risalah pertemuan ilmiah penelitian dan · pdf filepenelitian yang berkaitan dengan aplikasi...

RISALAH PERTEMUAN ILMIAH

ID0000175

IINIS-ID-006

PENELITIAN DAN PENGEMBANGANAPLIKASI ISOTOP DAN RADIASI

BUKU2KIMIA, LINGKUNGAN,

PROSES RADIASI, DAN INDUSTRI

BADAN TENAGA ATOM NASIONAL, JAKARTA, 1998

.íphkiisi Isotop Jon Rinitasi,

RISALAH PERTEMUAN ILMIAH

PENELITIAN DAN PENGEMBANGANAPLIKASI ISOTOP DAN RADIASI

1997/1998Jakarta, 18-19 Februari 1998 -yo°

' i '

BUKU2

KIMIA, LINGKUNGAN,PROSES RADIASI, DAN INDUSTRI

BADAN TENAGA ATOM NASIONALPUSAT APLIKASI ISOTOP DAN RADIASIJL. CIÑERE PASAR JUMAT KOTAK POS 7002 JKSKL JAKARTA 12070; INDONESIATEL. 7690709 - KAWAT/CABLE: JUMATOM - TELEX 47113 CAIRCA IA FAX. 7691607

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radiasi, 1998 _

Penyunting : KPTP PAIR

1. Dr. F. Suhadi, APU2. Ir. Elsje L. Sisworo, MS, APU3. Ir. Munsiah Maha, APU4. Dr. Ir. Moch. Ismachin, APU5. Dra. Nazly Hilmy, PhD., APU6. Dr. Made Sumatra, MS7. Dr. Ir. Mugiono9. Ir. Wandowo

10. Dr. Yanti S. Soebianto

Ketua merangkap AnggotaWakil Ketua merangkap AnggotaAnggotaAnggotaAnggotaAnggotaAnggotaAnggotaAnggota

PERTEMUAN ILM1AH PENELITIAN DAN PENGEMBANOAN APLIKASIJSOTOP DAN RADIASI (1998 : JAKARTA), Risalah pertemuan ilmiah penelitiandan pengembangan aplikasi isotop dan radiasi, Jakarta, 18-19 Februari 1998 /Penyunting, F. Suhadi (el al.) — Jakarta : Badan Tenaga Atom Nasional,Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998.2jil. ; 30 cm

Isi Jil. 1. Pertanian, Petemakan, dan Biologi2. Kimia, Lingkungan, Proses Radiasi, dan Industri

ISBN 979-95390-6-4 (no. jil. lengkap)ISBN 979-95390-7-2 (jil. 1)ISBN 979-95390-8-0 (jil. 2)

1. Isotop - Kongres I. Judul II. Suhadi, F.

541.388

Alainat Pusat Aplikasi Isotop dan RadiasiJl. Cinere Pasar JumatKotak Pos 7002 JKSKLJakarta 12070

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

PENGANTAR

Sebagaimana pertemuan ilmiah sebelumnya, Pertemuan Iliniah Aplikasi Isotop dan Radiasi

(APISORA) ke-10 yang diselenggarakan oleh Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Atom

Nasional pada tanggal 18 - 19 Februari 1998 bertujuan untuk menyebarluaskan informasi dan hasil

penelitian yang berkaitan dengan aplikasi teknik nuklir dalam bidang Pertanian, Pelemakan, Biologi,

Kimia, Lingkungan, Proses Radiasi, dan Industri. Dengan demikian, ilmu pengetahuan dan teknologi

yang telan dikembangkan dalam bidang ini dapat diketahui dan dimanfaatkan oleh pihak-pihak terkait

untuk kepentingan masyarakat pada umumnya.

Pertemuan ilmiah kali ini dihadiri oleh 152 orang peserta yang terdiri dari para ilmuwan dan

peneliti, serta wakil-wakil dari berbagai instansi pemerintah (Kantor Menteri Negara Lingkungan Hidup,

Puslitbang BULOG, Balitbu Soiok, Balittas Malang, Balitbio Bogor, Balittro Bogor, Balitpa Sukamandi,

Balithi Jakarta, dan Depkes), Perguruan Tinggi (UPN Yogyakarta, Univ. Borobudur Jakarta, Univ.

Diponegoro Semarang, Univ. Brawijaya Malang, Univ. Ándalas Padang, Univ. Padjadjaran Bandung,

dan IPB Bogor), dan Swasta (PT. Perkasa Sterilindo dan PT. Pfizer Indonesia).

Dalam pertemuan ilmiah ini dibahas enam inakalah utama yang dibawakan oleh pejabat senior.

Selanjutnya, dibahas sebanyak 51 inakalah hasil penelitian yang dibagi dalam empat kelompok dan

dipresentasikan secara paralel.

Penerbitan risalah pertemuan ilmiah ini diharapkan dapat menambah suinber informasi dan ilmu

pengetahuan yang berkaitan dengan teknik nuklir bagi pihak yang inembutuhkan untuk menunjang

keberhasilan pembangunan di masa mendatang.

Penyunting,

PLEASE BE AWARE THATALL OF THE MISSING PAGES IN THIS DOCUMENT

WERE ORIGINALLY BLANK

- Penetitian dan Pengembangan Aptikasi fsotop dan Radiasi, / 998

DAFTAR ISI

Pengantar iDaftarlsi iiiLaporan Ketua Panitia Pertemuan Ilmiah vSambutan Direktur Jenderal Badan Tenaga Atom Nasional vii

MAKALAH UNDANGAN

Program Strategis BATAN dalam Aplikasi Teknik NuklirIYOSR. SUBKY 1

Kebijakan Pengelolaan Lingkungan HidupRTM. SUTAMIHARDJA 3

^ ., , Aplikasi Teknik Nuklir dalam Masalah Pencemaran LingkunganMADE SUMATRA 7

. Status Iradiasi Pangan Saat ini dan Arah Pengembangannya:' 7 MUNSIAHMAHA 15

Program Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi di PAIR-BAT AN dalam Pelita VII'"•' "•'• F. SUHADI 23

Teknologi dan Aplikasi Pemercepat Elektronv U M. NATSIR 37

MAKALAH PESERTA (KIMIA, LINGKUNGAN)

Pengaruh iradiasi gamma pada zat warna basa maxilon blue dalam airJ2V WINARTI ANDAYANI, AGUSTÍN S.M. BAGYO, ERMIN K. WINARNO, dan HENDIG

WINARNO 47

Pengurangan warna dan penguraian zat warna direct black 22 dalam air dengan iradiasi gammaÍ1V-» dan aerasi

1 ERMIN K. WINARNO 55

Karakterisasi panasbumi di daerah Sumatra dan Sulawesi Utara dengan menggunakan• A geotermometer T I8OSO4 H20

ZAINAL ABIDIN, WANDOWO, R. RISTIN P.I., DJIONO, dan ALIP 65

_/• Metode ekstraksi sulfur dengan pereaksi kiba untuk penentuan isotop sulfur-34' J EVARISTARISTIN P I , ZAINAL ABIDIN, DJIONO, dan JUNE MELLA W ATI 73

Estimasi laju erosi menggunakan isotop alam l37CsI >* N I T A SUHARTINI, ELLIOT, G.L., MILNE, A.T., dan WAI ZIN 0 0 81

.., ;>, Penentuan parameter penyebaran polutan radioaktif di dalam air tanah"" P. SIDAURUK, BAROKAH A., SYAFALNI, dan WIBAGIYO 89

• ~,,^ , Analisis unsur dalam contoh debu udara di Jakarta secara spektrometri pendar sinar-XYUMIARTI, M. YUSUF, JUNE MELLAWATI, YULIZON MENRY, dan SURTIPANTI, S 95

r\, Penentuan impuritas dalain pengukuran aktivitas radionuklida dengan menggunakan detektor

non diskriminasiNAZAROH dan DADONGISKANDAR 101

111

Penelitian dan Pcngembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1998 _

Distribusi unsur pada sedimen danau Sunter JakartaJUNE MELLAWATI, YUMIARTI, YULIZON MENRY, SURTIPANTI, S., dan TOMIHUTABARAT 107

Konsentrasi strontium-90 pada beberapa jenis sayuran di Jawa TimurEMLINARTI,TUTIKINDIYATI,danMINARNIAFFANDI 117

Pengaruh inusiiii panas dan nnisim luijan terhadap aplikasi formulasi terkendali dimetoat padatanaman kedelaiULFA T. SYAHRÍR, ALI RAHAYU, M. SULISTIYATI, SOFNIE M.Ch., DAN M. SUMATRA 123

MAKALAH PESERTA (PROSES RADIASI DAN INDUSTRI)

Analisis tennogravimetri polimer campuran akrilat-vinil eter hasil "curing" secara radiasiSUGIARTO DANU dan TAKASHI SASAKI 127

Karakterisasi hidrogel poli (vinil alkohol) (PVA) hasil polimerisasi radiasiERIZAL dan RAHAYU C 137

Efek radiasi terhadap inatriks campuran PP/PMMA dan PP/PP-g-PMMAMARSONGKO dan YANTI S. SOEBIANTO 145

Pengaruh emulsifier pada kestabilan lateks LA-TZ iradiasiMADE SUMARTIK., MARGA UT AMA, dan TIT A PUSPITAS ARI 153

Mempertahankan inutu tnakanan tradisional dodol kombinasi iradiasi dan pengemas modifikasiatmosferRINDYP.TANHINDARTO 161

Efek monomer polifungsional pada sifat fisik bahan PVC iradiasiISNI MARLIJANTI, ANIK SUNARNI, dan GATOT T.M.R 169

Karakterisasi polietilen densitas rendah iradiasiKADARJJAH, ISNI MARLIJANTI, dan ANIK SUNARNI 177

Pelapisan permukaan parket kayu kelapa {Cocos nucífera L.) dengan teknik radiasi menggunakanresin epoksi akrilat dan poliester tak jenuhDARSONO, SUGIARTO DANU, dan ANIK SUNARNI 185

Pengaruh sterílisasi radiasi pada kandungan radikal bebas dalam bahan tninuman keríngNURHIDAYATI, SUTJIPTO SUDIRO,danMUNSIAHMAHA 191

Pelapisan permukaan kayu jeungjing (Paraserianthes falcataria (L.) Nielsen) menggunakanresin akrilat dengan teknik radiasiGATOT SUHARIYONO, SUGIARTO DANU, dan MOND JO 199

Pemantauan total alfa di udara dan paparan radiasi gamma di kawasan dan sekitar pusatpembangkit listrik tenaga uap paitonSUT ARMAN dan ASEPWARSONA 211

TL dan PTTL pada kuarsa : dosimetri dosis tinggi untuk proses radiasiMUHAMMAD FATHONY 219

Penentuan lokasi rembesan pada dasar bendungan dengan teknik radioisotop di bendunganNgancar, WonogiriWIBAGIYO, INDROYONO, ALIP, BUNGKUS P., dan HARYONO 229

IV

_ Peneiitian dan Pengembangan Apiikasi Isotop dan Radiasi, 1998

LAPORAN PANITIA PELAKSANAPERTEMUAN ILMIAH PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN

APLIKASI ISOTOP DAN RADIASI X PAIR-BATAN DI JAKARTATanggal 18 - 19 Februari 1998

Yang terhormat,

Bapak Direktur Jenderal Badan Tenaga AtomNasional, para Deputi Direktur Jenderal, Kepala PusatApiikasi Isotop dan Radiasi, serta para peserta PertemuanIlmiah Peneiitian dan Pengembangan Apiikasi Isotop danRadiasi yang berbahagia.

Pada kesempatan ini perkenankanlali kami selakuPanitia Penyelenggara menyampaikan laporan pelaksanaanPertemuan Ilmiah Apiikasi Isotop dan Radiasi ke 10 yangdiselenggarakan pada tanggal 18-19 Februari 1998.

Sebagaimana pertemuan ilmiah sebelumnya,tujuan utama pertemuan ini ialah untuk menyebarluaskanhasil peneiitian yang telan dicapai oleh PAIR agar dapatdimanfaatkan secara maksimal bagi yang memerlukannya.Selain itu, diharapkan melalui pertemuan ini para penelitidalam dan luar PAIR dapat saling bertukar informasi,sehingga dimasa yang akan datang dapat melakukanpeneiitian yang lebih baik melalui kerja sama pada jalurformal dan informal.

Berbeda dari pertemuan-pertemuan sebelumnya,kali ini kami melaksanakannya dengan segala keterbatasandana. Dalam keadaan krisis keuangan yang dialami olehsemua instansi dan lembaga peneiitian, kami masih dapatmelaksanakan pertemuan ilmiah ini. Untuk itu kamimengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepadasemua pihak yang telah berupaya mendanai. Dengan inipula kami menghimbau para peserta untuk dengan penuhantusias mengikuti seluruh persidangan yang ada.

Pada pertemuan kali ini telah terdaftar 132 orang,dengan rincian 60 orang pembawa makalah dan 72 orangpeserta peninjau. Makalah yang dipresentasikan terdiri dari6 makalah undangan, dan 54 makalah biasa (sudahtcnnasuk didalamnya 8 makalah poster).

Tata cara persidangan, persidangan dibagi atassidang pleno dan sidang kelompok yang masing-masingdilaksanakan pada hari ini dan besok. Sidang kelompok

terdiri dari 4 kelompok, yaitu pertanian, peternakan danbiologi, kimia dan lingkungan, serta proses radiasi danindustri. Presentasi poster diadakan pada esok hari sebelumsidang kelompok, yaitu dari pukul 8.15 sampai denganpukul 9.00. Para peserta diharapkan untuk mengikutiseluruh persidangan. Karena keterbatasan dana, makalahundangan tidak dapat dibagikan. Bagi peserta yangmemerlukan supaya menghubungi panitia.

Bagi para pembawa makalah dan team pemeriksamakalah, kami sangat mengharap pengertiannya supayamenyelesaikan makalah secepat mungkin. Untukmempennudah dan mempercepat penerbitan prosiding,penyerahan makalah lengkap beserta disket paling lambattanggal 8 Mei 1998 harus sudah sampai di tangán panitia.Bagi peserta dari luar kota, mohon diperhatikan, bukan cappos.

Pada akhirnya, sekali lagi panitia mengucapkanbanyak terima kasih kepada semua pihak yang telahbersusah payan mengusahakan terselenggaranya pertemuanini. Panitia juga mohon maaf yang sebesar-besarnya apabilaada kekurangan dan kesalahan baik sengaja maupun tidakdalam pelaksanaan pertemuan ini.

Demikianlah laporan kami, semoga pertemuanilmiah APISORA X ini bermanfaat bagi kita semua.

Selamat bersidang dan bertukar informasi. Terimakasih.

Jakarta, 18 Februari 1998Ketua Panitia

Pertemuan Iliniah Peneiitian danPengembangan Apiikasi Isotop

dan Radiasi X

Dr. YANTI S. SOEBIANTO

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

SAMBUTANDIREKTOR JENDERAL

BADÁN TENAGA ATOM NASIONAL

Assalamu 'alaikum Warahmatuliahi Wabarakatuh

Para Undangan, Peserta Pertemuan Ilmiah dan Hadirinyang saya hormati.

Alhamdulillah, pagi hari ini kita bersama-samadapat berkumpul lagi di tempat ini untuk mengikuti acarapeinbukaan pertemuan ilmiah "Penelitian danPengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi" yangdiselenggarakan oleh Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi(PAIR) •• BATAN selama 2 hari, dan tanggal 18 sampaidengan 19 Februari 1998. Pertemuan ilmiah penelitian danpengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi ini sudahmerupakan salah satu acara kegiatan tahunan PAIR.Pertemuan yang sebentar lagi akan resmi dibuka ini adalahmerupakan pertemuan yang kesepuluh kalinya. Padapertemuan-pertemuan yang lalu juga sudah dibahasberbagai hasil penelitian dan pengembangan aplikasi isotopdan radiasi diberbagai bidang. Pada pertemuan ini akandibahas hasil-hasil penelitian dan pengembangan aplikasiisotop dan radiasi dalam bidang pertanian, peternakan,biologi, kimia, lingkungan, proses radiasi, dan industri.

Hadirin yang saya hormati,

Pertemuan seperti ini sangat penting artinya bagiilmuwan sebagai ajang tukar menukar informasi, berbagaipengalaman untuk memperluas cakrawala serta wawasanmasing-masing. Dengan saling membuka diri, danmengemukakan "interest masing-masing, memungkinkanuntuk terbukanya peluang kerja sama antara satu penelitidengan peneliti lainnya baik dalam satu instansi maupunberbeda instansi untuk mewujudkan hasil yang lebih besardan lebih bermanfaat. BATAN melalui Pusat AplikasiIsotop dan Radiasi ditugasi untuk mengembangkan aplikasiisotop dan radiasi diberbagai bidang untuk tujuankesejahteraan umat manusia. Beberapa penelitian danpengembangan ini sudah ada hasilnya dan bahkan sudahada yang dapat dimasyarakatkan baik berupa paketteknologi, produk, infonnasi maupun tnetodologi. Hasil-hasil tersebut mungkin dapat Saudara ikuti melaluipemaparan di dalam sidang-sidang kelompok nantinya.

iSelain dari hasil tersebut, pengetahuan, keahlian,dan pengalaman yang dimiliki oleh para peneliti sertatersedianya fasilitas penelitian yang makin bertambah baikmerupakan modal yang sangat penting untuk melanjutkankegiatan-kegiatan penelitian untuk mencapai hasil yanglebih baik dimasa mendatang.

Hadirin yang terhormat,

Beberapa bulan belakangan ini negara kita dilandakrisis moneter yang tentunya sangat berpengaruh terhadapkemampuan negara dalam menyediakan dana bagipembangunan. Menurunnya kemampuan ini ditandaidengan adanya penjadwalan kembali beberapa proyekpembangunan dan dampaknya juga dirasakan oleh parapeneliti yang menerima dana penelitian semakin mengecilakibat apresiasi nilai rupiah tersebut. Sudah saatnya parapeneliti meningkatkan kegiatan kemitraan dengan pihakluar sebagai pengguna akhir hasil penelitian ataupundengan mitra dari berbagai instansi terkait sehingga dicapaisinergisme kegiatan. Kita tidak dapat lagi bergantungkepada sumber dana tradisional, yaitu dana yang diperolehmelalui DIP/DIK.

Walaupun begitu saya yakin para peneliti akanmampu menghadapi masalah ini secara bijaksana melaluipenyusunan kembali kegiatan penelitiannya berdasarkanskala prioritas masing-masing.

Hadirin yang saya hormati,

Pada kesempatan ini saya juga inginmenyampaikan penghargaan kepada semua pesertapertemuan ilmiah ini, te ruta ma kepada peserta dari luarBATAN yang telah berpartisipasi dalam mensukseskanpertemuan ini. Selamat berseminar, semoga seminar iniberjalan lançar, sukses dan memberikan manfaat untuk kitasemua.

Akhirnya dengan mengucapkan "Bismillahirroh-manirrohim" pertemuan ilmiah "Penelitian danPengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi" ini secararesmi saya nyatakan dibuka.

Atas perhatian para hadirin saya ucapkan lerimakasih.

Wassalamu 'alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Jakarta, 18 Februari 1997

DIREKTUR JENDERALBADAN TENAGA ATOM NASIONAL

Ir. M. IYOS R. SUBKI, M.Sc

vu

_ Peneiitian dan Pengembangan Apiikasi Isotop dan Radiasi, 1998

PROGRAM STRATEGIS BATAN DALAM APLIKASI TEKNIK NUKLIR

M. Iyos R. Subki

Badan Tenaga Atom Nasional

PENDAHULUAN

Indonesia adalah suatu negara kepulauan yangberada pada posisi yang sangat strategis di daerahkhatulistiwa, yaitu menghubungkan benua Australia danAsia dan samudra Pasifik dan Hindia. Ikliinnya yangmenyenangkan, kekayaan alamnya yang beragam sertajumlah penduduknya yang melebihi 200 juta, menjadíkanIndonesia sebagai suatu negara yang inempunyai potensibesar dalam suinber daya manusia (SDM) dan sumber dayaalain (SDA) untuk berkembang menjadi negara kuat dikawasan Asia-Pasifik.

Menghadapi Era Globalisasi yang akan dimulaipada perniulaan abad ke-21, yang ditandai dengan eraperdagangan bebas, investasi bebas serta ketenaga kerjaanbebas, negara-negara yang kurang manipumengeinbangkan dan inemanfaatkan IPTEK untukmengembangkan ekonomi nasionalnya akan menghadapikesulitan untuk bersaing. Pengalaman inenunjukkan bahwapada zaman sulit sekarang ini industri yang menggunakanbahan baku impor tidak kompetitif dan sukar bersaingdengan industri yang menggunakan bahan baku lokal.

BATAN adalah leinbaga penierintah yang khususinenangani IPTEK nuklir, yang harus menjawab tantanganbagaimana BATAN melalui IPTEK nuklir dapatmeningkatkan pengabdiannya untuk keselamatan,kesehatan dan kesejahteraan bangsa melalui peinanfaatanpotensi yang dimilikinya. Untuk menunjang program yangkoinpetitif dan komparatif, mutlak diperlukan suatununusan VISI BATAN yang realistis berdasarkan tugasdan fungsi BATAN menurut Undang-undang RepublikIndonesia No. 10/1997 tentang Ketenaganukliran, yangdiikuti oleh rumusan rencana strategis (Renstra) yangmeinuat sasaran-sasaran jangka panjang serta strategi

pencapaiannya dengan tahapan-taliapan yang jelas. Renstratersebut dijabarkan dalani bentuk program lima talumandan program tahunan.

Rencana strategis Apiikasi Teknik Nuklir,haruslah dikembangkan berdasarkan skenario yangmenggambarkan keadaan masa sekarang, dan keadaanyang ingin dicapai di masa depan dengan tahapan yangmenjelaskan rencana jangka pendek, menengah danpanjang. Karakterisasi yang dipakai adalah : budaya,sumber daya manusia, iptek dan kesejahteraan. Dalammencapai sasaran yang diinginkan pelaksanaan programharuslah ditunjang dengan jaringan informasi yang luasyang meliputi :• Jaringan iiifonnasi intern Organisasi• Jaringan informasi skala Nasional• Jaringan iiifonnasi skala Internasional

Untuk memperjelas penjabaran program slrategisBATAN dalani Apiikasi Teknik Nuklir, dibahas masalah-masalah sebagai berikut :

PENGEMBANGAN KEBIJAKSANAAN APLIKASITEKNIK NUKLIR ABAD-21

Penjelasan mengenai kebijaksanaan ApiikasiTeknik Nuklir tersebut terlihát pada Gambar 1, yangmeliputi karakter : Sosial ekonomi budaya (Sosekbud),SDM, Iptek dan Mitra kerja yang diharapkan potensialmenjadi pengguna hasil. Program menetapkan kondisi yangakan dicapai yang didasarkan kepada kondisi karaktersekarang dengan memasukkan parameter yangmempengaruhi seperti Infra Struktur dan Manajemen sertajangka waktu pencapaian.

Lingkungan- Tantangan ^- Masalah | ( =Tujuan=

. sosekbud >- Peluang I

Ide

Ferjuangan(Rencana + Program)

Ide

Cambaranmasadepan

- Budaya-SDM- Iptek- Mitra-Ekon

SDMInfrastrukturManajemen

Gambar I.

KarakterisasiMasa depan dan kondisi sosial, ekonomi serta

budaya (sosekbud) yang diharapkan dijelaskan sebagaiberikut :• Budaya ; Waktu, kerja, ilmu, litbang, industri, teamwork• SDM : Kreativitas litbang, inovasi industri,

manajemen, integritas yang tinggi denganimtaq (iman dan taqwa)

• Iptek : Ilmu -*- teknologi —— industri- produk kualitas tinggi :

inovasi industri -*- hasilguna- jasa kualitas tinggi

• Mitra : - industri — usaha bersaina yang salingmenguntungkan

- lembaga- hubungan internasional

• Sosek : 41 > inflasi

Program IptekRumusan program Iptek yang akan dikembangkan

harus dicari dari tantangan, masalah dan peluang dengandidukung oleh SDM, infrastruktur dan manajemen sepertiterlihát pada Gambar 2.

Peneîitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998-

Tantangan

Masalah

Peluang

SDM

Infrastruktur

Manajemen

Ganibar 2.

Kita ingin mengembangkan Iptek yang dapatmencapai situasi masa depart yang diharapkan, yaitutercapainya tujuan dan sasaran yang diinginkan

Dimensi Iptek Nuklir Abad-21• Landasan Ilmu Dasar (Fisika, Kimia, Biologi,

Informatika) yang kuat.• Instrumentasi dan Alat yang canggih seperti : Mesin

peniercepat zarah. Mesin berkas ion, Reaktor plasma.• SDM yang unggul.

PROGRAM JANGKA PENDEK DAN JANGKAPANJANG APLIKASI TEKNIK NUKLIR ABAD-21

Program meliputi bidang-bidang sebagai berikut :

Pertanian Berkclanjutan• Mutasi tanaman pangan, untuk jangka panjang juga

dilakukan untuk tanaman industri dan holtikulturasesiiai pennintaan pasar. Peneîitian biologi molekularmulai diaktifkan.

• Sterile Insect Technique (SIT) dengan radiasi. Terutamaditckankan untuk menunjang program nasional(serangga lokal).

• Peternakan, terutama untuk menunjang programnasional di bidang peternakan seperti mencari komposisibaru inakanan tambaban, radiovaksin, inseminasi, dll.

• Pengawetan makanan sesuai permintaan pasar.Dikembangkan pemakaian Mesin Berkas Elektron disamping sinar gamma.

Memperbaiki Keschatan Manusia• Biologi radiasi terapan dan terapi radiasi unluk berbagai

penyakit (kanker, efek mutagenic, dan carcinogenic dariradiasi dosis rendah dan zat kimia beracun akibat siklusradiasi, dll).

• Kedokteran nuklir untuk diagnostik (fimgsi otak danjantung. hipothiroid untuk bayi, biologi molekular, dll).

• Senyawa bertanda untuk kedokteran nuklir danbiomolekul bertanda untuk biologi molekular.

• Sterilisasi radiasi produk kesehatan dan jaringan biologi.• Peneîitian nutrisi meinakai perunut.• Peneîitian lingkungan (peneîitian polusi dengan teknik

nuklir dan perunut).

Suplai Air Berkclanjutan• Pendekatan model untuk peneîitian : sumber, dinamik,

polusi air tanah.• Pendekatan model peneîitian pengaruh air permukaan

dan sedimen.• Pendekatan model untuk intrusi air laut.• Desalinasi air laut dengan reaktor nuklir.

Lingkungan Kelautan yang Bersih dan Aman• Melakukan kajian dan pemantauan aspek pencemaran

bahan radioaktif pada lingkungan kelautan {cleanermarine environment)

• Peneîitian ekologi di sekitar lokasi instalasi nuklir daninstalasi pengolahan limbah radioaktif.

Jasa dan Produk dari Aplikasi Teknik NuklirPertanian, industri, dan kesehatan : Jasa seperti

sterilisasi, pengawetan makanan dan kosmetika denganradiasi, NDT, gauging, dan perunut dalam industri dangeotennal, kedokteran nuklir, análisis bahan, pelapisanpermukaan, shrinkable materials, dll.

Produk seperti : radioisotop, radiofarmaka, danbiomolekul bertanda, RIA, IRMA, mutan tanaman,radiovaksin, pakan ternak, peralatan kedokteran nuklir,lateks alam iradiasi, jaringan biologi untuk implantasi(tulang dan amnion).

Jasa konsultasi dan pendidikan.

Aplikasi Isotop dan Radiasi dalam Industri danLingkungan• Proses radiasi untuk produksi material baru,

menggunakan Mesin Berkas Elektron sesuai permintaanpasar, terutama menggunakan indigenous materials.

• Uji tak rusak untuk kendali mutu.• Nucleonic control system untuk peningkatan efisiensi

proses (process control and optimization).• Perunut untuk peningkatan efisiensi proses dan

diagnosis untuk kerja peralatan proses.• Pengolahan limbah dan bahan pencemar non radioaktif

(membersihkan gas buang industri dan bahan beracunlainnya dengan Mesin Berkas Elektron).

• Teknik nuklir untuk análisis polutan.• Aplikasi isotop untuk pengembangan sumber daya alam

(panas bumi dan minyak bumi, dll).

Dokumentasi Kegiatan dan Penyebarluasan Hasil yangDiperoleh• Scmua hasil peneîitian harus didokumentasikan dengan

baik menurut sistem terbaru.• Penyebarluasan hasil dilaksanakan menurut sistem

infonnasi yang canggih.

KESIMPULAN

Dari uraian Program Strategis Batan dalamAplikasi Teknik Nuklir dapat diambil kesimpulan sebagaiberikut :• Program haruslah didasarkan pada pemecahan masalah

dengan memperhatikan kondisi SDM, Infrastruktur dandilaksanakan menurut sistem manajemen yang baik.

• Tujuan program adalah untuk kesejahteraan masyarakat,yaitu impact sosial-ekonomi dengan memperhatikanlingkungan dan budaya.

• Dalam menyusun dan melaksanakan program, haruslahbertumpu pada U.U. No. 10/1997 tentangKetenaganukliran.


KEBIJAKAN PENGELOLAAN LINGKUNGAN HIDUP

RTM. Sutamihardja

Staf Ahli Menteri Lingkungan Global, Kantor Menteri Negara Lingkungan Hidup

Da lam Repelita I pertumbuhan ekonotni masihsangat bergantung pada penyediaan sumberdaya alam danjasa lingkungan hidup seperti bahan galian, hasil lautan,liutan, lahan subur, keindahan alam, dan sumber daya air.Potensi sumber alam dan lingkungan tersebut masih amatsedikit yang sudah dikenali. Sementara itu, pertumbuhanekonomi masih memerlukan lebih banyak sumber alam danjasa lingkungan hidup. Oleh karena itu, sasaran pentingdalam pembangunan lingkungan hidup adalahmeningkatnya pengenalan jumlah dan mulu sumber alamserta jasa lingkungan yang tersedia di alam, pengenalantingkat kerusakan, penggunaan, dan kcmungkinanpengembangannya. Sasaran ini erat kaitannya denganpengembangan sistem tata guna sumber alam yang lebihadil dan lebih merata. Pengenalan daya dukung lingkunganyang tepat akan membantu pencapaian sasaran penataanruang yang lebih efisien, efektif, dan berwawasanlingkungan. Alokasi kegiatan peinbangunan ke dalamruang yang tepat berdasarkan daya dukung lingkunganakan lebih mudah dilakukan.

Berbagai sumber alam telah digunakan dalampembangunan selaina ini. Karena kurang hati-hati dalampemanfaatannya, banyak sumberdaya alam dan lingkunganhidup yang inakin menurun jumlah dan mutunya, seliinggamanfaatnya makin berkurang. Sementara itu, di masadepan pembangunan akan makin beranekaragam danmemerlukan dukungan sumber alam dan lingkungan yanglebih beranekaragam pula. Oleh karena itu, diperlukanpemeliharaan sumber alam dan lingkungan hidup yangmasih utuh agar kesempatan bagi pembangunan yang lebihberanekaragam di masa depan tidak berkurang. Dalamhubungan itu, perlu disisihkan sebagian dari ekosistemalam yang masih utuh dijadikan kawasan konservasi alam,yang diperlukan sebagai penyediaan plasma nutfah gunapembudidayaannya di masa depan, misalnya denganrekayasa genetik.

Dalam Repelita VI kurang lebih 10 persen dariekosistem alam perlu disisilikan untuk keperluan tersebut,dalam bentuk suaka alam, suaka margasatwa, tamannasional, hutan lindung, dan sebagainya.

Di samping itu, dipelihara pula keanekaragamanhayati yang terdapat di luar kawasan konversi di daerahpedesaan dan Iain-lain. Terpeliharanya kawasan konversi,hutan lindung, keanekaragaman hayati, dan ekosistemkhusus. Wilayah daerah aliran sungai (DAS), terumbukarang dan hutan bakau merupakan sasaran yang pentingbagi pembangunan dan perlindungan lingkungan.

Kemampuan sistem pengelolaan lingkunganhidup menentukan keberhasilan upaya pelestarian ftingsilingkungan. Sistem pengelolaan ini terdiri dari organisasidan tata cara, ínulai dari pusat sampai ke daerah. Dalambentukan ini, juga termasuk institusi dan organisasipemerintah, dunia usaha, dan inasyarakat. Pada waktu ini

kerusakan lingkungan hidup se ring kali disebabkan olehsistem pengelolaan yang bclum efektif dan efisien. Olehkarena itu, sasaran pengelolaan lingkungan hidup lainnyaadalah terbentuknya sistem kelembagaan yang lebih efisiendan efektif, mulai dari tingkat pusat sampai ke daerah, baikdalam lingkungan pemerintah, dunia usaha maupunorganisasi masyarakat. Sasaran ini mencakup pulaterbentuknya kelembagaan dalam sistem pembiayaanlingkungan hidup, organisasi pelaksanaan dan pengawasandan sistem informasi serta komunikasi sosialnya. Dengansistem pengelolaan yang efektif, peran serta masyarakatdalam pembangunan lingkungan hidup akan meningkat.

Kerusakan sumber alam dan pencemaranlingkungan hidup pada umumnya disebabkan oleh kegiatanpembangunan yang kurang memperhatikan daya dukunglingkungan hidup. Limbah industri dan rumah tangga yanglangsung dibuang ke dalam sungai dan sistem perairanalamiah atau ke udara menimbulkan biaya sosial yangmakin besar bagi masyarakat baik dalam bentuk biayauntuk kesehatan, menurunnya produktivitas danpendapatan karena sakit, tidak berfungsinya sungai untukmendukung kegiatan pcrikanan dan penyediaan air minum,dan sebagainya. Limbah bahan berbahaya dan beracun (63)yang dibuang sembarangan ke dalam lingkungan akanmematikan kemampuan dan fungsi lingkungan hidupdalam mendukung perikehidupan. Oleh karena itu, sasaranyang penting pula adalah terkendalinya pencemaranperairan dan udara yang disebabkan oleh kegiatanpembangunan atau cara hidup masyarakat.

Diantara berbagai sektor yang menimbulkanpencemaran lingkungan, sasaran pengendalian pencemaranyang terpenting diantaranya adalah sektor perhubungan,energi, pertanaian, pertambangan, dan industri. Dari segilokasi, sasaran pengendalian pencemaran lingkungan hidupyang terpenting adalah daerah padat penduduk dan padatpembangunan, seperti daerah Gresik - Bangkalan -Mojokerto - Surabaya - Sidoarjo - Lamongan, pantai utaraJawa, Jakarta - Bogor - Tangerang - Bekasi, Bandung Raya,Bagian Timur Kalimantan Timur, Lhok Seumawe, Medan- Belawan, Ujung Pandang, dan Bali. Sasaran lain adalahpengendalian pencemaran di 101 sungai terpenting diseluruh Indonesia yang sudah mengalami pencemaranberat.

Meskipun pantai Indonesia terhitung pantai yangterpanjang di dunia, karena kepadatan penduduk danpemanfaatannya tidak merata, beberapa bagian pantai telahmengalami kerusakan. Sebagian besar terumbu karang danhutan bakau di sepanjang pantai Pulau Jawa, Selat Malaka,dan Bali telah rusak. Daerah pantai ini juga merupakandaerah yang padat pembangunan, baik berupa.pembangunan pemukiman, industri maupun perhubungan.Dengan demikian, mutu perairan pantai juga mengalamipenurunan sehingga manfaatnya bagi kegiatan budi daya

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radiasi, 1998-

laut. pariwisata, dan Iain-lain menjadi semakin berkurang.Olah karena itu, sasaran pembangunan lingkungan hidupdalam kaitannya dengan daerah pantai ini adalahterkendalinya kerusakan pantai dan terpeliharanya mutudan fungsi kavvasan pantai untuk berbagai keperluanpembangunan, terutama bagi keperluan peningkatankesejahteraan penduduk miskin yang banyak terdapat didaerah pantai.

Sebagai akibat penggunaan yang berlebihan tanpaupaya pelestarian ftingsinya. banyak lahan subur yang telahberubah menjadi kritis. Di daerah seperti ini lahan tidakdapat memberikan hasil yang memadai bagi penduduknyasehingga penduduk menjadi lebih miskin. Tanah kritistersebut dapat ditingkatkan produktivitasnya denganteknologi yang memadai. Rehabilitasi tanah kritis akanmemberikan lapangan kerja dan sumber pendapatan bagipenduduk yang miskin menjadi sasaran yang penting untukmeningkatkan kesejahteraan petani dan meningkatkanfungsi lingkungan hidup. Sasaran tersebut dikaitkandengan rehabilitasi wilayah DAS. Sekurang-kurangnya 39DAS telah mengalami penurunan mutu dan harusdipulilikan fungsinya.

KEBLJAKSANAAN PEMBANGUNAN LINGKUNGANHIDUP PADA REPELITA VI

Kebijaksanaan pembangunan lingkungan hiduppada Repelita VI meliputi (a) pemilihan lokasipembangunan; (b) pengurangan produksi limbah; (c)pengelolaan limbah; (d) penetapan baku mutu lingkungan;(e) pelestarian alam dan rehabilitasi sumber daya alam danlingkungan hidup; dan (f) pengembangan kelembagaan,peran serta masyarakat, dan kemampuan sumber dayamanusia.

a. Pemilihan Lokasi Pembangunan. Bertambahlajunya pertumbuhan dan kegiatan pembangunan padaRepelita VI menuntut peningkatan efisiensi penggunaansumberdaya alam dan lingkungan. Untuk menghindaripemborosan penggunaan sumberdaya alam dan kerusakanlingkungan. pemilihan lokasi yang tepat untuk setiapkegiatan merupakan pertimbangan utama dan pertamadalam pembangunan.

Pemilihan lokasi pembangunan didasarkan padakemampuan atau daya dukung lingkungannya, yangmeliputi kemampuan menyediakan bahan baku, menerimadainpak yang terjadi dan daya dukung lingkungan tersebut.Kegiatan inventarisasi sumberdaya alam dan lingkunganmerupakan kegiatan utama yang perlu dilakukan. Kegiatanini erat kaitannya dengan penetapan kawasan lindung danpemanfaatan kawasan budi daya serta penempatan lokasipembangunan yang tepat dalam pola tata ruang nasionaldan daerah.

b. Pengurangan Produksi Limbah. Peningkatanefisiensi produksi dalam bidang industri, pertambangan,transportasi. energi. perumahan, dan Iain-lain terusditingkatkan. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangiproduksi limbah yang berupa B3, limbah cair, limbahpadat. dan limbah gas yang langsung dibuang ke

lingkungan alam. Efisiensi produksi tersebut dapatdilakukan melalui pemilihan bahan baku, pengembanganteknologi, pemanfaatan ulang dan Iain-lain sehinggalimbah yang dihasilkan makin berkurang. Di samping itu,dikembangkan pula pengaturan kualitas dan kuantitaslimbah yang dapat dibuang ke media lingkungan hidup.

c. Pengelolaan Limbah. Penyediaan fasilitaspenampungan dan pengelolaan limbah secara terpusat danmemadai akan terus ditingkatkan untuk memberikesempatan bagi para investor untuk mengolah limbahnya.Bagi kegiatan usaha skala kecil penyediaan fasilitaspenampungan dan pengolahan limbah serta pembinaannyayang lebih efektif juga diupayakan peningkatannya.

Pengendalian pencemaran air akan dilaksanakandengan memusatkan perhatian pada sungai dan danau yangmempunyai fungsi strategis dan atau yang telah mengalamidegradasi fungsi. Selain itu, ditingkatkan pula pencegahanintrusi air laut ke dalam air bawah tanah, terutama padakawasan padat pembangunan. Hal itu dilakukan melaluipenataan ruang, pengembangan teknologi, penetapan bakumutu lingkungan dan baku mutu limbah, penerapankebijaksanaan insentif dan disinsentif, serta peran sertamasyarakat.

Sementara itu, pengendalian pencemaran udara diperkotaan dan kawasan industri dikembangkan melaluipenurunan emisi polutan udara dari setiap sumber,pemilihan teknologi yang tepat, pembangunan ruangterbuka hijau, dan taman kota. Di samping itu, jugadilakukan pengembangan pengelolaan lalu lintas kota yangdapat memperlancar arus kendaraan bermotor danpengembangan sistem angkutan kota yang efisien danefektif. Demikian pula pemakaian sumber energi yang lebihbersih terus dikembangkan.

Pencegahan pencemaran laut dilakukan melaluipembinaan serta peningkatan pengawasan dan penegakanhukum. Khusus dalam penanggulangan pencemaran olehminyak di laut diusahakan agar perusahaan di bidangperminyakan, pengangkutan, dan pelabuhan mampumenanggulangi dan mencegah terjadinya pencemaran olehininyak. Pengendalian pencemaran laut ini diarahkan untukmeningkatkan kualitas perairan, terutama pada wilayahstrategis, yaitu wilayah tujuan wisata, kawasan pelabuhandan jalur padat pelayaran, wilayah penambangan lepaspantai, serta wilayah yang secara ekologis peka terhadapkerusakan lingkungan.

Dalam upaya pemeliharaan dan perlindunganlingkungan hidup terus dikembangkan dan ditingkatkankerjasama regional dan internasional. Kerjasama ini,terutama berkaitan dengan masalah lingkungan global,meliputi masalah meningkatnya suhu bumi karenapemakaian bahan bakar fosil yang berlebihan dankebakaran hutan, perubahan iklim, menipisnya lapisanozon, serta pencemaran di laut lepas.

d. Penetapan Baku Mutu Lingkungan. Tingkatpencemaran lingkungan suatu daerah dapat ditetapkanberdasarkan kemampuan lingkungan tersebut dalammenerima bahan pencemaran. Kemampuan lingkunganuntuk menerima beban pencemaran tanpa harusmenimbulkan dampak négatif yang berarti dinyatakan


dalam baku mutu lingkungan. Baku mutu ini selanjutnyadijadikan acuan untuk mengevaluasi dampak dar i setiapkegiatan pembangunan terhadap lingkungan. Sesuaidengan sifat dan potensi wilayah yang berbeda-beda, bakumutu lingkungan dari setiap wilayah akan berbeda. Bakumutu lingkungan yang baik merupakan sasaran dalampembangunan lingkungan yang ingin dicapai. Sementaraitu, pencapaian baku mutu limbah merupakan strategibertahap untuk mencapai tujuan baku mutu lingkunganmelalui pengaturan sektoral dan regional. Penetapan bakumutu lingkungan dan baku mutu limbah dilanjutkan dandituntaskan dalam Repelita VI, baik pada tingkat nasionalmaupun tingkat propinsi yang belum ada ketetapannya.Penyusunan baku mutu pada tingkat nasional dan bakumutu pada tingkat wilayah atau propinsi dilakukansedemikian rupa, sehingga baku mutu pada tingkat wilayahatau propinsi tidak lebih longgar daripada baku mutu padatingkat nasional.

e. Rehabilitas! dan Pelcstarian Sumber DayaAlam dan Lingkungan Hidup. Dalam rangkamelaksanakan pembangunan yang pada hakekatnyamerupakan pemanfaatan sumber daya alam dan lingkunganhidup, masalah terganggunya fungsi kelestarian sumberdaya alam dan lingkungan hidup tidak dapat dihindarkan.Untuk menjaga agar sumber daya alam dan lingkunganhidup tetap berfungsi sebagai penyangga kehidupan danmeinberi manfaat sebesar-besarnya bagi kesejahteraanmasyarakat, pelestarian, dan rehabilitasi sumber daya alamdan lingkungan hidup terus ditingkatkan.

Rehabilitasi lahan kritis dengan pendekatanpengelolaan DAS terus ditingkatkan dan dilakukan secaralebih terpadu, demikian pula halnya dengan penangananlahan pasca tambang.

Plasma nutfah yang merupakan bahan bakupenting unluk pembangunan di masa depan, terutama dibidang pangan, sandang, papan, obat-obatan dan industri,dikembangkan dan dilestarikan bersama denganmempertahankan keanekaragaman biologinya. Pelestarianekosistem alamiah tersebut menduduki prioritas utamadalam penyelamatan plasma nutfah dan fungsi ekosisteinlainnya dalam berbagai bentuk seperti kawasan konversi,hutan lindung, dan pelestarian keanekaragaman hayati.

Pengamanan sumber daya laut dan pesisir yangberupa terumbu karang, rumput laut, dan hutan bakau dariperusakan dan pemanfaatan yang berlebihan terusditingkatkan untuk mencegah kerusakan sumber daya alamtersebut dan memelihara kelestariannya.

f. Pengembangan Kelembagaan, Peran SertaMasyarakat, dan Kemampuan Sumber Daya Manusia.Kemampuan kelembagaan yang menangani masalahlingkungan hidup ditingkatkan. Pengembangankelembagaan tersebut mencakup peningkatan kemampuanmanajemen aparatur, penyediaan prasarana yang memadaidalam pelaksanaan pengelolaan lingkungan hidup, danpembentukan kelembagaan pengendalian dampaklingkungan di daerah yang pesat pembangunannya agarmasalah pengendalian dainpak lingkungan dapat ditanganidengan lebih baik.

