PREPARASI DAN KARAKTERISASI NANOSELULOSA SECARA HIDROLISIS DENGAN VARIASI KONSENTRASI ASAM
Abstract
Nanoselulosa merupakan material yang terbuat dari selulosa yang
memiliki ukuran nano dengan diameter sekitar 1-100 nm dan panjangnya 10-100
nm. Dibandingkan dengan selulosa, nanoselulosa memiliki keunggulan sifat
diantaranya kekuatan tarik (Tensile strength) tinggi (500 Mpa), kristallinitasnya
besar, luas permukaannya tinggi dan mudah terdispersi. Pembuatan nanoselulosa
dapat dilakukan dengan berbagai metode yaitu secara mekanik, biologi dan
kimiawi. Dalam penelitian ini dilakukan pembuatan nanoselulosa secara kimiawi
yaitu hidrolisis asam. Penelitian ini bertujuan untuk membuat nanoselulosa dari
selulosa (MCC) dengan metode hidrolisis asam. Dalam penelitian ini dikaji
pengaruh konsentrasi asam sulfat terhadap sifat-sifat nanoselulosa yang diperoleh
yaitu struktur, kristallinitas, dan jumlah gugus muatan pada nanoselulosa.
Penelitian ini meliputi dua tahapan yaitu: (1) pembuatan nanoselulosa
dengan hidrolisis asam dan (2) karakterisasi nanoselulosa. Tahapan pertama
dalam penelitian ini dilakukan dengan memvariasikan konsentrasi asam sulfat
(45%, 50%, 55%, dan 60%) dilanjut dengan tahapan ultrasonikasi dan
menghasilkan serbuk nanoselulosa (selanjutnya disebut NCC 45, NCC 50, NCC
55 dan NCC 60). Tahapan kedua dilakukan dengan beberapa analisis antara lain
yaitu analisis gugus fungsi dengan Fourier Transmission Infra Red (FTIR),
kristalinitas menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan analisis morfologi
menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM). Penentuan jumlah gugus
muatan pada permukaan nanoselulosa dilakukan dengan titrasi konduktometri.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nanoselulosa yang diperoleh secara
fisik tidak ada perbedaan. Namun untuk perlakuan H2SO4 60% menghasilkan
padatan hitam yang dikarenakan terlalu besarnya konsentrasi asam sulfat yang
digunakan. Hasil analisis FTIR menunjukkan terjadi perubahan struktur pada
selulosa setelah hidrolisis dengan masuknya gugus sulfat. Peningkatan konsentrasi
asam sulfat membuat nanoselulosa terdispersi dengan permukaan lebih halus pada
konsentrasi lebih tinggi. Kristalinitas nanoselulosa semakin meningkat dengan
semakin besarnya konsentrasi asam sulfat yang digunakan. Derajat kristalinitas
MCC, NCC 45, NCC 50 dan NCC 55 secara berurutan yaitu 80,03%, 92,25%,
94,41%, dan 92,71%. Akan tetapi, terjadi penurunan kristalinitas pada NCC 55
yang dikarenakan konsentrasi asam sulfat lebih besar yang digunakan. Semakin
meningkatnya konsentrasi asam sulfat juga mempengaruhi terhadap jumlah gugus
muatan pada permukaan nanoselulosa. Jumlah gugus sulfat pada NCC 45, NCC
50 dan NCC 55 secara berurutan adalah 385 mmol/Kg, 547,5 mmol/Kg dan 745
mmol/Kg. Berdasarkan hasil ini menunjukkan bahwa semakin meningkatnya
konsentrasi asam sulfat membuat jumlah gugus sulfat semakin besar pula.
Berdasarkan material hasil analisis nanoselulosa yang diperoleh, berpotensi untuk
digunakan sebagai flokulan dan adsorban.