Preparasi dan Karakterisasi Nanoselulosa dari Tongkol Jagung secara Hidrolisis Asam

Abstract

Jagung merupakan salah satu bahan makanan pokok dengan hasil produksi yang tinggi dan paling banyak dikonsumsi oleh masyarakat Indonesia. Masyarakat pada umumnya hanya mengkonsumsi bagian daging jagung sedangkan bagian lainnya kurang dimanfaatkan secara optimal, contohnya tongkol jagung. Tongkol jagung memiliki kandungan selulosa sebesar 31% sehingga dapat dimanfaatkan agar memiliki nilai ekonomis yang tinggi. Selulosa juga dapat diubah dalam ukuran nanoselulosa untuk memperoleh sifat yang lebih unggul. Nanoselulosa memiliki ukuran kurang dari 1000 nm, Keunggulan nanoselulosa yaitu memiliki kemampuan dispersi serta biodegradasi dan peningkatan kristanilitas, aspek rasio dan luas permukaannya. Pembuatan nanoselulosa dapat dilakukan dengan beberapa metode yaitu secara mekanik, enzimatik dan kimiawi. Dalam penelitian ini digunakan metode kimiawi secara hidrolisis asam. Penelitian ini bertujuan untuk membuat nanoselulosa dari tongkol jagung dengan metode hidrolisis asam. Dalam penelitian ini dikaji pengaruh konsentrasi asam sulfat terhadap sifat-sifat nanoselulosa yang diperoleh yaitu struktur, ukuran dan jumlah gugus muatan pada nanoselulosa. Penelitian ini meliputi tiga tahapan yaitu: (1) isolasi selulosa dari tongkol jagung (2) hidrolisis selulosa menggunakan asam sulfat dan (3) karakterisasi nanoselulosa. Tahapan pertama dalam penelitian ini yaitu penghalusan sampel tongkol jagung menggunakan grinder sehingga didapat serbuk berukuran 60 mesh. Serbuk kemudian diproses delignifikasi menggunakan NaOH 3% dilanjutkan bleaching menggunakan NaOCl 1,4%. Tahapan kedua dilakukan dengan memvariasi konsentrasi asam sulfat 8,4 M; 9,4 M; 10,3 M dan 11,3 M dilanjut dengan tahapan sonikasi dan menghasilkan suspensi nanoselulosa (selanjutnya disebut NCC 8,4; NCC 9,4; NCC 10,3 dan NCC 11,3). Tahapan ketiga dilakukan dengan beberapa analisis antara lain yaitu analisis gugus fungsi dengan Fourier Transmission Infra Red (FTIR), analisis diameter partikel menggunakan Particle Size Analyzer (PSA) dan penentuan jumlah gugus muatan pada permukaan nanoselulosa dilakukan dengan titrasi konduktometri. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses isolasi menghasilkan selulosa berwarna putih dan hasil FTIR menunjukkan bahwa lignin dan hemiselulosa sudah dihilangkan. Proses hidrolisis menyebabkan warna padatan nanoselulosa hasil pengeringan dengan metode penentuan %padatan tersuspensi semakin gelap seiring dengan bertambahnya konsentrasi asam sulfat yang digunakan. Hasil FTIR nanoselulosa menunjukkan adanya perbedaan struktur pada selulosa setelah hidrolisis dengan masuknya gugus sulfat. Peningkatan konsentrasi asam sulfat membuat proses pemecahan daerah amorf selulosa semakin banyak sehingga menghasilkan rata-rata diameter partikel yang semakin kecil. Rata-rata diameter partikel diamati pada dua rentang diameter, yaitu 1-100 nm dan 1-10.000 nm. Data kedua rentang tersebut menunjukkan adanya peningkatan rata-rata diameter partikel pada NCC 11,3. Hal tersebut dikarenakan proses hidrolisis dengan konsentrasi H 2 SO 11,3 M menyebabkan selulosa mengalami dehidrasi yang disertai dengan degradasi polimer. Proses degradasi terjadi karena selulosa mengalami oksidasi membentuk zat lain sehingga mempengaruhi hasil pengukuran diameter partikelnya. Jumlah gugus sulfat pada NCC 8,4; NCC 9,4; NCC 10,3 dan NCC 11,3 secara berurutan adalah 678 mmol/Kg, 740 mmol/Kg, 1313 mmol/Kg dan 1322 mmol/Kg. Berdasarkan hasil ini menunjukkan bahwa semakin meningkatnya konsentrasi asam sulfat membuat jumlah gugus sulfat semakin besar pula.