Bukti Dukung Matriks Kegiatan Riset
Nama Kegiatan Ringkasan Proposal
1. Pengembangan Biokomposit sebagai Bahan Baku Industri, Permukiman dan Transportasi.
Perumahan merupakan kebutuhan dasar yang harus dipenuhi dan terus bertambah seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk. Polusi udara juga menjadi permasalahan di daerah perkotaan akibat aktivitas manusia yang meningkat. Sampai saat ini bahan baku dan desain perumahan sebagian besar masih menggunakan konsep konvensional, belum memenuhi standar eco-house, yang hemat energi atau ramah lingkungan. Penggunaan bahan alam dalam eco-house, selain kayu atau bambu yang sudah terbukti kuat untuk struktur bangunan, dapat juga memanfaatkan serat alam non kayu untuk membuat papan sebagai bahan bangunan. Penelitian dan pengembanan komponen bahan bangunan berupa biokomposit dalam bentuk papan partikel dengan perekat non-formaldehida berbasis asam sitrat dan sukrosa dilakukan untuk menghasilkan komponen pendukung eco-house yang lebih ramah lingkungan. Selain itu, proses pengembangan arang aktif dengan teknologi mengontrol ukuran pori dikembangkan untuk penyerap polusi dan nanti dapat dipergunakan sebagai bahan penyimpan energi seperti superkapasitor.
Aplikasi biokomposit sebagai bahan baku industri dan bidang transportasi, dimana untuk kegiatan pada tahun 2019 akan dilakukan pengembangan isolasi nanoselulosa dengan metode oksidasi TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical), serta pengembangan metode lain yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan. Sumber selulosa akan diperoleh dari bahan alam yang sudah dilakukan kajian pada tahun sebelumnya yaitu alang-alang (Imperata cylindrica), tandan kosong kelapa sawit atau TKKS (Elaeis guineensis), dan limbah jagung (Zea Mays) atau bahan limbah lain. Setelah proses karakterisasi dari nanoselulosa yang dihasilkan akan dimodifikasi untuk meningkatkan kompatibilitas nya dengan bahan polimer atau meningkatkan karakteristik nanoselulosa tersebut seperti stabilitas panas dan dispersinya pada senyawa non polar.
Pembuatan komponen rumah ramah lingkungan dari papan partikel/serat, pengembangan isolasi nanoselulosa yang ramah lingkungan dan pengembangan modifikasi arang aktif sebagai penyerap polutan diharapkan dapat memperkuat kapasitas kelembagaan Puslit Biomaterial yang sudah ditetapkan sebagai PUI Lignoselulosa.
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengembangkan isolasi nanoselulosa di Indonesia dengan metode kimia melalui oksidasi TEMPO dan metode lain yang lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan dengan konsep eko-teknologi.
2. Membuat komposit film berbasis nanoselulosa dengan polimer pati, PVA, dan atau karboksimetil selulosa (CMC).
3. Memodifikasi nanoselulosa menjadi superhidrophobik untuk aplikasi komposit
4. Melakukan karakterisasi sifat reologi dan sifat panas biokomposit polimer (polipropilena) dan serat alam. 5. Menghasilkan papan partikel dari berbagai jenis serat
alam dengan perekat non formaldehida dengan peningkatan nilai kekuatan dengan penambahan sukrosa.
6. Membuat komposit semen dari serat alam dan atau limbah plastik.
7. Melakukan aktifasi karbon aktif dengan proses hydrothermal.
2. Pengembangan Produk
Biomaterial melalui Karakterisasi, Rekayasa, dan Modifikasi Sifat Kayu Cepat Tumbuh dan Lignoselulosa Non-Kayu
Kayu dan atau lignoselulosa non kayu merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat potensial untuk dimanfaatkan dalam kehidupan manusia karena sifatnya yang berkelanjutan (sustainable), dapat diperbaharui (renewable). Studi terhadap karakteristik sifat kayu/non kayu selain ditujukan untuk mendapatkan manfaat produk kayu/lignoselulosa non kayu yang potensial, juga dapat digunakan untuk melakukan usaha rekayasa dan modifikasi sifatnya seperti teknik coating maupun densifikasi kayu. Hal ini ditujukan untuk memperbaiki sifat suatu kayu/lignoselulosa non kayu untuk dijadikan suatu produk biomaterial yang memerlukan spesifikasi tertentu. Pada tahun ini merupakan tahun terakhir dari rencana penelitian mengenai karakterisasi sifat dasar jenis kayu cepat tumbuh dan lignoselulosa non kayu khususnya bambu.
