1
BAB I
PENDAHULUAN
Pada Bab I Pendahuluan ini dijelaskan mengenai latar belakang, alasan pemilihan material pelepah pinang (Areca catechu), perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah penelitian, manfaat penelitian, dan kerangka penelitian yang akan menjadi dasar pemikiran penulisan dan penelitian mengenai “Studi Pengaruh Waktu Alkalisasi Pada Ekstraksi Selulosa Berbasis Serat Pelepah Pinang (Areca catechu)”.
1.1 Latar Belakang
Penggunaan material komposit menjadi salah satu pilihan alternatif selain penggunaan logam, polimer ataupun keramik, komposit adalah material yang tersusun atas campuran dua atau lebih material dengan sifat kimia dan fisika berbeda, dan menghasilkan sebuah material baru yang memiliki sifat-sifat berbeda dengan material-material penyusunnya. Penguat komposit bisa berupa serat sintetik ataupun serat alam. Saat ini penggunaan serat alam khususnya selulosa seperti serat rami, pisang, sisal dan nanas dalam industri tekstil, industri pengemasan dikarenakan biaya produksinya yang lebih murah. Serat-serat ini dianggap sebagai serat selulosa keras karena modulus kekuatan tarik yang tinggi dan elongasi yang rendah. Meningkatnya ketertarikan untuk memperkenalkan bahan penguat yang dapat didegradasi, terbarukan, biaya rendah, dan ramah lingkungan telah merangsang penggunaan serat alam selulosa sebagai alternatif pengganti untuk serat berbasis anorganik dan petrokimia (Ramadevi, 2012).
Salah satu serat yang berpotensi untuk dijadikan penguat pada komposit adalah pelepah pinang. Pohon pinang (Areca catechu) dikenal sebagai tanaman serba guna yang memiliki manfaat di berbagai bidang kehidupan. Namun, pengolahan bagian pinang seperti pangkal pelepah daun kurang optimal, masih sebatas sebagai sampah organik maupun pengganti minyak tanah untuk kebutuhan memasak sehari-hari.
Ketersediaannya sangatlah melimpah di Indonesia karena pertumbuhannya yang
2
cepat, sehingga memiliki potensi yang besar dilihat dari segi bahan baku, juga dari segi nilai jual yang tak terlalu tinggi (Betan, dkk., 2014).
Serat pelepah pinang terdiri dari selulosa, hemiselulosa, lignin, dan zat lain.
Dimana untuk kandungan selulosa pada pelepah pinang sebesar 32 %, kandungan hemiselulosa sebesar 34 %, kandungan lignin sebesar 17 %, dan sisanya berupa zat ekstraktif, silika, dan abu (non organik). Namun, hemiselulosa yang bersifat hidrofilik (mudah menyerap air) dapat merugikan apabila dijadikan komposit.
Apabila hemiselulosa dan lignin dalam kadar yang tinggi, maka dapat menyebabkan terserapnya air yang akan membuat gaps atau celah pada ikatan antarmuka serat dan matriks, akibatnya akan mengurangi interaksi adhesi antara serat dan matriksnya sehingga dapat mempengaruhi sifat mekanik komposit. Untuk menghasilkan serat dengan sifat-sifat mekanik yang baik perlu dilakukan penghilangan hemiselulosa dan lignin pada serat pelepah pinang melalui suatu modifikasi kimia. Modifikasi kimia dari serat alami merupakan reaksi antara komponen-komponen dari serat alami dengan bahan kimia. Salah satu metode modifikasi kimia adalah alkalisasi yaitu dengan menggunakan larutan alkali untuk melarutkan hemiselulosa dan lignin, hal ini berpotensi untuk memperbaiki sifat- sifat dari serat alami tersebut yang pada umumnya (Putera, 2012).
Menurut Betan dkk (2014), penelitian yang dilakukan menggunakan proses alkalisasi dengan konsentrasi larutan alkali 4%, 5%, dan 6% dengan lama perendaman 1 jam. Didapatkan kekuatan serat tertinggi pada persentase NaOH 5%
sebesar 195 MPa sedangkan terendah terjadi pada serat tanpa perlakuan (murni) sebesar 84 MPa. Menurut Silalahi (2016), penelitian perlakuan alkali dan pemanasan serat lengkuas dilakukan dengan larutan NaOH 5% selama 2 jam dengan temperatur ruang dan temperatur 80oC. didapatkan kadar selulosa sebesar 29,27% untuk tanpa pemanasan dan 52.27% dengan pemanasan 80oC. Sementara kadar lignin dan air menurun, dengan nilai kadar lignin tanpa pemanasan 19.94%
dan 4.21% dengan pemanasan, kadar air 27.40% tanpa pemanasan dan 8.19%
dengan pemanasan. Modifikasi kimia dengan menggunakan alkalisasi merupakan perlakuan yang efisien dan efektif untuk menghilangkan hemiselulosa dan lignin, serta dapat mengisolasi selulosa agar tidak larut pada konsentrasi NaOH tertentu sehingga kandungan selulosa pada serat semakin tinggi. Seiring meningkatnya
3 kandungan selulosa pada serat maka akan semakin meningkatkan kekuatan tarik pada serat.
