2 TINJAUAN PUSTAKA
2.4 Nano Teknolog
Tahun 1959, Feynman memperkenalkan konsep nanoteknologi pertama kali pada pertemuan para ahli fisika se-Amerika (Khamdemhossini dan Lange 2006). Sejak saat itu nanoteknologi mulai berkembang. Nanoteknologi merupakan suatu teknologi pembentukan bahan fungsional dan sistem yang didasarkan pada pengaturan skala atau ukuran yang diperoleh melalui pemanfaatan fenomena umum secara fisika, kimia, serta biologi (Park 2007). Selanjutnya, material berukuran nanometer memiliki sejumlah sifat kimia dan fisika yang lebih unggul dari material berukuran besar, selain itu material dengan ukuran nanometer memiliki sifat yang dapat diubah-ubah melalui pengontrolan ukuran material, pengaturan komposisi kimiawi, modifikasi permukaan, dan pengontrolan interaksi antar partikel(Roco 2003; Lead 2007).
Penggunaan KMnO4 sebagai etilen absorber yang dikombinasikan dengan bahan pembawa seperti zeolit atau arang aktif dalam ukuran nano belum banyak dilakukan, hal ini berbeda dengan penggunaan KMnO4 dalam bentuk larutan yang terserap dalam bahan pembawa yang sudah banyak dilakukan, diantaranya adalah yang dilakukan oleh Abe (1999), Sholihati (2004), Boonprason et al. (2008) dan Ishak (2009), yang masing-masing menggunakan KMnO4 untuk memperpanjang umur simpan serta mempertahankan kualitas sensoris dari brokoli, bayam, buah pisang raja bulu, mangga Nam Dok Mai dan Aprikot. Secara umum, penelitian- penelitian tersebut menyimpulkan bahwa KMnO4 merupakan bahan yang dapat
digunakan untuk memperpanjang umur simpan buah dan sayuran dengan konsentrasi KMnO4 pada bahan penyerap antara 4-6%.
2.5 Zeolit
Zeolit adalah kristalin aluminosilikat yang mengandung pori-pori dan rongga-rongga berskala molekular dengan rentang ukuran dari 3 Å sampai 15 Å. Oleh karena itu zeolit merupakan katalis, absorben dan penukar kation yang sangat baik. Zeolit tersusun dari kerangka aluminosilikat berstruktur tetrahedral TO4. T adalah Si atau Al. Penggabungan satuan tetrahedron satu dengan lainnya terjadi karena ada pemakaian bersama satu atom oksigen oleh dua tetrahedral(Wakihara et al.2011). Penggabungan [SiO4]4- dan [AlO4]5- menyebabkan zeolit bermuatan negatif, oleh karenanya zeolit alam dan zeolit sintetik memerlukan kation sebagai pusat penyeimbang muatan untuk menjaga kenetralan muatan zeolit. Kation yang biasanya digunakan adalah logam alkali (Na+, K+) dan/atau alkali tanah (Ca2+, Ba2+)(Smart 1993)
Banyak penelitian terkait zeolit dan fungsinya baik sebagai katalis, absorben maupun penukar kation. Sang et al. 2004; Serrano et al. 2005; Jia et al.2010 dan Tago et al. 2010 melakukan penelitian tentang meningkatnya fungsi katalis dan daya adsorber dari zeolite berukuran nano, masing masing melakukan penelitian terhadap daya serap nano zeolite terhadap toluena, katalitik cracking pada polielefin, dehidrasi gliserol dalam pembentukan akrolein dan penggunaan jenis zeolit yang selektif akan meningkatkan jumlah olefin (etilen dan propilen) yang diperoleh.