Pengembangan kelembagaan juga meliputipengembangan dan penyempurnaan perangkat hukum,peraturan perundang-undangan, prosedur, dan koordinasiantar sektor dan antar daerah dalam upaya pengelolaansumber alam dan lingkungan hidup. Sejalan denganpengembangan kelembagaan, dilakukan peningkatanketerpaduan penanganan masalah lingkungan kedalamsetiap kegiatan pembangunan baik sektoral maupun daerah,dan kedalam proses pengambilan keputusan. Sektorprioritas yang perlu memasukkan kebijaksanaan yangberkaitan dengan perlindungan fungsi lingkungan, antaralain adalah keuangan (fiskal dan moneter) ; undustri danpertambangan, pertanian, dan kehutanan; transmigrasi;perhubungan dan pariwisata; pembangunan daerah;peinukiinan dan perumahan, perkotaan dan pedesaan;energi; pengembangan dunia usaha; kelautan dankedirgantaraan; kependudukan; serta ilmu pengetahuan danteknologi.

Peran serta masyarakat merupakan salah satusyarat utama bagi kerberhasilan usaha pengendalian danpelestarian lingkungan. Oleh karena itu, akses masyarakatkepada sumber daya alam dan kemudahan memperolehmodal usaha akan ditingkatkan agar dapat membcripeluang yang lebih besar kepada masyarakat dalampengendalian dan pelestarian lingkungan. Akses dankemudahan ini terutama ditujukan kepada pendudukmiskin baik di daerah perkotaan dan di daerah pedesaan.Di samping itu, didorong pula kerjasama antara Pemerintahdan masyarakat, Pemerintah dan dunia usaha, serta antaramasyarkat dan dunia usaha di dalam pembangunanlingkungan.

Tingkat peran aktif masyarakat berkaitan eratdengan keberadaan, kemampuan dan kualitas organisasisosial dan organisasi kemasyarakatan yang berkecimpungdalam bidang lingkungan hidup serta tingkat pengetahuandan kesadaran masyarakat tentang lingkungan.Sehubungan dengan itu, akan diupayakan untukmeningkatkan keterlibatan organisasi kemayarakatanseperti organisasi keagamaan, adat, profesi, pemuda,wanita, pramuka, dan pelajar, baik formal maupun informalyang berada di daerah pedesaan dan perkotaan, dalampengelolaan lingkungan hidup dan membina pengetahuanserta kemampuannya, sehingga peran serta lembagainasyarakat akan lebih efektif.

Peningkatan peran serta masyarakat dalampengelolaan lingkungan hidup diarahkan agar menjangkaulapisan yang lebih luas. Oleh karena itu, ketersediaaninformal yang berkenaan dengan kelestarian sumber alamdan lingkungan hidup akan dikembangkan dan diperluassehingga pengetahuan dan kesadaran masyarakat lebihmeningkat. Hal ini dilakukan, baik melalui pelatihan,penerangan. pendidikan dalam dan luar sekolah sertapemberian penghargaan, rangsangan dan dorongan kepadamasyarakat.

Secara keseluruhan kemampuan dan kualitassumber daya manusia, baik aparatur pemerintah,masyarakat maupun dunia usaha yang berkecimpung didalam pengelolaan sumber daya alam dan lingkunganhidup, terus ditingkatkan.

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Jsotop dan Radiasi, 1998

APLIKASI TEKNIK NUKLIR DALAM MASALAH PENCEMARANLINGKUNGAN

Made Sumatra

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATANID0000119

ABSTRAK

APLIKASI TEKNIK NUKLIR DALAM MASALAH PENCEMARAN LINGKUNGAN Radioanalisisdan teknik perunut merupakan dua metode teknik nuklir yang dapat digunakan dalam masalah pencemaran lingkungan.Dua jenis metode radioanalisis yang sering digunakan adalah análisis aktivasi netron (AAN) dan spektrometri fluoresensisinar-X. Kedua metode ini digunakan untuk análisis logam. Teknik perunut dengan senyawa bertanda radioaktifdigunakan untuk mempelajari nasib suatu bahan pencemar dalam suatu sistem lingkungan. Validasi dari setiap metodeanálisis yang bam dikembangkan sangat penting mengingat masalah pencemaran iingkungan berkaitan erat denganmasalah pelaksanaan hukum.

ABSTRACT

APLICATION OF NUCLEAR TECHNIQUES ON ENVIRONMENTAL POLLUTION PROBLEMSRadioanalysis and tracer technique are the nuclear techniques that can be used on environmental pollution problems.Neutron activation analysis (NAA) and X-ray fluoresence (XRF) spectrometry are the two methods that are usedfrequently on such problems. These methods are used for metal analysis. Tracer technique with radioactive labelledcompounds are used to study the fate of the pollution substances in environmental systems. It is very important tovalidate every new developed analysis method, due to the environmental pollution problem closely related to the lowenforcement.

PENDAHULUAN

Definisi: Lingkungan hidup adalah kesatuan ruangdengan semua benda, daya, keadaan, dan makhluk hidup,termasuk manusia dan perilakunya, yang mempengaruhikelangsungan perikehidupan dan kesejahteraan manusiaserta makhluk hidup lain.Pasal 1, UU No 23 Th. 1997 tentang PengelolaanLingkungan Hidup (1).

Masalah pencemaran lingkungan dewasa ini sudahmenjadi permasalahan global dan sudah tidak mengenalbatas-batas negara. Penggunaan batubara sebagai sumberenergi di Inggris dapat menimbulkan hujan asam di negara-negara Skandinavia. Kebakaran hutan di Kalimantan danSumatera asapnya selain mencemari udara di lokasikebakaran, juga menimbulkan masalah di negara-negaratetangga kita di Malaysia, Singapura dan bahkan sampaike Thailand bagian selatan. Masalah yang paling hangatdewasa ini adalah pemanasan global dan penipisan lapisanozon di atmosfer. Pemanasan global terutama disebabkanoleh peningkatan kadar CO2 di udara, sebagai hasilpembakaran bahan bakarfosil (batubara, minyak bumi dangas alam), yang mengakibatkan efek rumah kaca. Penipisanlapisan ozon disebabkan oleh penggunaan gas-gas yangbersifat sangat stabil secara besar-besaran dalam industriseperti penggunaan gas kloro-fluorokarbon (freon) dan metilbromida. Gas-gas ini naik ke lapisan atas atmosfer bumisampai mencapai lapisan ozon yang akhirnya bereaksidengan molekul ozon. Para ahli iklim dan kesehatanmenghawatirkan, jika emisi gas CO2 dan gas freon makin

ineningkat, dikhawatirkan akan menimbulkan perubahaniklim dengan berbagai konsekuensinya dan peningkatankejadian kanker kulit karena radiasi sinar UV yang sampaike pennukaan bumi makin meningkat. Masalah pemanasanglobal dan penipisan lapisan ozon merupakan isu-isulingkungan global. Di tingkat regional dan lokal isu-isulingkungan lainnya tidak kalah pentingnya karena secaranyata dirasakan akibatnya oleh penghuni wilayah yangbersangkutan. Berbagai aktivitas manusia di bidang industri,perdagangan, transportas!, pertanian dsb. pastimenghasilkan limbah yang pada akhirnya akan terbuangke lingkungan dan secara langsung maupun tidak langsungmempengaruhi kualitas lingkungan hidup. Hal ini telahlama disadari oleh hampir semua pemerintah danmasyarakat di semua negara, baik di negara maju maupundi negara sedang berkembang. Maka di banyak negaradibentuk badan-badan atau lembaga-lembaga perlindunganlingkungan, misalnya Environmental Protection Agency diAmerika Serikat. Untuk Indonesia, Pemerintah menugasiMenteri Negara Lingkungan Hidup untuk mengelolalingkungan hidup di Indonesia. Telah banyak usaha dankegiatan yang dilakukan oleh Kantor Menteri NegaraLingkungan Hidup. Di bidang peraturan dan perundang-undangan telah diterbitkanUndang-undang Nomor 4 Tahun1982 tentang Ketentuan-ketentuan Pokok LingkunganHidup yang kemudian diperbarui menjadi Undang-undangNomor 23 Tahun 1997 tentang Pengelolaan LingkunganHidup (UU No 23/1997) (1). Selain itu telah puladikeluarkan Peraturan Pemerintah Nomor 20 Tahun 1990tentang Pengendalian Pencemaran Air (PP. No. 20/1990),Peraturan Pemerintah Nomor 51 Tahun 1993 tentang

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998 _

Analisis Mengenai Dampak Lingkungan (PP. No. 51/1993)dan Keputusan Menteri Kependudukan dan LingkunganHidup Nomor KEP-ü3/Men.KLH/VI/1993 tentang BakuMutu Liinbah Cair (2,3,4).

Dalam lampiran PP. No. 20/90 ditetapkan KadarMaksimum berbagai parameter lingkungan: fisika, kimia,mikrobiologik dan radioaktivitas untuk air golongan A (airminum), golongan B (air baku air minum), golongan C (airuntuk perikanan dan peternakan) dan golongan D (untukpertanian, perkotaan, industri, pembangkit listrik tenagaair).

Untuk melaksanakan ketentuan dalam lampiranPP. No. 20/1990 tentang kadar maksimum berbagaiparameter, dibutuhkan suatu laboratorium yang mampumalaksanakan análisis parameter-parameter lingkunganyang dimaksud. Prosedur análisis yang diperlukan dapatdiadopsi dan prosedur-prosedur yang telah dipakai secarabaku di negara-negara maju. Namun dalam jangka panjangalangkah baiknya kalau kita dapat menetapkan mctodeanálisis sendiri sesuai dengan kondisi di Indonesia. Setiapmet ode baru yang dikembangkan harus diuji validitasnyasehingga memenuhi standar internasional. Hal ini memer-lukan penelitian dan studi yang dilaksanakan dengankesungguhan hati.

Pencemaran lingkungan oleh bahan kimia,terutama bahan kimia organik, dalam perjalanannyadipengaruhi oleh berbagai pengaruh alami (udara, sinarmatahari, suhu, mikroorganisme) akan berubah menjadisenyawa baru. Senyawa baru yang terbentuk boleh jadikurang beracun atau lebih beracun dibandingkan senyawaasal/induknya. Seringkali mekanisme perubahan Strukturkimia yang terjadi sangat kompleks, sehingga dari satusenyawa induk terbentuk lebih dari satu senyawaturunannya. Telah banyak studi yang dilakukan di luarnegeri dan hasil-hasilnya dapat kita pelajari dari literatur.Namun perlu disadari bahwa kondisi lingkungan di luarnegeri tempat studi-studi tersebut dilakukan, sangat berbedadengan kondisi lingkungan di Indonesia. Hal inimenyebabkan perbedaan proses peruraian dan métabolismesehingga memberikan hasil yang berbeda. Karena itu studiserupa perlu dilakukan di Indonesia. Tujuan uraian dalammakalah ini ialah untuk menjelaskan tentang potensiaplikasi teknik nuklir dalam masalah pencemaranlingkungan, sebagai teknik yang saling melengkapi(complementary) dengan teknik-teknik análisiskonvensional.

PENCEMARAN LINGKUNGAN

Menurut Pasal 1 butir 12 dari UU. No. 23/1997,pencemaran lingkungan hidup adalah masuknya ataudimasukkannya makhluk hidup, zat energi dan /ataukomponen lain ke dalam lingkungan hidup oleh kegiatanmanusia, sehingga kualitasnya turun sampai ke tingkattertentu yang menyebabkan lingkungan hidup tidak dapatberfungsi sesuai dengan peruntukkannya.

Hampir tidak ada kegiatan manusia yang tidakmenghasilkan limbah dalam berbagai bentuknya (padat,cair, gas). Apabila tidak dikelola dengan baik, sebagianbesar limbah tersebut akan masuk mencemari lingkungan

yang dapat menimbulkan berbagai konsekuensi antara laingangguan kesehatan, dan kerugian ekonomi.

Dasar acuan untuk menentukan suatu komponenlingkungan tercemar atau tidak tercemar adalah baku mutulingkungan yang ditetapkan melalui Peratuan Pemerintah.Pada saat ini Indonesia baru memiliki baku mutu air yangditetapkan melalui PP. No. 20/1990. Dalam PP tersebutdijelaskan bahwa yang dimaksud dengan baku mutu airadalah batas atau kadar makhluk hidup, zat, energi ataukomponen lain yang ada atau harus ada dan/atau unsurpencemar yang ditenggang adanya dalam air pada sumberair tertentu sesuai dengan peruntukannya. Makhluk hidup,zat, energi dan komponen lainnya dinamakan parameter-parameter yang bila kadar maksimumnya dilampaui berartiair yang mengandungnya dinyatakan tercemar. Parameter-parameter yang dimaksud teardiri dari:1. Parameter fisika yang meliputi: bau, jumlah zat padat

terlarut, kekeruhan, rasa dan warna.2. Parameter kimia yang meliputi : pH, logam-logam, anion

anorganik, dan senyawa organik.3. Parameter mikrobiologik yang meliputi: koliform tinja

dan total koliform.4. Parameter radioaktivitas yang meliputi: aktivitas alpha

dan aktivitas beta.

Dalam Pasal 9 dari PP. No. 20/1990 disebutkanbahwa: Metode análisis untuk setiap baku mutu air dan bakumutu liinbah cair ditetapkan oleh Menteri, yang dalam halini adalah Menteri yang ditugasi mengelola lingkunganhidup. Karena sampai saat ini metode yang dimaksud belumditetapkan oleh Menteri Lingkungan Hidup, sedangkankebutuhan análisis yang berkaitan dengan pelaksanaanAMDAL dan sengketa lingkungan perlu dilakukan, makalaboratorium pelaksana menggunakan metode yangdisesuaikan dengan kondisi dan peralatan yang merekatniliki. Ada beberapa buku acuan (5, 6, 7) yang secarainternasional dijadikan pegangan untuk análisis air dan airlimbah. Metode-metode análisis dalam buku-buku tersebutsemuanya merupakan metode konvensional, dalam arti tidakmenggunakan teknik nuklir, kecuali untuk análisisradioaktivitas. Analisis logam dilakukan denganspektrometri serapan atom (SSA) sedang senyawa organikdianalisis dengan teknik kromatografi gas (KG) dankromataografi cair kinerja tinggi (KCKT).

Seperti telah disebutkan dalam uraian sebelumnyabahwa, senyawa-senyawa organik dapat termetabolisme danterurai menjadi senyawa lain karena pengaruh keadaanlingkungan. Sebagai contoh: DDT, suatu insektisidaorganoklorin mengalami métabolisme dan peruraian sepertipada gambar 1 (8).

Struktur kimia hasil peruraiannya ditentukanberdasarkan metode-metode spektrometri , NMR-proton danC-13, Infra Merah (IR) Ultra Violet (UV) dan SpektrometriMassa. Pemurnian dari hasil-hasil peruraian dilakukandengan cara-cara kromatografi.

TEKNIK NUKLIR

Teknik Nuklir yang dapat diaplikasikan untukmenangani masalah lingkungan dapat dibagi menjadi dua

- Ptntlitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

yaitu Teknik Radioanalisis dan Teknik Perunut (TracerTechnique) (9).1. Radioanalisis didefinisikan sebagai aplikasi peristiwa-

peristiwa radioaktivitas dalain kimia analitik (9). Salansatu radioanalisis yang banyak digunakan dalainanálisis sainpel yang berasal dari lingkungan adalahanálisis aktivasi netron (AAN). Pelaksanaan AAN terdiridari dua langkah pokok yaitu pertama aktivasi sampeldengan cara penembakan berkas netron terhadap sampeldan kedua, studi terhadap sampel yang telah menjadiradioaktif. Prinsip reaksi aktivasi dalain AAN adalahreaksi (n, y), inti atom unsuryang ditembak menangkapsatu netron, menjadi unsur radioakatif memancarkansinar y.

Misalnya:

59Co ( n, y ) ""Co (E 1173 keV dan 1332 keV)l9*Hg ( n, y ) 197Hg (E 77 keV)

Identifikasi unsur didasarkan pada energi sinar y yangdipancarkan sampel. Netron yang digunakan dalainNAA adalah netron termal yang berasal dari reaktoratom. Netron tennal merupakan netron yang mudahditangkap oleh hampir semua inti atom, terutama intiatom logam-logam berat. Maka NAA terutamadigunakan untuk análisis pencemaran logam-logamberat. Selain reaktor atom, netron dapat pula dihasilkandari generator netron 14 MeV. Dalain liai ini netronyang dihasilkan adalah netron cepat. Generator netronterutama digunakan untuk AAN radionuklida berumurpendek.

Seperti telah disebutkan di atas, langkah ke duadalam AAN setelah sampel menjadi radioaktif adalahmelakukan studi terhadap zat radioaktif tersebut. Halini dilakukan menggunakan analiser saturan ganda(Multi Channel Anallyzer) dengan detektor Nal (TI) tipelubang atau detektor Ge (Li). Detektor Nal (TI) memilikiefisiensi pencacahan yang lebih tinggi dibandingkandengan detektor Ge (Li), namun Ge (Li) memilikiresolusi yang lebih baik. Hal ini diperlihatkan dalamilustrasi yang diberikan oleh Westennark (10) dalainpengukuran NAA sampel had Phocana phocana Lin.)menggunakan detektor Nal (TI) dan Ge (Li) (Gainbar 2dan 3).Pada Gambar 2 (detektor Nal [TI] ) terlihat puncak pada70 keV yang berasal dari l97Hg. Dengan menggunakandetektor Ge (Li) (Gambar 3) puncak pada 70 keVterpisah menjadi puncak 68 keV yang berasal dari sinar-X '97Au dan puncak 77 keV yang berasal dari sinar y""Hg.Puncak 68 keV berasal dari kontaminasi unsur Au padasampel, dan setelah ditelusuri, Westennarkinenyimpulkan kontaminasi tersebut berasal dari guntingyang dipakai untuk mempersiapkan sampel. Dari kasusini dapat ditarik pelajaran betapa pentingnya kehati-hatian dan kecermatan dalam mempersiapkan sampel.Teknik sampling, alat untuk sampling dan wadahsampel dan alat-alat untuk menangani sampel perlubenar-benar bebas dari kontaminasi mengingat kepekaan

teknik AAN. Prosedur sampling perlu diikuti dengancermat.

Kepekaan AAN setara dengan SSA untuk hampirsemua unsur. Disamping itu, AAN mempunyai beberapakeunggulan yaitu (11):• Dapat dipakai untuk menentukan secara serentak

beberapa unsur dalam satu sampel.• Aktivasi dilakukan langsung terhadap sampel tanpa

perlu terlebih dahulu perlakuan dengan reaksi kimiasehinggaterhindar dari kontaminasi yang disebabkanoleh pereaksi yang terkontaminasi. Hal ini berlakuuntuk semua jenis matriks sampel seperti tanah, air,jaringan hewan, dan tanaman.

• Perlakuan kimia setelah aktivasi (pasca iradiasi),misalnya untuk pemisahan unsur-unsur sangatdipermudah dengan kebebasan menggunakan teknikpengemban (carrier technique).

Disamping keunggulan yang telah disebutkan, perlujuga dikemukakan beberapa keterbatasannya yaitu:• Mengingat AAN berdasarkan sifat-sifat inti atom,

teknik ini tidak memberikan informasi tentangStruktur kimianya. Misalnya merkuri (Hg) sebagaipencemar lingkungan dapat berupa Hg + \ +Hg-CH3,CH3-Hg-CH3, C6H5 - Hg - C6H5 dsb. Struktur-Strukturtersebut tidak dapat diungkapkan dengan AAN.Untuk menentukan strukturnya diperlukan teknik-teknik kroinatografi dan spektrometri massa.

• Makin rendah kadarnya dalam sampel, berarti makinrendah cacah yang dihasilkannya, yangmengakibatkan simpangan baku (standard deviation)semakin tinggi.

Indonesia memiliki tiga reaktor atom yang dapatdigunakan untuk AAN, masing-masing berlokasi diSerpong, di Bandung dan di Yogyakarta.

Radioanalisis lain yang semakin banyak digunakanuntuk análisis unsur adalah spektrometri fluoresensisinar-X QC-Ray Fluoresence, XRF). Teknik ini tidakmemerlukan reaktor atom. Sinar X yang dibutuhkandapat berasal dari tabung sinar X atau dari sumberradioaktif seperti l09Cd, "Fe dan MIAm. Sampel yangdianalisis disinari dengan sinar-X, sehingga terjadieksitasi elektron. Elektron yang tereksitasi akan kembalike keadaan dasar (ground state) sambil meinancarkanfluoresensi sinar-X. Identifikasi unsur dilakukanberdasarkan energi fluoresensi yang dipancarkan dankadarnya (kuantitatif) diukur dengan pencacahan.

2. Teknik Perunut

Teknik perunut adalah cara untuk mengikutiperjalanan nasib (fate) suatu senyawa kimia bertandaradioaktif termasuk metabolit dan hasil degradasinyadalam suatu sistem/lingkungan. Dalam masalahlingkungan, teknik ini terutama digunakan untukmempelajari tingkah laku suatu bahan kimia beracunyang digunakan untuk tujuan tertentu sehingga langsungmaupun tidak langsung berakibat pada pencemaranlingkungan. Contoh yang jelas adalah aplikasi pestisidauntuk mengendalikan hama tanaman, vektor penyebabpenyakit dan serangga perusak bangunan. Hanya

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. ï 998-

sebagian kecil pestisida yang diaplikasikan (misalnyadengan penyemprotan atau penebaran), yang mengenaitanaman maupun hama sasaran. Sebagian akanditerbangkan angin ke tempat lain, atau masuk ke dalamair dan ta nah Bagaimana nasib selanjutnya daripestisida tersebut ?. Teknik perunut dengan senyawabertanda radioaktif merupakan satu-satunya cara untukmempelajarinya.

Kita keinbali pada contoh pestisida. Pestisida yangsecara harfiah diterjemahkan sebagai zat pembunuhhama adalah senyawa kimia (sebagian besar senyawaorganik) yang umumnya dibuat secara si metis. Jenisbahan aktif pestisida yang telah terdaftar di Komi siPestisida dan diizinkan untuk digunakan di Indonesiasangat banyak ( + 300 jenis).Semuanya pasti telah dipelajari tingkah lakunya dilingkungan yang dalam hal ini di lingkungan ncgara-negara produsennya yang beriklim dingin. Keadaanlingkungan di Eropa inaupun di Amerika Serikat tentusangat berbeda dengan di Indonesia. Ambil misalnyacontoh daerah gambut yang dibuka untuk pertanian.Tidak satupun negara di dunia yang secara mendalamtelah mempelajari sifat-sifat fisiko-kimia danmikrobiologis daerah gambut. Pembukaan lahanpertanian pasti akan disusul dengan pemakaianpestisida. Kita ambil contoh herbisida 2,4-D, salah satujenis herbisida yang banyak digunakan di Indonesia.Menurut literatur (12) 2,4-D terurai di lingkunganmenjadi oerbagai senyawa seperti terliliat pada Gambar4.

Pertanyaannya : Bagaimana sifatnya di daerahgambut ? Apakah tidak terjadi pelindian yangmenyebabkan penceinaran air tanah/air sumur ? Hal inidapat dipelajari dengan teknik perunut, menggunakan2,4-D bertanda C-14 radioaktif. Penandaan dapatdilakukan pada gugus aromatis atau gugus asamnyatergantung kebutuhan studi. Perlu juga disadari padasaat ini senyawa bertanda ini perlu diimport dari luarnegeriyangharganyacukupmahal. Rata-rata harganya10 US dolar per mikrocurie senyawa bertanda,tergantung sukar tidaknya cara síntesis yang diperlukan.Síntesis 2,4-D dilakukan menurut reaksi kimia (13)(Gambar 5).

Kalau kita inginkan 2,4-D bertanda digugusaromatiknya, maka kita menggunakan bahan 2,4diklorofenol yang bertanda C-14 pada cincin benzena.Kalau kita ingin 2,4-D yang bertanda di gugus asamnyakita menggunakan asam kloroasetat yang bertanda C-14 pada atom karbon gugus - CH, -Harga bahan dasar senyawa bertanda tentu lebih murandari harga hasil sintesisnya.

Studi tentang 2,4-D hanya salah satu contoh daripenerapan teknik perunut dalam masalah lingkungan.Penerapan teknik ini tentu dapat dilakukan untuksenyawa-senyawa lain tergantung pada permasalahanyang hendak dipecalikan. Perlu diingat bahwa teknikperunut hanya merunut perjalanan senyawa bertandadan hasil degradasi /metabolitnya yang masihmengandung bagian molekul yang radioaktif. Struktur

kimia hasil degradasi/metabolitnya ditentukan denganteknik kromatografi dan teknik spektrometri.

Salah satu tugas Pusat Produksi Radioisotop(PPR) Batan di Serpong adalah mensintesis senyawa-senyawa bertanda. Pada saat ini PPR baru mensintesissediaan radiofarmaka untuk keperluan rutnah-rumah sakit kedokteran nuklir (14). Seyogianya dimasa yang akan datang PPR juga dapat mensintesissenyawa-senyawa bertanda lain untuk keperluanpenelitian.

KESIMPULAN

Dari uraian yang telah dilakukan dapatdisampaikan kesimpulan :1. Aplikasi teknik nuklir dalam masalah lingkungan

meliputi duabidang pokok yaitu bidang radioanalisisdan teknik perunut dengan senyawa bertanda radioaktif.Radioanalisis meliputi AAN dan XRF.

2. Penggunaan teknik nuklir bersifat saling melengkapi(complementary) dengan teknik-teknik konvensionalseperti SSA dan teknis spektrometri.

3. Kecermatan dan ketelitian dalam mempersiapkansampel parameter lingkungan sangat diperlukan untukmencegah kontaminasi mengingat tingkat kepekaanteknik nuklir sangat tinggi.

4. Masalah penceinaran lingkungan berkaitan erat denganmasalah hukum. Hasil análisis yang bias akibatkontaminasi sampel akan membawa konsekuensihukum.

DAFTAR PUSTAKA

1. ANONIMOUS :Undang-undang Republik IndonesiaNomor 23 Tahun 1997 tentang PengelolaanLingkungan Hidup.

2. ANONIMOUS Peraturan Pemerintah RepublikIndonesia Nomor 20 Tahun 1990 tentangPengendalian Penceinaran air.

3. ANONIMOUS Peraturan Pemerintah RepublikIndonesia Nomor 51 Tahun 1993 tentang AnalisisMegenai Dampak Lingkungan.

4. ANONIMOUS Keputusan Menteri Kependudukan danLingkungan Hidup Nomor KEP-03/Men.KLH/VI/1993 tentang Baku Mutu Limbah Cair.

5. RODIER.J., Analysis of Water, John Willey & Sons,New York (1975).

6. GREENBERG, A.E., TRUSSEL, R.R., CLESCERI,L.S., eds., Standard Methods for the Examinationof Water and Wastewater, 6th ed. American PublicHealth Association, American Water WorksAssociation, Water Pollution Control Federation,Washington (1985).

10

-Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

7. EATON, A.D., CLESCERI, L.S., GREENBERG, A.E.,eds., Standard Method for the Examination of Waterand Wastewater, 19* ed., American Public HealthAssociation, Washington (1995).

8. O'BRIEN, R.D., Insecticides, Action and Metabolism,Academic Press New York (1967). 67.

9. DAS, H.A., FAANHOF, A., VANDERSLOOT, H.A.,Environmental Radioanalysis, Elsevier, Amsterdam(1983) 7.

10. WESTERMARK,T., Activation Analysis of Mercuryin Environmental Studies. Edvance in ActivationAnalysis (LENIHAN, J. M., THOMSON, S. J.,and GUINN, V. P. eds) Vol. 2 , Academic Press,London (1972)60.

11. SCHULZE, W., Activation Analysis: Some BasicPrinciples. Edvance in Activation Analysis,(LENIHAN, J. M. A., THOMSON, S. J. eds) Vol.1, Academic Press, London (1969) 3.

12. AIZAWA, H., Metabolic Maps of Pesticides, AcademicPress, New York (1982) 91.

13. SITTIG, M., ed., Pesticide Manufacturing and ToxicMaterials Control Encyclopedia, Noyes DataCorporation, New Jersey (1980) 229.

14. WANGSAATMADJA, A. H. R., Peran Iptek nuklirdibidang formasi sebagai unsur pendukungpemenuhan kebutuhan dasar manusia, PidatoPengukuhan Ahli Peneliti Utama Bidang Farmasi,Pusat Produksi Radioisotop, Batan, Serpong, 30Desember 1997.

Clf y-cn-/~\ci

COOH

DDA

D D T'I

Dtchlorobcnzophcnone

Cl

DDD

Gambar 1. Alur inetabolisme DDT (8).

11

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiast, 1998-

cacah

o too ¡oo

nomar saluran

Gambar2. Sepktrum gamma Hg dari 0,26 g hatiPhocana phocana Lin. Iradiasi denganfluks netron 4 x 1012 n cm'2 df1 selamakurang lebih 25 jam di reaktor nuklirNorwegia JEEP II. Pencacahan dilakukandengan detektor Nal ( TI ) tipe lubangselama 5 menit. Cacah pada 70 keV 250000cacah. Kadar Hg yang ditemukan dalamsampel : 1570 ng Hg per g sampel.

1I7U

cacah« '«' to

Au K

M

201"I

VI

100 200

nomor saluran

300

Gambar 3. Sampel yang sama seperti pada Gambar 2. Dicacah dengan detektor Ge(Li) selama 5 menit. Puncak 70 keV dari gambar 2 terpisah menjadipuncak 68 keV (sinar-X dari l97Au) sebanyak 33000 cacah dan puncak 77keV(197Hg) sebanyak 17000 cacah. Cacah total menjadi 50000 cacah, samadengan seperlima cacah yang diperoleh dengan detektor Nal (TI).

12

- I'enehtian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiaa, 1998

OCM2CO2H

OCH2CO2H

OCII2CO2H

OCH2CO2M

OCH2CO2MCl

CI

(jambar 4. Alur métabolisme 2,4-D.*. Alternatif lokasi penandaan C-14 pada melekul 2,4-D.

OH

ClCICM,COOH

M»OM

OCMjCOOH

ROH

Cl

esterg a r a n t a m i n a

Gainbar5. Reaksi síntesis 2,4-D*. Alternatif lokasi penandaan C-14 pada pereaksi pembuatan 2,4-D bertanda Reaksi dapat

diteruskan satnpai pembentukan ester atau garam amina yaitu bentuk-bentuk knnia 2,4-Dyang digunakan dalam formulsi.

13


STATUS IRADIAS1 PANGAN SAAT INI DAN ARAH PENGEMBANGANNYA

Munsiah Maha

Pusat Aptikasi Isotop dan Radiasi, BATAN ID0000120

ABSTRAK

STATUS IRADIASI PANGAN SAAT INI DAN ARAH PENGEMBANGANNYA. Iradiasi pangan telahditeliti, diuji dan dikaji secara mendalam selama lebih dari 40 tahun, dan saat ini telah memasuki tahap tinggal landasuntuk penggunaan komersial di banyak negara. Sekitar 40 negara telah melegalisasi penggunaannya untuk berbagaijenis atau kelompok pangan, dan sekitar 60 ¡radiator komersial telah memberikan jasa iradiasi pangan di 29 negara.Codex Alimentarius Commission telah mengeluarkan Standar Umum Pangan Iradiasi pada tahun 1983 dengan batasmaksimum dosis iradiasi rata-rata yang diserap pangan 10 kGy. Pengumuman terbaru yang dikeluarkan WHO padabulan September 1997 menyatakan bahwa batas 10 kGy tersebut seharusnya ditiadakan saja, karena bukti ilmiahmenunjukkan pangan tetap arnan dikonsumsi meskipun diiradiasi sampai 75 kGy, asal tidak terjadi perubahan citarasa secara berlebihan, dan mikroba patogen sudah terbunuh. Perkembangan iradiasi pangan di negara maju terutamadi Amerika telah meningkat belakangan ini, dan diharapkan hal ini akan diikuti pula oleh negara-negara lain. DiIndonesia, teknologi ini telah dilegalisasi sejak tahun 1987, dan enam jenis atau kelompok pangan sudah boleh diiradiasiuntuk tujuan komersial. Teknologi iradiasi masih perlu dikembangkan dan dimasyarakatkan agar dapat dimanfaatkansecara luas, melalui harmonisasi peraturan antarnegara dan peningkatan pengetahuan masyarakat. Selain itu, teknikiradiasi untuk beberapa keperluan, baik yang menggunakan dosis rendah, sedang maupun tinggi masih perlu dimantapkanatau dikembangkan agar penerapannya lebih efektif, efisien, dan ekonomis.

ABSTRACT

PRESENT STATUS OF FOOD IRRADIATION AND TREND OF ITS DEVELOPMENT Foodirradiation has been studied, tested and evaluated intensively for more than 40 years, and at present, this technologyhas been taking-off for commercial use ini many countries. Some 40 countries have approved its application forvarious food items on groups of food, and about 60 commercial irradiators have been providing irradiation services forfood in 29 countries. In 1983, Codex Alimentarius Commission adopted a Codex General Standard for Irradiated Foodwith average irradiation dose limit not exceeding 10 kGy. The latest WHO press release on September 1997 statedthat the maximum 10 kGy limit should not be there, since scientific evidences indicated that food irradiated even upto 75 kGy was safe to be consumed, as long as the sensory quality was acceptable and pathogenic organisms had beenkilled. The development of food irradiation in advanced countries, especially in USA is very significant lately, andhopefully this will be followed by other countries. In Indonesia, application of this technology has been approved since1987, and six items or groups of food have been cleared for commercial irradiation. Further development and introductionof the technology are still needed to widen its application and to increase public awareness through harmonization ofregulations among countries and dissemination of information. In adition, irradiation techniques for some specificpurposes using either low dose, medium or high doses should be established to support effective, efficient and economicalapplication.

PENDAHULUAN

Penelitian dan pengembangan teknologi iradiasipangan yang kita kenal saat ini telah mengalami perjalananpanjang selama lebih dari 40 tahun. Dalam sejarah teknologipangan, belum ada satu pun teknologi lain yang telahmelalui penelitian, pengujian, sorotan, tantangan danperdebatan yang demikian banyak seperti iradiasi. Hal inimengakibatkan tersedianya sejumlah besar publikasi ilmiahtentang iradiasi pangan yang meliputi aspek kimia, fisika,mikrobiologi, toksikologi, gizi, keamanan, fasilitas,teknologi, ekonomi, pengawasan, pengaturan, dansebagainya. Bibliografi tentang iradiasi pangan terutamayang dipublikasi dalam media internasional telah diterbitkansecara berkala oleh Federal Research Centre for Nutrition,Jerman sejak tahun 1974 sampai sekarang (1). Informasidan bukti ilmiah yang telah tersedia, selanjutnya dijadikan

balian pertimbangan oleh para pakar dan peinbuat kebijakanuntuk mengesahkan dan merekomendasikan penggunaaniradiasi sebagai salali satu teknologi baru atau alternatif yangaman dan bermanfaat (2-5).

Berbagai manfaat dapat diperoleh dari penerapaniradiasi pangan, antara lain untuk mengurangi kehilanganpascapanen, meningkatkan keamanan pangan,meningkatkan perdagangan pangan, dan mengurangi polusiatau kerusakan lingkungan akibat penggunaan bahan kimia.Saat ini, teknologi iradiasi telah digunakan secara komersialatau telah berada pada tahap tinggal landas di banyaknegara, namun volume pangan iradiasi yang diproduksimasih sangat sedikit bila dibandingkan dengan yangdiproses menggunakan teknologi lain (6). Hal ini disebabkanpenggunaannya belum meluas akibat masih kurangnyapengetahuan masyarakat, produsen atau industri pangan,dan juga pejabat pemerintah tentang teknologi ini, serta

15

Penehrian Jan Pengembangan Aplilcasi Isotop dan Radiasi, 1998-

hainbatan perizinan. Selain itu, berbagai kendala teknismasih perlu diselesaikan agar teknologi iradiasi dapatditerapkan secara lebih efektif, efisien dan ekonomis.

Daiam makalah ini akan diuraikan secara singkatstatus iradiasi pangan secara global dan statusnya diIndonesia, serta arah pengembangan selanjutnya untukmeny elesaikan berbagai masalah teknis dan non-teknis yangmasih ada.

STATUS IRADIASI PANGAN SECARA GLOBAL

Penggunaan Komersial

Sampai akhir tahun 1996, teknologi iradiasipangan sudah dilegalisasi penggunaannya oleh sekitar 40negara, namun belum semua negara tersebutmemanfaatkannya, karena sebagian belum memiliki fasilitaskomersial (7-9). Pembangunan fasilitas iradiasi khususuntuk pangan saja belum layak secara ekonomi, karenapermintaan pengguna jasa iradiasi masih terbatas.Umumnya, fasilitas iradiasi yang digunakan untukmengiradiasi pangan hingga saat ini, menipakan ¡radiatorserbaguna yang digunakan pula untuk mengiradiasi produknon-pangan terutama alat-alat kesehatan untuk tujuansterilisasi. Sampai Juli 1996, baru 29 negara yang melakukaniradiasi pangan secara komersial dengan menggunakan 59¡radiator, dan 6 ¡radiator baru sedang dibangun di beberapanegara. Jumlah perusahaan yang membuat ¡radiator gammaada 13 buah, dan ¡radiator berkas elektron dan sinar X ada15 buah (8).

Pada umumnya, fasilitas iradiasi pangan yang telahberoperasi hingga saat ini menggunakan radiasi gamma dariradionuklida Cobalt-60, dan baru beberapa buah yangmenggunakan berkas elektron yaitu di Odessa (Ukrania),di Roskilde dan Glostrup (Denmark), di Vannes (Prancis),di Ames (Amerika), di Yazd (Iran), di Bergamo dan Padoa(Italia) dan Wlochy (Polandia) (7,8,10). Produk pangan yangpaling banyak diiradiasi ialah : rempah, bumbu masak dansayuran kering, produk beku (udang, paha kodok dan dagingayain), dan umbi-umbian (kentang, bawang bombay danbawang putih). Negara yang paling banyak memberikan iziniradiasi pangan ialah Afrika Selatan yang termasuk pulasebagai salah satu negara yang banyak melakukan iradiasipangan secara komersial.

Perkembangan di Negara Maju

Perkembangan iradiasi pangan di Eropa dalambeberapa tahun terakhir ini relatif sedikit bila, dibandingkandengan perkembangan di beberapa negara berkembang,terutama bila dilihat dari jumlah pemberian izin iradiasiuntuk berbagai produk baru. Perkembangan perizinan yangperlu dicatat terjadi di Inggris yang melegalisasi iradiasi10 jenis produk pangan (1991), Kroasia yang melegalisasi34 jenis produk (1994), Prancis yang menambahkan izinkeju camembert (1993). Italia yang menambahkan izinrempah, bumbu dan sayuran kering (1996). dan Polandiayang menambahkan izin sayuran kering (1995).Perkembangan di negara maju yang menonjol terlihat di

Amerika dengan dioperasikannya ¡radiator khusus panganpertama di Mulbery, Florida pada tahun 1992, lalu disusuldengan dikeluarkannya beberapa peraturan iradiasi panganoleh Departemen Pertanian Amerika, serta persetujuanUSFDA untuk iradiasi daging.

Pada bulan Oktober 1992, Food Safety andInspection Service (FSIS)-USDA mengeluarkan peraturantentang penggunaan iradiasi untuk mengurangi bakteripatogen, misalnya Salmonella, Campylobacter dan Yersiniapada daging ayam (11). Kemudian pada bulan Mei 1996,Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS)-USDAmenerbitkan konsep peraturan penerapan iradiasi untukkesehatan tanaman yang berkaitan dengan karantina secaraluas (12). Perkembangan terbaru ialah keluarnya persetujuandari USFDA tentang penggunaan iradiasi untukmenghilangkan patogen dalam daging (daging sapi, babidan kambing) pada tanggal 3 Desember 1997 (13). Petisiuntuk keperluan ini telah diajukan sejak tahun 1994 setelahterjadinya kasus keracunan hamburger yang tercemar bakteriE. coli 0157:H7 pada awal 1993 yang mengakibatkankematian empat orang anak, sekitar 200 orang harus dirawatdi rumah sakit, dan lebih dari 700 orang lainnya menderitasakit.

Perkembangan di Amerika ini diperkirakan akanmempengaruhi pula status iradiasi pangan di banyak negaralain, karena selama ini nampaknya setiap negara bersifatmenunggu negara lain terutama negara besar sepertiAmerika untuk menjadi pelopor. Dengan diterapkannyateknologi iradiasi pangan di Amerika yang merupakannegara pengekspor beberapa jenis produk pangan pentingseperti padi-padian, buah-buahan dan daging, dan selainitu Amerika juga mengimpor berbagai produk pangan darinegara lain, seperti produk perikanan, rempah-rempah danbuah tropis, maka tentu di negara lain yang terlibatdiperlukan kesamaan perlakuan pada produk yang akandiekspor atau diimpor agar perdagangan pangan antarnegaradapat tetap berlangsung.

Pada bulan Mei 1996, Environmental ProtectionAgency Amerika (USEPA) telah mengeluarkan peraturanyang melarang penggunaan gas etilen oksida (ETO) untukfumigasi rempah-rempah. Akan tetapi, pelaksanaanperaturan tersebut masih ditangguhkan atas permintaanAsosiasi Perdagangan Rempah Amerika. Masyarakat Eropatelah melarang penggunaan ETO sejak Januari 1991, karenaETO berbahaya bagi pekerja, dan dapat membentuk senyawaetilen klorohidrin yang berbahaya pada produk yangdifumigasi. Sejak itu, penggunaan iradiasi untukdekontaminasi mikroba pada rempah-rempah meningkat diEropa (7).

Pengaturan Iradiasi Pangan

Seperti juga teknologi lain, penerapan iradiasihanya akan efektif, efisien dan aman bila dilaksanakansecara tepat dan terkontrol sesuai dengan tata cara yangtelah dibakukan. Standar Umum Pangan Iradiasi serta TataCara Pengoperasian Fasilitas Iradiasi Pangan telah disusundan diterbitkan oleh Codex Alimentarius Commission padatahun 1984(14). Standar Codex tersebut direkomendasikanuntuk dijadikan pedoman dalam menyusun peraturan

16


iradiasi pangan di seniua negara anggota WHO dan FAO.Tata cara pelaksanaan iradiasi pangan untuk tujuan atauuntuk produk pangan tertentu, misalnya "Pedoman CaraIradiasi yang Baik untuk Menghambat Pertunasan padaUmbi-umbian" telah disusun oleh ICGFI (InternationalConsultative Group on Food Irradiation) (15).

Untuk memudahkan pengawasan fasilitas iradiasiyang inemberikan jasa pelayanan iradiasi pangan, ICGFItelah melakukan inventarisasi fasilitas iradiasi pangan yangberoperasi di berbagai negara (16). Ketentuan yangberlakudi berbagai negara yang telah memiliki peraturan iradiasipangan ternyarta sangat beragam, baik jenis pangan yangdiizinkan, maupun batas dosis yang digunakan. Oleh karenaitu pada tahun 1994, ICGFI mengeluarkan pedoman untukpemberian izin iradiasi secara umum atau berdasarkankelompok (17). Sampai saat ini pedoman tersebut ternyatabelum banyak diikuti, sehingga kemudian diupayakanharmonisasi peraturan iradiasi pangan per kawasan,misalnya kawasan Asia Pasifik. Upaya ini pun belumberhasil karena banyak negara dalain satu kawasan belummemiliki peraturan atau belum siap untuk menerimateknologi ini.

Sebagai salah satu upaya untuk mendorong danmempercepat peinanfaatan iradiasi pangan di negara-negaraASEAN, pada tanggal 7 - 10 Oktober 1997 di Jakartadiadakan ASEAN Ad-Hoc Working Group Meeting on FoodIrradiation yang diawali dengan dua lokakarya yangmenghasilkan konsep tentang harmonisasi peraturan, danmodel protokol penggunaan iradiasi untuk perlakuankarantina buah dan sayuran segar, untuk ASEAN. Konseptersebut akan dibahas pada pertemuan tingkat tinggi paraMenteri Pertanian dan Kehutanan ASEAN (SOM-AMAF)tahun ini.

