SINTESIS DAN KARAKTERISASI NANOKOMPOSIT TIO2-SELULOSA DARI LIMBAH AMPAS TEBU
Isi Artikel Utama
Abstrak
Ampas tebu merupakan limbah pertanian yang melimpah di Indonesia, mencapai lebih dari 750.000 ton setiap tahunnya, namun belum banyak dimanfaatkan. Padahal ampas tebu mengandung selulosa dalam jumlah tinggi mencapai 52,7%, salah satu yang tertinggi dibandingkan limbah pertanian lainnya. Mengingat kandungan serat dan ketersediaannya yang tinggi, ampas tebu memiliki potensi untuk didaur ulang menjadi material bernilai tinggi, termasuk nanoselulosa, biopolimer berskala nano dengan luas permukaan, kekuatan mekanis, dan kristalinitas yang tinggi. Penelitian ini mengeksplorasi pemanfaatan selulosa berbahan ampas tebu, yang kemudian dikompositkan dengan nanopartikel titanium dioksida (TiO₂) untuk membentuk nanokomposit. Isolasi selulosa dilakukan menggunakan metode gabungan kimia dan mekanis yang melibatkan perlakuan basa, bleaching, dan hidrolisis asam, diikuti dengan ultrasonikasi. Sintesis nanokomposit dilakukan menggunakan metode dispersi basah dengan campuran air dan etanol sebagai pelarut. Hasil analisa XRD menunjukkan keberhasilan isolasi nanoselulosa yang ditandai dengan peningkatan derajat kristalinitas dari 51,37% menjadi 70,55% setelah proses isolasi, serta ukuran kristal berada pada rentang nanometer, yakni nanoselulosa sebesar 4,31 nm dan nanokomposit sebesar 35,41 nm. Karakteristik kimia FTIR lebih lanjut memperkuat indikasi keberhasilan isolasi di mana terjadi penurunan intensitas gugus fungsional komponen amorf seperti C=O dan C=C aromatik khas hemiselulosa dari 0,0181 menjadi 0,0131 dan dari 0,0314 menjadi 0,0140.
Unduhan
Rincian Artikel
Artikel ini berlisensi Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Referensi
1. Calia, A., Lettieri, M., Masieri, M., Pal, S., Licciulli, A., & Arima, V. 2017. Limestones coated with photocatalytic TiO2 to enhance building surface with self-cleaning and depolluting abilities. Journal of Cleaner Production, 165, 1036–1047. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.07.193
2. Nurillahi, R., Halimah, D. N., Apriliani, D. G., & Fatimah, I. 2018. Pengolahan limbah batik cair menggunakan fotokatalis tio2-abu vulkanik desa wukirsari yogyakarta. Khazanah: Jurnal Mahasiswa, 10(2), 1–8. https://doi.org/10.20885/khazanah.vol10.iss2.art3
3. Matsudo, A. 2024. Eco-Friendly Photocatalytic Solutions: Synthesized TiO2 Nanoparticles in Cellulose Membranes for Enhanced Degradation of Indigo Carmine dye ACS Paragon Plus Environment. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c04017
4. Nina Hartati. 2023. Isolasi, Karakterisasi, Dan Aplikasi Nanokristal Selulosa : Review. JSSIT: Jurnal Sains Dan Sains Terapan, 1(2), 29–38. https://doi.org/10.30631/jssit.v1i2.19
5. Börjesson, M., & Westman, G. 2015. Crystalline Nanocellulose — Preparation, Modification, and Properties. Cellulose - Fundamental Aspects and Current Trends. https://doi.org/10.5772/61899
6. Gabryelle, K., Fadil Alif Ramadhan, M., & Sri Handayani, A. 2018. Synthesis Nanocomposites of Nanocellulose-TiO2 for Red Base 218 Waste Water Treatment. Jurnal IPTEK, 7(1), 51–57.
