SIFAT KIMIA KAYU

Print
Category: Bangunan
Last Updated on Monday, 03 March 2014 Published Date Written by cahyo

SIFAT KIMIA KAYU

Drs. Cahyo Kuncoro, MT. Widyaiswara Madya, PPPPTK/VEDC Malang

 

      Susunan kimia kayu digunakan sebagai pengenal ketahanan kayu terhadap serangan makhluk perusak kayu. Selain itu dapat pula menentukan pengerjaan dan pengolahan kayu, sehingga didapat hasil yang maksimal. Pada umumnya komponen kimia kayu daun lebar dan kayu daun jarum terdiri dari 3 unsur :

§  Unsur karbohidrat terdiri dari selulosa dan hemiselulosa.

§  Unsur non-karbohidrat terdiri dari lignin.

§  Unsur yang diendapkan dalam kayu selama proses pertumbuhan

dinamakan zat ekstraktif. (Dumanauw.J.F, 1993)

 

Tabel 1.  Komposisi Unsur Kayu

 

 

 

 

 

Sumber (Haygreen.J.G, 1987)

 

1.     Komposisi Kimia Kayu

1.1.  Zat – zat makromolekul

       Sel kayu terutama terdiri atas selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Dimana selulosa membentuk kerangka yang dikelilingi oleh senyawa-senyawa lain yang berfungsi sebagai matriks (hemiselulosa) dan bahan-bahan yang melapisi (lignin). Sepanjang menyangkut komponen kimia kayu, maka perlu dibedakan antara komponen-komponen makromolekul utama dinding sel selulosa, poliosa (hemiselulosa) dan lignin, yang terdapat pada semua kayu, dan komponen-komponen minor dengan berat molekul kecil (ekstraktif dan zat-zat mineral). Perbandingan dan komposisi kimia lignin dan poliosa berbeda pada kayu lunak dan kayu keras, sedangkan selulosa merupakan komponen yang seragam pada semua kayu. (Sjostrom.E, 1993).

 

Gambar 1. Bagan Umum Komponen Kayu

Sumber : Fengel. D, 1995

 

Unsur-unsur penyusun kayu tergabung dalam sejumlah senyawa organik:

selulosa, hemiselulosa dan lignin. Proporsi lignin dan hemiselulosa sangat bervariasi di antara spesies-spesies kayu, dan juga antara kayu keras dan

kayu lunak.

 

Tabel 2.  Komponen Kimia Menurut Golongan Kayu

 

     Sumber : Kollmann dan Cote (1968) (Haygreen.J.G, 1987)

 

1)   Selulosa

       Jelas bahwa pemanfaatan selulosa secara tradisional yang terpenting, yang merupakan setengah dari zat penyusun kayu, adalah sebagai bahan baku untuk produksi kertas. Dalam berbagai bentuk pulp, selulosa mewakili bahan baku untuk produksi berbagai tipe kertas dan karton, dan juga menghasilkan produk-produk selulosa yang dimodifikasi. (Hohnholz.J.H, 1988).

       Selulosa merupakan komponen kayu yang terbesar, yang dalam kayu lunak dan kayu keras jumlahnya mencapai hampir setengahnya. Selulosa merupakan polimer linear dengan berat molekul tinggi yang tersusun seluruhnya atas β-D-glukosa. Karena sifat-sifat kimia dan fisiknya maupun struktur supramolekulnya maka ia dapat memenuhi fungsinya sebagai komponen struktur utama dinding sel tumbuhan. (Fengel.D, 1995).

       Bahan dasar selulosa ialah glukosa, dengan rumus C6H12O6. Molekulmolekul glukosa disambung menjadi molekul-molekul besar, panjang dan berbetuk rantai dalam susunan menjadi selulosa. Selulosa merupakan bahan dasar yang penting bagi industri-industr yang memakai selulosa sebagai bahan baku, misalnya : pabrik kertas, pabrik sutera tiruan dan lain sebagainya. (Dumanauw.J.F, 1993).

