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.