issn 2088 – 026x jurnal kimia dan kemasanbbkk.kemenperin.go.id/images/upload/jkk vol.34 no.2...

Kimia dan KemasanJournal of Chemical and Packaging

Vol. 34 No. 2 Oktober 2012

ISSN 2088 – 026X

KEMENTERIAN PERINDUSTRIANBADAN PENGKAJIAN KEBIJAKAN IKLIM DAN MUTU INDUSTRI

BALAI BESAR KIMIA DAN KEMASAN

Jurnal

Terakreditasi B No : 325/Akred-LIPI/P2MBI/04/2011

J. KimiaKemasan Vol. 34 No. 2

Hal.237 - 305

JakartaOktober 2012

ISSN2088 – 026X

ISSN 2088 – 026XVol. 34 No.2 Oktober 2012

JURNAL KIMIA DAN KEMASAN(JOURNAL OF CHEMICAL AND PACKAGING)

Terakreditasi dengan Predikat B Nomor : 325/Akred-LIPI/P2MBI/04/2011

Jurnal Kimia dan Kemasan memuat hasil penelitian dan telaah ilmiah bidang kimia dan kemasan yangbelum pernah dipublikasikan. Jurnal Kimia dan Kemasan terbit dua nomor dalam setahun

(April dan Oktober)

PenanggungjawabOfficially incharge

Ketua Kepala Balai Besar Kimia dan KemasanChairman Head of Center for Chemical and Packaging

Wakil Kepala Bidang Sarana Riset dan StandardisasiVice Chairman Head Field for Research Facilities and Standardization

Dewan Redaksi DR. Rahyani Ermawati (Biokimia/Biochemistry, BBKK)Editorial board Ir. Emmy Ratnawati (Kimia lingkungan/Environmental chemistry, BBKK)

Ir. Hendartini, MSc (Kemasan/Packaging, BBKK)Dra. Yemirta, M.Si (Kimia/Chemistry, BBKK)Retno Yunilawati, SSi, MSi (Kimia/Chemistry, BBKK)Arie Listyarini, SSi, MSi (Polimer/Polymer, BBKK)

Mitra Bestari Prof. DR. Slamet, MT (Kimia/Chemistry, Universitas Indonesia)Peer Reviewer Drs. Sudirman, MSc, APU (Kimia/Chemistry, BATAN)

DR. Etik Mardliyati (Biokimia/Biochemistry, BPPT)DR. Rike Yudianti (Polimer/Polymer, LIPI)DR. Sunit Hendrana (Polimer/Polymer, LIPI)

Redaksi Pelaksana Silvie Ardhanie Aviandharie, ST, MTManaging editor Chicha Nuraeni, ST

Agustina Arianita Cahyaningtyas, ST

Alamat (Address)Balai Besar Kimia dan Kemasan

Badan Pengkajian Kebijakan Iklim dan Mutu Industri, Kementerian PerindustrianJl. Balai Kimia No. 1, Pekayon, Pasar Rebo, Jakarta Timur

Telepon : (021) 8717438, Fax : (021) 8714928,Email : [email protected]

Isi Jurnal Kimia dan Kemasan dapat dikutip dengan menyebutkan sumbernya(Citation is permitted with acknowledgement of the source)




Daftar Isi

Isolasi Metil Sinamat dari Minyak Atsiri Laja Gowah (Alpinia malaccensis(Burm.f.)) ………….............………...…………..………………….............……...……

Arief Riyanto, Retno Yunilawati, dan Chicha Nuraeni

237 – 242

Effect Of Liquid Natural Rubber Addition To The Mechanical Properties OfElastomeric Thermoplastic / Polyethylene Polyblend ….…………..............……

Deswita Sudirman, Aloma Karo Karo and Dian Iramani

243 – 248

Potensi Titania Nanotube Array dan Aplikasinya Dalam Produksi Hidrogendan Pengolahan Limbah …………………….............………...…………..…………

Ratnawati dan Slamet

249 – 262

Pengaruh Penambahan Pati Bengkoang Terhadap Karakteristik Fisik danMekanik Edible Film …........………...…………..…………….......………...…........

Melanie Cornelia, Nuri Arum Anugrahati, Christina

263 – 271

Pengaruh Radiasi Gamma Terhadap Sifat Mekanik UHMWPE Untuk TibialTray …...………….............………...…………..………………….............………...….

Sulistioso Giat Sukaryo, Nurul Laili Arifin, Sudaryo, Sudirman

272 – 281

Pengaruh Formulasi Edible Film dari Karagenan Terhadap Sifat Mekanikdan Barrier …………...…….......…………….......………...……..................…...…….

Guntarti Supeni

282 – 286

Pengolahan Biodiesel dari Biji Nyamplung (Calophyllum Inophyllum L)Dengan Cara Purifikasi Kering …...................……...……..................…...……......

Rizal Alamsyah dan Enny Hawani Lubis

287 – 294

Tinjauan Tentang Dekomposisi Spinodal Pada Campuran Biner Polimer ……

Krisna Lumban Raja

295 – 303

Indeks Kata Kunci …………...………...……….......………...……..................…... 304

Indeks Pengarang …………...……….......…………….……...……..................…... 305




Kata Pengantar

Jurnal Kimia dan Kemasan Volume 34 Nomor 2 Oktober 2012 ini terbit dengan delapan artikel yangmerupakan terbitan kedua di tahun 2012. Sembilan artikel ini kami sajikan dari berbagai bidangdisiplin ilmu. Empat artikel melaporkan tentang kemasan, dua diantaranya tentang kemasan layaksantap. Disusul dengan dua artikel berkaitan dengan bidang energi yaitu Produksi Biodiesel dari BijiNyamplung dan Produksi Hidrogen dengan Menggunakan Titania Nanotube Array. Pembahasanmaterial Ultra-High Molecular Weight Polyethylene digunakan dalam ortopedi sebagai bantalan (tibialtray) pada sendi lutut buatan juga disajikan dalam artikel kali ini. Satu artikel terkait dengan isolasiminyak atsiri dan artikel terakhir tentang material polimer

Materi tentang bahan kemasan mendominasi artikel dalam edisi ini baik kemasan yang layak santapatau edible film dengan memanfaatkan sumber bahan yang melimpah seperti pati dari bengkoang,tapioka dan karagenan. Formulasi pada pembuatan edible film untuk diaplikasikan pada kemasanmakanan lebih difokuskan untuk mendapatkan formulasi yang memenuhi persyaratan karakteristikfisik dan mekanik terbaik.

Redaksi sangat bersyukur atas makalah yang masuk dari berbagai latar belakang disiplin ilmu.Seiring bertambahnya waktu, redaksi berharap akan semakin banyak makalah yang masuk untukdapat diterbitkan dalam Jurnal Kimia dan Kemasan ini. Kritik dan saran untuk peningkatan kualitaspenerbitan jurnal ini sangat diharapkan.

Dewan Redaksi

Isolasi Metil Sinamat …………………... Arief Riyanto dkk 237

ISOLASI METIL SINAMAT DARI MINYAK ATSIRI LAJA GOWAH(Alpinia malaccensis (Burm.f.))

ISOLATION OF METHYL CINNAMATE FROM Alpinia malaccensis (Burm.f.)’sESSENTIAL OIL


Balai Besar Kimia dan Kemasan, Kementerian PerindustrianJl. Balai Kimia No.1 Pekayon, Pasar Rebo, Jakarta Timur

E-mail : [email protected]

Received 19 September 2012; revised 28 September 2012; accepted 2 Oktober 2012

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian isolasi metil sinamat dari minyak laja gowah (Alpinia malaccensis (Burm.f.)) denganmetode distilasi menggunakan alat spinning band distillation column. Metil sinamat merupakan senyawa esterdari asam sinamat, dengan rumus molekul C10H10O2. Distilasi dilakukan secara batch pada kondisi tekananvakum dengan variabel volume distilat dan suhu fraksi distilat. Distilasi batch minyak laja gowah menghasilkanfraksi ringan 25%, fraksi metil sinamat 75%, dan residu 5%. Pada tekanan operasi 40 torr, fraksi metil sinamatdengan kemurnian 98% lebih mudah dihasilkan ketika suhu kolom bagian atas mencapai 115oC.

Kata kunci : Metil sinamat, Minyak laja gowah, Spinning band distillation column

ABSTRACT

In this research has been studied the isolation of methyl cinnamate from laja gowah oil (Alpinia malaccensis(Burm.f.)) using distillation methode by a spinning band distillation column. Methyl cinnamate is ester fromcinnamic acid with molecular formula C10H10O2. Distillation has been done in batch system under vacuum withthe variables of volume of distillate and temperature of distillate fraction. Distillation batch of laja gowah oilproduces 25% of light fractions, 75% of methyl cinnamate fraction, and 5% of residue. At the operating pressureof 40 torr, the fraction of methyl cinnamate with a purity more than 98% was easily obtained at 115oC of abovecolumn.

Key words : Methyl Cinnamate, Alpinia malaccensis (Burm.f.), Spinning band distillation column

PENDAHULUAN

Metil sinamat merupakan senyawa esterdari asam sinamat dengan rumus molekulC10H10O2. Berat molekul 162,185 g/gmol,dengan berat jenis 1,092 g/cm3. Titik didih261oC sampai 262oC, dan titik leleh 34oC sampai38oC. Metil sinamat dapat larut dalam alkoholdan tidak larut dalam air. Metil sinamat dapatdisintesa dari senyawa asam sinamat melaluiproses esterifikasi dengan senyawa metanol.Suryana et al. (2008) mensintesa sinamaldehidmenjadi metil ester melalui oksidasi dilanjutkandengan esterifikasi. Metil sinamat juga dapatdiperoleh dari proses biologis tumbuhan tertentu.Salah satu tumbuhan yang mengandung metilsinamat adalah dari genus Alpinia, misalnyaAlpinia galanga, Alpinia malaccensis, dan Alpiniarafflesia.

Minyak laja gowah merupakan hasilekstraksi bagian tanaman Alpinia malaccensisatau lebih dikenal dengan nama laja gowah ataulengkuas hutan/liar. Taksonomi tanamanmenggolongkan tanaman ini dalam famili jahe-jahean (Zingiberaceae). Tanaman ini berkerabatdekat dengan lengkuas (bumbu) dan lengkuasmerah. Alpinia malaccensis memiliki sinonimGalanga malaccensis dan Catimbiummalaccensis. Beberapa daerah mempunyaisebutan yang berbeda pada tanaman ini antaralain bunglai laki-laki (Melayu), saya (Aceh),sesuk atau susuk (Lampung), laja gowah(Sunda), laawase wakan (Seram), lawasamalaka, duhu (Maluku).

J. Kimia Kemasan, Vol. 34 No.2 Oktober 2012 : 237 - 242 238

Masyarakat di daerah Jawa dan Malukumemanfaatkan tanaman ini sebagai obat danbumbu. Rimpangnya digunakan sebagai obatbisul dan luka. Di Ambon, digunakan untukmemelihara tenggorokan agar suara tetapbagus, selain itu juga sering digunakan sebagaiobat sakit perut dan obat kuat. Buah tanamandapat dimakan, dan digunakan sebagai bumbumasak atau dikeringkan sebagai teh. Selain itudigunakan untuk mencegah muntah. Kulit buahdimanfaatkan untuk mewangikan rambut dancucian.

Perdagangan minyak atsiri khususnyaminyak laja gowah masih sedikit dilakukankarena daya serap pasar yang masih rendah,terutama permintaan bahan tersebut diperdagangan internasional masih sedikit. Hargaminyak laja gowah di tingkat pengumpul berkisarantara 250-400 ribu rupiah. Minyak laja inipotensial sebagai bahan baku untukmendapatkan metil sinamat. Dari pengamatan diberbagai website perusahaan perdaganganminyak atsiri, metil sinamat hasil isolasi dariminyak laja gowah dikenal dengan naturalmethyl cinnamate dengan harga di kisaran satusetengah juta rupiah per kilogram.

Minyak laja gowah dihasilkan dari prosesekstraksi bagian tanaman baik daun, batangmaupun rimpangnya. Muchtaridi et al.(2004)dalam penelitiannya menemukan bahwarendemen minyak atsiri pada rimpang basah0,25% (v/b), rimpang semi kering 0,42% (v/b)dan rimpang kering 1,33% (v/b). Penelitian lainmenyatakan rendemen minyak atsiri padabatang 0,7% (v/b), daun 0,25% (v/b), danrimpang 1,22% (v/b) dengan metode ekstraksidistilasi uap (Muchtaridi et al. 2008).

Senyawa yang terdapat pada minyak lajagowah dapat digolongkan pada beberapa jenissenyawa yaitu golongan hidrokarbon, alkohol,ketone, ester, eter, asam lemak, aromatik, dankarboksilat. Dari 8 golongan senyawa tersebutyang terbanyak adalah dari golongan senyawaester (batang dan rimpang) serta hidrokarbon(daun).

BAHAN DAN METODE

BahanBahan yang digunakan dalam penelitian

antara lain minyak laja gowah (Alpiniamalaccensis) yang berasal dari PT. SumberMulti Atsiri - Cianjur, etanol 96% sebagai pelarutdan pencuci, metanol p.a sebagai pelarut padaanalisa Gas Chromatography-MassSpectrometry (GC/MS), es batu sebagaipendingin pada sistem vakum.

Peralatan yang digunakan antara lainspinning band distillation column tipe 9400 B/R

Instrument (Lab. Riset Kimia – Balai Besar Kimiadan Kemasan) yang dilengkapi dengan unitpendingin (chiller) dan unit vakum seperti padaGambar 1, GC/MS Agilent 6890 Series,waterbath Memmert dan peralatan gelas.

Gambar 1. Spinning band distillation column

MetodeDistilasi dilakukan secara batch pada

kondisi tekanan vakum. Parameter pengukuranmeliputi laju pemanasan awal (40%), temperaturband mulai berputar (27oC), laju pemanasansetiap fraksi distilat (70% dan 80%), refluk (6),volume umpan, minyak laja gowah (3000 mL),tekanan sistem (40 torr), temperatur pendingin(15oC sampai 30oC). Sedangkan yang menjadivariabel adalah volume distilat dan suhu fraksidistilat.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Spinning band distillation adalah teknikpemisahan (distilasi) suatu komponen daricampuran dengan menggunakan pita berpilin(seperti skrup) untuk menciptakan jumlah plateteoritis yang tinggi. Umumnya pita berpilinterbuat dari teflon atau logam.

Beberapa keuntungan penggunaanspinning distillation dibandingkan dengan kolomdistilasi lain yaitu efisiensi yang tinggi dan bahanyang tertinggal rendah. Spinning bandmemberikan efisiensi paling tinggi pada tinggikolom yang sama, sehingga memberikan derajatkemurnian distilat yang paling baik. Kehilanganbahan yang nilainya tinggi dalam kolom padaakhir distilasi bisa diminimalisir, sehinggapembersihan kolom antar proses distilasi-punjuga diminimalisir.

Selain itu, kolom pada spinning banddistillation mempunyai ruang bebas yang besarsehingga penurunan tekanan sepanjang kolomkecil. Hal ini sangat berguna pada pemisahankomponen yang sangat sensitif terhadap panas.


Analisa bahan bakuHasil analisa bahan baku menggunakan

GC/MS disajikan pada Tabel 1 dan Gambar 2.Hasil analisa hanya mendeteksi 6 komponen,lebih sedikit jika dibandingkan dengan hasilpenelitian Muchtaridi et al. (2008) yakni terdapat31 komponen dalam minyak laja gowah. Hal iniberhubungan dengan perbedaan parameteryang digunakan pada analisa. Selain itu, bahanbaku yang digunakan merupakan minyak hasilpenyulingan dalam skala besar dan umumnyamasih menggunakan alat yang sederhana,sehingga kemungkinan terjadinya komponenyang hilang selama proses besar.

Tabel 1. Hasil analisa komponen senyawa penyusunminyak laja gowah

Nama komponen Konsentrasi (%) *NP (%)-pinene 4,26 96-pinene 3,68 971,8-cineole 8,75 96D-fenchone 1,20 95-terpineol 1,26 91Methyl cinnamate 80,86 96*NP = tingkat kemiripan yang direkomendasikan oleh library (%)

Pada Gambar 2 terlihat bahwa metilsinamat relatif mudah dipisahkan denganmelihat retention time yang terpisah relatif lamadengan komponen yang lain karena padadasarnya kromatografi gas menggunakan prinsippemisahan berdasarkan pada titik didihkomponen.

Fraksinasi minyak laja gowah

Profil temperatur terhadap waktu distilasiDistilasi dilakukan pada tekanan 40 torr

sampai dengan 50 torr sesuai dengan tekananterendah yang dapat dicapai oleh pompa vakum.Suhu lingkungan pada saat proses dilakukanberkisar antara 27oC sampai 30oC. Dari hasilpencatatan suhu terhadap waktu proses(Gambar 3), kurva suhu terhadap waktu dapatdibagi menjadi 5 area (fraksi). Jika dilihat dariprofil kromatogram dan titik didih masing-masingkomponen dalam minyak laja gowah maka fraksiI sampai dengan fraksi III merupakan fraksiringan yang sedikit mengandung metil sinamat.

Pada fraksi I dan fraksi II terdapat satuatau dua komponen mayoritas yang memiliki titikdidih yang berdekatan, ditandai dengan kurvadatar pada area tersebut. Kurva datarmenunjukkan suhu yang relatif tetap, sedangkankurva dengan kemiringan yang tinggimenunjukkan komponen yang beragam denganjumlah yang sedikit, seperti ditunjukkan padaarea III (fraksi III).

Area fraksi IV yang merupakan fraksi metilsinamat menunjukkan kurva yang datar, denganjangkauan suhu antara 112oC sampai 125oC.Kesimpulan ini juga berdasarkan pada titik didihmetil sinamat yang relatif tinggi dibandingkandengan komponen penyusun yang lain sertakonsentrasi yang tertinggi juga dibandingkandengan komponen lain. Area/ fraksi Vmerupakan residu, yang terdapat pada pot/flask.

Gambar 2. Kromatogram minyak laja gowah


0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 30 60 90 120 150 180 210

Suhu

,o C

Waktu, menit

Suhu kolom atas Suhu pot

I II III IV V

Gambar 3. Profil pergerakan suhu terhadap waktu proses

a. Fraksi I b. Fraksi II

c. Residu

Gambar 4. Kromatogram fraksi distilat berdasarkan pada volume


Fraksi I Fraksi II Residu

Gambar 5. Distilat hasil fraksinasi berdasarkan padavolume

Fraksinasi berdasarkan volume distilatFraksi-fraksi distilat ditentukan berdasar-

kan komposisi komponen minyak laja gowahdan titik didih masing-masing komponen. Olehkarena itu, fraksi I (ringan) ditentukan sebesar25% (v/v); sedangkan fraksi II (berat atau metilsinamat) 70%. Residu ditentukan sebesar 5%.

Tabel 2 menunjukkan volume distilat yangdidapat dan konsentrasi metil sinamat padamasing-masing fraksi beserta dengan jangkauansuhu distilat (suhu kolom bagian atas).

Gambar 4 menunjukkan kromatogramhasil analisa GC/MS pada masing-masing fraksidistilat dan residu, sedangkan hasil fraksi distilatsecara visual dapat dilihat pada Gambar 5.

Fraksi metil sinamat mempunyaikandungan metil sinamat sampai dengan98,55%. Pada perdagangan internasionalumumnya mempersyaratkan komposisi metilsinamat minimal 98,00%. Hal ini berarti dengankarakteristik minyak laja gowah yang sama,maka untuk mengambil fraksi metil sinamat bisadilakukan setelah 25% volume awal distilatkeluar.

Fraksi residu masih cukup banyakmengandung metil sinamat yakni sebesar66,25%. Meskipun demikian, proses distilasiharus dihentikan untuk mencegah pengerakanpada bagian pot/flask yang dapat menyebabkanoverheating dan membahayakan peralatanmaupun operator, mengingat pot/flask terbuatdari gelas.

Jika kristal yang terjadi menyumbatsaluran uap pada kondensor, maka terjadikenaikan tekanan dan suhu yang tidak terkontrolpada bagian flask dan kolom. Pengambilandistilat ke luar sistem vakum akan menyebabkangangguan tekanan pada sistem, sehingga suhukolom bagian atas (distilat) akan terganggu pula(berfluktuatif) sesuai dengan kondisi tekanan.Pada Tabel 3 disajikan hasil distilat berdasarkansuhu kolom bagian atas (distilat) beserta hasil

analisa konsentrasi metil sinamat pada masing-masing fraksi.

Dari Tabel 3, suhu kolom bagian atas(130oC) lebih tinggi dibandingkan pada suhukolom bagian atas (125oC) pada Tabel 2. Initerjadi karena tekanan sistem yang tidak stabil.Tekanan operasi yang lebih tinggi masih ditolerirsepanjang bahan tidak mengalami degradasikarena pengaruh panas.

Tabel 2. Fraksi distilat dan kandungan metil sinamatpada masing-masing fraksi

Distilat Vol.(%) Konsentrasimetil sinamat (%) Temp.(oC)

F. Ringan 25.00 8.82 23 – 105F. Metilsinamat

69.17 98.55 105 – 125

Residu 5.83 66.25 > 125

Tabel 3. Fraksi distilat berdasarkan pada suhu kolomatas (distilat)

Distilat Temperatur (oC) **)Kandunganmetil sinamat (%)

F1 -100 0F2 100 – 115 18.79F3 115 - 120 -F4 120 – 125 -F5 125 – 127 100.00F6 127 – 130 -

Residu + 130 -**) tidak semua fraksi dianalisa GC/MS

Kristalisasi metil sinamatFraksinasi minyak laja gowah mempunyai

karakteristik yang berbeda dengan fraksinasiminyak atsiri lain seperti minyak sereh wangi,minyak nilam, dan minyak cengkeh. Kristalisasimerupakan fenomena yang terjadi pada prosesini, jika kondisi operasi pada unit-unit terjadiketidaksesuaian. Kemungkinan kristalisasiterjadi pada kondensor dan pada saluranpenampung distilat. Kontak distilat fraksi metilsinamat dengan udara pada tekanan atmosferisdapat memicu terjadinya kristalisasi. Demikianjuga adanya goncangan dapat memicuterjadinya kristal.

Bentuk kristal metil sinamat beranekaragam sesuai dengan konsentrasi metil sinamatdalam larutan. Pada konsentrasi yang relatifrendah, kristal berbentuk seperti bintang-bintangdan pada konsentrasi tinggi membentuksemacam jarum yang terus tumbuh menjadibatang kristal. Gambar 6 menunjukkan prosesterbentuknya kristal, ketika distilat diberi bibitkristal.


Gambar 6. Proses pembentukan kristal ketika distilatfraksi metil sinamat diberi bibit kristal

KESIMPULANIsolasi metil sinamat dari minyak laja

gowah dengan metode distilasi menggunakanalat spinning band distillation columnmenghasilkan derajat kemurnian yang mencapailebih dari 98%. Distilasi batch minyak laja gowahmenghasilkan 4 (empat) fraksi distilat yangmempunyai beda titik didih yang signifikan danfraksi residu yakni fraksi ringan sebesar 25%(v/v), fraksi metil sinamat 75% (v/v), dan residu5% (v/v). Pada tekanan operasi 40 torr, fraksimetil sinamat mulai didapat ketika suhu kolombagian atas mencapai suhu 115oC.

DAFTAR PUSTAKA

Claus, E.P. 1961. Pharmacognosy. Ed ke-4.USA: Lea & Febiger.

Earle,R.L. 1969. Unit Operations in FoodProcessing. Pergamon Press. Oxford.

McCabe, W. L. and Smith, J. C. 1976. UnitOperations of Chemical Engineering(3rd ed.). McGraw-Hill.

Muchtaridi, Arifin Sutasli, Nurdjannah Azinar, IdaMusfiroh. 2004. Karakteristik kimiaminyak atsiri rimpang laja gowah(Alpinia malaccensis (Burm f.)).Bionatura: jurnal ilmu-ilmu hayati danfisik 6(3): 272-282.

Muchtaridi, Ikhsan Rambia, Ida Musfiroh, 2008.Kadar metil sinamat dari batang, daundan rimpang tumbuhan laja gowah(Alpinia malaccensis (Burm f.)) denganGC/MS. dipresentasikan di SeminarNasional Fakultas Farmasi UniversitasPadjajaran, 16 September 2008.

Sinaga, E. tt. Alpinia galanga (L.) Willd. PusatPenelitian dan pengembanganTumbuhan Obat UNAS/P3TO UNAS

Suryana, A., Ngadiwiyana, Ismiyarta. 2009.Sintesis metil sinamat darisinamaldehida dan uji aktivitas sebagaibahan aktif tabir surya. LaporanPenelitian. Universitas Diponegoro.

Effect of Liquid Natural Rubber Addition …………………... Deswita dkk 243

EFFECT OF LIQUID NATURAL RUBBER ADDITIONTO THE MECHANICAL PROPERTIES OF ELASTOMERIC

THERMOPLASTIC / POLYETHYLENE POLYBLEND

PENGARUH PENAMBAHAN KARET ALAM CAIR TERHADAP SIFAT MEKANIKPOLYBLEND TERMOPLASIK ELASTOMER / POLIETILEN

Deswita1, Sudirman1,2, Aloma Karo Karo1 and Dian Iramani3

1Center for Technology of Nuclear Industry Materials-National Nuclear Energy Agency IndonesiaGedung 71-BATAN, Kawasan Puspiptek,Serpong 15314,Indonesia

2Department of Chemistry, University of of IndonesianKampus Baru UI, Depok

3Centre for the Application Isotopes and Radiation Technology-National Nuclear Energy AgencyIndonesia

Jl. Lebak Bulus Raya No.49, Jakarta 12070, Indonesia

E-mail: [email protected]


ABSTRACT

Addition of liquid natural rubber (LNR) to elastomeric thermoplastic (ETP)/polyethylene (PE) polyblend has beendone. The aim of this research is to study the effect of LNR addition to the ETP /PE polyblend using blendingprocess. The blending process was done by mixing of ETP and PE with composition of 30% and 70% by weightrespectively. LNR was added to the ETP /PE with composition of 3%, 5%, and 7% by weight, to form compositematerials, refer as PLB-3, PLB-5 and PLB-7. The density of the specimen was measure by picno-meter, themechanical properties were tested by Stograph R-1, the thermal property was analyzed by Differential ThermalAnalysis (DTA) and the microstructure was observed by Scanning Electron Microscope (SEM). The result showsthat the melting point of ETP/PE poly-blend increased from near 140oC to near 160oC with addition of LNR, butdecomposition temperature decreased. Likewise, the mechanical properties of ETP/PE poly-blend exhibit theimprovement after being added LNR. The mechanical properties show a rigid structure with the highest tensilestrength of 191 Kg.m-2, and referred as the most optimum composition ETP/PE poly-blend. This condition isreached with addition of 5% by weight LNR showing regular and homogenous microstructure. It can beconcluded that the addition of LNR could improve miscibility of ETP/PE, so that a better quality was obtained.

Key words : Elastomeric thermoplastic, Polyethylene, Liquid natural rubber, Polyblend

ABSTRAK

Penambahan karet alam cair (Liquid Natural Rubber/LNR) ke poli-campuran termoplastik elastomer (elastomericthermoplastic ETP) / polietilen (PE) telah dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajaripengaruh penambahan LNR ke ETP/PE poli-campuran menggunakan proses blending. Proses blendingdilakukan dengan mencampur ETP dan PE dengan komposisi masing-masing 30% dan 70% berat. KemudianLNR ditambahkan ke ETP/PE dengan komposisi 3%, 5%, dan 7%berat untuk membentuk material komposit,merujuk sebagai, PLB-3 PLB-5 dan PLB-7. Densitas spesimen diukur dengan piknometer, sifat mekanik diujioleh Stograph R-1, Sifat termal dianalisis dengan Differential Thermal Analysis (DTA) dan strukturmikro diamatidengan Scanning Electron Microscope (SEM). Hasilnya menunjukkan bahwa titik leleh polyblend ETP/PEmeningkat dari 140 oC ke 160 oC dengan penambahan LNR, tetapi suhu dekomposisi turun. Demikian juga, sifatmekanik ETP/PE polyblend menunjukkan perbaikan setelah ditambahkan LNR. Sifat mekanis menunjukkanstruktur kaku dengan kekuatan tarik tertinggi 191 kg.m-2, dan disebut sebagai komposisi ETP/PE polyblend yangpaling optimal. Kondisi ini dicapai dengan penambahan 5 %berat LNR dengan memperlihatkan strukturmikroteratur dan homogen. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa penambahan LNR dapat meningkatkanmiscibility dari ETP/PE sehingga diperoleh kualitas yang baik.

Kata kunci : Termoplastik elastomer, Polietilen, Karet alam cair, Polyblend


INTRODUCTION

Elastomeric thermoplastic (ETP) representone of plastic polymer type made from naturalrubber and have excess compared to otherpolymer type, namely do not need crosslinkagent, more simple process, nature of betterphysical and recycle-able (Dahlan, KhairulZaman A and Ibrahim 2002; Ismail andSuryadiansyah 2002; Sudirman, et al. 2000).Indonesia is one of natural rubber producer, withproduction of about 1.4 million ton per year. Theusage of ETP have especial upon which at car,weapon and plane industry, on that accountproduction of ETP very according to bedeveloped in Indonesia so that can improvenatural rubber added (Olk, Pena and Ralf 2004;Deswita et al., 2002).

Currently, the common uses of materialsbased on ETP/PE reinforced rubber, glass orplastics have broad, propen applications includeboats, automobiles, baths, hot tubs, water tanks,roofing, pipes, cladding, casts, external doorskins, and sport equipments sectors (Fink 2010).Even more specifically are very attractive foraircraft and aerospace structural parts. However,much of the technology is new and notpresented formally in secondary or under-graduate education, and the technology ofadvanced composites manufacture is continuallyevolving (Osha, 2010).

Usually ETP are less stable to hightemperature and more flexible than other plasticmaterials and have very low mechanicalproperties, which are very soft and very brittle inthe dry state, so as to be used in industry, suchas for cars and aircraft industry accessories arenot allowed. However, the ETP is verylightweight and easy to make in a variety offorms. For this purpose, the mechanicalproperties of the material must be high (Envis2003; Halimatudahliana, Nasir and Ismail 2001).

One way to improve the mechanicalproperties and hardness of these materials is toform composite materials. By adding otherpolymer/copolymer such as polyethylene (PE)which may form a ETP/PE poly-blend they canbe improved. In this research, ETP/PE polyblendwas added with Liquid Natural Rubber (LNR) asa compatibilizer to form ETP/PE Polyblend-LNRcomposite materials. In point of view,compatibility among the phases is playing animportant role which can be deceived by missinga material of compatibilizer to improve adhesionamong the phases. The materials ofcompatibilizer can be expected to improvedhomogenity and nature of physics as well asmechanical properties, yielded a preeminent

polyblend (Deswita et al. 2008; Mahsuri, Mariniand Sudirman 2005; Mashuri et al. 2008;Deswita et al. 2008; Utama et al. 1995).

This research studied the influence ofaddition liquid natural rubber (LNR) ascompatibilizer with variation composition to poly-blend of natural rubber based ETP/PE. From thisresearch a better ETP having nature of physicaland mechanical properties is expected formaterials industry.

MATERIAL AND METHOD

MaterialMaterial for this research are polyethylene

(PE) and liquid natural rubber (LNR).

MethodETP resulted from -irradiation process

was mixed with polyethylene (PE) withcomparison % of weight 70:30. The mixing thanwere added by LNR with composition of 0%, 3%,5% and 7% by weight, later they called as PLB-0, PLB-3, PLB-5 and PLB-7 respectively(Deswita et al. 2008; Halimatudahliana, Nasirand Ismail 2001). Materials containing of TPE,PE and LNR were then inserted into a Haake(RHEOMIX 3000/3010) owning capacities 250 gprocessing at 130oC for 10 minute, for each LNRvariation composition (Mahsuri, Marini andSudirman 2005). The process was confined bypressing use a hydraulic hot press at pressure of150 Kg.cm-2 followed by hydraulic cold press atpressure of 16 ton.

Figure 1. Synthesis and characterization ofETP/PE/LNR composite materials withLNR composition varation.


Examination of the specimen wasconducted covers mechanical test usingStograph R-1 for tensile, yield strength andelongation at break. The microstructure of thespecimen was observed by SEM (ScanningElectron Microscope), while the thermal propertywas measured by Differential Thermal Analysis(DTA). Synthesis and characterization ofETP/PE polyblend is mentioned schematically inFigure 1.

RESULT AND DISCUSSION

Thermal PropertiesThe thermal property of the materials was

measured using Differential Thermal Analysis(DTA). The purpose of this measurement is todetermine the transition temperature for theconversion of the precursor to ETP/PE polyblendphase which is demonstrated in Figure 2. Basedon this Figure 2, it can be seen that there aretwo different endothermic peaks of eachspecimens.

The first endothermic peak is near 140 oCfor origin specimen (PLB-0), near 161 oC forPLB-3, 163 oC for PLB-5, and 165 oC for PLB-7.These peaks give information about meltingpoint of these materials. The secondendothermic peak is near 526 oC for PLB-0, near495 oC for PLB-3 and near 493 oC for PLB-5 andPLB-7, respectively. These endothermic peaksrepresent the decompositiontemperature of eachof the specimens. It can be seen that the melting

point of poly-blend materials increased withaddition of LNR to 7% by weight. However, thedecomposition temperature of polyblend withLNR content is lower than that of poly-blendorigin.

This phenomenon indicates that thecontent of LNR in the ETP/PE polyblendinfluenced to changes in the thermal propertiesof both the melting point and decompositiontemperature, see Figure 2. To know themechanical properties, including yield, tensileand elongation break, the specimen were testedusing Stograph R-1 apparatus.

Physical PropertiesThe result of density measurement is

demonstrated at Table 1. It can be seen that thedensity of polyblend increases with increasingLNR addition. The origin sample (PLB-0) withoutcontent LNR, the density is very low only about0.40 g.cm-3, and then the density increased toabout 0.75 g.cm-3 with increasing the content of7% by weight LNR. The increasing of sampledensity can be assumed as increasing ofmolecular packing due to the missibilityimprovement.

To determine the effect of density on yieldand tensile strength, all the specimens weretested the mechanical and physical propertiesusing Stograph R-1 equipment. While thedensity of the specimen and variation of the LNRconcentration was observed using SEM.

Figure 2. DTA curve from specimens PLB-0, PLB-3, PLB-5 and PLB-7

PLB-0

PLB-3

PLB-5

PLB-7


Mechanical PropertiesThe mechanical properties, including yield

and tensile strength and also elongation break ofthe specimens were tested using Stograph R-1equipment that avaliable at PTBIN-BATAN. Thethe mechanical test result was shown in Table1 for specimen PLB-0, PLB-3, PLB-5 and PLB-7.