Berdasarkan ketentuan Codex yang berlaku hinggasaat ini, seinua jenis pangan yang diiradiasi sampai dosis10 kGy aman dikonsumsi, dan tidak perlu dilakukan ujitoksikologi lagi. Bulan September 1997 yang lalu WHOmengeluarkan press release yang menyatakan bahwapangan yang diiradiasi lebih dari 10 kGy pun aman karenahasil penelitian ilmiah membuktikan pangan yang diiradiasisampai 75 kGy pun aman, asai cita rasa makanan tidakbanyak berubah, dan mikroba patogen sudah terbunuh. Dariperkembangan ini dapat diduga bahwa Codex dalam waktudekat akan merevisi ketentuan batas dosis maksimum 10kGy yang berlaku saat ini.

STATUS IRADIASI PANGAN DI INDONESIA

Teknologi iradiasi pangan yang telah diteliti dandikembangkan di Indonesia sejak 1968, saat ini sudahdigunakan secara komersial, karena izin penggunaannyadari pemerintah sudah ada sejak Desember 1987. Izintersebut berupa Peraturan Menteri Kesehatan RepublikIndonesia No. 826/MENKES/PER/XII/1987 mengenaiMakanan Iradiasi (18). Dalam Permenkes tersebut baru tigakelompok pangan yang diizinkan untuk diiradiasi yaiturempah-rempah, umbi-umbian dan biji-bijian. Kemudianpada bulan Februari 1995, keluar lagi keputusan MenteriKesehatan RI No. 152/MENKES/SK/II/1995 tentang

perubahan atas lampiran Permenkes No. 826/1997 (19).Pcrubalian tersebut ialah pada jenis komoditas pangan yangdiizinkan yaitu dari tiga inacam menjadi lima tnacam. Keduajenis komoditas baru yang diizinkan ialah udang dan pahakodok beku, serta ikan kering. Pada kelompok biji-bijianada perubahan batas dosis maksimum yang diizinkan yaitudari 1 kGy (untuk menghilangkan serangga) menjadi 5 kGy(termasuk untuk menghilangkan bakteri patogen).

Pada bulan November 1996, Direktur JenderalPengawasan Obat dan Makanan, Depkes memberikan lagipersetujuan penambahan satu jenis pangan baru untukdiiradiasi, yaitu cabe merali segar (20). Dengan demikian,sudah ada enam jenis atau kelompok pangan yang bolehdiiradiasi di Indonesia hingga saat ini. Dalam Undang-undang Republik Indonesia Nomor 7 Tahun 1996 tentangPangan, iradiasi pangan diatur dalam Pasal 14.

Fasilitas iradiasi komersial juga sudah ada satubuah yaitu milik PT. Perkasa Sterilindo (Indogamma) yangsudah dioperasikan sejak tahun 1992 di Cibitung. Fasilitasini sudah mengiradiasi ribuan ton produk pangan setiaptahun. Produk pangan yang diiradiasi antara lain rempah-rempah, sayuran kering, kakao bubuk, tepung pati, udangbeku, paha kodok beku, dan lain-lain. Jumlah perusahaanpangan yang telah menggunakan jasa iradiasi di fasilitasini sudah sekitar 60 buah.

ARAH PENGEMBANGAN IRADIASI PANGAN

Penelitian dan pengembangan iradiasi panganmasih terus dilakukan baik di negara maju maupun negaraberkembang untuk memperluas penggunaan teknologi inidalam upaya meningkatkan keamanan dan pengamananpangan, serta memperlancar perdagangan global komoditaspangan. Tanpa pengembangan lebih lanjut, hasil yang telahdicapai saat ini akan sia-sia, karena belum optimal untukmendukung proses komersial yang menguntungkan secaraekonomi.

Untuk mencapai keberhasilan seperti yangdiharapkan, maka pengembangan lebih lanjut harusdiarahkan pada harmonisasi peraturan antarnegara,peningkatan pengetahuan masyarakat, dan pemantapanteknik atau prosedur iradiasi untuk tujuan tertentu yangkebutuhannya sudah mendesak.

Upaya harmonisasi peraturan sudah terlihatdimana-mana, dan ICGFI sebagai suatu organisasiinternasional yang bernaung dibawah FAO, WHO dan IAEAsangat besar dukungan dan peranannya dalam kegiatan ini.Upaya untuk meningkatkan pengetahuan masyarakat agarteknologi iradiasi dapat dikenal dan diterima masyarakatluas juga sudah banyak dilakukan misalnya denganpenyebaran informasi melalui seminar, ceramah, TV, radio,kaset video, film, kunjungan ke perusahaan pangan,pameran dan penjualan atau pembagian secara gratis sampelpangan iradiasi. ICGFI pun sudah menerbitkan satu serilembaran fakta tentang iradiasi pangan untuk bahaninformasi kepada masyarakat (22). Hasil upayapemasyarakatan teknologi iradiasi pangan dirasakan masihkurang karena intensitas penyebaran informasi serta wilayahyang dapat dijangkau masih sangat terbatas. Oleh karena

17

Penehtian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radiœn. 1998-

itu, kegiatan pemasyarakatan ini perlu lebili ditingkatkandan diperluas wilayah jangkauannya.

Penerapan iradiasi untuk berbagai tujuan khususyang beberapa tahun terakhir ini mulai diminali karenamunculnya berbagai masalah yang belum berhasildipecahkan dengan leknologi lain, inasih memerlukanpenelitian lebih lanjut untuk melengkapi data yang telahada. Sebagai contoh, penerapan iradiasi untuk perlakuankarantina buah dan sayuran segar yang telahdirekomendasikan oleh beberapa organisasi regional daninternasional (23). ICGFI telah merekomendasikan dosisgenerik 150 Gy untuk karantina lalat buah, tetapi menurutUSDA-APHIS, beberapa jenis lalat buah membutuhkandosis lebih tinggi, yaitu Ceratitis capitata 225 Gy,Bactrocera dorsalis 250 Gy, dan B. cucurbitae 210 Gy.Oleh karena itu USDA-APHIS mengusulkan dosis generik250 Gy untuk lalat buah, dengan perkecualian dapatmenggunakan dosis lebih rendan, asai menunjukkan datahasil penelitian yang dapat diakui oleh APHIS.

Pada penerapan iradiasi dosis sedang, penelitiandan pengembangan yang dilakukan saat ini terutamaditujukan untuk dekontaminasi mikroba patogen dalamproduk pangan. Hal ini disebabkan oleh meningkatnya kasuskeracunan makanan yang menimpa banyak orang yangbersuinber dari makanan yang sama yang terjadi di beberapanegara maju seperti di Amerika pada awal 1993, lalu diJepang dan beberapa negara lain. Di Indonesia sendiri,sepanjang tahun 1997 terjadi banyak kasus keracunanmakanan yang dilaporkan melalui media massa karenainenimpa banyak orang pada saat dan di tempat yang sainadan sebagian ada yang meninggal dunia. Berbagai kasustersebut ada yang terjadi di tenipat pesta perkawinan, disekolah karena program pemberian makanan tambahan, dipanti asuhan, dan yang terbanyak di tempat kerja setelahkaryawan menyantap jatah makanan yang disediakanperusahaan. Hal ini membuktikan bahwa makanan yangdibuat dalam jumlah besar relatif kurang aman, karenasumber kontaminasi mikroba tidak hanya berasal dari bahanbaku, tetapi juga dari peralatan, pekerja, dan lingkunganyang kurang bersih. Selain itu cara pemasakan danpenyimpanan yang tidak memenuhi syarat juga menjadipenyebab keracunan makanan.

Produk daging dan hasil perikanan inerupakansumber keracunan yang utama karena secara alami produkdemikian sudah tercemar berbagai jenis mikroba patogendari pakan dan lingkungan hidupnya. Oleh karena itubanyak negara maju telah menganjurkan atau menerapkaniradiasi untuk mendekontaminasinya (9).

Penggunaan iradiasi dosis tinggi untukmensterilkan makanan siap saji agar awet disimpan padasuhu kainar juga mulai diminati untuk dikembangkan (8,24). Salah satu alasan ialah untuk mengurangiketergantungan pada fasilitas ruang pendingin yangdiperkirakan akan semakin mahal dengan adanya laranganpenggunaan senyawa CFC (kloro fluoro karbon) yaitu bahankimia yang digunakan pada alat-alat pendingin, karenasenyavva tersebut dapat merusak lapisan ozon di stratosfer.Selain itu, makanan jadi yang serba praktis dan dapatdibawa-bawa untuk keperluan di luar rumah, misalnya untukberlayar, naik gunung, naik haji, berkemah dan operasi tim

SAR perlu dikembangkan untuk memenuhi kebutuhantersebut. Makanan seperti ini sudah dikembangkan di AfrikaSelatan, dan sudah ada perusahaan yang dapatmenyediakannyaberdasarkan pesanan, tetapi perlu ada izinkhusus dari instansi terkait (24).

Di PAIR-BAT AN, penelitian ke arah ini sudahdimulai dan sudah ada hasil yang menggembirakan, yaitupepes ikan mas yang disterilkan dengan iradiasi dapatdisimpan lebih setahun pada suhu kamar dengan mutuyangliampir tidak berubah selama penyimpanan.

DAFTAR PUSTAKA

1. ANONYMOUS, Bibliography on Irradiation of Foods,Bundesforschungsanstalt für Ernährung, 39(1995).

2. ANONYMOUS, Wholesomeness of Irradiated Food(Technical Report Series 604), WHO, Geneva(1977).

3. ANONYMOUS, Wholesomeness of Irradiated Food(Technical Report Series 659), WHO, Geneva(1981).

4. ICGFI, Task Force Meeting on the Use of Irradiationto Ensure Hygienic Quality of Food, 14-18 July1986, Vienna, WHO, Geneva (1987).

5. ICGFI, Irradiation as a Quarantine Treatment of FreshFruits and Vegetables (A Report of the WorkingGroup, Washington, D.C., 22 - 25 March 1994),ICGFI Document No. 17, Vienna (1994).

6. LOAHARANU, P., Food Irradiation in developingCountries : A practical alternative, IAEA Bulletin36 1 (1994) 30.

7. LOAHARANU, P., Commercial application of andtrade developments in food irradiation, ASEAN/ICGFI Seminar on Food Irradiation, Jakarta(1995).

8. ANONYMOUS, Commercial activities on foodirradiation, Food Irradiation Newsletter 20 I(1996).

9. ANONYMOUS, Clearance of item by country,Supplement to food Irradiation Newsletter 20 2(1996).

10. LEEMHORST, J., "Food irradiation technology-Trendsand progress in its commercial application",Harmonization of Regulations on Food Irradiationin Asia and the Pacific (IAEA-TECDOC-696),IAEA, Vienna (1993).

11. FSIS-USDA, Status of food irradiation activities April1993, Food Irradiation Newsletter, 17 2 (1993) 39.

18

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsolop dan Radiasi, 1998

12. APH1S-USDA, The application of irradiation tophytosanitary problems, Federal Register, 16 95(1996).

13. USFDA, Irradiation of meat products, Federal Register,62 232(1997).

14. CAC, Codex general standard for irradiated foods andrecommended international code of practice for theoperation of irradiation facilities used for thetreatment of foods, CAC XV (1984).

15. ICGFI, Code of good irradiation practice for sproutinhibition of bulb and tuber crops, ICGFIDocument No. 8, Vienna (1991).

16. ICGFI, International inventory of authorized foodirradiation facilities, ICGFI Document No. 2,Vienna (1993).

17. ICGFI, Guidelines for the authorization of foodirradiation generally or by classes of food, ICGFIDocument No. 15, Vienna (1994).

18. DEPKES RI, Peraturan Menteri Kesehatan RepublikIndonesia No. 826/MENKES/PER/XII/1987Tentang Makanan Iradiasi (1987).

19. DEPKES RI, Keputusan Menteri Kesehatan RepublikIndonesia No. 152/MENKES/SK/II/1995 tentangPerubahan Atas Lampiran Peraturan MenteriKesehatan No. 826/MENKES/PER/XII/1987Mengenai Makanan Iradiasi (1995).

20. DEPKES RI., Persetujuan makanan iradiasi No. PO.01.02.3.03110, Direktur Jenderal PengawasanObat dan Makanan (1996).

21. ANONIM, Undang-undang Republik Indonesia Nomor7 Tahun 1996 tentang Pangan, Lembaran NegaraRepublik Indonesia Tahun 1996 Nomor 99 (1996).

22. ICGFI, Facts about Food irradiation, ICGFI Secretariat,IAEA, Vienna (1991).

23. MUNSIAH, M., Iradiasi sebagai salah satu alternatifuntuk perlakuan karantina, Buletin BAT AN TahunXVIII 2 (1997) 1.

24. IAEA, Shelf-stable foods through irradiationprocessing, IAEA-TECDOC-843, IAEA, Vienna(1995).

19

Penehtian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, i 998 _

DISKUSI

NAZLY HILMY

Dilihat dari sejarah makanan iradiasi, penelitiansudah dimulai sekitar 75 tahun yang lalu, tetapi pemakaiansecara komersial belum banyak jika dibandingkan denganteknologi lain. Bagaimana cara pemasaran terbaik di negaraberkembang seperti Indonesia, agar teknologi ini dapatdipakai secara komersial.

MUNSIAH MAHA

Penelitian secara intensif dan meluas bam dimulaiawal tahun 50-an. jadi sekitar 50 tahun yang lalu. Agarteknologi ini dapat diterima oleh masyarakat dan diterapkansecara komersial, perlu penyebarluasan infonnasi secarameluas tentang manfaat dan keamanannya, serta untukmenghilangkan mitos yang menggambarkan bahwa semuahal yang berkaitan dengan radiasi berbahaya. Selain itu,dukungan pemerintah berupa pemberian izin yang lebih luasterutama di negara-negara maju sangat menentukan dalammempercepat penerapan iradiasi secara komersial danmewiijudkan terlaksananya perdagangan global panganiradiasi.

SUTJIPTO SUDIRO

Menurut pendapat saya dosis 25 kGy sudah cukupuntuk membuat steril makanan. Apakah ada makanan/bahanpangan yang diiradiasi dengan dosis 75 kGy ?

MUNSIAH MAHA

Tidak semua jenis makanan/bahan pangan dapatdisterilkan dengan dosis 25 kGy. Untuk menentukan dosissterilisasi bailan pangan digunakan dosis 12 D]0 Clostridiumbotulinum dalam produk yang akan disterilkan. BesarnyaD |0 tersebut dipengaruhi banyak faktor misalnya suhuiradiasi, ada/tidak adanya O2, kadar air, pH dan sebagainya.Hasil penelitian di Amerika menunjukkan nilai 12 D sporaC. botulinum dalam beberapa produk daging yang diiradiasidalam kondisi hampa udara pada suhu -30 °C sekitar 45kGy. Jadi ini merupakan dosis sterilisasi minimum. Adamakanan yang dapat diiradiasi sampai 75 kGy atau bahkanlebih, asai cita rasanya inasih tetap baik.

WANDOWO

Apa dasar ilmiahnya perubahan batas dosis iradiasidari 10 kGy menjadi 75 kGy ?

MUNSIAH MAHA

Dasar ilmiahnya ialah hasil penelitian yangmenunjukkan balnva makanan yang diiradiasi sainpai 75kGy-pun ternyata aman dikonsumsi. Sebenarnya nilai 75kGy itu bukan batas ínaksinnim, karena menurut kesimpulanWHO tidak perlu ada batas lagi. Yang membatasi ialah

kemungkinan terjadinya penibahan cita rasa yang tidakdapat diterima oleh konsumen bila suatu jenis makanandiiradiasi. Bila buah mangga misalnya diiradiasi 1 kGysudah berubah vvarna atau teksturnya, maka dosismaksimum untuk mangga harus < 1 kGy. Sebaliknyamakanan lain mungkin sampai 50 kGy pun letap baik, makadosis maksimumnya dapat lebih dari 50 kGy.

WIDIATI ADIL

Batas tetap aman untuk dikonsumsi ialah iradiasisampai 75 kGy. Jenis pangan apa saja yang telah diiradiasi,dan apakah kelompok pangan tersebut termasuk yang biasadimakan segar atau harus dimasak dulu.

MUNSIAH MAHA

Sekali lagi, batas 75 kGy bukan batas aman tetapisampai dosis tersebut hasil uji tentang keamanan panganiradiasi sudah cukup tersedia. Contoh pangan yangdisterilkan dengan iradiasi dosis tinggi ialah masakan daridaging sapi, ayam, babi dan ikan misalnya, ayam panggang,kari ayam, bistik, sosis dan hamberger. Makanan segarseperti buah-buahan uinuinnya diiradiasi dengan dosis < 1kGy kecuali arbei dan tomat. Daging segar/beku biasanyadiiradiasi dengan dosis sedang (< 10 kGy).

RIYANTI

Kriteria apa yang dimaksudkan dengan "aman"untuk pangan iradiasi ? Bagaimana caranya mendapatkanizin (legalisasi) penggunaan iradiasi pada bahan pangan diIndonesia ? Apa dilakukan uji organoleptik dll ?

MUNSIAH MAHA

Aman artinya tidak bersifat radioaktif dan tidakmengandung senyawa berbahaya hasil radiolisis yang dapatmengganggu kesehatan. Permintaan izin dari Depkes sudahada inekanismenya melalui Ditjen POM. Untuk keperluantersebut tentu harus ada alasan yang jelas serta bukti/datahasil penelitian yang meyakinkan. Uji organoleptikmerupakan data terpenting untuk mengiradiasi suatu produkpangan, karena langsung berkaitan dengan kemungkinanditerimanya produk tersebut oleh konsumen di pasaran.

SINGGIH SUTR1SNO

Bagaimana status teknologi radiasi ikan asin danprospek pengembangannya di Indonesia.

MUNSIAH MAHA

Sudah diteliti, dan sudah ada izin (Clearance) dariDepkes sejak tahun 1995. Prospek pengembangamiya cukupbaik apabila ada pengusaha besar/menengah yang maumenangani produk in i karena potensi pasar cukup besar,

20

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Hadiasi, 1998

volume produksi cukup tinggi, hanya mutunya yang inasihsangat beragam dan umumnya belum dikemas secara baik.

UMIYATI A.M.

1. Untuk iradiasi cabe segar, apakah sudah dikeluarkanperaturan resmi dari Ditjen POM ?

2. Di Indonesia sudah ada iradiator komersial dan sudahberton-ton produk yang dihasilkan, tetapi di pasaran sayabelum pernah melihat label iradiasi pada produk pangan.Apakah belum dipasarkan di dalani negeri ? Padahalseperti cabe segar beluiii diekspor, demikian pula produklain.

MUNSIAH MAHA

1. Sudah, oleh Direktur Jenderal Pengawasan Obat danMakananNo. PO.O1.O2.3.O311O tahun 1996.

2. Produk iradiasi yang dihasilkan di Indonesiajumlahnyarelatif inasih sedikit dan umumnya digunakan sebagaibahan baku industri pangan baik di dalam negerimaupun di luar negeri. Iradiasi cabe segar, meskipunsudah ada izin tetapi bam sekali dilakukan uji cobairadiasi dalam skala besar oleh BULOG bekerjasamadengan Indogamma. Setelah itu behun pernah dilakukanlagi karena cabe yang dihasilkan oleh petani temyatahabis terserap oleh pasar dengan harga yang cukuptinggi, sehingga tidak perlu diiradiasi.

DAVIDSON A. MUIS

1. Di Eropa perkembangan iradiasi pangan baru dimulaitahun 1990, lalu tahun 1991 Inggris telah mengeluarkan"Clearance" pangan iradiasi sebanyak 10 buah. DiIndonesia, dari tahun 1988 sainpai sekarang bani ada 6jenis/kelompok pangan yang inendapat izin. Mengapadeinikian dan siapa yang berwenang mengajukanpermintaan izin tersebut ?

2. Pada bulan September 1997, WHO telah mengeluarkanpengumuman bahwa pangan tetap aman dikonsumsiineskipun diiradiasi sainpai 75 kGy. Kategori panganyang bagaimana yang dapat diiradiasi sampai dosistersebut, dan bagaimana dengan pangan yangmempunyai kadar air tinggi (> 14 %).

MUNSIAH MAHA

1. Di beberapa negara Eropa lainnya, pengembangan danpemberian izin pangan iradiasi sudah dilakukan lebihawal daripada di Inggris. Di Indonesia baru 6 jenis/kelompok pangan yang inendapat izin karena barusekian yang selesai diteliti lalu diajukan ke Depkes.Setiap instansi atau perusahaan yang membutuhkandapat mengajukan permintaan izin ke Depkes melaluiprosedur yang sudah ditetapkan, dengan menyertakanalasan serta informasi yang diperlukan untuk bahanpertimbangan.

2. Biasanya makanan jadi dari daging dapat disterilkandengan dosis tinggi pada kondisi vakuin dan suhu sangatrendah. Kadar air tinggi tidak masalah, karena pada suhusangat rendah (dalam CO2 padat) air berada dalanikeadaan bcku, sehingga radikal air yang tcrbentuk akibatradiolisis tidak dapat bergerak atau berinteraksi denganmolekul atau radikal lain.

ROSMIARTY A. WAHID

Bagaimana pendapat Ibu "forecasting" pemasarandan pengembangan teknologi iradiasi khususnya untukproduksi tanaman pangan di Indonesia sesuai denganperkembangan ekonomi di negara kita saat ini, kalaudikaitkan dengan kebutuhan untuk meningkatkan produksitanaman pangan.

MUNSIAH MAHA

Kalau produksi tanaman pangan melimpah di suatutempat, tentu diperlukan suatu teknologi pascapanen yangdapat membuat produk tersebut lebih awet atau tahandisimpan agar dapat didistribusikan ke daerah lain, dieksporatau disimpan untuk persediaan sampai musim panenberikutnya. Teknologi iradiasi dapat diterapkan untukkeperluan ini pada beberapa komoditas tertentu, namunperlu dukungan sarana dan prasarana yang memadai.

ERIZAL

Dalam kondisi (crisis ekonomi seperti saat ini, berasmerupakan salah satu komoditas yang sangat penting,harganya tenis naik dan sulit didapat karena mungkin terjadipenimbunan. Akibat penimbunan, biasanya beras berbautidak enak. Apakah iradiasi dapat menghilangkan bautersebut sehingga rasa asalnya dapat kembali ?

MUNSIAH MAHA

Tidak. Iradiasi tidak dapat menyulap beras berbauapek menjadi enak kembali. Iradiasi pada beras umumnyaditujukan untuk membunuh serangga agar beras awetdisimpan.

FRIDA

Berdasarkan hasil diskusi, mungkin BATAN bisamembcntuk suatu badan atau organ untuk melaksanakanpemasaran hasil-hasil penelitiannya ke masyarakat luas,bukan hanya ke masyarakat ilmiah.

MUNSIAH MAHA

Terima kasih atas sarannya. Masalah yang utamasaat ini ialah dana.

21

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, ï 998

PROGRAM PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN BIOTEKNOLOGIDI PAIR-BATAN DALAM PELITA VII

F. Suhadi


ABSTRAK

Dalain makalah dikemukakan program penelitian bioteknologi di PAIR, khususnya menghadapi Pelita VIIdalam bidang kesehatan, peternakan, dan pertanian yang diharapkan akan memberikan hasil yang bermakna bagiprogram pembangunan pada umumnya.

Dalam bidang kesehatan akan dikembangkan metode diagnosis berbagai penyakit infeksi berdasarkan teknikbiologi molekuler, yaitu "Polymerase Chain Reaction" (PCR). Selain itu masalah diagnosis dini penyakit kankerpa.yudara perlu mulai ditangani, mengingat penelitian tersebut bersifat "top down" ; walaupun penyakit kanker payudarasampai saat ini belum diketahui dengan pasti penyebabnya.

Dalam bidang peternakan, khususnya dalain menunjang produksi dan reproduksi ternak ruminansia, perludilakukan penelitian yang diarahkan pada pembuatan reagen imunologik, yaitu antibodi progesteron, serta antibodiFSH dan LH khusus untuk ternak. Pengujian laboratorium dan lapangan terhadap vaksin haemonchiasis dan fascioliasisakan terus dilakukan untuk memperoleh kepastian kemanfaatannya. Studi seleksi mikroba dan protozoa rumen yangefisien secara in vitro juga akan terus dilanjutkan.

Dalatn bidang pertanian, kultur jaringan/ sel tanaman merupakan dasar dari bioteknologi, perlu terusdilakukan, khususnya pada jenis tanainan yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Selain itu perlu mulai dikembangkanpenelitian tanaman hibnd somatik, yang diawali dengan isolasi protoplas, regenerasi tanaman berasal dari protoplas,dan akhirnya fusi antarprotoplas tanaman. Penelitian identiflkasi dan karakterisasi gen toleran cekaman kekeringandan aluminium pada tanaman padi atau kedelai, dapat terus dilakukan, dengan catatan harus diingat keterbatasanyang ada di lingkungan PAIR saat ini. Kelompok tanah dan peinupukan, selain Rhizobium agar dirintis pula masalahAgrobakterium dan cendawan Mikoriza V.A.

PENDAHULUAN

Bioteknologi melibatkan sejumlah disiplin ilmudan subjek yang luas. Secara uinum dapat dikatakan, bahwabioteknologi ialah suatu penerapan biosains dan teknologi,yang menyangkut aplikasi organisme hidup atau kotnponensubselulernya untuk menghasilkan produk dan jasa, sertapengelolaan lingkungan (1).

Mengingat kondisi perekonomian Indonesiadewasa ini, pendanaan dari pemerintah untuk programpenelitian jelas sangat terbatas. Demikian pula sarana danprasarana penelitian relatif masih belum mencukupi, sertatenaga peneliti (SDM) sangat terbatas, baik disiplin, strata,maupun jumlahnya. Oleh karena itu perlu kiranya ditelitikembali masalah program yang berkaitan dengan penelitianbioteknologi. Kajian tersebut diutamakan untukmemfokuskan judul penelitian atau bila mungkin meneanpemikiran terobosan baru yang bermanfaat untukmendukung keberhasilan program penelitian.

Di lain pihak, peneliti dituntut untuk dapatmenghasilkan produk dan jasa yang sangat berguna bagipembangunan. Dalam Renstra Batan revisi 1997dicantumkan, bahwa pada akhir Pelita VII, di bidangpertanian diharapkan telan dapat di lepas varietas serealiadan varietas leguin dari hasil mutasi yang didukung olehbioteknologi molekuler, sedangkan di bidang peternakan,yaitu peningkatan produksi dan reproduksi ternak, sertakesehatan ternak (vaksin). Di bidang kesehatan diharapkantelah dapat dimasyarakatkan jasa diagnosis secara biologimolekuler pada beberapa penyakit infeksi penting (2).

Demikian pula dalain makalah diuraikan masalahpenyakit kanker payudara, pembuatan reagen imunologik,yaitu antibodi progesteron, FSH dan LH dalam rangkamendukung reproduksi ternak, serta pengembanganpenelitian tanaman hibrid somatik.

DETEKSIMIKROORGANISME PATOGENDENGAN PCR

Sejak diperkenalkan pertama oleh pakar CetusCorporation, PCR telah berkembang sebagai teknik utamadi dalam banyak laboratorium biologi molekuler. TeknikPCR {Polymerase Chain Reaction) ialah penemuanmutakhir biologi molekuler yang telah memberikan dampakpositif dan luas pada tatacara diagnostik klinis, khususnyadeteksi penyakit infeksi. PCR ialah metode in vitro untukineinperbanyak DNA secara enzimatis denganmenggunakan enzim DNA polimerase dan primernukleotida yang melakukan hibridisasi bagian DNA daridua arah yang berlawanan.

1. Bahan yang digunakan dalam reaksi PCR

(a). DNA cetakan yang akan diperbanyak ("template")(b). Primer, yaitu rangkaian pendek oligonukleotida sintetis(c). Bahan DNA (Deoksiribonukleotida trifosfat)

dCTPdGTPdATPdTTP

deoksicitidin trifosfatdeoksiguanosin trifosfatdeoksiadenosin trifosfatdeoksitimidin trifosfat

23

PenchtiLin dan Pengembünçan Aplikaxi Isotop dan Raäiasi, 1998 _

(d). Eiizim DNA Taq polimerase(e). Larutan bufer yang umuinnya mengandung K-klorida.

M -klorida. Tris HC1 dan beberapa bahan kimia lain.

2. Prinsip kerja PCR

Metode PCR menggunakan siklus berulang padaprimer oligonukleotida, secara langsung mensintesis DNAuntiik menjalankan replikasi in vitro rangkaian asam nukleattarget. Teknik tersebut didasarkan atas pelipatgandaanfragmen DNA melalui dua primer oligonukleotida secaraenzimatik. Kedua primer tersebut berorientasi pada ujung3'. Dengan siklus denaturasi yang berulang, penempelanprimer pada rantai pasanganiiya, danekstensi primer denganDNA polimerase akan dihasilkan pembentukan segmenyang akan ditentukan oleh ujung 5'. Berdasarkan produkekstensi setiap primer dapat bertindak sebagai cetakan untukprimer lainnya. hingga pada setiap siklus akan terjadikelipatan dua kali dari fragmen DNA. Dalam beberapa jamdapat diperoleh suatu akumulasi sekuens yang diinginkansampai beberapa juta kali. Biasanya ukuran primer untukpemeriksaan diagnosis ialah sekitar 50 - 1500 basanukleotida.

Dengan menggunakan enzim DNA Taq polimeraseyang bersifat termostabil yang diisolasi dari bakteritermofilik Thermus aquoticus, inaktivasi enzim polimerasepada setiap proses denaturasi dapat dicegah, sehingga tidakperlu ditambahkan enzim baru setiap kali. Berdasarkan sifattersebut, maka dapat dikembangkan metode PCR secaraotomatis, yang mengakibatkan pemakaiannya semakinmeluas (3).

Dalain setiap siklus pada PCR terdiri atas tiga tahap(4), yaitu dilukiskan seperti Gambar 1.(a). Tahap denaturasi, dimana DNA target diinkubasi pada

suhu tinggi hingga untaian target terpisah danmemungkinkan terjadi hibridisasi dengan primeroligonukleotida spesifik.

(b). Tahap penempelan, dimana campuran reaksididinginkan. sehingga memungkinkan primermenempel pada rangkaian target pasangannya.

(c). Reaksi ekstensi biasanya terjadi pada suhu sedang.dimana primer diperpanjang pada cetakan DNA olehenzim DNA polimerase.

Ketiga tahap inkubasi tersebut diprogram sebagaisatu siklus termal. Suatu ciri protokol PCR terdiri atas 30 -50 sikJus termal. Setiap kali siklus selesai secara teori terjadipenggandaan sekuens DNA target. Pada siklus selanjutnyaproduk sekuens "pendek" terakumulasi secara eksponensial(Gambar 2), dan skeina PCR disajikan pada Gambar 3 (5,6).

3. Sasaran program

Memasyarakatkan layanan diagnosis penyakitinfeksi (bakteri dan vims patogen) dengan teknik PCR, yaitubakteri XI. tuberculosis, Salmonella sp., E. coli, T. pal li dum,dan virus Hepatitis B.

DIAGNOSIS DINI PENYAKIT RANKER PAYUDARA("TOP DOWN")

1. Penyebaran kankcr payudara

Kanker payudara tetap merupakan masalah pentingbaik di negara maju, maupun di negara berkembang.Penyebaran penyakit kanker payudara sangat luas, bersifatumum, dan kasusnya relatif tinggi (sekitar 20%) di antarasemua penyakit kanker (7).

Kasus kanker payudara sangat bervariasiantardaerah (negara). Kasus kanker payudara di Eropa,Kanada, Australia, Selandia Baru, dan Amerika sekitar 5-6kali lebih tinggi, bila dibandingkan Asia (Jepang). DiAustralia kasus kanker payudara menunjukkan angka 55,6per 100.000 wanita per tahun (8). Kasus tahunan kankerpayudara di Jepang menunjukkan angka 12,1 - 16,6 per100.000 wanita , dan di Amerika 71,7 per 100.000 wanita(9).

Di Indonesia angka kejadian kanker payudaratahunan belum dapat ditentukan. Berdasarkan data arsipyang dikumpulkan dari 13 laboratorium patologi yangtersebar di seluruh Indonesia, kanker payudara mendudukitempat nomor dua setelah kanker serviks uteri (kanker leherrahim) dengan frekuensi relatif sekitar 18.03% (10).

2. Faktor pcnycbab kanker payudara

Kanker payudara ialah penyakit multifaktor yangdisebabkan oleh banyak faktor dalam perkembangannya.Interaksi antara agen spesifik dengan faktor di dalam tubuhdan lingkungan sekitarnya dipercaya sebagai penyebab nyataperkembangan penyakit. Faktor endogen yang didugamemegang peran dalam proses kejadian tumor, ialah faktorhormón estrogen dan progesteron. Namun bagaimanamekanisme kejadiannya belumjelas diketahui. Selain faktorendogen, kemungkinan ada pula pengaruh faktor eksogen.Untuk perkembangan kanker payudara terdapat beberapavariabel bebas, dan faktor penyebabnya cukup banyak.

Faktor tersebut antara lain (11) :(a). Keturunan genetik dalam keluarga(b). Paparan hormonal(c). Penumpukan lemak tubuh(d). Trauma dan paparan langsung lainnya atas jaringan

payudara(e). Pola hidup yang spesifik

3. Pertumbuhan kanker payudara

Kanker payudara sebagian besar (95 %) merupakankarsinoma, yang berasal dari epitel duktal laktiferus danduktal terminal. Pertumbuhan tumor dimulai pada duktal,kemudian meluas pada jaringan stroma yang sering disertaipembentukan jaringan ikat padat. Kemudian tumormenyebar ke arah fasia dan membuat perlengketan, sedangke arah kulit menimbulkan kemacetan pembuluh getahbening yang lambat laun dapat terjadi ulserasi (bisul) padakulit.

24

_ Fenelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

Karsinoma payudara secara klinik tumbuh laten(tersembunyi) dan balikan ada yang mengalami regresi. Halini bergantung pada daya tahan tubuh penderita danperangai tumor. Daya tahan tubuh biasanya disponsori olehjaringan limfoid.

Karsinoma payudara biasanya menyebar secaralimfogen. Distribusi penyebaran tergantung pada letaktumor. Sebagian besar tumor mengadakan metastasis padakelenjar getah bening (KGB) melibatkan satu atau lebihkelenjar. Kadang-kadang sel tumor mencapai KGBinfraklavikuler ataupun supraklavikuler tanpa melibatkanKGB di aksila. Metastasis karsinoma ke organ jauh dapatterjadi secara hematogen. Organ yang sering terlibat adalahtulang, paru, hati, susunan syaraf pusat, kelenjar tiroid, danginjal (12).

4. Klasifikasi histopatologi kanker payudara

Identifikasi subtipe histopatologi karsinoma/kanker payudara penting karena ada kaitannya dengan aspekklinik, yaitu prediksi metastasis, terapi, dan prognosis (12).Karsinoma payudara dibagi menjadi tiga kelompok, yaitukarsinoma noninvasif, karsinoma invasif, dan penyakitpagel.

(a). Karsinoma noninvasif. Massa sel tumor terdapat hanyapada intraduktal atau intralobularis. Jumlah penderitaterhitung sedikit, hanya 5 % dari seluruh karsinomapayudara. Bentuk yang paling sering ialah karsinomaduktal non-invasif dan karsinoma lobularis in situ.

(b). Karsinoma invasif. Karsinoma invasif dibagi menjadidua subkelompok, yaitu karsinoma duktal invasif, dankarsinoma tipe spesifik. Karsinoma duktal invasifmerupakan jenis terbanyak, yaitu sekitar 80 % darikarsinoma payudara. Massa sel tumor solid, bentuk danbesarnya bervariasi, tersusun berupa sarang-sarangyang dibatasi jaringan ikat. Tipe karsinoma duktalinvasif ialah karsinoma papilotubularis, karsinomasolid-tubularis, dan karsinoma skirus (sekitar 45 %).Karsinoma tipe spesifik cukup banyak, dan yang seringditemukan ialah karsinoma mcdularis dan karsinomalobularis.

(c). Karsinoma paget. Tumbuli pada epidermis puting susu,meluas pada duktal dibelakangnya, seolah-olah berasaldari duktal, dan jarang ditemukan.

5. Stadium karsinoma payudara

Penentuan stadium tumor merupakan pedomanuntuk memilih pengobatan yang sesuai dan ikut menentukanprognosis Stadium karsinoma payudara ditentukanberdasarkan klasifikasi International yang disusun dalamsistem TNM (Tabel 1).

T : Menunjukkan kondisi tumor primer, antara laindiameter dan kondisi kulit yang menutupi tumor,

N : Penilaian terhadap kemungkinan adanya metastasispada kelenjar getah bening (KGB), dan

M : Menggambarkan metastasis pada organ lain, sepertiparu, hati, tulang, dan otak.

Rincian klasifikasi sistem TNM disajikan pada Tabel 2.

6. Penemuan dini kanker payudara

Penemuan dini merupakan upaya penting dalampenanggulangan karsinoma payudara. Adanya benjolanpada payudara merupakan keluhan utama dari penderita.Pada umumnya penderita kanker payudara di Indonesiadatang ke RS atau berkonsultasi pada dokter dalam kondisitumor stadium lanjut, sehingga kemungkinan untukdisembuhkan sangat kecil.

TAMBUNAN (12) membagi tiga macampemeriksaan dini kanker payudara :

(a). Pemeriksaan Payudara Sendiri (SARARÍ).Pemeriksaan din sendiri dilakukan setiap bulan secarateratur. Apabila teraba nodul atau benjolan segeradikonsultasikan pada dokter untuk pemeriksaan lebihlanjut. Dengan melakukan pemeriksaan diri sendirisecara teratur kesempatan menemukan tumor dalamukuran kecil lebih luas.

(b). Pemeriksaan payudara secara klinis (SARANIS).Dokter umum merupakan "ujung tombak"penanggulangan kesehatan masyarakat, mempunyaikesempatan luas menemukan tumor payudaralebih awal. Kesempatan ini mungkin terwujud,apabila pada wanita yang berusia lebih dari 40tahun atau yang tennasuk golongan risiko tinggi,walaupun datang karena penyakit lain, dilakukanpemeriksaan fisik payudara secara klinis (SARANIS)oleh dokter, bidan, atau paramedis vvanita terlatih danterampil.

(c). Pemeriksaan mamografi. Mamograf ialah fotopayudara dengan menggunakan peralatan khusus(radiologik). Teknik sederhana dan tidak sakit, tetapibiaya relatif mahal. Mamografi mampu mendeteksikarsinoma payudara ukuran kecil, kurang dari 2 cmbalikan pada tumor yang tidak teraba. Apabila padaSARARÍ atau SARANIS teraba modul, pemeriksaandilanjutkan dengan mamografi, terutama pada wanitagolongan risiko tinggi. Pada saat ini untuk deteksikarsinoma dini telah digunakan xeroinainografi dengankemampuan diagnosis lebih tajam dan akurasi lebihtinggi.

7. Sasaran Program

Program penelitian diagnosis dini kanker payudarakemungkinan dilakukan pendekatan permasalahanmelalui :

(a). Ekspresi reseptor hormonal, yaitu hormón progesterondan estrogen,

(b). Mencari kemungkinan adanya antigen spesifik untukkanker payudara.

(c). Penentuan kadar antigen karsinoembrionik (CEA)dalam darah penderita.

25

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop Jan RaJiasi, 1998-

PEMBUATAN ANTIBODI PROGESTERON, FSH,DAN LH

1. Permasalahan

Penampilan reproduksi pada ternak mininansiaberkaitan erat dengan perubalian kadar progesteron dalamsirkulasi darah perifer. yang selama ini digunakan sebagaiindikator tunggal. Sebenarnya siklus estrus merupakan suatumekanisme kerjasama yang saling mempengaruhi antarahormón gonadotropin (FSH, LH) dengan hormónprogesteron yang dikendalikan oleh susunan saraf pusatyang akan menimbulkan rangsangan umpan balik pos/neg.

FSH dan LH menstimulasi produksi progesteronsampai mencapai kadar optimal yang diperlukan untukovulasi. yaitu saat yang paling tepat untuk dilakukaninseminasi buatan. Kegagalan inseminasi buatan karenakeliru menilai kadar progesteron tanpa diketahuinya kadarFSH dan LH pada saat itu.

Penilaian penampilan reproduksi pada ternakjarang dilakukan penetapan kadar FSH dan LH dalam serumdarah perifer. Hal ini karena kit FSH dan LH hewan ternakbeluni dapat dibeli dipasaran, dan bila digunakan kit FSHdan LH manusia tidak dapat bereaksi silang dengan hormónternak. Dalam usaha mengatasi kebutuhan kit RIA FSH danLH hewan ternak, maka perlu dibuat sendiri denganmenggunakan antibodi FSH dan LH yangberasal dari dombadengan perkiraan dapat pula bereaksi silang dengan FSHdan LH sapi dan hewan ruminansia lainnya.

2. Pengertian istilah

Reagen imunologik terpenting untuk deteksi secarain vitro ialah antibodi atau antisera spesifik. Antibodi ialahsuatu imunoglobulin yang mempunyai kemainpuan spesifikuntuk berikatan dengan antigen. Sedang antisera ialah serumyang mengandung antibodi. Imunoglobulin, ialahsekelompok protein serum terdiri atas lima kelas, yaitu IgG,IgM, IgA, IgD dan IgE yang terbentuk sebagai efek responimun dan memiliki sifat umum untuk berkaitan denganantigen spesifikiiya. Sedangkan antigen ialah suatu senyawayang mampu menginduksi pembentukan antibodi danmemberikan reaksi spesifik pada antibodi yang dihasilkan.

3. Antibodi monoklonal

Pada hakekatnya tubuh hewan mamalia termasukmanusia, bila mendapatkan infeksi benda-benda asing(antigen), misalnya : virus, bakteri, jamur, sel kanker,honnon, toksin, dan sebagainya, akan membentuk antibodiuntuk menghancurkan benda asing tersebut denganberinteraksi secara spesifik. Dalain tubuh, antibodidiproduksi oleh sei limpa, dan setiap sel menghasilkanantibodi spesifik untuk antigen tertentu sehingga dalainsistem imun banyak sekali jenis antibodi yang dapatdiproduksi.

KÖHLER dan MILSTEN (13) berhasil melakukanfusi antara sel pembentuk antibodi dari limpa tikus yangtelah imun dengan mieloma, yaitu sel tumor yang dapattunibuh di dalam kultur. Fusi sel menghasilkan sel hibrid

(hibridoma) yang mewarisi sifat kedua induknya, yaitumenghasilkan antibodi seperti induknya dan dapat di kultur.Meskipun sel pembenluk antibodi yang digunakan masihberagam jenisnya, sehingga hibridoma yang terbentukmenghasilkan berbagai macam antibodi, tetapi denganteknik pemisahan dan isolasi dapat diperoleh kelompokhibridoma bersifat homogen atau monoklonal (Gambar 4)diambildariGODING(14).

4. Sasaran program

(a). Menghasilkan antibodi progesteron, FSH, dan LH.(b). Kit RIA progesteron, serta FSH dan FH khusus untuk

ternak.(c). Diharapkan produksi antibodi tersebut adalah

monoklonal.

PEMULIAAN TANAMAN PADI DAN KEDELAI

1. Tujuan penelitian

(a). Karakterisasi secara molekuler galur mutan padi yangbersifat toleran terhadap kekeringan dan atau cekamanaluminium.

(b). Mengetahui mekanisme sifat toleransi terhadapkekeringan dan cekaman aluminium pada tingkatmolekuler pada tanaman padi, sebagai persiapankloning gen.

(c). Mengenibangkan kultur jaringan tanaman padi dankedelai yang dikombinasikan dengan iradiasi gamma,dalam usaha mendapatkan galur mulan yang bersifattoleran terhadap aluminium dan kekeringan.

2. Lingkup kegiatan

Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya telahdiperoleh indikasi secara in vitro galur mutan padi toleranterhadap kekeringan dan cekaman aluminium. Dalam mutantersebut terjadi perubahan susunan triplet pada rangkaianDNA gen, sehingga akan terjadi perubahan pola proteindalam upaya tanaman melindungi diri terhadap keadaanekstrem.

Studi mengenai respon keadaan ekstrem tersebutsecara molekuler dapat diikuti melalui perubahan ekspresigen, yaitu berupa pembentukan mRNA dan pola rangkaianpolipetida (protein) yang dihasilkan. Dalam penelitian,teknik yang akan digunakan antara lain análisis inRNA,análisis protein, deteksi DNA polimorfisme dengan metodeRAPD, dan síntesis cDNA dari RNA dengan metode PCR.

Pengembangan kulturjaringan/sel tanaman adalahmerupakan dasar dari bioteknologi, bahkan akanmendukung program (akhir), yaitu kloning gen. Denganteknik kultur jaringan yang dikombinasikan denganperlakuan mutagen, baik mutagen kimia maupun mutagenfisik (iradiasi), akan memberikan keragaman genetik yangbermanfaat bagi program pemuliaan.

Selain kultur jaringan tanaman, diusulkan agardapat mu I a i dikembangkan pula kegiatan hibridisasisomatik, yaitu melalui fusi protoplas sel tanaman.

