Depolimerisasi Lignin dari Limbah Jerami Padi (Oryza sativa) Menggunakan Katalis Ni/GQDs

Abstract

Lignin yang diisolasi dari limbah jerami padi didepolimerisasi menjadi monomernya untuk meningkatkan reaktivitasnya. Proses depolimerisasi lignin dibantu oleh katalis berbasis nikel untuk menghasilkan monomer yang mengandung situs aktif. Logam berbasis nikel memiliki aktivitas katalitik yang baik, terutama dengan adanya material penyangga yang dapat mencegah agregasi dan meningkatkan aktivitas katalitik logam. Aktivitas katalitik nikel dengan Graphene Quantum Dots (GQDs) sebagai penyangga belum pernah dilaporkan sebelumnya. Peningkatan aktivitas katalitik nikel oleh GQD disebabkan karena sifat donor dan akseptor elektron yang baik serta luas permukaan yang besar. Penelitian ini bertujuan untuk menghitung rendemen lignin yang diisolasi dari limbah jerami padi dan mengidentifikasi monomer hasil reaksi depolimerisasi. Lignin diisolasi dari limbah dengan metode organosolv, yang kemudian direaksikan dengan katalis yang disintesis dalam autoclave reactor. Penyangga disintesis menggunakan metode Hummer yang dimodifikasi. Penelitian ini menghasilkan lignin dengan rendemen 15%. GQD hasil sintesis memiliki pendaran berwarna hijau kebiruan pada panjang gelombang 366 nm, yang stabil dalam bentuk koloid tanpa agregasi. Katalis yang disintesis memiliki sifat kemagnetan yang baik, sehingga pemisahan katalis dari lignin yang tidak terkonversi dapat dilakukan secara efisien dengan menggunakan magnet. Katalis memiliki aktivitas yang baik dalam menghasilkan unit-unit penyusun lignin, seperti siringil (S), guaiasil (G), p-hidroksifenil (H), dan alkil benzena (AB), dan dimer (D) dengan % yield yang relatif sama setelah digunakan berulang kali.

Lignin isolated from rice straw waste was depolymerized into its monomer to increase its reactivity. The lignin depolymerization process is assisted by a nickel-based catalyst to produce monomers containing an active site. Nickel-based metals have good catalytic activity, especially with the presence of supporting material that can prevent aggregation and increase the catalytic activity of metals. The catalytic activity of nickel with Graphene Quantum Dots (GQDs) as a supporting material has never been reported. The increased in catalytic activity of nickel by GQDs is due to its good donor and electron acceptor properties and a large surface area. This study aims to calculate the yield of lignin isolated from rice straw waste and to identify monomers resulting from depolymerization reactions. Lignin was isolated from the waste by the organosolv method, which then reacted with the synthesized catalyst in an autoclave reactor. The supporting material was synthesized using the modified Hummer method. This study produced lignin with a yield of 15%. The synthesized GQDs have a bluish-green luminescence at a wavelength of 366 nm, which is stable in a colloidal form without aggregation. The synthesized catalyst has good magnetic properties, so separating the catalyst from unconverted lignin can be efficiently done using magnets. Catalysts have good activity in producing lignin constituent units, such as syringyl (S), guaiacyl (G), p-hydroxyphenyl (H), and alkyl benzene (AB), and dimers (D) with relatively the same % yield after repeated use.