Based on the Table 1, it is seen that themechanical properties of ETP/PE polyblendincrease with increasing amount of LNRaddition. The specimen with 5% weight of LNRaddition (PLB-5) shows yield and tensile strengthvalues of 106 Kg.cm-2 and 91 Kg.cm-2

respectively. This means that the PLB-5specimen has most rigid specimen compared tothe othes. It is shown that high tensile and yield

Table 1. Result of density test

No Specimens Density(g.cm-3)

4 PLB-0 0.4023

5 PLB-3 0.4785

6 PLB-5 0.5189

7 PLB-7 0.7546

strength values of the PLB-5 specimen representthe optimum variation composition ofETP/PE/LNR polyblend composite materials. Todetermine visually the surface shape of testedmaterials, further specimens were observed bySEM, as shown in Figure 3.

MicrostructureThe microstructure of pure polyblend

without LNR content (PLB-0) is shown in Figure3(a), while microstructure of polyblend with LNRcontent of 3% (PLB-3), 5% (PLB-5) and 7%(PLB-7) by weight were mentioned in Figures3(b), 3(c) and 3(d), respectively.

Table 2. Result of mechanical test

Specimen Yield Tensile EB(%)

Strength (Kg.cm-2)

PLB-0 61 56 164

PLB-3 102 182 660

PLB-5 106 191 650

PLB-7 105 181 600

a b

c dFigure. 3. SEM micrograph of poly-blend ETP/PE with variation composition of LNR from specimen (a). PLB-0,

(b). PLB-3, (c). PLB-5 and (d). PLB-7.


According to Figure 3, it is demonstratedthat the specimen PLB- 0 (Figure 3(a)) has verylow mechanical property, see Table 2. Themicrostructure changed with addition of LNR tothe matrix PE/TPE polyblend, Figures 3(b), 3(c)and 3(d). It means that the materials formedPE/ETP polyblend–LNR composite materials ascalled PLB. It is obvious that the specimen ofPLB-3 and PLB-7 (Figures 3(b) and 3(d)) haveirregular and abundant microstructure, where asfor specimen of PLB-5 shows more regular andhomogeneous microstructure (Figure 3(c)). Thiscondition represents that addition of 5% weightof LNR has optimum composition of ETP/PEpolyblend–LNR composite materials.

It can be concluded that mixing betweenETP/PE polyblend and 5% weight of LNR ascompatibilizer may form homogenous and highgrain ordered composite materials having highmechanical properties.

CONCLUSION

Based on the result of this research, it canbe concluded that the process of TPE/PEpolyblend with mixture of LNR 0%, 3%, 5% and7% by weight have succeeded to be conducted.The mixing materials may form TPE/PEpolyblend–LNR composite materials. Thedensity of TPE/PE polyblend–LNR compositematerials shows higher density and melting pointthen the TPE/PE poly-blend origin materials, butthe decomposition temperature decreased. Themechanical properties of TPE/PE polyblendorigin materials increased with increasing fillerLNR for all variation composition. The highestmechanical property is reached for 5% weight ofLNR filler content. This condition represents theoptimum composition of ETP/PE/LNR polyblendshowing regular and homogenousmicrostructure.

ACKNOWLEDGEMENT

The author would like to thank to the Headof Center for Technology of Nuclear Industrymaterials. That way also thanks to Mrs. Anik Swho assist for blending and mechanical test.This work has been supported by Blok GrantResearch 2009.

REFERENCES

Dahlan, H.M, M.D Khairul Zaman A, and AIbrahim.2002. Liquid Natural Rubber(LNR) as a Compatibilser in NR/LLDPEBlends—II: The Effects of ElectronBeam (EB) Irradiation, Radiation

Physics and Chemistry, Volume 64,Issues 5-6: 429-436.

Deswita, Aloma Karo karo, Sudirman, and IndraGunawan. 2008. Modifikasi PolietilenSebagai Polimer Biodegradable UntukBahan Kemasan, Indonesian Journal ofScience Materials, Special Edition, 43-47.

Deswita, Aloma Karo karo, Sudirman, and IndraGunawan.2002. Pengaruh PenambahanFilter Jerami Terhadap Sifat Mekanikdan Termal Komposit BerbasisPolipropilene, Prosiding PertemuanIlmiah IPTEK Bahan ’02, P3IB-BATAN,Serpong: 225-228.

Deswita, Sudirman, Aloma Karo karo, and IndraGunawan. 2008. PengaruhPenambahan Liquid Natural RubberPada Polyblend ElastomerTermoplastik-Polipropilen, Jurnal SainsMateri Indonesia, Vol.9 No.2, ISSN1411-1098: 156-160.

Deswita, Sudirman, Aloma Karo karo, SugikSugiantoro, and Ari Handayani. 2006.Pengembangan Elastomer Thermo-plastik Berbasis Karet Alam denganPolietilen dan Polipropilen untuk BahanIndustri, Indonesian Journal of MaterialsScience, Vol.8 No.2: 52-57.

Envis. Indian Center for Plastic in Environmental,India, 2003.

Fink, J.K. 2010. "Handbook of Engineering andSpecialty Thermoplastic: Polyolefins andstyrenics." Scrivener Publishing: 35.

Halimatudahliana, Nasir M, and Ismail H. 2001.Compatibilizing Effect of Ionomer onMechanical Properties of Polystyreneand Polypropylene Blend, NationalSymposium on Polymeric Material 2000,USM: 211-215

Ismail, H, and Suryadiansyah. 2002.Thermoplastic Elastomeric Based OnPolypropylene/Natural Rubber andPolypropylene/Recycle Rubber Blends,Polymer Testing, Volume 21, Issue 4:389-395.

Mahsuri, Ana Marini, and Sudirman. 2005.Pengaruh Anti Oksidan terhadapKestabilan Sifat Fisis Bahan PolipaduanPolipropilena-Karet Alam: I. StudiMorfologi dan Sifat Mekanik, JurnalFisika and Aplikasinya, DepartmentPhysical, FMIPA-ITS, Volume 1, Nomor2:050203-1-050203-5

Mashuri, Kristiawan Setia H, Darminto, AlomaK.K, and Sudirman. Pengaruh Irganok245 Terhadap Kristalinitas danKestabilan Mekanik PolipaduanPolipropilen-Natural Rubber, Jurnal


Sains Materi Indonesia, Vol.9 No.3 Juni2008, ISSN 1411-1098, hal. 208-213.

Olk, Olaf Pena, and Ralf H. 2004. Method ForAnchoring an Elastomeric Into aThermoplastic During Injection Molding,US Patent 20040222254,

Osha. Polymer Matrix Materials: Advanced C-32omposites. 2010: 29-32.

Sudirman, Ari Handayani, Tri Darwinto, TeguhYSP, Anik Sunarni, and Isni Marlijanti.2000. Struktur mikro dan Sifat MekanikKomposit Elastomer Termoplastik-Timbal Oksida, J. Mikroskopi danMikroanalisis, Vol 3 No 1: 17-20.

Utama, Marga, Kadarijah, Herwinarni, MadeSumarti, and F.X Marsongko. 1995.Pembuatan Elastomer TermoplastikKaret Alam dengan Metode PolimerisasiIradiasi, National Symposium –Indonesian Polymer Association,Jakarta.

Potensi Titania Nanotube Array …………………... Ratnawati dan Slamet 249

POTENSI TITANIA NANOTUBE ARRAY DAN APLIKASINYADALAM PRODUKSI HIDROGEN DAN PENGOLAHAN LIMBAH

(PROSPECT OF TITANIA NANOTUBE ARRAY AND ITS APPLICATIONON HYDROGEN PRODUCTION AND WASTE TREATMENT)


Departemen Teknik Kimia, Universitas IndonesiaKampus Depok



ABSTRAK

Titania (TiO2) merupakan salah satu material fotokatalis yang banyak diteliti dewasa ini kerena mempunyaibanyak keunggulan dan aplikasi. Secara umum TiO2 masih memiliki kelemahan karena luas permukaannya yangrendah, tingginya laju rekombinasi elektron dan hole (e- dan h+), serta besarnya nilai energi band gap.SintesisTiO2 dengan morfologi nanotube array (TNTAs) secara anodisasi menarik banyak para peneliti karenameningkatkan luas permukaan TiO2, dan mengefektifkan penyerapan foton dan transport elektron pada prosesfotokatalisis. Untuk mengurangi laju rekombinasi e- dan h+ serta memperkecil nilai energi band gap, modifikasiTiO2 nanotube dengan dopan logam maupun non logam tertentu juga sering dilakukan agar fotokatalis tersebutmemberikan kinerja yang lebih baik. Tinjauan ini difokuskan pada kemajuan terkini dari TiO2 nanotube, terutamadalam hal sintesis TNTAs secara anodisasi, modifikasi TNTAs, serta potensi aplikasinya dalam produksihidrogen dan pengolahan limbah.

Kata kunci: TiO2, Nanotube array, Fotokatalis, Pengolahan limbah

ABSTRACT

Recently, Titania (TiO2) is one of the most investigated photocatalyst material, with many advantages andapplications. However, in general TiO2 still has drawbacks since its low surface area, high rate of recombinationelectron-hole (e- and h +) and high the band gap energy value. SynthesisTiO2 nanotube arrays (TNTAs) byanodizing process attractsmany researchers because it increases the surface area of TiO2, and provides a goodphoton absorption and electron transport in photocatalysis. To reduce the rate of recombination e - and h+ as wellas the band gap energy, modify TiO2 nanotubes with certain metallic and non-metallic dopants also can be doneas it gives a good performance. This review focuses on the recent advances in TiO2 nanotube, especially in thesynthesis of TNTAs by anodizing process, modify TNTAs with variety of dopans, as well as its potentialapplications on hydrogen production and waste treatment.

Key words: TiO2, Nanotube array, Fotocatalyst, Waste treatment

PENDAHULUAN

Dewasa ini material berstruktur nanoseperti nanotube banyak diminati oleh parapeneliti karena mempunyai sifat yang unikdibandingkan dengan nanopartikel sehinggabanyak publikasi yang mereview danmelaporkan hasil penelitian mereka tentangsintesis, modifikasi serta aplikasinya. Salah satusifat yang penting dan unik dari nanotube adalahpada transfer elektron dan hole dalamsemikonduktor serta transport foton yangdipengaruhi oleh ukuran, struktur geometri danmorfologi dari material tersebut. Ketika ukuran

partikel menjadi kecil (skala nano) tidak hanyaluas permukaan spesifik naik secara signifikan,akan tetapi sifat elektronik seperti transferelektron, modifikasi permukaan juga berubahsehingga akan lebih efektif dalam aplikasinya.

Adapun skenario dalam mensintesis TiO2nanotube adalah: metode template, proses sol-gel, proses hidrotermal dan proses anodisasi(Ou dan Lo 2007). Dari skenario tersebut,semikonduktor TiO2 nanotube array (TNTAs)banyak diminati karena lebih dari 1000 paperdipublikasi dalam tiga tahun terakhir (Roy et al.


2011). Hal ini dikarenakan TNTAs mempunyailuas permukaan spesifik yang tinggi, efekpenyerapan foton serta transport elektron yanglebih baik, biaya pembuatannya murah sertamempunyai banyak aplikasi (Prakasam et al.2007). Aplikasi tersebut antara lain sebagaifotokatalis pada: produksi energi alternatifhidrogen (H2), degradasi limbah (organik, logamberat, pestisida) baik yang ada di air maupunudara, solar sel, aplikasi swa bersih dan antikabut serta aplikasi fotokatalisis lainnya(Muhamed et al. 2011).

Fotokatalisis merupakan suatu proseskombinasi antara proses fotokimia dan katalis,yaitu suatu proses sintesis secara kimiawidengan melibatkan cahaya sebagai pemicu dankatalis sebagai pemercepat proses transformasitersebut. Semikonduktor bisa berfungsi sebagaifotokatalis karena terdapatnya daerah energikosong yang disebut celah pita energi (energyband gap, Eg), yang terletak antara batas pitakonduksi dan pita valensi yang jika diiluminasidengan foton dengan energi setara atau lebihbesar dari Eg menyebabkan elektron dalam pitavalensi akan tereksitasi ke pita konduksi (eCB

-)dan menimbulkan lubang positif (hole+ tau h+)pada pita valensi (hνB

+).Tiga kemungkinan yangakan terjadi pada pasangan eCB

- + hνB+ ini yaitu:

sebagian pasangan berekombinasi di dalampartikel (volume recombination), sebagianpasangan berekombinasi di permukaan (surfacerecombination) atau pada bulk dan sebagiankecil pasangan elektron-hole dapat bereaksimasing masing dengan species donor (D) danaseptor (A) yang teradsorb di permukaanpartikel. Elektron pada pita konduksi yangmencapai permukaan partikel akan mereduksisubstrat (A) yang teradsorb atau pelarut padapermukaan partikel, sedangkan hole pada pitavalensi akan mengoksidasi substrat (D) yangteradsorb baik secara langsung maupun tidaklangsung melalui pembentukan radikal hidroksil(Gambar 1a).

Dibandingkan dengan semikonduktor lain,TiO2 banyak diteliti karena lebih dari 40.000publikasi dalam 10 tahun terakhir ini (Roy et al.2011). Hal ini dikarenakan TiO2 mempunyaibanyak kelebihannya antara lain: mempunyaiaktivitas fotokatalisis yang tinggi, stabil, tidakberacun, tahan terhadap korosi, melimpahjumlahnya, relatif murah dan mempunyai banyakaplikasi (Yan et al. 2011). TiO2 memiliki tiga fasakristal yaitu anatase, rutile dan brookite. Anatasedan rutile yang memiliki struktur tetragonal telahsecara luas dipelajari untuk berbagai aplikasifotokatalisis. Untuk meningkatkan kinerjasebagai fotokatalis telah banyak dilakukanrekayasa TiO2 yang salah satunya adalah

mengubah ukuran katalis menjadi berukurannano yang dalam aplikasinya TiO2 bisa dipakaidalam bentuk serbuk maupun film. Dalam duabentuk tersebut, TiO2 bisa bermorfologinanopartikel maupun nanotube (array dan nonarray). Metoda anodisasi untuk memproduksiTiO2 nanotube array menarik untuk ditelitikarena mempunyai kelebihan antara lain:nanotube tersusun sendiri (self-organized),berorentasi tegak, rapi, seragam denganukuran/morfologi yang bisa didisain denganmengontrol voltase, pH, waktu, jenis dankonsentrasi larutan elektrolit pada prosesanodisasi (Muhamed et al. 2011).

Peningkatan kinerja katalis TiO2 dapatpula dilakukan dengan memodifikasi nanotubedengan dopan non logam Y seperti N, B, C, F,S, I maupun logam X seperti Pt, Ni, Cu, Zn, Zr,Fe sehingga terbentuk nano-komposit X-Y-TiO2.Tujuan dari modifikasi dengan dopan non logamadalah agar TiO2 mempunyai daya serap yangtinggi terhadap sinar tampak sehingga lebihresponsif terhadap sinar matahari sebagaisumber foton. Hal ini dikarenakan TiO2mempunyai energy band gap Eg = 3,2 eV untukkristal anatase dan Eg = 3 eV untuk rutilesehingga hanya responsif terhadap sinar yangmempunyai λ < 400 nm. Nilai Eg untuk beberapaoksida logam bisa dilihat pada Gambar 1b.

Gambar 1 a. Mekanisme fotokatalisis

Gambar 1b. Struktur band elektronik untuk beberapalogam/logam oksida


Fungsi dopan logam selain sebagaielectron trapper yang bisa menekan lajurekombinasi e-/h+ juga berfungsi sebagai pusataktif sehingga akan bersinergi dalamaplikasinya.

Aplikasi TiO2 sebagai fotokatalis antaralain dalam hal produksi H2 dari air dan senyawaturunan biomasa dimana bahan ini digunakantidak hanya berfungsi sebagai bahan baku tetapijuga berfungsi sebagai donor elektron yang bisameningkatkan efisiensi reaksinya (Luo et al.2008). Aplikasi lain adalah untuk mendekomposisi/mendegradasi material/polutan organik. Reviewini difokuskan pada kemajuan terkini dalam halsintesis TNTAs secara anodisasi agardidapatkan luas permukaan spesifik yang tinggi,memodifikasi-nya agar rekombinasi elektron-hole bisa dikurangi dan berespon positifterhadap sinar tampak serta potensi aplikasinyadalam produksi hidrogen dan pengolahanlimbah.

MORFOLOGI TiO2 NANOPARTIKEL DANNANOTUBE

Morfologi nanomaterial mulai berkembangsejalan dengan perkembangan nanoteknologi.Dalam aplikasinya, TiO2 bisa dipakai dalambentuk serbuk maupun film dan dalam duabentuk tersebut, TiO2 bisa bermorfologinanopartikel maupun nanotube (array dan nonarray). Dari morfologi tersebut, titania nanotubearray (TNTAs) mempunyai banyak keunggulandibanding dengan morfologi lain sehiggamendapatkan banyak perhatian dari parapeneliti.

Morfologi TiO2 NanopartikelNanopartikel merupakan partikel yang

mempunyai ukuran < 100 nm (1 nm = 10-9 m).Sifat material dengan ukuran nano sangatberbeda secara signifikan dari atomnya juga daripartikel besarnya. Kelebihan partikel yangberdemensi nano adalah mempunyai luaspermukaan interaksi yang tinggi dan makin

banyak partikel yang berinteraksi, ikatannyamenjadi makin kuat sehingga menyebabkan sifatmekaniknya bertambah (Muhamed et al. 2011).

Kelebihan yang lain adalah mempunyailuas permukaan spesifik yang tinggi sehinggabanyak diaplikasikan sebagai fotokatalisheterogen, lebih fleksibel dalam aplikasinyaserta mudah dalam preparasinya. Namunmorfologi nanopartikel yang randommenyebabkan efisiensi penyerapan foton dankecepatan transport elektron hasil induksi fotonkurang optimal dan apabila digunakan dalambentuk serbuk, akan ada kesulitan dalampemisahan katalis dari suspensi serta cenderungmenggumpal terutama pada konsentrasi tinggi.Contoh morfologi ini adalah TiO2 Degussa P25yang bisa dilihat pada Gambar 2a.

Morfologi TiO2 NanotubeTitania nanotube adalah TiO2 dengan

morfologi yang terdiri dari tube tube yangmempunyai diameter (D), tebal (t) dan panjang(L) dengan ukuran nano tertentu dimana ukuranini bisa dikontrol dengan mengatur variabelproses. Morfologi ini dapat disintesis dalam duabentuk, yaitu dalam bentuk non array dan bentukarray yang berupa matriks nanotube yangtersusun sendiri (self-organized).

Bentuk non array dapat diproduksi antaralain dengan metode hidrotermal, sedang dalambentuk array dapat diproduksi dengan metodetemplate dan anodisasi. Beberapa penelitisebelumnya telah mensintesis TiO2 nanotubesdengan metode hidrotermal karena mempunyaikeunggulan prosedur pengerjaan yangsederhana, bersifat fleksibel, mudahmendapatkan morfologi nanotube, mudahdimodifikasi, fisibel untuk aplikasi yang luasserta cocok untuk produksi dengan kapasitasbesar (Ou dan Lo 2007). Akan tetapi metode inimempunyai kelemahan dalam hal waktu sintesisyang relatif lama dan perlu kondisi operasi padatekanan dan suhu tinggi serta susah untukmendapatkan ukuran yang seragam (Li et al.2009).

a b c

Gambar 2. Bentuk morfologi TiO2 nanopartikel(a) TiO2 nanotube non array; (b) TNTAs tampak dari atas; (c) TNTAs tampak dari samping (insert c).


Proses template mempunyai kelebihan bahwaskala nanotube yang dihasilkan dapat dikontroldengan template yang digunakan, tetapi prosesini sulit dilakukan. Proses anodisasi mempunyaikelebihan antara lain nanotube nya tersusun rapidengan aspect ratio (L/D) yang tinggi dan fisibeluntuk aplikasi yang luas. Sayangnya proses inijuga mempunyai kelemahan antara lainmempunyai keterbatasan dalam produksi masal(Ou dan Lo 2007). Morfologi TiO2 nanotube inibisa dilihat pada Gambar 2b dan 2c.

Komparasi Morfologi TiO2 Nanopartikel danNanotube (Array Dan Non Array)

Gambar 2a menunjukkan morfologi TiO2nanopartikel Degussa P25, sedang morfologiTiO2 nanotube non array dengan proseshidrotermal bisa dilihat pada gambar 2b danTNTAs dengan proses anodisasi bisa dilihatpada Gambar 2c.

Dari Gambar 2 terlihat bahwa untukaplikasi fotokatalisis morfologi nanotube arraymempunyaikelebihan dibanding denganmorfologi yang lain karena : Morfologi nanotube array yang seragam,

rapi dan tegak lurus dengan lubang tubenyaterbuka pada bagian atas yang tumbuh dilogam Ti akan membantu dalam transportelektron sehingga akan meningkatkanaktifitas fotokatalisis karena rekombinasielektron – hole bisa dicegah (Roy et al.2011).

Morfologi nanotube array mudah dalampenyerapan energi foton (Prakasam et al.2007).

Morfologi nanotube array dapat denganmudah diisi dengan bahan organik/anorganik berukuran nano untukmembentuk nanokomposit untuk beberapaaplikasi (Muhamed dan Rohani 2011).

Transport elektron dan penyerapan foton padamorfologi bentuk film berisi TiO2 nanopartikeldibandingkan dengan morfologi bentuk film yangberisi TiO2 nanotube non array dan morfologiTNTAs dapat dilihat pada Gambar 3.

Dari Gambar 3 terlihat bahwa morfologiTNTAs akan memberikan kemudahan dalam haltransport elektron dan penyerapan foton yangoptimal sehingga akan meningkatkan kinerjadalam proses fotokatalisis. Pada Gambar 3 (a)bagian dalam partikel tidak terkena foton dandifusi elektronnya rendah, sedangkan Gambar 3(b) walaupun bagian dalam terkena foton akantetapi kurang optimal dibanding dengan Gambar3 (c) karena posisi tubenya yang tidak teratur.Dari fenomena tersebut, pada review ini hanyaakan dibahas tentang sintesis, modifikasi danpotensi aplikasi TNTAs dalam produksi hidrogendan pengolahan limbah.

SINTESIS TiO2 NANOTUBE ARRAY

Anodisasi pada lembaran titanium/Ti dilakukanmenggunakan dua elektroda yang tercelupdalam larutan elektrolit dalam sel elektrokimia.Sebagai katoda digunakan logam inert platina,Pt dan sebagai anoda digunakan logam Ti(Gambar 4).

Gambar 4. Skema alat proses anodisasi untuksintesis TNTAs yang dilengkapi dengana) anoda Ti, b) katoda Pt, c) larutanelektrolit, d) magnetik stirrer dan e)power supply

Gambar 3. Transport elektron dan penyerapan foton pada morfologi bentuk film TiO2 nanopartikel (a)dibandingkan dengan morfologi TiO2 nanotube non array (b) dan morfologi TNTAs (c)

(a) (b) (c)


Logam Ti akan teranodisasimenghasilkan lapisan TiO2 ketika potensial listrikdihidupkan dan pada logam Pt akan dihasilkangelembung gas H2. Larutan elektrolit yangdigunakan adalah yang larutan berbasis asamdan zat organik yang mengandung ion floridaatau klorida. Variabel seperti waktu, jenis dankonsentrasi larutan elektrolit (kandungan air),pH, konsentrasi ion flor dan potensial anodisasimerupakan parameter kunci terbentuknyaTNTAs. Setelah proses anodisasi selesai, TiO2yang amorph akan dikalsinasi pada suhu 450OCselama 3 jam atau pada suhu 500 OC selama 2jam untuk mendapatkan struktur kristal anataseyang stabil. Secara umum material berstrukturamorph dapat diubah menjadi berstruktur kristalbila dikalsinasi pada 300-500 oC untuk anatasedan diatas 550 oC untuk rutile. Kalsinasi dengangas yang berbeda seperti udara, N2, O2 ataucampuran N2/H2 akan memberikan rasioanatase/rutile yang berbeda dari TiO2 (Roy et al.2011).

Mekanisme reaksi anodisasi danpembentukan nanotube array

Reaksi terbentuknya TiO2 denganproses anodisasi dapat dituliskan sebagaiberikut (Bai et al.2008):Pada Anoda terjadi reaksi oksidasi Ti (reaksipembentukan lapisan film TiO2) yaitu:

Ti Ti4+ + 4e- atau (1)2H2O2[O] +4e- + 4H+ (2)

Ti + 2[O]TiO2 (3)Atau overall reaksi menjadiTi + 2H2O TiO2 + 4H+ +4e- (4)

Logam Ti mempunyai kereaktifan yang tinggiterhadap O2 sehingga dihasilkan lapisan oksidayang stabil. Pada katoda Pt, terjadi reaksireduksi sehingga dihasilkan gas H2 denganreaksi:

4H+ + 4e- 2H2 (5)

Pada awal proses anodisasi, pelarutan lapisanfilm TiO2 dalam larutan elektrolit yangmengandung ion F- (disolusi kimia) mendominasisehingga mengakibatkan terbentuknya lubangkecil dan bertindak sebagai nuclei dalampembentukan pori. Pembentukan lubang kecil iniberdasarkan reaksi:

TiO2 + 6 F- + 4H+ (TiF6 )2- + 2H2O (6)

Munculnya pori dan ruang kosong (void)di permukaan lapisan/film TiO2 merupakanlangkah awal terbentuknya nanotube (Bai et al.2008) dan tingkat keasaman yang tinggi padadasar tube membantu untuk menggores porimenjadi struktur tube.

Skema diagram (Gambar 5) danmekanisme pembentukan TiO2 nanotube array(TNTAs) dalam larutan elektrolit yangmengandung ion F- dapat diterangkan sebagaiberikut (Bai et al. 2008).1. Mula mula permukaan logam tertutupi lapisan

oksida dari Ti (pembentukan lapisan oksidaTiO2) (Gambar 5a).

2. Lapisan oksida tersebut kemudianmengalami pelarutan karena adanya HFdalam larutan elektrolit sehingga lapisanoksida hilang dan dignti oleh lapisan yangterdiri dari pori-pori kecil (Gambar 5b) dimanapori-pori kecil yang letaknya berdekatan akanterintegrasi menjadi pori-pori besar (Gambar5c).

Gambar 5. Skema diagram evolusi pembentukan TiO2nanotube array (diprint ulang dengan ijindari ref. Bai et al. 2008).


3. Dengan adanya pelarutan, terbentuknya pori-pori besar merupakan langkah awalpembentukan tube. Karena pori-pori tersebutsempit dan tingkat keasaman yang rendahpada dasar pori oleh ion H+ maka hal iniakan membantu terjadi penggoresan porimembentuk struktur tube (Gambar 5d).

4. Dengan bertambahnya waktu, pembentukannanotube array yang sempurna akanterbentuk diikuti bertambahnya panjang tube(Gambar 5e).

Sintesis dari TNTAs dengan proses anodisasipertama kali dilaporkan oleh Gong et al. (2001).Penelitian selanjutnya difokuskan bagaimanamengontrol variabel-variabel proses anodisasiyang berpengaruh agar diperoleh morfologinanotube dengan perbandingan panjang, (L)dan diameter, (D) yang besar.

Karakteristik TiO2 Nanotube ArrayKarakteristik TNTAs yang dihasilkan dari

proses anodisasi meliputi panjang, diameter,tebal serta halus dan tidaknya dinding tube yangdihasilkan. Karakteristik tersebut bisa dikontroldengan parameter proses seperti besarnyapotensial anodisasi, pH, waktu, jenis dankomposisi larutan elektrolit, metoda pengadukandan suhu.

Berdasarkan panjang TNTAs dan elektrolityang digunakan pada proses anodisasi,perkembangan metode anodisasi dapat dibagidalam 3 kelompok (Sang et al. 2011):1. Generasi pertama, TNTAs diproduksi dengan

larutan elektrolit yang mengandung HF danhasilnya adalah disolusi kimia TiO2 terjadidalam larutan elektrolit dengan kecepatantinggi sehingga panjang nanotube yangdihasilkan hanya sampai 500 nm.

2. Generasi kedua adalah nanotube denganpanjang sampai dengan beberapamikrometer dengan perbandingan L/Dmendekati 50 yang dibentuk dengan caramengatur perbedaan pH dalam tube.

3. Generasi ketiga adalah nanotube yangdiproduksi dalam sistem larutan organikuntuk mendapatkan nanotube yang lebihpanjang. Sistim larutan organik yangdigunakan adalah larutan elektrolit berbasisgliserol, Dimetil sulfoksida (DMSO),formamide (FA) dan N-metil formamide(NMF) dan etilen glikol.

Parameter Yang Berpengaruh Pada ProsesAnodisasi

Untuk mendapatkan TNTAs yang bisameningkatkan efisiensi dalam prosesfotokatalisis dan pengaruh beberapa parameterproses akan dipaparkan sebagai berikut.

1. Pengaruh potensial anodisasiPotensial anodisasi mempengaruhi

panjang dan diameter nanotube yang dihasilkan.Gong et al. (2001) melaporkan dibawah 10 Vbelum ada nanotube yang terbentuk dan baruterbentuk lapisan porous. Efek potensial padaanodisasi dengan larutan H3PO4/NaF dilaporkanbahwa pada rentang 5 – 20 Volt, dihasilkannanotube dengan diameter yang semakin besarsecara linier (Mohapatra et al. 2007). Padaanodisasi dengan larutan elektrolit gliserol/NH4F,semakin besar potensial anodisasi (padarentang 30-60 V) dihasilkan diameter yangsemakin besar (90-150 nm) karena potensialanodisasi yang besar menaikkan oksidasi dari Tidan juga desolusi kimia sehingga akanmenaikkan ukuran nanotube sebelumkesetimbangan tercapai (Hassan et al. 2009).Besarnya potensial anodisasi dalam pembuatanTiO2 nanotube array tergantung dari karakteristiklarutan elektrolit .Untuk larutan elektrolit encerpembentukan nanotube berkisar pada hargapotensial 10 – 30 V dan optimal pada 20-30 V.Untuk larutan elektrolit berbasis organikrentangnya lebih lebar yaitu: untuk gliserol (30 -60 V), DMSO (10 - 70 V) dan etilen glikol (20 -65 V).

2. Pengaruh pHPada pH dibawah 1 (rendah), tingginya

laju disolusi dan laju pertumbuhan nanotubesdalam elektrolit asam menghasilkan nanotubesyang pendek antara 500-600 nm (Roy et al.2011) meskipun waktu anodisasinya lama (Gonget al. 2001). Pada pH netral akan dihasilkannanotube dengan panjang 2-4 μm karenadisolusi kimia berkurang, sedangkan pada pHyang tinggi akan dihasilkan nanotube yangpanjang karena disolusi kimia yang rendah.Akan tetapi pada pH yang tinggi diperlukanwaktu lama untuk pembentukan nanotubekarena kecepatan pertumbuhan nanotubenyarendah.

3. Pengaruh waktu anodisasiBai et al. (2008) melaporkan bahwa

anodisasi dengan larutan elektrolit berisi 0,5 %berat HF diperlukan waktu 30 menit dilakukanuntuk mendapatkan bentuk nanotube yangsempurna. Panjang tube merupakan fungsi dariwaktu anodisasi dalam larutan elektrolit gliserol+ 0,5 % berat NH4F dan 1M (NH4)2SO4 + 0,5 %NH4F pada 20 V, 20oC (Macak et al. 2006) danhasilnya adalah untuk larutan elektrolit gliserolsemakin lama waktu anodisasi (sampai 18 jam),semakin panjang tube yang dihasilkan secaralinier (mencapai 6,1 μm). Dibandingkan denganlarutan elektrolit encer (NH4)2SO4, pada satu jampertama diperoleh panjang tube 2,5 μm akan


tetapi setelah itu panjang tube konstan sampaiwaktu 18 jam. Dari penelitian tersebutdisimpulkan bahwa untuk larutan elektrolit encer,panjang tube dipengaruhi oleh waktu sampaipada kondisi tertentu kemudian panjang yangdihasilkan tidak bertambah. Untuk larutanelektrolit gliserol, panjang nanotube berkorelasilinier sampai dengan 18 jam dan tube yangdihasilkan lebih panjang dari larutan elektrolitencer.

4. Pengaruh jenis dan konsentrasi larutanelektrolit (kandungan air)

Jenis larutan elektrolit sepertiH3PO4/NH4F dan H3PO4/NaF tidakmempengaruhi panjang dan diameter tube(Mohapatra et al. 2007). Untuk larutan elektrolitencer, pembentukan nanotube sensitif terhadappotensial anodisasi, sedangkan pada larutanelektrolit berbasis organik (gliserol, etilen glikol)kekentalan akan mempengaruhi dimensinanotube dan besarnya potensial anodisasihanya berpengaruh kecil (Wang et al. 2008).Larutan elektrolit kental akan menghasilkannanotube yang lebih panjang dan smooth(Macak et al. 2005). Untuk larutan elektrolit yangkental (kadar airnya kecil), mobilitas ion flordihambat sehingga disolusi kimia dan etching keTiO2 menjadi berkurang dan hal ini akanmenghasilkan nanotube yang panjang dandiameter yang kecil.

Kandungan air mempengaruhi kecepatanpertumbuhan dan kecepatan etching (kecepatandisolusi kimia). Berdasarkan reaksi disolusikimia, [TiF6]2- yang terbentuk sangat larut dalamair sehingga apabila kandungan air rendah makadisolusi kimia menjadi kecil. Dengan kata lain,kandungan air mempunyai 2 efek yaitudibutuhkan pada pembentukan oksida padadasar tube dan dapat mempercepat disolusi darilapisan nanotube. Efek yang lain adalahkandungan air yang rendah (larutan kental) akanmenghasilkan dinding tube yang smooth/halus,sedangkan kandungan air yang tinggimenyebabkan dinding tube menjadi ripple/tidakrata. Hal ini disebabkan pada kandungan airyang tinggi, kecepatan disolusi kimia padadinding tube lebih besar dari kecepatanterbentuknya tube pada substrat Ti sehinggadinding tube yang tidak rata merupakan disolusiyang terus menerus (Roy et al. 2011).