26

. Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

3. Sasaran program

Sesuai dengan Renstra Batan, yaitu pada akhirPelita VII telali diperoleh galur mulan padi dan kedelai yangbersifat toleran kekeringan dan atau cekaman aluminiumberdasarkan bioteknologi.

PENGEMBANGAN HIBRIDISASI SOMATIK SELTANAMAN

1. Isolasi protoplas

Pada tahun 1960, COCKING (15) mengembangkaninclode isolasi protoplas secara enzimatik yang efisien, danmenghasilkan sejunilah protoplas cukup untuk studi ñisi.Enzim yang digunakan ialah selulase berasal dari biakansejenis jamur, untuk menghancurkan dinding sel.

TAKEBE etal. (16) berhasil mengisolasi protoplasmesofil pada tanaman tembakau dengan menggunakandua macam enzim secara bertahap. Enzim maserozimdigunakan untuk memisahkan sel tunggal, kemudiandengan selulase untuk mencerna dinding sel, hinggaprotoplas dibebaskan. Selanjutnya diketahui bahwa keduaenzim tersebut dapat digunakan secara bersama, selain lebihcepat juga dapat mengurangi terjadinya kontaminasi olehinikroba.

Sejak enziin secara komersial telah tersedia dipasaran, maka telah banyak laporan tentang isolasiprotoplas, yaitu dari sel mesofil, jaringan akar, bintil akarpada legum, bagian ujung tunas, umbi akar, daun bunga,mikrospora muda, dan jaringan buah.

Faktor yang mempengamhi kelangsungan hidupprotoplas antara lain, yaitu suinber materi tanaman,perlakuan enzim, dan kondisi tekanan osmotik. Diagramisolasi protoplas mesofil disajikan pada Gambar 5.

2. Kultur protoplas

Protoplas dapat dikultur pada lempeng agar(Gambar 6), tetapi medium cair umumnya menjadi pilihandengan alasan : (a). Protoplas beberapa spesies tidak akanmembelah bila ditanam dalam medium yang mengandungagar, (b). Tekanan osmotik medium dapat dikurangi secaraefektif setelah beberapa hari dalam kultur, (c). Kerapatansel dapat dikurangi, atau sel yang menjadi perhatian khususdapat diisolasi.

Selama 2 - 4 hari dalam kultur, protoplaskehilangan bentuk karakteristiknya, dan menunjukanindikasi pembentukan dinding barn, yang dapat dibuktikansecara langsung dengan pewarnaan, atau dengan teknikmikroskop elektron. Pembentukan dinding baru olehprotoplas dimulai segera setelah enzim dicuci, dan materidinding sel sekitar protoplas mesofil terlihat setelah 8-24jam. Dalam beberapa kasus, protoplas tanpa dinding terlihatlebih dari seminggu, bahkan sampai bulanan.

Faktor yang mempengaruhi pembelahan protoplasdalam kultur antara lain yaitu : nutrisi yang diperlukan,kondisi tekanan osmotik nilai kerapatan protoplas dalamkultur, kondisi penyimpanan, dan materi tanaman.

3. Fusi protoplas

Fusi protoplas pada dasarnya digunakan untukmenghasilkan hibrid soinatik atau variasi somaklonal.Pentahapan penting dalam pembentukan tanaman hibridsomatik, yaitu : isolasi protoplas, fusi protoplas, regenerasidinding sel, fusi inti, seleksi sel hibrid, regenerasi tanamanyang lengkap, dan karakterisasi tanaman hibrid.

Selama degradasi dinding sel, beberapa protoplasyang berdekatan dapat mengadakan fusi bersamamembentuk homokarion (fusi spontan). Hasil fusi secaraspontan tidak mempunyai nilai agronomis penting, tetapiyang diperlukan ialah fusi protoplas antara sumber yangberbeda.

Mekanisme fusi protoplas diawali denganperlekatan antara meinbran protoplas yang bersentuhan.Dengan larutnya membran pada titik pertemuan, kemudianbagian-bagian penyusun sitoplas bercampur. Akhirnyakedua protoplas sel mengumpul dalam bentuk bulatan yangmengandung inti dari kedua sel induk (dikarion). Inti dalamdikarion mungkin berfusi sebelum, selama, atau setelahmitosis hingga terbentuk sel hibrid berinti satu (Gambar7).

Hasil fusi menunjukkan bahwa populasi protoplasterdiri atas campuran berbagai macam tipe induknya, yaituhomokarion, heterokarion, dan berbagai koinbinasi inti dansitoplas. Heterokarion sebagai sumber hibrid yang potensialdimasa mendatang, hanya menunjukkan sebagian kecil daricampuran hasil fusi tersebut. Seleksi sel hibrid somatikdilakukan dengan cara menggunakan perbedaan alami yangbersifat komplementer, misalnya sifat kepekaan kedua indukterhadap komponen bahan media, temperatur dansebagainya.

4. Sasaran program

Menguasai teknik isolasi protoplas, regenerasiprotoplas, fusi antar protoplas, regenerasi tanaman hasil fusiprotoplas, dan karakterisasi tanaman hibrid.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kcsimpulan

Pada akhir Pelita VII diharapkan telah dapatdihasilkan :1. Layanan terhadap masyarakat, yaitu diagnosis klinik

pada beberapa penyakit infeksi penting dengan PCR.2. Diperoleh informasi tentang antigen penyebab kanker

payudara. Selain itu juga paparan hormonal, yaitukandungan progesteron dan estrogen penderita kankerpayudara.

3. Kit RIA hormón FSH dan LH untuk ternak, serta kitRIA hormón progesteron.

4. Galur mutan tanaman padi dan kedelai yang toleranterhadap kekeringan dan cekaman aluminium secarabioteknologi.

5. Sesuai Renstra Batan, hasil uji laboratorium danlapangan vaksin haemonchiasis dan fascioliasis harustelah selesai.

27

f'enelitian Jan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998 -

Sarán

1. Dalain pengembangan diagnosis penyakit infeksi agardilakukan pula deteksi virus patogen penting denganPCR.

2. Program penelitian diagnosis dini kanker payudaradiusulkan untuk dibentuk suatu tim dari PSPKR, PAIR,Lab.Patologi UI. dan RS. Darmais.

3. Khusus kit RIA hormón progesteron agar diproduksidengan antibodi monoklonal

4. Studi transfer mikroflora dan protozoa rumen agar terusdilanjutkan. Seleksi jenis mikroflora dan protozoa yangefisien perlu dilakukan secara in vitro, yaitu isolasi dalambentuk biakan murni, kemudian dibuat/disusunkomposisi campuran sesuai dengan kondisi keadaanrumen.

5. Diharapkan agar mulai dirintis pengembangan fusiprotoplas tanaman, yang diawali isolasi dan kulturprotoplas, regenerasi protoplas, dan fusi protoplas.

6. Kelompok mikrobiologi lingkungan agar mulai berusahauntuk mendapatkan galur bakteri yang mampumelakukan dekomposisi limbah dan detoksifikasisenyawa beracun. serta sistem mikrobiologi untukpengelolaan lingkungan.

7. Dalain kelompok tanah dan pemupukan agar mulaidirintis pengembangan rekayasa genetik bakteriRhizobium (penambat nitrogen) pada tanaman budidaya(padi-padian), dan bakteri Agrobakteriuni (mengandungplasmid Ti) yang berfungsi sebagai vektor untukmemasukkan gen asing (baru) yang fungsional padatanaman, serta cendawan Mikoriza VA., yang mampumembantu tumbuhan menyerap fosfat dari tanah, danunsur mikro lainnya seperti seng dan tembaga.

DAFTAR PUSTAKA

1. SMITH, J.E., Prinsip Bioteknologi, Penerbit PT.Gramedia, Jakarta (1990).

2. BATAN, Konsep Renstra Batan revisi 1997, BPKST,Batan (1997).

3. SAIKI, R.K.. D.H. GELFAND, S. STOFFEL, S.J.SCHARF, R. HIGUCHI, G.T. HORN, K B .MULLÍS, and H.A. ERLICH, Primer directedenzymatic amplification of DNA with athermostable DNA polymerase, Science 239 ( 1998)487.

4. KUMAR, R.. The technique of polymerase chainreaction, Journal of methods in cell and molecularbiology I (1989) 133-152.

5. PERSING, D.H., In vitro nucleic acid amplificationtechniques. In : Diagnostic molecularmicrobiology, Persing D.H. et al (eds.), ASM,Washington D.C. (1993) 51-88.

6. SWAMINATHAN, B. and G.M. MATAR, Moleculartyping methods, I_n : Diagnostic molecularmicrobiology, Persing D.H. et al (eds), ASM,Washington DC. (1993) 26-51.

7. GOMPEL, C. and VAN KERKEM, C. The breast. In :Principles and practice of surgical pathology,Silverberg S.G. (ed.), New York, John Wiley &Sons (1983) 245-295.

8. LEONG A.S.Y., and W.A. RAYMOND. Prognosticparameter in breast cancer. Pathology 2J. (1989)169-175.

9. WATERHOUSE J. A H . , C.S. MUIR, K.SHANMUGARATNAM, and J. POWELL. Cancerincidence in five continents. Lyon, I ARC ScientificPublications No. 42(1982).

10. CORNAIN S., R. MANGUNKUSUMO, I.M. NAZAR,and J. PRIHARTONO. Ten most frequent cancersin Indonesia. Pathology based cancer registry dataof 1988-1989. In : Cancer registry in Indonesia.National registry center, Jakarta Coordinatingboard (1990).

11. PRIHARTONO, J , Y. OHNO. S. BUDININGSIH, S.SUZUKI, S. CORNAIN, N. KUBO, D.TJIDAJIBUMI, S. WATANABE, G. TJAHJADI,G. SAKAMOTO, I. DARWIS, E. SOETRISNO,and E. SRI ROOSTINI. Breast cancer case controlstudy. Med. J. Indonesia 4 (1995) 143-147.

12. TAMBUNAN G.W. Sepuluh jenis kanker terbanyakdi Indonesia, (ed.) M. Handojo, Penerbit BukuKedokteran EGC, Jakarta (1991).

13. KÖHLER, G. and C. MILSTEIN. Continous culturesof fused cells secreting antibody of predefinedspecificity. Nature 256 (1975) 495-497.

14. GODING J. W. Monoclonal antibodies : Principles andpractice, 2nd. ed. Acad. Press, London (1988).

15. COCKING E.C. A method for the isolation of plantprotoplasts and vacuoles. Nature 1_87 (1960) 927-929.

16. TAKEBE, I., Y. OTSUKI, and S. AOKI. Isolation oftabacco mesophyll cells in intact and active state.Plant Cell Physiol. 9 (1968) 115-124.

17. BHOJWANI S.S. and M.K. RAZDAN. Plant tissueculture. Theory and Practice, first ed. Elsevier, NewYork (1983).

28


• y y-

B

• 3 '

5 '3 '

3 ' ,5 '

94° 37 - 60° 72°

31

DENATURASI• 5 ' 3 1 -

PENEMPELAN•51

EKSTENSI PRIMER

Gambar 1. Satu siklus pada PCR terdiri atas tiga tahap (dikutip dari R. KUMAR, 1989).

Gambar 2. Pembentukan produk sekuens "pendek" pada siklus berikutnya {dikutip dariD.H. PERSING, 1993).

Keterangan :A : Dalam siklus pertama, rangkai ganda DNA sekuens target digunakan sebagai cetakan,

dengan teinpat penempelan primer.B : Kedua rangkaian terpisah olch denaturasi panas, dan dim primer oligonukleotida sintetik

menempel pada sekuens yang dikenalnya masing-masing dalam orientasi 5' -3'C : Catatan, bahwa ujung 3' pada setiap primer adalah saling berhadapan. Taq polimerase

DNA merintis síntesis pada ujung 3' pada setiap primer.D : Ekstensi primer melalui síntesis DNA menghasilkan tempat pengikatan primer baru.

Hasil setelah satu putaran síntesis adalah dua kopi asli molekul DNA target. Dalamsiklus kedua, masing-masing pada empat rangkaian DNA (terlihat pada C) menempelpada primer untuk merintis suatu putaran baru pada síntesis DNA.

Di antara delapan produk rangkaian tunggal, dua yang panjangnya ditentukan oleh jarakantara dan termasuk tempat penempelan primer; produk pendek tersebut terakumulasi secaraeksponensial dalam siklus berikutnya.

29


\_^—\ Ta/geTDNA

51 . . 31

Pnmef 13". . 51

Primer 7"

Taq Polimerase

Amplifikasi

Elektroforesis

OODd

Gambar 3. Skeina PCR (dikutip dari D.H. PERSING, 1993).

30

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1998

Tikus imun

Sel pembentuk antibodi normaloooooooooo

Sel mieloma yangtidak diñisi

Sel mielomai

| Polietilen glikol

Heterokarion

8883

Sei limpa yangtidak difiisi

OOOOO

Medium HAT

Mati dalam medium HAT•

Hibridrr Mati dalam kultur

\ KJon dengan pengenceran terbatas

Z7L\.KJon 1 klon 2 klon 3 klon 4

Gambar 4. Produksi antibodi monoklonal (dikutip dari J.W. GODING, 1986).

Sei limpa dari tikus imun difusikan dengan sel mieloma (HGPRT-) menggunakanpolietilen glikol (PEG). Produk fusi berinti dua diketahui sebagai heterokarion. Padapembelahan berikutnya, fusi menghasilkan sel hibrid tumbuh dalam medium HAT. Selmieloma tanpa fusi mati dalam medium HAT, dan sei limpa tanpa fusi dapat hidup hanyabeberapa hari dalam kultur. Hibrid diuji untuk produksi antibodi pada spesifitas yangdiinginkan, dan diklon dengan pengenceran terbatas.

HGPRT : Hipoxantin guanidin posforibosil transferase - (enzim)HAT : Hipoxantin, aminopterin, dan timidin - (medium)

31

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, ¡ 998 _

. Inkubasi 18 jam

Epidermis dibuang

. Permukaan

dann disterilkan

Polongan daun diapungkan pada

larutan enzim + stabilizer osmotik

. Protoplas tenggelam pada

dasar cawan pelri

Lamían enzim dibuang

Sentrifugasi . Senlrifugasi

Protoplas dalam

medium pencuci

Dilarutkan dalam

médium kultur

. Dilarutkan dalam

medium pencuci

mengandung sukrosa

Pindahkan sedikil

sampel untuk

perhitungan haemositokrit

-. Protoplas

. Pecaban sel

. Dilarulkan kembali dalam

medium kultur untuk memberikan

nilai densitas awal yang benar.

Gambar 5. Diagram alir isolasi protoplas mesofilik (dikutip dari S.S. BHOJWANI dan M.K. RAZDAN, 1983).

Satu volume protoplat

dalam medium kultur

Saiu volume medium

kultur + 1-2% agar(4U*C)

Protoplas dalam

medium kultur

Protoplas membentuk

dinding sel kemudian

membelah menjadi koloni

Koloni subkultur pada

perraukaan medium agar

dengan mengurangi lekanan

osmotik untuk menghasilkan

kalus.

• . . . . M . I I - JTP-* *i • . ^ ^ -

. Lempeng petri dibalikksn

dan diinkubasi pada 2S*C

dengan pencahKyitan

. Induksi tunas dan

akar jaringan kalus

Gambar 6. Diagram alir kultur protoplas (dikutip dari S.S. BHOJWANI dan M.K. RAZDANI, 1983).

32

- f'eneliiian dan f'engembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, I </98

©0-G0 — ©0

0Gambar7. Diagram alir urutan keadaan fusi protoplas (dikutip dari S.S.

BHOJWANI dan M.K. RAZDAN, 1983).

ABCDDF

Dua protoplas terpisahPerpaduan pada dua protoplasFusi membran pada tempat perekatanPembentukan heterokarion

Tabel 1. Klasifikasi stadiumManchester)

Stadium I T|a

Stadium 11 To

T"

Stadium III T3

Tl'2T2 bT 4

Stadium IV T

kanker

No

N ,N,

i

N o . , ,

N o , ,N o , ,

N3

payudara (sistem

Mo

M O

H

M,

33

Penclitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, >

Tabel 2. Klasifikasi TNM kanker payudara (dikutip dari G.W.TAMBUNAN, 1991)

TNM

T

To

T,ab

T 2

ab

ab

Interpretasi

• Tumor primer

• Tidak dapat ditunjukkan adanya tumor

• Ukuran tumor kurang dari 2 cm• Tanpafiksasi• Dengan fiksasi

• Ukuran tumor antara 2-5 cm• Tanpa fiksasi• Dengan fiksasi

• Tumor berukuran lebih dari 5 cm• Tanpa fiksasi• Dengan fiksasi

T4 • Tumor telah menunjukkan perluasan ke dalam dindingtoraks atau kulit

a • Dengan fiksasi terhadap dinding toraksb • Disertai edema, ulserasi atau adanya tumor satelit

N

N.

N,ab

N 3

M

Mo

M,

• Metastasis pada kelenjar getah bening (KGB)

• Kelenjar getah bening tidak membengkak

• Teraba KGB di ketiak homolateral dan mudah digerakan• Diduga pembengkakan KGB bukan karena metastasis• Diduga pembengkakan karena metastasis

• Teraba pembesaran KGB di ketiak homolateral, namunmelekat satu sama lain ataupun dengan jaringan sekitamya

• Teraba pembesaran KGB intra atau supraklaviler atauedema lengan homolateral

• Metastasis ke organ jauh

• Tidak ada metastasis pada organ jauh

• Terdapat metastasis pada organ jauh

34

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikast Isotop dan Radiasi, 1998

DISKUSI

VERLIE

Bagiamana batas keamanan/Safety pemakian radioisotop di bidang kesehatan, apakah sudali ada penelitianinengenai dosis radio isotop yang aman yang masih bolehditerima tubuh manusia ? Apakah ada efek sainping daripemakai/pasien ?

F. SUHADI

1. Filosofi proteksi radiasi selain paparan terhadap pekerjaradiasi dan penduduk/populasi, juga paparan medik.Pemakaian radio isotop di bidang kesehatan medikdilaknkan sesuai rekomendasi dari ICRP Tingkat dosisradiasi yang ditetapkan IRCP inasili dibawah tingkatdosis yang tidak ada risiko kesehatan manusia. Paparanmedik adalah paparan yang diterima oleh seseorangwaktu menjalani diagnosis atau terapi, dan padaseseorang secara sukarela yang membantu pasien yangsedang menjalani paparan. Pembenaran bagi suatukegiatan yang menimbulkan paparan radiasi (medik)hanya dapat dibenarkan bila memberikan manfaatkepada orang atau masyarakat terpapar lcbih besar daripada kerugian yang berkaitan dengan suniber radiasiyang digunakan, yaitu besaniya dosis perorangan, jumlaliorang yang diradiasi, dan peluang terkena papamhendaknya dijaga serendah mungkin. Optimisasiproteksi dimulai dari desain, penggunaan peralatan danprosedur kerja yang benar. Nilai batas dosis acuan untukpaparan pekerja radiasi ialah 50 mSv/wB pertahun unrukstokastik dan 500 mSV/100 Cm2 pertahun untuknonstokastik. Sedang pada paparan medik keselamatanradiasi diperoleh dengan menerapkan azas manfaat(justification) dan azas optimisasi untuk paparanpenduduk/populasi besarnya NBD = 10 % NBD paparanpada pekerja radiasi.

2. Walaupun jelas banyak manfaatnya bagi kesehatanmanusia, potensi bahaya radiasi tidak dapat diabaikan.Apabila dosis berlebihan dampak négatif radiasiterhadap kesehatan mungkin dapat bempa efek soinatikakut, inisalnya luka bakar, anemia, kemadulan, katarak,kanker, dan leukemia, serta efek genetik.

SRI MURNI ARDININGSIH

1. Apakah KIT RIA pada hormón FSH, LH, danprogesteron sudah tersedia di PAIR-BAT AN ?

2. Seberapa jauh penelitian yang dilakukan denganmenggunakan KIT RIA yang dihasilkan ?

3. Apakah ada kemungkinan dilakukan kerjasamapenelitian untuk penerapan KIT RIA tersebut diatas ?

F. SUHADI

1. KIT RIA hormón FSH. LH dan progesteron khusus untukternak baru diprogramkan pada Pelita VII. Dulu pernahdihasilkan untuk hormón T3 dan T4 dan telahdiserahkan produksinya pada Pusat Produksi RadioisotopBATAN Serpong.

2. Dengan membeli KIT RIA yang ada di pasaran, padasaat ini sudah bersifat rutin, yaitu menerima sampel darilab klinis berbagai pemeriksaan hormón untuk manusia,pemeriksaan hormón yang banyak dilakukan antara lainfungsi tiroid (T3 dan T4), hormón reproduksi steroid(testosteron, progesteron, estradiol, estriol, HPL),gonadotropin (FSH, LH, prolaktin), dan "tumor marker"(CEA, AFP, dan PAP).

3. Dapat saja dilakukan kerja sama penelitian yang salingmenguntungkan.

ENTIN DANINGSIH

Sekalipun belum diungkapkan dalam presentasinamun saya tertarik dengan pernyataan terakliir dari abstrakmengenai identifikasi dan karakterisasi gen toleran cekamankekeringan dan aluminium pada padi.1. Sampai sejauh manakah identifikasi dan karakterisasi

gen toleran ini, khususnya pada padi yang telahdilakukan di PAIR ?

2. Apakah hanya Al ? mengapa tidak juga Fe ? Karenapermasalahan pada lahan kering juga dihadapkan padaFe-toxicity ?

F. SUHADI

1. Di lapangan telah ditemukan galur mutan harapantoleran kekeringan pada padi biasa menjadi padi ketan.Analisis molekuler galur mutan tersebut telah dilakukan,yaitu mendeteksi DNA polimorfisme dengan metodeRAPD dan síntesis cDNA dari RNA dengan metodePCR.

2. Dalam percobaan yang dilakukan hanya cekamanaluminium, karena permasalahan untuk lahan inasamadalah aluminium.

SUHARYONO

1. Bioteknologi dikaitkan dengan beberapa bidng, yaitukesehatan manusia, peternakan dan pertanian, namunkesehatan yang banyak dibahas dalam presentasi.Bagaimana tentang peternakan, khususnya untuknustrisi ternak. Apakah dalam paper lengkap jugadibahas, bila tidak dibahas saya menyarankan agar juduldiganti saja, cukup dengan pengembangan bioteknologidalam bidang kesehatan hewan.

2. Berapa biaya untuk deteksi dini pada beberapa penyakitbila menggunakan metode PCR ?

F. SUHADI

1. Tidak semua judul dibahas dalam makalah, namuntentang peternakan khususnya untuk nutrisi ternak telahdisinggung baik dalam ringkasan, maupun saran-saran.Tujuan utama pogram peternakan adalah peningkatanproduksi dan reproduksi ternak.

2. Pada waktu harga dolar Rp. 4.000,- per $ 1-, perhitunganharga per sampel ialah Rp. 150.000,-. Bergantung padanilai kurs dolar terhadap rupiah.

35


TEKNOLOGI DAN APLIKASI PEMERCEPAT ELEKTRON

M. Natsir


ABSTRAK

TEKNOLOGI DAN APLIKASI PEMERCEPAT ELEKTRON Teknologi akselerator elektron(pemercepat elektron) berkembang sangat cepat di beberapa negara maju. Yang diaplikasikan untuk penelitian danpengembangan (R&D) dan berbagai jenis industri secara komersil. Aplikasi akselerator elektron dalam industri tersebutmencakup bidang industri polimer, sterilisasi peralatan kedokteran, modifikasi permukaan bahan dan pengelolaanlingkungan. Proses radiasi dengan berkas elektron adalah proses ionisasi radiasi. Dalam rangka penelitian danpengembangan teknologi proses radiasi untuk demonstrasi ke industri di Indonesia, dua fasilitas akselerator elektronskala pilot telah dibangun di Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi - BATAN Jakarta. Akselerator yang pertama mempunyaispesifikasi energi elektron rendah 300 keV, 50 mA tipe EPS-300, yang kedua energi menengah 2 MeV, 10 mA modeldinamitron tipe GJ-2 dengan kemampuan penetrasi elektron masing-masing 0,6 mm dan 12 mm untuk iradiasi dua sisidalam bahan yang kerapatannya 1 g/cm3. Penampang berkas elektron berukuran panjangnya 120 cm dan lebarnya 10cm disajikan di atmosfir untuk keperluan iradiasi sampel atau produk industri. Dosis radiasi pada sampel dapat diaturdengan tepat dengan mengatur arus berkas elektron dan kecepatan konveyor. Kedua fasilitas ini menghasilkan kapasitasproduksi (output) cukup tinggi dan telah digunakan untuk penelitian dan pengembangan dosimetri, pelapisan permukaanpapan kayu, crosslinking polimer, healshrinkable tube, grafting polimer, degradasi plastik, pengawetan, sterilisasi,dan Iain-Iain. Faktor-faktor engineering desain proses iradiasi dan tinjauan umum berbagai potensi aplikasi dalamberbagai bidang penelitian dan pengembangan ke industri di Indonesia akan diuraikan secara ringkas.

ABSTRACT

TECHNOLOGY AND APPLICATIONS OF ELECTRON ACCELERATOR Technology of electronaccelerator have been developed so fast in the advanced countries. It was applied in the research and development(R&D) and comercially in various industries. The industries applying electron accelerator includes polymer industry,sterilization of medical tools, material surface modification, and environmental management. The radiation processusing electron beam is an ionization radiation process. Two facilities of electron accelerator have been established inpilot scale at the Center for the Application of Isotope and Radiation CAIR-BATAN, Jakarta, for the R&D of radiationprocess technology and in demonstrating the electron accelerator application in industry in Indonesia. The first has lowenergy specification of 300 keV, 50 mA, EPS-300 type and the second has medium energy specification of 2 MeV, 10mA dynamitron model of GJ-2 type. Both the electron accelerators have an electron penetration depth capability of 0.6and 12 mm, respectively, for the double side irradiation in the materials with density of 1 g/cm3. They also highlycapacity production and the electron beam cross-section of 120 cm length and 10 cm width. The beam will go throughthe atmosphere for irradiation samples or industrial products. The radiation dose can be selected precisely by adjustingthe electron beam current and conveyor speed. Both of these facilities were applied in many aspects R&D, for examplesdosimetry, wood surface coating, cross-linking of polymer, heatshrincable tube, polimer grafting, plastic degradation,food preservation, sterilization and so on. Engineering factors of radiation design process and general observation ofelectron accelerator application in R&D for various industries in Indonesia are briefly discussed.

PENDAHULUAN

Teknologi akselerator elektron di beberapa negaramaju seperti Jepang, USA, Rusia dan Europe telahdiaplikasikan dalam berbagai bidang baik untuk penelitiandan pengembangan (R&D) dan komersial dalam industri.Secara umum aplikasi lersebut dapat dikelompokkan dalamtiga bidang. Yang pertama digunakan dalam dunia industrimisalnya industri polimer dan sterilisasi peralatankedokteran, dan yang kedua untuk modifikasi bahan sertayang terakhir untuk pengelolaan litigkungan. Teknologiakselerator elektron mempunyai beberapa keunggulan jikadibandingkan dengan teknik konventional baik prosesthermal atau kimia. keunggulan tersebut antara lain adalahmenghasilkan produk unggul, hemat energi, proses

berlangsung pada suhu kamar, ramah lingkungan (tidakmenimbulkan polusi pada lingkungan), proses mudahdikontrol, teknologi aman, output cukup tinggi dankompetitif baik kwantitas maupun kwalitas (proses cepat,inutunya baik) serta biaya produksi lebih murah untukproduksi masal [1].

Dalam pembangunan jangka panjang kedua danera globalisasi akan tumbuh banyak industri di Indonesia.Terobosan teknologi akselerator dalam sektor industritersebut sangat penting artinya karena dapat menghasilkanproduk yang berkualitas unggul, aman dan kompetitifsehingga dapat bersaing di pasar global yang pada gilirannyananti dapat meningkatkan ekonomi nasional. Teknologiakselerator merupakan IPTEK nuklir yang basisnya adalahBadan Tenaga Atom Nasional (BATAN). Pusat Aplikasi

37

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998-

Isotop dan Radiasi - BATAN sedang mengoperasikan duabuah fasilitas akselerator elektron yaitu akselerator elektronenergi rendah 300 keV, 50 mA tipe EPS-300 dengan dayamaksimum 15 kW buatan Jepang dibangun pada tahun1985, dan akselerator elektron energi mencngah 2 MeV,10 mA tipe dynamitron model GJ-2 dengan daya maksimum20 kW buatan China dibangun pada akhir tahun 1993 [2].

Kedua akselerator elektron tersebut diatasdioperasikan untuk penelitian dan pengembangan sertaintroduksi ke industri, yang dimanfaatkan oleh lembagapenelitian pemerintah baik Batan maupun luar Batan,universitas, IAEA dan UNDP serta JAERI melalui kerjasama bilateral dan Industri (swasta) dalam berbagai bidangyaitu dosimetri, poliinerisasi. sterilisasi, modifikasipermukaan bahan (logam, kayu, keramik, porselin),penelitian limbah industri, dll. Diharapkan mampumenghasilkan produk-produk baru yang berkualitasmisalnya melalui industri polimer yaitu proses ikatan silang(crosslinking) yang terdiri dan kabel tallan panas dan tahantegangan tinggi, film atau pipa tabung plastik yang dapatmengkerut atau mengeinpes ukurannya bila dipanaskan(heat shrinkable tubes and films), plastik busa, vulkanisasikaret alam, pelapisan permukaan papan kayu, serta graftingpolimer. dll. Aplikasi komersil juga dapat dilakukan padafasilitas tersebut misalnya untuk pelapisan pennukaan bahan(kayu lapis, logam, keramik, porselin, manner, dll.) danisolasi kabel.

Beberapa aplikasi yang cukup potensial dilakukanpada kedua akselerator tersebut, misalnya dalain pengelolaanlingkungan yaitu kontrol gas buang industri NOx dan SOxskala laboratorium, degradasi bahan plastik (PE, PP, PVCdan Iain-lain), disinfeksi sludge dan sewage, dalam bidangilmu bahan misalnya modifikasi bahan yaitu pelapisanpermukaan bahan, modifikasi tekstil, dll. dan dalam bidangpangan misalnya sterilisasi, pengawetan makanan dan buah-bualian, dan dalain bidang pertanian misalnya untuk mutasi(efek radiasi berkas elektron pada bagian sel terkecil DNA),mutasi radiasi padi, dan dalam bidang kesehatan misalnyasterilisasi peralatan kesehatan, serta masih banyak bidang-bidang yang lain masih perlu dikaji, yaitu effek/pengaruhradiasi berkas elektron misalnya dalam bidang peternakan,biologi, kedokteran dan Iain-lain yang tidak disebutkancontohnya satu-persatu dalam paper ini.

PAIR-BAT AN saat ini menerima kerjasamadengan pihak SWASTA/BUMN untuk alih teknologipolimerisasi radiasi berkas elektron khususnya untukpelapisan permukaan papan kayu dan pembuatan isolasikabel yang tahan panas dan tegangan tinggi [1]. Dalamkertas kerja ini akan diuraikan deskripsi akselerator elektron,faktor-faktor engineering desain proses iradiasi dan statusaplikasi akselerator elektron baik dalam maupun luar negeriserta tinjauan secara umum berbagai potensi aplikasi dalainbidang penelitian dan industri di indonesia.

DESKRIPSI AKSELERATOR ELEKTRON

Komponen-komponen utama akselerator elektronsecara umum adalah sumber elektron, sistem vakum, sumbertegangan tinggi, sistem pemokus, tabung pemercepat

elektron, tabung scanning, sistem pengeluaran elektron dariruang vakum ke atmosfir serta sistem konveyor. Gambarkonstruksi dari akselerator elektron 300 keV, 50 mA tipeEPS-300 diberikan pada gambar 1. Tabung pemercepat danscanner dibuat dari stainless steel divakuinkan hinggamencapai < 107 Torr dengan menggunakan sistem pompavakum bertingkat, biasanya pompa rotary, pompa cryo-pump, pompa turbomelekuler dan pompa ion. Elektrondipancarkan dari filamen tungsten yang dipanaskan denganaliran listrik AC, diekstrak dengan tegangan ekstraktoryangdipasang pada celan antara anoda dan katoda dan difokuskanserta diarahkan kedalam celah atau kanal yangmenghasilkan arus berkas elektron dalam range miliAmpere. Kemudian elektron-elektron tersebut difokuskandan dipercepat dalam tabung akselerator oleh teganganpemercepat yang dipasang secara gradient potential padatabung pemercepat, dan elektron-elektron discan(ditayarkan) dengan menggunakan pengaruh inedan listrikdan magnit yang dipasang pada leher tabung scanning hornserta diarahkan pada target titanium window foil denganukuran penampang berkas elektron tertentu. Untukkeperluan industri berkas elektron dalam tabung vakumdisajikan ke atmosfir udara luar melalui target titaniumwindow foil tipis 17,5 mikron. Ukuran penampang berkaselektron tersebut umumnya 120 cmm x 10 cm dan dapatdiatur, yang disesuaikan dengan kebutuhan produk industriatau sampel yang akan diiradiasi. Sampel iradiasi atauproduk industri yang diproses diangkut denganmenggunakan sistem konveyor kedalam ruang iradiasi, dosisradiasi yang diterima sampel dapat diberikan dengan tepatdengan mengatur kecepatan konveyor, energi dan arusberkas elektron [2].

FAKTOR-FAKTOR ENGINEERING DESAINPROSES PRODUKSI [3)

Sebelum proses iradiasi dengan berkas elektrondilakukan, kita perlu mengevaluasi 4 faktor desainengineering proses yaitu dosis iradiasi dan kecepatan dosis(laju dosis) yang dibutuhkan, penetrasi berkas elektron(range elektron) dalam bahan, ukuran dan bentuk bahanyang diiradiasi, dan kapasitas produksi yang diperlukan.

1. Range elektron (penetrasi berkas elektron)

Range elektron atau daya tembus elektron dalambahan merupakan suatu faktor penting dan menentukankemampuan aplikasi akselerator tersebut. Seinakin besarrange elektron dalam bahan semakin luas bidang aplikasiakselerator elektron dapat dimanfaatkan. Ketika elektronberinteraksi dengan suatu bahan yang diiradiasi, elektronakan kehilangan energi kinetiknya, terutama oleh interaksilistrik dengan elektron atomik. Kemudian elektron tersebutnaik kekeadaan eksitasi, atau lebih sering terlepas dari atominduknya sehingga terbentuknya molekul-molekultereksitasi dan sebagian besar elektron yang terlepasmemiliki energi cukup untuk mengionisasi atom yangberadapada lintasannya, sehingga terbentuknya ion-ion selanjutnyamolekul yang tereksitasi akan terurai menjadi radikal-radikal yang sangat reaktif.

38


Elektron cepat yang datang dari tabung vakummempunyai energi mula-mula Eo, pertamakali berinteraksidengan titanium window foil dan menembus window foilakan kehilangan energinya dEw, keinudian melevvati celahudara ruang iradiasi, akan kehilangan energinya dE^, yangakhirnya berinteraksi dengan bahan dengan energinya E.Dari uraian diatas energi elektron yang mula-mula Eo dapatdiketahui dengan menggunakan persamaan (1) :

Eo = dE» + dE_ + E (1)

dimana :Eo adalah energi mula-mula yang sesuai dengan tegangan

tinggi pemercepat elektron (MeV)dEw adalah energi hilang dalam titanium window foil

(MeV)dE^ adalah energi hilang dalam udara ruang iradiasi

diantara permukaan titanium foil dan permukaankonveyor (MeV).

Dalam prakteknya energi hilang dalam titaniumwindow foil dan energi dicelah udara biasanya diabaikan,karena Eo » dEw + dEair. Interaksi berkas elektron denganbahan yang diiradiasi, lambat laun elektron mengalamiperlambatan sampai akhirnya elektron itu berhenti (stop)dalam bahan yang disebut dengan range elektron (jangkauanelektron atau kedalaman penetrasi).

Elektron berenergi mula-mula Eo mcmiliki rangedalam bahan tertentu, yang dapat dihitung denganpersamaan :

Eo

EdE/dX (2)

dimana : R range elektron dalam bahan (cm)dE/dX stopping power elektron atau kehilanganenergi (MeV/cm2).

Secara empiris, range elektron atau tebal bahan yang efisiendigunakan dalam pemrosesan iradiasi dua sisi dapatditentukan dengan minus :

0.8 (gram/cm2.MeV).E (MeV)R = (3)

p (gram/cm3)

dimana : p kerapatan bahan (gram/cm3) dan E energielektron (MeV).

2. Dosis dan Laju Dosis

Satuan dosis dalam proses radiasi adalah Gray(Gy), yaitu energi 1 Joule (Watt, sec) terserap dalam 1 kgbahan. Jika suatu dosis dengan nilai 10 kGy (1 Mrad)berhubungan dengan serapan dari 10 kW. sec/kg. Jadi 1kWatt berkas elektron terserap sempuma pada bahan yangdiiradiasi, setara dengan 1 kg/kGy.sec yaitu 3600kg/kGy.hr.Ini berarti bahwa 1 kWatt berkas elektron dapat meradiasi360 kg bahan pada dosis 10 kGy dalam 1 jam. Perhitungan

secara teoritis ini diperlukan untuk mengetahui faktorkoreksi dan efisiensi proses radiasi. Pengukuran dosis serapbiasanya dilakukan dengan menggunakan dosimeterberbentuk film, seperti Celulosa triasetat, radiochroinic yanghasilnya dapat dilihat pada gambar 2.

Untuk satuan kecepatan dosis (laju dosis) seringdigambarkan dalam kGy/sec atau kGy/min. Secara teori totaldosis yang diserap dalam bahan yang diiradiasi adalahperkalian laju dosis (Dr) dengan waktu (t), diberikanberdasarkan persamaan berikut :

D = D x t (3)

dimana D total dosis radiasi (kGy), Dr laju dosis (kGy/min)dan t waktu iradiasi (min). Waktu Iradiasi biasanyaditentukan dengan mengatur kecepatan konveyor dalamruang iradiasi. Dalam aplikasi teknologi aksclcrator untukindustri, laju dosis pada suatu energi elektron tertentubergantung pada anis berkas elektron dan luas permukaanbahan yang diiradiasi (rapat anís berkas elektron) serta jarakpemisah antara celah window titanium foil denganpermukaan bahan yang diiradiasi, secara matematik dapatdituliskan [4] :

ID = Kx (4)

B x S

dimana :Dr laju dosis (kGy/min)I anís berkas elektron (mA)B ukuran lebar berkas elektron (m), pada bahan yang

diiradiasiS ukuran panjang berkas elektron (m), pada bahan yang

diiradiasiK stopping power elektron terhadap bahan (MeV/

gramem2).

"Stopping power" K bergantung pada perhitunganenergi elektron mula-mula (Eo) dan kerapatan bahan (p)yang diiradiasi dapat diperoleh dari tabel dalam referensi.Secara praktis pada umumnya laju dosis meningkat sesuaidengan meningkatnya energi elektron dan arus berkaselektron, serta berkurangnya laju dosis apabila jarak antaracelah window dan bahan yang diiradiasi bertambah jauh.

3. Kapasitas Produksi

Kapasitas produksi bahan yang dapat diprosesdengan menggunakan akselerator elektron energi rendahberkaitan erat dengan parameter berikut yaitu efisiensiradiasi (h), dosis radiasi (D) dan arus berkas elektron. Secarakasar kapaitas produksi dapat dihitung berdasarkan rumusberikut :

I = h x S x D (5)

dimana S kapasitas produksi mVmin. Untuk akseleratorenergi sedang, kapasitas produksi dapat diperkirakanjumlahnya berdasarkan persamaan berikut :

39

Penelitian dan Pengentbangan Apiikasi Isotop dan Radiast, 1998 _

p hS = 360 x (6)

D 100

dimana S kapasitas produksi yang dinyatakan dalam (km/min) dan P daya berkas elektron (kWatt).

STATUS APLIKASIAKSELERATOR ELEKTRON DIINDONESIA

Apiikasi akselerator elektron energi rendan 300 keV, 50mAtipeEPS-3OO(15kW).

Fasilitas skala pilot plant untuk proses pengeringanlapisan permukaan (curing of coating) dengan radiasi berkaselektron yang terdiri dari sebuah akselerator elektron energirendah 300 keV, 50 mA, seperangkat peralatan pelapisanpermukaan papan kayu, serta mesin pengerjaan kayudibangun di PAIR-BAT AN pada tahun 1985. Energi danarus berkas elektron pada akselerator ini dapat divariasimasing-masing mulai dari energi 150 keV hingga sampaidengan 300 keV dan arus berkas elektron dapat divariasimulai dari 10 mA hingga sampai dengan 50 m A. Denganadanya kemampuan variasi energi elektron, maka teballapisan cairan (polimer-monumer) pada permukaan papankayu dalam range 60 - 100 u. dapat dikeringkan, karenaelektron dapat menembus tebal lapisan tersebut. Akseleratorelektron energi rendah ini telah diaplikasikan untukpelapisan permukaan papan kayu, permukaan logam, listprofile, inarmer, teraso dan penelitian pengolahan cairanlimbah pestisida dan vulkanisasi latek alam [5].

Apiikasi teknologi pelapisan permukaan papankayu dengan radiasi berkas elektron secara komersil masihada beberapa faktor penghambat, hal ini disebabkan olehkarena belum dapat dioperasikan secara masal (pihakindustri masih mencoba-coba), sehingga menimbulkankesan biaya operasi tinggi, dan muru bahan baku panel kayukurang memenuhi syarat untuk diproses, serta sarana danprasarana penunjang untuk penanganan kayu masihkonventional. PAIR-B ATAN menerima kerja sama denganpihak swasta/BUMN untuk alih teknologi pelapisanpermukaan kayu baik dalam skala besar maupun kecil.

Penggunaan akselerator elektron tipe ini untukpenelitian vulkanisasi latek alam yang dicampur denganmonumer (stirena metil atau metil meta acrylat) telahmenghasilkan produk baru yaitu lern sol sepatu dan lernkayu lapis pada dosis radiasi berkas elektron masing-masing5 kGy (metil meta acrylat) dan 45 kGy (stirena). Lern kayulapis ataupun sol sepatu hasil radiasi berkas elektronmempunyai keunggulan jika dibandingkan dengan teknikkonventional. Keunggulan yang disebut-sebutkan adalahtidak mengandung gas trimoline (gas beracun terhadapkesehatan manusia) dan lern mempunyai kestabilan yanglama waktu siinpannya. Menurut Marga Utama sebuahperusahaan swasta yaitu P.T. Koja Terramarin telah menarikperhatian tentang hasil penelitian peinbuatan lern kayu ataulern sepatu tersebut dan berminat untuk membangun fasilitasiradiator untuk pembuatan lern kayu, kemungkinan kerjasama antara P.T. Koja Terramarin dan BATAN untuk

mendirikan pabrik lern kayu atau sepatu dalam skala industridengan teknik iradiasi berkas elektron. [6].

Apiikasi akselerator elektron energi menengah 2 MeV, 10mA (20 kW).

Akselerator elektron tipe ini banyak digunakanuntuk penelitian dan pengembangan polimerisasi ikatansilang (crosslinking). Produk-produk yang dihasilkanmelalui industri polimer yaitu proses ikatan silang polimeruntuk bahan isolasi kabel yang terdiri dari kabel tahan panasdan tahan tegangan tinggi, film atau pipa tabung plastikyang dapat mengkerut atau mengempes ukurannya apabiladipanaskan (heat shrinkable tubes and films), plastik busa,vulkanisasi karet, serta grafting polimer. Dosis radiasi yangdiperlukan Untuk membentuk ikatan silang isolasi kabeldengan bahan LDPE biasanya diperlukan dosis radiasi 100- 250 kGy. [5]. Penelitian pengelolaan lingkungan melaluikontrol gas buang industri NOx dan SOx, pemrosesansewage dan sludge, degradasi bahan plastik (PE, PP, PVCdan lain-lain) dapat dilakukan dengan fasilitas ini. Minâtpara peneliti untuk menggunakan akselerator jenis ini cukupbanyak, tetapi kadang-kadang macet pengoperasiannyakarena performance mesinnya masih perlu ditingkatkan dansparepart untuk perawatan belum dapat disediakan denganoptimal. Status pemakaian akselerator ini disajikan dalamtabel 1.

Kerja sama penelitian tentang isolasi kabel antaraPAIR-B ATAN dengan industri kabel telah dilakukan, tetapiapiikasi secara komersil sedang disiapkan dan saat ini belumberhasil dilaksanakan. Hal ini disebabkan oleh peralatanpenunjang yang digunakan untuk teknik iradiasi kabelmisalnya alat pengangkut konveyor kabel belum dapatmemenuhi sesuai dengan kebutuhan industri (diameter kabeltertentu tidak dapat divariasi) dan dosimetri berkas elektronuntuk industri kabel dari segi teknisnya masih perludikembangkan.