Dari penelitian sebelumnya maka dapat ditarik hipotesis bahwa serat pelepah pinang mampu digunakan sebagai sumber selulosa dengan variabel waktu perlakuan alkalisasi. Sehingga diharapkan semakin meningkatnya waktu kontak antara serat dengan larutan alkali maka semakin meningkatnya kandungan selulosa pada serat pelepah pinang dan kekuatan tarik serat tunggal pada serat pelepah pinang.
1.2 Perumusan Masalah
Rumusan masalah dari penelitian kali ini adalah:
1. Bagaimana pengaruh waktu alkalisasi terhadap kandungan lignoselulosa pada serat pelepah pinang?
2. Bagaimana pengaruh waktu alkalisasi terhadap kekuatan tarik serat tunggal serat pelepah pinang?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian kali ini adalah:
1. Mengetahui pengaruh waktu alkalisasi terhadap kandungan lignoselulosa pada serat pelepah pinang.
2. Mengetahui pengaruh waktu alkalisasi terhadap kekuatan tarik serat tunggal serat pelepah pinang.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini adalah:
1. Sebagai acuan perlakuan awal pada serat pelepah pinang (Areca catechu) untuk pembuatan material komposit.
2. Memperoleh pengalaman dalam mengaplikasikan pengetahuan yang dimiliki, khususnya dalam hal bahan komposit.
3. Mendapatkan inovasi baru dalam pengembangan teknologi material komposit dengan modifikasi kimia yaitu alkalisasi berpenguat serat pelepah pinang (Areca catechu).
4
4. Menambah harga jual dari pelepah pinang (Areca catechu).
5. Mendapatkan inovasi dalam pemanfaatan limbah pelepah pinang khususnya terhadap masyarakat.
1.5 Kerangka Pemikiran Penelitian
Pada laporan ini diberikan kerangka pemikiran penelitian Tugas Akhir sehingga dapat memberikan gambaran bagi pembaca mengenai penelitian Tugas Akhir yang dilakukan. Kerangka penelitian ditunjukkan pada gambar 1.1 sebagai berikut :
1.6 Batasan Masalah Penelitian
Batasan masalah yang terdapat pada penelitian kali ini adalah:
1. Tumbuhan pinang (Arecha catechu) diambil dari daerah Balikpapan Utara karena ketersediaan bahan baku yang melimpah dan bagian pinang yang digunakan merupakan pangkal pelepah pinang kering yang terlepas dari pohonnya.
2. Pengaruh lingkungan ketika proses alkalisasi diabaikan.
3. Serat pelepah pinang dikeringkan menggunakan oven pada temperatur 80oC selama 1 jam.
Kandungan lignoselulosa, Kekuatan Tarik Komposit Serat Pelepah Pinang- Poliester
Metode Ekstraksi Serat Material
Waktu Temperatur
Mechanical Extraction ChemicalExtraction Serat Alam Pelepah Pinang
Serat Sintesis
Temperatur Ruang
8 jam
4 jam
1 jam Jam (Maharani, 2015)
(Dhanalakshmi, 2015)
(Bachtiar, dkk, 2010) (Putera, 2012)
(Sanjay, dkk, 2013)
(Huang, dkk 2012)
(Bachtiar, dkk, 2010) (Basoglu, 2017) (Maharani, 2015)
Sulit Terdegradasi Biodegradable
Chemical Extraction
Peningkatan selulosa
Peningkatan selulosa
Asetilasi
Hidrolisis Alkalisasi
Peroksida
Perlunya temperatur rendah pada proses
(Hamid, 2008)
Kurang efektif untuk penghilangan lignin (Fahma, dkk, 2010) Menghilangkan struktur
amorf, kekuatan mekanik naik (Sanjay, dkk 2013)
80 oC Menurunkan sifat
mekanik serat (Mustafa, dkk, 2015)
(Bachtiar, dkk, 2010) Sifat mekanik naik
Sifat mekanik naik
Sifat mekanik naik Tingkat kemurnian tinggi
Biaya produksi tinggi dan penggunaan serat terbatas
Gambar 1.1 Kerangka penelitian variabel
2
