Sintesis Superabsorben Hidrogel Berbasis Selulosa Untuk Aplikasi Pupuk Lepas Lambat

Abstract

Tongkol jagung merupakan salah satu biomassa lignoselulosa dengan kandungan selulosa, hemiselulosa, dan lignin masing-masing bisa mencapai 36%, 38%, dan 21%. Berdasarkan kandungannya tongkol jagung dapat dikonversi menjadi selulosa. Selulosa merupakan komponen utama penyusun dinding sel tanaman. Selulosa tersusun atas polimer dengan rantai lurus dari 1,4 β-D glukosa. Selulosa dapat diisolasi dengan delignifikasi menggunakan NaOH dan bleaching menggunakan H2O2 untuk menghasilkan gel selulosa. Berdasarkan kemampuan hidrofiliknya selulosa dapat disintesis menjadi Superabsorben Hidrogel (SAH) untuk aplikasi pupuk lepas lambat. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis selulosa menggunakan epiklorohidrin sebagai pengikat silang dan mengkaji sifat absorbsinya terhadap air dan pelepasan urea. Penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahap, diantaranya isolasi selulosa, sintesis SAH, dan karakterisasi SAH. Tahap isolasi selulosa dilakukan delignifikasi dengan larutan NaOH untuk menghilangkan lignin dan hemiselulosa, serta bleaching dengan larutan H2O2 untuk menghilangkan sisa lignin dan memperoleh selulosa. Tahap sintesis menggunakan larutan NaOH/urea suhu dingin (-13 °C) untuk melarutkan selulosa dan diikat silang menggunakan variasi epiklorohidrin (2,5; 5; 7,5; 10; dan 11%) lalu di oven (60 °C) selama 24 jam. SAH kemudian dikarakterisasi melalui derajat swelling, water retention, pelepasan urea menggunakan spektrofotometri UV-Vis, spektroskopi FTIR, dan Scanning Electron Microscopy (SEM). Hasil isolasi selulosa menghasilkan rendemen sebesar 14-26% dan secara fisik terjadi perubahan warna dari biomassa yang berwarna coklat menjadi selulosa berwarna putih. Analisis FTIR menunjukkan bahwa selulosa mempunyai gugus aktif berupa -OH, -CH, dan C-O. Analisis FTIR pada SAH mengkonfirmasi terjadinya perubahan gugus fungsi setelah proses sintesis, yaitu terdapat ikatan C O yang menandakan terbentuknya ikatan silang dengan ECH. Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) dilakukan untuk mengetahui morfologi permukaan SAH. Hasil morfologi telah menunjukkan adanya perubahan kerapatan dengan meningkatnya konsentrasi ECH. Parameter fisikokimia dari SAH ditentukan dari perubahan SAH saat dilakukan swelling dengan derajat swelling SAH 10% dan 11% masing-masing 145.87% dan 116.93%. Pengukuran water retention (WR) SAH 10% dan 11% masing-masing mengalami penurunan setelah 96 jam sebesar 105% pada SAH 10% dan 83% pada SAH 11%. Hidrogel dengan konsentrasi ECH 10% menunjukkan kemampuan mempertahankan air lebih tinggi dibandingkan konsentrasi ECH 11%. Profil pelepasan urea pada SAH 10% dan 11% mengikuti mekanisme difusi, di mana SAH 10% menunjukkan pelepasan lebih tinggi akibat struktur jaringan yang lebih longgar. Pada SAH 11% dengan ikatan silang lebih tinggi memiliki laju pelepasan lebih lambat, dengan nilai R² sebesar 0,998 dan persentase pelepasan masing-masing 4,59% dan 4,35%