PROSPER APLIKASI AKSELERATOR ELEKTRONDI INDONESIA

Apiikasi akselerator elektron dalam industri dibeberapa negara maju berkembang dengan sangat cepatmisalnya di Jepang mulai dimanfaatkan akhir tahun 1950an, yaitu untuk proses ikatan silang (crosslinking) PE isolasikabel (kawat). Proses tersebut menggunakan akseleratorelektron yang mempunyai daya 10-100 kW dengan energiberkas elektron bervariasi dari 0,2 - 3 MeV. Sebagaigambaran beberapa pemakaian akselerator elektron dalamberbagai bidang di negara maju diberikan pada tabel 2 [4].Semua pengembangan apiikasi tersebut telah mencapaitahap yang kompetitif jika dibandingkan dengan teknik lainmisalnya katalis, panas. Keunggulan apiikasi teknologi inidibandingkan dengan metode konventional yaitu kecepatanproduksi, kepraktisan, dan kontrol proses mudan dan aman,dapat memperbaiki sifat fisika bahan, proses tidakmenggunakan pelarut organik, energi bersih tidakmenghasilkan NOx dan SOx, lebih ekonomis untuk produksisecara kontinyu. Juga kompetitif dibandingkan dengan

40


teknologi proses radiasi gamma, dimana teknologi radiasiberkas elektron lebih unggul dalam beberapa hal yaitu lajudosis radiasi sangat tinggi yang menyebabkan kapasilasproduksi tinggi (output besar), proses iradiasi dapatdihentikan operasinya (lebih aman) serta penetrasi elektronrendan (proses khusus hanya untuk permukaan).

Indonesia sebagai negara yang paling banyaksumber daya alam dan negara agraris, banyak menghasilkanbahan pangan, bahan mentah yang berasal dari pertanian,perikanan, peternakan maupun perkebunan. Fasilitasakselerator elektron yang ada di PAIR-BATAN cukupmempunyai potensi untuk digunakan dalam memecahkanproblem nasional berbagai bidang tersebut, baik untukpenelitian dan pengembangan ke industri diniasa akandatang. Aplikasi yang potensial antara lain meliputi :

- Ikatan silang untuk isolasi kabel dan wayer- Ikatan silang lapisan plastik, busa dan selang- Modifikasi tekstil- Grafting polimerisasi lapisan tipis, film dan

kertas- Vulkanisasi latek dan karet alam- Sterilisasi peralatan dan produk medis

(kedokteran)- Sterilisasi permukaan dan pasteurisasi- Pengawetan makanan- Perlakuan sampel padat dan cair, serta

pemorosesan sludge dan sewage- Pengelolaan lingkungan atau kontrol gas buang

industri- Pelapisan permukaanAplikasi yang cukup potensial dalam sektor

industri untuk pengelolaan lingkungan dan ilmu bahan jugamemegang peranan penting dimasa datang, karena dapatmenghasilkan produk yang berkualitas unggul, aman dankompetitif sehingga dapat bersaing di pasar globalinternasional. Contoh aplikasi dalam pengelolaanlingkungan yaitu kontrol gas buang industri NOx dan SOxskala laboratorium, degradasi bahan plastik (PE, PP, PVCdan Iain-lain), disinfeksi sludge dan sewage. Dalam bidangilmu bahan misalnya modifikasi bahan yaitu pelapisanpermukaan bahan, modifikasi tckslil, dan Iain-lain dalambidang pangan misalnya sterilisasi, pengawetaan inakanan,buah-buahan. Dalam bidang pertanian inisalnya untukmutasi (efek radiasi berkas elektron pada bagian terkecilDNA), mutasi radiasi padi, dan dalam bidang kesehatanmisalnya sterilisasi peralatan kesehatan, serta masih banyakbidang-bidang yang lain yang masih perlu dikaji tentangefek/pengaruh radiasi berkas elektron misalnya dalambidang peternakan, biologi, kedokteran dan Iain-Iain.

Industri-industri yang dapat memanfaatkanteknologi akselerator di Indonesia meliputi industri kabelmelalui proses ikatan silang polyvinil chlorida (PVC),polyetilene (PE), dan bahan elastomers, industri alatkesehatan, bahan baku obat, sediaan fannasi, kosmetika,makanan dan pengemas melalui proses sterilisasi ataupasteurisasi. Industri kayu, manner, plastik, kertas danlogam melalui proses pelapisan permukaan. Industri yangmembuat ban radial dan karet melalui proses vulkanisasiradiasi berkas elektron. Salah satu industri besar ban mobilnasional akan menggunakan teknologi dan aplikasi

akselerator elektron untuk membuat ban radial. Pabrik banmobil P T . Gajah Tunggal sedang melaksanakanpembangunan sebuah fasilitas akselerator elektron denganluas gedungnya sekitar 100 m2 dengan spesifikasi energimenengah 500 keV dan arus berkas elektron maksimum150 mA tipe Cockroft Walton, yang dimulai pada bulanMaret 1998. Akselerator tipe ini akan diaplikasikan untukvulkanisasi karet dengan teknik radiasi berkas elektron yangdapat memproduksi ban radial yang mempunyai keunggulanantara lain ikatan silangnya sangat kuat, output (produksi)ban radial dapat mencapai 14.000 ban/hari dan stabilitasterhadap panas cukup baik serta mempunyai ketahanangesekan yang kuat. Teknologi pembuatan ban radial padaprinsipnya cukup praktis yaitu lembaran karet (berbentuksheet) yang bakal dibuat ban ditempel dengan benang nilon,kemudian diiradiasi dengan berkas elektron, akanmenghasilkan ikatan silang antara nilon dan lembaran karetsangat kuat. Lembaran karet yang telah tertempel benangnilon tersebut dipakai untuk membuat ban radial untukautomobil.

PENUTUP

Elektron berkecepatan tinggi terserap pada bahan,energi ditransfer untuk mengikat elektron dari atom danmolekul bahan, menaikkan kekeadaan eksitasi yang lebihtinggi inenghasilkan ion dan radikal. Ion-ion dan radikalyang terbentuk itu memulai membentuk reaksi-reaksi kimiadalam bahan yang tereksitasi, dan melalui reaksi-reaksikimia tersebut sifat fisika dan Struktur bahan bisa berubah.

Dua fasilitas pemercepat elektron (akseleratorelektron) energi rendah 300 keV, 540 mA, dan energimenengah 2 MeV, 10 mA sedang dioperasikan di kawasanpusat penelitian tenaga atom Pasar Jumat Pair-Batan, telahdimanfaatkan untuk penelitian dan pengembangan keindustri oleh lembaga penelitian pemerintah baik Batanmaupun luar Batan, universitas, industri (swasta), IAEAdan UNDP serta JAERI melalui kerja saina bilateraldiharapkan mampu memadukan riset, pendidikan, danindustri melalui teknologi akselerator elektron.

Industri yang dapat memanfaatkan teknologiakselerator elektron secara komersil antara lain industrikayu, keramik, manner, plastik, kertas dan metal melaluiproses pelapisan permukaan ataupun modifikasi bahanindustri kabel melalui proses ikatan silang yaitu "heatshrinkable tube", dan isolasi kabel.

Aplikasi yang cukup potensial untuk dilakukanpada kedua fasilitas akselerator tersebut, misalnya dalampengelolaan lingkungan yaitu kontrol gas buang industriNOx dan SOx skala laboratorium, degradasi bahan plastik(PE, PP, PVC dan Iain-lain), disinfeksi sludge dan sewage,dalam bidang ilmu bahan misalnya modifikasi bahan yaitupelapisan permukaan bahan, modifikasi tekstil, dll. dandalam bidang pangan misalnya sterilisasi, pengawetanmakanan, buah-buahan, dan dalam bidang pertanianmisalnya untuk mutasi (efek radiasi berkas elektron padabagian sel terkecil DNA), mutasi radiasi padi, dan dalambidang kesehatan misalnya sterilisasi peralatan kesehatan,serta masih banyak bidang-bidang yang lain inasih perlu

41

Peneliuan dan F'engembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998 _

dikaji, yaitu effek/pengaruh radiasi berkas elektron inisalnyadalain bidang peternakan, biologi, kedokteran, dan Iain-lain.

DAFTAR PUSTAKA

1. LEALET, " Instalasi Mesin Berkas Elektron " PusatAplikasi Isotop dan Radiasi-BATAN

2. NATSIR, M, " Perangkat Mesin Berkas Elektron untukIndustri " Seminar Instrumentasi Nuklir, 11-12September 1996. SPIN 96 (Presiding SPIN 96),1996.

3. INDO-USSR SEMINAR ON INDUSTRIALAPPLICATIONS OF ACCELERATORS, Vol. II,November 1-3, 1988.

4. ABRAMYAN, E.A, "Industrial Electron Acceleratorsand Application " Institute for High TemperatureUSSR Academy of Sciences, 1988.

5. LAPORAN TAHUNAN Kelompok MBE, INSTALASIIRADIASI, 1994 s/d 1996 (Tidak dipublikasikan).

6. MARGA UTAMA, (komunikasi pribadi), Januari 1998.

Tabel 1. Status pemakaian akselerator elektron 2 MeV, 10 in A

Tahun

1993199419951996

1997

Jumlah WaktuOperasi(Jam)

39,5296307954

78

Prosentase%

2,518,519,559,6

5

Kondisi Akselerator

Mesin sering macetMesin kadang-kadang macetMesin kadang-kadang macetMesin aktif setelah semi overHaulPompa vakum "Turbo mole-kuLer" rusak

AplikasiUntuk peneliti

Komissioning, dosimetri, polimerisasi,pengikatan silang (crosslinking), heatshrinkable tube, grafting, sterilisasi,pasteurisasi, pengolahan limbah,kondisioning, dan Iain-lain.

42


Tabel 2. Aplikasi Teknik Pemercepat Berkas Elektron di Jepang (Japan Atomic Industrial Forum, July, 1980)

Penggunaan Produk/Hasil Perusahaan atan LaboratoriumKapasitas

Total(kW)

Isolasi kabel (wayer) Sumitomo, Hitachi Furukawa, Fujikura,Showa Dainich, Yazaki, Taisho, Tokai,Hirakawa, Oki

800

Ikatan silangplastik

Pengeringan cat

Ikatan siiang

Sterilisasi,Pengawetanmakanan

Untuk penelitian

Tabung yang dapatmengkerut atau bungkusan

Busa polietilen

Lapisan tipis, lembaran

Lembaran logam,panel kayu

Bagian peralatan mobil

Ban mobil (Ban radial)

Sterilisasi, Pengawetanmakanan

Pabrik kabel, Nitto

Sekisui, Toray

Nitto, Ashokaei, etc.

Shin-Nippon Iron & Steel, MitsubishiRayon, Nippon yushi

Suzuki

Tidak diperlihatkan

Research Laboratories on Foods(Ministry of Agriculture and Foresty)Hirakawa, Oki

JAERI, dan Iain-lain

TOTAL

60

140

250

220

150

0.6

200

1820.6

43

Penelttian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998 _

Filament power supply

Cathode

Accoleration lube

Accelerating electrode

•- Electron beam

Scanning coil

Scanner chamber

Vacuum pump

Irradiated material Window foil

Gambar 1. Kontruksi dan blok diagram niesin berkas elektron 300 keV tipe EPS-300(7).

44

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Hadiasi, 1998

W) »0 300 400 500 600

Ketebalan bahan dalam gram/ m**

TOO

Gambar 2. Prosentase dosis serap dalam bahan (Dosimeter CTA) pada 3 variasi energi180 keV, 230 keV dan 250 keV.

45

_ Peneliíian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiast, 1998

PENGARUH IRADIASI GAMMA PADA ZAT WARNA BASAMAXILONBLUE DALAM AIR

Winarti Andayani, Agustin S.M. Bagyo, Ermin K. Winarno, dan Hendig Winarno

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN

ABSTRAKID0000123

PENGARUH IRADIASI GAMMA PADA ZAT WARNA BASA MAXILON BLUE DALAM AIRTelah dipelajari penguraian larutan zat warna basa dengan iradiasi gamma. Iradiasi dilakukan dengan variasi pH (3,S, 7, 9, dan 12) dengan dosis 0 sampai dengan 4 kGy dan laju dosis 5 kGy/jam. Pada pH 5, iradiasi larutan zat warnadilakukan pada berbagai konsentrasi awal yaitu 10; 25; 50,8; 78,2 dan 106 ppm. Pengaliran udara dilakukan selamairadiasi larutan zat warna. Parameter yang dianalisis ialah perubahan serapan larutan hasil iradiasi denganspektrofotometer uv-vis, penurunan pH dengan pH meter, dan produk asam-asam organik dengan cara KCKT. Hasilnyamenunjukkan bahwa persentasi penguraian pada pH asam lebih tinggi daripada pH netral dan basa. Nilai G(penguraian)zat warna = 0,876 pada pH 5 dengan laju dosis 5 kGy/jam. Persentasi penghilangan warna larutan dengan konsentrasiawal 10 dan 25 ppm mencapai > 90% pada dosis 0,5 kGy, sedangkan larutan zat warna dengan konsentrasi awalantara 50 sampai dengan 100 ppm mencapai > 90 % pada dosis 2 kGy. Persamaan kecepatan penguraian zat warnaadalah V = - d[zat warna ]/dt = 1,4 x 102 [zat warna] l l l (" ppm/menit. Penguraian zat warna mempunyai orde reaksipseudo orde satu dengan konstanta kecepatan reaksi 1,4 x 10'2 menif1. Salah satu senyawa organik hasil penguraianmolekul zat warna maxilon blue adalah asam oksalat.

ABSTRACT

EFFECT OF GAMMA-IRRADIATION ON BASIC DYE MAXILON BLUE IN AQUEOUSSOLUTION. The effects of radiation of basic dye maxilon blue have been studied. Irradiation was done at various pH(3, 5, 7, 9, and 12) with doses of 0 - 4 kGy and dose rate of 5 kGy/h. at pH 5 irradiation of dye sollution with variationof concentration i.e 10; 25; 50.8; 78.2 and 106 ppm were done. Bubbling of air were done during ¡¡radiation of dyesollution. Parameters examined were the change of the spectrum by spectrofotometer, the decrease of pH by pH meterand degradation products such as organic acids by HPLC. The results showed that the percentage of degradation atacid pH is higher than that basic and neutral pH. G value (degradation) of the dye at pH 5 was 0.876 with a dose rateof 5 kGy/h. Percentage of decoloration of dye solution at initial concentration 10 and 25 ppm were higher than 90%at dose of 0.5 kGy, dye solution at initial concentration between 50 to 106 ppm were higher than 90% at 2 kGy. Theequation of degradation rate of the dye was V = - d[dye]/dt = 1.4 x 10'2 [dye] '•"°7 ppm/min. Degradation of the dye hasfirst order pseudo with the rate constant of 1.4 x 10"2 min'. Degradation products that could be detected was oxalicacid.

PENDAHULUAN

Pada umumnya limbah yang berasal dari industritekstil banyak mengandung senyawa yang bersifatkarsinogenik dan non-biodegradable yang sulit diuraikandengan cara konvensional seperti fisika, kimia dan biologi.Penelitian tentang penguraian zat warna dispers, reaktif danbasa dengan tehnik iradiasi telah dilakukan sebelumnya (1-4). Hasilnya menunjukkan bahwa hasil penguraian senyawatersebut ialah asam organik seperti asam oksalat, asamformiat, asam suksinat.

Penelitian ini bertujuan mempelajari penguraianzat warna basa standar larut dalam air, dengan harapan zatwarna akan terurai menjadi senyawa yang berkurang sifatracunnya.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Bahan yang digunakan dalam penelitianadalah zat warna basa maxilon blue GRL 300% yang

diperoleh dari PT. Ciba Geigy dengan Struktur molekulyang dapat dilihat pada Gambar 1. Zat warna ini digunakantanpa pemurnian sebelumnya. Bahan kimia yang lain adalahakuades, H2SO4, NaOH, asam oksalat, asam maleat, asamsuksinat, asam formiat, asam asetat, asam fosfat, danmetanol. Bahan tersebut berkualitas p.a. kecuali metanolyang berkualitas HPLC grade.

C2H5CH2CH2O

Gambar 1. Struktur molekul zat warna maxilon blue

Peralatan. Peralatan yang digunakan antara lainiradiator Irpasena sumber Cobalt-60 (44 kCi), tabung gelas(tinggi 22 cm, diameter 5,5 cm), pompa udara, rotaryevaporator, pH meter, spektrofotometer UV-VIS 160 merkShimadzu, kromatografi cair kinerja tinggi (KCKT) merk

47


Shimadzu LC-9A yang dilengkapi dengan detektor UV,chromatopac CR-4, kolom organik shodex KC-811, danperalatan gelas.

Cara Iradiasi. Lanitan zat warna maxilon bluedengan konsentrasi 25 ppm, diatur pH nya pada pH 3, 5, 7,9, dan 12 dengan penambahan H2SO4 atau NaOH. Larutanzat waraa sebanyak 250 ml yang telah ditepatkan pH nyaditempatkan dalam tabung gelas dan diiradiasi dengan sinargamma pada suhu ruang (35°C). Laju dosis 5 kGy/jamditentukan dengan dosimeter Fricke (G(Fe3+) = 15,6 ; dosisiradiasi 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; dan 4,0 kGy. Larutan zat warnadengan konsentrasi 10, 25, 51, 78, dan 106 ppm diiradiasipada pH larutan optimum (pH 5). Selama iradiasi terhadaplarutan zat warna dilakukan aerasi.

Analisis Larutan Setelah Iradiasi. Larutansebelum dan sesudah diiradiasi dianalisis denganspektrofotometer uv-vis, untuk mengetahui penurunanserapan larutan. Serapan larutan sebanding dengankonsentrasi zat warna dalam larutan. pH larutan sebelumdan sesudah diiradiasi diukur dengan alat pH meter, untukmengetahui perubahan pH larutan. Untuk mengetahuisenyawa hasil penguraian zat warna oleh iradiasi gamma,maka larutan setelah diiradiasi dan dianalisis dengan KCKTyang dihubungkan dengan detektor UV pada X 210 nm,menggunakan kolom asam organik shodex KC-811, eluenH3PO4 0,1%, dengan kecepatan alir eluen 1 ml/min.

menunjukkan penambahan H2SO4 atau NaOH ke dalamlarutan tidak mempengaruhi Struktur molekul.. Pada pH basa(9) penambahan NaOH ke dalam larutan menyebabkan efekhipokromik, karena intensitas serapan pada X 608 nmmenurun. Larutan dengan pH 12 di samping terjadi efekhipokromik juga terjadi pergeseran hipsokromik, karenapergeseran panjang gelombang ke arah yang lebih pendekyaitu dari 608 nm menjadi 425 nm (6).Hal ini menunjukkantelah terjadi adanya perubahan Struktur molekul.Tingkat penguraian warna, A didefinisikan sebagai,

A = (a-a)/an (D

dimana ao adalah intensitas serapan dari larutan sebelumdiiradiasi pada X 303 nm, sedangkan a adalah intensitasserapan larutan setelah diiradiasi. Gambar 4 menunjukkanhubungan antara A terhadap dosis iradiasi pada berbagaimacam pH.Kemiringan awal dari setiap kurva pada Gambar 4merupakan nilai G(penguraian) dari zat warna. NilaiG(penguraian) zat warna menunjukkan banyaknya molekulzat warna yang terurai atau mengalami perubahan kimiasetiap 100 ev energi yang diserap. Nilai G (-penguraian)awal larutan zat warna pada berbagai pH disajikan padaTabel 1.

Tabel 1. Nilai G (penguraian) zat warna

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh Iradiasi pada Serapan Larutan ZatWarna. Larutan zat warna maxilon blue sebelum diiradiasimempunyai puncak serapan pada X 303 nm pada daerah uvdan X 608 nm pada daerah tampak (Gambar 2, kurva 1).Iradiasi pada larutan zat warna menyebabkan, serapan padaX 608 nm menurun dengan tajam dengan bertambahnyadosis iradiasi. Pada dosis 1 kGy (kurva 3), serapan padadaerah tampak tidak terlihat lagi. Hal ini karena gugus azo(N=N) yang terikat pada cincin aromatis putus sehinggawarna dalam larutan hilang.

Pada daerah uv yaitu X 303 nm, serapan menurunsangat lambat dengan bertambahnya dosis. Serapan padadaerah uv hampir tidak terlihat pada dosis 2 kGy (kurva 4).Puncak serapan pada X. 303 nm, merupakan serapan daricincin aromatis. Untuk merusak cincin aromatis yangterdapat dalam molekul zat warna diperlukan dosis yanglebih tinggi bila dibandingkan dengan memutus ikatan azo.Hal ini karena C-N mempunyai energi ikatan yang lebihrendah (291,6 kJ/mol) daripada C=C 607 kJ/mol (5). Halini berarti untuk memutus cincin aromatis diperlukan energiyang lebih tinggi bila dibandingkan dengan gugus azodalam molekul zat warna. Jadi pada dosis rendah gugusazo akan terputus sehingga di dalam larutan masih tersisasenyawa aromatis. Selanjutnya pada dosis yang lebih tinggicincin aromatis akan pecah dan terurai.

Pengaruh pH pada Iradiasi lanitan Zat WarnaMaxilon blue. Spektrum serapan larutan zat warna padaberbagai pH sebelum diiradiasi dapat dilihat pada Gambar3. Larutan zat warna mempunyai puncak serapan yang samapada X 303 nm dan 606 nm pada pH 3, 5 dan 7. Hal ini

pH larutan G (penguraian) awal

357912

0,5440,8760,4300,4440,382

Nilai G (penguraian) optimum (0,876) dicapai pada pH 5,meskipun pada pH 3 sampai dengan 7 zat warna tidakmengalami perubahan Struktur yang mengakibatkankemungkinan berkurangnya degradasi (Gambar 3). Hal inimungkin dapat dijelaskan dengan memakai data konstantakecepatan reaksi spesies reaktif air dengan molekul O2padapH yang berbeda. Pada pH netral reaksi spesi radikal (H,OH) dengan molekul 02 adalah sebagai berikut (7):

H + O, HO, (k = 2,1 x IO10 dm3 mol1 detik1) .... (2)

o; (k = 1,9 x 1010dm3 mol1 detik1) (3)

HO2 ; = : H+ + O; (k = 6,3 x 104dm3 mol1 S1) (4)

Pada pH asam dan basa, akan terjadi reaksi 5 dan 6 sebagaiberikut:

HP* + % — • H + H20 (k = 2 x 1010 dm3 mol1 S"1) (5)

H + OH" —¥ 6"^+ H2O (k = 2 x 107 dm3 mol1 detik1) .. (6)

Dalam suasana asam radikal H dominan sehingga akanbereaksi dengan H membentuk molekul hidrogen danbereaksi dengan radikal OH membentuk H2O.

48


H + H — • H2 (k = 7,8 x 10' dm3 mol1 S1) (7)

H + OH — • H2O (k = 3,2 x lu10 dm3 mol1 S1) (8)

Pada reaksi 2 nilai konstanta kecepatan reaksinya lebihrendait bila dibandingkan pada reaksi 8. Hal ini berartidalam suasana asam H02 dalam larutan lebih sedikitsehingga oksidasi lebih kecil.

Pada pH yang lebih tinggi terjadi reaksi sebagaiberikut,

e-|q + OH • OH" (k = 3 x lO^dn^mol"1 S"1) (9)

•„ + 0 / — » O22" ( k = 1 . 3 x 1010 dm3 mol"1 S"') (10)

Terjadinya reaksi 9 dan 10, menyebabkan terjadinyadeaktifasi e'>q dan OH.Disamping itu pada pH basa telan terjadi efek hipokromikdan pergeseran hipsokromik, karena pergeseran panjanggelombang ke arah yang lebih pendek yaitu dari 608 ninmenjadi 425 nm (Gambar 3). Hal ini berarti pada pH 12molekul zat warna mempunyai energi yang lebih tinggi,sehingga untuk merusak molekul zat warna diperlukanenergi yang lebih tinggi.

Pengurangan warna pada Iradiasi Zat WarnaMaksilon blue. Larutan zat warna mempunyai puncakserapan yang kuat pada X 608 nm (Gambar 2). Penguranganwarna akibat iradiasi diamati dengan mengukur serapanlarutan pada X. 608 nm. Persentasi pengurangan warna untuklarutan zat warna dengan konsentrasi awal antara 10 sampaidengan 106 ppm sebagai fungsi dari dosis iradiasi dapatdilihat pada Gambar 6.

Secara uinuin kenaikan dosis iradiasi dari dosis Osampai dengan 4 kGy, menyebabkan persentasi penguranganwarna dalam larutan meningkat. Larutan zat warna dengankonsentrasi awal 10 dan 25 ppm, setelah diiradiasi dengandosis 0,5 kGy wamanya telah hilang lebih besar dari 90%.Larutan zat warna dengan konsentrasi awal antara 50 sampaidengan 100,6 ppm, warna larutan hilang lebih besar dari90% setelah diiradiasi dengan dosis 2 kGy.

Penentuan Orde Reaksi dan KonstantaKecepatan Reaksi. Penentuan orde reaksi dan konstantakecepatan reaksi zat warna yang diiradiasi dengan metodekecepatan awal, dilakukan dengan membuat plot antara (dC/dt) terhadap konsentrasi awal (Co) (Gambar 6).

Dari persamaan dengan nilai r2 = 0,995, makadiperoleh persamaan kecepatan penguraian zat warna :

V = - d(zat warna]/dt = 1,4 x 102 [zat warna]1"07

ppin/menit (11)

Persamaan kecepatan penguraian yang diperolehdengan metode kecepatan, menunjukkan bahwa penguraianzat warna mempunyai orde reaksi pseudo orde satu dengankonstanta kecepatan reaksi 1,4 x 102 menit1.

Analisis Senyawa Hasil Penguraian. pH larutanzat warna maxi Ion blue setelah diiradiasi secara umummenunjukkan adanya penurunan (Gambar 7). Larutandengan pH awal 3,3; 5,0; 7,0; 9,0; dan 12,0 setelahdiiradiasi dengan dosis 4 kGy, menunjukkan penurunan pHlarutan masing- inasing menjadi 3,0; 3,8; 3,7; 8,5 dan10,4. Penurunan ini terjadi karena senyawa maxilon blue

telah terurai menjadi produk yang bersifat asam yaitu asam-asam organik. Asam-asam organik yang terbentuk didugasebagai asam oksalat, suksinat, formiat, asetat, danpropionat. Identifikasi larutan dilakukan dengan alat KCKTuntuk mengetahui adanya senyawa-senyawa tersebut.Gambar 8a adalah kromatogram larutan standar asamoksalat, suksinat, formiat, asetat dan propionat masing-masing dengan waktu retensi 4,8; 8,583; 9,642; 10,475dan 12,467 menit. Gambar 8b adalah kromatogram larutansampel hasil penguraian. Pada Gambar 8b terlihat bahwasampel hasil iradiasi hanya mempunyai satu puncak denganwaktu retensi 4,82 menit.

Pendekatan waktu retensi dari senyawa hasilpenguraian dengan waktu retensi senyawa standar asamorganik, dapat diasumsikan bahwa puncak dengan wakturetensi 4,82 menit adalah asam oksalat. Hasil perhitungansecara kuantitatif dari asam oksalat yang terbentuk dapatdilihat pada Tabel 2. Terlihat bahwa makin tinggi dosisiradiasi, konsentrasi asam oksalat makin besar.

Tabel 2. Konsentrasi asam oksalat dalam larutan hasiliradiasi, laju dosis 5 kGy/jam, Zwo = 25 ppm

Dosis(kGy)

00,51,01,52,0

KESIMPULAN

Asam oksalat(ppm)

00,580,921,031,38

Dari hasil penelitian ini dapat diambil kesimpulanbahwa zat warna basa maxilon blue dapat diuraikan denganiradiasi gamma pada dosis rendah. Penguraian lebih efektifpada pH asam dari pada pH netral dan basa. Nilai Gpenguraian) zat warna pada pH 5 = 0,876 dengan laju dosis5 kGy/jam. Persentasi penghilangan warna larutan dengankonsentrasi awal larutan zat wana 10 dan 25 ppm mencapai> 90% pada dosis 0,5 kGy, sedangkan larutan dengankonsentrasi awal 50 sampai dengan 106 ppm persentasipenghilangan warna mencapai > 90% pada dosis 2 kGy.Persamaan kecepatan penguraian zat warna adalah V = -d[zat warna ]/dt = 1,4 x 10"2 [zat warna]1-"07 ppm/menit.Penguraian zat warna mempunyai orde reaksi pseudo ordesatu dengan konstanta kecepatan reaksi 1,4 x 102 menit"1.Senyawa hasil penguraian molekul zat warna maksilon blueadalah asam oksalat.

UCAPAN TERIMAKASIH

Penulis mengucapkan terima kasih pada saudara Syurhubel,Christina T. S, Armanu dan staf irradiator yang telahmembantu penelitian ini.

49

Peneiïtian dan Pengembangan ApUkasi Isotop dan Radiasi, î 998-

DAFTAR PUSTAKA

1. BAGYO, N.M.A.. ANDAYANI, W and SADJIRUN,S., Radiation-Induced Degradation and Decolorationof Disperse Dyes in Water., presented at PacificChemistry, Haway, December, 1995 (in press).

2. BAGYO. N.M.A., LINDU, W.A. WINARNO, H.,WINARNO, E.K. WIDAYAT, E. andSOEBIANTO. Y.S., Radiolysis of Reactive AzoDyes in Aqueous Solution., presented at ISEE'97(International Symposium on Environmental andEngineering) in Korea. September, 1997.

3. ANDAYANI. W. SUMARTONO, A, ARMANU danWIYUNIATI. S.. Pengaruh Iradiasi Gamma padaZat Warna Reaktif Violet 2R., dipresentasikan padaLokakarya Sehari JNK-PPTM Bandung, 11 Mei,1996.

4. ERMIN, K.W., BAGYO, N.M.A., ANDAYANI, W,WINARNO, H dan WIDAYAT, E., Penguraian ZatWarna Direct Red 80 dalam Air dengan Iradiasi

Gamma, Pertemuan dan Presentasi IlmiahTeknologi Pengelolaan Limbah I, Serpong, 10-11Desember, 1997.

5. YUKIO TAXED A, Wastevvater teratment by ultravioletlight irradiation, UNDP/IAEA/RCA RegionalTraining Course on Application of RadiationProcessing for Decontamunation of Liquid Wastes,TRCRE, JAERI, Japan , 10-21 July (1995).

6. SILVERSTEIN, R.M., BASSLER, G.C and MARRILL,T.C, Spectrometric Identification of OrganicCompounds, John Wiley & Sons, Inc, New York(1974).

7. GETOFF, N., Radiation -induced degradation of waterpollutants-state of the art, Radiât. PHys. Chem 4,47(1996)581

8. EL-ASSY, N.B., EL-WAKEEL, E.I and FATTAH, A.,The Degradation of Triazo Dye Chlorantine FastGreen BLL in Aqueous Solution by GammaRadiation-III, Appl.Radiat.Isot., 42 (1991)89.

2 ooo

I0 . 000

200.0NM

eeo. o

Panjang gelombang (nm)

Gambar 2. Serapan larutan zat warna maxilon blue yang tidak diiradiasidan diiradiasi dengan adanya udara, kons. awal= 25 ppm,laju dosis 5 kGy/j, pH 5 (1= 0 kGy; 2 = 0,5 kGy; 3 = 1,5 kGy,4 = 2 kGy, 5 = 4).

50

- Penelilian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radiasi, 1998

2-000

2

O.ooo21) 0 . n

Panjang gelombang (nin)

Gainbar 3. Spektrum serapan larutan zat warna sebelum diiradiasi, kons.25 ppm (kurva 1= pH 3, 5 dan 7; kurva 2 = pH 9; kurva 3 =pH12)

1

0.8

g|

I 0A

0.2

-D-

-m--*-

J r i i i i i

pH

pH

pH

pH

|

5

7

9

12

—

»

-

i

0 1 2 3

Dosis iradiasi, kGy

Gainbar 4. Hubungan antara tingkat penguraian larutan zat warna dengandosis iradiasi, kon. awal= 25 ppm, laju dosis 5 kGy/j, diukurpada X 303 nm

51

Penelitian dan Pengembangan A plikasi Isotop dan Radiasi, 1998~

100

~ 80 -

s« 60

es

4)

°

40 - ,

20

( i l l

O ZWo =10 ppm

- # - ZWo = 25 ppm

-D- ZWo = 50,8 ppm

- • - ZWo = 78,2 ppm

-A- ZWo =106 ppm

-

-

-

—

1 i 1 i

0 1 2 3 4

Dosis iradiasi (kGy)

Gambar 5. Pengurangan warna larutan pada iradiasi larutan zat warnamaksilon blue, pH 5, laju dosis 5 kGy/jam, diukur pada X 608nm.

-1 -

-2

Gainbar 6. Hubungan kecepatan awal dan konsentrasi awal, penguraianzat warna sebagai ppm, diukur pada X 303, laju dosis 5 kGy/jam, pH 5

52

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Jsotop dan Radiasi, 1998

12

10 -

8 -

9*—-—

•—yit—*—x K

—

-x-

- D -

—•—

-A-

i i i i i

1— —

pH

PH

PH

PH

I

—

awal

awal

awal

awal

r

3

5

7

12

—i

—

—

T

—

i

4 -

2 -

0 1 2 3 4

Dosis iradiasi (kGy)

Gambar7. Perubahan pH larutan pada iradiasi larutaii zat warna maksilonbiru, Zwo = 25 ppm, laju dosis 5 kGy/jam.

IGambar8. a. Kromatogram larutan standar (asam oksalat = 4,8 menit; asam

suksinat = 8,583 menit; asam formiat = 9,642 menit; asamasetat = 10,475 menit; dan asam propionat = 12,467 inenit).

b. Kromatogram larutan sampel hasil penguraian

53

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radian. 1998-

DISKUSI

SUWIRMAS.

Pada variasi pH dengan pengaruh radiasi pH, pHyang mana ?

WINARTI A.

Pada semua pH, yaitu pH awal larutan 3, 5, 7, 9dan 12 setelah diiradiasi pHnya menurun.

ZAINAL A.

Apakah dalam penelitian ini tidak dibuat suatublanko/standar lain dengan penyinaran alam (inatahari).Agar memudahkan diproses.

WINARTI A.

Saat ini sedang dikembangkan penguraian dengancara iradiasi uv dengan bantuan katalisator TiO2.

ULFA T. SYAHRIR

Apakah konsentrasi yang Anda buat ada yangmendekati konsentrasi dan liinbah yang terdapat di pabriktesktil ?

WINARTI A.

Ada, karena konsentrasi zat warna yang berasaldan industri tekstil antara 100 sampai dengan 200 ppm,beberapa penelitian kami melakukan konsentrasi larutanstandar zat warna sampai 200 ppm.

54

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, i 998

PENGURANGAN WARNA DAN PENGURAIAN ZAT WARNA DIRECTBLACK 22 DALAM AIR DENGAN IRADIASI GAMMA DAN AERASI

Ermin K. Winarno

Pusat Aplikasi Isotop dati Radiasi, BATAN. Jakarta ID0000124

ABSTRAK

PENGURANGAN WARNA DAN PENGURAIAN ZAT WARNA DIRECT BLACK 22 DALAM AIRDENGAN IRADIASI GAMMA DAN AERASI. Pengaruh iradiasi gamma pada penguraian zat warna Direct Black22 dalam air yang diaerasi telah dipelajari. Iradiasi zat warna Direct Black 22 dilakukan pada variasi dosis serap 4 -20 kGy (laju dosis 5 kGy/jain), variasi pH awal antara 3 - 1 1 , dan variasi konsentrasi larutan antara 0,05 - 0,20 g/L.Konsentrasi zat warna diukur secara spektrofotometri. Kondisi optimum penguraian zat warna adaiah iradiasi denganaerasi pada dosis 20 kGy dan pH awal 7. Pada kondisi ¡ni zat warna dengan konsentrasi 0,05 g/L telah terurai 99% danpH larutan mengalami penurunan sampai pH 5. Penurunan pH menunjukkan bahwa molekul zat warna telah teruraimenjadi senyawa yang mempunyai berat molekul rendah seperti asam-asam organik. Penguraian zat warna tersebutmerupakan reaksi tingkat pertama dengan konstanta kecepatan reaksi sebesar 6,66 x 10'Vmenit koefisien efisiensiradiolisis (k*) sebesar 1,09 x 105 g/L/Gy.

ABSTRACT

DECOLORATION AND DEGRADATION OF DIRECT BLACK 22 DYE IN AERATED AQUEOUSSOLUTION USING GAMMA IRRADIATION. The effect of radiation degradation oí Direct Black 22 dye inaerated aqueous solution has been studied. Irradiation on direct dye was carried out at total absorbed doses 4 - 20 kGy(dose rate 5 kGy/hour), the initial pH were 3 - 1 1 , and dye concentration were 0.05 - 0.20 g/L. The concentration ofremained dye solution were measured using spectrophotometric method. The optimum condition of degradation wasobtained at 20 kGy in aerated solution and initial pH 7. At this condition, dye concentration of 0.05 g/L has beendegraded 99% and pH of solution decreased up to 5. The decrease upon irradiation indicated the formation of lowmolecular weight compounds, such as organics acids. The degradation of the dye indicated the first-order reaction withthe reaction speed constant (k) was 6,66 x 10'Vmenit and the coefficient efficiency of radiolysis (k*) was 1.09 x 10s g/L/Gy.

PENDAHULUAN

Pengolahan air limbah yang mengandung zatwarna (limbah yang berasal dari industri tekstil) biasanyamelalui flokulasi dengan tawas, adsorpsi karbon aktif, dancara biologi. Pengolahan menggunakan tawas dan karbonaktif relatif mahal, sementara dengan cara biologi zat warnasintetis sulit diuraikan oleh mikroorganisme. Cara-caratersebut ternyata mas i h kurang efisien, sehingga perludikembangkan teknologi pengolahan yang lebih efektifuntuk menghilangkan zat warna daii air limbah (1). Radiasipengion akan lebih efektif untuk pengolahan air limbahtersebut (2). Pengaruh iradiasi gamma pada penguranganzat warna (dan penguraian beberapa macam zat warna sepertizat warna asam, basa, reaktif, dan disperse dalam air telahdipelajari oleh WINARTI dkk (3,4). Mereka melaporkanbahwa adanya pengaliran udara selama iradiasi akanmeningkatkan pengurangan warna dan penguraian molekulzat warna.

Pada penelitian ini dipelajari zat warna azo jenislain yaitu Direct Black 22. Zat warna direk biasanyadigunakan untuk mewarnai serat selulosa dan dapat pulamewarnai serat proteina dan poliamida (5). Iradiasidilakukan pada dosis dan pH awal larutan bervariasi serta

penambahan udara. Variasi pH awal larutan untukmendapatkan penguraian zat warna optimum dan variasikonsentrasi zat warna untuk mempelajari kinetikapenguraiannya. Struktur molekul zat warna Direct Black22 (berat molekul 1083,99) ditunjukkan pada Gambar 1.

BAHAN DAN METODE

Bahan Kimia. Zat warna Direct Black 22 dengannama dagang Solophenyl Red 3 BL yang diperoleh dari PT.Ciba Geigy Co. dipakai sebagai sampel penelitian tanpapemurnian lebih lanjut. Bahan kimia lain yang digunakandalam penelitian ini antara lain H2SO4 dan NaOH.

Pembuatan Larutan. Larutan zat warna dibuatdengan melarutkan Direct Black 22 dalam akuades dengankonsentrasi zat warna 1 g/L. Selanjutnya larutan tersebutdiencerkan untuk memperoleh larutan dengan variasikonsentrasi 0,05; 0,10; 0,15; dan 0,20 g/L. Untukmempelajari pengaruh pH awal larutan, digunakan larutanzat warna konsentrasi 0,05 g/L dengan variasi pH awal 3,5, 7, 9, dan 11. Larutan zat warna pH asam dibuat denganmenambahkan larutan H2SO4 3 M, pH basa dibuat denganmenambahkan larutan NaOH 1 M, sedangkan larutan pH

55

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998.

11 dibuat dengan menambahkan larutan NaOH 30 %. Setiapperlakuan sampel dibuat duplo dengan 3 kali ulangan.

Iradiasi. Larutan sebanyak 250 nil dimasukkan kedalam tabung gelas (tinggi = 22 cm dan diameter = 5,5 cm)di i radiasi dengan sinar gamma dari sumber cobalt-60 diIradiator Panorama Serba Guna pada teinperatur ruangsekitar 35°C dengan variasi dosis 4, 8, 12, 16, dan 20 kGy.Laju dosis 5 kGy/jam ditentukan dengan dosimeter Fricke(6). Selama iradiasi, larutan diaerasi melalui pori-pori padadasar tabung. Aktivitas sumber cobalt-60 adalah 32,3 kCi(pada bulan Agustus 1997).

Analisis. Serapan larutan zat warna ditentukandengan spektrofotometer UV-160 Shimadzu. pH larutandiukur dengan Metrohm pH-meter.


Pengurangan Warna Larutan Direct Black 22pada X 497 dan 653 nm Pada Gainbar 2 ditunjukkanSpektrum serapan larutan zat warna Direct Black 22 dalamair (kurva 1). Spektrum zat warna tersebut mempunyai 3puncak serapan, yaitu di daerah uv (X 269 nm) dan di daerahtampak (X 497 nin dan 656 nm). Puncak-puncak serapanini dianggap karena adanya gugus aromatis tersubstitusi(benzil dan naftil), gugus azo dan efek auksokromik (7).Ketiga puncak tersebut menurun secara bersamaan danbertahap dengan meningkatnya dosis iradiasi ( 4 - 2 0 kGy ;laju dosis 5 kGy/jam). Penurunan puncak serapanberhubungan dengan pengurangan warna dan penguraianzat warna yang akan dibalias pada sub bab selanjutnya. PadaGambar 3 ditunjukkan penurunan serapan (%) pada ketigapuncak serapan tidak jauh berbeda satu sama lain, terlihatketiga kurva saling berimpitan. Salah satu gugus yangmemberikan efek warna adalah gugus azo, meskipun gugusini sebenarnya paling mudah putus, nainun karenajumlahnya ada 4 buah, maka diperlukan energi yang besar(dosis tinggi) untuk memecahkannya.

Kenaikan dosis iradiasi menyebabkan penurunanserapan dan warna larutan. Pada dosis 16 kGy yangditunjukkan oleh kurva 5 pada Gambar 3, terlihat bahwapita serapan telah menghilang disertai perubahan warnamenjadi bening. Penghilangan pita serapan pada X 497 dan656 nm diduga akibat pecahnya kromofor yang bertanggungjawab pada karakteristik warna dari zat warna azo DirectBlack 22 karena reaksi substitusi oleh radikal OH. Studiterdahulu yang dilakukan oleh SPADARO et al.menunjukkan bahwa iradiasi zat warna Acid Orange 7dengan uv menggunakan katalis SnO/TiO2 menyebabkanikatan azo dengan atom C putus dan membentuk fenil diazentersulfonasi dan nañakuinon (1).

Penurunan serapan pada X 497 nm dan 656 nmdisebabkan oleh putusnya ikatan C-N (a) yang paling lemahpada zat warna Direct Black 22 disebabkan energi radiasiyang diserap oleh zat warna (Gainbar 6). Selanjutnya padadosis lebih tinggi (> 8 kGy) ikatan azo dengan atom C putusmembentuk senyawa yang masih mengandung sistemkonjugasi (diduga benzil diazen tersubstitusi dan naftiltersubstitusi). Hal ini terlihat pada warna larutan yang masihkehitaman. Bila semua ikatan azo putus maka terlihat pita

serapan pada daerah tampak menghilang (kurva 5). Pitaserapan pada panjang gelombang 460 - 490 nm mengalamipenurunan disebabkan karena reaksi antara zat warnadengan e"a() menghasilkan senyawa tak berwarna (7).

Penurunan Serapan pada X 269 nm. Gambar 3menunjukkan penurunan serapan pada X 269 nm akibatiradiasi dan aerasi terhadap larutan zat warna Direct Black22. Pada dosis 20 kGy persentase penguraian zat warnamencapai 99%.

Seperti telah dikemukakan sebelumnya bahwapuncak serapan pada X 269 nm dianggap karena adanyacincin aromatis. Pengurangan serapan pada kondisi larutanjenuh dengan oksigen menyebabkan peningkatan jumlahradikal OH yang tersubstitusi ke cincin aromatis. Ikatan -C-C- pada aromatis akan putus dengan adanya oksidasi olehoksigen. Terlihat bahwa oksigen sangat efektif untukmeningkatkan penguraian zat warna Direct Black 22.Menunit HASONO et al. bahwa iradiasi tanpa oksigenmenyebabkan penguraian zat warna azo AcidRed265 dalamair sangat kecil, karena 'OH akan mengalami dimerisasiatau abstraksi atom H dari molekul lain dari zat warnatersebut (8).

