Pemanfaatan biomassa kelakai (Stenochlaena palustris) sebagai bahan baku bio-oil masih terbatas, khususnya terkait pretreatment delignifikasi untuk meningkatkan hasil pirolisis. Hal ini disebabkan oleh kandungan lignin pada kelakai yang mencapai 32,11%, yang menghambat degradasi termal akibat sifatnya yang kompleks dan sulit terurai, sehingga menghambat pembentukan senyawa volatil pembentuk bio-oil. Oleh karena itu, proses delignifikasi dilakukan untuk mengurangi kandungan lignin, meningkatkan kandungan selulosa, serta memperbaiki reaktivitas termal biomassa selama pirolisis. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh delignifikasi menggunakan larutan NaOH terhadap karakteristik fisika-kimia biomassa kelakai (Stenochlaena palustris) khas lahan basah serta parameter kinetika pirolisis guna meningkatkan kuantitas dan kualitas bio-oil.

Delignifikasi dilakukan menggunakan larutan NaOH dengan variasi konsentrasi 5%, 10%, dan 15% pada kondisi tanpa pemanasan, suhu 80 °C, dan 100 °C. Karakteristik fisika-kimia biomassa dianalisis melalui komposisi lignoselulosa, analisis proksimat, X-Ray Fluorescence (XRF), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), dan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Perilaku degradasi termal dievaluasi menggunakan Thermogravimetric Analysis (TGA), sedangkan parameter kinetika dianalisis menggunakan metode Coats–Redfern orde satu berdasarkan data TGA. Selanjutnya, bio-oil hasil pirolisis dikarakterisasi menggunakan Gas Chromatography–Mass Spectrometry (GC–MS).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa delignifikasi NaOH sangat efektif dalam mengubah komposisi lignoselulosa kelakai. Kadar lignin mengalami penurunan dari 32,11% pada kelakai murni menjadi 5,18% pada konsentrasi NaOH 15%, sedangkan kandungan selulosa dari 27,93% menjadi 64,15% pada variasi yang sama. Analisis proksimat menunjukkan perlakuan NaOH 5% menghasilkan kadar abu terendah sebesar 1,13%, volatile matter tertinggi sebesar 82,66% yang meningkat dari kelakai murni sebesar 73,43%, serta menurunkan fixed carbon dari 7,16% menjadi 3,12%, yang menunjukkan peningkatan potensi pembentukan senyawa volatil selama pirolisis. Analisis morfologi melalui SEM menunjukkan perubahan struktur setelah delignifikasi. Struktur permukaan menjadi lebih kasar dan berpori pada konsentrasi NaOH 5%, mengindikasikan hilangnya komponen lignin. Di sisi lain, terjadi kerusakan struktur berupa fragmentasi dan pengelupasan struktur serat yang membuat struktur rapuh pada konsentrasi tinggi (NaOH 10 dan 15%) sehingga menurunkan stabilitas termal. Analisis XRD menunjukkan peningkatan indeks kristalinitas (Crystallinity Index) dari 21,4% (kelakai murni) hingga mencapai puncaknya sebesar 79-80% pada sampel delignifikasi akibat penghilangan komponen amorf. Analisis gugus fungsi melalui FTIR menunjukkan penurunan intensitas puncak pada bilangan gelombang sekitar 1592 cm^-1  menunjukkan vibrasi gugus aromatik C=C dari lignin,, sementara peningkatan kandungan selulosa setelah delignifikasi ditunjukkan oleh peak pada sekitar 1026 cm^-1 yang merupakan vibrasi C-O dan C-H pada struktur selulosa. Analisis termogravimetri (TG dan DTG) menunjukkan bahwa delignifikasi meningkatkan stabilitas termal biomassa dengan menggeser suhu degradasi awal (onset temperature) dari 179,26°C pada kelakai murni menjadi 249,37°C pada sampel KD5 akibat hilangnya fraksi volatil yang tidak stabil. Total dekomposisi massa pada suhu akhir meningkat dari 75,97% (kelakai murni) menjadi 93,50% pada NaOH 15%, yang secara linier menurunkan sisa residu arang (char) dari 24,23% menjadi 6,35%. Evaluasi kinetika menunjukkan peningkatan nilai energi aktivasi (Ea) dari 20,42 kJ/mol dengan faktor pra-eksponensial (A) sebesar 1,52 1/s pada kelakai murni, kemudian meningkat sebesar 48,51 kJ/mol dan faktor pra-eksponensial (A) sebesar 2,46 1/s pada sampel NaOH 5%, sebelum kembali menurun pada konsentrasi alkali yang lebih tinggi (NaOH 10 dan 15%) karena adanya perubahan struktur selulosa. Kenaikan parameter kinetika ini sejalan dengan hasil pirolisis pada suhu 550 °C, di mana variasi NaOH 5% terbukti menghasilkan yield bio-oil tertinggi dan paling optimal mencapai 58,85%, atau mengalami peningkatan sebesar 58,63% dibandingkan dengan kelakai murni yang hanya menghasilkan yield bio-oil sebesar 37,10%. Profil GC-MS menunjukkan modifikasi distribusi senyawa yang ditandai dengan peningkatan relative peak area senyawa hidrokarbon aromatik dan furan, serta penurunan senyawa fenol dan turunannya setelah delignifikasi NaOH 5%. Pretreatment kelakai dengan delignifikasi larutan NaOH 5% pada suhu 80 °C merupakan kondisi optimal dalam menghasilkan karakteristik biomassa yang mendukung proses pirolisis untuk meningkatkan produksi bio-oil.

Kata kunci: kelakai, delignifikasi, kinetika, pirolisis, bio-oil.