5. Pengaruh konsentrasi ion Flor (F-)Panjang nanotube berbanding lurus

dengan konsentrasi ion flor dalam larutanelektrolit. Jika konsentrasi ion flor rendah(< 0,05 %berat) hanya lapisan oksida yangterbentuk, dan apabila konsentrasi ion flor tinggi(> 1 %berat) tidak ada lapisan oksida terbentuk

karena semua Ti4+ yang terbentuk secara cepatakan bereaksi dengan ion flor yang berlebihmembentuk [TiF6]2- yang larut. Pada konsentrasiion flor yang cukup (0,1-1% berat), kompetisipembentukan lapisan oksida dan disolusi kimiaterjadi sehingga pembentukan nanotube bisadiamati (Roy et al. 2011).

6. Pengaruh jenis pengadukanAnodisasi Ti dengan larutan elektrolit

kental seperti etilen glikol dan gliserol dilaporkanmenghasilkan nanotube lebih panjang dibandingdengan larutan encer, akan tetapi membutuhkanwaktu yang lama (Macak et al. 2006). Untuk ituperlu usaha untuk memperpendek waktu denganmemberi pengadukan pada proses andisasidengan menggunakan magnetik stirrer ataudengan pengadukan ultrasonik (Mohapatra et al.2007).

Proses pengadukan dengan bantuanultrasonik akan meningkatkan aliran masamelalui permukaan nanotube (meningkatkanmobilitas dari ion dalam larutan elektrolit)sehingga akan meningkatkan kecepatanpembentukan nanotube. Kualitas nanotube yanglebih bagus juga dihasilkan melalui pengadukanultrasonik karena transfer masa dalam prosestersebut seragam. Mohapatra et al. (2007)melaporkan anodisasi dengan larutan elektrolitH3PO4/NaF dengan bantuan ultrasonik dapatmengurangi waktu lebih dari 50% dibandingpengadukan dengan magnetik stirer denganhasil nanotube yang lebih panjang, kompak (berdekatan satu dengan yang lain) dan teratur.

7. Pengaruh suhuAnodisasi dengan larutan elektrolit encer

pada suhu rentang 0-250C tidak begituberpengaruh terhadap morfologi nanotube,tetapi pada suhu yang lebih tinggi pembentukannanotube akan semakin cepat. Sedangkan padalarutan elektrolit kental, pada suhu rendah akandihasilkan diameter nanotube yang kecil karenapada suhu rendah pergerakan ion F- tertekansehingga pembentukan TiO2 menjadi rendahdan menghasilkan diameter yang rendah juga(Wang et al. 2009).

MODIFIKASI TiO2 NANOTUBE ARRAYUntuk semikonduktor TiO2, maksimum

tepi pita valensinya (HOMO) berasal dari orbital2p oksigen (O2) dan minimum tepi pitakonduksinya (LUMO) berasal dari orbital 3dtitanium (Ti), dengan nilai energi band gap TiO2sebesar 3,2 eV untuk kristal anatase dan 3 eVuntuk rutile. Dengan nilai band gap tersebutmaka TiO2 hanya berespon terhadap sinar UV(mempunyai panjang gelombng < 400 nm) yang


dalam spektrum sinar matahari hanya terdapat5%.

Agar dalam aplikasinya mempunyaidampak yang positif terutama dalam fotokatalisismaka perlu usaha agar TiO2 berespon baikterhadap sinar tampak (45% dari sinar matahari)yang mempunyai panjang gelombang berkisarantara 400-800nm. Salah satu usaha tersebutadalah dengan memodifikasi struktur elektronikfotokatalis TiO2 yang bisa menurunkan nilaienergi band gapnya yaitu dengan memberikandopan non logam. Sedangkan pemberian dopanlogam bertujuan agar rekombinasi elektron-holebisa dikurangi. Hasil menunjukkan bahwapemberian dopan baik logam maupun nonlogam menaikkan efisiensi TiO2 dan pemberiandopan lebih dari satu memberikan aktifitasfotokatalis yang lebih bagus.

Penambahan Dopan LogamPenambahan dopan logam pada

semikonduktor TiO2 selain berfungsi sebagaielectron trapping sehingga rekombinasi elektron-hole bisa dicegah juga berfungsi untukmenurunkan band gap (Yoong et al. 2009).Tetapi apabila konsentrasi dopan lebih besardari kebutuhan optimum maka terjadirekombinasi elektron-hole pada permukaan TiO2(cenderung menjadi pusat rekombinasi) karenabeberapa dopan logam tidak bisa masuk dalamkisi-kisi TiO2 (Liu et al. 2009).

Menurut Hussain et al. (2011),penambahan dopan logam bisa menaikkan luaspermukaan sehingga aktifitas fotokatalitikmenjadi bagus. Tetapi jika kebanyakan, justruakan terjadi aglomerasi yang mengurangi luaspermukaan. Akibat lain adalah shielding effectdari TiO2 sehingga penyinaran foton menjadikurang bagus.

Untuk menjadi electron trapper, logamharus mempunyai beberapa kriteria yaitu:1. Mempunyai electron work function lebih besar

dari TiO2 (4,6 eV). Elektron work functionmerupakan energi minimum yang dibutuhkanuntuk mengambil elektron dari permukaanpadatan atau energi yang diperlukan untukmemindahkan elektron dari kondisi vakum ketingkat energi Fermi. Semakin besarperbedaan electron work function dari logamdengan TiO2, semakin meningkatkan efisiensielektron trap dan transfer.

2. Mempunyai tingkat energi Fermi yang lebihkecil dari TiO2 sehingga elektron akanberpindah dari pita konduksi ke logam yangterdeposit pada permukaan TiO2 sementarahole tetap pada pita valensi.

3. Mempunyai potensial reduksi lebih positif daripita konduksi TiO2 yaitu terletak dibawahpotensial reduksi pita konduksi TiO2

Logam yang akan menjadi dopan lebih baikberada pada golongan yang sama dengan Tidengan jari-jari yang tidak terlalu jauh berbedasehingga memungkinkan dopan masuk kedalammatrik Ti. Sebagai contoh Zr mempunyai jari jariatom 2,16 A, sedangkan Ti jari-jarinya 2 A danmereka sama sama berada pada golongan 4dari (Liu et al. 2009). Menurut Yi et al. (2010)dan Liu et al. (2009) morfologi nanotube tidakberpengaruh setelah pemberian dopan danstruktur kristal TiO2 dipengaruhi oleh temperaturkalsinasi. Konsentrasi dopan mempunyai hargaoptimal agar dopan tidak menjadi pusatrekombinasi. Pemberian dopan Zr pada TNTAssangat stabil yang artinya Zr tidak terleachingpada saat diaplikasikan.

Penambahan Dopan Non LogamAsahi et al. (2001) menemukan bahwa

ketika orbital p dari dopan N bercampur denganorbital 2p dari O dari TiO2 nanopartikel (TNP),tepi pita valensi bergeser ke atas sehinggamempersempit band gap TiO2. Disamping itu,subsitusi dopan N terhadap O paling efektif diantara dopan non logam lainnya karena orbital pmenempati tepi atas pita valensi maksimum TiO2sehingga band gap N-TiO2 menjadi sempit tanpameningkatkan rekombinasi.

Penambahan Dopan Logam dan Non LogamPenambahan dopan non logam Y maupun

logam X sehingga terbentuk nano-komposit X-Y-TiO2 bertujuan untuk meningkatkan daya serapterhadap sinar tampak serta menekan lajurekombinasi e-/h+. Produksi H2 dari biomassasecara fotokatalisis menggunakan kompositPt/(B,N)-TiO2 nanotube secara hidrotermal(TNT) dilakukan oleh Luo et al. (2009).

Prekursor yang digunakan adalah ureasebagai sumber dopan N dan asam boratsebagai sumber dopan B. Pemberian dopan Bdilaporkan mengurangi pertumbuhan ukuranpartikel dan pemberian dopan B dan N bisamenurunkan band gap. Modifikasi kompositPt/(B,N)-TiO2 menghasilkan H2 paling banyaksecara signifikan dibandingkan dengan Pt/TiO2,Pt/B-TiO2, Pt/N-TiO2. Degradasi rodamin Bmenggunakan TNTAs dengan dopan N dan Zrmeningkatkan aktifitas fotokatalisnya (Liu et al.2010).

Produksi H2 dari gliserol dan air secarafotokatalisis menggunakan komposit Pt/N-TiO2nanotube secara hidrotermal juga dilakukan olehAnny et al. (2010) dengan prekursor TiO2degussa P25. Pemberian dopan dilakukandengan metoda impregnasi untuk dopan N dancara fotodeposisi untuk dopan Pt.


Pemberian dopan N menurunkan energiband gap sampai 2,69 eV, sedang pemberiandopan Pt dan N hanya menurunkan sampai 2,91eV. Hal ini disebabkan banyak dopan N yangdiberikan hilang (leaching) pada saat pemberiandopan Pt. Untuk penyempurnaan hasil,penelitian serupa dilakukan dengan pemberiandahulu dopan Pt secara fotodeposisi dilanjutkandengan pemberian dopan N dengan metodaimpregnasi dalam larutan NH4OH (Valentina etal. 2011). Efek penambahn dopan Pt pada N-TiO2 nanotube terhadap produksi H2 adalah 4,5x dibanding N-TiO2 nanotube, 5,6 x dibandingTiO2 nanotube dan 13,5 x dibanding TiO2degussa P25.

Pemberian dopan logam, non logam dangabungan dopan logam dan non logam padaTiO2 nanopartikel (TNP), TNT maupun TNTAsbeserta aplikasinya bisa dilihat pada Tabel 1 danhasil menunjukkan bahwa kinerja fotokatalismenjadi lebih baik setelah diberi dopan.

POTENSI APLIKASI TiO2 NANOTUBE ARRAY

Dalam aplikasinya TNTAs dapatdigunakan sebagai fotokatalis dalam produksihidrogen dan degradasi limbah. TNTAs ini

sangat berpotensi untuk aplikasi tersebutmengingat banyaknya kelebihan yang dipunyaioleh semikonduktor ini.

Produksi HidrogenSalah satu aplikasi semikonduktor TiO2

adalah sebagai fotokatalis pada produksihidrogen (H2) yang merupakan salah satu jenisenergi alternatif yang ramah lingkungan(Daskalaski et al. 2008) dan saat ini banyakdibutuhkan di banyak industri terutama fuel cell.Proses yang potensial dan efektif untukdiaplikasikan dalam produksi H2 dari turunanbiomasa (etanol, methanol, gliserol, metana) danair adalah fotokatalisis yang memanfaatkanenergi foton dengan katalis TiO2 .

TiO2 memenuhi syarat untuk menjadifotokatalis pada produksi H2 dari air (watersplitting) dan gliserol. Ketika TiO2 menyerapfoton dengan energi lebih besar dari energi bandgapnya, akan dihasilkan elektron di pitakonduksi dan hole di pita valensi yang akandigunakan dalam reaksi redoks dimana molekulair akan dioksidasi oleh hole membentuk O2 danion hidrogen (Persamaan 10) dan elektron akanmereduksi ion hidrogen membentuk gas H2(Persamaan 11).

Tabel 1. Beberapa jenis dopan yang dimodifikasikan dalam TiO2 dan aplikasinya sebagai fotokatalis

Jenis dopan Contoh dopan Aplikasi ReferensiLogam Pt pada TNT Water splitting Khan et al. 2008

Cu pada Degussa P-25, TNP H2 dari air, Reduksi CO2 Young et al. 2009, Slamet etal. 2005

Zr pada TNTAs Degradasi Rhodamine B Liu et al. 2009Zn pad TNTAs - Yi et al. 2010Ag pada TNTAs Degradasi MB Sun et al. 2009Fepada TNTAs Degradasi MB Sun et al. 2008Cr pada TNT Degradasi fenol, fotoreduksi

CO2

Hussain et al. 2009

Non logam N pada TNP, TNTAs, Degradasi MO, asetaldehid Asahi, et al. 2001, Lin et al.2009, dan Sang et al. 2011),

C pada TNTAs Produksi H2 Mohapatra et al. 2007, Jia etal. 2010, Milad et al. 2011dan Sang et al. 2011

B pada TNTAs Degradasi atrazine, MO Lu et al. 2008 dan Su et al.2008

F pada TNT Degradasi metal orange Yu et al. 2007S pada TNP Degradasi MO dan

asetaldehidAsahi et al. 2001

IO3- pada Degussa P25 Degradasi monocrotophos Anandan et al. 2009

C dan N pada TNP Degradasi sulfanilamide Wang et al. 2011N dan F pada TNTAs Degradasi MB Li et al. 2009N dan S pada TNTAs Degradasi MB Yan et al. 2011N, F dan I pada TNTAs - Lei et al. 2007

Logan dan non logam Pt/(B,N)-TiO2 (TNP) Produksi H2 Luo et al. 2009.N dan Zr pada TNTAs Degradasi Rhodamine B Liu et al. 2010

Pt/N-TiO2 degussa P25 Produksi H2 Slamet et al. 2011, Anny dkk.2010, Valentina dkk, 2011


Hole juga akan mengoksidasi gliserolmenjadi CO2 dan H2. Untuk mencapai reaksi ini,posisi relatif energetic dari pita konduksi dan pitavalensi sangat penting. Posisi pita konduksi TiO2harus lebih negatif dari potensial reduksi H+/H2(0 V versus normal hydrogen electrode, NHE)dan pita valensi TiO2 harus lebih positif daripotensial oksidasi O2/H2O (1,23 V versus NHE)sehingga secara termodinamika reaksi ini bisaterjadi (Gambar 2).

Secara kinetika (kecepatan produksi H2)faktor faktor yang berpengaruh antara lain:pemisahan muatan, mobilitas serta umurelektron – hole hasil induksi foton (Nah et al.2010). Namun karena Eg dari TiO2 3,2 eV untukanatase, katalis ini hanya berespon pada sinarUV sehingga untuk berespon positif terhadapsinar tampak pemberian dopan bisa dilakukan.

Beberapa penelitian melaporkan produksihidrogen dengan bahan baku gliserol secarafotokatalitik dengan katalis TiO2 Degussa P25(Daskalaki et al. 2008). Gombac et al. (2009)melaporkan bahwa produksi hidrogen secarafotokatalitik dari etanol dan gliserol mengalamipeningkatan. Gliserol tersebut selain teroksidasioleh hole yang menghasilkan H2, juga berfungsisebagai sacrificial agent yang berfungsi sebagaidonor elektron yang bisa mengurangirekombinasi sehingga bisa meningkatkanaktifitas fotokatalisis reduksi air menjadi H2.Proses oksidasi reduksi tersebut secara simultanakan bersinergi sehingga akan menghasilakn H2secara efektif. Adapun reaksi water splitting airmenjadi H2 dan gliserol menjadi H2 dapatdituliskan sebagai berikut:

TiO2 h+ + e- (9)H2O + 2h+0,5O2 + 2H+ (10)2H+ + 2e- H2 (11)C3H8O3 + 3H2O 3CO2 + 7H2 (12)

Dari stoikiometri reaksi tersebut, 1 molgliserol akan menghasilkan 7 mol H2 dan yieldini tentunya lebih besar dari produksi H2 secarawater splitting. Dari aspek termodinamika,perubahan energi bebas Gibbs produksi H2 darigliserol (∆Go = -48,73 kJ/mol) lebih rendah dariwater splitting (∆Go = + 228,64kJ/mol) sehinggareaksi akan mudah terjadi. Disamping itu,perubahan entalpi reaksi pembentukan H2 darigliserol (∆Ho = 127,67 kJ/mol) dan perubahanentalpi reaksi pembentukan water splitting (∆Ho

= 238,41 kJ/mol) nilainya lebih rendah sehinggadibutuhkan energi yang lebih rendah untukproduksi H2 dari gliserol. Karena reaksi produksiH2 dari gliserol ini bersifat endotermik makasemakin tinggi suhu reaksi, semakin besar pulakonversinya. Disamping itu kecepatan produksi

H2 dipengaruhi oleh konsentrasi gliserol, pH danbanyaknya katalis (Daskalaki et al. 2008).

Reaksi fotokatalisis untuk produksi H2dari gliserol memerlukan logam sebagai co-catalyst yang berfungsi sebagai electron trapperyang meminimalisasi rekombinasi dan sebagaikatalis termal yang berpengaruh pada laju reaksidan selektifitas produk. Menurut Daskalaki etal.(2008), reaksi pembentukan H2 dari gliserolsecara fotokatalisis memerlukan suhu operasiyang rendah, menggunakan katalis Pt/TiO2dengan kondisi optimal yang diperoleh padakandungan Pt 0,1-0,5 % berat dan laju reaksiakan semakin meningkat seiring dengan naiknyatemperatur dari 40 sampai 60-800C dan padakondisi netral atau basa.

Peningkatan kinerja proses fotokatalitikdalam produksi H2 dari gliserol dilaporkan jugaoleh Luo et al. (2009) dengan menambahkandopan N dan B dalam TiO2 yang disintesisdengan proses hidrotermal. Dalam laporannya,gliserol mempunyai fungsi ganda yaitu sebagaibahan baku dan donor elektron (sacrificial agent)dan hasil penelitian menyatakan bahwa gliseroldapat menghasilkan banyak hidrogen dibandingturunan biomasa yang lain seperti glukosa dansukrosa.

Produksi H2 dari asam propionatmenggunakan TiO2 yang disintesis denganmetoda sol gel berdopan Pt (metode impegnasi)menunjukkan bahwa hasil optimum diperolehpada konsentrasi Pt 1% (Wei et al. 2012),sedangkan produksi H2 dari air dengan TiO2(metoda hidrotermal) dengan dopan Pt (metodeion exchange) dengan dan tanpa sacrificialagent metanol memberikan hasil 14,6 dan 2,3μmol H2/jam dan secara signifikan menurunkanband gap 2,48eV (Khan et al. 2008). Slamet etal. (2010) memproduksi H2 secara fotokatalitikdengan TiO2 (hasil proses hidrotermal) darigliserol dan air.

Wu et al. (2011) menggunakan TNTAsyang didopan N untuk produksi H2 dari air.Produksi hidrogen dari air dengan katalis TNTAsyang didopan dengan N atau C menghasilkan282 μL/jam cm2 H2 (Sang et al. 2010). Penelitianlain yang memproduksi H2 dari air menggunakankatalis TNTAs adalah Mohapatra et al. (2006)dan hasil menunjukkan TNTAs yang dikalsinasidengan gas N2 memberikan photocurrent densityyang lebih bagus dibandingkan dengan yangdianeling dengan O2, sedangkan TNTAs yangdidopan dengan C digunakan oleh Park et al.(2006) untuk memproduksi H2 dari air danphotocurrent menunjukkan C/TNTAs 20x lebihbagus dari pada TiO2 Degussa P25.

Penambahan zat organik seperti metanol,etilen glikol dan gliserol untuk mengurangi


rekombinasi pada produksi H2 dari air diteliti olehMohapatra et al. (2008) dan hasil menunjukkanetilen glikol merupakan zat organik paling bagusmengurangi rekombinasi.

Dari uraian tersebut di atas, TNTAsmempunyai potensi yang bagus dalam produksihidrogen dengan bahan baku air maupunturunan biomassa. Gliserol, methanol dan etanolmerupakan senyawa turunan biomassa yangsecara fotokatalisis akan menghasilkan hidrogendengan konversi tinggi karena material tersebutselain sebagai sacrificial agent juga sebagaibahan baku.

Gliserol dan metanol yang merupakanproduk samping pembuatan biodiesel melaluitransesterifikasi minyak nabati mempunyaikemurnian rendah, sehingga seiring denganperkembangan industri biodiesel material inicenderung menjadi limbah sehingga perlupenanganan lebih lanjut. Sedangkan etanolyang merupakan hasil fermentasi selulosa/lignoselulosa juga bisa menghasilkan H2 denganefisiensi tinggi tanpa menghasilkan emisi gasyang berbahaya. Karena penelitian mengenaipemanfaatan TNTAs untuk fotokatalis padaproduksi hidrogen dari air dan limbah senyawaturunan biomasa (gliserol, methanol dan etanol)secara simultan masih sangat terbatas, makaagar mempunyai efek sinergi dalammemproduksi hidrogen dan pengolahan limbah,penelitian tentang produksi hidrogen dari air danlimbah senyawa turunan biomassa menjadisangat penting.

Pengolahan LimbahDalam aplikasi TiO2 sebagai fotokatalis

untuk pengolahan limbah, elektron hasil eksitasiakan mereduksi logam berat sedangkan holeatau radikal bebas hidroksil (hasil oksidasi OH-

oleh hole) akan mengoksidasi polutan organikmenjadi CO2 dan H2O. Proses fotokatalitisdengan limbah jamak seperti logam berat danpolutan organik akan memberikan nilai konversiyang lebih tnggi karena adanya prosesfotooksidasi dan fotoreduksi secara bersamaan.Hal ini dikarenakan keberadaan zat organik bisaberfungsi sebagai hole scavenger yangmenangkap hole sehingga bisa mengurangi lajurekombinasi. Aerasi pada pengolahan limbahsecara fotokatalisis juga sering dilakukan agarelektron bereaksi dengan O2 membentuk .O2

-.Hole, .OH dan .O2

- merupakan oksidator kuatsehingga akan mengoksidasi spesikimia lainnyayang mempunyai potensial oksidasi lebih kecil.Dalam oksidasi hole dengan zat organik akandihasilkan CO2 dan H2O atau CO2 dan H2.Contoh reaksi yang terjadi pada pengolahanlimbah jamak fenol dan Cr6+ secara fotokatalisisdapat dituliskan sebagai berikut:

TiO2 h+ + e- (13)C6H5OH + h+ CO2 + H2O (14)Cr6+ + 3e- Cr3+ (15)

Pembuatan TNTAs dengan pemberiandapan logam Zr secara insitu untuk aplikasidegradasi rhodamin B sebagai model polutantelah dipelajari dan hasil menunjukkanpeningkatan efisiensi fotokatalitik dibandingdengan yang tidak didopan (Liu et al. 2009).Disamping itu penggunaan kembali katalistersebut sampai 20 kali masih memberikanaktifitas fotokatalis yang baik. TNTAs yangdidopan dengan Ag juga digunakan untukdegradasi polutan metilen biru dan katalis yangdidopan memberikan hasil yang lebih baik (Sunet al. 2009). Pemberian dopan N denganmengalirkan gas ammonia (thermal treatment)selama 30-120 menit pada TNTAs memberikanefek fotokatalisis yang bagus pada degradasimethyl orange karena menyebabkan nilai bandgap menyempit sehingga berespon positifterhadap sinar tampak (Lin et al. 2009).

Fotodegradasi rhodamine B dengankatalis N-Zr-TNTAs menunjukkan bahwapemberian codoped pada katalis meningkatkanefisiensi fotokatalisis baik penyinaran dengansinar UV maupun sinar tampak (Liu et al. 2010).Degradasi polutan dengan TNTAs yang didopandengan logam maupun non logam menunjukkanbahwa pemberian dopan bisa meningkatkanefisiensi fotokatalitiknya antara lain dengandopan N dan S untuk degradasi metilen biru(Yan et al. 2011), dopan N dan F untukdegradasi metilen biru (Li et al. 2009).Pemberian dopan B untuk degradasi PCP,atrazine (Lu et al. 2008) dan metyl orange (Su etal. 2008) dengan TNTAs menunjukkan hasilyang baik.

REKOMENDASI UNTUK PENELITIANKEDEPAN

Dari review ini, TNTAs yang disintesissecara anodisasi dan dimodifikasi denganpemberian dopan logam maupun non logamuntuk membentuk nanokomposit merupakanfotokatalis yang sangat potensial dan efektifuntuk produksi hidrogen maupun pengolahanlimbah karena memberikan aktifitas yang baik.Namun perlu dipilih kondisi proses anodisasiyang optimum serta jenis, metode preparasi dankonsentrasi dopan yang tepat agar memberikanaktifitas yang baik dalam aplikasinya. AplikasiTNTAs untuk pengolahan limbah sudah cukupbanyak dilakukan, sedangkan aplikasi TNTAsuntuk produksi H2 masih terbatas pada waterspitting.


Produksi H2 dari limbah senyawa turunanbiomassa seperti gliserol, methanol dan etanoldengan katalis TNTAs belum banyak dilakukansehingga kondisi opimum proses perlu dicari.Oleh sebab itu, untuk penelitian selanjutnyamengenai pengembangan nanokomposit X-Y-TNTAs untuk produksi hidrogen secarafotokatalitik dari air dan limbah senyawa turunanbiomassa secara simultan perlu dilakukan. Hasilpenelitian ini tentunya akan memberikankontribusi signifikan dalam menanggulangi krisisenergi dan pengolahan limbah itu sendiri.

KESIMPULAN

Pemanfaatan TiO2 dengan morfologinanotube array (TNTAs) sebagai fotokatalisbanyak diminati para peneliti pada tahun-tahunterakhir ini karena mempunyai banyakkeunggulan dan aplikasinya yang luas. Untukmeningkatkan efisiensi dalam aplikasinya,TNTAs yang disintesis secara anodisasi dapatdimodifikasi dengan pemberian dopan nonlogam agar fotokatalis lebih responsif terhadapsinar tampak dan dopan logam untukmengurangi laju rekombinasi elektron–hole.Dalam review ini sintesis, modifikasi dan potensiaplikasi dari TNTAs untuk produksi hidrogen danpengolahan limbah telah dipaparkan. Hasilreview menunjukkan bahwa morfologi TNTAsmemberikan kinerja yang efektif sebagaifotokatalis sehingga mempunyai potensi yangbaik untuk produksi hidrogen dari air dan limbahsenyawa turunan biomassa secara simultanserta untuk mendegradasi polutan.

DAFTAR PUSTAKA

Anandan S, Kathiravan K., Murugesan V., IkumaY. 2009. Anionic (IO3) non-metal DopedTiO2 Nanoparticles for the PhotocatalyticDegradation of Hazardous Pollutan inWater. Catal. Commun. 10: 1014-1019.

Anny, 2010. Sintesis dan Uji Kinerja FotokatalisPt-N-TiO2 Nanotube untuk AplikasiProduksi Hidrogen dari Air. Skripsi.Departemen Teknik Kimia UniversitasIndonesia, Depok.

Asahi R., Morikawa T., Ohwaki T., Aoki K., TagaY. 2001. Visible-Light Photocatalysis inNitrogen-Doped Titanium Oxides.Science, 293:269–71.

Bai J., Zhou B., Li L., Liu Y. 2008. The FormationMechanism of Titania Nanotube arraysin Hydroflouric Acid Electrolyte. J. Mater.Sci. 43: 1880-1884.

Daskalaki, V. M., Kondarides, D. I. 2008.Efficient Production of Hydrogen byPhoto Induced Reforming of Glycerol at

Ambient Conditions. Catal. Today. 144:75-80.

Gombac V., Sordelli L., Montini T., Delgano J.J.,Adamski A., Adami G., Cargnello M.,Bernal S., Fornasiero P. 2009. CuOx-TiO2 Photocatalyst for H2 Productionfrom Ethanol and Glycerol Solutions. J.Phys. Chem. A., 114 (11): 3916-25.

Gong D., Grimes C.A., Varghese O.K., Hu W.C.,Singh R.S., Chen Z., Dickey E.C. 2001.Titanium Oxide Nanotube ArraysPrepared by Anodic Oxidation. J. Mater.Res. 16: 3331.

Hassan F.M.B., Nanjo H., Kanakubo M.,Ishikawa I., Nishioka M. 2009. Effect ofUltrasonic waves on the Formation ofTiO2 Nanotube by ElectrochemicalAnodization of Titanium in Glycerol andNH4F. e-J. Surf. Sci. Nanotech. :84-88.

Hussain, S.T., Siddiqa, A. 2011. Iron andChromium Doped Titanium DioxideNanotube for the Degradation ofEnvironmental and IndustrialPollutans.Int. J. Environt. Sci. Tech,8(2): 351-362.

Jia F., Yao Z., Jiang Z., Li C.X. 2011.Preparation of Carbon Coated TiO2Nanotubes Film and its CatalyticApplication for H2 Generation.Catal.Comun.12: 497-501.

Khan M.A., Akhtar M.S., Woo S.I., Yang O.B.2008. Enhanced Photoresponse UnderVisible Ligh in Pt Ionized TiO2 Nanotubefor the Photocatalytic Splitting of Water.Catal. Commun.10:1-5.

Lei L., Su Y., Zhou M., Zhang X., Chen X. 2007.Fabrication of Multi metal-Doped TiO2Nanotube by Anodization in Mixed AciidSolution. Material Research Bulletin. 42:2230-2236

Li Q., Shang K.J. 2009. Self Organized Nitrigenang Fluorine Co-Doped Titanium OxideNanotube Arrays with Enhanced VisibleLigh Photocataliytic Perfoemance.Environ. Sci. Technol. 43:8923-8929.

Lin D., Guo-xi C., Ying M.A., Xiao-lin J., Guo-tianYE., Shao-kang G. 2009. EnhancedPhotocatalityc Degradation Properties ofNitrogen-Doped Titania Nanotube Array.Trans. Nonferrous Met. Soc. China.19:1583-1587

Liu H., Liu, G., Zhou, Q. 2009. Preparation andCharacterization of Zr Doped TiO2Nanotube Arrays on the Titanium Sheetand Their Enhance PhotocataliticActivity. J. Solid State Chem. 182: 3238-3242

Liu H., Liu G., Shi X. 2010. N/Zr-codoped TiO2Nanotube array: Fabrication,


Characterization, and EnhancedPhotocatalitic Activity. Colloids andSurface A: Physicochem. Eng. Aspects.363: 35-40.

Luo N., Jiang Z., Shi H., Cao F., Xiao T.Edwards P.P. 2009. Photo-catalyticConversion of OxygenatedHydrocarbons to Hydrogen overHeteroatom-Doped TiO2 Catalysts. Int.J. Hydrogen Energy, 34: 125-129.

Lu N., Zhao H., Li J., Quan X., Chen S. 2008.Characterization of Boron-Doped TiO2Nanotube Arrays Prepared byElectrochemical Method and its VisibleLigh Activity. Sep.and Purif. Technol.62:668-673.

Macak, J. M., Schmuki P. 2006. Anodic Growthof Self-Organized Anodic TiO2Nanotubes in Viscuos Electrolytes.Electochim. Acta, 52: 1258-1264.

Macak J.M., Tsuchiya H., Taveira L.,Aldabergerova S., Schmuki P. 2005.Smooth Anodic TiO2 Nanotubes. Angew.Chem. Int. Ed. 44:7463-7465.

Milad A.M., Kassim M.B., Daud W.R. 2011.Fabrication of Carbon Doped TiO2Nanotubes via Insitu Anodization of Ti-fiol in Acidic Medium. World Academy ofScience, Enginnering and Technology.74:171-175.

Mohammed A.E.L, Rohani S. 2011. ModifiedTiO2 Nanotube Arrays (TNTAs):Progressive Strategies towards VisibleLight Responsive Photoanode, aReview. Energy Environ. Sci., 4:1065-1086.

Mohapatra S.K., Raja K.S., Mahajan V.K.,Misra,M. 2008. EfficientPhotoelectrolysis of Water Using TiO2Nanotube Arrays by MinimizingRecombination Losses with OrganicAddities. J. Phys. Chem. 112: 11007-11012.

Mohapatra S.K., Misra M., Mahajam V.K., RajaK.S. 2006. A Novel Method for theShynthesis of Titania Nanotube UsingSonoelectrochemical Method and itsApplication for PhotoelectrochemicalSplitting of Water. J. Catal. 246: 362-369

Mohapatra S.K., Misra M., Mahajam V.K., RajaK.S. 2007. A Novel Methode fot theSynthesis of Titania Nanotube usingSonoelectrochemical Metode and itsapplication for PhotoelectrochemicalSplitting of Water. J. Catal. 246: 362-369

Nah. Y.C., Paramasivan I., Schmuki, P. 2010.Doped TiO2 and TiO2 Nanotube:Synthesis and Applications. Chem.Phys. Chem. 11: 2698-2713

Ou H.H., Lo S.L. 2007. Review of TitaniaNanotubes Synthesized via theHydrothermal Treatment: Fabrication,Modification, and Application. Sep. Purif.Technol. 58: 179–191.

Park J.H., Kim S., Bard A.J. 2006. Novel CarbonDoped TiO2 Nanotube Array with HighAspect Ratios for Efficient Solar WaterSpitting. Nano Letters. 6(1): 24-28

Prakasam, H.E., Shankar K., Paulose M.,Varghese O K., Gimes C.A. 2007. ANew Benchmark for TiO2 Array Growthby Anodization. J. Phys. Chem. C. 111:7235-7241.

Roy P., Berger S., Schuki P. 2011. TiO2Nanotube: Synthesis and Aplications.Angew.Chem.Int Ed. 50: 2904-2939.

Sang L., Zhi-yu Z., Gung-mei B., Chun-xu D.,Chong-fang M. 2011. A PhotochemicalInvestigation of the Hydrogen-evolvingDoped TiO2 Nanotube Arrays Electrode.Int. J. Hydrogen Energy, xxx, 1-6.

Sreekatan S., Lockman Z., Hazan R., TashibiM., Tong LK., Muhamed A.R.2009.Influence of Electrolite pH on TiO2Nanotube Fomation by Ti Anodization. J.Alloys and Compound. 485: 478-483.

Slamet, Nasution, H. W., Purnama, E., Kosela,S. & Gunlazuardi, J. 2005.Photocatalytic Reduction of CO2 onCopper-Doped Titania CatalystsPrepared by Improved-ImpregnationMethod. Catal. Commun. 6: 313-319.

Slamet, Setiadi, Kusrini E., Anny, Afrozi A.S.2010. Produksi Hidrogen dari Gliseroldan Air Secara Fotokatalitik. SimposiumNasional RAPI IX, ISSN 1412-9612.

Slamet, Anny, Setiadi 2011. PhotocataliticHydrogen Generation from Glycerol andWater using Pt Loaded N –Doped TiO2Nanotube. Int. J. Eng. & Tech. 11, issue03.

Slamet, Eliana, M. Bismo, S. 2008. ModifikasiZeolit Alam Lampung DenganFotokatalis TiO2 Melalui Metoda Sol Geldan Aplikasinya Untuk Penyisihn Fenol.Jurnal Teknologi. Edisi No 1. Tahun XXIIISSN 0215-1685.

Slamet, Bismo, S., Arbianti, R. 2007. ModifikasiZeolit Alam dan Karbon Aktif denganTiO2 serta Aplikasinya sebagai BahanAdsorben dan Fotokatalis untukDegradasi Polutan Organik. LaporanPenelitian Hibah Bersaing UniversitasIndonesia. Depok.

Slamet, Bismo, S., Firdaus, F., Jabbar, A.Putera, A. 2010. Performance Test of aNovel Tubular V- Collector for PhenolRemoval from Aqueous Solutions over


TIO2 -Activated Carbon Composites. J.World App. Sci. 8 (6): 672-679.