Pengaruh pH Awal Larutan pada Radiolisis ZatWarna Direct Black 22. Puncak serapan berhubungandengan menghilangnya warna hitam akibat iradiasi, hal inimenunjukkan bahwa telah terjadi penguraian molekul zatwarna. Pengaruh pH awal larutan pada pengurangan zatwarna (konsentrasi awal 0.05 g/L) dengan iradiasi gammadan aerasi dipelajari pada pH 3, 5, 7, 9, dan 11.

Hasil perliitungan koefisien ekstingsi molar larutanzat warna Direct Black 22 pada pH awal 3 sampai 11 dapatdilihat pada Tabel 1. Pada tabel tersebut terlihat bahwa nilaie tidak jauh berbeda pada berbagai pH. Hal ini menunjukkanbahwa perubahan pH awal larutan dari asam sampai basatidak menyebabkan perubahan atau pergeseran panjanggelombang maksimum dari ketiga puncak serapan.

Perbandingan kecepatan penguraian relatif padapH bervariasi ditunjukkan Gambar 4. Gambar tersebutmenunjukkan bahwa pada pH awal 7 dan 11 iradiasi gammadengan aerasi lebih efisien untuk menguraikan zat warna.Berdasarkan perhitungan aljabar radiolisis zat warnamerupakan reaksi tingkat pertama. Nilai konstantakecepatan reaksi penguraian Direct Black 22 (k) dengankonsentrasi 0,05 g/L pada berbagai pH awal ditampilkanpada Tabel 2. Pada Tabel 2 terlihat bahwa nilai k terbesaradalah 19,63 x 10° / menit (= 2,36 x IO" / Gy) pada pHawal 11, lalu menyusul larutan pH awal 7 dengan nilai k =18,98 x 10Vmenit (=2,28 x lOVGy). Pada dosis di bawah16 kGy warna larutan masih terlihat kehitaman, pada dosis16 kGy warna larutan menjadi bening. Pada dosis ini zatwarna telah terurai 95%. Sedangkan pada larutan denganpH awal 11,pada dosis 16 kGy zat warna terurai 90%.Kenaikan dosis sampai 12 kGy, nilai k paling tinggi adalahlarutan dengan pH awal 11, namun pada dosis lebih tinggilagi persentase penguraian tidak mengalami kenaikan.Sedangkan pada pH 7 persen penguraian mengalamikenaikan dengan meningkatnya dosis iradiasi.

Pada aplikasi nya, kondisi larutan pH 11 untuklarutan zat warna tidak dapat diterapkan, mengingatperlunyapenambahanbasa. Oleh karena itu pH awal 7 lebih

56

- Venelilian Jan Pengembangan Aplikasi Isotop Jan Radiasi, 1998

baik, walaupun konstanta kecepatan reaksi penguraiannyalebih kecil.

Sebelumnya telah dibahas bahwa penambahanH2SO4 dan NaOH sebelum iradiasi tidak mempengaruhiserapan dan panjang gelombang larutan zat warna.Penguraian larutan zat warna lebih tinggi pada pH awal 7dan 11. Sedangkan pada pH asam dan pH 9 tingkatpenguraian inasih rendah, liai ini kemungkinan disebabkanoleh keberadaan spesies reaktif yang terbentuk akibatradiolisis air berkurang.

Pada pH asam dan pH 9 kecepatan penguraian lebihlambat dimana nilai konstanta kecepatan reaksi tingkatpertama berkisar antara 6 sampai 9 x 103 / menit. Padamedia asam dengan aerasi, terjadi reaksi sebagai berikut :

H+ •••==- H- (1) k = 2 ,36x 10"

O2 ••-•==•-- HO2- (2) k = 2,16 x 1010 dm3 mol1 s1

==-- H2O2 + O2 (3) k = 2,2 x 1010 dm3 mol ' s1

Pada pH basa dengan aerasi terjadi reaksi sebagai berikut :

H"

O,

+ OH"

OH"

== • e",q + H2O (4) k = 2,3 x I07 dm3 mol 's '

==•- " O2 (5) k = 1.9 x 1010dm3 mol ' s 1

==> O " + H+ (6) pK = 11,9

Oksigen yang seharusnya digunakan untuk mengoksidasizat warna, jadi berkurang reaktivitasnya disebabkan O2

bereaksi dengan membentuk ' O2" (reaksi (2) dan (5)).Sedangkan pada media asam diperkirakan penguraian zatwarna lebih tinggi dan pada suasana basa dan netral, tetapihasil percobaan menunjukkan liai sebaliknya. Hai inikeinungkinan disebabkan adanya reaksi kombinasi (reaksi(3)). Pada suasana basa, oksigen akan bereaksi dengan e*aq

membentuk ' O2" yang kurang reaktif menyerang molekulzat warna daripada radikal HO2. Selanjutnya pada pH sangatbasa radikal OH akan terdissosiasi menjadi O" " dan H+ (9).

Perubahan pH. Pada Gambar 5 terlihat bahwa pHlarutan yang teraerasi mengalami penurunan. Pada larutandengan pH awal 11 penurunan pH mencapai 9 pada dosis20 kGy. Telah diketahui sebelumnya bahwa konstantakecepatan reaksi penguraian zat warna Direct Black 22 padapH awal 11 paling tinggi, namun dalani aplikasinya liai iniakan nienambah biaya karena masih dibutuhkan asam untukmenetralkan pH basa tersebut.

Pada larutan dengan pH awal 7 pada dosis 4 kGypH larutan mencapai 3,5 dan pada dosis > 4 kGy pHperlahan-lahan ineningkat mencapai netral kembali (pH6,3). Penurunan pH larutan diduga disebabkan olehpenguraian molekul zat warna menjadi senyawa sederhanadengan berat molekul lebih rendah, seperti aldehid danasam-asani organik (10). Peningkatan pH keinungkinandisebabkan oleh senyawa rantai lurus hasil penguraian zatwarna akan terurai lebih lanjut membentuk CO2 dan H2O(11). Setelah iradiasi pH larutan zat warna bersifat netral,liai ini niemenuhi syarat baku unit» air linibah, sehinggaaman untuk dibuang.

Mekanismc Penguraian Zat Warna Direct Black22. Pada dosis 4 kGy diperkirakan ikatan C-N (a) akan putuslebih dahulu disebabkan energi sinar gamma yang diterimaoleh zat warna Direct Black 22. Akibat pemutusan ikatan

tersebut dihasilkan senyawa yang masih mengandung sistemkonjugasi, terlihat pada warna larutan yang masih berwarnahitain. Pada dosis yang lebih tinggi lagi sampai 12 kGy,sistem konjugasi mulai rusak, artinya ikatan C-N antaralain b, c, atau d mengalami pemutusan (Gambar 6).Keinungkinan juga senyawa aromatis hasil penguraian akanterurai lebih lanjut menjadi asam organik atau terbentukH2SO4, ditunjukkan oleh penurunan pH larutan menjadiasam. Akhirnya pada dosis 16 kGy gugus azo rusak sehinggaterlihat larutan menjadi bening. Iradiasi larutan zat warnaDirect Black 22 dengan adanya oksigen diperkirakanmenghasilkan senyawa-senyawa intermediet I, II, III, IV,V, dan VI ditunjukkan pada Gambar 7. Selanjutnya senyawaaromatis tersebut (benzil dan fenil) akan diserang olehradikal OH dan membebaskan N2. Serangan radikal OHberikutnya dengan adanya oksigen menyebabkanterputusnya ikatan C-C, cincin akan membuka sehinggaterbentuk senyawa asam organik. Secara umum mekanismepenguraian benzen menurut SPADARO (1) dapatdigambarkan pada Skema 1.

Kinctika Penguraian Zat Warna Direct Black22. Kinetika penguraian zat warna Direct Black 22 dipelajaripada berbagai konsentrasi awal zat warna antara 0,05 sampai0,20 g/L dengan menggunakan metode aljabar. Konsentrasizat warna setelah iradiasi sebanding dengan serapan larutanyang diukur. Reaksi penguraian zat warna Direct Black 22dapat digambarkan sebagai berikut :

D + O, -> P + CO, + H9O

dimana D adalah zat warna Direct Black 22 dan P adaiahsenyawa sederhana hasil penguraian D. Kecepatanpenguraian zat warna Direct Black 22 mengikuti persamaanberikut :

rD = - k CD° C o p

dimana : r D = kecepatan penguraian zat warna(g L1 menit')

k = konstanta kecepatan reaksi (menit1)CD = konsentrasi zat warna (g L 1 )C o = konsentrasi oksigen (g L ')a dan ß = orde reaksi masing-masing untuk

komponen zat warna Direct Black 22dan oksigen

Larutan diaerasi selama diiradiasi, oksigen yang berdifiisike dalam larutan dapat dianggap konstan, sehinggapersamaan disederhanakan menjadi : rD = - k CD

a

Persamaan tersebut diintegrasikan menjadi :

In (- rD) = In k + a In CD

ln(dC/dt)= a In CD + Ink

Berdasarkan hasil konsentrasi yang diperoleh setelahiradiasi, selanjutnya dibuat grafik antara In (Co/C) dengandosis (kGy), garis yang diperoleh merupakan garis lurusditunjukkan pada Gambar 8. Dengan demikian reaksipenguraian zat warna Direct Black 22 merupakan reaksi

57

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, .

tingkat pertama untuk setiap konsentrasi berbeda. Nilaikonstanta kecepatan reaksi berkisar antara 0,772 - 2,445 x10-VGy.

Tingkat (orde) dan konstanta kecepatan reaksiditentukan dengan mctode kecepatan awal yaitu denganmembuat diferensiasi persamaan konsentrasi sisa zat warnaDirect Black 22 terhadap waktu, dC/dt. Grafik antara In(dC/dt) vs In Co ditunjukkan pada Gambar 9, diperoleh garislurus dengan persamaan. y = 1,0193 x-5,0120(r = 0,9999).Dengan demikian persamaan kecepatan reaksi denganmetode kecepatan awal penguraian zat warna Direct Black22 dengan i radiasi gamma dan aerasi merupakan reaksitingkat pertama dengan k rata-rata 0,799 x lOVGy (= 6,66x lOVmenit), dimana nilai ini masuk dalain interval metodealjabar.

PICCININI dan FERRERO memperoleh hubunganantara k dengan konsentrasi awal dan dinyatakan sebagai :

k = k* / Co

Bila nilai k dan masing-masing konsentrasi ini diplotdengan 1/Co, maka diperoleh harga k* (koefisien efisiensiradiolisis) zat warna Direct Black 22 sebesar 1,09 x 10! g/L/Gy (Gambar 10). Bila dibandingkan dengan nilai k*Direct Red 80 hasil penelitian serupa yaitu sebesar 5,64 x10-5 g/L/Gy (12), nilai k* Direct Black 22 terlihat jauh lebihkecil. Hai ini menunjukkan bahwa penguraian zat warnaDirect Black 22 lebih sulit dibandingkan dengan Direct Red80, sehingga agar penguraian Direct Black 22 sempurnadibutuhkan energi iradiasi yang lebih besar.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh dapatdisimpulkan bahwa iradiasi gamma dengan aerasi inampumenguraikan larutan zat warna tetra azo Direk Black 22dalam air. Penguraian Direk Black 22 (0.05 g/L) denganiradiasi paling efisien dilakukan pada pH awal larutan 7pada dosis 20 kGy dan laju dosis 5 kgy/jam yaitu sebesar99%. Reaksi penguraian zat warna dengan iradiasi gammamerupakan reaksi tingkat pertama dengan nilai konstantakecepatan reaksi 7,99 x 10V Gy (6,66 x 10V menit). Nilaikoefisien efisiensi radiolisis diperoleh sebesar 1,09 x 105 g/L/Gy.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih disainpaikan kepada Sdri.Christina Tri Suharni, Sdr. Firdaus, dan seluruh stafKelompok Iradiator Panorama Serba Guna yang telahmembantu penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

1. SPADARO, J.T., ISABELLE, L. and RENGANATHAN,V., Hydroxyl radical mediated degradation of azodyes : Evidence for benzene generation, Environ.Sei. Techno!.. 28, (1994) 1389.

2. HASHIMOTO, S., MIYATA, T., SUZUKI, N.,Decoloration and degradation of an anthraquinonedye aqueous solution in flow system using anelectron accelator, Radial. Phys. Chem., 13, (1979),107.

3. WINARTI, A., AGUSTÍN, S., ARMANU, danSURTIPANTI, S., "Pengaruh iradiasi gamma padazat warna azo (Terasil Navi) dalam air", Ris.Pertemuan Ilmiah APISORA dalam Bidang Industridan Hidrologi, Jakarta, (1993) 447.

4. WINARTI, A., AGUSTÍN, S., ARMANU, danWIYUNIATI, S., " Pengaruh iradiasi gamma padazat warna reaktif eibacron violet 2R dalam air",(Dipresentasikan pada Lokakarya Sehari JurnalNusantara Kimia - PPTM, Bandung, 11 Mei 1996).(Risalah dalam proses penerbitan).

5. DJUFRI, R., KASOENARNO, G.A., SALIHIMA, A.,LUBIS, A., Teknologi Pengelantangan, Pencelupandan Pencapan, Institut Teknologi Tekstil, Bandung,(1976)91.

6. SEHESTED, K., "The Fricke Dosimeter", Manual onradiation Dosimetry (HOLM, N.W. and BERRY,R.J., Eds.), Mercel Dekker, New York (1970) 313.

7. SUZUKI, N., NAGAI, T., HOTT A, R , dan WASHINO,M., The radiation-induced decoloration of azo dyein aqueous solutions, Bull. Chem. Soc. Japan, 48,(1975)2158.

8. HASONO, M., ARAI, H., AIZAWA, M.,YAMAMOTO, I., SHIMIZU, K., and SUGIYAMA,M., Decoloration and degradation of azo dye inaqueous solution supersaturated with oxygen byirradiation of high-energy electron beams, Appl.Radiât, hot. , 44, (1993) 1199.

9. EL-ASSY, N.B., EL-WAKEEL, E.I., and FATTAH,A.A.A., The degradation of triazo dye chlorantinefast green BLL in aqueous solution by gammairradiation - III, Appl. Radiât, ¡sot., 42, (1991) 89

10. GETOFF, N., Radiation-induced degradation of waterpollutants : State of art, Radial Phys. Chem.. 47(1996)581.

11. SPINKS, J.W.T., and WOODS, R.J., An Introductionto Radiation Chemistry, New York, John Wiley &Sons (1976) 256.

12. WINARNO, E.K., BAGYO,A.N.M., WINARTLA.,WINARNO, H., dan WIDAYAT, E., Penguraianzat warna Direct Red 80 dalam air dengan iradiasigamma, Presiding Pertemuan dan Presentasi IlmiahTeknologi Pengelolaan Limbah I, PTPLR -BATAN, Serpong(1997).

58

_ Fenelitian dan Pengembangan Aplikast Isotop dan Radiasi. 1998

NHa OH

5O3Na NaOji

Gainbar 1. Struktur molekul zat warna Direct Black 22.

-o.©5o

xoo.o

, 1 I r

Panjang gelombang (nm)

I i l l I • r i i | i i '

Gainbar 2. Spektrum serapan larutan zat warna Direct Black 22 sebeluin dan setelahdiiradiasi. (Kons. 0,05 g/L ; pH awal 7).Kurva 1 = 0 kGy; 2 = 4 kGy; 3 = 8 kGy; 4=12 kGy; 5 = 16 kGy; dan 6 =20kGy

100

C/3

80 -

eo -

40

20 -

0

iv

1 I I I 1

1 1

-A- 269 nm

- A - 497 nm

- O 701 nm

—

—

-

4 8 12 16

Dosis Iradiasi (kGy)

20

Gainbar 3. Pengaruh iradiasi terhadap penurunan serapan zat warna DirectBlack 22 pada tiga panjang gelombang

59

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radian, IV98-

Tabel 1. Nilai koefisien ekstingsi molar (e) larutan zat warna Direct Black 22 pada berbagai pHawal larutan

pH awal

357911

X maks(nm)

266269269269269

e maks1 mol1 cm"1

8.6768.8728.8729.0679.327

X maks(nm)

496497497494495

F. maks1 mol"1 ein'

13.70913.55813.53612.79811.497

X maks(nm)

652653656656656

e maks1 mol' cm '

10.62910.84610.30410.45610.217

0.05

Tabel 2. Konslanta keeepatan reaksi (k) larutanzat warna Direct Black 22 pada pHawal berbeda (serapan diukur pada X269 nm ; laju dosis 5 kGy/jam)

pH awal

357911

k (x 103) / menit

8,757,7818,986,0

19,63

0 4 8 12 16


20

Gambar 4. Pengaruh iradiasi gamma dan aerasi terhadap penguraian zat warnaDirect Black 22 (0,05 g/L) pada berbagai pH awal larutan . Lajudosis 5 kGy/jain (serapan diukur pada X 269 nm)

60

_ Pcnelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1998

Sa.

l ' l ' i

i I i I i

0 4 8 12 16 20


Gambar 5. Perubahan pH larutan zat wania Direct Black 22 dalam air akibatiradiasi gamma dan aerasi (Kons, awal 0.05 g/L: Laju dosis 5kGy/jam)

NHj

N=N

Gambar 6. Perkiraan pemutusan ikatan pada zat warna poli azo Direct Black 22.

SO3Na

"' IV V VI

Gainbar 7. Perkiraan senyawa-senyawa intermedie! hasil penguraian zat warna Direct Black 22.

61

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi teotop dan Radiasi, 1998-

4 —

3 —

U

£ 2

1 —

1

—

-

o

•

•

•

1

1 •

0.05 g/l

0.10 g/l

0.15 g/l

0.20 g/l

y1 i

1 '

y' 0

1 1

1 ' <r>

1 1

8 12 16


20

Gambar 8. Hubungan In (Co/C) vs dosis iradiasi (kGy) (serapan diukurpada X 269 nm)

-2

In Co

Gainbar 9. Hubungan antara In (dC/dt) vs In Co

-1

62

-Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

2.5

2

1.5 -

1

0.5

4 8 12 16

1/Co(g-1L)

Gambar 10. Hubungan antara k dan I/Co pada A. 269 nm

20

Skema 1. Perkiraan mekanisme penguraian benzen

63

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radian. 1998-

DISKUSI

MM. MITROSUHARDJO

Bagaimana aplikasinya '.' Apakah industri Icksülmetnbawa limbahnya ke PAIR untuk diiradiasi ?

ERMIN K. WINARNO

Bila limbah di bawa ke PAIR transportasinya sulitdan tidak efektif. Keinginan kaini kelak di areal industritersebut dibangun fasilitas ¡radiator sendiri.

EVARISTA RISTIN P.I.

Mengapa larutan diaerasi ?

ERMIN K. WINARNO

Penguraian larutan zat warna dalam air denganiradiasi dan aerasi lebih baik dibandingkan tanpa aerasi.Karena O, diperlukan untuk oksidasi zat warna tersebut.proses/makanisme peguraiannya dapat dilihat pada Skeina1.

ERIZAL

1. Perubahan pH setelah iradiasi larutan (pH awal 7) turunlalu naik lagi, kenapa ?

2. Spektrum larutan zat warna menunjukkan 3 puncak,padahal seharusnya 1 peak saja. Mohon penjelasan ?

3. Analisisnya hanya menggunakan spektrofotometer,rasanya inasih bcluin cukup mewakili. Mengapa ?

ERMIN K. WINARNO

1. Pada dosis 4 kGy pH larutan turun, pada dosis > 8 kGynaik lagi dan pada dosis 20 kGy turun jadi pH 5.Penurunan pH menunjukkan adanya produk penguraianzat warna yang bersifat asam. Perkiraan terbentuk asam-asam organik dan H2SO4. Kenaikan pH disebabkan

produk asam organik teroksidasi lebih lanjut menjadiCO2 & H2O.

2. Spektrum menunjukkan 3 puncak serapan, masing-masing menunjukkan :

269 nm —> anoinatis497 dan 701 nm —> gugus-gugus azo bersama

dengan sistem konjugasi pada Struktur molckul zat warnatersebut. Jadi tidak mungkin spektrumnya 1 puncak.

3. Analisis juga dilakukan menggunakan pH meter untukmengainati perubahan pH larutan akibat iradiasi. Asam-asam organik belum sempat dianalisis. karena kolomHPLC rusak.

SÜHARNI SADI

Apakah larutan yang sudah bening aman untukdiminum ? Sudahkah toksisitasnya diuji ? Karena ujitoksisitas sangat penting.

ERMIN K. WINARNO

Sementara larutan aman untuk dibuang, biladigunakan untuk air minimi, diperlukan uji toksisitas. Hal¡ni belum kami lakukan. Terima kasih atas sarannya.diwaktu mendatang akan kami uji toksisitasnya. Mudah-mudahan kita dapat bekerja sama.

ARYANTI

Mekanisme reaksi, kenapa ikatan putus C-N bukanN=N?

ERMIN K. WINARNO

Energi ikatan C-N = 291,6 kj/mol dan N=Nmempunyai energi ikatan jauh lebih tinggi lagi, karenaikatan rangkap. Jadi energi ikatan C-N lebih kecil, sehinggalebih mudah putus bila diserang radikal OH.

64


KARAKTERISASI PANASBUMI DI DAERAH SUMATRA DAN SULAWESIUTARA DENGAN MENGGUNAKAN GEOTERMOMETER T 18O

SO4-H2O

Zainal Abidin, Wandowo, E. Ristin P.I., Djiono, dan Alip

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi

ABSTRAKID0000125

KARAKTERISASI PANASBUMI DI DAERAH SUMATRA DAN SULAWESI UTARA DENGANMENGGUNAKAN GEOTERMOMETER T "Oso+H20. Penentuan suhu reservoir panasbumi dari manifestasipermukaan di daerah Sumatra dan Kotamobagu - Sulawesi Utara telah dilakukan dengan menggunakan geotermometerisotop T'SOSO4H2O. Suhu sumur SBY-3 juga ditentukan sebagai pembanding. Metode geotermometer T I8OSO4_mo

dilakukan dengan menganalisis isotop I8O dari H2O dan 34S dari ion sulfat (SO4) yang terlarut dalam fluida panas.Nilai suhu ditentukan dengan formulasi Mizutani Rafter. Hasil penentuan suhu mata air panas mendidih di Sumatra(Tambang Sawah, Waipanas, Rantau Dadap dan Sarula) menunjukkan suhu di atas 200°C dengan karakteristik fluidakesetimbangan dalam. Sedangkan suhu mata air panas tak tnendidih menunjukkan suhu lebih rendah (150°C) dengankarakteristik fluida percam puran.

ABSTRACT

GEOTHERMAL CHARACTERIZATION IN SUMATRA AND NORTH SULAWESI USINGGEOTHERMOMETER T Determination of geothermal reservoir temperature of surface manifestation inSumatra and Kotamobagu - North Sulawesi has been done using geothermometer isotope TI8OSO4 H20. SBY-3 (Sibayak)well temperature has also been determined as reference. Geothermometer T18OSO4 H20 method is performed by analyzingisotope 18O of HjOand 34S of sulfat ion (SO4) dissolved in the hot fluid. The value of temperature is determined usingMizutani Rafter formulation. The temperature determination result of the boiling spring in Sumatra (Tambang Sawah,Waipanas, Rantau Dadap and Sarula) indicates that the temperature is above 200°C with the deep equilibrium fluidcharacteristic, whereas the temperature of the non boiling spring indicates lower temperature (150°C) and the fluidcharacteristic is mixing.

PENDAHULUAN Teori Geotermometer T 18OS

Pengembangan energi panasbumi inenjadi energilistrik di Indonesia kini mengalami kemajuan pesat seiringdengan kebutuhan akan energi dan tersedianya sumber dayaalam. Penelitian eksplorasi untuk mengetahui potensisumber panasbumi tnerupakan tahapan yang sangatmenentukan dalam rangka tindak lanjut eksploitasi.Perkiraan suhu reservoir menggunakan geotermomelerisotop dan kimia dari manifestasi permukaan seperti mataair panas dan fumarole dapat dipakai untuk mengetahuipotensi dan daerah "up flow" sumber panasbumi.

Disamping geotermometer kimia, isotop 18O dalamkesetimbangan SO4 - H2O dalam fluida sangat dapatdipercaya untuk digunakan sebagai geotennometer padadaerah panasbumi yang bersifat "water dominated system".Selain itu hubungan antara I8O dan MS dalam senyawa sulfatdapat mengungkapkan berbagai proses geokimia sepertikesetimbangan fluida, percampuran dan asal-usul fluida (1).

Aplikasi geotermoineterT 18OSO4H2O telah dilakukanpada berbagai manifestasi pennukaan daerah panasbumi diSumatera dan Kotamabagu - Sulawesi Utara. Sebagai acuanpenentuan suhu dengan geotermometer ini, dilakukan jugapengukuran pada sumur lapangan panasbumi Sibayakkarena pada daerah ini telah diketahui suhunya secara pastidengan menggunakan peralatan custer.

Teknik geotermometer isotop T 18OSO4 H2O

didasarkan atas pengukuran isotop 18O yang terdistribusi(fraksinasi) diantara senyawa H2O dan SO4 yang berada padakesetimbangan kimia dalam fluida panasbumi. Hubunganfaktor fraksinasi isotop 18O ( a l 8 ) terhadap suhudigambarkan dalam reaksi kesetimbangan dibawah ini.

aS "O4 + H, 18O S I6O3

18O H216O

Dalam reaksi tersebut faktor fraksinasi (a 18) merupakanfungsi dari suhu : a = f(T).

Berdasarkan eksperimen yang dilakukan olehMIZUTANI dan RAFTER 1969 terhadap hubungan a vsT telah di peroleh hubungan matematis antara a terhadapsuhu seperti persamaan dibawah ini (2, 3).

2,88 x 106

1000 In

Dimana

a =

a =

•p

1000-

1000-

8

S

I8O

,8 0

4.1

sew

65


8 180 SO4 adalali rasio relatif 18O/16O dalam senyawa S04

yang diukur dengan spektrometer massa.5 I8O H2O adalah rasio relatif I8O/16O dalam H,O.

Penentuan suhu dengan geotennometer iiii sangat baik untuksuhu antara 100 dan 300°C. Kesetimbangan kimia T"O sotJMo pada kondisi reservoir suhu 300°C tercapai dalaniwaktu 2 tahun, sedangkan pada suhu 200°C dan 100°Ckesetimbangan kimia tercapai masing-masing selama 18tahun dan 500 tahun.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Bahan yang digunakan ialah AgNO3 0,1N, HgCl2, nitrogen cair, aseton, CO2 padat, Cu2O, grafitserta contoh fluida dari lapangan panasbumi daerahSulawesi Utara (Kotamobagu - KTB, Lobong - LB,Kapondohan - KM) dan dari Sumatra (Tambang Sawah -TSA, Rantau Dadap - RDD, Sarula - SRL, Sibayak -SBY)

Alat. Alat yang digunakan ialah spektrometermassa "Sira 9 ISOGAS" dan "Delta S Finnigan", "sulphatepreparation line dan sulphide preparation line SCIENTIFICSOLUTION Ltd", isoprep-18, spektrometer serapan atom,pH meter, termometer digital dan alat timbang.

Metode Sampling. Pengambilan contohmanifestasi pennukaan dilakukan dengan cara memasukkan20 ml contoh fluida panasbumi kedalam vial kedap udarauntuk dianalisis kadar 18O dalam H2O. Untuk análisis kadar18O dalam sulfat, contoh fluida panasbumi sebanyak 1-2liter tergantung kandungan sulfat yang ada dimasukkankedalam vial plastik, kemudian di tambahkan ± 0,1 grainHgCl2 untuk pengawetan guna menjaga reduksi bakteriterhadap sulfur (4).

a.Metode Analisis Contoh

Analisis 18O dalam H2O dilakukan dengan metodeEpstein Mayeda yaitu 2 ml contoh direaksikan dengangas CO2 pada kondisi vakum pada alat isoprep-18 sepertireaksi dibawah iiii.

H218O + C16O2

29°C

vakumC 16OI8O + H2

16O

b.

CO2 hasil reaksi dimasukkan kedalam spektrometermassa untuk pengukuran rasio I8O/I6O.Analisis 18O dalam ion sulfat dilakukan dengan caraterlebih dahulu mengendapkan ion sulfat dalam fluidamenjadi endapan BaSO4 Sebanyak 25 mg endapanBaSO4 direaksikan dengan 50 mg grafit pada lempengplatina dalam kondisi vakum dan suhu 1000 °C padaalat "sulphate preparation line" dengan reaksi sebagaiberikut :

SOJ4 + C

1000 °C

vakumS : + CO,

Gas CO2 yang terbentuk diukur I8O -nya denganspektrometer massa. Nilai I8O dari gas CO2 inimenunjukkan nilai ISO dari SO4.

c. Ion S2"yang terbentuk diatas direaksikan dengan AgNO3

menjadi Ag2S dan kemudian direaksikan dengan Cu2Opada kondisi vakum dan suhu 1000 °C pada alat"sulphide preparation line" untuk memperoleh gas SO2.Gas SO2ini dialirkan ke spektrometer massa "Delta S "untuk análisis isotop MS.

d. Analisis kationContoh fluida panasbuini disaring dengan kertas saringmilipore kemudian dialirkan ke alat SpektrometerSerapan Atom untuk análisis kadar kationnya.

e. Pengukuran suhu contoh fluida dilakukan di lapangandengan menggunakan digital termometer sedangkanpengukuran tingkat keasaman (pH) dilakukan denganmenggunakan pH-ineter.


Data hasil análisis isotop 18O dalam H2O dan sulfatserta isotop MS tertera pada Tabel 1. Pada tabel tersebutterlihat kandungan isotop 18O dalam sulfat pada mata airpanas mendidih (boiling spring) mempunyai nilai -1 sampai+ 1,5 %o SMOW, sedangkan kandungan MS sulfatnyamempunyai nilai lebih besar dari 14 %oCDT. Nilai tersebutmenunjukkan bahwa fluida mata air panas berasal darireservoir dalam keadaan kesetimbangan (deep equilibrium),kecuali pada mata air panas mendidih KM3 (Kopondahan- Kotamabagu) menunjukkan nilai I8O sulfat sangat tinggiyaitu +8,23 %o. Nilai tersebut mencerminkan kemungkinanmata air panas tersebut berasal dari reservoir dangkal(shallow equilibrium). Tingginya nilai 18O sulfatkemungkinan disebabkan olch pengaruh oksidasipermukaan (5).

Kandungan isotop 1SO sulfat untuk fumarole relatifbesar dan isotop "S relatif kecil. Hal ini jelas menunjukkanadanya proses oksidasi H2O menjadi sulfat di permukaanbukan pada reservoir dalam. Adanya O, udara luar danterbentuknya ion SO4 yang relatif besar mempengaruhi nilaiisotop 18O dan 34S dalam sulfat tersebut. Gambar 1memperlihatkan hubungan antara isotop I8O dan MS dalamion sulfat. Gambar tersebut dengan jelas dapatmenginformasikan proses asal-usul fluida dan proses"mixing" dalam sistem panasbumi. Terlihat bahwa mataair panas mendidih yaitu Tambang Sawah (TSA), RantauDadap (RDD 5 & 6) dan Sarula pada gambar tersebutterletak pada daerah "deep equilibrium". Sedangkan mataair panas Lobong (LB) Kotamabogu dan Rantau Dadap(RDD 8) terletak pada daerah "mixing" antara "deepequlibrium" dan fumarole (6).

Geotermometer. Tabel 3 dan 4 memperlihatkanhasil perhitungan dan evaluasi suhu reservoir dari berbagaimata air panas di daerah Sumatera dan Sulawesi Utara.Untuk mata air panas mendidih TSA, RDD5 dan 6, SRLdan KM3 terlihat bahwa suhu yang dihitung menggunakangeotermometer isotop TI8OSCM li2O dan geotennometer kimiamenunjukkan nilai yang relatif sama. Suhu reservoir di

66

-Penelitian dan Pengembangan Aplikaxi Isotop dan Radiasi, .

daerah Tambang Sawali yang diukur dengan geotermometerisotop menunjukkan nilai 255 °C. sedangkan dengangeotermometer kimia (TNfrK, TNa KCa dan TK Mg) lnenunjnkkansuhu antara 236 dan 262 °C. Demikian pula untuk daerahRantau Dadap dan Sarula nilai suhu reservoir berdasarkangeotermometer isotop menunjukkan nilai masing-masing250 °C dan 266 °C. Untuk mata air panas permukaan sepertiLobong (LB), suhu hasil perhitungan berdasarkan isotop TI8O SO4.H,O menunjukkan nilai relatif lebih rendah daripadahasil perhitungan dengan geotennometer TNB_K.

Untuk gambaran yang lebih jelas, pada Tabel 4diperlihatkan hasil pengukuran suhu berdasarkangeotermoineter isotop T 18O SCM.H2O dan hasil pengukuranlangsung dengan custer (suliu aktual ) pada sumur panasbumiSibayak (SBY-3 dan 4). Suhu hasil pengukuran langsungdengan custer pada sumur panasbumi setelah pemanasansumur selang 90 hari menunjukkan suhu 260 °C (SBY 3dan 4), sedangkan hasil pengukuran dengan geotermometerisotop pada sumur SBY-3 menunjukkan nilai 251 °C, ataurelatif lebih rendah 9 °C, tetapi pada sumur SBY-4pengukuran dengan geotermometer isotop menunjukkannilai lebih besar 15 °C.

KESIMPULAN

1. Mata air panas mendidih Tambang Sawah, RantauDadap (5 dan 6) dan Sarula di daerah Sumatra berasaldari daerah "deep equilibrium", sedangkan mata airpanas Lobong-Kotamobagu-Sulawesi Utara dan RantauDadap 8 berasal dari proses percampuran antarafumarole dan "shallow equilibrium".

2. Terdapat kesamaan suhu yang dihitung denganmenggunakan geotennometer T"OS(>I H20 dan kimia padamata air panas Tambang Sawah (255°C), Rantau Dadap

5 dan 6 (250 °C), Sarula (266°C) sedangkan T 18OSCM.H2O

Kotamobagu lebih rendah daripada Tkteua.

DAFTAR PUSTAKA

1. ABIDIN, Z., WANDOWO, INDROJONO, ALIP,DJIJONO, dan E. RISTIN. PI., Kamojang overviewand geothermometer study. Compilation ofPresentation Materials, "Advisory Group Meetingon Isotope Application in Geothermal EnergyDevelopment", Vienna. 29 May - 1 June (1995).

2. MIZUTANI, Y., and RAFTER, TA. Oxygen isotopecomposition of Sulfates - Part 3. Oxygen isotopicfractination in bisulphate and water system, N.Z.J.Sei, 12(1969)54.

3. MIZUTANI, Y., Isotopic composition and undergroundtemperature of the otake geothermal water KyushuJapan, Geochem J, 6 (1972) 67.

4. GIGENBACH, W.F., Isotope Geothennometers, IAEA,Vienna (1980).

5. MARINER, R.H., PRESSER, T.S., and EVANS. W.C.,Geothermometry and water-rock interaction inselected thermal system in the cascade range andModoc Plateu Western United States, Geothermics,22, 1 (1993) 1.

6. D'AMORE, F., GIOVANNI GRANELLI, and EGIZIOCORAZZA, The geothermal area of El Pilar-Casandy State of Sucre Venezuela geochemicalexploration and model, Geothermics, 29, 3 (1994)283.

67


Tabel 1. Data isotop " 0 dan MS niata air panas, fumarol dan "heatedpool"daerah panasbumi di Sumatra dan Sulawesi Utara

No

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.

Kode sampel

TSARDD-5RDD-6RDD-7RDD-8SBY-3 (well)SBY-4 (well)LB-1LB-2LB-4LB-6KM-3KTB-3BK-1TP-2TP-3TP-4SRL

Ts

96,295909885--

70656478931018886977090

PH

7,07,07,0<17,0--

6,56,56,57,06,01,07,0<4<4<47,0

5 18OHX)

-6,9-6,9-6,8-2,3-8,6-9,4-8,9-5,7-3,9-6,3-4,4-6,1-2,9-6,7-4,0-3,0-2,3-4,3

&ZT-0,72-0,65-0,33,84,0

-3,07-3,776,325,497,2

3,298,239,925,77-3,1-7,2-2,01,5

14,226,3

21,65-0,1512,518,216,817,24,58,77,4

16,3-0,8514,52,14,74,7

30,3

Tabel-2. Data kation mata air panas, fumarol dan 'heated pool" daerah panasbumi diSumatra dan Sulawesi Utara

No

1.2.3.4.5.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.

Kode sampel

TSARDD-5RDD-6RDD-7RDD-8LB-1LB-2LB-4LB-6KM-3KTB-3BK-1TP-2TP-3TP-4SRL

Jenis

MPMPMP

FUMMPMPMPMPMPMP

FUMMPHPHPHPMP

Na+

(ppm)

1559966109643

316,6371631127417

305,481

200291,2272,2306,6445

K+

(ppm)

242121,5121,5

2,134,6771145411411,4

321

12,314,2

12,2676,1

Ca2+

(ppm)

9749500,10,6891963138

89,36

1070,020,280,060,17

Mg2+

(ppm)

0,10,050,130,3

0,565,87,74,85,0

0,1449,6

2,10,010,020,020,01

Li+

(ppm)

5,46,16,1

0,01

1,92,30,91,63,50,310,11,40,910,660,54,6

68


Tabel-3. Evaluasi hasil perhitungan geotennometer isotop dan kimiapada mata air daerah panasbumi di Sumatra dan SulawesiUtara

No

1.2.3.5.8.9.10.12.14.18.

Kode sampel

TSARDD-5RDD-6RDD-8LB-1LB-2LB-4KM-3BK-1SRL

Na-K

257237226224288273382145222267

Na-k-Ca

236--

226220263131172-

H-Mg

262244220140128136120126164262

T I8OS04-M2O

255253247141180189131123143266

Tabel-4. Perbandingan hasil perhitungan suluisecara geotermometer dan pengukurancuster (deep well) pada sumur SBY-3dan SBY-4.

No Kodesampel T ^ T '°OSO4.H2O

6. SBY-3 -260 2517. SBY-4 -260 275

69

8

sen(0•o00

30

25 -

20

15 -

10 :

5 :

0

-5 H

-10-5

Fumarol

90

15

o

AShallow Equilibrium

"5L

I

1c516

5

o6 6

Deep Equilibrium

10 15

S-34 dalam SO4 (o/oo)

20 25 30

Gb.1 Evaluasi Hubungan O-18fso4; Vs S-34(so4)Dalam Sistem Panasbumi

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, I998

DISKUSI

NAZAROH

Apakah metode yang Anda gunakan dapatdigunakan untuk nienentukan kuantitas panas buini dalamriser voir tersebut ?

ZAINAL ABIDIN

Metode ini secara langsung tidak dapat digunakanuntuk menghitung kuantitas panas bumi. Tetapi apabila kitajuga menganalisis I8O dalain batuan selain I8O dalam H2O,inaka berdasarkan teori I8O hingga antara H,O-inineraIbesaran penneabilitas reservois dapat diperkirakan. Denganmengetahui nilai penneabilitas inaka kuantitas suniber panasbumi dapat dilakukan.

WIBAGYO

1. Apakah metode ini bisa berlalu pada semua lapang panasbumi ?

2. Mengapa pembanding untuk pengukuran Caster hanya2 titik di Sibayah. Bagaimana dibanding di lapang yanglain?

ZAINAL ABIDIN

1. Metode ini berlaku untuk sistem panas bumi yang dido min asi oleh air (water dominated) berati untuklapangan dengan sistem tersebut dapat dilakukan.

2. Kebetulan lapangan yang siap untuk water dominateddi Indonesia bam lapangan Sibayak.

SUWIRMA

Kenapa untuk pengukur sulfida tidak langsung danBaS, dan reaksi pengendapan AgS bagaimana ?

ZAINAL ABIDIN

Karena yang ingin diukur adalah isotop 34S yangada dalain senyawa sulfat, tetapi bukan yang ada di dalamsenyawa H2S dan Sulfida lainnya. S = + Ag + pH3-4 AgjS.

MUNSIAH MAHA

1. Tujuan penelitian ini apakah hanya untuk validasimetode atau untuk melakukan pengukuransesungguhnya karakteristik panas bumi di suatu tempat(Sulawesi utara).

2. Bagaiinana ketelitian metode ini misalnya untukpengukuran suhu bila dibandingkan dengan metodepengukuran lain (dalam kesimpulan tidak terlihat).

ZAINAL ABIDIN

1. Tujuan penelitian dapat dilakukan sekaligus antaravalidasi pengukuran dari aplikasi dalam lapangan panasbumi.

2. Untuk fluida yang mendidih (bading spring) yaitukondisi full eguilibrium ketelitian metode kimia isotoprelatif tinggi. Metode isotop lebih realible dari kimiakarena mempunyai waktu eguilibium yang lama padaperubahan suhu pada saat fluida naik ke permukaan.

71

_ Penelitian dan Pengenibangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, î 998

METODE EKSTRAKSI SULFUR DENGAN PEREAKSI KIBAUNTUK PENENTUAN ISOTOP SULFUR-34

Evarista Ristin P.I, Zainal Abidin. Djiono, dan June Melawati ID0000126

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi

ABSTRAK

METODE EKSTRAKSI SULFUR DENGAN PEREAKSI KIBA UNTUK PENENTUAN ISOTOPSULFUR-34. Pereaksi KIBA ( Sn2* dalam H,PO4 pekat) merupakan pereduksi kuat terhadap sulfat untuk menghasilkangas H2S. Metode ini dapat digunakan untuk análisis kuantitatif sulfur dan studi isotop sulfur-34 dari materi yangmengandung sulfur baik organik maupun anorganik. Pada penelitian ini, sampel batuan sulfida sebagai pyrit danpyrrhotite diainbil dari Kalimantan Barat, batuan sulfat sebagai allunite diambil dari Cugung Rajabasa-Lampung danbatuan gypsum (tak diketahui asal lokasinya), dan sulfur elemental diainbil dari Papandayan-Jawa Barat dan CugungRajabasa-Lampung. Dengan acuan metode spektrometer pendar sinar X (XRF - X Ray Flourescence) untuk penentuankonsentrasi sulfur dan pengamatan suhu awal pelepasan gas H2S, maka diketahui bahwa pereaksi Kiba paling efektifdan cepat untuk mengekstraksi sulfur dalam batuan sulfida pyrit dan pyrrhotite daripada batuan sulfat, dan sulfurelemental pada urutan terakhir. Nilai 8 "S pyrit adalah -4,619 %o CDT dan pyrrhotite adalah 8,165 %o CDT. Nilai 8WS alunite adalah 3,7 %0 CDT, dan gypsum adalah 8,898 %o CDT, sedangkan sulfur elemental Papandayan adalah-0,745 %o CDT dan sulfur elemental Cugung Rajabasa adalah -2,945 %o CDT.

ABSTRACT

SULPHUR EXTRACTION METHOD USING KIBA REAGENT FOR DETERMINATION OFSULPHUR-34 ISOTOPE. Sn2t in strong H5PO4 (to be called KIBA reagent) is a powerful reducing reagent ofsulphate to hydrogen sulphide. This method can be applied for quantitative analysis and to determine sulphur-34isotope from sulphur-bearing materials, either organic or anorganic. In this experiment, sulphide rocks as pyrit andpyrrhotite were taken from West Kalimantan, sulphate rock as allunite was taken from Cugung Rajabasa-Lampung,and gypsum from unknown location, whereas elemental sulphur was taken from Cugung Rajabasa-Lampung andPapandayan-West Java. From sulfur concentration data as a reference analyzed by X ray fluorescence spectrometerand data of first temperature which H2S gas evoluted show that Kiba reagent is most effective and fastest for sulphurextraction from sulfide rocks pyrit and pyrrhotite if compared with sulfate rocks and elemental sulfur rocks. The 8 MSvalue for pyrit and pyrrhotite were found to be -4.619 %« CDT and 8.165 %> CDT, respectively. Allunite had 8 34Svalue of 3.7 %o CDT, and gypsum had 8 34S value 8.898 %o CDT. Elemental sulphur from Papandayan had 8 MS valueof-0.745 %o CDT, and elemental sulphur from Cugung Rajabasa had 8 34S value of-2.945 %> CDT.

PENDAHULUAN

Sulfur di alam dapat bersenyawa dengan unsur lainínembentuk senyawa sulfat, sulfida maupun sulfur elementaldan dapat bempa gas, cair, maupun padat. Sulfur (Z=16)mempunyai 4 isotop stabil : 32S. "S, ^S. dan 36S dengankelimpahan berturut-lurut : 95,02%: 0,75%; 4.21%; dan0,02% (1).

