Katalis di Bidang Industri Pertanian "Proses Hidrolisis Pati Umbi Singkong Karet Menjadi Glukosa"

Gambar 3. Hubungan waktu hidrolisis dan kadar glukosa 

Proses hidrolisis untuk katalis heterogen dilakukan melalui tahapan berikut. Larutan pati dan aquadest dengan perbandingan 1:25 sebanyak 100 ml dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml. Zeolit alam yang telah aktif ditambahkan sesuai dengan variabel dan diaduk sampai homogen. Erlenmeyer kemudian ditutup dengan aluminium foil dan dimasukkan ke dalam autoclave untuk proses hidrolisis. Proses hidrolisis dilakukan pada suhu 120 C dan dibiarkan selama 60 menit. Autoclave selanjutnya dimatikan dan didinginkan sampai suhu kamar (25-30 C). Erlenmeyer dikeluarkan dari autoclave dan dilakukan penyaringan untuk memisahkan filtrat (larutan hasil hidrolisis) dan sisa sampel yang tidak terhidrolisis. 

Lalu pada penggunaan katalis heterogen pada proses hidrolisis pengaruh yang terlihat adalah menurunnya jumlah kadar glukosa yang dihasilkan. Kinerja katalis zeolit yang telah diaktivasi dengan HCl 0.15 N dan H2SO4 0,15 N dengan menggunakan panas dan perendaman, Zeolit yang diaktifkan dengan menggunakan panas menghasilkan kadar glukosa yang lebih rendah daripada yang diaktifkan tanpa menggunakan panas. Pada massa zeolit yang sama (3 g) kadar glukosa tanpa pemanasan menghasilkan glukosa dengan kadar 14,13%, sedangkan dengan pemanasan menghasilkan glukosa dengan kadar 1,78%. Sama halnya pada penggunaan H2SO4, kadar glukosa dengan perendaman menghasilkan glukosa dengan kadar 12,58%, sedangkan dengan pemanasan menghasilkan glukosa dengan kadar 4,42%. Hal tersebut disebabkan karena panas yang diberikan untuk aktivasi zeolit tidak stabil sehingga tidak seluruh porositas zeolit teraktivasi (Dewi et al., 2014). 

Aktivasi zeolit kadar glukosa melalui perendaman HCl ini memiliki tujuan menghilangkan logam pengotor dan material lain yang terdapat pada pori zeolit mengakibatkan zeolit kaya akan hidrogen (zeolit-H) dan atom H mudah tertukar dengan kation lain. Hal tersebut akan mengurangi jumlah alumunium di kerangka maupun di permukaan pori sehingga terbukanya pori zeolit yang tertutupi oleh pengotor organik dan luas permukaan zeolit akan semakin meningkat (Nurhayati and Utomo, 2016).

Gambar 4. Hubungan massa katalis zeolit (aktivasi HCl) terhadap kadar glukosa 

Kadar glukosa yang dihasilkan oleh zeolit yang diaktifkan dengan H2SO4 sama dengan menggunakan HCl. Kadar maksimum glukosa pada penggunaan massa zeolit 3 g menghasilkan sebesar 12,58%, kadar glukosa yang dihasilkan dengan menggunakan H2SO4 lebih rendah dari yang dihasilkan oleh zeolit yang diaktifkan dengan HCl. Hal tersebut disebabkan molekul H2SO4 lebih besar dari pada molekul HCl sehingga tidak semua molekul H2SO4 dapat menempati pori yang terdapat pada zeolit dan mengakibatkan aktivasi zeolit tidak sempurna. Penurunan yang terjadi juga dapat disebabkan suhu yang tidak stabil selama proses hidrolisis, karena suhu dapat membawa dampak yang lebih signifikan dibandingkan dengan dampak yang dibawa oleh katalis. 

Gambar 5. Hubungan massa katalis zeolit (aktivasi H2SO4) terhadap kadar glukosa 

Setelah dilihat dari hasil penelitian yang telah penulis lakukan dapat dilihat bahwa reaksi hidrolisis tanpa katalis memberikan kadar glukosa yang rendah yaitu 2,73%. Hal ini disebabkan waktu yang dibutuhkan untuk melewati energi aktivasi lebih lama. Penggunaan katalis, mengurangi energi aktivasi sehingga reaksi dapat berlangsung lebih cepat dan kadar glukosa lebih tinggi. Pada prinsipnya, hidrolisis pati adalah pemutusan rantai polimer pati menjadi unit-unit glukosa (C6H12O6) (Muin et al., 2014). Proses ini berlangsung lambat sehingga dibutuhkan katalis untuk mempercepat reaksinya. 

Melalui pembahasan diatas, dapat dikatakan bahwa peranan katalis pada bidang industri pertanian cukup penting untuk digunakan karena dapat mempengaruhi proses untuk menghasilkan produk lebih efisien, mengurangi peningkatan pencemaran limbah organik, dan pemanfaatan energi lebih efisien untuk mengurangi bahan-bahan yang tidak terlalu dibutuhkan. Peranan katalis ini dapat dilihat pada salah satu artikel penelitian yang berjudul "Penggunaan Katalis Homogen dan Heterogen pada Proses Hidrolisis Pati Umbi Singkong Karet Menjadi Glukosa", dalam penelitian tersebut dijelaskan Katalis yang digunakan dalam proses hidrolisis pati umbi singkong karet menjadi glukosa adalah katalis homogen yang berupa HCl dan H2SO4 serta katalis heterogen yang berupa zeolit. Konsentrasi dan waktu hidrolisis pati singkong karet mempengaruhi perolehan glukosa pada penggunaan jenis katalis homogen (H2SO4 dan HCl). Kadar glukosa tertinggi diperoleh pada konsentrasi H2SO4 0,15 N dan waktu 60 menit dengan hasil sebesar 27,25%. Kadar glukosa yang diperoleh dengan menggunakan katalis heterogen (zeolit) yang diaktivasi dengan menggunakan panas lebih rendah daripada zeolit yang diaktifkan dengan perendaman. Zeolit yang diaktivasi dengan HCl dan perendaman menghasilkan kadar glukosa lebih tinggi (14,13%) dari pada zeolit yang diaktifkan dengan H2SO4 (12,58%). dimana katalis homogen H2SO4 dianggap sebagai katalis yang menghasilkan kondisi optimal untuk perolehan glukosa, dan katalis heterogen berupa zeolit yang diaktivasi oleh HCl dan perendaman menjadi alternatif efektif untuk proses hidrolisis.

Daftar Rujukan

Dewi, T.K., Monica, N., Novalita, S. (2014). Pembuatan bioetanol dari keladi liar melalui hidrolisis dengan katalis asam klorida dan fermentasi. Jurnal Teknik Kimia. 

Juwita, R., Syarif, L.R., Tuhuloula, A. (2012). Pengaruh jenis dan konsentrasi katalisator asam terhadap sintesis furfural dari sekam padi. Konversi 1. 

Lestari, D.Y., (2010). Kajian modifikasi dan karakterisasi zeolit alam dari berbagai negara, in: Prosiding Seminar Nasional Kimia Dan Pendidikan Kimia