Penggunaan zeolite maupun bahan mineral lainnya sebagai zat pengikat KMnO4 juga telah banyak dilakukan, diantaranya penelitian yang dilakukan oleh Rezali et al. (2008), yang menggunakan mesin biokonversi untuk menghasilkan KMnO4 yang dicoating dengan nano zeolite untuk memperpanjang umur simpan letuce, sebelumnya juga telah ada penelitian yang dilakukan oleh Zagory (1995) dan Suslow (1997) yang menggunakan bahan mineral clay maupun zeolit sebagai bahan penyerap etilen yang dicampur pada polimer kemasan, meskipun hasilnya kurang baik karena pencampuran mineral dengan polimer plastik kemasan akan menyebabkan perubahan pada sifat fisiko kimia bahan kemasan yang dihasilkan. Ayoub et al. (1989) dari US ARMY telah mengkaji efektifitas dari berbagai macam etilen absorber komersial untuk memperpanjang umur simpan berbagai produk pertanian dan menyimpulkan bahwa zeolit yang dicoating dengan KMnO4 adalah etilen absorber terbaik, baik secara ekonomi maupun efektifitasnya dalam memperpanjang umur simpan. Phatnibool et al. (2006) dan Sholihati (2006) melakukan hal yang hampir sama namun bahan pengikat yang digunakan adalah marl yang mengandung 3% KMnO4 serta arang tempurung kelapa. Kedua penelitian tersebut menunjukkan bahwa arang aktif berupa arang tempurung kelapa maupun marl dapat berfungsi sebagai bahan pengikat KMnO4 yang memiliki efektifitas dalam menyerap etilen yang hampir sama dengan etilen adsorber komersial yang ada di pasaran komersial .
Indonesia sebagai salah satu negara di dunia yag mempunyai cadangan zeolit terbesar di dunia memiliki berbagai macam jenis zeolit. Salah satu diantaranya adalah zeolit asal Bayah. Zeolit ini merupakan zenis campuran antara
clinoptilolit dan modernit (Trisunaryanti 2005).Zeolit alam Bayah tersusun atas 47,52% modernit dan 31,43% clinoptilolit. Ratio keduanya hampir berimbang. Kandungan clinoptilolit dan modernit akan berpengaruh terhadap sifat fungsional dan struktur zeolitnya.
Zeolit Bayah yang digunakan pada penelitian ini mengandung resiko Si/Al sebesar 29,59/6,86 atau sekitar 4,3. Rasio kandungan Si dan Al dalam struktur zeolit akan mempengaruhi ketahanan kerangka tetrahedral terhadap suhu tinggi dan kondisi asam. Nilai ratio lebih dari 5menjaddi petunjuk jika zeolit yang digunakan adalah zeolit tua (bukan zufa zeolit).
Kekerasan zeolit merupakan sifat fisik yang juga penting untuk diketahui. Kekerasan zeolit akan dipengaruhi oleh struktur ikatan penyusun zeolit dan akan mempengaruhi proses pengecilan ukuran. Hasil uji terhadap tingkat kekerasan zeolit asal Bayah diketahui bahwa tingkat kekerasannya adalah sebesar 161,587 Kgf. Dibandingkan dengan jenis zeolit alam lainnya seperti zeolit alam Malang, Lampung dan Tasikmalaya, nilai kekerasan dari zeolit Bayah adalah yang terendah. Menurut Hoerudin et al. (2015), hal ini diduga berhubungan erat dengan rasio antara modernit dan clinoptilolit yang menyusun zeolit. Zeolit Malang yang hanya tersusun atas moderenit (70,75%), dan zeolit Lampung yang tersusun atas clinoptilolit (76,88%) memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi dibanding dengan zeolit alam Tasikmalaya maupun zeolit alam Bayah yang tersusun atas campuran kedua jenis zeolit.
Beberapa diantara etilen absorber yang telah dipatentkan dan dikomersialkan juga menggunakan zeolit sebagai bahan pengikat KMnO4, seperti yang terlihat pada tabel 3 di bawah ini.
Tabel 2.3. Penyerap etilen komersil yang telah dikembangkan
Manufacturer Country Trademark Scavanger mechanism
Packaging form
Air repair Products, Inc.
USA N/A KMnO4 Sachet
Ethylene Control,
Inc. USA N/A KMnO4 Sachets
Extenda Life System USA N/A KMnO4 Sachets
Kess Irrigations
Systems USA BioKleen Katalis titanium dioksida Tidak diketahui
Sekisui Jushi Jepang Neupalon Karbon aktif Sachets
Honsu Paper Ltd Jepang Hatofresh Karbon aktif Kertas
Mitsubishi Gas Chemical Co. Ltd
Jepang Sendo Mate Sachet
Cho Yang Heung San
Co. Ltd Korea Orega Zeolit/clay teraktivasi Plastik film
Evert-Fresh
Coorporation USA Evert-Fresh Zeolit teraktivasi Plastik film
Odja Shoji Co. Ltd Jepang BO Film Keramik Crysburite Plastik film
PEAK fresh Products Ltd
Australia PEAK fresh Zeolit teraktivasi Plastik film Food Science
Australia Australia N/A Turunan tetrazin Plastik film