Fokus penelitian pada kayu cepat tumbuh pada tahun ini kearah kandungan ekstraktif dari Jati Platinum yang berupa senyawa tektokuionon, dimana penelitian lanjutan yang dihubungkan dengan keawetan alami maupun pemanfaatan lainnya masih diperlukan. Kadar tektokuinon dan kuinon lainnya dalam tumbuhan beragam bergantung pada lokasi tempat tumbuh, umur pohon dan bagian kayu. Fokus lainnya penggunaan bahan baku bambu yang memiliki potensi yang cukup melimpah dan mudah diperoleh hampir diseluruh Indonesia. Selain itu, bambu memiliki umur panen yang cepat dan harga relatif lebih murah dibandingkan dengan kayu serta sifat mekanika yang cukup baik. Oleh karena itu, bambu dapat menjadi salah satu bahan bangunan alternatif non kayu yang cukup potensial.
Kebun Pusat Penelitian Biomaterial memiliki koleksi jenis-jenis bambu yang beragam, sehingga kegiatan identifikasi, karakterisasi sifat dasar bambu dari jenis-jenis bambu koleksi tersebut penting dilakukan untuk mengetahui potensi pemanfaatannya. Fokus bambu yang akan dikarakterisasi terlebih dahulu adalah bambu yang
memiliki diameter yang besar dilihat dari prospek pemanfaatanya.
Adapun tujuan dari kegiatan penelitian tahun 2019 adalah :
1. Mengetahui prospek pemanfaatan dan kegunaan jenis kayu cepat tumbuh dan kurang dikenal kayu hasil budidaya, serta bahan lignoselulosa non kayu yang memiliki karakteristik penggunaan menyerupai kayu, melalui pendekatan karakteristik sifat dasar dari bahan kayu / lignoselulosa non kayu tersebut.
2. Mengembangkan rekayasa dan modifikasi pemanfaatan kayu/lignoselulosa non kayu untuk bahan baku komponen bangunan eco house dan produk biomaterial lainnya.
3. Pemanfaatan Sumber Daya Hayati untuk Biopestisida dan Biokontrol
Serangan hama pertanian serta penyakit terus meningkat dari tahun ke tahun. Upaya pengendalian yang banyak dilakukan selama ini adalah dengan menurunkan serangan hama penyakit. Aplikasi pestisida kimia sintetik merupakan salah satu cara untuk menekan populasi hama dan penyakit. Bahan kimia yang digunakan untuk bahan dasar pestisida sintetik umumnya berasal dari bahan kimia berbahaya yang menimbulkan dampak negatif terhadap pengguna dan lingkungan sekitar. Hal ini ternyata menimbulkan masalah baru yang cukup serius.
Penggunaan pestisida kimia akan menimbulkan banyak efek negatif terutama terhadap lingkungan, diantaranya akan berakibat: (1) Berbagai organisme penyubur tanah musnah, (2) Kesuburan tanah merosot/tandus, (3) Tanah mengandung residu (endapan) pestisida (4) Hasil pertanian mengandung residu pestisida, (5) Keseimbangan ekosistem rusak; dan (6) Terjadi peledakan serangan dan jumlah hama. Selain itu, penggunaan pestisida kimia dengan metoda aplikasi penyemprotan akan menghadapi permasalahan pelunturan (leaching) ketika kontak dengan air.
Sumber daya hayati seperti tanaman, mikroorganisme dan nematoda memiliki potensi sebagai bahan alternatif pengendalian serangga karena didalamnya terkandung senyawa kimia yang bersifat bioaktif. Produk dari alam dan mikroorganisme ini efektif, ramah lingkungan, murah, tersedia di berbagai tempat di dunia, dan bersifat selektif.