7. Fadilla, A., Amalia, V., Ryski Wahyuni, I., Kimia, J., Sains dan Teknologi, F., & Sunan Gunung Djati Bandung, U. 2023. Pengaruh Selulosa Ampas Tebu (Saccharum officinarum) sebagai Zat Pengisi Plastik Biodegradable berbasis Pati Kulit Singkong (Manihot fsculenta). Gunung Djati Conference Series, 34, 69–80. https://conferences.uinsgd.ac.id/index.php/gdcs/article/view/1940
8. Clarita Vikanova Seli, Kristina Tresia Leto, & Kartini Rahman Nisa. 2024. Pengaruh Penambahan Ampas Kopi Sebagai Adsorben Pada Limbah Cair Tenun Ikat. Journal Innovation In Education, 2(2), 01–07. https://doi.org/10.59841/inoved.v2i2.1057
9. Asmoro, N. W., Afriyanti, A., & Ismawati, I. (2018). Ekstraksi Selulosa Batang Tanaman Jagung (Zea Mays) Metode Basa. Jurnal Ilmiah Teknosains, 4(1), 24–28. https://doi.org/10.26877/jitek.v4i1.1710
10. Vu, A. N., Nguyen, L. H., Tran, H. C. V., Yoshimura, K., Tran, T. D., Van Le, H., & Nguyen, N. U. T. 2024. Cellulose nanocrystals extracted from rice husk using the formic/peroxyformic acid process: isolation and structural characterization. RSC Advances, 14(3), 2048–2060. https://doi.org/10.1039/d3ra06724f
11. Pelissari, F. M., Sobral, P. J. D. A., & Menegalli, F. C. 2014. Isolation and characterization of cellulose nanofibers from banana peels. Cellulose, 21(1), 417–432. https://doi.org/10.1007/s10570-013-0138-6
12. Anaya-Esparza, L.M., Villagrán-de la Mora, Z., Ruvalcaba-Gómez, J.M., Romero-Toledo, R., Sandoval-Contreras, T., Aguilera-Aguirre, S., Montalvo-González, E. & Pérez-Larios, A., 2020. Use of titanium dioxide (TiO₂) nanoparticles as reinforcement agent of polysaccharide-based materials. Processes, 8(11), 1395
13. Rathod. 2018. Nanocellulose/TiO2 composites: Preparation, characterization and application in photocatalytic degradation of a potential endocrine disruptor, mefanamic acid, from aqueous media. Photochemical & Photobiological Sciences. 10.1039/C8PP00156A
14. Tibolla, H., Pelissari, F. M., Martins, J. T., Vicente, A. A., & Menegalli, F. C. 2018. Cellulose nanofibers produced from banana peel by chemical and mechanical treatments: Characterization and cytotoxicity assessment. Food Hydrocolloids, 75, 192–201. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.08.027
15. Sahlin, K., Forsgren, L., Moberg, T., Bernin, D., Rigdahl, M., & Westman, G. 2018. Surface treatment of cellulose nanocrystals (CNC): effects on dispersion rheology. Cellulose, 25(1), 331–345. https://doi.org/10.1007/s10570-017-1582-5
16. Amirudin, S., Rejeki, S., & Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Pertanian Universitas Halu Oleo, J. 2024. Metode Sintesis Nanoselulosa: Kajian Pustaka. 2(1), 89–96.
17. Melenia, A. T., Jovita, S., Utami, D. I., Tamim, R., Holilah, H., Bahruji, H., Hamid, Z. A. A., Mubarok, F., Widiyastuti, W., Wibisono, A. T., Suprapto, S., Jalil, A. A., & Prasetyoko, D. 2024. Nanocrystalline cellulose from Calophyllum inophyllum shells waste by adjusting organic acid hydrolysis and optimization of reaction parameters using response surface methodology. International Journal of Biological Macromolecules, 281(xxxx), 135705. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.135705
18. Wijaya, C. J., Ismadji, S., Aparamarta, H. W., & Gunawan, S. 2019. Optimization of cellulose nanocrystals from bamboo shoots using Response Surface Methodology. Heliyon, 5(11). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02807
19. Wijaya, C. J., Saputra, S. N., Soetaredjo, F. E., Putro, J. N., Lin, C. X., Kurniawan, A., Ju, Y. H., & Ismadji, S. 2017. Cellulose nanocrystals from passion fruit peels waste as antibiotic drug carrier. Carbohydrate Polymers, 175, 370–376. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.08.004
20. Samsalee, N., Meerasri, J., & Sothornvit, R. 2023. Rice husk nanocellulose : Extraction by high-pressure homogenization , chemical treatments and characterization. 6(August).
21. Khawas, P., & Deka, S. C. 2016. Isolation and characterization of cellulose nanofibers from culinary banana peel using high-intensity ultrasonication combined with chemical treatment. 137, 608–616.
22. Zharvan, V., As, N. I., Daniyati, R., & Yudoyono, G. 2020. Sintesis Serbuk Nano Titanium Dioksida Dan Identifikasi Struktur Kristalnya. Jurnal Sains Dan Pendidikan Fisika, 16(1), 80. https://doi.org/10.35580/jspf.v16i1.19097
23. Sabaruddin, F. A., Ariffin, H., Shazleen, S. S., Ng Yee Foong, L., Rujitanaroj, P. O., Thitiwutthisakul, K., Permpaisarnsakul, P., & Tinnasulanon, P. 2024. Enhanced mechanical strength of polypropylene bionanocomposites through spray-dried nanocrystalline cellulose reinforcement. RSC Sustainability, 3(1), 352–364. https://doi.org/10.1039/d4su00295d