Su Y., Han S., Zhang X., Chen X., Lei L. 2008.Preparation and Visible–Ligh-DrivenPhotoelectrocatalitic Properties ofBoron-Doped TiO2 Nanotubes. Mat.Chem. and Phys. 110:239-246.

Sun L., Li J., Wang C., Li S., Lai Y., Chen H., LinC. 2009. Ultrasound AidedPhotochemical Synthesis of Ag LoadedTiO2 Nanotube Arrays to EnhancePhotocatalytic Activity. J. HazardousMat. 171, 1045-1050

Sun W., Zhang S., Liu Z., Wang C, Mao Z. 2008.Studies on Enhanced PhotocataliticHydrogen Evolution Over Pt/PEGModified TiO2 Photocatalyst. Int. J. ofHydrogen Energy. 1112-1117.

Valentina, 2011, Optimasi Kinerja Komposit Pt-N-TiO2 Nanotube Untuk AplikasiProduksi Hidrogen. Skripsi, DepartemenTeknik Kimia Universitas Indonesia,Depok.

Wang D., Zhou F., Liu Y., Liu W. 2008.Synthesis and Characterization ofAnatase TiO2 Nanotubes with UniformDiameter from Titanium Powder. Mat.Let., 62, 1819-1822.

Wang J., Lin Z. (2009). Anodic Formation ofOrdered TiO2 Nanotube Arrays: Effectof Electrolite Temperature andAnodizaton Potential. J. Phys. Chem.C.,113, 4026-4030.

Wang P., Zhou T., Wang R., Lim T.T. 2011.Carbon Sensitized and Nitrogen-DopedTiO2 for Photocatalytic Degradation ofSulfanilamide under Visible-lighIrradiation. Wat. Res. 45: 5015-5026

Wei L.F., Zheng X.J., Zhang Z H, Wei Y.J., XieB., Wei M.B., Sun X.L. 2012. ASystematic Study of Photocatalitic H2Production from Propionic Acid Solutionover Pt/TiO2 Photocatalyst. Int. J.Energy Res.36:75-86.

Wu H., Zhang Z. 2011. HighPhotoelectrochemical Water Splittingperformance on Nitrogen Doped DoubleWall TiO2 Nanotube Array Electrode. Int.J. Hydrogen Energy. 36: 13481-13487.

Xiaobo Chen, Samuel S.Mao. 2007. TitaniumDioxide Nanomaterials: Synthesis,Properties, Modifications, andApplications. Chemical Reviews,107:2891-2959.

Yan G., Zhang M., HOu J., Yang J. 2011.Photoelectrochemicl and PhotocatalyticProperties of N+S Co-Doped TiO2Nanotube Array Films Under Visible

Light Irradiation. Mat. Chem. Phys.129:553-557.

Yi Z., Hui S.D., Hong L., Ming D.M., Xia L.C.,Long K.H. 2010. Preparation andPhotoelectric Effect on Zn2+-TiO2Nanotube Arrays, Trans. NonferrousMet.Soc.China, 20: 2320-2325.

Ying Y., Wu H.H., Zhu B.L., Wang S.R., HuangW.P., Wu S.H., Zhang S.M. 2008.Preparation, Characterization andPhotocatalitic Activities of F-doped TiO2Nanotubes. Catal Lett. 121: 165-171.

Yoong L.S.,Chong, F.K., Duta B.K. 2009.Development of Cooper-Doped TiO2Photocatalyst for Hydrogen ProductionUnder Visible Ligh. Energy XXX, 1-10.

Yu Y., Wu H-H., Zhu B.L., Wang S.R., HuangW.P., Wu S.H., Zhang S.M. 2008.Preparation, Characterization andPhotocatalitic Activities of F-Doped TiO2Nanotubes. Catal. Lett. 121:165-171.

Pengaruh Penambahan Pati Bengkoang …………………... Melanie Cornelia 263

PENGARUH PENAMBAHAN PATI BENGKOANG TERHADAPKARAKTERISTIK FISIK DAN MEKANIK EDIBLE FILM

THE EFFECT OF ADDING YAM STARCH TOWARDS PHYSICAL ANDMECHANICAL CHARACTERISTIC OF EDIBLE FILM

Melanie Cornelia 1), Nuri Arum Anugrahati2), Christina 3)

Jurusan Teknologi Pangan, Universitas Pelita HarapanJl. M. H. Thamrin Boulevard 1100, Lippo Karawaci, Tangerang


Received 27 Agustus 2012; revised 14 September 2012; accepted 24 September 2012

ABSTRAK

Kegunaan edible film sebagai kemasan primer makanan semakin meningkat. Pati bengkoang dan tapioka dapatdigunakan sebagai sumber pati dalam pembuatan edible film. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukankonsentrasi tapioka dan gliserol dan menentukan jenis asam lemak yang menghasilkan karakteristik fisik danmekanik terbaik dari edible film dengan penambahan pati bengkoang. Pembuatan edible film dilakukan denganmenambahkan variasi konsentrasi tapioka dan gliserol dan dengan menambahkan 1% pati bengkoang. Patibengkoang dapat menghasilkan edible film dengan elongasi yang cukup baik karena kandungan amilosa yangcukup tinggi yaitu 23%. Pengaruh variasi konsentrasi tapioka dan gliserol terhadap ketebalan, lightness, kuattarik, persen pemanjangan, dan laju transmisi uap air diamati. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasitapioka dan gliserol berpengaruh signifikan terhadap ketebalan, kuat tarik, persen pemanjangan, dan lajutransmisi uap air. Peningkatan konsentrasi tapioka hingga 2% dan konsentrasi gliserol dari 0,5% hingga 1%dapat meningkatkan ketebalan dan persen pemanjangan. Peningkatan konsentrasi tapioka dan gliserol jugameningkatkan kuat tarik dan laju transmisi uap air. Edible film terbaik dihasilkan dari konsentrasi tapioka 2% dangliserol 0.5%, dalam penelitian ini jenis asam lemak yang digunakan adalah asam lemak stearat dan asamlemak oleat. Hasilnya menunjukkan bahwa jenis asam lemak juga berpengaruh signifikan terhadap lightness,kuat tarik, persen pemanjangan, dan laju transmisi uap air. Asam lemak stearat memberi pengaruh lebih baikpada karakteristik edible film dibandingkan dengan asam lemak oleat. Asam lemak stearat meningkatkan kuattarik seiring dengan penurunan elongasi. Penambahan asam lemak stearat dapat menurunkan laju transmisi uapair edible film dari pati bengkoang walaupun dengan penurunan persen pemanjangan.

Kata kunci : Edible film, Pati bengkoang, Asam lemak, Kuat tarik, Persen pemanjangan

ABSTRACT

Utilization of edible film as primary food packaging has been increasing in a recent year. Yam starch and tapiocacan be used as source of starch for making edible film. The objectives of this research were to determine theconcentration of tapioca and glycerol and also to determine types of fatty acid for making edible film made fromyam starch with the best physical and mechanical characteristic by adding yam starch. In this research tapiocaand glycerol with some various concentration were added into mixture of edible film made from 1% yam starch.Yam starch could give better elongation in edible film due to high amylase content (23%). The effect of tapiocaand glycerol concentration was observed on thickness, lightness, tensile strength, elongation, and water vaportransmission rate. The result showed that interaction between tapioca and glycerol concentration significantlyaffect thickness, tensile strength, elongation, and water vapor transmission rate while the tapioca and glycerolindependently affect the lightness. Increasing concentration of tapioca to 2% and glycerol from 0.5% to 1%increased the thickness and elongation as well as the tensile strength and water vapor transmission rate. Thebest edible film was made from 2% tapioca and 0.5% glycerol. Two types of fatty acids were added to the bestformulation of edible film were also evaluated. The result showed that types of fatty acid affect the lightness,tensile strength, elongation, and water vapor transmission rate. Stearic acid has good effect for edible filmcharacteristic than oleic acids. Stearic acids increase the tensile strength while elongation decreases. Addition ofstearic acid can decrease the water vapor transmission rate of edible film contain yam starch although theelongation decreases.

Key words : Edible film, Yam starch, Fatty acid, Tensile strength, Elongation


PENDAHULUAN

Edible film merupakan salah satu bahanpengemas yang dapat digunakan sebagaialternatif plastik pada kemasan bahan danproduk pangan. Pemanfaatan edible filmsebagai bahan pengemas pada makanan segardan olahan semakin meningkat denganbanyaknya penelitian mengenai edible filmtersebut (Baker et al., 1994). Menurut Krochtadan De Mulder-Johnston (1997), edible filmdapat berfungsi sebagai barrier terhadapperpindahan massa (seperti kelembaban,oksigen, lipida, dan zat terlarut) sehingga dapatmempertahankan mutu dan umur simpan bahanatau produk pangan.

Sumber pati yang dapat dimanfaatkansebagai bahan pembuatan edible filmdiantaranya adalah pati bengkoang dan tapioka.Pati bengkoang dapat menghasilkan edible filmdengan elongasi yang cukup baik karenakandungan amilosa yang cukup tinggi yaitu23%. Edible film dari tapioka mempunyaikarakteristik kuat tarik yang cukup baik tetapikekurangannya adalah persen pemanjanganyang kurang baik dan transmisi uap air yangcukup tinggi (Matsui et al., 2004).

Menurut Chillo et al. (2008), gliserolmerupakan plasticizer yang ditambahkan dalampembuatan edible film. Gliserol berfungsi untukmengurangi kekakuan pada edible film sehinggafilm yang dihasilkan lebih fleksibel. MenurutChen et al. (2009), edible film berbasispolisakarida pada umumnya memiliki sifatpenghalang uap air yang kurang baik.Penambahan komponen hidrofobik seperti asamlemak diharapkan dapat memperbaiki sifatketahanan terhadap uap air dan menghasilkankarakeristik edible film dari pati bengkoang yanglebih baik. Tujuan penelitian adalah menentukankonsentrasi tapioka dan gliserol serta jenis asamlemak yang dapat menghasilkan edible filmdengan karakteristik fisik dan mekanik terbaikyang dihasilkan dari penambahan 1% patibengkoang.

.BAHAN DAN METODE

BahanBahan yang dibutuhkan adalah pati

bengkoang, tapioka, CMC, gliserol (food grade),asam lemak stearat (food grade), asam lemakoleat (food grade), dan akuades. Bengkoangdiperoleh dari Pasar Sinpasa Gading Serpong,Tangerang.

Bahan kimia yang dibutuhkan untukanalisis adalah bahan pro analyst yang meliputiNa-tiosulfat 0,1 N, asam perklorat 52%, K2SO4,HgO, H3BO3, Al(OH)3 atau Pb-asetat, aseton,

benzena, NaOH 1,5 N, H2SO4 0,3 N, KI 20%,H2SO4 26,5%, NaOH 0,1 N, BaCl2. Selain itularutan Fehling A, larutan Fehling B, indikatorpati, indikator phenolphthalein, buffer pH 4 danpH 7, dan silica gel juga digunakan dalamproses analisis.

Alat yang digunakan untuk ekstraksi patiadalah blender, beaker glass, kain saring,ayakan 80 mesh, dan cabinet dryer. Alat yangdigunakan dalam pembuatan edible film adalahbeaker glass, timbangan analitik, gelas ukur,heater, magnetic stirrer, termometer, timbangananalitik, plat (38,5 cm x 27,3 cm x 1,5 cm), dancabinet dryer. Alat yang digunakan untukanalisis adalah pipet, tanur, tabung kondensor,oven, aluminium foil, desikator, cabinet dryer,heater, tabung reaksi, kertas saring, cawanpenguapan, cawan pengabuan, labuerlenmenyer, buret, corong, batu didih, alatekstraksi Soxhlet, dan alat Kjeldahl. Alat yangdigunakan untuk uji fisik dan mekanik edible filmadalah Lloyds instrument, mikrometer,kromameter (Minolta Cr-400), desikator, dantimbangan analitik.

Rancangan percobaan penelitian tahap Iadalah rancangan acak lengkap 2 faktor yangdisusun 3 level x 2 level dengan 4 kalipengulangan. Uji statistik yang digunakanadalah one way annova. Rancangan percobaanpenelitian selanjutnya disusun 1 faktor x 2 leveldengan 4 kali pengulangan. Statistik yangdigunakan adalah Independent T-Test.

Metode

Proses Ekstraksi Pati Bengkoang (Hasbullah,2000)

Proses ekstraksi diawali denganbengkoang dikupas kemudian dicuci.Bengkoang yang telah dikupas kemudiandihancurkan (ditambah air 1:1) menjadi buburbengkoang. Bubur bengkoang yang dihasilkankemudian disaring dan diambil cairan pastanya.Cairan pasta tersebut diendapkan selama 4-5jam. Pasta bengkoang hasil pengendapandikeringkan pada suhu 50°C selama 8 jamkemudian dihancurkan dan diayak (80 mesh).

Proses Pembuatan Edible Film dari PatiBengkoang dengan Konsentrasi Tapioka danGliserol yang Berbeda

Edible film dibuat dengan konsentrasitapioka dan gliserol yang berbeda. Prosespembuatan edible film dari pati bengkoang dapatdilihat pada Gambar 1 dan formulasi pembuatanedible film dapat dilihat pada Tabel 1.


Tapioka*)(1%, 2%, dan 3%)

↓Pelarutan dalam air (200 mL)

↓Pemanasan pada suhu 64°C dengan

pengadukan konstan↓

Penambahan pati bengkoang dan CMC (dry mix)↓

Pengadukan konstan selama 5 menit↓

Penambahan gliserol**)(0,5% dan 1%)

↓Pengadukan konstan selama 1 menit

↓Pencetakan pada plat dengan ukuran 38,5 cm x

27,3 cm x 1,5 cm↓

Pengeringan dengan cabinet dryer pada suhu60°C selama 8 jam

↓Edible film

Gambar 1. Proses pembuatan edible film dari patibengkoang. (Sumber: Budiman (2011)dengan modifikasi)

Keterangan: *), **) sesuai perlakuan pada Tabel 1

Tabel 1. Formulasi pembuatan edible film (Sumber:Budiman (2011) dengan modifikasi)

Bahan JumlahPati bengkoang 1%

Tapioka Sesuai perlakuanCMC 0,4%

Gliserol Sesuai perlakuan

Proses Pembuatan Edible Film dari PatiBengkoang dengan Jenis Asam Lemak yangBerbeda

Edible film dengan konsentrasi tapiokadan gliserol terbaik ditambahkan dengan jenisasam lemak yang berbeda yaitu asam lemakstearat dan oleat. Proses pembuatan edible filmdari pati bengkoang dengan jenis asam lemakyang berbeda dapat dilihat pada Gambar 2 danformulasi pembuatan edible film dapat dilihatpada Tabel 2.

Tabel 2. Formulasi pembuatan edible film (Sumber:Budiman (2011) dengan modifikasi)

Bahan JumlahPati bengkoang 1%Tapioka Konsentrasi terbaikCMC 0,4%Gliserol Konsentrasi terbaikAsam lemak stearatatau oleat

0,1%

Tapioka↓

Pelarutan dalam air (200 mL)↓

Pemanasan pada suhu 64°C denganpengadukan konstan


↓Penambahan pati bengkoang dan CMC (dry mix)


↓Penambahan gliserol


↓Penambahan asam lemak stearat atau oleat

↓Pengadukan selama 6 menit

↓Pencetakan pada plat dengan ukuran 38,5 cm x

27,3 cm x 1,5 cm↓

Pengeringan dengan cabinet dryer pada suhu60°C selama 8 jam

↓Edible film

Gambar 2. Proses pembuatan edible film dari patibengkoang dengan jenis asam lemakstearat dan oleat (Sumber: Budiman(2011) dengan modifikasi)


Pengaruh Konsentrasi Tapioka dan Gliserolterhadap Karakteristik Fisik Edible Film dariPati Bengkoang

Pembuatan edible film dari patibengkoang dilakukan dengan 3 konsentrasitapioka yang berbeda yaitu 1%, 2%, 3% dan 2konsentrasi gliserol yang berbeda yaitu 0,5%dan 1%. Karakteristik fisik edible film yang diujimeliputi ketebalan dan lightness.

KetebalanGambar 3 dapat dilihat bahwa konsentrasi

gliserol 0,5% atau 1% meningkatkan ketebalanedible film seiring dengan peningkatankonsentrasi tapioka sampai 2%. Konsentrasitapioka yang semakin tinggi menunjukkanjumlah padatan terlarut yang lebih banyak.Jumlah padatan terlarut pada edible film yangsemakin banyak menghasilkan edible film yangsemakin tebal. Peningkatan konsentrasi patimenyebabkan peningkatan ketebalan film(McHugh dan Krochta, 1994). Peningkatankonsentrasi gliserol dari 0,5% ke 1% tidakmempengaruhi ketebalan edible film dengankonsentrasi tapioka 2% dan 3% (Gambar 3). Hal


tersebut disebabkan pada konsentrasi tapiokayang lebih tinggi menunjukkan jumlah padatanterlarut lebih banyak sehingga pengaruh darikonsentrasi gliserol tidak terlihat. Gliserolmerupakan jenis plasticizer yang bersifathidrofilik sehingga pada konsentrasi yang tinggidapat berinteraksi dengan air menghasilkanedible film yang lebih tebal (Chen dan Lai,2008).

Gambar 3. Pengaruh konsentrasi tapioka dangliserol terhadap ketebalan edible filmdari pati bengkoang.

Keterangan: Angka yang diikuti dengan huruf yangberbeda menunjukkan beda nyata pada p<0,05.

LightnessGambar 4 menunjukkan peningkatan

lightness edible film pada konsentrasi tapioka1% dan 2%. Peningkatan konsentrasi tapiokadari 2% sampai 3% tidak berpengaruh terhadaplightness edible film yang dihasilkan. Haltersebut kemungkinan dapat dipengaruhi olehkonsentrasi tapioka dan proses gelatinisasinya.

Gambar 4. Pengaruh konsentrasi tapioka terhadaplightness edible film dari pati bengkoang.


Menurut Chen et al. (2009), tingkatlightness yang tinggi kemungkinan dapatberhubungan dengan amilopektin pada tapiokayang relatif tinggi dan amilosa yang rendah yangmengakibatkan swelling-solubility yang lebihtinggi. Hal tersebut menyebabkan film yangdihasilkan memiliki nilai lightness yang lebihtinggi.

Berdasarkan hasil analisis ANOVAkonsentrasi gliserol berbeda signifikan terhadaplightness edible film. Gambar 5 menunjukkankonsentrasi gliserol 0,5% menghasilkanlightness yang lebih tinggi dibandingkan ediblefilm dengan konsentrasi gliserol 1%.

Gambar 5. Pengaruh konsentrasi gliserol terhadaplightness edible film dari pati bengkoang.


Pengaruh Konsentrasi Tapioka dan Gliserolterhadap Karakteristik Mekanik Edible Filmdari Pati Bengkoang

Karakteristik mekanik merupakanparameter penting dalam menentukan sifatedible film. Karakteristik mekanik yang diujiadalah kuat tarik, persen pemanjangan, dan lajutransmisi uap air.

Kuat TarikGambar 6 memperlihatkan bahwa

semakin tinggi konsentrasi tapioka nilai kuattarik edible film dari pati bengkoang jugasemakin tinggi sedangkan peningkatan gliserolmenyebabkan penurunan nilai kuat tarik ediblefilm. Edible film pada konsentrasi tapioka 3%mempunyai nilai kuat tarik yang paling tinggisebesar 25,68 MPa. Hal tersebut disebabkanjumlah padatan terlarut yang lebih banyakmembuat ikatan silang pada polimer pati yangterbentuk semakin rapat sehingga diperlukangaya yang lebih besar untuk menarik edible filmhingga putus. Semakin rendah konsentrasi pati


maka ikatan intermolekuler yang terbentukmenjadi kurang kuat dibandingkan dengankonsentrasi pati yang tinggi (Bastioli, 2005).

Hasil tersebut juga sesuai denganpernyataan Krochta et al. (1994), bahwa kuattarik dari suatu edible film akan meningkatseiring dengan meningkatnya konsentrasi patiyang ditambahkan.

Gambar 6. Pengaruh konsentrasi tapioka dangliserol terhadap kuat tarik edible film daripati bengkoang.


Edible film pada konsentrasi gliserol 1%menghasilkan kuat tarik yang lebih rendahdibandingkan edible film dengan konsentrasigliserol 0.5% (Gambar 6). Hal tersebutdisebabkan semakin banyak konsentrasi gliserolyang berkontribusi pada edible film membuatstruktur polimer pada pati tidak kokoh sehinggakemampuan interaksi antarmolekul menurun.Hasil tersebut sesuai dengan Chang (2006)yang melaporkan bahwa semakin tinggikonsentrasi gliserol yang berfungsi sebagaiplasticizer maka nilai kuat tarik edible film akansemakin menurun. Menurut Han (2004), gliserolbersifat hidrofilik akan melemahkan struktur dariikatan hidrogen pada pati sehingga cenderungmenurunkan kemampuan interaksi antarmolekul.

Persen PemanjanganGambar 7 menunjukkan peningkatan

konsentrasi tapioka hingga 2% meningkatkanpersen pemanjangan film seiring denganpeningkatan gliserol dari 0.5% hingga 1%. Halyang berbeda terjadi pada konsentrasi tapioka3% dengan persen pemanjangan yangmengalami penurunan. Konsentrasi pati yangtinggi menyebabkan persen pemanjanganmenjadi lebih rendah.

Persen pemanjangan paling tinggiterdapat pada edible film yang dihasikan dengankonsentrasi tapioka 2% seperti yang terlihat

pada Gambar 7. Hal tersebut disebabkan padakonsentrasi tapioka 2% jumlah padatan terlarutpada edible film diiringi dengan gliserol 1% danpati bengkoang 1% dapat meregangkan ikatanpolimer pada pati sehingga edible film yangdihasilkan lebih fleksibel. Peregangan ikatanpolimer pati yang dipengaruhi oleh gliserol danpati berperan dalam peningkatan persenpemanjangan. Menurut Djaprie (1995), semakintinggi konsentrasi pati yang ditambahkan makastruktur edible film menjadi lebih padat danmudah dipecah atau dirusak.

Gambar 7 menunjukkan bahwa semakintinggi konsentrasi gliserol maka persenpemanjangan yang dihasilkan juga semakintinggi. Persen pemanjangan tertinggi terdapatpada konsentrasi gliserol 1%. Hal tersebut dapatdisebabkan konsentrasi plasticizer yangsemakin tinggi dapat memperbanyak jumlahikatan polimer-plasticizer yang terbentuksehingga fleksibilitas edible film meningkat yangditandai dengan persen pemanjangan yangsemakin tinggi. Alasan tersebut didukung olehJanssen dan Moscicki (2009) yang menyatakanpeningkatan gliserol sebagai plasticizer dapatmenambah kemampuan fleksibilitas edible filmsehingga meningkatkan nilai persenpemanjangan.

Gambar 7. Pengaruh konsentrasi tapioka dangliserol terhadap persen pemanjanganedible film dari pati bengkoang

Keterangan: Angka yang diikuti dengan huruf yangberbeda menunjukkan beda nyata pada p<0.05

Laju Transmisi Uap AirGambar 8 menunjukkan bahwa

peningkatan konsentrasi tapioka seiring denganpeningkatan konsentrasi gliserol maka lajutransmisi uap air juga semakin tinggi. Tapiokamerupakan golongan polisakarida dan bersifathidrofilik. Sifat hidrofilik tersebut membuat ediblefilm memiliki laju transmisi uap air yang tinggiseiring dengan peningkatan jumlah tapioka yangditambahkan. Hal tersebut didukung oleh Irianto


et al. (2006) yang melaporkan bahwa bahanyang bersifat hidrofilik akan meningkatkan lajutransmisi uap air pada edible film.

Gambar 8. Pengaruh konsentrasi tapioka dangliserol terhadap laju transmisi uap airedible film dari pati bengkoang.


Laju transmisi uap air edible film yangmeningkat dengan meningkatnya konsentrasigliserol (Gambar 8) dapat disebabkan gliserolyang merupakan plasticizer yang bersifathidrofilik.

Sifat hidrofilik yang dimiliki gliserolmemicu meningkatnya laju transmisi uap air. Haltersebut didukung oleh Al-Hassan dan Norziah(2012) yang melaporkan bahwa plasticizer yangbersifat hidrofilik seperti gliserol dan sorbitoldapat menyebabkan laju transmisi uap airmenjadi tinggi pada edible film berbasishidrokoloid.

Penentuan Edible Film dengan KarakteristikTerbaik pada Tahap I

Penentuan konsentrasi tapioka dangliserol terbaik untuk edible film dari patibengkoang didasarkan pada karakteristik ediblefilm tersebut. Parameter utama pada tahap Iyang menentukan edible film dari patibengkoang adalah karakteristik mekanik.Karakteristik mekanik tersebut adalah kuat tarikdan persen pemanjangan. Konsentrasi tapiokadan gliserol yang dijadikan sebagai faktorberpengaruh terhadap kuat tarik dan persenpemanjangan edible film.

Menurut Mali et al. (2005) dan Fama et al.(2005), pati dan gliserol berpengaruh padakarakteristik mekanik pada edible film.Konsentrasi tapioka 2% dan gliserol 0,5% dipilihsebagai konsentrasi terbaik karena kuat tarikyang cukup tinggi yaitu 19,73 MPa dan persenpemanjangan yang cukup baik yaitu 2,21%

dibandingkan dengan konsentrasi tapioka 3%dan gliserol 0,5% namun tapioka 3% dan gliserol0,5% tidak dipilih sebagai konsentrasi terbaikkarena memiliki laju transmisi uap air danketebalan yang cukup tinggi. Oleh karena ituedible film dengan karakteristik fisik danmekanik terbaik pada tahap I adalah edible filmdengan konsentrasi tapioka 2% dan gliserol0,5%.

Hasil Penelitian Tahap IIPenelitian tahap II membuat edible film

dengan konsentrasi terbaik pada tahap I denganpenambahan 2 jenis asam lemak. Tujuanpenelitian tahap II adalah menentukan jenisasam lemak yang menghasilkan edible film daripati bengkoang dengan karakteristik fisik danmekanik terbaik.

Pengaruh Jenis Asam Lemak terhadapKarakteristik Fisik Edible Film dari PatiBengkoang

Pembuatan edible film pada tahap IIdilakukan dengan konsentrasi tapioka 2% dangliserol 0,5% dengan asam lemak stearat danasam lemak oleat. Karakteristik fisik edible filmyang diuji pada tahap II adalah ketebalan danlightness.

KetebalanGambar 9 menunjukkan bahwa edible film

yang dihasilkan dengan penambahan asamlemak stearat dan asam lemak oleat memilikiketebalan yang sama. Asam lemak stearat danasam lemak oleat tidak mempengaruhiketebalan edible film dari pati bengkoang.

Gambar 9. Pengaruh jenis asam lemak terhadapketebalan edible film dari pati bengkoang.



LightnessGambar 10 menunjukkan lightness pada

edible film dengan penambahan asam lemakoleat lebih rendah dibandingkan dengan asamlemak stearat. Nilai lightness yang tinggimenunjukkan tingkat transparansi yang tinggipada edible film. Penambahan asam lemak kedalam film yang terbuat dari hidrokoloid dapatmenurunkan tingkat transparansi edible film.

Gambar 10. Pengaruh jenis asam lemak terhadaplightness edible film dari pati bengkoang.


Pengaruh Jenis Asam Lemak terhadapKarakteristik Mekanik Edible Film dari PatiBengkoang

Karakteristik mekanik pada edible filmmerupakan parameter penting dalammenentukan karakteristik dari edible filmtersebut.

Kuat TarikGambar 11 menunjukkan bahwa kuat tarik

pada edible film dengan penambahan asamstearat lebih tinggi daripada edible film denganpenambahan asam lemak oleat.

Gambar 11. Pengaruh jenis asam lemak terhadapkuat tarik edible film dari pati bengkoang.


Asam stearat memiliki sifat hidrofobik lebih tinggisehingga penambahan asam stearat padaedible film berpengaruh terhadap struktur darifilm yang dihasilkan.

Struktur polimer matriks pada edible filmmenjadi lebih kuat ketika berikatan denganstruktur hidrofobik dari asam lemak stearat. Haltersebut menyebabkan kuat tarik pada ediblefilm yang ditambahkan asam stearat lebih tinggi.Hal tersebut didukung oleh Fernandez et al.(2007) yang melaporkan bahwa penambahanasam lemak stearat menghasilkan edible filmdengan kuat tarik yang lebih tinggi.Edible filmdengan penambahan asam lemak oleat memilikinilai kuat tarik yang lebih rendah jauhdibandingkan edible film dengan penambahanasam lemak stearat seperti yang terlihat padaGambar 11.

Asam lemak oleat merupakan asamlemak tak jenuh dengan sifat hidrofilik yang lebihtinggi daripada asam lemak stearat. Asam lemakoleat yang bergabung dengan ikatan polimerpati bengkoang dan tapioka menghasilkanedible film yang lebih rapuh dibandingkandengan asam lemak stearat.

Hal tersebut disebabkan asam lemakoleat mempunyai sifat hidrofilik lebih tinggidibandingkan dengan asam lemak stearat.Asam lemak oleat menyebabkan diskontinuitasmatriks polimer edible film yang berdampakpada penurunan kekuatan kohesi polimersehingga kuat tarik menjadi lebih rendah(Jimenez et al., 2012).

Persen pemanjanganGambar 12 menunjukkan bahwa persen

pemanjangan pada edible film denganpenambahan asam oleat lebih tinggidibandingkan dengan penambahan asam lemakstearat. Hal tersebut dapat disebabkan asamoleat yang memiliki sifat polaritas lebih tinggidibandingkan asam lemak stearat sehinggalebih dapat berikatan dengan gliserol danbertindak sebagai plasticizer dalam matriks patiyang membuat edible film menjadi lebih fleksibelsebaliknya persen pemanjangan pada ediblefilm yang ditambahkan asam lemak stearatmengalami penurunan.

Asam lemak stearat yang berbentuk padattersebar dalam matriks polimer pati secaramakro sehingga distribusi partikel kurang baik.Hal tersebut juga dapat disebabkan oleh sifathidrofobik yang dimiliki oleh asam lemak stearatyang memicu distribusi partikel pada matrikspolimer pati yang tidak merata. Fleksibilitas dariedible film yang dihasilkan ditandai denganpersen pemanjangan yang semakin tinggi(Jimenez, 2012).


Gambar 12. Pengaruh jenis asam lemak terhadapPemanjangan edible film dari patibengkoang.


Laju Transmisi Uap AirGambar 13 menunjukkan bahwa laju

transmisi uap air edible film denganpenambahan asam oleat lebih tinggi daripadaedible film yang ditambahkan asam lemakstearat. Hal tersebut menunjukkan bahwa asamoleat kurang baik dalam menurunkan lajutransmisi uap air edible film dari pati bengkoangdan tapioka.

Gambar 13. Pengaruh jenis asam lemak terhadaplaju transmisi uap air edible film dari patibengkoang.

Keterangan: Angka yang diikuti dengan huruf yangberbeda menunjukkan beda nyata pada p<0.05

Asam lemak stearat adalah asam lemakjenuh dengan rantai hidrokarbon terpanjang.Asam lemak stearat memiliki mobilitas rantaiyang rendah. Sifat hidrofobik dari asam lemakstearat dapat mengurangi laju transmisi uap air

dari edible film berbasis polisakarida (Ayrancidan Tunc, 2001).

Asam lemak oleat merupakan asamlemak tak jenuh yang memiliki sifat polaritaslebih tinggi dibandingkan dengan asam stearat.Hal tersebut dapat dilihat pada Gambar 13 yangmenunjukkan laju transmisi uap air dari ediblefilm dengan penambahan asam lemak oleatlebih tinggi daripada asam lemak stearat.

Edible film dari pati bengkoangkemungkinan memiliki sifat polaritas yang lebihtinggi dapat mengurangi kekuatan kohesif antarrantai polimer sehingga memicu difusi molekulair. Menurut Fabra et al. (2008) interaksi yangkuat dari kelompok polar asam oleat dan airmenyebabkan molekul asam oleat masuk kematriks polimer film dan menyebabkan gayatarik menarik antara molekul. Gaya tarik-menariktersebut menyebabkan kohesif antarrantaipolimer menurun.

Penentuan Edible Film dengan KarakteristikTerbaik pada Tahap II

Penentuan edible film dari patibengkoang dengan karakteristik terbaik padatahap II didasarkan pada karakteristik mekanikyaitu laju transmisi uap air. Perlakuan asamlemak yang ditambahkan pada edible filmbertujuan untuk memperbaiki karakteristik lajutransmisi uap air sehingga karakteristik lajutransmisi uap air dijadikan sebagai penentu jenisasam lemak terbaik pada tahap II. MenurutAyranci dan Tunc (2001), tujuan utamapenambahan asam lemak adalah menurunkanlaju transmisi uap air.

Edible film yang ditambahkan asamlemak stearat memiliki laju transmisi uap airyang lebih rendah dibandingkan dengan ediblefilm yang ditambahkan asam lemak oleat.Penambahan asam lemak stearat dan asamlemak oleat menghasilkan edible film denganketebalan hampir sama sehingga ketebalantidak dipengaruhi oleh jenis asam lemak. Ediblefilm yang ditambahkan asam lemak stearatmemiliki kuat tarik yang lebih tinggi dan persenpemanjangan yang lebih rendah dibandingkandengan edible film yang ditambahkan asamlemak oleat. Oleh karena itu edible film dengankarakteristik fisik dan mekanik terbaik padatahap II adalah edible film dari pati bengkoangdengan penambahan asam lemak stearat.

KESIMPULAN

Edible film dari pati bengkoang memilikikarakteristik fisik dan mekanik terbaik padakonsentrasi tapioka 2% dan gliserol 0,5%. Ediblefilm tersebut memiliki kuat tarik dan persen


pemanjangan yang cukup baik walaupun lajutransmisi uap airnya kurang baik. Penambahanasam lemak stearat dapat memperbaiki lajutransmisi uap air edible film dari pati bengkoangwalaupun disertai dengan penurunan persenpemanjangan.

DAFTAR PUSTAKA

Al-Hassan A. A. and M. H. Norziah. 2012.Starch-gelatin edible films: Water vaporpermeability and mechanical propertiesas affected by plasticizers. FoodHydrocolloid 26 (1): 108-117.

Ayranci E. and Tunc S. 2001. The effect of fattyacid content on water vapor and carbondioxide transmission of cellulose-basededible film. Food Chemistry 72 (2): 231-236.