Banyaknya efek negatif yang ditimbulkan dari penggunaan pestisida kimia sintetik membuat penelitian dibidang biopestisida dan biokontrol terus berkembang. Pemanfaatan bahan alam yang bersumber dari tanaman dan mikroorganisme entomopatogen yang memiliki kemampuan sebagai biopestisida dan biokontrol. Penggunaan biopestisida dan biokontrol untuk
mengendalikan serangan hama dan penyakit memiliki keunggulan yang ramah lingkungan.
Penelitian ini adalah lanjutan dari penelitian sebelumnya yang bertujuan untuk pemanfaatan sumber daya hayati alam Indonesia yang memiliki potensi untuk dikembangkan menjadi biopestisida dalam mengendalikan serangga hama dan penyakit yang ramah lingkungan.
4. Penerapan Konsep Biorefinery pada Produksi Bioetanol dari Biomassa Lignoselulosa
Kebutuhan energi dunia yang makin meningkat dihadapkan pada kenyataan makin menipisnya cadangan energi dari bahan bakar fosil. Salah satu sumber energi alternatif ini adalah bioetanol yang dikembangkan dari biomassa lignoselulosa. Biomassa ini tersedia dalam jumlah yang sangat berlimpah di alam sehingga keberlanjutannya terjamin.
Tantangan utama dalam pemanfaatan biomassa lignoselulosa sebagai bahan baku bioetanol adalah bagaimana membangun suatu proses produksi yang ramah lingkungan dengan biaya terjangkau dan efisien mengingat struktur komponen penyusun biomassa lignoselulosa sukar diolah. Selain itu, pemilihan proses konversi yang murah dan mudah diaplikasikan oleh masyarakat ataupun industri juga harus menjadi pertimbangan.
Peningkatan proses produksi bioetanol ini mengacu pada proses produksi yang telah dilakukan pada skala laboratorium yang memperhatikan kondisi operasi optimum yang didapatkan dengan peralatan yang secara fisik lebih besar dengan mempertimbangkan faktor-faktor yang dapat mempengaruhi etanol yang dihasilkan.
Tujuan kegiatan ini adalah melakukan penelitian dan peningkatan proses produksi bioetanol dari biomassa berlignoselulosa yaitu tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dalam konsep biorefinery yang berkapasitas 15 L sehingga diperoleh suatu sistem produksi bioetanol yang terintegrasi yang dapat menjadi rujukan dalam pengembangan proses produksi dalam skala pilot plant 5. Finalisasi Rumah Ramah
Lingkungan dari Bahan Kayu Cepat Tumbuh
Rumah merupakan kebutuhan yang sangat mendasar bagi masyarakat, dan kebutuan rumah sebagai tempat tinggal semakin meningkat seiring dengan meningkatnya populasi disuatu daerah. Dengan meningkatnya kebutuhan akan tempat tinggal, menjadikan pembangunan rumah semakin pesat, dan pengunaan bahan konstruksi bangunan seperti beton dan baja semakin meningkat sehingga akan berakibat semakin menipisnya bahan baku konstruksi yang digunakan. Untuk itu perlu dikembangkan konsep rumah ramah lingkungan dengan komponen rumah yang terbuat dari bahan biomaterial.
Selain itu, ketersediaan akan energi juga akan semakin menipis dengan semakin banyaknya rumah, sehingga
rumah dengan konsep hemat energi juga perlu untuk dikembangkan. Konsep rumah ramah lingkungan ini tidak terlepas dari bagaimana rumah dilengkapi dengan sistem penghematan energi yang baik. Sehingga pada kegiatan ini akan dikembangkan prototipe rumah “Eco-house” mulai dari pembuatan komponen bahan yang ramah lingkungan dan sistem yang hemat energi.
1) Tujuan dari kegiatan ini adalah mengembangkan rumah yang memiliki konsep ramah lingkungan. 2) Sasaran dari kegiatan ini adalah menciptakan
prototipe rumah yang memiliki konsep hemat energi dan ramah lingkungan.