Sulfat dalam air tanah dapat berasal dari beberapasumber, umumnya berasal dari pelarutan mineral sulfatevaporit seperti gypsum atau anhidrit dalam suatu akuifer.Sebagian kecil sulfat dalam air tanah diturunkan darioksidasi mineral sulfida atau pengendapan di atmosfer,misalnya dari aerosol laut, debu mineral sulfat yang tertiupangin, dan dari pelarutan gas-gas oksida sulfur baik darigunung berapi ataupun dari sumber sumber sulfat yangdibuat oleh manusia seperti buangan industri danpembakaran bahan bakar fosil. Sulfida dalam air tanahditemukan sebagai H,S atau HS\ tetapi konsentrasi nyasangat rendan karena kelarutan mineral sulfida kecil. Sulfidadalam air tanah dapat juga berasal dari proses reduksimineral sulfat (2).

Dalam studi variasi isotop sulfur di alam, makateknik análisis yang akurat dengan jumlah sampel yangsesedikit mungkin lebih diinginkan. Beberapa studi telahdilakukan untuk menentukan komposisi isotop sulfur daricontoh senyavva sulfur. RAFTER (3) telah mereduksi BaSO4

menjadi gas H2S dengan grafit pada suhu 1000°C, sedangkanTHODE (4) dengan menggunakan larutan pereduksi berupacampuran HI-H3PO;-HC1. Gas H2S yang terbentukdiendapkan sebagai Ag2S kemiidian dioksidasi menjadi gasSO2 untuk análisis isotop 34S. THODE et al. (3)nienggunakan O, dan ROBINSON-KUSAKABE (5)menggunakan Cu2O sebagai pengoksidasi. Dalam studiisotop sulfur, gabungan dua metode reduksi BaSO4 danoksidasi Ag2S untuk memperoleh gas SO2, memerlukanjumlah contoh yang relatif banyak dan contoh harus lebihdahulu diubah menjadi BaSO„. Metode ini umumnyadigunakan bila contoh berupa air atau gas. Apabila contohsenyawa sulfur berupa padatan dapat digunakan pereaksiKIBA.

Pereaksi KIBA (Sn2+ - H3PO4 pekat) yang pertamakali diperkenalkan oleh KIBA (6) merupakan pereduksi kuatterhadap sulfat untuk membenluk gas H2S. Metode ini dapat

73

Peneïitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998 -

diterapkan untuk análisis kuantitatif pada contoh sulfurorganik maupun anorganik, antara lain pada batuan beku(7). Pereaksi i ni juga berguna dalani studi isotop sulfursebagai sidik jari {fingerprint) dari bennacam-macam bahanalam yang mengandung sulfiir dengan prosedur yang sangatsederhana. Rasio isotop stabil suatu unsur dalam suatusenyawa yang bereaksi umumnya berbeda bergantung padatingkat fraksinasi isotopnya. Studi isotopik batuan sulfurdapat memberikan informasi yang berharga tentangpetrogenesis seperti dicontohkan dalam studi sulfur granitoidoleh SASAKI dan ISHIHARA (6). Rasio isotop MS/32S dan18O/'6O dalam sistem air tanah dapat memberikan informasitentang asal-usul (sumber) senyawa, dan (atau) prosesgeokimia dan lingkungan yang mempengaruhinya.

Peneïitian ini bertujuan menentukan nilai rasioisotop MSP2S bermacam-macam batuan sulfur baik batuansulfat, sulfida maupun batuan sulfur elemental danmengamati perilaku esktraksi batuan tersebut dengan metodeKIBA. Contoh batuan sulfida sebagai pyrit dan pyrrhotitediambil dari Kalimantan Barat, sampel batuan sulfat sebagaialunite dari Cugung Rajabasa Lampung dan gypsum (takdiketahui asalnya), sedangkan sulfur elemental dari CugungRajabasa Lampung dan Papandayan Jawa Barat. Metodeyang digunakan lalali batuan direduksi langsung denganpereaksi KIBA kemudian dilanjutkan dengan oksidasi Ag2Sdengan metode ROBINSON-KUSAKABE. Gas SO, yangdihasilkan dianalisis nilai isotop 34S-nya denganspektrometer massa "Delta S". Sebagai acuan, batuantersebut juga diuji tak merusak dengan spektrometer pendarsinar X (XRF - X Ray Flourescence) untuk menentukankonsentrasi sulfur.

BAHANDAN METODE

Bahan dan Alat. Bahan yang digunakan ialah :AgNO, 0.1 N; 1,0,01 N; Cu,O; Na2S2O,0,l N; SnCl22H2O,gas nitrogen, H3PO4 pekat nitrogen cair.

Alat yang digunakan ialah : rangkaian alat gelasuntuk preparasi pereaksi KIBA (Gambar 1), rangkaian alatgelas untuk ekstraksi sulfur (Gambar 2), alat "SulphidePreparation Line" (Gambar 3), spektrometer massa "DeltaS", mantel pemanas dilengkapi tennostat, pompa hisap danspektrometer pendar sinar X (XRF) ORTEC dilengkapidetektor Si(Li) - pencacah salur ganda (MCA) MAESTRO- program software AXIL, dan alat pembuat pelet.

Preparasi Pereaksi KIBA. Bagan alat untukpembuatan pereaksi KIBA seperti tertera pada Gambar 1.Sebanyak 300 ml asam ortofosfat ekstra murni (d=7)ditempatkan dalam labu gelas 500 ml dan dikeringkandengan peinanasan hingga 250° C selama 1 jam. Uap yangdilepaskan harus segera dihisap melalui pompa hisap.Penggunaan mantel pemanas dimaksudkan untuk mencegahkemungkinan pelepasan asam yang berbahaya.

Setelah dingin hingga 150°C, ditambahkan 30-40g Sn (II) 2H2O kemudian dipanaskan hingga 280°C selama1 jam sambil dialirkan gas nitrogen melalui A hingga B.Hidrogen klorida yang dilepaskan dalam reaksi ini akandibuang bersama-sama dengan aliran gas nitrogen. Semua

pengotor dalam bentuk senyawa sulfur yang mungkinterkandung dalam bahan kimia akan dilepaskan dalambentuk hidrogen sulfida kemudian dibuang bersama denganaliran gas nitrogen. Aliran gas nitrogen dilanjutkan hinggapereaksi dingin sampai suhu 150° C.

Ekstraksi Gas H2S. Bagan alat eskstraksi sulfiirseperti tertera pada Gambar 2. Alat ini terdiri atas labureaksi, labu penjebak klorida berisi air, dan labu pengendapgas H2S berisi AgNO3. Sebanyak 1 g batuan sulfur dan 10ml pereaksi KIBA ditempatkan dalam labu reaksi, kemudiandihubungkan dengan labu penjebak. Gas nitrogen dialirkanmelalui rangkaian ini pada kecepatan 200 gelembung permenit. Labu reaksi dipanaskan hingga 280°C dengankecepatan aliran gas nitrogen yang sama. Endapan hitamAg2S yang terbentuk disaring dan didiamkan pada suhukamar.

Ekstraksi Gas SO2. Bagan alat ekstraksi gas SO2

seperti tertera pada Gambar 3. Dalam alat ini dapat langsungdianalisis 6 contoh secara bergantian. Campuran 10 mg AgjSdan 30 mg Cu2O ditempatkan pada lempeng platina. Alatdivakumkan hingga 0 Pa kemudian semua contohdipanaskan pada suhu 100°C selama 5 menit. Uap air dangas pengotor akan diendapkan pada penjebak I yang berisinitrogen cair pada suhu -80°C. Contoh dipanaskan pada suhu1000°C selama 10 menit. Gas SO2 yang dihasilkan akandiendapkan pada penjebak II berisi nitrogen cair pada suhu-135"C kemudian dialirkan pada botol contoh. Ke 6 gas SO2

dialirkan ke spektrometer massa "Delta S" untukpengukuran rasio ^S/^S.

Analisis Konsentrasi Sulfur Dengan MetodeXRF. Batuan digerus halus kemudian ditimbang sejumlah1 g untuk dibuat pelet dengan diameter 3 cm kemudiandicacah dengan XRF.


Pada peneïitian ini sampel batuan dari lapanganlangsung dianalisis tanpa pemurnian lebih dahulu. PadaTabel 1, 2, dan 3 terlihat bahwa pereaksi KIBA dapatmengekstraksi sulfur baik dari batuan sulfida, sulfat maupunelemental sulfur secara kuantitatif. Reaksi yang terjadiadalah sebagai berikut :

S2- + 2H+

SO 2" + 4 Sn2+ + 10 H+ H2S 4 Sn4+ 4H2O

Senyawa sulfida akan bereaksi dengan H3PO4 sedangkansenyawa sulfat akan direduksi oleh SnCl2 menghasilkan gasH2S. Gas H2S diendapkan dalam bentuk Ag2S dengan adanyapenjebak AgNO3. HC1 yang terbentuk dialirkan bersamadengan gas nitrogen untuk dilarutkan dalam air.

Untuk pengukuran nilai 8 34S dalam alatspektrometer massa, sampel harus diubah menjadi bentukgas SO2. Di dalam alat sulphide preparation line sampelAg2S dioksidasi dengan Cu2O untuk membentuk gas SO2.Reaksi yang terjadi adalah :

74

-Penelitian dan Pengembangan Aplikasi hotop dan Radiasi, 199S

Ag S + 3 Cu2O SO2+6Cu Ag2O

Parameter yang digunakan dalam pengiikuran isotop sulfurialah perbandingaii kousentrasi isotop *S terhadap 32S yangdinyatakan sebagai 6 34S. Nilai 8 34S suatu sampel senyawasulfur adalah relatif terhadap standar troilite (FeS) CanonDiablo (CDT) dalam satuan permill (%o). Variasi komposisiisotop S di alain disebabkan olch 2 proses :1. Reduksi ion sulfat menjadi hidrogen sulfida dengan

adanya bakteri anaerob tertentu (inisal : Desulfibriodesulfuricant) yang menyebabkan pengkayaan H2Sdalam "S.

2. Beberapa reaksi pertukaran isotop antar-ion, molekul,padatan yang menyebabkan MS terkonsentrasi dalamsenyawa yang mempunyai tingkat oksidasi sulfurtertinggi atau mempunyai ikatan ion paling kuat.

Untuk menghitung kadar sulfur sebagai Ag2S darisuatu sampel digunakan rumus sebagai berikut :

BMS/BMAg 2 S x berat Ag2SKadar S (%) = x 100 %

berat sampel

Tabel 1 memperlihatkan konsentrasi sulfur sebagaiAg,S dan nilai ft MS sampel sulfur elemental Papandayandan Cugung Rajabasa. Dengan metode KIBA dan XRFmenunjukkan bahwa kadar sulfur dalam batuan sulfurelemental Cugung Rajabasa lebih besar daripada batuansulfur elemental Papandayan. Nilai ft "S sulfur elementalCugung Rajabasa -2,945 %0 lebih iniskin (depleted) daripadasulfur elemental Papandayan -0,745 %o. Rata-rata efisiensiekstraksi batuan sulfur elemental dengan metode KIBAterhadap metode XRF untuk penentuan konsentrasi sulfuradalah 4,65 %.

Tabel 1. Konsentrasi sulfur dan nilai ft MS sampel batuansulfur elemental

akan MS dibandingkan dengan sulfur elementalnya -2,945%o. Hal ini disebabkan oleh bakteri yang mereduksi ion sulfatinenjadi hidrogen sulfida, sehingga ion sulfat akankehilangan isotop 32S atau kaya isotop MS.Reaksi pertukaran isotop antara sulfat dan sulfida sebagaiberikut :

" S C V + H ^ S =s=^t "SO/- +H232S

Reaksi ini terjadi pada suhu relatif tinggi (> 250°C).

Tabel 2. Konsentrasi sulfur dan nilai 834S sampel batuansulfat

Lokasi/'Sampel

AluniteK2AI6(SO4),(OH),2

CugungRajabasa

Gipsum / -CaSO4.2H/)

Beratsampel

(g)

0.6140,6751,002

0,7190,7640.845

BeratAg2S

(g)

0,1010,1110,165

Rerata

0,0970,1030,114

Rerala

Konsentrasi S (%)

KIBA

2,122,132,13

2,127 ±0,005

1,751,741.74

1.743 +0,005

XRF

16,82 +5,30

21,68 +2,78

ef. eks.* 5"SCDT

( /o) \™°)

3,2903,8193,990

12,65 3.7 ±0,3

8,6358,3179,744

8,04 8,898 ±0,612

Keterangan : * adalah efisiensi ekstraksi

Tabel 3 memperlihatkan kadar sulfur dan nilai 5MS batuan sulfida pyrite dan pyrrhotite Kalimantan Barat.Batuan pyrite dan pyrrhotite tersebut kemungkinanmengandung sulfida-sulfida lain seperti galena, sphaleritedan chalcopyrite, akan tetapi pereaksi KIBA tidak dapatmengekstraksi sulfida-sulfida tersebut secara terpisah.

Lokasi

Papandayan

CugungRajabasa

Ketetangan

Berat

sampel

(g)

0.6540,7110,804

0,7080.7460,852

Berat

(g)

0,1170,1250.139

Rerata

0,1960.2080.238

Rerala

Konsentrasi S (%)

KIBA XRF

2,312,272,24

2,273 ±0,028

3,583.613.61

3.6 ±0.014

: * adalah efisiensi ekstraksi

Tabel 2 memperlihatkan

61,0 ±4,10

64.6 ±2.97

ef. eks.*

3,73

5,57

-0,565- 0,793- 0,877

- 0,745 ±0,132

-3,201- 2,973- 2,656

- 2,945 ±0.226

konsentrasi sulfur dan

Tabel 3.

Lokasi/Sampel

Pynt FeS ; /KalimantanBarat

PvrrhotileFeS /KalimantanBarat

Kadar sulfur dan nilaisulfida

Berat

sampel

(g)

0,5570,6151,003

0.513

0,5140,536

Berat

(g)

1,2211,3522,206

Rerata

1,250

1,2511,307

Rerata

8 ^S dari

Konsentrasi S (%)

Kiba

28,3628.4428,46

28,42 ±0,043

31.52

31,4931.55

31,52 ±0,024

XRF

28,8 +1,43

34,20 ±2,58

sampel

ef. eks.*

98,68

92,16

batuan

8 3 4 S C D T

-4.292-5,146-4,420

-4,619 ±0,376

7,666

8,3498,481

8,165 ±0,357

nilai ft MS batuan sulfat gypsum dan alunite. Nilai ft MSbatuan alunite Cugung Rajabasa 3.7 %o lebih kaya (enrich)

Keterangan * adalah efisiensi ekstraksi

75

Penelition dan Pengembangan Aplikasi hotop danRadiasi, 1998-

Nilai 8 MS pyrite dan pyrrhotite Kalimantan Baratberturut-turut adaiah -4,619 %o CDT dan 8,165 %o CDT.Untuk lebih jelasnya variasi kadar sulfur terhadap nilai 8MS masing-masing batuan tersebut digambarkan padaGanibar 4.

Dan Tabel 1, 2, 3 terlihat bahwa urutan effisiensiekstraksi sulfur dengan metode pereaksi KIBA terhadapmetode spektrometer pendar sinar-X (XRF) adalah sebagaiberikut : batuan sulfida pyrit dan pyrrhotite > batuan sulfat> batuan sulfur elemental. Hal iiii berarti pereaksi KIBAdapat mengekstraksi sulfur dalam batuan sulfida pyrit danpyrrhotite lebih sempurna dibandingkan batuan sulfatmaupun batuan sulfur elemental. Kenyataan ini jugadipertegas pada Tabel 4. Terlihat bahwa pelepasan gas H2Spada batuan sulfida pyrit dan pyrrhotite dimulai pada suhu180 °C, batuan sulfat pada suhu ± 200 °C dan batuan sulfurelemental pada suhu 220 °C. Hal ini berarti bahwa pereaksiKIBA dapat mengekstraksi sulfur dalain batuan sulfida pyritdan pyrrhotite paling cepat dan mudan dibandingkan dalambatuan sulfat maupun batuan sulfur elemental. Karenapyritmerupakan pembawa sulfur yang umum terdapat padabeberapa batuan, maka pereaksi KIBA dapat diterapkansecara rutin.

Tabel 4. Suhu awal pelepasan gas H2S pada ekstraksi batuansulfat, sulfur elemental dan sulfida

Sampel / Lokasi

Elemental sulfur / PapandayanElemental sulfur / Cugung RajabasaGypsumAlunite 1 Cugung RajabasaPyrrhotite 1 Kalimantan BaratPyrite 1 Kalimantan Barat

Suhu awal H2S(°C)

220220200205180180

Tabel 5. Konsentrasi sulfur yang hilang dalam ekstraksibatuan sulfat, sulfida dan sulfur elemental denganmetode KIBA

Sampel / Lokasi

Elemental sulfur / PapandayanElementaal sulfur / Cugung RajabasaGvpsumAlunite 1 Cugung RajabasaPvrrhotite I Kalimantan BaratPyrite 1 Kalimantan Barat

Konsentrasi H2S(M)

0,10620,11730,10180,11820,10980,1331

Seperti diketahui bahwa gas H2S terlarut dalam airhingga 0,1 M. Untuk mengetahui kehilangan gas H2S dalampengujian pereaksi KIBA ini, maka sampel dalam penjebak

berisi air dianalisis secara Iodometri. Tabel 5memperlihatkan bahwa pada ekstraksi batuan sulfat, sulfida,dan sulfur elemental dengan metode KIBA rata-ratakehilangan sulfur sebagai gas H,S adalah 0,1 M atau0,388 %.

KESIMPULAN

Batuan sulfida berupa pyrit dan pyrrhotite, batuansulfat berupa gypsum dan allunite, dan sulfur elementaldapat diekstraksi dengan pereaksi KIBA (Sn2+ dalam H,PO4)untuk penentuan nilai 5 34S-nya. Dari pengamatanspektrometer pendar sinar-X (XRF - X Ray Flourescence)untuk menentukan konsentrasi sulfur dan pengamatan suhuawal pelepasan gas H2S, maka urutan kesempurnaan dankecepatan ekstraksi sulfur dengan pereaksi KIBA adalahsebagai berikut : batuan sulfida pyrit dan pyrrhotite, batuansulfat dan batuan sulfur elemental. Nilai 8 MS pyrit danpyrrhotite Kalimantan Barat berturut-turut adalah -4,619%o CDT dan 8,165 %o CDT, allunite dari Cugung RajabasaLampung mempunyai nilai 8 ^S 3,7 %o CDT dan gypsum8,898 %o CDT, sedangkan sulfur elemental dari CugungRajabasa Lampung dan Papandayan Jawa Barat mempunyainilai 8 MS berturut -turut -2,945 %o CDT dan -0,745 %oCDT.

DAFTAR PÜSTAKA

1. HOEFS, Stable Isotope Geochemistry, 2nd edition, NewYork (1980).

2. FRITZS, P., and FONTES, Ch., Handbook ofEnvironmental Isotope Geochemistry, Amsterdam,1(1980).

3. RAFTER, TA., "Method for the extraction of oxygenand its quantitative conversion of carbon dioxidefor isotope radiation measurements", N.Z.J. ofScience, U) (1967) 493.

4. THODE, H.G., MONSTER, J., and DUNFORD, H.B.,"Sulphur isotope geochemistry", Geochem,Cosmochem Acta., 25 (1961) 159.

5. ROBINSON, B.W., and MINORU. M., "Quantitativepreparation of sulfur dioxide for MSP2S analyes fromsulfides by combustion with cuprous oxide",Analytical Chemistry, U 7 June (1975).

6. SASAKI, A., ARIKAWA, Y., and FOLINSBEE, R.E.,"KIBA reagent method of sulphur extraction appliedto isotopic work". Bull. Geol. Surv., Japan, 30 (1979)241.

7. SASAKI, A., ARIKAWA, Y., and FOLINSBEE, R.E.,Application of tin II-strong phosphoric acid (KIBAreagent) to study of sulfur isotope in rocks, (abs.),N.Z.J. of Science (1976) 58.

76

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiast, 1998

KETERANGAN i

A. Labu ekstraksl pyrex 500 niB. Montei PenaríasC. TernoneterD. Pipa sanbungan ke aUran gas NitrogenZ. Pipa sanbungan ke water jetpunpF. Ternostat

Gambar 1. Reaktor pembuatan pereaksi KIBA.

B

H

KETERANGAN •

A. Mantel PenanasB. TernostatC. Labu ektrakslD. TernoneterE. Pipa sanbungan ke aliran gas NitrogenF. Penjebak berlsl air sullng IG. Penjebak berlsl alr sullng IIH. Penjebak berlsl larutan AgNÜ3 iI. Penjebak berlsl larutan AgN03 I I

Gambar 2. Rangkaian alat ekstraksi sulfur.

77

Reaktor

Pendingin I Pendingin II

Botol contoh

Pir-3

I

1

Gambar 3. Bagan pengekstraksi gas SO2 "Su/hide preparation line".

-Peneiitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, } 998

oo

I

10 :

fi -

- 5 ~

-10 :

• •

o•

0•

• . 1 . , . . 1 . .

" Ya

10 20 30 40

Kadar sulfur (%)

50 60 70

1. Sulfur elementalPapandayan

2. Sulfur elementalCugung Rajabasa

3. AlluniteCugung Rajabasa

4. Gypsum

5. PyritKalimantan Ba rat

6. PyrrhotiteKalimantan Barat

Gainbar 4. Kadar sulfur (%) dan nilai MS (%o) CDT dari berbagai batuan sulfur.

DISKUSI

NAZAROH

1. Apakah keunggulan dan kekurangan metode tersebut ?2. Bagaimana jika metode pemisahan tersebut

dibandingkan dengan metode lain dalam menentukankandungan S tersebut. Misalnya dengan cara kimia lainseperti kromatografi. Mana yang lebih baik ?

EVARISTA R.

1. Keunggulan metode KIBA adaiah dapat mengekstraksitotal sulfur bila dalam contoh inengandung sulfat, sulfidamaupun sulfur elemental, waktu reaksi yang lebihsingkat (30-40 menit), dapat mengekstraksi pyrit denganinudah Kekurangan, tidak dapat memisahkan sulfida,sulfat, sulfur elemental secara terpisali, sulit untukmengekstraksi sulfur dari sulfur elemental dan sulfidayang inengandung logam Cu (tembaga) sepertiarsenopyrit dan molybdenit.

2. Untuk menentukan kandungan sulfur dapat digunakanmetode tak merusak XRF (X-Ray Flourescence). Tetapidalam liai ini ingin diambil sulfur-nya (uji merusak),sehingga dipakai pereaksi KIBA untuk menghasilkangas H2S dan dioksidasi lagi menjadi gas Cu2O untukmenghasilkan gas SO2 untuk penentuan S-34. Carakromatografi tidak dapat untuk mengekstraksi sulfur daricontoh padatan, tetapi dapat digunakan bila contohberupa air.

HENDYG W.

1. Dikatakan balwa pereaksi KIBA paling efektif dan cepatuntuk mengekstraksi sulfur dalam baluan sulfida pyritdan pyrrhotite daripada batuan sulfat dan sulfurelemental. Bagaimana dengan metode/pereaksi lainnya?

2 Apa yang dimaksud dengan harga S dengan nilaibesaran %o CDT ?

EVARISTA R.

1. Untuk mengekstraksi sulfur dari contoh padatan,pereaksi yang digunakan tergantung dari senyawanya.Bila contoh berupa BaSO4, murai, dapat digunakan grafitsebagai reduktor untuk menghasilkan BaS, Sedangkanbila contoh terdapat kontaminan dapat digunakan reaksiTHODE (HI - HC1 - H3PO2) dan pereaksi KIBA (Sn2+ -H3PO4) Kekurangan pereaksi THODE; tak dapatmengekstraksi sulfur dalam sulfida dan waktu ekstraksiyang relatif lama (± 10 jam). Pereaksi KIBA dapatmengatasi kekurangan pereaksi THODE.

2. Nilai 5 34S menunjukkan perbandingan konsentrasiisotop sulfur-34 terhadap konsentrasi isotop sulftir-32.Dimana besaran ini sangat spesifik untuk setiap senyawadi alam, tergantung pada temperatur geologipembentukannya dan lingkungan yangmempengaruhinya sehingga dapat digunakan sebagaifinger print (sidikjari). Nilai ini dihitung relatif terhadapstandar inlernasional yang disebut CDT dari batuanmeteorite (Troilite Canon Dioblo).

79

- Penelilian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

ESTIM ASI LAJU EROSI MENGGUNAKAN ISOTOP ALAM 137Cs

Nita Suhartini*, Elliot, G.L.**, Milne, A.T.***, and Wai Zin Oo****

* Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN** Australian Nuclear Science and Technology Organization, AUSTRALIA

*** University of New South Wales, Departement of Geography, AUSTRALIA**** Myanma Scientific and Technological Research Departement, Myanmar

ID0000127

ABSTRAK

ESTIMASI LAJU EROSI MENGGUNAKAN ISOTOP ALAM "'Cs. Telah dilakukan suatu penelitianuntuk estimasi laju erosi menggunakan isotop alam '"Cs di lokasi perbukitan di daerah GOULBURN-NSW-AUSTRALIA. Keberadaan mCs di alam merupakan hasil dari percobaan senjata nuklir yang dimulai pada pertengahantahun 1950-an. Input 137Cs yang berasal dari fallout, setelah menyentuh bumi akan teradsorpsi dengan sangat cepatpada permukaan tanah. 137Cs terikat sangat kuat pada tanah, sehingga dapat digunakan sebagai tracer pada studipergerakan tanah. Sampel tanah diambil dengan menggunakan alat coring (di = 10 cm, h = 20 cm), dan dibawa kelaboratorium untuk dipreparasi dan dianalisis. Preparasi sampel terdiri dari pengeringan, penimbangan, pengerusandan pengayakan. Sampel halus yang telah lolos ayakan 1 mm, kemudian dianalisis kandungan ls7Cs menggunakan alatspektrometer-gamma. Laju erosi total dihitung dengan memplotkan hasil analisis 137Cs sampel ke peta topografi studiarea. Hasil penelitian menunjukkan bahwa erosi sangat kecil, dan total laju erosi adalah 130 kg/ha.thn.

ABSTRACT

ESTIMATION OF EROSION RATE USING NATURAL ISOTOP 137Cs. The investigation of erosionrate using natural isotop 137Cs had been done in hilliness area at GOULBURN-NSW-AUSTRALIA. The presentationof 137Cs in natural was as a result of nuclear weapon testing in the middle of 1950's. Fallout of 137Cs input, when itreached the ground, it rapidly adsorbed at the soil. l37Cs binds very strong at the fine soil, so it can be used as tracer inthe study of soil movement. Soil samples were taken using coring device (di = 10 cm, h = 20 cm), and were brought tolaboratorium for preparation and analysis. The preparation are drying, weighing, crushing and sieving. The 137Cscontent of fine samples that pass the 1 mm sieve were analyzed using gamma-spectrometer. The total erosion rate wascalculate by ploting the 137Cs values in the topography map of study area. The result showed that erosion was very low,and total erosion rate is 130 kg/hay.

PENDAHULUAN

Erosi adalah suatu gejala alam yang sulit untukdiatasi. Erosi ini terjadi karena adanya penggundulanpermukaan tanah, sehingga air hujan dapat lnenghanyutkanbutiran-butiran tanah. Laju erosi tanah dapat ditentukandengan cara sampling, dan membavva sampel kelaboratorium untuk dianalisis. Metode konvensional inicukup rumit dan membutuhkan waktu yang lama. Selainitu sampel tidak dapat digunakan jika telah dianalisis.Cara lain untuk menentukan laju erosi adalah denganmenggunakan metode teknik nuklir

Metode teknik nuklir untuk estimasi laju erosiadalah suatu metode yang memanfaatkan isotop alam untukmenentukan laju erosi tanah. Isotop alam yang dimanfaatkanadalah 137Cs.Keberadaan 137Cs di alam, merupakan produk dari (1):1. Percobaan senjata nuklir yang dilakukan antara

pertengahan thn. 1950-an - 19802. Kecelakaan instalannsi nuklir Chernobyl pada 26 April

1986Ketika menyentuh permukaan bumi '"Cs akan terserapkedalam partikel-partikel tanah dengan sangat cepat,

sehingga dapat digunakan sebagai perunut pada studipergerakan tanah.l37Cs banyak terdapat pada jenis tanah lempung (Clay),karena n7Cs terikat sangat kuat pada partikel-partikel tanahlempung (2). Sehingga pada tcmpat yang mengandung tanahtempting tinggi akan memiliki kadar l37Cs yang tinggipula. Proses dari keberadaan 137Cs pada tanah dapat dilihatpada Gainbar (1).

Metode teknik nuklir ini memiliki beberapakelebihan dari merode konvensional, tapi membutuhkanbiaya operasional yang cukup tinggi. Selain itu hargaperalatan yang digunakan juga mahal. Beberapa kelebihandari metode l37Cs adalah :1. Pengambilan sampel hanya dilakukan sekali2. Sampel dapat dianalisis lebih dari satu kali, jika

diperlukan3. Dapat diketahui apakah pada lokasi tersebut terjadi erosi

alau deposit4. Dapat digunakan untuk menentukan laju erosi dan pola

distribusi tanah pada lokasi yang luas.Karena adanya kesulitan pada mahalnya biaya

operasional, maka jumlah sampel yang akan dianalisissebaiknya dibatasi (biasanya kurang dari 200 sampel). Agar

81

Penehtian dan Pengenibangan Aplikasi hoíop dan Radiasi, 1998-

sampel-sampel yang diambil dapat mewakili seluruh lokasipenelitian, maka sebelum sampling ke studi area, perludiperhatikan beberapa faktor.Faktor-faktor yang harus diperhatikan adalah : sudutkemiringan, arah aliran air (Channel link), tumbuh-tumbuhan penutup, peta ketinggiandanjenis tanah. Karenafaktor-faktor tersebut sangat mempengaruhi prosesterjadinya erosi.

Untuk mengestimasi laju erosi tanah menggunakanl37Cs terlebih dahulu harus dipilih suatu tempat di lokasipenelitian yang mengalami erosi sekecil mungkin dan tidakpernah diolah sejak tahun 1950. Tempat ini akan dijadikansebagai lokasi pembanding preference site").Berkurangnya nilai aktivitas 137Cs pada reference-site lianyadisebabkan karena peluruhan radioaktif (waktu paruh 137Cs= 30,2 thn).

Tujuan dari penelitian ini adalah untukmempelajari penggunaan dari 137Cs dalain memperkirakanlaju erosi pada suatu lokasi dimana erosi pernah terjadi.

Lokasi penelitian ini terletak di GOULBURN-NevvSouth Wales Australia. Kira-kira 200 km barat daya Sydney.Tepatnyapada lokasi 34°39' S dan 149°33' T (lihat Gambar2).

TEORI

Aktivitas 137Cs pada sampel tanah ditentukandengan menggunakan alat multi channel analyzer (MCA).Total aktivitas 137Cs persatuan luas A (Bq/m2) pada setiaptempat dihitung dengan persamaan (4) :

A = c . in . a' (i)

dimana :c = aktivitas 137Cs yang telah dikoreksi (Bq/g)m = massa total dari sampel kering < 2 mm (g)a ' = luas permukaan alat sampling (Coring) (m:)

Nilai total aktivitas 137Cs dari masing-masing tempat inikeinudian dibandingkan dengan nilai total aktivitas 137Csdari refernce-site. Hasil perbandingan tersebut adalah persenkehilangan 137Cs (% CSL). Nilai negatip (-) menunjukkanbahwa pada titik tersebut terjadi erosi, sedangkan nilaipositip (+) menunjukan terjadi deposit.Persamaan untuk menghitung kehilangan l37Cs adalahsebagai berikut : ( 1 )

CSL = ((CPI - CRI) * lOOyCRI (ii)

dimana :CPI = nilai total aktivitas 137Cs pada titik penelitianCRI = nilai total aktivitas 137Cs pada refernce site

Melalui nilai persen kehilangan ini, maka laju erosi (soilloss) dapat dihitung. Dalam menghitung laju erosi padapenelitian ini diasumsikan bahwa pada lokasi penelitiansudah lama tidak pernah digunakan sebagai daerahpertanian (uncultivated area).Persaman menghitung soil loss untuk daerah uncultivatedini adalah (4) :

Y = 17,49 * (l,0821)x (iii)

dimana :Y = laju erosi untuk uncultivated area (kg.ha '.y')X = persen kehilangan 137Cs (%)

BAHAN

1. Nitrogen cair2. Standar tanah dari IAEA (Soil-6- IAEA)3. Standar l37Cs dan 60Co untuk kalibrasi alat MCA

PERALATAN

1. Alat pengambil sampel (coring)2. Linggis3. Spektrometer-gamma (MCA)4. Marinelli5. Kantong-kantong plastik6. Alat penggerus7. 1 set ayakan8. Palu9. Kompresor udara10. Kuas pembersih11. Oven12. Wadah untuk mengeringkan sampel

METODE

Pengambilan sampel. Pola pengambilan sampelada dua cara, yaitu : Horizontal pada permukaan tanah("perpendicular profile") dan vertikal (Gambar 3) (1).Pada tampang horizontal luas permukaan sampel (HSA)adalah sama dengan luas permukaan alat (CSA), sedangkanpada tampang vertikal luas permukaan sampel (HSA) harusdikoreksi terhadap sudut kemiringan, dengan persamaan :

HSA = CSA * Cos G (iv)

dimana : 8 = Sudut kemiringan tanah

Pada percobaan ini digunakan cara tampang horizontal,sehingga luas permukaan sampel sama dengan luaspermukaan alat. Pengambilan sampel menggunakan alatyang disebut "Coring" yang terbuat dari besi dengan ukurandi (diameter dalam) = 10 cm, t (tinggi) = 20 cm. Coringdidorong ke dalam tanah menggunakan palu secara manual.Pengambilan coring dilakukan secara hati-hatimenggunakan linggis, sehingga sampel tanah yang terdapatdidalam coring tidak terkontaminasi dengan tanah di luarcoring. Sampel di dalam coring dikeluarkan secara manualdan dimasukkan ke dalam kantong plastik. Sampel-sampeltersebut kemudian dibawa ke laboratorium untuk dilakukanpreparasi dan pengukuran.

Preparasi sampel. Di laboratorium, sampel-sainpel dikeringkan menggunakan oven pada suhu 100 °Cselama satu malam. Sampel yang telah kering kemudianditimbang (Wt), dan dihancurkan menggunakan mesinpenggiling tanah hingga lolos ayakan 2 mm. Setelah

82


menggerus 1 sampel, penggerus kemudian dibersihkanmenggunakan kuas dan udara tekan, sehingga sampel-sampel tersebut tidak terkontaminasi satu dengan yang lain.

Pengukuran Sampel. Standar yang digunakanadalah standar tanali dengan aktivilas l37Cs = 53,65/20 niBq/g pada tanggal 30 Januari 1983. Sebanyak 400 g standardimasukkan ke dalam marinelli, dan diukur aktivitasnyamenggunakan detektor HPGe yang dihubungkan ke ARTECSpectrum Master dan Multi-Channel Analyzer. Pengukurandilakukan selama 24 jam. Setelah selesai pengukuran,standar dimasukkan kembali ke tempatnya, dan disimpansehingga dapat digunakan kembali untuk kalibrasi yangsama.

Untuk sampel tanali, sebanyak 800 -1000 g sampelkering ditimbang (W) dan dimasukkan ke dalam marinelli.Pengukuran sampel dilakukan selama minimum 8 jam.Setelah selesai pengukuran, sampel dimasukkan kembalike kantongnya dan disimpan. Jika diperlukan dapatdilakukan pengukuran kembali.


Lokasi pembanding [reference site) diambil padalokasi yang terletak 6 km timur laut Goulburn dengan curahhujan rata-rata pertahun adalah 750 mm. Lokasi ini adalalisuatu lokasi yang sedikit sekali balikan hampir tidak pernahmengalami erosi. Nilai aktivitas l17Cs dari lokasipembanding adalah 760 ± 50 Bq/m2. Hasil perhitunganaktivitas sampel kemudian dibandingkan dengan nilai lokasipembanding, dan didapat % CSL. Dengan menggunakanpersamaan (I) s/d (iii) maka dapat dihitung nilaikandungan "7Cs dan perpindahan tanah pertitik percobaan,hasil percobaan dapat dilihat pada Tabel 1. Pada percobaanini setiap transek mewakili satu kemiringan, dan setiaptransek terdiri dari 6-10 titik pengambilan sampel. Melaluitabel 1, dapat dilihat bahwa kandungan "7Cs seliap litiktidak menunjukkan adanya erosi yang berarti.

Melalui data-data yang terdapat pada tabel 1, makadapat dihitung besarnya laju erosi pertahun pada lokasiseluas + 10 ha. Nilai aktivitas "7Cs setiap titik yang terdapatpada tabel 1, kemudian di plot ke peta lokasi. Titik-titikpercobaan dengan nilai aktivitas "7Cs yang memiliki selisih100 - 200 Bq/m2, kemudian di masukkan dalam satukelompok. Setiap kelompok kemudian dihitung luasnyamenggunakan alat planimeter. Hasil perhitungan dapatdilihat pada Tabel 2.

Melalui hasil perhitungan dapat diketahui bahwalaju erosi rata-rata pertahun adalah 130 kg/ha.thn. Jumlahini tidak berarti jika ditinjau dari luas daerah yang luas ini.Kecilnya erosi yang terjadi, disebabkan karena lokasipenelitian sebagian besar tanahnya berupa batuan (Rocky)dan masih ditutupi oleh rumputyang masih digunakan untukmenggembalakan biri-biri. Sebagai pembanding dari hasilperhitungan ini adalah hasil penelitian dilakukan secaramanual oleh J. Armstrong pada période 1988 - 1995 yaitu100 kg/ha, th.

KESIMPULAN

Hasil penelitian menunjukkan metode l37Cs dapatdigunakan untuk mengestimasi laju erosi dengan metodekonvensional sebagai pembanding. Melalui penelitian dapatdiketahui bahwa pada lokasi penelitian sudah lama tidakterjadi erosi/erosi terjadi sangat kecil sekali yaitu 130 kg/ha.th untuk luas lokasi ± 10 ha. Penentuan secarakonvensional diperoleh sebesar lOOkg/ha.th untuk période1988- 1995.

DAFTAR PUSTAKA

1. WALLING, D.E., and QUINE, T. A., "Use of Caesium-137 to investigate patterns and rates of soil erosionon arable fields", In Soil Erosion on AgriculturalLand, (J. Boardman, I.D.L. Foster, and JA. Dearing,Ends), John Wiley and Sons Ltd, (1990), 33 - 53.

2. RITHIE., J.C., Me HENRY, JR.. and GILL, A.C., "Fallout l17Cs in the soils and sediments of three smallwatersheds". Ecology (1974a) 55, 887 - 890.

3. CAMPBELL, B.L., LOUGHRAN, R.J., and ELLIOT,G.L., "Caesium-137 as an indicator of geomorphicprocesses in a drainage basin system", Australian

Geographical Studies 20, (1982), 49 - 53.

4. ELLIOT, G.L., LOUGHRAN, R.J., PROVE, B.. andCAMPBELL, B.L., "Recalibration and test ofCaesium-137 based models for the estimation ofnet soil erosion rates on cultivated and uncultivatedland", Appied Radiation and Isotop, InternationalJournal of Radiation and Applies Instrumentation,Part A 41, (1990).

83

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Ixotop dan Radiasi, 1998 _

Tabel 1. Hasil perhitungan aktivitas l37Cs tanah dan laju erosi pada setiap titik percobaan

SAMPEL

WC0106WC0110WC0120WC0130WC0140WC0150WC0160

WC0200WC0210WC0220WC0230WC0240WC0250

WC0300WC0310WC0320WCO33OWC0340WCO35OWC0360WC0370

WC0403WC0410WC0420WC0430WC0440WP04S0W L V T J U

WC0460WC0470

WC0500WC0540WC0580WC05120

WC0600WfYlfi 1 flVV LUU IV

WC0620WC0630WC0640WC0650WC0660

WC0700WC0720

A "7Cs(Bq/m2)

780690820610650750690

7506701080180960520

390350540590500780630520

35430

670(.-inyy i\j

740600

790680870700

930890Oil/

530770670920740

470660

CSL(%)

2,639,217,8919,7414,471,329.21

1,3211,8442,1176,3226,3231,58

48,6853,9528,9522.3734,212,6317,1131,58

99,6199,3499,4796,0511,841 1 84X I , O 4 T

2,6321,05

3,9510,5314,477,89

22,377 89f , O 7

30,261,32

11,8421,052.63

38,1613,16

SL(kg/ha.y)

22363383551936

19454857200140211

81412341721022602267211

45200443004480034200

454Stj

2292

24405533

102jj

19020459222

36050

SAMPEL

WC0740WC0760WC0780WC07100

WC08-40WC08-20wrrisonW ^V7OVU

WC0820WC0840WC0860WC0880WC08100

wroooooW LU7UUU

WC09020WC09040WC09060WC09080WC09100WC09120WC09140WC09160

WC10000WC10020WC 10040WC 10060WC 10080

WC10100WC 11000WC 11020WC 11040WC 11060WC 11080WC11100WC11120WC11140

A 137Cs(Bq/m2)

480570740910

350530JTU

670920510590470

44f)ttu

6404203105806703404601480

560650760470600

550590580550340570590490520

CSL(%)

36,8425,002,6319,74

53,9430,26«« 9/:JJ,iU

11,8421,0532,8922,3738,16

49 l l

15,7944,7459,2123,6811,8455,2639,4794,74

26,3214,470,0038,1621,05

27,6322,3723,6827,6355,2625,0022,3735,5331,58

SL(kg/ha.y)

3201262283

12301901370I J IVJ

4592230102355

48S

61600187011045

1370390

30802

1405518

35592

155100113155

1370126100290210

84

-Penelttian dan Pengembangan Aplikasi lsolop dan Radiasi, 1998

Tabel 2. Laju erosi total pertahun di daerah pertanian Whiteheads Creek GOULBURN -NSW - Australia

No.

1.2.3.4.5.6.

RangeA '3'Cs(Bq/m2)

760-532 -418-357-296-175-

- 960- 760-524-410- 350-228

RangeCSL(%)

0 - -260 - 303 1 - 4 546 - 5354-6170 - 77

RangeErosi

(kg/hath)

0--1400 - 190

200-610660 - 11501240-21504380-7610

rata-rataGeometri

erosi

12 ± 114 ± 1

350 ± 40870 ± 90

1630 ± 1605770 ± 580

luasarea(ha)

0,97,70,9

0,070,220,07

Total erosi(kg/ha, thn)

-10 ± 1110+10320 ± 4060 ± 6

360 ± 40400 ± 40

Total 1280 ± 140

Gainbar 1. Proses keberadaan 137Cs di alam

Ganibar 2. Peta lokasi penelitian

85


Vertikal

Horizontal

Tanah

Gambar 3. Pola pengambilan sampel untuk analisis l37Cs alam

II60

IITO

16

86


DISKUSI

NAZAROH

1. Bagaimana Anda tahu bakwa pada daerah tcrsebutterjadi erosi ?

2. Apakah dengan adanya percobaan nuklir. kandunganl37Cs ditempat tersebut tidak bertambah, sehinggamungkin sulit untuk menentukan bahwa daerali tersebutmenjadi erosi/tidak ?

NITA S.

1. Dengan cara inembandingkan nilai aktivitas total l37Cspada titik percobaan dengan aktivitas total 137Csreference-sitenilai (-) menunjukkan bahwa terjadi erosi dannilai (+) meunjukkan bahwa terjadi deposit.

2. Karena letak lokasi dari Ref-Site dan Studi areaberdekatan, maka jika terjadi fallout baru dari percobaannuklir, maka seluruh lokasi akan mengalamipenambahan aktivitas l37Cs yang sama, sehingga tidakakan lneinpengaruhi hasil perhitugan % CSL, dalanimenentukan proses erosi/deposit.

SUWIRNA S.

1. Kenapa pengambilan contoh hanya 1 kali dianggapsebagai keunggulan metode mi (keutamaan ) ?

2. Bagaimana mengambil kesimpulan bahwa terjadi erosi,tolong dijelaskan dengan metode tersebut ?

NITA S.

1. Kelebihan/keuntungan dari metode ini dibandingkandengan metode konvensional, yaitu pengambilan sampelke lokasi penelitian hanya dilakukan satu kali, artinyasetelah kita mengambil sampel ke lokasi penelitian, tidakperlu mengambil sampel lagi. Karena sainpel tersebutdapat digunakan berulang-ulang.

2. Dengan tnelihat nilai % CSLnya. Dimana nilai tersebutmerupakan hasil perbandingan aktivitas total '"Cspadatitik perobaan dengan total aktivitas l37Cs pada ref-site.