Baker, R., E. Baldwin and M. Nisperos-Carriedo.1994. Edible coatings and films forprocessed foods. In Journal M. Krochta,E. A. Baldwin, & M. O. Nisperos-Carriedo (Eds.), Edible Coatings andFilms to Improve Food Quality pp. 89–104. New York: Technomic PublishingCo., Inc.

Chang, Y. P., A. Abd Karim, and C. C. Seow.2006. Interactive plasticizing–antiplasticizing effects of water andglycerol on the tensile properties oftapioca starch films. Food Hydrocolloid20 (1): 1-8.

Chen, C. H. and L. S. Lai. 2008. Mechanical andwater vapor barrier properties of tapiocastarch decolorized hsian-tsao leaf gumfilms in the presence of plasticizer. FoodHydrocolloids 22 (8): 1584-1595.

Chen, C. H, W. S. Kuo, and L. S. Lai. 2009.Effect of surfactants on water barrier andphysical properties of tapiocastarch/decolorized hsian-tsao leaf gumfilms. Food Hydrocolloids 23 (3): 714-721.

Fabra, M. J., P. Talens, and A. Chiralt. 2008.Tensile properties and water vaporpermeability of sodium caseinate filmcontaining oleicacid-beeswax mixtures.Journal of Food Engineering 85 (3): 393-400

Fernandez, L., E. D. Apodaca, M. Cebrian, M. C.Villaran, and J. I. Mate. 2007. Effect ofthe unsaturation degree andconcentration of fatty acids on theproperties of WPI-based edible films.Euro Food Res Technol 224: 415-420.

Fama,LRojas, S. Goyanes, and L. Gerschenson.2005. Mechanical properties of tapioca-starch edible films containing sorbates.

LWT 38 (6): 631-639.Han, C., Y. Zhao, S. W. Leonard, and M. G.

Traber. 2004. Edible coatings to improvestorability and enhance nutritional valueof fresh and frozen strawberries(Fragaria × ananassa) and raspberries(Rubus ideaus). Post Harvest Biologyand Technology 33 (1): 67-78.

Irianto, H. E., Darmawan, M., dan Mindarwati, E.2006. Pembuatan edible film kompositkaraginan, tepung tapioka, dan lilinlebah (bees wax). Jurnal Pascapanendan Bioteknologi Kelautan danPerikanan 2 (1): 93-101.

Janssen, L. P. B. M and Moscicki, L. 2009.Thermoplastic Starch: A Green MaterialforVarious Industries. Weinheim: Wiley-VCH.

Jimenez, A., M. J. Fabra, P. Talens, dan A.Chiralt. 2012. Effect of re-crystallizationon tensile, optical and water vaporbarrier properties of corn starch filmscontaining fatty acids. Food Hydrocolloid26 (1): 302-310.

Krochta, J. M. and C. De Mulder-Johnston.1997. Edible and biodegradable polymerfilms: challenges and opportunities.Food Technology 51 (2): 61-74

Mali, S., M. V. E. Grossmann, M. A. Garcia, M.A. Martino, M. N., and N. E. Zaritzky.2005. Mechanical and thermal propertiesof yam starch films. Food Hydrocolloid 19(1): 157-164.

Matsui, K.N.,F.D.S. Larotonda,S.S. Paes,D.B.Luiz, A. T. N. Pires, and J. B. Laurindo.2004. Cassava bagasse-Kraft papercomposites: analysis of influence ofimpregnation with starch acetate ontensile strength and water absorptionproperties. Carbohydrates Polymers 55(3): 237-243.

Suryadi M. O. Aplikasi Pati Ganyong danGliserol sebagai Edible Coating padaStroberi (Fragaria ananasa). Skripsi.Jurusan Teknologi Pangan, UPH,Tangerang, 2011.

Wang, X., X. Sun, H. Liu, M. Li, and Z. Ma.2011. Barrier and mechanical propertiesof carrot puree films. Food andBioproducts Processing 89 (2): 149-156.


PENGARUH RADIASI GAMMA TERHADAP SIFAT MEKANIKUHMWPE UNTUK TIBIAL TRAY

The Effect of Gamma Radiation on The Mechanical Properties of UHMWPE forTibial Tray

Sulistioso Giat Sukaryo1 , Nurul Laili Arifin2 , Sudaryo2, Sudirman 1,3

1Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN)-BATANKawasan Puspiptek, Serpong 15314, Tangerang Selatan

2Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir (STTN)-BATAN,Yogyakarta3Jurusan Kimia, FMIPA-UI,Kampus UI Baru, Depok



ABSTRAK

Dalam ortopedi UHMWPE sering digunakan sebagai bantalan materi (tibial tray) pada sendi lutut buatan. Namundalam penggunaannya, keausan bahan UHMWPE merupakan salah satu faktor utama yang memperpendekumur pakai sendi lutut buatan sehingga diperlukan metode untuk meningkatkan sifat mekanik UHMWPE. Tujuanpenelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh radiasi sinar gamma terhadap sifat mekanik dan tingkatkeausan dari UHMWPE sehingga dapat memenuhi kualifikasi bahan baku pembuatan tibial tray sertamengetahui dosis optimum yang diperlukan UHMWPE agar diperoleh bahan yang tahan terhadap keausan danmemiliki sifat mekanik yang lebih baik. Pembuatan tibial tray dilakukan dengan metode molding pressure denganradiasi gamma. Pembuatan film UHMWPE dilakukan dengan hot press pada 170 °C selama 3 menit dantekanan 200 kg/cm2. Kemudian film tersebut dipanaskan ke dalam furnace pada 128 oC selama 100 menit dandiradiasi dengan irradiator karet alam (IRKA) pada dosis 0 kGy, 50 kGy, 100 kGy, 125 kGy dan 150 kGy.Berdasarkan hasil karakterisasi sifat tibial tray dengan XRD, FT-IR, alat uji tarik, alat uji kekerasan, dan alat ujikeausan, dapat disimpulkan bahwa efek radiasi terhadap polimer UHMWPE adalah terbentuknya ikatan silangdan degradasi bahan. Sehingga, semakin tinggi dosis radiasi dihasilkan sifat bahan yang semakin keras sertatahan terhadap aus. Selain itu, dapat diketahui bahwa dosis 100 kGy merupakan dosis optimal untukmeningkatkan sifat mekanik bahan

Kata kunci : UHMWPE, Tibial tray, Hot press, Radiasi gamma, Ikatan silang, Degradasi, Dosis radiasi.

ABSTRACT

Orthopedic UHMWPE is as often used bearing material (tibial tray) on the artificial knee joint. However, wearingand tearing of UHMWPE material is one of the major factors that shorten the life of an artificial knee joint as thenecessary methods to improve the mechanical properties of UHMWPE. This study aims to determine the effectof gamma radiation on the mechanical properties and the wearing rate of UHMWPE determine the qualificationsof tbial tray raw material as well as optimum dose required to obtain the wearing and tearing-resistant materialwith a good mechanical properties UHMWPE films was prepared by hot press at a 170 °C for 3 minutes and apressure of 200 kg/cm2 Film was then heated in a furnace at 128 oC for 100 minutes and irradiated with naturalrubber irradiator (IRKA) at doses of 0 kGy, 50 kGy, 100 kGy, 125 kGy, and 150 kGy. Based on thecharacterization of tibial tray properties by XRD, FT-IR, tensile tester, hardness tester, and wear tester wasconcluded that the effects of radiation on UHMWPE polymer is structural crosslinking and degradation ofmaterials. The higher dose of radiation results in the harder and wearing-resistant material. In addition, theoptimum dose (100 kGy) improved the mechanical properties of materials .

Key words : UHMWPE, Tibial tray, Hotpress, Gamma radiation, Crosslinking, Degradation, Radiation dose.

PENDAHULUAN

Ultra-High Molecular Weight Polyethylene(UHMWPE) merupakan polimer yang stabilterhadap bahan kimia, tahan terhadap abrasi

dan penyobekan. Sejak tahun 1970, UHMWPEjuga telah digunakan dalam ortopedi sebagaibantalan (tibial tray) pada sendi lutut buatan.

Pengaruh Radiasi Gamma …………………... Sulistioso Giat Sukaryo dkk 273

Namun, dalam penggunaannya, keausan yangdisebabkan oleh pengaruh gesekan materialUHMWPE merupakan salah satu faktor utamayang memperpendek umur pakai sendi lututbuatan (Fang, Hsu and Sengers 2003).

Telah banyak penelitian yang melaporkanbahwa pembuatan tibial tray dari Ultra HighMolecular Weight Polyethylene (UHMWPE)dengan memodifikasi sehingga dapatmeningkatkan ketahanan mekaniknya, diantara-nya pemanasan dengan iradiasi sinar gamma,radiasi berkas elektron (electron beam)(McKellop, et al. 1999), serta metode moldingpressure tanpa iradiasi (Wang and Ge 2007).Metode molding pressure memiliki beberapakeuntungan, antara lain: Metode ini tidakmembutuhkan tambahan mesin pencetak sepertipada proses pembuatan UHMWPE secarakonvensional (Steven 2003).

Pemberian suhu di atas titik lelehUHMWPE pada (Talat = 170 oC), dapatmenurunkan titik viskositas pelelehan (meltviscocity) UHMWPE sehingga dapatmeningkatkan pergerakan rantai polimer,meningkatkan kekerasan dalam UHMWPE danmemudahkan proses pencetakan UHMWPE(Wang and Ge 2007; Steven 2003). Pemberiantekanan (sebesar 200 kg/cm2) pada metode ini,menyebabkan pemanasan menjadi merata keseluruh bagian UHMWPE sehingga dapatmengurangi adanya gelembung udara yangterjebak (Retno 2011).

Pada metode iradiasi dapat menghasilkanradikal bebas yang dapat menyebabkanpembentukan ikatan silang (crosslinking) danpemecah rantai (degradasi) polimer antaramolekul polietilen yang berdekatan.Pembentukan ikatan silang dapat digunakanuntuk meningkatkan kinerja penggunaanPolietilen (PE). Laboratorium hip simulator telahmelakukan tes pakai dan menunjukkan bahwaada penurunan tingkat keausan dengan adanyapeningkatan derajat crosslinked PE (Steven2003).

Ikatan silang dapat dilakukan melaluiiradiasi sinar gamma, yang pada umumnyabersumber dari kobalt (Co-60), dengan penetrasike UHMWPE yang tidak terbatas. Dosis radiasimerupakan salah satu variabel yang dapatmempengaruhi sifat mekanik polimer. Denganpeningkatan dosis radiasi (D), maka terjadipenurunan tingkat keausan secara signifikanpada dosis 100 kGy hingga 150 kGy, dan terusmengalami penurunan hingga batas tertentu(Lewis 2001) Kekerasan UHMWPE semakinmeningkat seiring bertambahnya dosis radiasipada kisaran 0 kGy hingga 500 kGy dengan nilaikekerasan 64-68 shore (Rosario and Silva2006).

Selain itu, hasil pengujian menunjukkanbahwa tingkat keausan metode SlabCompression Molded (SCM) dengan iradiasipolimer (60 kGy) adalah sekitar 63% lebihrendah dari metode SCM standar (30 kGy)(John, Kenneth and Poggie 2003). Hal inimenandakan bahwa melalui cara iradiasi, dapatmeningkatkan sifat mekanik dan kimia material(Abt, et al. 2003). Namun, J-integral (ukuranketangguhan patah) akan mengalami penurunanseiring dengan meningkatnya dosis, sehinggahal ini membuat situasi yang tidak diinginkan.Keterkaitan antara dosis serap radiasi terhadapsehat mekanik UHMWPE menunjukkanhubungan yang paradoksial serta ketergantungansigmoidal yang perlu diteliti.

BAHAN DAN METODE

BahanBahan yang digunakan serbuk Ultra High

Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE)dengan berat molekul sebesar (3-6 juta) g/molmerek Sigma-Aldrich USA, alumunium foil dankertas transparansi.

Alat yang digunakan meliputi : iradiator,cetakan plat berbentuk kotak dengan ukuran (20x 20) cm2, alat tekan panas (hotpress-hydraulicstype = pj16h; kapasitas = 16 ton dan No.serial =39326) dan alat tekan dingin (coldpress).Peralatan uji keausan meliputi: pengaus (terbuatdari alumina ), beban pengaus, dan holdersampel. Alat pencetak dumbell, mikrometersekrup, Peralatan uji sifat mekanik merekToyoseiki, Hardness tester (Zwick ISO/R 868),Furnace, gunting, alat FT-IR dan alat XRDmerek Shimadzu Difractometer XD-610.

Metode

Pembuatan Film UHMWPECetakan plat berbentuk persegi ukuran

(20 x 20) cm2 dengan dan tebal 0,5 mm diisiserbuk UHMWPE sebanyak 12 gram. Kemudiandikompaksi pada suhu 170 °C pada tekanansebesar 200 kg/cm2 dan ditahan selama 3 menit.Setelah itu, sampel dikeluarkan dari alat tekanpanas (hotpress) dan dimasukkan ke dalam alattekan dingin (coldpress) selama 10 menitkemudian dikeluarkan dari cetakan. Hasil dariproses ini, berupa film UHMWPE berbentukpersegi ukuran (20 x 20) cm2 dengan ketebalan0,5 mm.

Pembuatan Sampel Tibial TrayFilm UHMWPE dipotong berbentuk

lingkaran dengan diameter 35 mm sebanyak12 buah. Hasil potongan film tersebut dijadikansatu dan dilapisi dengan alumunium foil.


Selanjutnya potongan film tersebut dipanaskanke dalam furnace dengan suhu 128 oC selama100 menit.

Iradiasi UHMWPE dengan Sinar GammaSampel dimasukkan ke dalam ampul

kemudian diiradiasi dengan sinar gamma (γ)menggunakan sumber yang berasal dariradioisotop Co60. Iradiasi dilakukan dengan alatIradiator Karet Alam (IRKA) dengan dosis 50kGy, 100 kGy, 125 kGy, dan 150 kGy pada lajudosis 9,9 kGy/jam. Sampel yang diradiasiberbentuk film uji tarik sesuai ASTM D1822Ldan film UHMWPE yang telah dibentuk tibialtray.

Karakterisasi

a. KekerasanUji kekerasan dilakukan dengan cara

sampel diukur ketebalannya (tebal minimal 6mm). Sampel diletakkan pada tempat yang ratakemudian dilakukan uji kekerasan dengan alatuji keras shore A untuk 1 kg. Setiap uji dilakukanselama 15 detik, skala uji kekerasan shore Aberkisar antara 0 hingga 100. Pengukurandilakukan sebanyak tiga kali ulangan. Nilaikekerasan shore A dikonversi ke dalam shore(Retno 2011).

b. KeausanFilm UHMWPE dipotong dengan ukuran

(10 x 20) mm2 dan tebal 2 mm. Kemudian,sampel UHMWPE ditimbang beratnya. Setelahitu, sampel yang akan diuji dimasukkan kedalam holder, diberi beban gesek dandigesekkan pada permukaan pengaus denganwaktu, beban dan kecepatan pengausan yangtelah ditentukan. Hasil penggesekan bahan inipengurangan massa bahan akibat kontak antarpermukaan. Penentuan tingkat keausan padabahan berdasarkan volume keausan material.Semakin besar volume keausan maka semakintinggi bahan yang terlepas dari sampel.Besarnya volume keausan sampel dapatditentukan dengan Persamaan (1)

c. Kekuatan TarikFilm UHMWPE diukur kekuatan tariknya

dengan alat uji kekuatan tarik (Tensile Strength).Film UHMWPE dicetak di alat pencetak dumbelsehingga berbentuk dog bone yang sesuaistandar ASTM D1822L. Dumbell memiliki ukuranpanjang (Lo) = 69 mm, lebar sebesar (Wo) = 10mm, lebar bagian tengah sebesar (Wc) = 3 mm

dengan panjang (D) = 27 mm, sepertidiperlihatkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Spesimen Dumbell ASTM D 1822 L

Film diukur ketebalannya terlebih dahuludengan mikrometer sekrup. Setelah itu, filmdijepit diantara kedua pendulum dalam alatToyoseiki. Sampel ditarik sampai putus dengankecepatan konstan 100 mm/menit sehinggadapat diketahui besarnya gaya maksimum danpersen perpanjangan putus sampel saat putus.Pengukuran dilakukan sebanyak lima kaliulangan (Retno 2011).

d. Penentuan Derajat KristalinitasPengukuran derajat kristalinitas dengan

XRD, dilakukan dengan cara sampel UHMWPEukuran tertentu (± 2 x 2) cm2 ditempelkan padaspesimen holder dengan perekat ganda yangkemudian diletakkan pada goniometer dandirotasikan pada sudut difraksi (2θ) antara10°hingga 30°. Polimer UHMWPE merupakan jenispolimer semikristalin sehingga ada dua jenispuncak yang terlihat dalam difraktogram hasilXRD, yaitu puncak yang tajam dan puncak yanglebar. Puncak yang tajam adalah daerahkristalin, sedangkan puncak yang lebar adalahdaerah amorf. Derajat kristalinitas sampel dapatditentukan melalui difraktogram hasil XRDberdasarkan luasan puncak tersebut denganmenggunakan Persamaan (2) (Retno 2011):

Dimana:Dk = Derajat kristalinitas (%)Akristalin = Luas daerah kristalin (cm2)Aamorf = Luas daerah amorf (cm2)

Penentuan Gugus FungsiAnalisis sampel dilakukan dengan cara

UHMWPE dalam bentuk film dikarakterisasidengan spektroskopi FT-IR. Pengujian dilakukanpada bilangan gelombang 4000 cm-1 hingga 400cm-1. Estimasi Indexs Oksidasi Total (Iox) sesuaiISO 5834-4, dilakukan dengan cara analisis


spektrum FT-IR pada daerah 1200 cm-1 hingga2000 cm-1 dan peak tertinggi di rentang daerahtersebut (dalam hal ini dipilih pada peak1365cm-1). Kemudian dicari dan dicatat%transmitan peak pada daerah dengan tingkatoksidasi tertinggi (berdasarkan literatur padarentang 1650 cm-1 hingga 1850 cm-1). Sesuaidengan ISO 5834-4, persamaan yang digunakanadalah Persamaan (3) (Magda, Alexandra, andHerman 2009)

Total Oxidation Indexs (IOx) …(3)

Sedangkan untuk penentuan trans-vinilenindex dianalisis dengan cara dilakukanpengamatan keberadaan gugus fungsi trans-vinilen (CH=CH2) yang terdapat padaspektrum FT-IR sebelum dan setelah iradiasigamma. Berdasarkan referensi, gugus fungsitrans-vinilen terdapat pada daerah bilangangelombang 800 cm-1 hingga 1000 cm-1 (Greer,King and Chan 2003).


Berdasarkan pengamatan secara visual,efek penyerapan sinar gamma pada dosis tinggiterhadap materi (UHMWPE) adalah terjadinyaperubahan warna tibial (seperti yangdiperlihatkan pada Gambar 2).

Pada dosis 125 kGy hingga 150 kGy,tibial berubah warna dari putih menjadi putihburam. Adanya perubahan warna pada polimermenunjukkan bahwa untuk dosis tersebutpolimer telah mengalami degradasi. Peristiwadegradasi diakibatkan oleh Co-60 yangmemancarkan sinar gamma berenergi rata-rata1250 MeV. Karena Eγ > Epemutus ikatan (Energipemutus 1 ikatan adalah ± 20 eV), artinya efekradiasi tersebut dapat mengakibatkan terjadinyapemutusan ikatan (Basuki 2000).

Akibat pemutusan ikatan berakibatterbentuknya radikal polimer. Radikal polimer(R.) dengan oksigen dapat bereaksi denganmudah membentuk radikal peroksi polimer(ROO) (Wiwik, Subono and Rahmat 1994).Kemudian, radikal bebas peroksi bereaksidengan hidrogen dan membentuk hidro-peroksida yang tidak stabil dan menurunkanproduk menjadi oksidasi, terutama keton danester (Wang and Ge 2007). Keberadaan produktersebut dapat dibuktikan melalui spektrum FT-IR hasil iradiasi UHMWPE pada dosis 125 kGyhingga 150 kGy.

Produk oksidasi hasil iradiasi sinargamma berupa spesies karbonil yang terletakpada bilangan gelombang 1710 cm-1 hingga1740 cm-1. Hidroperoksida dan alkohol pada3450 cm-1 hingga 3350 cm-1 sedangkan eter dankelompok –C-O-C- terletak pada bilangangelombang 1100 cm-1 hngga 1400cm-1 (Magda,Alexandra, and Herman 2009).

Gambar 2. Perubahan warna tibial polimer UHMWPE


Gambar 3 memperlihatkan spekturm FT-IR darigugus fungsi oksidasi dari hasil iradiasiUHMWPE. Apabila besarnya tingkat oksidasidari Indexs Oksidasi Total (Iox) dilakukanperhitungan secara kuantitatif berdasarkan ISO5834-4 maka didapatkan bahwa untuk dosis125 kGy dan 150 kGy adalah 3,66 dan 4,13.

Gambar 3. Spektrum F-IR dari hasil oksidasiUHMWPE.

Pengaruh Dosis Radiasi Gamma TerhadapKekerasan dan Derajat Kristalinitas UHMWPE

a. Kekerasan BahanRadiasi sinar-γ dapat mempengaruhi

kekerasan polimer UHMWPE. Berdasarkan hasilpengujian kekerasan, dapat diketahui bahwabesarnya dosis radiasi berbanding lurusterhadap nilai kekerasan polimer UHMWPE(Shore A) diperlihatkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Hubungan dosis radiasi terhadap nilaikekerasan

Selain itu, berdasarkan hasil pengukuranterdahulu diketahui bahwa nilai kekerasanpolimer UHMWPE terletak pada kisaran 38 - 46(shore D) dan nilai kekerasan terbesar terjadipada dosis 150 kGy yaitu 46 (shore D) denganpeningkatan kekerasan sebesar 21%. Nilaitersebut mendekati hasil penelitian sebelumnyayang menyatakan bahwa nilai kekerasanUHMWPE semakin tinggi seiring bertambahnyadosis iradiasi dan berada pada kisaran (45,36 -46,39) shore D.

Terjadinya peningkatan kekerasan bahanseiring meningkatnya dosis dapat dikarenakanbeberapa faktor. Semakin tinggi dosis iradiasi,maka semakin banyak radikal yang terjadi danmenyebabkan kenaikan jumlah reaksi terminasiantara ikatan rangkap pada rantai utamaterhadap sisa rantai monomer yang masih aktif.Reaksi ini menghasilkan kenaikan jumlah ikatansilang. Semakin banyak rantai yang terbentuksetiap satuan waktu maka semakin banyak pulajumlah ikatan rantai yang terjadi dan selanjutnyameningkatkan kekerasan (Marsongko 1997).

Peristiwa terjadinya ikatan silang padapolimer UHMWPE hasil radiasi ditandai dengankeberadaan produk hasil ikatan silang yaitukehadiran cis-vinilen dan trans-vinilen (dalamfasa amorf) dan trans-vinilen (dalam fasakristalin) (Steven 2003). Pada spektrum FT-IR,keberadaan trans-vinilen terletak pada daerahbilangan gelombang 964,3372 cm-1.

Berdasarkan puncak spektrum FT-IR,diperoleh bahwa tinggi puncak UHMWPE padadosis.150 kGy lebih tinggi daripada dosis125 kGy. Sedangkan untuk film UHMWPE yangbelum diradiasi (0 kGy), tidak menunjukkanadanya puncak FT-IR yang terbentuk. Hal iniberarti, ikatan silang yang terbentuk pada dosis150 kGy lebih banyak daripada dosis 125 kGy,untuk dosis 0 kGy,belum terbentuk ikatan silang.Hal ini seperti diperlihatkan pada Gambar 5.

Pengaruh dosis radiasi terhadapkekerasan polimer UHMWPE ditandai dengantingkat kristalinitas bahan. Kristalinitas sangatberguna bagi polimer. Semakin meningkatkristalinitas suatu polimer, maka polimertersebut memiliki ketahanan terhadap pelarutdan membuat polimer menjadi kaku dan lebihkuat

b. Kristalinitas BahanKristalinitas suatu polimer dapat

dinyatakan melalui derajat kristalinitas. Hanyapolimer yang mempunyai fasa semi kristalinyang dapat ditentukan harga derajatkristalinitasnya (Sudirman 1994). PolimerUHMWPE merupakan polimer yang bersifatsemi kristalan. Hal ini ditunjukan dari hasilpengukuran dengan XRD ..


Gambar 5. Spektrum FT-IR dari trans-vinilen

Gambar 6. Difaktogram XRD dari UHMWPE

Berdasarkan hasil pengamatan padadifaktogram UHMWPE, seperti yang ditunjukkanpada Gambar 6, memperlihatkan bahwa padapolimer UHMWPE diperoleh daerah amorf dandaerah kristalin.

Gambar 7 memperlihatkan hubungandosis radiasi dengan derajat kristalinitas dariUHMWPE dengan dosis 0 kGy hingga-100 kGy.Dari Gambar 7 tersebut menunjukkan bahwaterjadi peningkatan derajat kristalinitas tertinggiterletak pada dosis 100 kGy yaitu sebesar7,89 %. Hasil ini sesuai dengan penelitiansebelumnya (Kim and Nho 2009) bahwasemakin tinggi dosis radiasi, maka semakintinggi derajat kristalinitasnya. Namun,peningkatan derajat kristalinitas pada dosistersebut tidak terjadi secara signifikan, artinyapeningkatan kekerasan bahan hanya meningkat1 satuan shore A atau shore D.

Gambar 7. Hubungan dosis dadiasi (kGy) terhadapderajat kristalinitas UHMWPE


Sedangkan untuk dosis 125 kGyhingga150 kGy memperlihatkan kristalinitasUHMWPE mengalami penurunan. Penurunanderajat kristalinitas dikarenakan terjadinyadegradasi. Proses degradasi melalui oksidasimengakibatkan terjadinya migrasi radikal darifasa kristalin ke bagian permukaan amorf(Suliwarno 1997)

Namun, penurunan derajat kristalinitasbahan pada dosis 125 kGy hingga 150 kGy tidakberpengaruh terhadap kekerasan bahan. Hal inidikarenakan, penurunan derajat kristalinitaspada dosis tersebut sangat kecil yaitu 0,15 %hingga 5,6 % dari dosis semula.

Pengaruh Radiasi terhadap Hasil Uji TarikBerdasarkan hasil pengukuran, nilai

modulus elastisitas polimer UHMWPE yangtelah diradiasi pada dosis 0 kGy hingga 150 kGyterletak pada jangkauan 28,052 MPa hingga142,203 MPa dan dari hasil uji tarik diketahuibahwa semakin tinggi dosis maka semakinbesar modulus elastisitas suatu polimerUHMWPE. Modulus elastisitas yang meningkatdiakibatkan oleh laju tegangan yang tinggi.Sehingga renggangannya mengecil dan bahanmudah patah (Suliwarno 1997). Selain itu,modulus dari polimer semikristal dipengaruhioleh derajat kristalinitas polimer. Nilai moduluselastisitas berbanding lurus dengan derajatkristalinitas.

Selain itu, kenaikan dosis juga berdampakpada tegangan dan % perpanjangan putuspolimer UHMWPE. Semakin tinggi dosis nilaitegangan luluh polimer UHMWPE dan %perpanjangan putus bahan mengalamipenurunan. Kenaikan dosis iradiasi menurunkanperpanjangan putus bahan diakibatkan adanyakenaikan jumlah ikatan silang.

Gambar 8. Hubungan dosis radiasi terhadapmodulus elastisitas

Jika film ditarik/direnggangkan, rantaipolimer yang tidak berikatan silang relatif mudahbergerak satu terhadap yang yang lain sehinggamenghasilkan renggangan yang tinggi sebelumputus. Apabila jumlah ikatan silang antara rantai-rantai polimer ini meningkat, rantai polimermenjadi tidak mudah bergerak satu dengan yanglain, sehingga nilai perpanjangan putusnyamengalami penurunan (Wiwik, Subono,andRahmat. 1994).

Tegangan luluh bahan hasil pengujiantarik terletak pada kisaran 29 MPa hingga 41MPa. Nilai tersebut sesuai dengan ISO 5834-2(standar produk untuk implant) sebesar > 19MPa. Nilai tegangan maksimum dan %perpanjangan putus hasil radiasi diperlihatkanpada Gambar 9 dan Gambar 10.

Gambar 9. Hubungan dosis radiasi (kGy) terhadaptegangan maksimum (MPa)

Gambar 10. Hubungan dosis radiasi (kGy) terhadap% perpanjangan putus.


Pengaruh Radiasi terhadap KeausanUHMWPE

Berdasarkan hasil uji keausan yangtertera pada Gambar 11 menunjukkan bahwasemakin tinggi dosis maka semakin meningkatketahanan bahan terhadap terjadinya keausan(akibat perilaku mekanik). Dalam hal iniketahanan aus ditandai dengan volume keausanbahan yang terlupas semakin menurun saatdilakukan penggesekan. Nilai penurunan volumekeausan terbesar terjadi pada dosis 125 kGysebesar 28,11%. Sedangkan untuk dosis 50 kGydan 100 kGy, peningkatan ketahanan aussebesar 11,1% dan 22,21%.

Permukaan yang keras dan licin akanmeningkatkan ketahanan aus UHMWPE. Secarakualitatif, hasil uji keausan diamati morfolgipermukaannya dengan mikroskop optik.Berdasarkan hasil pengamatan, yang terterapada Gambar 12, kerusakan terparah terjadipada dosis 0 kGy. Pada dosis tersebut bahantibial tray mengalami pengelupasan dan terdapatgoresan di permukaannya. Pengelupasan inilah,yang dinamakan delaminasi sedangkan goresanpada permukaan dinamakan abrasi. Sedangkanuntuk dosis 50 kGy hingga 125 kGy, jumlahgoresan bahan pada permukaan semakinberkurang.

Terjadinya pengelupasan dan goresanpada bahan diakibatkan oleh adanya keausanadhesif (Adhesive wear) yaitu keausan yangterjadi akibat kontak permukaan antaraUHMWPE dengan bahan penggesek (alumina).Kemudian, interaksi ini mengakibatkan prosesadhesif dan mengakibatkan terjadinyapelepasan bahan UHMWPE (ditandai denganterjadinya pengurangan massa bahan).

Gambar 11. Hubungan dosis radiasi (kGy) terhadapvolume keausan x10-03 (cm3)

Gambar 12. Hasil uji aus tibial tray pada dosis : (a). 0 kGy, (b) 50 kGy (c) 100 kGy dan (d) 125 kGy.


Tabel 1. Sifat mekanik dari HDPE dan UHMWPE

Property HDPE UHMWPETensile Modulus of Elasticity (GPa) 0,4-4,0 0,8-1,6Tensile Yield Strength (N/mm2) 26-33 21-28Tensile Ultimate Strength (N/mm2) 22-31 39-48Tensile Ultimate Elongation (N/mm2) 10-1200 350-525Degree of Crystallinity (%) 60-80 39-75

Tabel 2. Hasil pengujian terhadap Tibial Tray UHMWPE

No. Dosis(kGy)

TeganganLuluh(MPa)

Kekerasan(Shore A)

%perpanjanganPutus

DerajatKristalinitas

(%)

VolumeKeausan x 10-3

(cm3)

1. 0 41,61 89 113,1 34,71 0,9572. 50 36,86 90 107,55 34,76 0,8513. 100 30,71 91 43,1 37,46 0,7444. 125 29,2 92 26,32 35,37 0,6885. 150 29,13 95 18,15 35,31 -

Penentuan Dosis OptimumPersyaratan bahan untuk tibial tray adalah

keras, tahan aus, dan tidak getas. Padapenelitian ini hasil yang paling optimum didapatpada dosis 100 kGy. Pemilihan ini didasarkanpada hasil uji tarik, persentase peningkatan nilaikekerasan dan penurunan volume keausanbahan, namun % perpanjangan putus. Dalamaplikasinya tibial tray akan bergesekan denganknee cap yang terbuat dari paduan logam. Hasilkeseluruhan pengujian terhadap tibial trayUHMWPE dapat dilihat pada Tabel1.

Dari Tabel 2, untuk dosis 50 kGymemperlihatkan kekerasan meningkat sebesar1,12 % dan ketahanan aus meningkat sebesar11,1 %. Sedangkan tegangan luluh menurunsebesar 11,41 %. Sedangkan untuk dosis 100kGy, menunjukkan bahwa kekerasan bahanmeningkat sebesar 2,25 %, ketahanan ausmeningkat sebesar 22,21% dan bahan beradapada rentang peningkatan derajat kristalinitastertinggi sebesar 7,89 %. Pada dosis initegangan maksimum bahan turun sebesar26,2% yang menyebabkan juga terjadinyapenurunan elastisitas bahan. Namun, nilaitegangan maksimum pada dosis 100 kGy telahmemenuhi standar ISO 5834-2 (standar produkuntuk implant) sebesar > 19 MPa.

Pada dosis 125 kGy hingga150 kGy,terjadi peningkatan kekerasan lebih tinggi daridosis 100 kGy. Tapi pada kedua dosis ini, nilaipersentase perpanjangan putus sudah sangatrendah atau dapat diartikan bahwa bahan sudahgetas, dikarenakan oleh bahan telah mengalami

degradasi. Selain itu, jika ditinjau dari aspekekonomis, kedua dosis ini lebih membutuhkanbiaya yang lebih mahal daripada dosis 100 kGy.

KESIMPULAN

Semakin tinggi dosis radiasi maka dapatdihasilkan sifat UHMWPE hasil hotpressing yangsemakin keras dan tahan terhadap aus. Dosisoptimum yang dipakai untuk meningkatkan sifatmekanik bahan terletak pada dosis 100 kGy.Pada dosis 125 kGy hingga150 kGy, terjadipersentase perpanjangan putus sudah sangatrendah atau dapat diartikan bahwa bahan sudahgetas, dikarenakan oleh bahan telah mengalamidegradasi

DAFTAR PUSTAKA

Abt, N. A., Schneider, W., Schon, R., danRieker, C. B., 2003. Crosslinked andThermally Treated Ultra-High MolecularWeight Polyethylene for JointReplacements, ASTMSTP 1445, S. M.Kurtz, R. Gsell, and J. Martell, Eds.p.228-238, ASTM International, WestConshohocken, PA.

Basuki, K. T., 2000. Diktat Kuliah Kimia Radiasi,BATAN: PATN

Fang H., Hsu S. M., dan Sengers J. V.2003,Ultra-High Molecular WeightPolyethylene Wear Particle Effects onBioactivity, NIST Special Publication1002,

Pengaruh Formulasi Edible Film…………………... Guntarti Supeni 281

Greer, K. W., King, R. S., dan Chan, F. W.,2003, "The Effects of Raw Material,Irradiation Dose, and Irradiation Sourceon Crosslinking of UHMWPE,"Crosslinked and Thermally TreatedUltra-High Molecular WeightPolyethylene for Joint Replacements,ASTMSTP 1445, S. M. Kurtz, R. Gsell,and J. Martell, Eds., p 209-219, ASTM.International,West Conshohocken, PA,.

