Ethanol, in: 8th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 1999), Korea, 1999
H. Susanto, Pengembangan Proses Pemisahan Furfural dari Black Liquor Pemasakan Tandan Kosong Sawit dalam Pelarut Organik, in: Seminar Nasional ITS, Surabaya, 1998
J. Tjahjono, H. Susanto, Comparative Evaluation of Ethanosolv-pulping of Oil Palm Empty Fruit Bunches, in: Regional Symposium on Chemical Engineering (RSCE) - 2000, Singapore, 2000
P. Van Beijeren Bergen en Henegouwen, B. Breure, V. Van Hijkoop, M. Kroon, W. Tesselaar, Cellulose production plant from wood chips, in, Faculty of Applied Sciences, DelftChemTech, Delft University of Technology, Delft, Germany, 2003
Derek Stewart, Lignin as a base material for materials applications: Chemistry, application and economics, Industrial Crops and Products, 27, 2, (2008) 202-207 https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2007.07.008
R. Domansky, Ternary System of Furfural-Water-Ethanol, Chemické listy, 46, (1952) 765-766
Steen Skjold-Jorgensen, Barbel Kolbe, Jurgen Gmehling, Peter Rasmussen, Vapor-Liquid Equilibria by UNIFAC Group Contribution. Revision and Extension, Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development, 18, 4, (1979) 714-722 http://dx.doi.org/10.1021/i260072a024
D. T. C. Gillespie, Vapor-Liquid Equilibrium Still for Miscible Liquids, Industrial & Engineering Chemistry Analytical Edition, 18, 9, (1946) 575-577 http://dx.doi.org/10.1021/i560157a018
Jaime Wisniak, The Herington test for thermodynamic consistency, Industrial & Engineering Chemistry Research, 33, 1, (1994) 177-180 http://dx.doi.org/10.1021/ie00025a025
Joseph Mauk Smith, Hendrick C. Van Ness, Michael M. Abbott, Introduction to chemical engineering thermodynamics, McGraw-Hill, 2005
Aage Fredenslund, Vapor-Liquid Equilibria Using Unifac: A Group-Contribution Method, Elsevier Science, 2012
Stanley M. Walas, Phase Equilibria in Chemical Engineering, Butterworth-Heinemann, Boston, 2013
Roland Wittig, Jürgen Lohmann, Jürgen Gmehling, Vapor−Liquid Equilibria by UNIFAC Group Contribution. 6. Revision and Extension, Industrial & Engineering Chemistry Research, 42, 1, (2003) 183-188 http://dx.doi.org/10.1021/ie020506l
G. Wibawa, R. Handogo, Eksperimen dan Korelasi Kesetimbangan Uap-Cair Sistem Etanol-Air-NaCl pada Tekanan Atmosfir, in: Seminar Nasional ITS, Surabaya, 1998
Robert Ewald Treybal, Mass-transfer Operations, 3rd edition ed., McGraw-Hill, 1980
R.H. Perry, D.W. Green, J.O. Maloney, Perry's Chemical Engineers' Handbook, 7th Edition ed., McGraw-Hill, 1999
W. F. Furter, R. A. Cook, Salt effect in distillation: A literature review, International Journal of Heat and Mass Transfer, 10, 1, (1967) 23-36 https://doi.org/10.1016/0017-9310(67)90181-0

Last update:

No citation recorded.

Last update: 2024-11-13 13:08:41

No citation recorded.

As an article writer, the author has the right to use their articles for various purposes, including use by institutions that employ authors or institutions that provide funding for research. Author rights are granted without special permission.

Author who publishes a paper at JKSA has the broad right to use their work for teaching and scientific purposes without the need to ask permission, including: used for (i) teaching in the author's class or institution, (ii) presentation at meetings or conferences and distributing copies to participants ; (iii) training conducted by the author or author's institution; (iv) distribution to colleagues for research use; (v) use in the compilation of subsequent authors' works; (vi) inclusion in a thesis or dissertation; (vi) reuse of part of the article in another work (with citation); (vii) preparation of derivative works (with citation); (viii) voluntary posting on open websites operated by authors or author institutions for scientific purposes (follow the CC BY-SA License).

Authors and readers can copy and redistribute material in any media or format, and mix, modify, and build material for any purpose but they must provide appropriate credit (provide article citation or content), providing links to the license, and indicate if there are changes.

The authors submitting a manuscript do so on the understanding that if accepted for publication, copyright of the article shall be assigned to Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi (JKSA). Copyright encompasses rights to reproduce and deliver the article in all form and media, including reprints, photographs, microfilms and any other similar reproductions, as well as translations.

Reproduce any part of this journal, its storage in the database or its transmission by all forms or media is permitted does not need for written permission from JKSA. However, it should be cited as an honor in academic manners

JKSA and the Chemistry Department of Diponegoro University and the Editor make every effort to ensure that there are no data, opinions, or false or misleading statements published in JKSA. However, the content of the article is the sole and exclusive responsibility of each author.

The Copyright Transfer Form can be downloaded here: [Copyright Transfer Form - Indonesian] [Copyright Transfer Form - English]. The copyright form should be signed originally and send to the Editor in the form of printed letters, scanned documents sent via email or fax.

Adi Darmawan, Ph.D (Editor in Chief)

Editor in chief of Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi (JKSA)

Chemistry Department, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University

Jl. Prof. Soedarto, Kampus Undip Tembalang, Semarang, Central Java, Indonesia 50275
Email: jksa@live.undip.ac.id