Universitas Sumatera Utara BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Konsumen kopi yang terus meningkat jumlahnya telah memberikan dampak positif terhadap pertumbuhan bisnis berbasis kopi (Euromonitor International, 2014). Kopi tidak hanya dinilai sebagai kebutuhan, tetapi sudah menjadi gaya hidup. Hal ini meningkatkan jumlah limbah kopi yang dihasilkan. Sebelumnya, kopi dinikmati dengan cara penyeduhan dengan air panas, namun sekarang, terutama di kedai kopi internasional, bijih kopi yang telah digiling menjadi bubuk akan diekstrak untuk memberikan secangkir kecil espresso dan setelahnya akan meninggalkan bubuk kopi basah yang langsung dibuang. Ini dilakukan terus menerus hingga berakhirnya jam operasional. Dalam satu hari, dapat dihasilkan setidaknya satu kilogram bubuk kopi basah sebagai limbah oleh satu tenant bisnis kopi.
Masyarakat di Indonesia banyak memanfaatkan limbah kopi untuk kepentingan agrikultural, yaitu sebagai kompos. Padahal di negara maju, limbah kopi diolah kembali untuk memberikan produk dengan nilai ekonomi lebih tinggi dari kompos, salah satu contohnya yaitu sebagai bahan bakar ramah lingkungan yang diolah perusahaan bernama Bio-bean (Smedley, 2014), pemanfaatan tersebut sangat penting pada kondisi krisis energi saat ini. Limbah kopi memiliki potensi yang lebih dari kompos, meninjau kandungan karbon yang tinggi – sekitar 50% serta kandungan bahan anorganik yang rendah (Aznar, 2011). Penulis merasa perlu adanya alternatif pemanfaatan limbah kopi yang lebih baik.
Dewasa ini, materi fluorescent nanoparticles (F-NPs) mendapat banyak perhatian dikarenakan keunggulan serta aplikasinya yang luas. Namun, karena material ini melibatkan penggunaan logam berat seperti Cd dan Pb, penggunaannya terbatas kepada beberapa bidang dikarenakan tingkat toksiksitas yang tinggi. Maka dikembangkan lagi material yang sama dengan menggunakan Au dan Ag yang mempunyai tingkat toksiksitas yang rendah. Namun, proses pembuatannya rumit
dan membutuhkan biaya yang tinggi serta menyebabkan polusi (Guo, Wang, Shao, & Jiang, 2012).
Fluorescent carbon nanoparticles (F-CNPs) kemudian menjadi jawaban dari masalah yang diberikan oleh material F-NPs. Selain itu, ternyata F-CNPs memberikan beberapa sifat yang jauh lebih unggul dibandingkan F-NPs; tidak mengandung toksik, stabil, memiliki sifat biokompabilitas dan biaya pembuatan yang rendah (Lim, Shen, & Gao, 2014). Selain itu, F-CNPs memiliki kemampuan untuk berikatan dengan molekul organik dan anorganik lain karena memiliki banyak gugus permukaan sehingga dapat dimanipulasi dengan perlakuan kimia tertentu sehingga dapat digunakan untuk menunjang proses fotokatalitik, aplikasi biokimia, seperti bioimaging dan biosensor bahkan sebagai drug deliverer dan drug carrier atau pembawa obat (Zuo, Jiang, Zhao, Xiaohong, & Xiao, 2015).
Salah satu cara untuk mensintesis F-CNPs yang diketahui adalah dengan oksidasi soot dari proses pembakaran lilin dengan HNO3, dimana partikel soot akan
dipenetrasi dengan nitrogen dan oksigen, memberikan fluoresensi hijau dan bersifat larut dalam air (Ray, Saha, Jana, & Sarkar, 2009).
Pada kesempatan ini, penulis akan memanfaatkan limbah kopi yang dikumpulkan dari Starbucks Coffee Medan sebagai bahan dasar untuk pembuatan F-CNPs. Limbah kopi yang didapat akan diubah menjadi soot, kemudian dioksidasi dengan HNO3 dan selanjutnya dilakukan pemisahan bertahap partikel karbon.
1.2. Perumusan Masalah
Adapun permasalahan pada penelitian ini adalah :
1. Apakah limbah kopi dapat dimanfaatkan untuk pembuatan F-CNPs?
2. Bagaimana limbah kopi harus diperlakukan untuk mendapatkan soot dengan karakteristik yang sesuai untuk sintesis F-CNPs?
3. Apakah ada perbedaan karakteristik F-CNPs yang dihasilkan dari soot limbah kopi?
Universitas Sumatera Utara 1.3. Pembatasan Masalah
Penelitian ini hanya dibatasi pada :
1. Pengkonversian limbah kopi menjadi soot dilakukan dengan pembakaran dalam tanur dan pembakaran langsung.
2. Analisa morfologi soot dilakukan dengan Scanning Electron Microscopy
(SEM).
3. Uji fluoresensi dengan penyinaran lampu UV.
4. Analisa dan karakterisasi F-CNPs yang dilakukan dengan Transmission Electron Microscopy (TEM).
5. Analisa dan karakterisasi F-CNPs dilakukan dengan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR).
1.4. Tujuan Penelitian
Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah yang diuraikan maka tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui apakah limbah kopi dapat menghasilkan F-CNPs.
2. Untuk mengetahui perlakuan terhadap soot limbah kopi yang sesuai untuk sintesis F-CNPs.
3. Untuk mengetahui apakah F-CNPs dari soot limbah kopi memiliki karakteristik yang sesuai untuk potensi aplikasi yang dapat dimanfaatkan.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan alternatif pengolahan limbah kopi sebagai nanomaterial yang memiliki sifat fluoresensi dengan potensi yang luas.
1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian dilaksanakan di dalam laboratorium, dengan 3 tahapan sebagai berikut: - Tahap I: Pembuatan soot dari limbah kopi, dengan 2 cara, yaitu pembakaran
dalam tanur dan pembakaran limbah kopi secara langsung. Soot yang dihasilkan diuji dengan alat Scanning Electron Microscope (SEM).
- Tahap II: Oksidasi partikel soot dengan HNO3 5M selama 12 jam pada suhu
100oC.
- Tahap III: Pemisahan nanopartikel karbon, dilakukan secara bertahap dengan sentrifugasi. Nanopartikel karbon (F-CNPs) yang dihasilkan diuji dibawah lampu UV, dengan alat Transmission Electron Microscope (TEM) dan Fourier Transform Infrared Spectroscope (FT-IR).
1.7. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Ilmu Dasar (LIDA) Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Kimia Fisika Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Kimia Organik Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Mikrobiologi Universitas Sumatera Utara dan Departemen Kimia Universitas Gadjah Mada