John, St., Kenneth. R., dan Poggie, R. A., 2003,"Characterization of the WearPerformance of Crosslinked UHMWPEand Relationship to MoldingProcedures," Crosslinked and ThermallyTreated Ultra-High Molecular WeightPolyethylene for Joint Replacements,ASTM STP 1445, S. M. Kurtz, R.Gsell, and J. Martell, Eds., p. 220-226,ASTM International, WestConshohocken, PA.

Kim, S , Nho, Y.C., 2009, Controlling ofDegradation Effects in RadiationProcessing of Polymers, Austria, IAEAPr.

Lewis, G., 2001, Properties of crosslinked ultra-high-molecular-weight polyethylene,Biomaterials, 22 ,p 371- 401.

Magda , R., Alexandra, M., dan Herman, M.,2009, Characterization and AcceleratedAgeing of UHMWPE Used in OrthopedicProsthesis by Peroxide, materials ISSN1996-1944,(2), p. 562-576, Departmentof Metallurgical and MaterialsEngineering, Laboratory of Biomaterialsand Tissue Engineering

Marsongko, 1997, Pengaruh Radiasi BerkasElektron pada Sifat Lapisan Campuranuretan akrilat-tripopilen Glikol diakrilat,BATAN, Jakarta.

McKellop, H., Shen, F., Lu, Bin., Campbell, P.,and Salovey, R.1999.Development OfAn Extremely Wear-Resistant Ultra HighMolecular Weight Polyethylene For TotalHip Replacements.USA

Retno, W., 2011, Modifikasi Permukaan PolimerUHMWPE DAN HDPE dengan IradiasiSinar Gamma untuk MeningkatkanKekuatan Mekanik Tibial Tray, Skiripsi,Bogor , Dept.Fisika- FMIPA-IPB

Rosario, S.C dan Silva, L.G.A., 2006,Characterization of the virgin andrecycled ultra high molecular weightpolyethylene irradiated [thesis]. Brazil,Cidade University

Steven, K. M., 2003, The UHMWPE handbook,ultra-high molecular weight polyethylenetotal joint replacement. Principal

Engineer, Exponent, Inc,Philadelphia,PA.

Sudirman, 1994, Pengaruh Radiasi NetronCepat pada Sifat Fisik dan Mekanik PEdan Polistiren, BATAN, Jakarta.

Suliwarno A, 1997, Studi Degradasi PP Iradiasipada Kondisi Lingkungan, Jakarta,BATAN.

Wang S, Ge. S, 2007, The mechanical propertyand tribological ehaviour of UHMWPE,effect of molding pressure. Wear 263, p,949-956

Wiwik S, Subono, dan Rahmat, S., 1994,Pengkajian Pelapukan Polimer olehCuaca. Puslitbang Fisika Terapan, LIPI,Bandung.


PENGARUH FORMULASI EDIBLE FILM DARI KARAGENANTERHADAP SIFAT MEKANIK DAN BARRIER

(EFFECT OF FORMULATION EDIBLE FILM FROM CARRAGENAN TO MECHANICALAND BARRIER PROPERTIES)

Guntarti Supeni

Balai Besar Kimia dan Kemasan, Kementerian PerindustrianJl. Balai Kimia I Pekayon, Pasar Rebo, Jakarta Timur



ABSTRAK

Edible film adalah film yang terbuat dari satu atau beberapa jenis bahan pangan (food grade) dan dapatdikonsumsi tanpa menimbulkan pengaruh yang membahayakan. Karagenan merupakan sumber daya alam yangpotensial, seiring dengan meningkatnya kepedulian konsumen terhadap lingkungan. Oleh karena itu penelitianpembuatan kemasan layak santap (edible film) dari karagenan perlu untuk dilakukan. Tujuan dari penelitian iniadalah untuk mempelajari pengaruh formulasi pada karakteristik edible film dari karagenan untuk kemasanmakanan. Dari hasil penelitian diperoleh kesimpulan bahwa pada penambahan 3% gliserol, semakin besarjumlah karagenan yang digunakan, maka semakin tebal edible film yang dihasilkan dengan kuat tarik danelongasi yang semakin turun. Sedangkan pada hasil uji Water Vapor Transmission Rate (WVTR), semakin besarjumlah karagenan yang digunakan, WVTR yang dihasilkan semakin rendah. Dari hasil analisis sidik ragam, adaperbedaaan yang nyata antara rata-rata hasil pengujian dari kelima persentase karagenan.

Kata kunci : Edible film, Karagenan, Water vapor transmission rate, Gliserol

ABSTRACT

Edible film is a film made of one or several types of food grade materials, and can be consumed without causingharmful effects. Carrragenan is a potential natural resources, with increasing consumer concern for theenvironment, it is necessary to study the making of edible film from carrageenan. The purpose of this research isto study the effect of formulations on the characteristic of edible film from carrragenan for food packaging. Fromthe results are concluded that the increasing carrageenan concentration resulted increasing in the thickness ofedible film by adding a fix glycerol concentration at 3% coresponding to getting down tensile strength andelongation. In the result of Water Vapor Transmission Rate (WVTR) test increasing amount of carrageenancauses decreasing WVTR. The analysis of variance, there were significant differences between the average testresults of five percentage carrageenan.

Key words: Edible film, Carragenan, Water vapor transmission rate, Glycerol

PENDAHULUAN

Edible film merupakan lapisan tipis yangdibuat dari bahan yang dapat dimakan, dibentukuntuk melapisi makanan (coating) ataudiletakkan diantara komponan makanan (film)yang berfungsi sebagai penghalang (barrier)terhadap perpindahan massa (misalnyakelembaban, oksigen, lipida, zat terlarut) danatau sebagai pembawa aditif serta untukmeningkatkan penanganan suatu makanan(Krochta 1992).

Edible film memiliki keuntungan sifatdibanding bahan kemasan biasa karena dapat

meningkatkan daya simpan bahan pangan dandapat meningkatkan nilai gizi bahan panganyang dikemas, namun masih diperlukanpenelitian lebih lanjut karena lembaran film yangdihasilkan masih mempunyai nilai permeabilitasterhadap uap air dan gas oksigen yang besar.Nilai permeabilitas sangat dipengaruhi olehfaktor-faktor sifat kimia polimer, struktur dasarpolimer, dan sifat komponen.

Semakin tinggi tingkat kepeduliankonsumen terhadap lingkungan, terutamaterhadap sampah plastik sebagai pembungkus


produk pangan yang sulit diurai dan didaur ulangserta menimbulkan masalah pencemaran,memberikan tantangan baru bagi para pengolahproduk pangan untuk untuk memanfaatkanedible film.

Edible film dihasilkan dari ediblebiopolymer dan aditif tara pangan (food grade).Pembentukan film biopolimer dapat dari protein,polisakarida (karbohidrat dan gum), atau lipid(Gennadios et al. 1997). Karagenan merupakansenyawa yang termasuk kelompok polisakaridagalaktosa hasil ekstraksi dari rumput laut.Sebagian besar karagenan mengandungnatrium, magnesium, dan kalsium yang dapatterikat pada gugus ester sulfat dari galaktosadan kopolimer 3,6-anhydro-galaktosa.Karagenan merupakan hidrokoloid yangpotensial untuk dibuat edible film, karenasifatnya yang kaku dan elastis, dapat dimakan,dan diperbarui (Carriedo 1994). Hidrokoloidmemiliki kelebihan antara lain kemampuan yangbaik melindungi produk terhadap oksigen,karbondioksida, dan lipid serta sifat mekanisyang diperlukan.

Karagenan dibedakan berdasarkankandungan sulfatnya menjadi dua fraksi yaitukappa karagenan yang mengandung sulfatkurang dari 28% dan iota karagenan jika lebihdari 30% (Doty 1987). Selanjutnya Winarno(1996) membagi karagenan menjadi 3 fraksiberdasarkan unit penyusunnya yaitu kappa, iota,dan lambda karagenan, kappa karagenandihasilkan dari rumput laut jenis Eucheumacottonii, iota karagenan dihasilkan dariEucheuma spinosum, sedangkan lambdakaragenan dari Chondrus crispus,

Tujuan dari penelitian ini adalah untukmempelajari pengaruh formulasi padapembuatan edible film dari karagenan untukkemasan makanan.

BAHAN DAN METODE

BahanBahan yang digunakan dalam penelitian

terdiri dari karagenan jenis kappa (diperoleh ditoko Setia Guna, Bogor), akuades, dan gliserolteknis. Alat yang digunakan pada penelitian iniantara lain neraca analitik, hot plate, pengadukmagnet, fleksiglas, dan alat uji untuk sifatmekanik dan barrier.

MetodePenelitian ini diawali dengan

memanaskan campuran 1,5 gram karagenandalam 100 ml pelarut. Pemanasan dilakukandalam suhu 90ºC. Setelah mendidih,ditambahkan gliserol sebanyak 3 mL dan tetapdipanaskan selama 15 menit sampai campuran

homogen. Kemudian dilakukan tahapanpembuatan lembaran film dengan menggunakanfleksiglas. Selanjutnya lakukan dengan carayang sama untuk setiap formulasi yang yangtelah ditentukan.

Lembaran film yang terbentuk kemudiandiuji ketebalan, sifat mekanik, dan sifat barrier.Sifat mekanik yang diuji adalah kuat tarik danelongasi sesuai ASTM D 882-2002, sedangkansifat barrier adalah WVTR (Water VaporTransmission Rate) sesuai ASTM E 96-2000.Selain itu ditunjang juga dengan data sekunderyang didasarkan pada bahan-bahan pustakadan sumber lainnya. Data hasil pengujiankekuatan mekanik dan barrier diolah denganmetode statistik.


Ketebalan film dipengaruhi olehbanyaknya total padatan dalam larutan danketebalan cetakan. Dengan cetakan yang sama,film yang terbentuk akan lebih tebal apabilavolume larutan yang dituangkan ke dalamcetakan lebih banyak. Demikian juga totalpadatan dengan jumlah yang lebih banyak akanmembuat edible film menjadi lebih tebal. Hasilpengukuran ketebalan tersebut memperlihatkanadanya kecenderungan peningkatan rata-rataketebalan film dengan semakin besarnya jumlahkaragenan yang digunakan. Hasil ketebalanedible film dengan menggunakan karagenan1,5% adalah 0,0259 mm, sedangkan padakaragenan dengan variasi terbesar yaitukaragenan 3,5% menghasilkan ketebalan 0,0446mm. Semakin besar jumlah karagenan yangdigunakan, maka ketebalan edible film yangdihasilkan semakin besar, seperti terlihat padaGambar 1.

Kuat tarik adalah tegangan reganganmaksimal contoh sampai putus. Kuat tarik ediblefilm yang dihasilkan dari karagenan mempunyaikecenderungan untuk naik kemudian turundimana nilai tertinggi dari kuat tariknya adalah477,38 kgf/cm2 (Gambar 2). Kuat tarik edible filmyang mendapat tambahan gliserol memilikikecenderungan untuk turun, ini dikarenakanadanya pengaruh interaksi antar hidrokoloid.Interaksi yang terjadi adalah antara ikatanhidrogen. Interaksi terganggu gerak dari molekulyang semakin elastis karena gliserol merupakanplasticizer. Namun yang terjadi kuat tariktertinggi bukan pada penggunaan gliserol yangrendah, hal ini mungkin terjadi karena ketebalanfilm tidak merata.

Persentase elongasi menentukankemampuan film untuk meregang (Krochta1994), sehingga dapat dikatakan bahwapersentase elongasi menentukan keelastisan


suatu edible film. Adanya interaksi antar molekulkaragenan mengakibatkan edible film semakinelastis dan tingkat elongasi dari edible film akanbertambah besar. Hasil uji elongasi edible filmdengan menggunakan karagenan 1,5% adalah23% sedangkan pada karagenan dengan variasiterbesar adalah 13%. Semakin besar jumlahkaragenan yang digunakan, maka elongasiedible film yang dihasilkan semakin kecil, sepertiterlihat pada Gambar 3.

Transmisi uap air sangat dipengaruhi olehRH, suhu, ketebalan, jenis, dan sifat bahanpembentuk edible film. Umumnya edible filmyang terbuat dari hidrokoloid mempunyai nilaitransmisi uap air yang tinggi. Hal ini disebabkankarena bahan tersebut merupakan polimer polardan mempunyai jumlah ikatan hidrogen yang

besar, sehingga menghasilkan penyerapan air.Akibatnya, penyerapan air tersebut akanmengganggu interaksi rantai intramolekuler,yang kemudian diikuti dengan peningkatandifusifitas dan mampu menyerap uap air dariudara (Krochta et al. 1994). Hasil uji WVTRedible film dengan menggunakan karagenan1,5% adalah 705,5736 gr/m2/24jam, sedangkanpada karagenan dengan variasi terbesar adalah649,0608 gr/m2/24jam. Seharusnya semakinbesar jumlah karagenan yang digunakan, makaWVTR edible film yang dihasilkan semakin kecil,seperti terlihat pada Gambar 4, namun padapenggunaan karagenan 3,0% menghasilkanWVTR yang tertinggi, hal ini kemungkinandisebabkan ketebalan yang tidak merata.

Gambar 1. Pengaruh kadar karagenan terhadap tebal pada edible film

Gambar 2. Pengaruh kadar karagenan terhadap kuat tarik pada edible film


Gambar 3. Pengaruh kadar karagenan terhadap elongasi pada edible film

Gambar 4. Pengaruh kadar karagenan terhadap WVTR pada edible film

Dari pengolahan data statistikmenggunakan metode analisis sidik ragamdiperoleh hasil Fhitung (198,16) > Ftabel (3,24),berarti ada perbedaaan yang nyata antara rata-rata hasil pengujian dari kelima persentasekaragenan.

KESIMPULAN

Dari penelitian pembuatan edible film darikaragenan, dapat diperoleh kesimpulan bahwasemak in besar jum lah karagenan yangdigunakan dengan menambahkan gliserolsebagai plasticizer dengan variabel tetap yaitu3%, maka semakin tebal edible film yangdihasilkan, sedangkan kuat tarik semakin turun,begitu pula elongasi semakin turun. Sedangkan

pada hasil uji WVTR, semakin besar jumlahkaragenan yang digunakan, WVTR yangdihasilkan semakin rendah. Dari analisis sidikragam, diperoleh hasil adanya perbedaaan yangnyata antara rata-rata hasil pengujian dari kelimapersentase karagenan. Kondisi prosespembuatan edible film dari karagenan yangoptimal adalah dengan menggunakanpersentase karagenan sebesar 3%. Hal inidikarenakan kuat tariknya lebih besar ( 477,38kgf/cm2 ).

UCAPAN TERIMA KASIH

Kami ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Kepala Balai Besar Kimia danKemasan serta Pejabat Pembuat Komitmen,sehingga dapat terlaksananya penelitian ini,


begitu pula kepada anggota tim penelitian dansemua pihak yang telah turut berpartisipasisampai tersusunnya tulisan ini

DAFTAR PUSTAKA

Angka, S.L., Maggy T, dan Suhartono. 2000.Bioteknologi hasil laut. Cetakan

pertama. Bogor : Pusat KajianSumberdaya Pesisir dan LautanInstitut Pertanian Bogor.

Anonim. 1995. Farmakope Indonesia (Edisi IV).Jakarta : Departemen Kesehatan RI :h. 413.

ASTM D 882-2002. Standard test method forTensiles properties of thin plasticssheeting.

ASTM E 96-2000. Standard test methods forwater vapor transmission of materials.

Bloomfield, M. M. 1996. Chemistry and livingorganism. 6th ed. Canada : John Willey& Son Inc.

Carriedo, M.N. 1994. Edible coating and filmbased on polysaccarides. Dalam:Edible coating and film to improve foodquality. Pensylvania: A TechnomicPublishing Company Inc.: p. 305-335.

Doty, M.S. 1987. The production and uses ofEucheuma in : studies of sevencommercial seaweeds resources. Ed.Dalam : MS. Doty, J.F.Caddy and B.Santelices. FAO Fish. Tech. Paper No.281. Rome : p.123 – 161.

Fardiaz, D. 1989. Hidrokoloid. Bogor :Laboratorium Kimia dan BiokimiaPangan,Pusat Antar UniversitasPangan dan Gizi, Institut PertanianBogor.

Gennadios, A. , Hanna M. A., and Kurt L. B.1997. Application of edible coatings onmeats, poultry and seafoods, a review.Lebsnm. Wiss.u.Technol 30(4): 337-350.

Glicksman, M. 1983. Gum technology in the foodindustry. New York : Academic Press.

Gontard, N., Guilbert S. 1993. Water andglycerol as plasticizers effectmechanical and water vapor barrierproperties of edible wheat gluten film.J. Food Scie 57: 190-195.

Gontard, N., Guilbert S. 1994. Bio-packaging:technology and propertiesaf edible and/or biodegradable materialof agricultural origin. Dalam:M.Mathlouthi (Ed). Food andpreservation. Glasglow: BlackieAcademic and Professional : p. 159 –181.

Guilbert, S. 2001. A survey on protein basedmaterials for food, agriculture andbiolotechnological uses. In activebiopolymer films and coating for foodand biolotechnological uses. Dalam :Park,H.J., R.F.Testin, M.S.Chinnan,and J.W.Park (Ed). Material and Pre-Congres Short Course of IUFoST.Korea : Korea University Seoul.

Guiseley, K.B., Stanley N.F., Whitehouse P.A.1980. Carrageenan. Dalam: David R.L(editor). Hand book of water solublegums and resins. New York, Toronto,London: Mc Graw Hill Book Company.

Imeson, A. 2000. Carrageenan . Dalam : PhilipsWilliams PA (editor). Handbook ofhydrocolloids. USA : Div. Corp.Springfield.

Ketaren, S. 1986. Pengantar teknologi minyakdan lemak pangan. Jakarta : PenerbitUniversitas Indonesia (UI-Press).

Krochta, J.M., Baldwin E.A., Nisperos-CarriedoM.O. 1994. Edible coatings and films toimprove food quality. USA : TechnomicPublication. Co. Inc.

Shah, V. 1998. Handbook of plastics testingtechnology (2 nd ed). New York : JohnWiley & Sons. Inc. :p. 14.

Sonti, S. 2003. Consumer perseption andapplication of edible coatings on fresh-cut fruits and vegatables. Louisiana :Department of Food Science LouisianaState University.

Suryaningrum, T.D. 1988. Kajian sifat-sifat mutukomoditi rumput laut budidaya jenisEucheuma cottonii dan Eucheumaspinosum. Tesis. Fakultas PascaSarjana. IPB.

Stevens, M.P. 2001. Kimia polimer. Jakarta :Pradnya Paramita.

Towle, G.A. 1973. Carrageenan. Dalam:Whistler RL (editorial). Industrial gums.Second edition. New York : AcademikPress.

Winarno, F.G. 1992. Kimia pangan dan gizi.Jakarta : PT Gramedia.

Winarno, F.G. 1996. Teknologi pengolahanrumput laut. Jakarta : Pustaka SinarHarapan.

Pengolahan Biodiesel Dari Biji Nyamplung …. Rizal Alamsyah dan Enny Hawani Lubis 287

PENGOLAHAN BIODIESEL DARI BIJI NYAMPLUNG (CalophyllumInophyllum L) DENGAN CARA PURIFIKASI KERING

(BIODIESEL PRODUCTION FROM NYAMPLUNG SEEDS (Calophyllum Inophyllum L)WITH DRY PURIFICATION METHODS)


Balai Besar Industri Agro (BBIA), Kementerian PerindustrianJl. Ir. H. Juanda No.11 Bogor


Received 24 Juli 2012; revised 5 September 2012; accepted 12 September 2012

ABSTRAK

Tanaman nyamplung atau hutaulo merupakan tanaman yang tumbuh di banyak tempat di Indonesia. Tanamanini menghasilkan biji yang mempunyai kadar minyak yang tinggi dan dapat diubah menjadi biodiesel. Salah satumasalah dalam proses purifikasi (pencucian) biodiesel kasar adalah kebutuhan air dan energi yang tinggi untukpemanasan air tersebut. Tujuan penelitian ini adalah untuk melakukan purifikasi/pencucian kering biodiesel danmenggantikan metode pencucian dengan air dan proses pengeringan. Percobaan dilakukan denganmereaksikan minyak nyamplung dengan metanol (MeOH) pada suhu 65ºC menggunakan katalis NaOH 1% dariberat minyak. Rasio molar minyak nyamplung dan metanol adalah 1 : 11,5. Pencucian kering biodiesel kasardilakukan dengan penambahan cleaning agent (CA), arang aktif (AA), dan campuran cleaning agent dan arangaktif (AACA). Pencucian kering dilakukan dengan mereaksikan biodiesel kasar dengan CA (1%, 3%, dan 5%),AA (1%, 3%, dan 5%), AACA (1%, 3%, dan 5%) dilanjutkan dengan penyaringan vakum. Hasil percobaanmenunjukkan bahwa penambahan campuran CA dan AA (5%) ke dalam biodiesel menunjukkan hasil terbaikdalam memperoleh kandungan fatty acid methyl ester (FAME) sesuai SNI sebesar 96,5%.

Kata kunci : Biji nyamplung, Biodiesel, Pencucian kering, Purifikasi, FAME

ABSTRACT

Nyamplung or hutaulo plant grows in many area in Indonesia especially in coastal area. Seed produced from thisplant contains high oil which can be converted into biodiesel. One of problem in the current technology forbiodiesel purification is the requirement for high energy in washing crude biodiesel which used a lot of water.Purpose of this research is to design dry washing treatment for crude biodiesel purification instead ofconventional purification (water purification and drying). The experiments were conducted by reacting nyamplungoil (Calophyllum inophyllum L) with methanol (MeOH) at 65oC, using natrium hydroxide (NaOH) as catalyst.Molar ratio of oil and MeOH was 1 : 11.5 and natrium hydroxide (NaOH) used was 1% of palm oil weight. Drywashing of crude biodiesel was done by addition of cleaning agent (CA), activated carbon (AA), and mixture ofcleaning agent and activated carbon (AACA). Dry washing was conducted by reacting crude biodiesel with CA(1%, 3%, and 5%), AA (1%, 3%, and 5%), AACA (1%, 3%, and 5%), and vacuum filtering. The experiments showthat addition cleaning agent and activated carbon mixture (5%) into crude biodiesel demonstrated the bestcondition to reach Indonesian Nasional Standard for fatty acid methyl ester content (FAME) e.g. 96.5%.

Key words : Nyamplung plant, Biodiesel, Dry washing, Purification, FAME

PENDAHULUAN

Biji nyamplung atau biji hutaulo yangberasal dari pohon atau tanaman nyamplungatau kosambi merupakan tanaman yang banyakdijumpai di pinggir pantai. Biji nyamplungmengandung sumber minyak nabati cukup tinggidan dapat digunakan sebagai bahan bakar.Kandungan minyak biji nyamplung adalahsekitar 75% menurut Dweek dan Meadow

(2002), sedangkan menurut Heyne (2006) danSoerawidjaja (2001) masing-masing adalah 40%sampai 73% dan 73%. Sejauh ini biji nyamplungbelum dimanfaatkan secara maksimal olehpenduduk setempat di Indonesia.

Tanaman nyamplung atau kosambimerupakan tanaman yang tersebar luas diIndonesia mulai Sumatera Barat, Riau, Jambi,


Sumatera Selatan, Lampung, Jawa, KalimantanBarat, Kalimantan Tengah, Sulawesi, Maluku,hingga Nusa Tenggara Timur. Tanamannyamplung di Indonesia berproduksi dua kalidalam satu tahun, yaitu bulan Februari sampaiMaret dan bulan Agustus sampai September,sedang di Hawai bulan April sampai Juni danbulan Oktober sampai Desember (Friday danOkano 2006). Tanaman ini sebenarnya dapatdijadikan biofuel dan biodiesel danmenghasilkan gliserol yang berkualitas tinggiserta kandungan komponen aktifnya.

Upaya pengolahan biji nyamplung menjadibiodiesel dan pemanfaatan hasil ikutannyadirasakan perlu dilakukan karena terkait dengankebijakan pembangunan pemerintah dalam haldiversifikasi energi baru dan terbarukan(renewable energy), menghasilkan teknologitepat guna, serta untuk memenuhi kebutuhanenergi lokal sehingga dapat mengurangipemakaian bahan bakar yang berasal dariminyak bumi (PerPres Thn 2006). Didukungdengan konsumsi bahan bakar yang setiaptahunnya terus meningkat. Total kebutuhanbahan bakar solar Indonesia sendiri di tahun2011 adalah 21,2 juta kilo liter, sedangkanproduksi domestik hanya 18,34 juta kilo liter.Sudah bisa dipastikan kebutuhan untuk tahun-tahun ke depan akan meningkat lagi.

Di lain pihak persediaan minyak duniadiperkirakan akan habis dalam kurun waktu 36,5tahun terhitung sejak 2002 (Walisiwicz 2003).Kemungkinan Indonesia juga akan mengalamihal yang sama dengan cadangan minyak hanyacukup untuk memenuhi konsumsi selama 18tahun mendatang (Prihandana dan Hendroko2008). Oleh sebab itu penggunaan energi yangberbasis bahan bakar asal fosil perlu dikurangidengan cara mengoptimalkan penggunaanenergi yang terbarukan dan mengurangi subsidibahan bakar minyak. Upaya ini juga akanmenunjang program penanaman pohonnyamplung sebagai penghasil biji nyamplungsehingga tercapainya penanaman lahan kritisdan marjinal.

Proses pembuatan minyak mentah bijinyamplung menjadi biodiesel adalah prosesesterifikasi dan trans esterifikasi, proses inimerupakan proses alkoholis yang menggunakanmetanol sebagai reaktan. Pada kondisi kadarasam lemak bebas kurang dari 2% makapemakaian metanol berkisar antara 5% sampai10% (Sudrajat 2008). Metanol dalam reaksiesterifikasi maupun trans esterifikasi digunakandalam jumlah berlebih untuk mendapatkankonversi maksimum. Minyak mentah bi j inyamplung banyak mengandung gum, fopolipid,dan zat ikutan lain yang menyebabkan proses

pembuatan biodiesel kurang maksimal. Prosesekstraksi biji nyamplung, metode degumming,dan konsentrasi metanol yang baik diharapkanmampu menghasilkan biodiesel berbasis bijinyamplung yang lebih maksimal (Hambali et al.2006).

Produksi biodiesel dapat dilakukan melaluireaksi trans esterifikasi minyak nabati denganmetanol ataupun esterifikasi langsung asamlemak hasil minyak nabati dengan metanol.Esterifikasi adalah tahap konversi dari asamlemak bebas menjadi ester, untuk mereaksikanminyak dengan alkohol menggunakan katalis,dan katalis yang cocok untuk proses esterifikasitersebut adalah zat berkarakter asam kuat,seperti asam sulfat, asam sulfonat organik atauresin penukar kation asam kuat (Soerawidjaja2006).

Dalam pengolahan biodiesel, pencucianbiodiesel kasar sejauh ini dilakukan denganpencucian menggunakan air dalam jumlahcukup banyak, disamping itu energi juga harusdiberikan untuk memanaskan air hinggamencapai suhu 80ºC sampai 90ºC. Untukmengurangi pemakaian jumlah energi yangberlebih maka perlu dilakukan alternatifpengolahan biodiesel yang lebih efisien. Salahsatu solusi adalah dengan menerapkanpencucian biodiesel kasar hasil pengolahandengan pencucian tanpa air (pencucian kering).Penelitian ini bertujuan untuk mengolah bijinyamplung menjadi biodiesel dengan caraesterifikasi dan trans esterifikasi, pencucianbiodiesel kasar dengan cara kering, dan untukmenganalisis karakteristik atau mutu biodieselyang dihasilkan.

BAHAN DAN METODE

BahanBahan baku yang digunakan dalam

penelitian ini adalah biji nyamplung atau bijihutaulo yang diperoleh dari Kecamatan Kroya,Kabupaten Cilacap, Jawa Tengah. Bahan kimiayang digunakan dalam penelitian terdiri darimetanol (98%), NaOH, H2SO4, cleaning agent,dan arang aktif.

Peralatan yang digunakan terdiri darireaktor trans esterifikasi (static-mixer, kapasitas20 liter), alat press (jackpress tekanan 20 ton),blender, kertas saring Whatman 42 danseperangkat alat proses biodiesel antara laincorong pisah, gelas piala, gelas ukur,termometer (skala 100ºC), corong, statif, labudasar bulat leher 3, kondensor, neraca analitik,buret, pipet tetes, pompa vakum, danViscometer Ostwald.


MetodePenelitian ini dibagi menjadi 4 tahap yaitu

pengolahan biji nyamplung menjadi minyak,pembuatan biodiesel kasar (crude biodiesel)dengan cara esterifikasi-trans esterifikasi,purifikasi biodiesel dengan cara kering, dananalisis mutu biodiesel (karakterisasi mutu).Pada pengolahan biji nyamplung menjadiminyak, proses yang diterapkan terdiri daritahap-tahap sortasi, pengeringan, pengepresan,degumming, dan netralisasi. Secara garis besartahapan penelitian dapat dilihat dalamGambar 1.

Proses esterifikasi dilakukan mengguna-kan metanol teknis 98% dan katalis H2SO4 1%terhadap berat bahan pada suhu 60ºC denganmenggunakan static mixer. Proses transesterifikasi dilakukan dengan mereaksikanantara trigliserida (TG) terhadap metanol(MeOH) dengan molar rasio 11,5 : 1 dengankatalis NaOH 1% berat dan dipanaskan padasuhu 65ºC. Pencucian kering biodiesel kasardilakukan dengan penambahan cleaning agent(CA), arang aktif (AA), dan campuran cleaningagent dan arang aktif (AACA). Pencucian keringdilakukan dengan mereaksikan biodiesel kasardengan CA (1%, 3%, dan 5%), AA (1%, 3%,dan 5%), dan AACA (1%, 3%, dan 5%).

Parameter mutu yang diamati untukproduk biodiesel yang dihasilkan adalahparameter utama seperti yang tercantum dalamSNI 04-7182-2006 yang terdiri dari kandunganmetil ester (AOCS 1995), viskositas metodeOstwald (ASTM D445 1998), densitas metodepiknometer (Ketaren 1986), angka asam lemak

bebas (AOCS 1993), dan gliserol bebas (AOCSOfficial Method Ca 14-56 1995).


Pengolahan Biji Nyamplung Menjadi MinyakNyamplung

Pengolahan biji nyamplung menjadiminyak biji nyamplung dilakukan melalui tahapansortasi yang dilanjutkan dengan pengulitan,pengecilan ukuran (pengirisan), pengeringan dioven, dan pengepresan.

Minyak hasil pengepresan yang diperolehsebesar 450 ml dari 650 g berat keringnyamplung. Selanjutnya dilakukan prosesdegumming.

Tujuan proses degumming adalah untukmemisahkan minyak dari getah atau lendir yangterdiri dari fosfatida, protein, karbohidrat, residuair, dan resin. Proses degumming dilakukanpada suhu 80ºC dengan penambahan asamfosfat 2% (b/b) dari berat bahan baku, sehinggaakan terbentuk senyawa fosfatida yang mudahdipisahkan dari minyak, kemudian dipisahkanantara minyak dan fosfatida.

Selanjutnya minyak yang terbentukdibiarkan satu malam, endapan yang terjadidipindahkan, kemudian dicuci dengan air hangatpada suhu 65ºC. Setelah proses degumming,minyak mengalami perubahan warna dari warnahijau kehitaman menjadi kuning kemerahan. Halini disebabkan pigmen warna dominan padaminyak yaitu khlorofil mengalami kerusakanselama proses degumming sehingga pigmenmenjadi berwarna kuning kemerahan.

Gambar 1. Rancangan pembuatan dan purifikasi biodiesel dari biji nyamplung


Rendemen rata-rata minyak setelahdegumming adalah 97,35% (b/b). Gum (getahdan lendir), yang menyebabkan kekentalan padaminyak nyamplung, hilang saat prosesdegumming sehingga bilangan asam danviskositas menurun menjadi 30,10% dan 23,92cST. Untuk kadar air sedikit mengalamipeningkatan dari 0,30% menjadi 0,37%, hal inidapat disebabkan masih terdapat air yangtertinggal setelah proses pencucian.

Pengolahan Minyak Nyamplung MenjadiBiodiesel (Proses Esterifikasi – Esterifikasi –Trans esterifikasi (EET))

Setelah minyak nyamplung dipisahkangetahnya, selanjutnya dianalisis kadar asamlemak bebasnya (FFA). Karena kadar FFAminyak nyamplung lebih besar dari 20%, makaproses pengolahan minyak nyamplung menjadibiodiesel melalui proses EET (Esterifikasi –Esterifikasi – Trans esterifikasi) agar kadar FFAserendah mungkin. Hasil pengukuran kadar FFAminyak dari biji yang diproses denganpengeringan oven adalah 28,87%, sehinggaperlu dilakukan proses EET.

Proses esterifikasi dilakukan denganmenambahkan metanol teknis 98% danmenggunakan katalis H2SO4 1% terhadap beratbahan, dipanaskan pada suhu 60ºC denganmenggunakan static mixer. Setiap 2 jam diambilsampel sebanyak 5 ml, kemudian dicuci denganair panas suhu 60ºC, serta dianalisis FFAnya.Bila FFA masih lebih besar dari 5, makapemanasan dilanjutkan kembali hingga FFAmengalami penurunan. Setelah 8 jam FFAmasih di atas 5, maka dilanjutkan esterifikasiyang kedua hingga FFA<5% untuk selanjutnyadilakukan proses trans esterifikasi dengan NaOH1%. Hasil proses EET berupa biodiesel (faseatas) dan gliserol (fase bawah). Hasil analisisFFA biodiesel yang dihasilkan dapat dilihat padaTabel 1.

Purifikasi dengan Pencucian KeringProses pencucian dengan air dibutuhkan

energi yang cukup besar dan total kebutuhan airuntuk pencucian biodiesel 1 Liter adalah15 Liter. Pada pencucian ini, kebutuhan energipanas yang disuplai oleh heater ternyatasebanding dari tahapan reaksi esterifikasi-transesterifikasi dan pengeringan. Kalor pada tahappencucian digunakan untuk menaikkan suhu airpencuci hingga 80ºC.