 

2)    Poliosa (Hemiselulosa)

       Persentase dalam kayu lembek lunak (softwood) rata-rata lebih rendah (15-25%). Di samping itu, strukturnya dibedakan dalam dua tipe kayu. Dalam kayu keras dan tanaman tahunan yang dominan adalah jenis pentose (terutama xilan), sedangkan dalam hemiselulosa kayu lunak yang dominan adalah jenis hexosa mudah diisolasi dari kayu dan lebih mudah dihidrolisis dibandingkan tanaman yang kadang-kadang terikat rapat oleh selulosa. Dalam pulp kertas atau dalam kertas, hemiselulosa berperanan sebagai perekat alam dan memperkuat ikatan antara serat ke serat. (Hohnholz.J.H, 1988).

       Beberapa polisakarida kayu secara ekstensif dapat larut di dalam air. Jenis pohon tropis tertentu membentuk suatu getah secara spontan, yang dikeluarkan berupa cairan kental pada bagian yang diberi luka/goresan dan setelah pengeringan getah tersebut akan mengeras, getah-getah yang mengeras tersebut yang berbentuk kecil-kecil kaya akan polisakarida. Sebagai contoh dari getah ini adalah getah arabic, yang terdiri dari polisakarida yang dapat larut dalam air. (Sjostrom.E, 1993).

       Jumlah hemiselulosa dari berat kering kayu biasanya antara 20 dan 30%. Komposisi dan struktur hemiselulosa dalam kayu lunak secara khas berdeda dari kayu keras. Perbedaan-perbedaan yang besar juga terdapat dalam kandungan dan komposisi hemiselulosa antara batang, cabang, akar dan kulit kayu. Seperti halnya selulosa kebanyakan hemiselulosa berfungsi sebagai bahan pendukung dalam diding sel. (Sjostrom.E, 1995).

 

3)    Lignin

       Lignin adalah komponen makromolekuler dinding sel ketiga. Lignin tersusun dari satuan-satuan fenilpropan yang satu sama lain dikelilingi berbagai jenis zat pengikat. Persentase rata-ratanya dalam kayu lunak adalah antara 25-35% dan dalam kayu keras antara 20-30%. Perbedaan struktural yang terpenting dari lignin kayu lunak dan lignin kayu keras, adalah bahwa lignin kayu keras mempunyai kandungan metoxil (- OCH3) yang lebih tinggi. (Hohnholz.J.H, 1988).

       Lignin adalah suatu polimer yang kompleks dengan berat molekul tinggi, tersusun atas unit-unit fenilpropan. Meskipun tersusun atas karbon, hydrogen dan oksigen, lignin bukanlah suatu karbohidrat dan bahkan tidak ada hubungannya dengan golongan senyawa tersebut. Sebaliknya, lignin pada dasarnya adalah suatu fenol. Lignin sangat stabil dan sukar dipisahkan dan mempunyai bentuk yang bermacammacam karenanya susunan lignin yang pasti didalam kayu tetap tidak menentu.

 

       Lignin terdapat di antara sel-sel dan di dalam dinding sel. Di antara selsel, lignin berfungsi sebagai perekat untuk mengikat sel-sel bersamasama. Dalam dinding sel, lignin sangat erat hubungannya dengan selulosa dan berfungsi untuk memberikan ketegaran pada sel. Lignin juga berpengaruh dalam mempertinggi sifat racun kayu yang membuat kayu tahan terhadap serangan cendawan dan serangga.

 

                                        Gambar 2. Bentuk Umum Lignin  (Sumber : Haygreen.J.G, 1987)

 

1.1.    Zat – zat Berat Molekul Rendah

       Di samping komponen-komponen dinding sel, terdapat juga sejumlah zat-zat yang disebut bahan tambahan atau ekstraktif kayu. Meskipun komponen-komponen tersebut hanya memberikan saham beberapa persen pada massa kayu, komponen tersebut dapat memberikan pengaruh yang besar pada sifat-sifat dan kualitas pengolahan kayu. Beberapa komponen, seperti ion-ion logam tertentu, bahkan sangat penting untuk kehidupan pohon.

