Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan salah satu limbah perkebunan yang mengandung banyak senyawa organik, salah satunya adalah lignin. Lignin yang diekstraksi dari TKKS dapat dimanfaatkan sebagai biomaterial yang berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai adsorben ramah lingkungan untuk menghilangkan logam berat dari lingkungan perairan. Pada penelitian ini, lignin dari TKKS diubah menjadi partikel berukuran nano hingga submikron melalui kombinasi proses ball milling, solvent shifting, dan ultrasonikasi. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa proses ultrasonikasi berhasil memperkecil ukuran partikel hingga mencapai 268 nm, menandakan terbentuknya struktur nanolignin yang efektif. Untuk meningkatkan sifat fungsionalnya, nanolignin kemudian dimodifikasi secara kimia melalui reaksi Mannich dengan trietilamina sebagai sumber amina tersier. Keberhasilan mofidikasi ini dikonfirmasi melalui analisis unsur CHN dan spektroskopi FTIR yang menunjukkan adanya penambahan gugus fungsi yang mengandung nitrogen pada struktur lignin. Kemampuan adsorpsi terhadap ion Pb2+ dievaluasi menggunakan metode batch dan dianalisis dengan ICP-OES pada lignin tanpa modifikasi maupun lignin teraminasi. Dari seluruh sampel yang diuji, nanolignin hasil solvent shifting menunjukkan kinerja adsorpsi terbaik dengan efisiensi penghilangan Pb2+ sebesar 83,9%. Sebaliknya, lignin yang telah diaminasi hanya mampu mencapai efisiensi sebesar 74,2%. Untuk memahami mekanisem adsorpsi secara lebih mendalam, dilakukan simulasi komputasi menggunakan metode Density Functional Theory (DFT) yang dikombinasikan dengan Nudged Elastic Band (NEB). Hasil perhitungan menunjukkan bahwa adsorpsi Pbpada lignin berlangsung secara spontan tanpa hambatan energi aktivasi dan bersifat eksotermik, dengan energi adsorpsi sekitar -0,33 eV melalui pembentukan ikatan antara ion Pb2+ dan gugus hidroksil fenolik pada lignin. Sementara itu, keberadaan atom nitrogen hasil modifikasi menyebabkan munculnya hambatan aktivasi moderat sekitar 1,5 eV pada keadaan transisi, meskipun menghasilkan energi adsorpsi akhir yang lebih rendah (lebih eksotermik), yaitu sekitar -1,3 eV. Selama proses adsorpsi, ion Pb2+ berpindah dari posisi awal di atas cincin aromatik yang terdoping nitrogen menuju pembentukan ikatan Pb-O yang kuat dengan atom oksigen fenolik. Temuan ini memberikan pemahaman baru mengenai mekanisme adsorpsi timbal pada lignin sekaligus menjelaskan keterbatasan penggunaan gugus amina tersier berukuran besar dalam meningkatkan performa adsorpsi Pb2+ pada material berbasis lignin.
Penulis: Mirza Ardella Saputra, Ph.D.
Sumber: Sayungki, P., Rahayu, L. S., Agustiano, T., Oktaviani, O., Santiko, E. B., Muryanto, M., Saputra, M. A., Das, A. K., Sunnardianto, G. K., Maryana, R. Nano/Submicron Lignin Particles from Oil Palm Empty Fruit Bunches: Synthesis, Amination, Performance of Pb2+ Adsorption, and DFT Insights. Biomass and Bioenergy, 2026, 214, 109558. DOI: 10.1016/j.biombioe.2026.109558