Pencucian dilakukan sebanyak 6 kalidengan setiap kali pencucian dibutuhkan 2,5 literair, sehingga total air yang dibutuhkan untukpencucian adalah 15 liter. Waktu yangdibutuhkan untuk menaikkan suhu air dari suhu

Tabel 1. Hasil analisis asam lemak bebas (FFA)

No Perlakuan Kadar FFA

1 Degumming1 jam 33,04

2 Esterifikasi 12 jam 10,534 jam 8,556 jam 8,328 jam 7,72

3 Esterifikasi 21 jam 6,903 jam 6,675 jam 5,977 jam 5,55

4 Esterifikasi 32,5 jam 5,854 jam 4,50

kamar menjadi suhu 80ºC adalah 30 menit /2,5 Liter air. Sehingga waktu total untukmemanaskan air yang digunakan untuk 6 kalipencucian adalah 3 jam. Ditambah lagi denganenergi biologis yang disuplai dari seorangoperator yang bekerja selama 3 jam untukpencucian ini.

Di dalam penelitian ini pencucian biodieselkasar tidak lagi digunakan air akan tetapibiodiesel kasar dicampur dengan cleaning agent(CA), arang aktif (AA), dan campuran cleaningagent dan arang aktif (AACA) dilanjutkandengan penyaringan sehingga pencucian keringmenghemat waktu proses.

Analisis Mutu BiodieselParameter mutu yang diamati untuk

produk biodiesel yang dihasilkan adalahparameter utama seperti yang tercantum dalamSNI 04-7182-2006 yang terdiri viskositas, massajenis, kandungan metil ester, gliserol bebas dangliserol total.

ViskositasKarakteristik viskositas biodiesel setelah

pencucian kering tampak seperti dalamGambar 2. Nilai viskositas kinematikamerupakan pengukuran terhadap gaya gesekatau hambatan dari laju alir suatu cairan padasuhu tertentu. Viskositas biodiesel pada suhu40ºC dalam persyaratan SNI 04-7182-2006adalah 2,3 cSt sampai 6,0 cSt. Hasil analisispencucian kering menggunakan CA, AA, danAACA dengan konsentrasi 1%, 3%, 5% dapatdilihat pada Gambar 2.

Hasil analisis pencucian kering denganberbagai bahan kimia menunjukkan bahwauntuk CA 1% (8,10 cSt), CA 3% (6,06 cSt), AA1% (8,54 cSt), AA 3% (10,59 cSt), dan AACA5% (6,278 cSt) menunjukkan nilai > 6 melebihi


standar yaitu 2,3 cSt sampai 6 cSt, hasil tersebuttidak memenuhi standar SNI 04-7182-2006, halini kemungkinan disebabkan belumterkonversinya trigliserida menjadi asam lemakmetil ester, dan mungkin juga masih adadigliserida dan monogliserida. Sedang viskositasyang memenuhi persyaratan SNI adalah prosespencucian kering yang menggunakan cleaningagent 5% menunjukkan nilai sebesar 5,62 cSt,menggunakan arang aktif menunjukkan nilaisebesar 5,76 cSt sedangkan pencucian keringmenggunakan campuran cleaning agent danarang aktif AACA 1% adalah 5,99 cSt, AACA 3%adalah 5,91 cSt, AACA 5% adalah 4,28 cSt.

Viskositas biodiesel dipengaruhi olehkandungan trigliserida yang tidak ikut bereaksidan komposisi asam lemak penyusunnya.Viskositas yang terlalu rendah maupun terlalutinggi akan mengurangi daya pembakaran dandapat menyebabkan konsumsi bahan bakar

meningkat. Viskositas berpengaruh terhadapefektifitas metil ester sebagai bahan bakar.

Massa Jenis BiodieselMassa jenis biodiesel dalam persyaratan

SNI 04-7182-2006 adalah 0,85 g/cm3 sampai0,89 g/cm3. Hasil analisis pencucian keringmenggunakan CA menunjukkan nilai antara0,8912 g/cm3 sampai 0,8916 g/cm3 tidakmemenuhi persyaratan SNI, pencucian keringmenggunakan AA menunjukkan nilai antara0,8904 g/cm3 sampai 0,8924 g/cm3 juga belummemenuhi persyaratan SNI. Sedang pencuciankering menggunakan campuran arang aktif dancleaning agent yang memenuhi persyaratanadalah AACA 3% menunjukkan nilai 0,8892g/cm3 dan AACA 5% menunjukkan nilai 0,8888g/cm3

. Pada Gambar 3 dapat dilihat massa jenisbiodiesel nyamplung hasil percobaan.

Gambar 2. Viskositas biodiesel hasil pencucian kering

Gambar 3. Grafik rerata massa jenis biodiesel nyamplung


Perbedaan massa jenis biodieselberkaitan dengan komposisi asam lemak dantingkat kemurnian biodiesel (Mittelbach danRemschmidt 2004) yang menunjukkan reaksitrans esterifikasi belum sempurna dan masihbanyak mengandung trigliserida yang tidak ikutbereaksi. Peningkatan massa jenis jugamenunjukkan penurunan rantai karbon danpeningkatan ikatan rangkap. Massa jenisbiodiesel biasanya lebih besar dari petrodiesel.Hal ini disebabkan bobot molekul metil esterlebih besar dari petrodiesel. Menurut Prihandana(2006) massa jenis berhubungan dengan nilaikalor dan daya yang dihasilkan oleh mesindiesel persatuan volume bahan bakar. Massajenis bahan bakar motor diesel dapatmenunjukkan sifat serta kinerja seperti kualitaspenyalaan, daya, konsumsi, sifat-sifat pada suhurendah, dan pembentukan asap.

Metil EsterKadar metil ester (FAME atau fatty acid

methyl ester) menunjukkan jumlah ester murnidalam biodiesel ester alkil. Gambar 4

menunjukkan nilai kadar ester yang diamatipada biodiesel dengan menggunakan CA, AA,dan AACA dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Hasil penelitian menunjukkan nilai kadarmetil ester yang dihasilkan memenuhi SNIbiodiesel yaitu lebih besar dari 96,5%. Hal inimenunjukkan bahwa trigliserida minyaknyamplung berhasil dikonversi menjadibiodiesel.

Gliserol Bebas dan Gliserol TotalGliserol bebas biodiesel dalam

persyaratan SNI 04-7182-2006 adalahmaksimum 0,02%. Hasil analisis pencuciankering menggunakan CA menunjukkan nilaiantara 0,03562% sampai 0,03565%. PencucianAA 1%, 2%, dan 3% rata-rata menunjukkan nilai0,011% sampai 0,118% memenuhi persyaratanSNI. Sedang pencucian kering menggunakanAACA 3% dan 5% antara 0,019614 sampai0,01535 memenuhi persyaratan SNI. PadaGambar 5 dan Gambar 6 disajikan hasil analisisgliserol bebas dan gliserol total untuk seluruhperlakuan.

Gambar 4. Grafik rerata metil ester biodiesel nyamplung

Gambar 5. Grafik rerata gliserol bebas biodiesel nyamplung


Gambar 6. Grafik rerata gliserol total biodiesel nyamplung

Gliserol total biodiesel dalam persyaratanSNI 04-7182-2006 adalah maksimum 0,24%.Hasil penelitian yang menunjukkan nilai tertinggidan tidak memenuhi persyaratan SNI yaitumenggunakan AA 5%, hal ini mungkin prosestrans esterifikasi berlangsung tidak sempurna,sedangkan untuk proses lainnya nilai gliseroltotal memenuhi persyaratan karena berada dibawah standar SNI yaitu antara 0,02% sampai0,1982%.

KESIMPULAN

Pencucian biodiesel kasar dengan carakering melalui penambahan cleaning agent (CA),arang aktif (AA), dan campuran cleaning agentdan arang aktif (AACA) dan penyaringan mampumenggantikan pencucian dengan air. Sifat fisikakimia biodiesel nyamplung hasil purifikasi tanpaair hampir seluruhnya memenuhi persyaratanSNI 04-7182-2006. Kadar metil ester rata-ratalebih besar dari 99% menunjukkan bahwaproses trans esterifikasi memenuhi persyaratanSNI. Untuk viskositas ada beberapa perlakuanyang tidak memenuhi persyaratan SNI (2 cpssampai 6 cps).

Kadar gliserol bebas biodiesel denganpencucian kering pada perlakuan AACA 2%dengan kadar gliserol 0,019% dan perlakuanAACA 3% dengan kadar gliserol 0,015%memenuhi standard SNI 04-7182-2006 dengannilai maksimum 0,02%. Hampir seluruh hasilpercobaan menghasilkan kadar gliserol totalantara 0,02% sampai 0,1982% dan memenuhistandard gliserol total SNI 04-7182-2006 dengannilai maksimum 0,24%.

DAFTAR PUSTAKA

AOCS (American Oil Chemist’ Society). 1993.Official method and recommended

practices of the American oil chemistsociety. Washington : AOCS Press.

AOCS (American Oil Chemist Society). 1995.Official method and recommendedpractices of the American oil chemistsociety. 4 th ed AM. Champangen USA: Oil Chemist Society.

ASTM (American Standard Technical Material).1998. Standard test method ofpetroleum productcs. In : Annual bookof ASTM standards. ASTMPhiladelphia 5,1:p. 76-79,845-847.

ASTM (American Standard Technical Material).2005. Standard test method for density,relative density (specipic gravity), or Apigravity of crude petroleum and liquidpetroleum products by hydrometermethods ASTM Philadelphia.

BSN (Badan Standardisasi Nasional). 1998.Cara uji minyak dan lemak. Jakarta :Standar Nasional Indonesia (SNI) 04-7182-2006 BSN.

Dweek, A.C. dan Meadows T. 2002. Tanamu(Calophyllum inophyllum) the Africa,Asia Polynesia and Pasific Panacea.International J. Cos. Sci. 24:1-8

Friday, J.B. dan Okano D. 2006. Species profilesfor pasific island agroforestrycallophyllum inophyllum.www.tradutionaltree.org. (accessedDesember 10, 2008)

Hambali, E., Suryani A., Dadang, Hariyadi,Hanafie H., Reksowardjojo I.K., RivaiM., Ihsanur M., Suryadarma P.,Prawitasari T., Prakoso T. danPurnama W. 2006. Jarak pagartanaman penghasil biodesel. Jakarta :Penebar Swadaya : Hal 132

Heyne, K. 1987. Tumbuhan berguna Indonesia.Jilid ke-2. Terjemahan BadanPenelitian dan Pengembangan Hasil


hutan. Departemen KehutananJakarta.

Ketaren, S. 1986. Pengantar teknologi minyakdan lemak pangan. Jakarta :Universitas Indonesia Press.

Mulyadi, A.H., Syafila, M., Setiadi, T., danEsmiralda. 2007. Kajian biodegradasilimbah cair industri biodiesel padakondisi anaerob dan Aerob”. PROCITB Sains dan Tek 39(A): 165-178.

PERPRES No. 5. 2006. Kebijakan energinasional (target Pemerintah bidangkonversi energi melalui pemanfaatansumber energi alternatif)

Prihandana, R., Hendroko R. dan Nuramin M.2006. Menghasilkan biodiesel murah,mengatasi polusi dan kelangkaanBBM. Jakarta : Agromedia Pustaka.

Prihandana, R. dan Hendroko, R. 2008. Energihijau, pilihan bijak menuju negerimandiri energi. Jakarta : PenebarSwadaya.

Soerawidjaya, T. H. 2002. Perbandingan bahanbakar cair alternatif pengganti solar.Makalah disajikan pada PertemuanForum Biodisel Indonesia ke-7. BPPT.Jakarta.

Soerawidjaya, T.H. 2006. Fondasi-fondasi ilmiahdan keteknikan dari teknologipembuatan biodiesel. Dalam : Handoutseminar nasional biodiesel sebagaienergi alternatif masa depan,Yogyakarta.

Sudrajat, H. R. 2008. Memproduksi biodieseljarak pagar. Jakarta : PenebarSwadaya : Hal.107.

Tinjauan Tentang Dekomposisi Spinodal…. Krisna Lumban Raja 295

TINJAUAN TENTANG DEKOMPOSISI SPINODAL PADA CAMPURANBINER POLIMER

REVIEW OF SPINODAL DECOMPOSITION IN BINARY POLYMER MIXTURES

Krisna Lumban Raja

Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) – BATANJl. Lebak Bulus Raya No.49, Pasar Jumat, Jakarta Selatan

email: [email protected]

Received 2 Agustus 2012; revised 17 September 2012; accepted 28 September 2012

ABSTRAK

Tujuan makalah adalah memaparkan asal usul dekomposisi spinodal campuran biner polimer atas latarbelakang minat pada aplikasi campuran Polisulfon Polivinilpirolidon yang mengalami dekomposisi spinodalsehingga membuat materi gradien menjadi membran hemodialisis. Pembahasan mencakup termodinamikapencampuran, transisi fasa, diagram fasa dan kinetika separasi fasa. Menghitung termodinamika campuranadalah menghitung fungsi entalpi, entropi, dan energi bebasnya. Mencampur dua polimer adalah untukmendapat sifat baik dari keduanya, namun sulit karena alasan entropi. Variabel kontrol supaya tercampurbiasanya suhu dan komposisi. Polimer tergolong materi padat lunak mempunyai sifat istimewa dapat bergabung.Informasi energi bebas terendah karenanya belum cukup menerangkan tipe struktur yang dapat diperolehnya.Dibahas transisi fasa sistem dua cairan tak dapat bersatu di seluruh proporsi pada suhu tinggi namun terpisahmenjadi dua fasa bila suhu diturunkan. Diagram fasa menjadi dapat dihitung mempunyai komponen kurvabinodal, spinodal, daerah stabil, metastabil, dan tidak stabil. Dekomposisi spinodal terjadi pada daerah tidakstabil dengan difusi terbalik disebabkan oleh lereng potensial kimia. Pola yang diciptakan acak namun berskalakarakteristik.

Kata kunci: Dekomposisi spinodal, Pencampuran, Transisi fasa.

ABSTRACT

To understand the forms and patterns in nature, a perpetual series of observations have been conducted. Thereis always a physical reason behind the shape being observed. This article aims to explain the pedigree ofspinodal decomposition in binary polymer mixtures for the background of interest on the application ofPolysulfone Polyvinylpyrrolidone mixtures that experiences spinodal decomposition to make gradient materialbecome a hemodialysis membrane. It covers the thermodynamics of mixing, phase transition, phase diagrams,and kinetics of phase separation. To calculate thermodynamics of mixing is to calculate its entalphy, entropy, andfree energy functions. Blending two polymers will hopefully have some properties of both, however it is difficultbecause of the entropy. The variables to control them are usually temperature and composition. Polymers areclassified to soft condensed matter and have self assembling feature. Therefore, information regarding thelowest free energy is not sufficient to explain the types of structure one can obtain. Precisely interestingstructures are formed in the process which is not yet in equilibrium. A phase transition was discussed in twoliquids which are miscible in all proportions at high temperature, but separate into two distinct phases when thetemperature is lowered. The phase diagram can be calculated which have components of binodal, and spinodalcurves, stable, metastable, and unstable regions. Spinodal decomposition occurs in the unstable region withuphill diffusion due to the gradient of chemical potential. Patterns created by it are random, but have acharacteristic length of scale.

Keywords: Spinodal decomposition, Mixing, Phase transition.

PENDAHULUAN

Bahan atau material dalam memenuhikeperluan manusia di dunia ini, terbagi dalamlogam dan paduannya, keramik, polimer dankomposit. Dalam rangka memenuhi kebutuhanmanusia, ke-4 jenis bahan, digunakan bisa

dalam sendiri atau gabungan diantara ke-4 jenisbahan. Untuk gabungan bahan tersebut,umumnya ada bahan yang mayoritas (matriks)dan pengisi (filler) sebagai minoritas dalamjumlah. Logam dan paduannya, ditunjukkan


pada besi, stainless steel, alumunium, seng dansebagainya dalam bentuk berbagai rupa.Keramik, ditunjukkan pada gelas, mangkok,piring, berlian, komponen roket antariksa dansebagainya dalam berbagai bentuk. Polimer,ditunjukkan pada ember, perabot rumah tangga,bangku, jok mobil, penahan panas (insulasipanas), karpet, komponen automotif dansebagainya dalam berbagai bentuk. Dalampolimer, bila campuran polimer satu denganpolimer lainnya digabung, disebut polipaduan(immiscible dan miscible). Komposit merupakangabungan dari ke-4 jenis bahan, sepertikomposit polimer merupakan gabungan antarapolimer (matriks) dengan pengisi (filler), sepertibemper mobil dan bangku mikromini (campuranpolimer dengan serat). Komposit berbasiskeramik, seperti kaca tahan pukul (campurankeramik dengan polimer tertentu) danseterusnya.

Polimer sekarang ini dipakai hampirdiseluruh bahan untuk memenuhi kebutuhanmanusia, karena ringan, murah dan elastis.Dahulu bemper mobil dari logam, sekarangdigantikan komposit polimer, kacamata darikeramik sekarang dari polimer (polikarbonat),sebagian besar komponen mobil digantikan atausubtitusi dari bahan polimer. Untuk memahamiproses pencampuran antara komponenpenyusun berbentuk polimer dalam bentukimmiscible atau miscible, perlu memahamitentang termodinamika pencampuran, transisifasa, diagram fasa dan kinetika separasi fasa.

Pada sistem pencampuran polimer akanberlaku juga prinsip hukum termodinamika,dimana sistem akan menyusun kepadakonfigurasi yang memiliki energi bebas minimun(Kittel, C., Kroemer, H. 1980). Sedangkandekomposisi spinodal digambarkan dari transisifasa dari campuran dua polimer Polisulfon-Polivinil Pirolidon (PSf-PVP) yang dapatdiaplikasikan sebagai membran hemodialisis(Mahliçli, F. Y. 2007, Chakrabarty, B., et.al.2008, Ahmed S.F. 2010, Chandrasekaran N.2010)

Pada termodinamika pencampuran yangterdiri dari pencampuran ideal ataupencampuran non ideal, dalam pembahasannyabiner polimer. Sedangkan transisi fasaditerangkan pada materi padat lunak mengingatpolimer tergolong materi tersebut. Diagram Fasaadalah bagian yang menerangkan caramerumuskan energi bebas pencampuran, energibebas pemisahan, kurva binodal, spinodal, suhukritis, komposisi stabil, metastabil, dan tidakstabil yang merupakan komponen untukmembangun diagram fasa. Pada bagian kinetikaseparasi fasa, diterangkan adanya duamekanisme separasi fasa dan dekomposisi

spinodal. Bagian dekomposisi spinodalmenerangkan adanya difusi terbalik atau difusiuphill pada dekomposisi spinodal.

Termodinamika PencampuranMenghitung termodinamika suatu

campuran adalah menghitung fungsi-fungsitermodinamika pencampuran yaitu entalpi,entropi, dan energy bebas Gibbs campurantersebut. Menurut ilmu Kimia, campuran idealatau larutan ideal adalah suatu campuran dimana entalpi larutan atau energi kontak adalahnol. Semakin mendekat ke nol entalpi larutan,semakin menjadi ideal sifat larutan tersebut.Sama halnya, suatu campuran ideal adalahcampuran yang koefisien aktivitasnya samadengan satu. Koefisien aktivitas adalah koefisienyang mengukur pergeseran dari sifat ideal.

Konsep larutan ideal bersifat fundamentaldalam termodinamika dan aplikasinya. Sifat idealpada larutan analog dengan sifat ideal pada gas,dengan perbedaan yang penting yaitu bahwainteraksi intermolekul dalam cairan adalah kuatdan tidak dapat dengan mudah diabaikan sepertidapat diabaikan pada gas ideal. Menggantikanhal itu diasumsikan bahwa kekuatan interaksirata-rata diantara molekul-molekul dalam larutanadalah sama. Secara formal, untuk suatucampuran molekul A dan B, interaksi diantaramolekul berbeda, UAB, dan molekul sama, UAAdan UBB , harus berkekuatan rata-rata samayakni 2UAB=UAA+UBB dan interaksi padajangkauan yang lebih panjang haruslah nol, ataupaling tidak dapat diabaikan. Bila gaya molekuladalah sama diantara AA, AB, dan BB, yaituUAB=UAA=UBB, maka larutan tersebut otomatisdisebut ideal.

Bila molekul-molekul secara kimia hampiridentik, seperti pada 1-butanol dan 2-butanol,maka larutan tersebutpun akan ideal. Hal inikarena energi interaksi di antara A dan B adalahsama, yang membuat tidak ada perubahanenergi (entalpi) secara keseluruhan. Semakintidak serupa sifat dasar A dan B, larutan tersebutsemakin menyimpang dari ideal. Persamaantermodinamika untuk perubahan energi bebasGibbs pada proses pencampuran, sesuaidengan Persamaan (1).

mmm STHG (1)

Persamaan ini berlaku untuk temperatur T dantekanan di luar konstan. Perubahan yangdinyatakan dengan Δ, adalah nilai energi bebasG untuk larutan, dikurangi dengan nilai Guntuk komponen murninya dalam keadaanterpisah. ΔHm dan ΔSm masing-masing adalahkenaikan entalpi dan entropi pencampuran.


Sedangkan untuk larutan ideal, persamaanenergi bebas pencampuran sesuai denganPersamaan (2):

i

iimixm xxRTG ln, (2)

Dimana:R = Konstanta gas

ix = Fraksi mol dari komponen i padalarutan.

Bila entalpi larutan ideal adalah nol, makaperubahan dalam energi bebas Gibbs padapencampuran, bergantung pada entropipencampuran seperti Persamaan (3):

ii

imix xxRS ln (3)

Untuk larutan yang terdiri dari dua komponenyaitu zat A dan zat B, diperlihatkan sesuaidengan Persamaan (4):

)lnln(, BBAAmixm xxxxRTG (4)

yaitu perubahan energi bebas Gibbs per-mollarutan ideal. Bila diperhatikan energi bebaspencampuran ini adalah selalu negatif (karenasetiap xi adalah positif dan setiap lnxi harusmenjadi negatif). Berarti larutan ideal selalutercampur sempurna (completely miscible).

Penyimpangan dari keidealan dapatdilukiskan oleh penggunaan fungsi-fungsiMargules atau koefisien aktivitas. Sebuahparameter Margules tunggal cukup untukmenggambarkan sifat-sifat larutan bilapenyimpangan dari keidealan adalah sederhana;larutan demikian dinamakan regular.Berlawanan dengan larutan ideal, dimanavolume adalah aditif atau merupakanpenjumlahan sederhana dari volume komponencairan murni dan pencampuran selalusempurna, pada larutan non-ideal volumelarutan secara umum tidaklah aditif. Demikianpula dengan kelarutan pada larutan non-idealtidak terjadi pada seluruh daerah komposisi.

Untuk campuran polimer dalam bentukpolipaduan akan berbeda dengan kompositberbasis polimer Ikawa, T.; et.al. 1975, Ting, E.P.; et.all. 1980, Pearce, E.M. et al. 1984,Coleman, M. M. et.al. 1991).

Pencampuran polietilen dan polipropilen,yang keduanya bersifat hidrokarbon non polartetapi kedua polimer tersebut tidak bercampur.Hal ini dikarenakan tinjauan dari entropi bahwabila sesuatu berubah, ia akan berubah darikeadaan teratur ke keadaan tidak teratur. Bilapolimer tersebut oleh dirinya sendiri, seluruhrantainya sudah saling menjerat secara acak

dan kacau, entropi polimer tersebut sangattinggi. Namun karena polimer amorf, awalnyatidak teratur maka tidak mungkin membuat untuklebih tidak teratur bila dicampur dengan polimerlain. Karena itu pencampuran polimer denganpolimer menjadi tidak diperkenan.

Hanya sedikit pasangan polimer yangdapat bercampur (polipaduan miscible).Sebagian besar membentuk polipaduanimmiscible. Hal ini bergantung pada parametersuhu dan komposisi. Cukup banyak pasanganpolimer yang dapat bercampur hanya bila adajumlah yang lebih besar pada satu polimerdaripada polimer yang lain. Akan ada suatudaerah komposisi dimana dua polimer tidakakan tercampur. Bila ada 2 (dua) polimer yaitupolimer A dan polimer B, dimana komposisikurang dari 30% polimer B, dan sebaliknyahingga komposisi lebih dari 70% polimer B.Komposis antara 30% dan 70% polimer B,campuran berpisah fasa menjadi dua fasa,seperti diperlihatkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Kurva energi bebas pencampuran ∆Gmixfungsi dari jumlah relatif komponen B untuksuatu campuran polimer A dan polimer B.(Coleman, M. M., et.al. 1991).

Dalam hal ini B menyatakan jumlahrelatif dari satu komponen terhadap komponenyang lain dalam campuran, jadi kita gunakan Bmenggantikan % B. Dari Gambar 1,menunjukkan bahwa kedua komposisi ini energibebasnya lebih rendah daripada energi bebaspada komposisi yang lain (Coleman, M. M.,et.al., 1991).

Transisi FasaPolimer adalah materi yang termasuk soft

condensed matter (materi padat lunak) yaitumateri yang berbeda dengan cairan ataupadatan kristal. Materi padat lunak seringkalimempunyai morfologi dengan struktur yang tidaksederhana. Sifat luar biasa pada struktur ini


yakni kemampuan menaruh diri sendiri secarabersama-sama tanpa ada bantuan dari luaruntuk membentuk susunan yang sangat rumit,yang disebut sifat berkumpul sendiri atau selfassemble. Memahami sifat ini berarti memahamitransisi fasa serta kinetikanya (Jones 2002).

Ada 2 (dua) struktur, yaitu struktur yangpada dasarnya sudah dalam kesetimbangan,dan struktur non-kesetimbangan yang terjadimengikuti perubahan. Struktur mengumpulsendiri non kesetimbangan seringkali terjadibersamaan dengan transisi fasa. Bila beberapaparameter luar (suhu) diubah, struktur yangmempunyai energi bebas terendah dapatmengubah karakternya secara tidak kontinyu.Sehingga perubahan kualitatif dari struktur dapatterjadi sebagai respon dari perubahan kuantitatifyang menjadi parameter kontrol.

Dalam banyak kasus struktur yangmenarik terbentuk pada proses ini, danwalaupun struktur ini belum padakesetimbangan, secara efektif mereka dapatdibekukan, misalnya dengan mendinginkancairan melalui suatu transisi gelas.


Diagram FasaMenggunakan model tersebut dapat

dihitung diagram fasa yaitu keadaan setimbangdari sistem yang merupakan fungsi dari suhudan komposisi. Selanjutnya diagram fasa inidipakai sebagai dasar untuk menjelaskan secarateori mekanisme terjadinya pemisahan fasa(Jones 2002), dengan tujuannya untukpenentuan energi bebas pencampuran.

Dari Gambar 2, terlihat ada 2 (dua) zat Adan zat B, dalam keadaan terpisah ataukeadaan tak tercampur sehingga energibebasnya sebagai FA+FB. Juga untuk campuranA + B, maka energi bebasnya sebagai FA+B,sehingga energi bebas pencampuran sebesar

)( BABAmix FFFF . Diketahui bahwaenergi bebas pencampuran bergantung darikomposisi dan suhu dari bahan penyusunnya(Jones 2002).

Untuk sederhana, diasumsikanpencampuran terjadi pada T , p tetap dandibuat 0pV , artinya perubahan volumedapat diabaikan. Mengingat G=U+pV-TS danF=U-TS maka FG . Dengan kata lain energibebas yang sesuai untuk hal ini adalah energibebas Helmholtz F daripada energi bebasGibbs, G . Bila digunakan persamaan energi

bebas TSUF maka diperoleh energibebas pencampuran, seperti Persamaan (5).

BABBAAB

mix

TkF

lnln . (5)

Persamaan (5) diatas menyatakan energi bebaspencampuran fungsi dari konsentrasipencampuran yang bergantung pada parametertunggal tak berdimensi , yang menggambarkankekuatan interaksi energi diantara komponenpenyusunnya.

Untuk mengerti sifat fasa campuran dapatdilihat dari bentuk kurva energi terhadapperubahan komposisi dengan membuat variasinilai , seperti ditunjukkan pada Gambar 3 [19].Dari Gambar 3, menunjukkan bahwa untuk nilainegatif dari , kurvanya mempunyai suatuminimum tunggal pada 5.0 BA ,sementara untuk nilai-nilai 2 didapatkandua minimal, dan satu maksimum pada

5.0 BA .

Bila volume suatu campuran 0V yang

memiliki fraksi voluma awal dari A adalah 0dan A serta 1B . Bila campuran ini

berpisah menjadi suatu volume 1V dengan

fraksi volume 1 dan volume 2V dengan fraksi

volume 2 , maka A dan B dengan

221100 VVV , sehingga diperolehPersamaan (6).

22110 (6)

bila proporsi relatif dari kedua fasa 1 dan

2 mengikuti Persamaan (7)

121 (7)

Maka energi total sistem fasa terpisah adalah)()( 2211 mixmixsep FFF , dan diperoleh

Persamaan (8).

).()( 221

011

21

20

mixmixsep FFF

(8)


Gambar 2. Energi bebas pencampuran. Di sebelah kiri ada dua zat A dan B dalam keadaan tak tercampur,sementara di sebelah kanan mereka membentuk suatu campuran yang mendalam sampai skalamolekul. Energi bebas pencampuran adalah perubahan dalam energi bebas yang berjalan dari satukeadaan ke keadaan lain.

Gambar 3. Energi bebas pencampuran dibagi TkB sebagai fungsi dari komposisi untuk berbagai nilai dariinteraksi parameter , sebagaimana diberikan oleh Persamaan (5) bersama dengan asumsi

inkompresibilitas 1 BA

Gambar 4. Energi bebas pencampuran sebagai fungsi dari komposisi untuk campuran fasa satu dan fasa dua.(a) Komposisi awal 0 fasa berpisah menjadi fasa dua 1 dan 2 : energi bebas total dari kedua

fasa ini, sepF , selalu lebih tinggi daripada energi bebas komposisi awal 0F jadi campuran stabil

dan (b) campuran dengan komposisi antara 1 dan 2 dapat merendahkan energi bebas merekadengan pemisahan menjadi fasa dua pada komposisi-komposisi tersebut.


Gambar 5. Energi bebas pencampuran sebagai fungsi dari komposisi, menunjukkan perbedaan diantarakomposisi yang metastabil seperti pada a , dan komposisi yang tidak stabil seperti pada b .

Dari Gambar 4(a) memperlihatkan bahwakomposisi awal 0 berpisah fasa menjadi duafasa 1 dan 2. Energi bebas total dari keduafasa ini, Fsep, yang diberikan oleh Persamaan(8), garis lurus yang menghubungkan F(1) danF(2) sehingga diperoleh fraksi volume sebesar0. Energi bebas dihasilkan dari pemisahan fasamenjadi tiap pasangan fraksi volume 1 dan 2adalah selalu lebih tinggi dari energi bebaskomposisi awal F0, artinya campuran yangterbentuk menunjukkan stabil.

Dari Gambar 4(b), menunjukkan bahwapuncak menggambarkan ada beberapakomposisi awal yang dapat membawa kepadamerendahkan energi bebas bila pada komposisiitu terjadi pemisahan fasa. Jelas bahwakomposisi pembatas yang membatasi daerah iniuntuk pemisahan fasa adalah komposisi-komposisi yang dihubungkan oleh tangensialbersama, 1 dan 2 . Komposisi-komposisi inidikenal sebagai komposisi coexisting, dantempat komposisi-komposisi ini bila suhu diubah,dan karenanya parameter interaksi jugaberubah, dan disebut sebagai kurva coexistingatau binodal.

Fungsi energi bebas 22 / dFd dapat

positif atau negatif. Pada komposisi b ,pemisahan fasa menjadi dua komposisi yangdekat ke b menghasilkan penurunan energi

bebas dari bF ke 'bF . Pada komposisi ini,

sistem tidak stabil terhadap fluktuasi kecil dalamkomposisi, dan akan segera mulai berpisah fasa.Komposisi ini tidak stabil. Tetapi pada komposisi

a perubahan kecil dalam komposisi,mengalami peningkatan dalam energi bebas dari

aF ke 'aF . Terdapat barier energi yang perlu

diatasi untuk mencapai minimum energi globalberkaitan dengan pemisahan fasa, dan sebagaihasilnya komposisi ini adalah metastabil. Jelasbatas stabilitas lokal didefinisikan oleh kondisibahwa kurva 0/ 22 dFd ; tempat titik-titik inidikenal sebagai spinodal.

Akhirnya diketahui bahwa suhu kritis CTmemisahkan dua jenis keadaaan, bila campuranselalu stabil maka kurva dari fungsi energibebas 22 / dFd adalah selalu positif.Sebaliknya keadaan pada komposisi pemisahanfasa, untuk 22 / dFd adalah negatif dalamdaerah tertentu. Titik kritis karenanya

didefinisikan oleh kondisi 0/ 33 dFd , danini adalah titik pada pertemuan kurvacoexistence dan garis spinodal.

Mengetahui hubungan ini antara bentukenergi bebas pencampuran sebagai fungsi darikomposisi dan sifat fasa campuran, akanmenggambarkan campuran tersebut stabil, tidakstabil, atau metastabil, seperti yang diberikanoleh Persamaan 5. Diagram fasa yangdihasilkan ditunjukkan dalam Gambar 6.

Dari Gambar 6, Untuk parameter interaksi lebih kecil dari dua maka campuran tersebutmerupakan misibel sempurna pada berbagaikomposisi. Bila parameter interaksi dengankurang dari nol, ini berarti bahwa pencampuranadalah disukai secara energi. Bila parameterinteraksi bernilai antara nol dan dua, berartipencampuran mempunyai entropi yang besar.Untuk mendapatkan prediksi bermanfaatkelakuan fasa dari model ini yang dapatdibandingkan dengan eksperimen, karenaparameter interaksi bergantung pada suhu.


Gambar 6. Diagram fasa campuran larutan yang mempunyai energi bebas pencampuran dijelaskan oleh modellarutan reguler (Persamaan 5)

Interpretasi paling sederhana dari modelini yaitu interaksi AA , BB , dan AB dankarena bergantung pada suhu maka terjadiperubahan untuk harga T/1 . Dalam hal ini AA ,

BB , AB masing-masing adalah energiinteraksi antara dua tetangga molekul A, antaradua tetangga molekul B, dan antara sebuahmolekul A bertetangga dengan sebuah molekulB. Dalam kasus sederhana ini, didapatkanbahwa suatu campuran akan berpisah fasa padasuhu rendah, namun akan membentuk fasatunggal pada suhu lebih tinggi. Hal ini untukmengharapkan bahwa fasa tunggal lebih tidakteratur daripada fasa terpisah

Namun interaksi yang meningkatkan dapat termasuk interaksi yang lebih spesifikseperti ikatan hidrogen dan gaya van der Waals,dan biasanya tidak dapat diinterpretasikanhanya dengan ungkapan perubahan energi,karena perlu diperhatikan besaran entropinya.