 

       Zat-zat berat molekul rendah berasal dari golongan senyawa kimia yang sangat berbeda hingga sukar untuk membuat sistem klasifikasi yang jelas tetapi komprehensif. Klasifikasi yang mudah dapat dibuat dengan membaginya ke dalam zat organic dan anorganik. Bahan organik lazim disebut dengan ekstraktif, sedangkan bahan anorganik disebut dengan abu. (Fengel.D, 1995)

 

1)        Zat Ekstraktif

       Zat ekstraktif umumnya adalah zat yang mudah larut dalam pelarut seperti : eter, alkohol, bensin dan air. Banyaknya rata-rata 3 – 8% dari berat kayu kering tanur. Termasuk di dalamnya minyak-minyakan, resin, lilin, lemak, tannin, gula, pati, dan zat warna. Zat ekstraktif memiliki arti yang penting dalam kayu karena :

·         Dapat mempengaruhi sifat keawetan, warna, bau, dan rasa suatu jenis kayu.

·         Dapat digunakan untuk mengenal suatu jenis kayu. (Dumanauw. J. F, 1993).

       Kandungan dan komposisi ekstraktif berubah-ubah di antara spesies kayu. Tetapi juga terdapat variasi yang tergantung pada tapak geografi dan musim. Pada sisi lain, komposisi ekstraktif dapat digunakan untuk determinasi kayu-kayu tertentu yang sukar dibedakan secara anatomi. Komposisi ekstraktif dapat berubah selama pengeringan kayu, terutama senyawa-senyawa tak jenuh, lemak dan asam lemak terdegradasi. Fakta ini penting untuk produksi pulp karena ekstraktif tertentu dalam kayu segar mungkin menyebabkan noda kuning (gangguan getah) atau penguningan pulp. Ekstraktif dapat juga mempengaruhi kekuatan pulp, perekatan dan pengerjaan akhir kayu maupun sifat-sifat pengeringan. (Fengel.D, 1995)

 

 

 

2)    Abu

       Di samping persenyawaan-persenyawaan organik, di dalam kayu masih ada beberapa zat organik, yang disebut bagian-bagian abu (mineral pembentuk abu yang tertinggal setelah lignin dan selulosa habis terbakar). Kadar zat ini bervariasi antara 0,2 – 1% dari berat kayu. (Dumanauw.J.F, 1993).

       Kayu hanya mengandung komponen-komponen anorganik dengan jumlah yang agak rendah, diukur sebagai abu yang jarang melebihi 1% dari berat kayu kering. Namun kandungan abu dalam tugi, daun, dan kulit dapat jauh lebih tinggi. Abu ini asalnya terutama dari berbagai garam yang diendapkan dalam dinding-dinding sel dan lumen. Endapan yang khas adalah berbagai garam-garam logam, seperti karbonat, silikat, oksalat, dan fosfat. Komponen logam yang paling banyak jumlahnya adalah kalsium diikuti kalium dan magnesium. (Sjostrom.E, 1995).

 

DAFTAR PUSTAKA

Dumanauw, J. F. 2001. Mengenal Kayu. Yogyakarta: Kanisius.

Fengel, D. 1995. Kayu: Kimia, Ultrastruktur, Reaksi – reaksi. Yogyakarta:

Universitas Gajah Mada Press.

Haygreen, J. G. 1987. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu: Suatu Pengantar. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada Press.

Hohnholz, J. H. 1988. Menuju Kelestarian Hutan. Jakarta: Yayasan Obor Indonesia.

Sjostrom, E. 1995. Kimia Kayu: Dasar – dasar dan Penggunaan. Jilid 2. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada Press.

Sjostrom, E. 1993. Wood Chemistry, Fundamentals and Applications. Second Edition. New York: Academic Press.

 

 

 

Copyright 2019. Powered by Humas. PPPPTK BOE MALANG