Kinetika Separasi Fasa

Perbedaan antara komposisi tidak stabildan komposisi metastabil menggambarkanmekanisme separasi fasa. Dalam bagian tidakstabil pada diagram fasa, separasi fasa terjadidengan perubahan yang kontinyu dalamkomposisi, dengan proses fluktuasi konsentrasiyang ada dalam setiap campuran padakesetimbangan termal. Proses ini dikenalsebagai dekomposisi spinodal. Sebaliknya, bilasuatu campuran murni dalam daerah metastabilpada diagram fasa, dengan komposisi yangbesar kemudian bertumbuh ukurannya. Proses

ini dikenal sebagai nukliasi homogen. Bila padafasa baru ternukliasi dengan energi aktivasi lebihrendah daripada nukliasi yang homogen.Keadaan ini disebut sebagai nukliasi heterogen(Jones 2002).

Dekomposisi spinodal terjadi bilakomposisi mengakibatkan penurunan energibebas sehingga sistem menjadi tidak stabil.Akibat dari dekomposisi spinodal komponenpenyusun mengalir dari daerah dengankonsentrasi rendah ke daerah dengankonsentrasi tinggi. Ini merupakan kebalikan darisituasi yang normal, hal mana kita berpikirmateri berdifusi dari daerah berkonsentrasi tinggike daerh berkonsentrasi rendah. Proses inikadang dikenal sebagai difusi uphill, yang terjadiakibat adanya potensial kimia.

Potensial kimia berkaitan dengan turunanpertama energi bebas terhadap konsentrasi,untuk turunan kedua energi bebas terhadapkonsentrasi adalah positip maka daerah dengankonsentrasi tinggi mempunyai potensial kimiatinggi dan difusi adalah normal, arah downhill.Tetapi dalam daerah spinodal turunan keduaenergi bebas terhadap konsentrasi adalahnegatif, gradien potensial kimia mempunyaitanda berlawanan terhadap gradien konsentrasi,dan material mengalir dari daerah dengankonsentrasi rendah ke daerah dengankonsentrasi tinggi – difusi uphill.

Gambar 7, memperlihatkan bahwa setiapfluktuasi dalam komposisi akan bertumbuh,akhirnya menuntun ke suatu domain separasifasa pada komposisi coexisting. Tetapi, tidaksemua fluktuasi konsentrasi bertumbuh denganlaju yang sama. Untuk pertumbuhan dari


fluktuasi berpanjang-gelombang yang panjangmelibatkan difusi molekul pada jarak yangpanjang sehingga relatif lambat. Sedangkanuntuk fluktuasi dengan panjang-gelombangpendek bertumbuh, maka akan menciptakansejumlah besar antar muka (interface), yangakan mengkonsumsi energi sangat banyak.Karena itu ada ukuran fluktuasi konsentrasi yangoptimal yang bertumbuh paling cepat. Pola-polayang diciptakan oleh dekomposisi spinodaladalah acak, namun mempunyai panjang skalakarakteristik (Jones 2002).

Gambar 7. Fluktuasi konsentrasi dari suatu skalapanjang menengah (intermediate) khususbertumbuh paling cepat dalam dekomposisispinodal. Dalam (b), Suatu fluktuasiberpanjang-gelombang panjang bertumbuhrelatif lambat, sama halnya jarak-jarakmaterial harus berdifusi dari palung kepuncak adalah relatif besar. Dalam (c).Terlalu banyak antar muka (interface) barutercipta, dengan konsekuensi energi bebasbersesuaian yang besar; fluktuasi ini tidakbertumbuh sama sekali. Panjang skalamenengah (a) bertumbuh paling cepat danmendominasi pola separasi fasa.

KESIMPULAN

Untuk memahami proses pencampuranantara komponen penyusun berbentuk polimerdalam bentuk immiscible atau miscible, perlumemahami tentang termodinamikapencampuran, transisi fasa, diagram fasa dankinetika separasi fasa.

Perhitungan termodinamika campuranideal dua komponen untuk energi bebas,persamaan (4), analog dengan pada gas idealdengan perbedaan yang terpenting adalahinteraksi intermolekul dalam campurandiasumsikan sama. Perhitungan termodinamikacampuran biner polimer untuk energi bebas,persamaan (5), bedanya dengan campuran idealdua komponen adalah pada parameter tunggaltak berdimensi, , yang menggambarkaninteraksi di antara komponen.

Dekomposisi spinodal pada campuranbiner polimer adalah campuran pada komposisicampuran tertentu dan suhu campuran Ttertentu mempunyai energi bebas Helmholts

pencampuran, mixF , di mana 02

2

mixF .

Dalam hal ini campuran dalam keadaan tidakstabil, dan setiap fluktuasi kecil pada komposisi akan bertumbuh dengan pertambahan waktu(diperkuat), serta mengalami difusi uphill denganpanjang gelombang difusi moderat danmembentuk struktur dengan domain berskalamenengah antara atomik dan makroskopik.

DAFTAR PUSTAKA

Ahmed S.F. 2010. Preparation andCharacterization of Hollow FiberNanofiltration Membranes, Thesis,Master of Science in ChemicalEngineering, University of Technology.

Chakrabarty, B., Ghoshal, A.K., and Purkait,M.K. 2008. Preparation,characterization and performancestudies of polysulfone membranesusing PVP as an additive, Journal ofMembrane Science., 315 (1-2) 36-47.

Chandrasekaran N. 2010. Miscibility,Morphology and BiocompatibilityStudies of Novel HemodialysisMembranes with Enhanced Anti-oxidant and Anti-inflammatoryProperties, Dissertation, PolymerEngineering, University of Akron.

Coleman, M. M., Graf, J. F. and Painter, P. et al.,1991. Specific Interactions and theMiscibility of Polymer Blends,Technomic, p.20.

Ikawa, T.; Abe, K.; Honda, K.; and Tsuchida, E.1975. J. Polym. Sci., Polym. Chem.Ed., 13, 1505.

Jones, R.A.L., 2002. Soft Condensed Matter,p.25, 28-31, 32-33, Oxford UniversityPress.


Kittel, C., Kroemer, H. 1980. Thermal Physics,p.314, W.H. Freeman and CompanyNew York.

Mahliçli, F. Y. 2007. Preparation andCharacterization of HemodialysisMembranes, Thesis, ChemicalEngineering, İzmir Institute ofTechnology, İzmır.

Pearce, E. M.; Kwei, T. K. and Min, B. Y. 1984.J. Macromol. Sci. Chem. 21, 1181.

Perrot P. A to Z of Thermodynamics. ISBN 0-19-856556-9.

Photo by Hoffman, S. 1997. Apetic-RevistaMexicana de apicultura Mexico.

Ting, E. P.; Pearce, E. M. and Kwei, T. K. 1980.J. Polym. Sci. Polym. Lett. Ed., 18,201.

Toth, L.F. 1964. Regular figures PergamonPress Book, Macmillan, New York

Velázquez Sánchez, M.E. 2002. Spinodaldecomposition in thin films of binary

polymer blends. Proefschrift.Universiteitsdrukkerij TechnischeUniversiteit Eindhoven, Eindhoven

[1]http://courses.chem.psu.edu/chem451/Lecture16b_simplemix_large_s04.pdf

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Ideal_solution[3] http://www.en.wikipedia.org/wiki/Flory–

Huggins_solution_theory[4] http://pslc.ws/macrog/blend.htm[5] IUPAC,Compendium of Chemical

Terminology (2nd ed.). (the "Gold Book")(1997)[Online corrected version: (2006–) "idealmixture"]

[6] http://www.fisicavolta.unipv.it/mihich/Lecture16.ppt

PEDOMAN PENULISAN NASKAH

SINTESIS NANOPARTIKEL PERAK (Arial, 14 pt, Bold)

(SYNTHESIS OF SILVER NANOPARTICLE) (Arial, 11 pt, Bold, Italic)

Rahyani Ermawati dan Siti Naimah (Arial, 12 pt)

Balai Besar Kimia dan Kemasan, Departeman Perindustrian RIJl. Balai Kimia I Pekayon, Pasar Rebo, Jakarta Timur


ABSTRAK (Arial, 10 pt, Bold)(1 baris, 9 pt)Indonesia berpeluang untuk mengembangkan nanoteknologi dengan memanfaatkan kekayaan sumber daya alam………(justify, Arial, 9 pt, spasi single)……………………………………….……….(1 baris, 9 pt)Kata kunci : Nanopartikel, Bottom-up, Reduksi kimia, Particle Size Analyzer (PSA), Scanning Electron Microscope (SEM)(1 baris, 9 pt)ABSTRACT (Arial, 10 pt, Bold)(1 baris, 9 pt)Indonesia has a chance in develop the nanotechnology using the natural resources and it will give added value in highprice……………… (justify, Arial, 9 pt, spasi single)……………..……………...(1 baris, 9 pt)Key words : Nanoparticles, Bottom-up, Chemical reduction…………………………………

PENDAHULUAN(1 baris, 10 pt)

Awal paragraf menjorok ke dalam 1 cm.Semua kalimat ditulis dengan huruf Arial 10 pt,jarak baris 1 spasi. Format penulisan terdiri dari 2kolom dengan jarak kolom 0,6 cm.

Kertas : A4Multiple pages : Mirror marginTop : 2 cmBottom : 2 cmLeft (Inside) : 3 cmRight (Outside) : 2,1 cmSection start : ContinousHeader & Footer : Different Odd & Even

Header : 2 cmFooter : 2 cm

Naskah ditulis dalam bahasa Indonesiaatau bahasa Inggris dengan Ms Word dan jumlahhalaman maksimal 10 halaman.

Naskah disusun dalam 5 subjudul, yaituPENDAHULUAN, BAHAN DAN METODE, HASILDAN PEMBAHASAN, KESIMPULAN danDAFTAR PUSTAKA.

Penulisan kutipan di dalam teksmenggunakan nama penulis, bukan nomor, dannama penulis atau korporasi yang dikutip harustercantum di dalam daftar pustaka.

JudulJudul harus singkat, jelas dan

menggambarkan isi naskah. Judul ditulis dalambahasa Indonesia dan bahasa Inggris.

Abstrak atau Kata KunciAbstrak memuat latar belakang secara

ringkas, tujuan, metode, hasil serta kesimpulansuatu penelitian.

Abstrak berbahasa Inggris dan bahasaIndonesia dan di bawah dicantumkan kata kuncipaling banyak 5 (lima) kata terpenting dalamnaskah.

PendahuluanPendahuluan mencakup latar belakang, tujuan,

ruang lingkup penelitian, temuan terdahulu yangakan dikembangkan, disanggah, hipotesis danpendekatan umum.

BAHAN DAN METODE

Berisi penjelasan ringkas tetapi rinci tentang bahan,metode, rancangan percobaan dan rancangananalisis data, waktu dan tempat penelitian.


Memuat data atau fakta yang diperoleh daripenelitian. Data atau fakta penting yang tidak dapatdinarasikan dengan jelas dapat disajikan dalambentuk tabel, gambar ataupun ilustrasi lain.Pembahasan merupakan ulasan tentang hasil,menjelaskan makna hasil penelitian, kesesuaiandengan hasil atau penelitian terdahulu dan peranhasil tersebut terhadap pemecahan masalah yangdisebutkan dalam pendahuluan.

Simbol MatematisSimbol atau persamaan matematis harus

dikemukakan secara jelas.

Right2,1 cm

Left3 cm

2 baris (9 pt)

2 baris (10 pt)

Arial, 10 pt, 1 baris




Top 3,4 cmHeader 2 cm

0,6cm

21 cm

29,7 cm

Footer 2 cm Bottom 2 cm

TabelTabel diberi nomor urut sesuai dengan

keterangan di dalam teks. Setiap tabel diberi judulyang singkat dan jelas diletakkan di atas tabel,sehingga setiap tabel dapat dipandang berdiri sendirisedangkan untuk gambar atau grafik judulnyadiletakkan di bawah gambar/ grafik. Singkatan kataperlu diberi catatan kaki atau keterangan.Keterangan tabel diletakkan di bawah tabel.

Pengolahan NaskahRedaksi melakukan penilaian, koreksi dan

perbaikan. Kriteria penilaian meliputi : kebenaran isi,tingkat keaslian, kejelasan uraian dan kesesuaiandengan misi publikasi. Redaksi akan mengem-balikan naskah kepada penulis untuk diperbaikisesuai dengan saran redaksi dan naskah yang tidakdapat diterbitkan akan diberitahukan.

Ulasan dan tinjauan ilmiahUlasan sebaiknya merupakan tinjauan mengenai

masalah yang terkini (up to date) dari industri kimia,kemasan, cemaran, rancang bangun danperekayasaan.

KESIMPULAN

Ditulis dengan ringkas hasil-hasil yang didapat.

DAFTAR PUSTAKA

Daftar Pustaka disusun menurut abjad dan ditulissesuai penulisan daftar pustaka dengan metodeChicago Style.

Buku : Penulis. Tahun. Judul Buku. Edisi. Kota:Penerbit.Contoh : Winarno F.G dan Ivone E.F. 2009.

Nanoteknologi Bagi Industri Pangan danKemasan. Mbrio Press.

Jurnal : Penulis. Tahun. Judul Naskah. NamaJurnal. Volume (nomor) : Halaman.

Contoh :Obaidat, I.M., B Issa, and Y. Haik. 2011. The role of

aggregation of ferrite nanoparticles on theirmagnetic properties. Journal ofnanoscience and nano-technology 11(5):3882-3888.

Disertasi atau tesis : Penulis. Tahun. Juduldisertasi/ tesis. Disertasi/Tesis. Namaperguruan tinggi, Kota. Negara.

Contoh :Raffi, M. 2007. Synthesis and Characterization of

Metal Nanoparticles. PhD Dissertation.Pakistan Institute of Eng. and AppliedSciences, Islamabad. Pakistan.

Artikel dalam buku atau prosiding : Penulis.Tahun. Judul naskah. Dalam : Penulis.Judul buku/ prosiding. Kota : Penerbit :Halaman

Contoh :Afifah, N. dan E. Sholichah. 2009. Pemanfaatan

virgin coconut oil (VCO) dalam sediaanhand body lotion dan uji stabilitasnya.Dalam: Prosiding seminar nasional TeknikKimia Universitas Parahyangan: 178 -184.

Vol. 34 No. 2 Oktober 2012 JURNAL KIMIA DAN KEMASANISSN 2088 – 026X LEMBAR ABSTRAK

Arief Riyanto, Retno Yunilawati, dan Chicha NuraeniBalai Besar Kimia dan Kemasan, Kementerian PerindustrianJl. Balai Kimia No.1 Pekayon, Pasar Rebo, Jakarta TimurE-mail : [email protected]

Isolasi Metil Sinamat dari Minyak Atsiri Laja Gowah (Alpiniamalaccensis (Burm.f.))

J. Kimia Kemasan Oktober 2012, Vol. 34 No. 2 : 237 – 242

Telah dilakukan penelitian isolasi metil sinamat dari minyaklaja gowah (Alpinia malaccensis (Burm.f.)) dengan metodedistilasi menggunakan alat spinning band distillation column.Metil sinamat merupakan senyawa ester dari asam sinamat,dengan rumus molekul C10H10O2. Distilasi dilakukan secarabatch pada kondisi tekanan vakum dengan variabel volumedistilat dan suhu fraksi distilat. Distilasi batch minyak lajagowah menghasilkan fraksi ringan 25%, fraksi metil sinamat75%, dan residu 5%. Pada tekanan operasi 40 torr, fraksimetil sinamat dengan kemurnian 98% lebih mudahdihasilkan ketika suhu kolom bagian atas mencapai 115oC.

Kata kunci : Metil sinamat, Minyak laja gowah, Spinningband distillation column

Deswita1, Sudirman1,2, Aloma Karo Karo1 and Dian Iramani31Center for Technology of Nuclear Industry Materials-National Nuclear Energy Agency IndonesiaGedung 71-BATAN, Kawasan Puspiptek,Serpong15314,Indonesia2Department of Chemistry, University of of IndonesianKampus Baru UI, Depok3Centre for the Application Isotopes and RadiationTechnology-National Nuclear Energy Agency IndonesiaJl. Lebak Bulus Raya No.49, Jakarta 12070, IndonesiaE-mail : [email protected]

Effect Of Liquid Natural Rubber Addition To The MechanicalProperties Of Elastomeric Thermoplastic / PolyethylenePolyblend


Addition of liquid natural rubber (LNR) to elastomericthermoplastic (ETP)/polyethylene (PE) polyblend has beendone. The aim of this research is to study the effect of LNRaddition to the ETP /PE polyblend using blending process.The blending process was done by mixing of ETP and PEwith composition of 30% and 70% by weight respectively.LNR was added to the ETP /PE with composition of 3%, 5%,and 7% by weight, to form composite materials, refer asPLB-3, PLB-5 and PLB-7. The density of the specimen wasmeasure by picno-meter, the mechanical properties weretested by Stograph R-1, the thermal property was analyzedby Differential Thermal Analysis (DTA) and themicrostructure was observed by Scanning ElectronMicroscope (SEM). The result shows that the melting point ofETP/PE poly-blend increased from near 140oC to near 160oCwith addition of LNR, but decomposition temperaturedecreased. Likewise, the mechanical properties of ETP/PEpoly-blend exhibit the improvement after being added LNR.The mechanical properties show a rigid structure with thehighest tensile strength of 191 Kg.m-2, and referred as themost optimum composition ETP/PE poly-blend. Thiscondition is reached with addition of 5% by weight LNR

showing regular and homogenous microstructure. It can beconcluded that the addition of LNR could improve miscibilityof ETP/PE, so that a better quality was obtained.

Key words : Elastomeric thermoplastic, Polyethylene, Liquidnatural rubber, Polyblend

Ratnawati dan SlametDepartemen Teknik Kimia, Universitas IndonesiaKampus DepokE-mail: [email protected]

Potensi Titania Nanotube Array dan Aplikasinya DalamProduksi Hidrogen dan Pengolahan Limbah


Titania (TiO2) merupakan salah satu material fotokatalis yangbanyak diteliti dewasa ini kerena mempunyai banyakkeunggulan dan aplikasi. Secara umum TiO2 masih memilikikelemahan karena luas permukaannya yang rendah,tingginya laju rekombinasi elektron dan hole (e- dan h+), sertabesarnya nilai energi band gap. SintesisTiO2 denganmorfologi nanotube array (TNTAs) secara anodisasi menarikbanyak para peneliti karena meningkatkan luas permukaanTiO2, dan mengefektifkan penyerapan foton dan transportelektron pada proses fotokatalisis. Untuk mengurangi lajurekombinasi e- dan h+ serta memperkecil nilai energi bandgap, modifikasi TiO2 nanotube dengan dopan logam maupunnon logam tertentu juga sering dilakukan agar fotokatalistersebut memberikan kinerja yang lebih baik. Review inidifokuskan pada kemajuan terkini dari TiO2 nanotube,terutama dalam hal sintesis TNTAs secara anodisasi,modifikasi TNTAs, serta potensi aplikasinya dalam produksihidrogen dan pengolahan limbah.

Kata kunci : TiO2, Nanotube array, Fotokatalis, Pengolahanlimbah

Melanie Cornelia 1), Nuri Arum Anugrahati2), Christina 3)

Jurusan Teknologi Pangan, Universitas Pelita HarapanJl. M. H. Thamrin Boulevard 1100, Lippo Karawaci,TangerangE-mail: [email protected]

Pengaruh Penambahan Pati Bengkoang TerhadapKarakteristik Fisik dan Mekanik Edible Film


Kegunaan edible film sebagai kemasan primer makanansemakin meningkat. Pati bengkoang dan tapioka dapatdigunakan sebagai sumber pati dalam pembuatan ediblefilm. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukankonsentrasi tapioka dan gliserol dan menentukan jenis asamlemak yang menghasilkan karakteristik fisik dan mekanikterbaik dari edible film dengan penambahan pati bengkoang.Pembuatan edible film dilakukan dengan menambahkanvariasi konsentrasi tapioka dan gliserol dan denganmenambahkan 1% pati bengkoang. Pati bengkoang dapatmenghasilkan edible film dengan elongasi yang cukup baikkarena kandungan amilosa yang cukup tinggi yaitu 23%.Pengaruh variasi konsentrasi tapioka dan gliserol terhadapketebalan, lightness, kuat tarik, persen pemanjangan, dan

laju transmisi uap air diamati. Hasil penelitian menunjukkanbahwa konsentrasi tapioka dan gliserol berpengaruhsignifikan terhadap ketebalan, kuat tarik, persenpemanjangan, dan laju transmisi uap air. Peningkatankonsentrasi tapioka hingga 2% dan konsentrasi gliserol dari0,5% hingga 1% dapat meningkatkan ketebalan dan persenpemanjangan. Peningkatan konsentrasi tapioka dan gliseroljuga meningkatkan kuat tarik dan laju transmisi uap air.Edible film terbaik dihasilkan dari konsentrasi tapioka 2%dan gliserol 0.5%, dalam penelitian ini jenis asam lemakyang digunakan adalah asam lemak stearat dan asam lemakoleat. Hasilnya menunjukkan bahwa jenis asam lemak jugaberpengaruh signifikan terhadap lightness, kuat tarik, persenpemanjangan, dan laju transmisi uap air. Asam lemakstearat memberi pengaruh lebih baik pada karakteristikedible film dibandingkan dengan asam lemak oleat. Asamlemak stearat meningkatkan kuat tarik seiring denganpenurunan elongasi. Penambahan asam lemak stearat dapatmenurunkan laju transmisi uap air edible film dari patibengkoang walaupun dengan penurunan persenpemanjangan.

Kata kunci : Edible film, Pati bengkoang, Asam lemak, Kuattarik, Persen pemanjangan

Sulistioso Giat Sukaryo1, Nurul Laili Arifin2, Sudaryo2,Sudirman 1,3

1Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN)-BATANKawasan Puspiptek, Serpong 15314, Tangerang Selatan2Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir (STTN)-BATAN,Yogyakarta3Jurusan Kimia, FMIPA-UI,Kampus UI Baru, DepokE-mail: [email protected]

Pengaruh Radiasi Gamma Terhadap Sifat MekanikUHMWPE Untuk Tibial Tray


Dalam ortopedi UHMWPE sering digunakan sebagaibantalan materi (tibial tray) pada sendi lutut buatan. Namundalam penggunaannya, keausan bahan UHMWPEmerupakan salah satu faktor utama yang memperpendekumur pakai sendi lutut buatan sehingga diperlukan metodeuntuk meningkatkan sifat mekanik UHMWPE. Tujuanpenelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh radiasisinar gamma terhadap sifat mekanik dan tingkat keausandari UHMWPE sehingga dapat memenuhi kualifikasi bahanbaku pembuatan tibial tray serta mengetahui dosis optimumyang diperlukan UHMWPE agar diperoleh bahan yang tahanterhadap keausan dan memiliki sifat mekanik yang lebihbaik. Pembuatan tibial tray dilakukan dengan metodemolding pressure dengan radiasi gamma. Pembuatan filmUHMWPE dilakukan dengan hot press pada 170 °C selama3 menit dan tekanan 200 kg/cm2. Kemudian film tersebutdipanaskan ke dalam furnace pada 128 oC selama 100menit dan diradiasi dengan irradiator karet alam (IRKA) padadosis 0 kGy, 50 kGy, 100 kGy, 125 kGy dan 150 kGy.Berdasarkan hasil karakterisasi sifat tibial tray dengan XRD,FT-IR, alat uji tarik, alat uji kekerasan, dan alat uji keausan,dapat disimpulkan bahwa efek radiasi terhadap polimerUHMWPE adalah terbentuknya ikatan silang dan degradasibahan. Sehingga, semakin tinggi dosis radiasi dihasilkansifat bahan yang semakin keras serta tahan terhadap aus.Selain itu, dapat diketahui bahwa dosis 100 kGy merupakandosis optimal untuk meningkatkan sifat mekanik bahan.

Kata kunci : UHMWPE, Tibial tray, Hot press, Radiasigamma, Ikatan silang, Degradasi, Dosis radiasi

Guntarti SupeniBalai Besar Kimia dan Kemasan, Kementerian PerindustrianJl. Balai Kimia I Pekayon, Pasar Rebo, Jakarta TimurE-mail : [email protected]

Pengaruh Formulasi Edible Film dari Karagenan TerhadapSifat Mekanik dan Barrier


Edible film adalah film yang terbuat dari satu atau beberapajenis bahan pangan (food grade) dan dapat dikonsumsitanpa menimbulkan pengaruh yang membahayakan.Karagenan merupakan sumber daya alam yang potensial,seiring dengan meningkatnya kepedulian konsumenterhadap lingkungan. Oleh karena itu penelitian pembuatankemasan layak santap (edible film) dari karagenan perluuntuk dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah untukmempelajari pengaruh formulasi pada karakteristik ediblefilm dari karagenan untuk kemasan makanan. Dari hasilpenelitian diperoleh kesimpulan bahwa pada penambahan3% gliserol, semakin besar jumlah karagenan yangdigunakan, maka semakin tebal edible film yang dihasilkandengan kuat tarik dan elongasi yang semakin turun.Sedangkan pada hasil uji Water Vapor Transmission Rate(WVTR), semakin besar jumlah karagenan yang digunakan,WVTR yang dihasilkan semakin rendah. Dari hasil analisissidik ragam, ada perbedaaan yang nyata antara rata-ratahasil pengujian dari kelima persentase karagenan.

Kata kunci: Edible film, Karagenan, Water vaportransmission rate, Gliserol

Rizal Alamsyah dan Enny Hawani LubisBalai Besar Industri Agro (BBIA), Kementerian PerindustrianJl. Ir. H. Juanda No.11 BogorE-mail : [email protected]

Pengolahan Biodiesel dari Biji Nyamplung (CalophyllumInophyllum L) Dengan Cara Purifikasi Kering


Tanaman nyamplung atau hutaulo merupakan tanaman yangtumbuh di banyak tempat di Indonesia. Tanaman inimenghasilkan biji yang mempunyai kadar minyak yang tinggidan dapat diubah menjadi biodiesel. Salah satu masalahdalam proses purifikasi (pencucian) biodiesel kasar adalahkebutuhan air dan energi yang tinggi untuk pemanasan airtersebut. Tujuan penelitian ini adalah untuk melakukanpurifikasi/pencucian kering biodiesel dan menggantikanmetode pencucian dengan air dan proses pengeringan.Percobaan dilakukan dengan mereaksikan minyaknyamplung dengan metanol (MeOH) pada suhu 65ºCmenggunakan katalis NaOH 1% dari berat minyak. Rasiomolar minyak nyamplung dan metanol adalah 1 : 11,5.Pencucian kering biodiesel kasar dilakukan denganpenambahan cleaning agent (CA), arang aktif (AA), dancampuran cleaning agent dan arang aktif (AACA). Pencuciankering dilakukan dengan mereaksikan biodiesel kasardengan CA (1%, 3%, dan 5%), AA (1%, 3%, dan 5%),AACA (1%, 3%, dan 5%) dilanjutkan dengan penyaringanvakum. Hasil percobaan menunjukkan bahwa penambahancampuran CA dan AA (5%) ke dalam biodiesel menunjukkanhasil terbaik dalam memperoleh kandungan fatty acid methylester (FAME) sesuai SNI sebesar 96,5%.

Kata kunci : Biji nyamplung, Biodiesel, Pencucian kering,Purifikasi, FAME

Krisna Lumban RajaPusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) –BATANJl. Lebak Bulus Raya No.49, Pasar Jumat, Jakarta Selatanemail: [email protected]

Tinjauan Tentang Dekomposisi Spinodal Pada CampuranBiner Polimer


Tujuan makalah adalah memaparkan asal usul dekomposisispinodal campuran biner polimer atas latar belakang minatpada aplikasi campuran Polisulfon Polivinilpirolidon yangmengalami dekomposisi spinodal sehingga membuat materigradien menjadi membran hemodialisis. Pembahasanmencakup termodinamika pencampuran, transisi fasa,diagram fasa dan kinetika separasi fasa. Menghitungtermodinamika campuran adalah menghitung fungsi entalpi,entropi, dan energi bebasnya. Mencampur dua polimeradalah untuk mendapat sifat baik dari keduanya, namun sulitkarena alasan entropi. Variabel kontrol supaya tercampurbiasanya suhu dan komposisi. Polimer tergolong materipadat lunak mempunyai sifat istimewa dapat bergabung.Informasi energi bebas terendah karenanya belum cukupmenerangkan tipe struktur yang dapat diperolehnya. Dibahastransisi fasa sistem dua cairan tak dapat bersatu di seluruhproporsi pada suhu tinggi namun terpisah menjadi dua fasabila suhu diturunkan. Diagram fasa menjadi dapat dihitungmempunyai komponen kurva binodal, spinodal, daerahstabil, metastabil, dan tidak stabil. Dekomposisi spinodalterjadi pada daerah tidak stabil dengan difusi terbalikdisebabkan oleh lereng potensial kimia. Pola yang diciptakanacak namun berskala karakteristik.

Kata kunci : Dekomposisi spinodal, Pencampuran, Transisifasa

304

Indeks Kata KunciJurnal Kimia dan Kemasan

Vol.34, No.1 dan No.2, 2012

AAsam lemak, 263

BBiji nyamplung, 287Biodiesel, 287

CCangkang telur, 219CO, 207Curcuma heyneana Val. & v. Zijp, 187

DDegradasi, 272Dekomposisi spinodal, 295Distilasi air- uap, 187Dosis radiasi, 272

EEdible film, 199, 263, 282Elastomeric thermoplastic, 243

FFAME, 287Fotokatalis, 249, 231

GGliserol, 282

HHC, 207Hidroksiapatit, 219Hot press, 272

IIkatan silang, 272Industri penyamakan kulit, 231

KKaemferia pandurata Roxb, 187Karagenan, 282Karbon aktif, 231Katalis komposit, 207Kitosan, 192, 199, 219Kosmetik, 225Krom, 231Kuat tarik, 263

LLiquid natural rubber, 243

MMasker anti polutan, 207Merkuri, 225Metil sinamat, 237Minyak laja gowah, 237

NNanotube array, 249NOx, 207

PPati bengkoang, 263Pencampuran, 295Pencucian kering, 287Pengolahan limbah, 249Persen pemanjangan, 263Polyblend, 243Polyethylene, 243Porogen kitosan, 219Precipitated calcium carbonate (PCC), 231Purifikasi, 287

RRadiasi gamma, 192, 272

SSifat fisik, 192Sifat mekanik, 192Sol-gel, 219Spinning band distillation column, 237

TTapioka termodifilkasi, 199Temugiring, 187Temukunci, 187Tibial tray, 272TiO2, 231, 249TiO2-AC-ZAL, 207Transisi fasa, 295

UUHMWPE, 272

VVerifikasi, 225

WWater vapor transmission rate, 282

305

Indeks PengarangJurnal Kimia dan Kemasan

Vol.34, No.1 dan No.2, 2012

AAloma Karo Karo, 243Annisa Lestari, 225Arief Riyanto, 237Armi Wulanawati, 219Ayu Romawati, 219

BBasril Abbas, 192Bumiarto Nugroho Jati, 231

CChicha Nuraeni, 187, 237Christina, 263

DDeswita, 192, 219, 243Dian Iramani, 243

EEmil Budianto, 192Enny Hawani Lubis, 287Erizal, 192

GGuntarti Supeni, 199, 282

IIkha Muliawati, 207Irma Rumondang, 225

KKrisna Lumban Raja, 295

MMelanie Cornelia, 263Muhamad Ibadurrohman, 207

NNuri Arum Anugrahati, 263Nurul Laili Arifin, 272

RRahyani Ermawati, 231Ratnawati, 249Retno Yunilawati, 187, 237Rizal Alamsyah, 287

SSilvie Ardhanie A., 231Siti Naimah, 231Slamet, 207, 249Sudaryo, 272Sudirman, 192, 243, 272Sulistioso Giat Sukaryo, 272, 219Suryo Irawan, 199

UCAPAN TERIMA KASIH

Dewan Redaksi mengucapkan terima kasih kepada mitra bestari sebagaireviewer yang telah menelaah dan memberi masukan serta rekomendasidalam rangka menjaga mutu jurnal ini sesuai kaidah-kaidah karya tulis ilmiah.Adapun nama-nama mitra bestari sebagai berikut :

NO NAMA INSTANSI1 Drs. Sudirman, MSc, APU BATAN

2 DR. Rike Yudianti LIPI

3 DR. Sunit Hendrana LIPI

Isolasi Metil Sinamat dari Minyak Atsiri Laja Gowah (Alpinia malaccensis (Burm.f.))


237 – 242

Effect Of Liquid Natural Rubber Addition To The Mechanical Properties Of

Elastomeric Thermoplastic / Polyethylene Polyblend ….………….........……………….

Deswita Sudirman, Aloma Karo Karo and Dian Iramani

243 – 248

Potensi Titania Nanotube Array dan Aplikasinya Dalam Produksi Hidrogen dan

Pengolahan Limbah …………………….............………...…………..………………..………


249 – 262

Pengaruh Penambahan Pati Bengkoang Terhadap Karakteristik Fisik dan Mekanik

Edible Film …........………...…………..…………….......………...……........……..……………

Melanie Cornelia, Nuri Arum Anugrahati, Christina

263 – 271

Pengaruh Radiasi Gamma Terhadap Sifat Mekanik UHMWPE Untuk Tibial Tray …....

Sulistioso Giat Sukaryo, Nurul Laili Arifin, Sudaryo, Sudirman

272 – 281

Pengaruh Formulasi Edible Film dari Karagenan Terhadap Sifat Mekanik dan

Barrier…………………... ……….......…………….......………...……..................…...…….......

Guntarti Supeni

282 – 286

Pengolahan Biodiesel dari Biji Nyamplung (Calophyllum Inophyllum L) Dengan Cara

Purifikasi Kering …………………... ............................……...……..................…...…….......


287 – 294

Tinjauan Tentang Dekomposisi Spinodal Pada Campuran Biner Polimer ………….....

Krisna Lumban Raja

295 – 303

Indeks Kata Kunci …………...……….......…………….......………...……..................…...… 304

Indeks Pengarang …………...……….......…………….......………...……..................…...… 305

JURNAL KIMIA DAN KEMASANVolume 34 Nomor 2 Oktober 2012

DAFTAR ISI

ISSN 2088 – 026X

issn 2088 – 026x jurnal kimia dan kemasanbbkk.kemenperin.go.id/images/upload/jkk vol.34 no.2...

Documents