Jika nilai (-) menunjukkan bahwa terjadi erosidan nilai (+) menunjukkan terjadi deposit.

WIBAGYO

Bagaimana untuk mengetahui past i bahwa suatudaerah bei um mengalaini erosi ?

NITA S.

Dengan meninjau lokasi, kita dapatmemperkirakan bahwa tempat tersebut belum pernahdisentuh dan diolah. Selain itu, kitajuga menean informasike departemen yang bersangkutan, (DepartemenKehutanan), daerah-daerah yang tidak pernah disentuh/diolah sejak tahun 1950.

87

-Heneiitian dan Pengembangan A plikasi Isotop dan Radiasi, ¡998

PENENTUAN PARAMETER PENYEBARAN POLUTANRADIOAKTIF DI DALAM AIR TANAH

P. Sidaumk, Barokah A., Syafalni, dan Wibagiyo


ABSTRAK

PENENTUAN PARAMETER PENYEBARAN POLUTAN RADIOAKTIF DIDALAM AIR TANAHPenentuan lokasi dari sumber radioaktif dan parameter parameter terkait dalam kawasan air tanah yang tercemaradalah sangat penting. Untuk dapat memperkirakan penyebaran dari zat polutan tersebut maka lokasi dari sumber danparameter parameter terkait perlu diketahui. Dalam penelitian ini, sebuah model yang baru telah dikembangkan.Model ini didasarkan pada suatu fakta bahwa hubungan antara logaritma kosentrasi dengan koordinat kwadrat untukkebanyakan masalah kontaminasi adalah linear. Dengan demikian, parameter parameter maupun lokasi dari sumberakan ditentukan dari fakta bahwa hubungan antara logaritma kosentrasi dengan koordinat kwadrat membentuk suatugaris lurus. Atau dengan kata lain, parameter parameter maupun lokasi dari sumber akan ditentukan sedemikian rupasehingga koefisien korelasi linear antara logaritma kosentrasi dengan koordinat kwadrat menjadi optimal. Model initelah dicoba dengan data sintetik dan hasilnya sangat memuaskan. Data sintetik yang digunakan dibuat sedemikianrupa sehingga dapat menyerupai keadaan lapangan yang sebenamya. Data sintetik dipakai karena kesulitan mendapatkandata lapangan.

ABSTRACT

PARAMETER DETERMINATION IN A GROUNDWATER FIELD POLLUTED BYRADIOACTIVE POLLUTANT. The determination of source location and the corresponding parameters in acontaminated groundwater is very important. To be able to predict the distribution of radioactive contaminant in acontaminated field, the knowledge about the source location and the corresponding parameters is a necessity.Themodel developed in this paper is based on the fact that the relation between the logarithm of the concentration of theradio active contaminant with the squared coordinate is linear. The contaminant transport parameters as well as thesource location is determined from the fact that the logarithm of the concentration and the squared coordinate makesa straight line. In other words, the parameters and the source location are determined in a such way that the linearcorrelation coefficient between the logarithm of the concentration of the radio active contaminant with the squaredcoordinate is optimized. The developed model is tested with a synthetic data with a satisfactory results. The syntethicdata is generated such that can represent the real field. The synthetic data are generated because the real field data isnot available.

PENDAHULUAN

Pada umumnya masalah masalah yangberhubungan dengan penyebaran suatu polutan dalam airtanah dapat dibagi dua yaitu masalah forward {forwardproblems) dan masalah inverse (inverse problems). Masalahforward adalah masalah yang inenyangkut perhitungan atanperkiraan penyebaran polutan tersebut jika paramaterparameter yang terkait telah diketahui. Sebaliknya, masalahinverse adalah masalah yang berhubungan denganperhitungan parameter parameter yang dibutuhkan jika dataobservasi penyebaran dari polutan pada suatu lokasidiberikan. Sehingga jelaslah bahwa kedua jenis masalahini harus diselesaikan secara bersama sama untuk dapatmenentukan atau memperkirakan penyebaran suatu polutandalam air tanah. Perkembangan masalah inverse jauhtertinggal dibelakang masalah forward. Hal ini disebabkanoleh kesulitan-kesulitan perhitungan yang didapat dalammasalah inverse, seperti; masalahnya menjadi terlalu lebarsehingga tidak dapat diselesaikan secara praktis atau harusdibutuhkan perlakuan perlakuan klnisus untuk dapatmenyelesaikan masalahnya.

Sebagai konsekuensi dari sulitnya masalah inverseini, selama berpuluh-puluh tahun para ilmuwan di bidanghidrologi telah mempercayakan penentuan parameterparameter hidrologi yang dibutuhkan secara trial and erroratau dari percobaan laboratorium. Akan tetapi trial anderror adalah cara yang sangat tergantung pada pelakudan juga sangat bertele-tele (e.g., Keidser and Rosbjerg,1991) disamping itu beberapa peneliti menunjukkanbahwa parameter parameter yang didapat dari hasilpercobaan di laboratoriuin adalah berbeda dengan hasil yangsebenamya.

Perkembangan masalah inverse baru terlihat secaramenyolok beberapa tahun terakhir ini. Publikasi publikasiyang berhubungan dengan masalah ini berkeinbang denganpesat. Publikasi tersebut telah mencakup model dua-dimensi(i.e., Gorelickefa/., 1983 dan Gorelick, 1982) hinggamodeltiga-dimensi (i.e., Garabedian, etal., 1991, LeBlanc, et ai,1991).

Makalah ini membahas masalah inverse dalamsuatu air tanah yang tercemar dari sumber zat radio aktifyang terinjeksi secara sesaat. Lebih lanjut, studi ini meinakaisolusi analitik dari suatu sumber yang diinjeksikan secara

89

Penelltian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Hadiasi. 199ft-

sesaat dalam air tanah. Masalah yang dibahas ini adalahmasalah dua-dimensi secara lateral.

Untuk dapat mensimulasikan penyebaran suatupolutan radio aktif dalam air tanah, maka pertanyaan berikutini harus dijawab lebih dahulu "dimana letak sumber?".Gorelick et al. (1983) mencoba menjawab pertanyaan inidengan menggunakan regresi kwadrat terkecil ( leastsquares regression) dan untuk memperkirakan besar darisumber yang diinjeksikan. Makalah ini mencoba menjawabpertanyaan di atas dengaji pertolongan suatu fakta hubunganantara log c dengan kwadrat ordinat dan antara log c dengankwadrat absis adalah linear, dimana c adalahckonsentrasidari polutan radio aktif yang bersangkutan. Karenahubungan antara log c dengan kwadrat absis secaramatematis adalah linear dengan gradien négatif, lokasi darisumber dalam model ini didapat dengan cara meminimalkankoefisien korelasi antara kedua hubungan di atas. Parameterparameter yang lain ditentukan dari kemiringan danperpotongan dari kedua garis tersebut di atas.

Walaupun model ini dapat dikembangkan ke datayang dikumpulkan secara acak. akan tetapi dalam makalahini, data konsentrasi diainbil sepanjang sumbu x dansepanjang sumbu v. Dengan cara ini. formula akhir yangdidapat adalah explisit dan eksak. Harus juga dijelaskandisini bahwa pengambilan data konsentrasi sepanjangordinat dan absis harus dilakukan paling sedikit dua kalidalam waktu yang berbeda.

Untuk menguji keandalan model ini maka satu setdatabuatan telah dibuat. Hal ini dilakukan karena kesulitanmendaptkan data dari lapangan yang sesuai dengan desainmodel ini. Akan tetapi pembuatan data tersebut telahdiusahakan agar bisa menggambarkan data lapangan yangsebenarnya seperti dengaii cara menambahkan random noisekepada konsentrasi konsentrasi yang dibuat tersebut.Parameter parameter yang dapat ditentukan adalah massadari zat radio aktif yang diinjeksikan M, koefisien dispersiDL,dan Dr kecepatan air tanah v, waktu kapan zat radioaktif tersebut di injeksikan to. serta lokasi dari sumbertersebut x . and y . }

adalah absis dan ordinat dari data konsentrsasi relatifterliadap referensi tertentu, xo danyo adalali absis dan ordinatdari lokasi sumber, v kecepatan rata rata dari air tanah.Selanjutnya absis dianggap sejajar dengan absis x, to adalahwaktu injeksi, dan adalah koefisien peluruhan dari polutanradio aktif tersebut.

Jika logaritma dari persamaan 1 diambil untukkonstan absis (y=0) dan ordinat (x=0) maka persamaanakhir untuk t=0 dapat ditulis sebagai berikut:

untuk vO,

lnc, =m(x-xm)2 + nx

dan untuk x=0.

\nc,=mv(y-yo)2+n

di mana:

1. « = l n

2. «, = ln

(2)

(3)

+ mxxm+Ät0

3. / I I X = -

4. /«,, =

5. x = :

4DTto

TINJAUAN TEORI

Sumber Dua-dimensi dengan injeksi sesaat.Solusi analitik untuk sumber radio aktif dengan injeksi sesaatdalam dua-dimensi dapat dilihat dalam banyak buku text(i.e.. Bear. 1979).

Tingkat kelinearan dari In c dengan ( x-xj2 ataudengan (y-yf dalam persamaan 2 dan 3 adalah tergantungpada xm dan yo. Sehingga dengan mengoptimasi koefisienkorelasi linear r(x^ yj aiitara In c dengan (x-xj2 dan dengan( y-yf relatif terhadap xm dan terhadap yo, maka akandiperoleh hubungan berikut:

c(jt,v,O = -M

(1)

- 2a er

_bydy-2ayey

(4)

(5)

Dalam minus di atas, c adalah konsentrasi tanpasatuan. A/adalah massa polutan yang diinjeksikan per satuankedalaman dari reservoar air tanah. DL dan DT adalahlongitudinal dan transversal koefisien dispersi. x dan y

Dimana parameter parameter flv bx cx dx dan ex didefinisikandi bawah ini:

90

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, ¡ 998

*-=y>. 4 -

/V, ÍV,

e=. cAnc Vine Vx' ' A/ ¿-1 ' ¿-1

(6)

m.,4DT(At + to)

dimana Nx adalah jumlah data sepanjang sumbu x dan Ny

adalah jumlah data sepanjang sumbu y. Dengan cara yangsama af by, cy, dy, dan ey dapat didefinisikan seperti di atasdengan menggantikan variabel x dengan variabel y. Sepertidisinggung sebelumnya bahwa parameter parameter yanglain dapat ditentukan melalui kemiringan (mx dan my) danperpotongan (nx dan ny) dari garis garis regresi yangterbentuk dengan tata cara pengainbilan contoh air sebagaiberikut:

1. Tentukan arah dari aliran airtanah.2. Pilih sumbu-x paralel dengan arah aliran airtanah dan

sumbu-y tegak lurus dengan aliran airtanah tersebut.3. Kumpulkan ssampel air tanah sepanjang sumbu-x dan

sepanjang sumbu-v.4. Ulangi langkah 3 di atas untuk waktu yang berbeda.

Jika tata cara pengambilan sampel air tanah sepertidiuraikan di atas telah dipenuhi maka parameter-parameterakan ditentukan sebagai berikut :

Dari sainpel I (t =0) akan diperoleh :

+ myo+Áío"x

"y

nh

m

= ln

= ln

4.

-M

~M

1

1

np

v^np

my

<my

x m o

Dari sampel 2 (/ = At) akan diperoleh :

Dengan demikian dari análisis kedua set data akan diperolehseluruh parameter-parameter yang dicari.

CONTOH APLIKASI

Untuk menguji keandalan model im, satu set datatelah dibuat secara simulasi melalui persamaan 1 dan denganparameter parameter berikut: xo= -10.00 m\ yo= 3.00 m\koefisien dispersi longitudinal ¿,,=1.0 wVhari ; koefisiendispersi transversal DT=0.1 /wVhari; kecepatan rata rata airtanah v= 1.0 /n/hari; massa polutan yang diinjeksi M= 50.0kg/m, waktu setelah penginjeksian ta=-l0.0 hari, koefisienpeluruhan untuk contoh aplikasi ini diasumsikan samadengan nol ( Ä=0). Dua set data dikumpulkan yaitu padasaat (t=0) dan (t=5 hari). Perlu juga ditambahkan bahwadata data yang diperoleh dari hasil simulasi ditambah dengansuatu bilangan acak. Hal ini dilakukan supaya data yangdiperoleh dapat mewakili proses yang terjadi di alam. Modelyang dikembangkan dalam makalah ini kemudiandigunakan untuk mencari dari parameter parameter yangterkait berdasarkan data data yang diperoleh.

Perbandingan parameter parameter yang didapatdari model dan input yang dipakai dalam simulasi dapatdilihat dalam Tabel 1 Gambar 1 dan 2 menunjukkanperbandingan antara data hasil simulasi dengan parameterinput dan hasil simulasi dengan model baru ini sepanjangsumbu-jr dan y.

Perlu juga ditambahkan di sini, walaupun dalamcontoh ini telah dipakai Ã=0 (koefisien peluruhan dianggapnol) namun perhitungan perhitungan dengan harga hargaÀ lain dapat dilakukan dengan model ini dengan tidakmenajiibah tingkat kesulitan.

KESIMPULAN

Untuk dapat mempergunakan model ini,pengambilan sampel air tanah yang tercemar harusmengikuti syarat khusus seperti: sampel harus diambilsepanjang sumbu x dan sepanjang sumbu y untuk dua kalipengulangan dalam waktu yang berbeda.

Telah ditunjukkan melalui contoh aplikasi di atasbahwa model ini dapat dipakai untuk menentukan lokasi

91


suatu sumberpolutan airtanah maupun parameterparameterterkait seperti koefisien dispersi dengan mudah dan efisien.Dengan tidak dibutuhkannya suatu iterasi dalam model ini.model ini adalah sangat cocok dipakai bagi para hydrologistuntuk menentukan parameter parameter dengan secara dinidi lapangan.

DAFTAR PUSTAKA

1. BEAR. J., Hydraulics of Groundwater, McGraw-Hill,Inc., New York. (1979).

2. GORELICK, S.M., A model for managing sources ofgroundwater pollution, Water Resources Research18(4), (1982)773.

3. GARABEDIAN. S. P., LEBLANC, D. R .. GELHAR,L. W., and CELIA, M. A., Large Scale naturalgradient tracer test in sand and gravel. Cape Cod,Massa chusetts: Analysis of spatial moments for a

non-reactive tracer. Resources Research 27(5),(1991)911.

4. GORELICK. S. M., EVANS, B.. and REMSON, I.,Identifying sources of groundwater pollution: Anoptimization approach. Water Resources Research

19(3), (1983)779.

5. KEIDSER, A. and ROSBJERG, D., A comparison offour inverse approaches to groundwater flow andtransport parameter identification, Water ResourcesResearch 27(9), (1983)2219.

6. LEBLANC, D. R., GARABEDIAN, S. P., HESS, K. M.,GELHAR, L. W., QUADRI, R. D.,STOLLEN WERK, K. G., and WOOD, W. W, LargeScale natural gradient tracer test in sand and gravel,Cape Cod, Massachusetts: xperimental design andobserved tracer movement, Water ResourcesResearch 27(5), (1991)895.

Tabel 1. Perbandingan antara parameter input dan yang diperoleh darimodel

M D, TJh) Xjm) Y. (m)(kg/m) (m/h) (nrVh) (m2/h)

Input 50.0 1.00 1.00 0.10Model 49.0 0.98 0.95 0.10

-10.0 -10.0 3.0-10.4 -10.2 3.1

150

125 •

100

I

x (m)

Gambar 1. Perbandingan simulasi konsentrasi (predicted=model, exact= input) sepanjangsumbux untuk t=0

92


1400

1200

1000

800

600

400

1 2 i -í 5

y (m)

Gainbar 2. Perbandingan simulasi konsentrasi (predicted=model, exact= input) sepanjangsumbu v untuk t=0

DISKUSI

TOMMY H.

Dalam abstrak dijelaskan bahwa koefisien korelasilinear antara logaritma konsentrasi dengan kordinat kuadratmenjadi optimal. Apakah optimal yang dimaksudmerupakan suatu nilai koefisien korelasi yang terbaik,diantara model-model lainnya yang inasih dapatdikembangkan ? mohon penjelasan.

PASTON S.

Ya, Tapi karena hubungan antara logaritmakonsentrasi dengan kordinat kwadrat mempunyai slopenégatif, maka optimal disini akan berarti meminimalkan.

HENDING W.

Persamaan yang diajukan adalali persamaan linear,sedangkan kenyataan di lapangan menunjukkan bahwaaliran air tanah tidak akan pernah linear. Bagaimanapengaruh ini terhadap persamaan linear yang Anda ajnkan?

PASTON S.

Meinang dalam paper ini kami telahmengasunisikan beberapa asumsi seperti : isotropik.

homogen, dan linear velocity (Duray law). Jika asumsi-asumsi ini tidak dapat dipenuhi. maka ini dapat dipakaisebagai alat pertama untuk mengetahui gambaranpenyebaran polutan secara dini minimal orde besarannyasebelum model lain yang biasanya jauh lebih komplex.

SUWIRMA S.

Bagaimana kaitannya model yang dibuat dengankesimpulan no 2 ?

PASTON S.

Kesimpulan no:2 'Model ini dapat digunakanuntuk menentukan lokasi dan parameter terkait denganmudah dan efisien". "Mudah dan efisien" maksudnya adalahdalam model ini kita tidak perlu menggunakan iterasisebagaimana dalam kebanyakan model numerik yang lain.Dan telah didemontrasikan di dalam paper kemampuanmodel ini untuk menentukan lokasi dan parameter terkaitseperti berat dan waktu injeksi.

93

_ Penelitian dan Pengembangan Aptikasi Isotop dan Radiasi, î 998

ANALISIS UNSUR DALAM CONTOH DEBU UDARA DI JAKARTASECARA SPEKTROMETRI PENDAR SINAR-X

Yumiarti*, M. Yusuf **, June Mellawati*, Yulizon Menry*, dan Surtipanti S*

* Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN** Kantor Pengkajian Perkotaan dan Lingkungan DKI Jakarta

ABSTRAKID0000129

ANALISIS UNSUR DALAM CONTOH DEBU UDARA DI JAKARTA SECARA SPEKTROMETRIPENDAR SINAR-X. Telah dilakukan penentuan kandungan unsur dalam contoh debu udara di kawasan industriPulo Gadung dan juga kawasan pemukiman, perkantoran, dan rekreasi sebagai pembanding. Pengambilan contohdilakukan secara berkala pada bulan Agustus - Desember 1996. Analisis dilakukan dengan metode spektrometripendar sinar -x, dengan sumber pengeksitasi l09Cd dan "Fe. Untuk análisis kualitatif dan kuantitatif digunakanpaket program QXAS- AXIL (Quantitative X-ray Analysis System of X-ray by Iterative Least- squares fitting) yangdilengkapi dengan program QAES (Quantitative Analysis of Environmental Samples). Hasil análisis menunjukkanbahwa kandungan unsur-unsur logam berat dalam debu udara di semua kawasan yang diteliti masih di bawah batasmaksimum yang diizinkan.

ABSTRACT

ELEMENTAL ANALYSIS OF AIR PARTICULATE SAMPLES IN JAKARTA AREA BY X-RAYFLUORESCENCE SPECTROMETRY. Determination of elements in air particulate samples collected from Jakarta,especially from industrial area Pulo Gadung, also from residence, office, and recreation sites had been carried out.The samples collected periodically from August through December 1996. The elements were analyzed by X-rayfluorescence spectrometry method. Quantitative and qualitative analyses were done using QXAS AXIL (QuantitativeX-ray Analysis System of x-ray Spectra by Iterative Least squares fitting) and QAES (Quantitative Analyses ofEnvironmental Samples) package program. Results of the analyses showed that the content of heavy metal elementsin air particulate samples from all areas studied were still below the maximum permissible concentration.

PENDAHULUAN

Peningkatan pembangunan di berbagai sektor diJakarta khususnya di bidang industri dan transportasiberjalan sangat pesat. Dainpak positifnya ialali peningkatankesejahteraan masyarakat, sedang dainpak negatifnya ialahpeningkatan pencemaran lingkungan apabila pengelolaannya kurang baik (1).

Salan satu parameter lingkungan yang biasadijadikan objek penelitian ialah debu udara . Beberapasumber pencemar antara lain ; limbah gas hasil pembakaranbahan bakar baik kendaraan bermotor maupun industri,dan kegiatan rumah tangga. Limbah gas bercampur debuyang dilepas ke udara diantaranya mengandung beberapaunsur logam berat yang dapat mengganggu kesehatankarena sifatnya yang toksis (2,3,4).

Dalam usalia mengurangi pencemaran lingkunganperlu dilakukan pemantauan kualitas udara secara tenisínenerus. Untuk maksud tersebut perlu dipilih metodeanálisis kandungan logam berat yang cepat, mudah, sertadapat mengukur kadar unsur kimia di udara yang kadarnyarelatif rendah. Pada penelitian ini digunakan metodespektrometri pendar sinar-x, karena metode tersebutmempunyai beberapa kelebihan dibandingkan metode yanglain. Dalam dua dasawarsa terakhir ini, metode tersebutsering digunakan untuk análisis aerosol atau debu udara(5,6,7).

Dasar metode spektrometer pendar sinar-x ialahpencacahan sinar-x yang dipancarkan oleh suatu unsurakibat pengisian kembali kekosongan elektron pada orbitalyang lebih dekat dengan inti, oleh elektron yang terletakpada orbital yang lebih luar. Pengisian kembali elektronpada orbital K akan menghasilkan sinar-x deret K, deret Ldan seterusnya. Setiap unsur akan memancarkan sinar-xdengan energi yang karakteristik. Sifat tersebut digunakansebagai dasar análisis kualitatif. Analisis kuantitatifdidasarkan pada perhitungan luas spektra yang dihasilkanoleh pulsa listrik akibat terdeteksinya sinar -x oleh detektoryang diperkuat dengan penguat awal dan akhir. Dalampercobaan, untuk análisis kualitatif dan kuantitatifdigunakan paket program perangkat lunak AXIL (Analysisof X- Ray Spektra by Iterative Least - Squares Fitting) danQAES (Quantitative Analysis of Environmental Samples),keduanya dari IAEA (7,8).

Berdasarkan alasan tersebut maka dilakukanpeineriksaan kandungan unsur kh ususnya logam berat dalamcontoh debu udara di wilayah Jakarta. Pengambilan contohudara dilakukan di berbagai lokasi yang mewakili daerahpemukiman, industri, rekreasi, dan daerah padat lalu lintas.

Tujuan penelitian ialah untuk mengetahuikandungan unsur khususnya logam berat yang terdapatdalam contoh debu udara kawasan industri Pulo Gadungdan debu udara di wilayah Jakarta lainnya sebagaipembanding.

95

Penelitian dan Pengenibangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998-

BAHAN DAN METODE

Bahan. Pada penelitian ini digunakan contoh debuudara yang di sampling secara berkala pada bulanSeptember hingga Desember 1996, masing-masingdilakukan 2 minggu sekali untuk daerah industri PulauGadung, sedang untuk lokasi lain yaitu Tebet, Cilincing,Istiqlal dan Dufan (Ancol) hanya dilakukan 3 kali sampling.Sampling dilakukan dengan kertas saring fiber glassberukuran 18 x 23 cm. Sebagai standar digunakan logammurni Cu, Fe, Ni. Pb, Zn, Ti, dan Sn serta standar acuandan IAEA yaitu Soil -7.

Peralatan. Alat yang digunakan untuk menyedotdebu ialah High-volume air sampler, seperangkat XRFsistem sumber buatan ORTEC yang terdiri dari detektorPop-Top semikonduktor Si(Li), tegangan tinggi -500 volt,penguat awal (pre amplifier), penguat akhir (amplifier),pencacah salur ganda (MCA) MAESTRO, dan perangkatlunak QXAS-AXIL yang dilengkapi dengan programanálisis kuantitatif QAES (Quantitative Analysis ofEnvironmental Samples). Sumber pengeksitasi yangdigunakan ialah l09Cd dan 55Fe dengan aktivitas masing-masing 20 mCi pada tanggal 30 - 8 - 1995. Peralatan lainialah : pinset, cawan petri, timbangan analitik, dandesikator.

Sampling dan Analisis. Sampling dilakukan didwilayah DKI, lokasi dipilih berdasarkan peruntukannya,yaitu P.T Jiep, Pulau Gadung mewakili daerah industri ;Tebet mewakili daerah pemukiman; taman rekreasi DufanAncol mewakili daerah rekreasi ; dan Istiqlal mewakilikawasan perkantoran. Pengambilan contoh udara dilakukanselama 24 jani,y7ovt> rate 0,9 mV menit, volume udara 1224m\ dan ketinggian 3 m dari permukaan tanah untuk semuadaerah. Analisis unsur dilakukan secara spektrometri pendarsinar-x, dengan cara meletakkan contoh debu yang telahterdeposit pada kertas saring di atas permukaan detektor,lalu setiap contoh dicacah selama 30 menit.

Teknik Pencacahan. Sebelum digunakan untukpencacahan contoh, alat XRF lebih dahulu dikalibrasimenggunakan logam murni Cu, Fe, Ni, Pb, dan Zn dengansumber pengeksitasi 109Cd, sedang untuk unsur Si, S, Cl,K, Ca, dan Sc menggunakan oksidanya dan sumber radiasiyang digunakan sebagai sumber pengeksitasi ialah 55Femasing-masing mempunyai aktivitas 20 mCi (30 Agustus1995). Energi sinar-x dari unsur- unsur yang diukur terlihatpada Tabel 1 untuk unsur Si, S, Cl. K, Ca, dan Sc, sedanguntuk unsur yang lain dapat dilihat di Tabel 2.


Hasil penelitian kandungan unsur dalam contohdebu udara dari beberapa lokasi pengambilan di Jakartaterlihat pada Tabel 3.

Hasil análisis kualitatif contoh debu udara di daerahDKI menunjukkan bahwa semua unsur yang dianalisisterdapat pada semua contoh. Dari Tabel 3 terlihat bahwakandungan unsur tertinggi ialah Si, diikuti oleh Ca, Fe, K,S. Cl, Pb, Ti, Cu, dan Zn. Menurut HIEN dan RASHID(2,9). unsur Si. Ca, Fe, S, Sc dan Ti berasal dari tanah atau

kegiatan metalurgi, unsur Cu, Zn, dan K berasal daripembakaran, Hg dan Ni berasal dari kegiatan industri,sedang Pb berasal dari buangan pembakaran kendaraanbennotor dan pabrik. Jumlah unsur-unsur tersebut dalamcontoh debu udara masih dibawah batas yang diizinkan(Tabel 4). Kandungan Pb ambien yang ditetapkan oleh SKGubernur KDKI Jakarta No 587 Tahun 1980 adalah 60ug/m3 untuk unsur Pb. Data terakhir yang diperoleh ialahbatasan yang sangat kecil seperti yang terlihat di Tabel 5,batasan tersebut hanya berlaku untuk debu udara denganukuran partikel < 10 mikron yang dikenal dengan sebutanPM 10. Mereka berpendapat bahwa udara dengan ukuranpartikel tersebut sangat berbahaya karena dengan mudandapat masuk melalui pernafasan, sedang untuk ukuran yanglebih besar akan ditolak oleh sistem pernafasan kita.Kandungan Pb yang tinggi dalam udara menggambarkanbahwa di daerah tersebut kadang-kadang terjadi polusi yangtinggi. Seperti diketahui bahwa Pb dapat dihasilkan darisisa pembakaran dari kendaraan bermotor dan pabrik.Tingginya kandungan Pb di daerah tersebut dapatdisebabkan selain karena merupakan daerah industri, PuloGadung juga merupakan terminal bus yang terpadat diJakarta terutama bus antar-kota. Selain faktor tersebut,tingginya Pb yang tersedot juga dipengaruhi faktor angin,sehingga kalau arah penyedotan berlawanan dengan arahsumber polutan, maka hasilnya akan berbeda jauh denganpenyedotan yang arahnya sama (10).

Di berbagai negara, Pb sangat diperhatikan dalampembahasan polutan di udara, karena Pb merupakan unsurberacun yang sangat membahayakan kesehatan lingkungan.Peningkatan polusi unsur tersebut menyebabkan tekanandarah tinggi bagi orang dewasa dan sangat mempengaruhisistem otak dan syaraf pada anak-anak (3 ). Sumber utamapenceinaran Pb dalam udara di kota-kota di Asia ialah emisikendaraan, karena Pb tetra etil dan alkil merupakan senyawatambahan yang muran guna menaikkan jumlah oktan bahanbakar (2,11). Selain kawasan Pulo Gadung, sebagaipembanding pengambilan contoh udara dilakukan di daerahperkantoran, pergudangan, pertokoan, dan rekreasi. Tabel6 menunjukkan konsentrasi rata-rata unsur dalam udara darikawasan lain di DKI, yaitu Cilincing, Tebet, Istiqlal danDufan Ancol.

Hasil análisis unsur di kawasan lain masih dalamkisaran kandungan unsur di daerah Pulo Gadung, kecualiunsur Cl dari daerah Cilincing dan Dufan Ancol yang lebihtinggi Hal tersebut disebabkan kedua kawasan tersebutberada dekat pantai sehingga unsur Cl-nya lebih tinggi.Menumt RASHID, dkk.(9), unsur Cl berasal dari garamlaut. Kandungan Pb dalam contoh yang disampling di daerahCilincing, Istiqlal, dan Dufan ternyata lebih rendah daripadadi Pulo Gadung. Hal tersebut disebabkan Pulo Gadungmerupakan daerah padat lalu lintas (terminal bus) dan jugakawasan industri.

KESIMPULAN

Dari penelitian ini dapat diambil kesimpulanbahwa dalam debu udara di DKI Jakarta terkandung unsur-unsur; Si, S, Cl, K, Ca, Ti, Sc, Fe. Cu, Zn, dan Pb. Unsur Ni

96

- Penclilian dan Pengenibangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

dalain debu udara sekitar Istiqlal, dan Hg dalam debu udaradi kawasan Dufan Aiicol tidak terdeteksi. Kandungan unsur-unsur tersebut dalam debu udara di kawasan Pulo Gadungmenipunyai kisaran yang lebar dan kandungan unsur dalamdebu udara di kawasan lain umumnya masih dalam kisarantersebut. Kandungan logain berat dalam debu udara diseluruh kawasan DK1 Jakarta Raya inasih berada dalambatas konsentrasi yang diperbolehkan.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih disampaikan kepada Ibu Ir.Rina Suryani dari KPPL DKI, dan Saudara Suripto yangtelah membantu pengambilan contoh dan preparasi con toll.

DAFTAR PUSTAKA

1. RAFDJON, Kualitas udara di wilayali DKI Jakarta1994/1995, Pengelolaan Lingkungan Hidup,Himpunan Karangan Ilmiah di Bidang Perkotaandan Lingkungan . II (1995/1996) 11.

2. HIEN, P.D., Air pollution in Asian cities. Presented atthe UNDP/RCA/IAEA Workshop on NuclearAnalytical Techniques in Environmental Researchand Monitoring, Singapore 3-7 July 1995.

3. HERNBERG. S.. " General aspect of the prevention ofmetal poisoning ", Handbook on Toxicology ofMetals, Elsevier, Amsterdam (1979) 179.

4. TOLGYEYSSY JURAJ, and KELHR, E.H., NuclearEnvironmental Chemical Analysis, Ellis HorwoodLimited, New York (1987).

5. SLAMET RYADI, A.L., Penceinaran Udara.Departemen Kesehatan RI, Surabaya, Indonesia(1982).

6. MENRY, Y., JUNE MELLAWATI, YUMIARTI, danSURTIPANTI, Metode análisis unsur dalamcontoh debu udara, Aplikasi Spektrometri PendarSinar-X, Diseminarkan di PPTN Bandung, 19-20Maret(1997).

7. BERTIN, E.P., Principles and Practice of X-RaySpectrometric Analysis, 2nd edition, Plenum Press,New York, (1975).

8. KUMP, P., Quantitative Analysis of EnvironmentalSamples (QAES), Instruction Manual, Josef StefanInstitute. Slovenia, (1993).

9. RASHID, M., RAHMALAN, A,and KHALIK, A.H. W., Elemental of inhalable paniculate in anindustrialized area of Pasir Gudang, Workshop onUtilization of Research Reactor, Jakarta Indonesia(1996).

10. SHOW, S. R , and OWENS, J , The Smoke Problemof Great Cities, Constable & Company LTD,London ( 1995).

11. PAL AR HERYANDO, Pencemaran & ToksikologiLogam Berat, PT Rineka Cipta. Jakarta (1994).

97

Penehtian dan Pengemhangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. ,

Tabel 1. Spesifikasi sinar-x unsur-unsur yang dieksitasidengan sumber"Fe

Tabel 4 Batasan kandungan unsur yang diperbolehkandala m udara

Unsur Energi (keV) Kulit niti Unsur Konsentrasi

SiSClKCaScTi

1,742,3082,6213,3133,6914,0884,504

KaKaKaKaKaKaKa

Tabel 2. Spesifikasi sinar-X unsur-unsur yang dieksitasidengan IMCd

Unsur Energi (keV) Kulit inti

FeNiCuZnHgPb

6,4037.4778,0478.6389.98710,549

KaKaKaKaLaLa

Tabel 3. Konsentrasi (rata-rata, standar deviasi (0 dankisaran) unsur-unsur dalamcontoh debu udaraPulau Gadung ((j.g/m3)

Unsur Rata - rata Kisaran

TiNi (logam)Ni (karbonil)Cu (gas)Cu (debu)Zn (gas klorida)Zn (gas oksida)HgHg (organoalkil)Pb (arsenal)Pb (tetrametil)Pb (senyawa organik)Fe (gas oksiada)

150001000

710010001000500010010

15075200

10000

* Federal Register 36 No. 157 (1971)

Tabel 5. Batasan kandungan Pb di udara pada beberapanegara

lnstansi l¿g/m3

WHO (Eropa)USEPA( Amerika)NHMCR( Australia)

0,5 - 1,01,51,5

Tabel 6. Konsentrasi rata-rata kandungan unsur dalamudara di DKI

SiSClKCaTiSeFeNiCuZnHgPb

110.462,021 151 , 1 - '

4,7916,810,310,214.400.290,270,470,190.91

13,420,84fl ">X

0,804.770,120,052.750.250,120,150.140,62

82,25- 132.121,15-3.26O 84 - 1 5?3,12-5,64

12,34-21,780.16-0,520,14-0,331,06-8,660.09- 0.580,13-0.500.33 - 0.630.07-0.31

0.62 - 2,06

Unsur

SiS

ClKCaTiScFeNiCuZnHgPb

P. Gadung

110,462.021,154,7916,810,310,214.400,290.270,470.190.91

Cilincing

98,792,822,503,71

20,710,380,246.150,310,380.410,090,62

Tebet

71,941.741,852,8413,160,510,182,940,110,510,480,140,92

Istiqlal

80,221.201,633,1411,420,260,223.05

tt0,260.450,190,82

Dufan

78,720.982,312,7511.270,210,343,160,240,210,29

tt0,39

98

_ Peneîitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, ï 998

DISKUSI

ERMIN

Apa kelebihan dan keuntungan XRF, NAA, danAAS, inasing-inasing ? Mohon penjelasan?

YUMIARTI

Kelebihan XRF, lebih cepat, secara serentakbeberapa unsuryang ada langsung teranalisis, lebih inudalidari NAA, dapat análisis Pb.

Kelebihan NAA, lebih peka, secara serentak,karena PAIR tidak punya reaktor jadi mahal.

Kelebihan AAS, lebih peka kekurangan, tiap unsurharus punya larnpu katode masing-masing (tidak serentak).

HENDIG WINARNO

Bagaimana cara mengumpulkan contoh (samplecollection) sampai contoh siap dianalisis ?

YUMIARTI

Contoh dikoleksi menggimakan, High volume airsampler, yang dioperasikan selama 24 jam dengan kecepatansedang (Flow rote) 0,9 mVmenit. Kertas saring yangdigunakan ialah Fiberglass kertas, dengan ukuran 18 x 23cm. Dari Kertas telah terdeposit udara dipotong sesuaidengan detektor, dan langsung diukur dengan cara menaruhdi atas detektor Si.Li.

EVARISTA RISTIN PI.

1. Sebenarnya peneîitian ini dapat diperdalam denganmenentukan sumber/asal-usul pencemaran udara, untukitu diperlukan koleksi sampel minimal 1 gr (debu udara)bagaiman caranya ?

2. Mengapa tidak diambil sampel di puncak (daerahpegunungan yang relatif tidak tercemar) sebagaipembanding ?

YUMIARTI

1. Sampai saat ini kalau kita bekerja sendiri memang terlalusulit karena fasilitas (sarana) yang diperlukan terlalumahal, Sebaiknya kita bekerja sama dengan KP2L DKI.

2. Sebenarnya sudah ada rencana hanya terlambat dana.

ANONIM

1. Dari data-data yang diperoleh kandungan Si dan Cadalam debu konsentrasinya jauh lebih tinggidibandingkan dengan unsur-unsur lain. Menurut Andaunsur ini sumbernya dari mana. Berapa batasan Si danCa dalam udara yang diperbolehkan.

2. Bagaimana dengan kandungan SOx dan NOx kenapatidak dilakukan pengukuran ?

YUMIARTI

1. Unsur Si dan Ca adalah bukan unsur racun batasanmaksimum yang diinginkan belum ada.

2. Pengukuran SOx, NOx sudah dilakukan KP2L DKI

99

_ Penehtian dan Pengembangan Apiikasi Isotop dan Radi asi, 1998

PENENTUAN IMPURITASDALAM PENGUKURAN AKTIVITAS RADIONUKLIDA

DENGAN MENGGUNAKAN DETEKTOR NON DISKRIMINASI

Nazaroh dan Dadong Iskandar

Pusat Standardisasi dan Penelitian Keselamatan Radiasi, BATAN ID0000130

ABSTRAK

PENENTUAN IMPURITAS DALAM PENGUKURAN AKTIVITAS RADIONUKLIDA DENGANMENGGUNAKAN DETEKTOR NON DISKRIMINASI. Dalam pengukuran aktivitas radionuklida sering digangguoleh keberadaan impuritas dalam sainpel. Pada makalah ini akan diuraikan suatu metode yang dapat menganalisiskontribusi impuritas I24I dalam data sainpel I23I dan impuritas I26I dalam data sampel I25I yang diukur dengan menggunakandetektor non diskriminasi seperti: detektor kamar pengion dan dose-calibrator.

ABSTRACT

DETERMINATION OF RADIOACTIVE IMPURITIES IN ACTIVITY MEASUREMENTS WITHNON DISCRIMINATING DETECTORS. Activity measurements are often disturbed by radionuclide impurities inthe sample. This paper describes a method for analysing the contribution of the impurities admixtures of 124I in I23I and126J j n I25J j n measured cjata samples from non discriminating detectors such as: 47ty Ionization chamber and dose-calibrator.

PENDAHULUAN

Radionuklida khusus yang sering digunakan dalanikedokteran nuklir untuk tujuan diagnosa maupun terapi diantaranya: ""Tc, 2O'T1, "Fe, I23I, 125I, "Crdan Iain-lain |1],Radionuklida tersebut diberikan ke pasien melalui oral,injeksi, inhalasi dan Iain-lain. Sebelum diberikan ke pasien,radionuklida tersebut harus ditentukan aktivitasnya terlebihdahulu dengan menggunakan detektor non diskriminasiseperti : detektor kamar pengion Merlin Gerin, detektorkamar pengion Vintén, dose-calibrator Victoreen ataupunCapintec. Detektor non diskriminasi adalah detektor yangreponnya tidak dapat membedakan energi dari radionuklidayang diukur sehingga bila ada impuritas di dalamradionuklida tersebut yang terukur adalah arus pengion atauaktivitas totalnya.

Dalam prakteknya, seringkali pengukuran tersebutdiganggu oleh adanya radionuklida (zat radioaktif) yangtidak diinginkan (impuritas) [2,3]. Misalnya 'w"'Tc seringdiikuti dengan impuritas "9Mo, 123I diikuti dengan impuritas124I dan I25I diikuti dengan impuritas I26I. Sebagai contoh,jika kamar pengion atau dose calibrator dikalibrasi dengan"Co yang mengandung 0,1 % 56Co dan tidak dikoreksidengan impuritas tersebut maka akan menyebabkankesalahanpengukuran sebesar 1,4%[9], Dengan demikianpengukuran aktivitasnya menjadi tidak tepat bila tidakdikoreksi oleh adanya kontribusi radionuklida impuritastersebut.

Untuk mengatasi kasus impuritas yangmemancarkan foton, maka diperlukan alat bantu detektorlain seperti detektor Germanium (Ge) besertaperlengkapannya yang tenru saja cukup inahal harganya ataudetektor Germanium dengan kemurnian tinggi (HPGe) dan

sumber kalibrasi yang sesuai, yang berguna padalaboratorium tersebut. Sumber kalibrasi (sumber standarimpuritas) yang sesuai ini diperlukan untuk menentukanefisiensi detektor non diskriminasi terhadap radionuklidaimpuritas.

Untuk mengatasi kasus pemancar beta murni,seperti 32P yang bercampur 33P, metode yang canggih perludigunakan seperti nisbah detektor atau metode nisbahdiskriminator [4].

Pada makalah ini akan disajikan metode Walz [5,6]yang dapat dipakai untuk pengukuran zat radioaktif denganmenggTinakan detektor non diskriminasi. Metode ini telahdigunakan Walz dalam pengukuran radionuklida yangniempunyai satu atau dua impuritas seperti: 123I denganimpuritas ni\ dan 125I dengan impuritas I26I. Akan dibahasmetode tersebut bila digunakan untuk menentukanimpuritas, i, dengan i = 1,2 n.

METODE

Hubungan antara aktivitas radionuklida-n (An),efisiensi detektor terhadap radioklida-n (en) dan nilaipengukuran, Rn(t) (arus pengion atau laju cacah pada waktu-t), oleh Walz [5] dapat disajikan dalam persamaan berikut:

R (t) = B .A (t) (1)

Dengan menggunakan persamaan (1), akandigunakan untuk menjelaskan kasus yang mudah daripengukuran radionuklida-n dengan hanya satu impuritas-isehingga persamaan (1) menjadi :

R(t) = e .A (t ) exp \-X (t-t )] :o) exp |-l,(t-to)] (2)

101

Penehtian dan Pengenibangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998-

Xn, h : konstanta pelunihan radionuklida-n dan impuritasto : waktu acuan (dapat berubah-ubah, tetapi harus

ditetapkan).Br : efisiensi detektor non diskriininasi terhadap

impuritasA(to) : aktivitas impuritas pada saat to

Bila persamaan (2) dikalikan dengan exp {^(t-tj] menjadi:

R(t) exp [kfi-tj] = e„.An(to) + a.A,(to) exp ((^->-,)(t-to)] (3)

Persamaan (3) dapat diubah dalam bentuk :

(4a)(4b)

(5a)(5b)(5c)(5d)

Sedangkan nisbali aktivitas. r pada waktu acuan diturunkandari persamaan (5b) dan (5c)

Y = Y + mX= Y° [ 1 + (m/Yo) X]

dimana: Y = R(t) exp [\(t-to)]Y = e . A ( t )m = e ,A ,(UX = exp[(>

r = (A/A.) = (en/e.)(m/Yo) (6)

Pada prinsipnya, masalah Yo dan m yang tidakdiketahui dapat ditentukan minimal dari dua pengukuranpada waktu yang berbeda, tetapi cara yang lebih baik tentusaja dari bcrbagai data pengukuran dengan interval waktuyang sesuai dengan waktu paro dari radionuklida yangdiukur dan mengevaluasinya dengan análisis regresi linier.Y adalah pengukuran R(t) dikonversikan pada waktu acuandengan konstanta peluruhan dari radionuklida-n. Yo adalahnilai Y pada X=0, yang menghubungkan ekstrapolasi (Xn-Xt) (t-to) mendekati - oo, pada fungsi eksponensial.Sedangkan gradien (slope) m, dapat dihitung pada X=l,pada tanggal acuan t=to.

Metode yang diuraikan oleh Walz masih dapatdiperluas untuk digunakan lebih dari satu impuritas tetapikonstanta peluruhan dari impuritas hams cukup berbedadan diketahui dengan pasti dan efisiensi detektor terhadapimpuritas diketahui. Dengan demikian persamaan (4a)menjadi:

Y = Yo + 111.X

dengan:

Y = Rn(t,) exp lXn(l-lJ\

mX(t) = e. A, (to) exp[ (Xn-X)(l-to)\

dimana, i = 1, 2, 3... n

(7)

(8)

(9)

t, = t.. t r .t .

Masalah Yo dan nr dapat diselesaikan dengan proseduritterasi.

PENGUJIAN METODE

Untuk membuktikan keliandalan dan kepraktisanmetode Walz dicoba untuk digunakan pada pengukuran m I .I23I yang diproduksi oleh siklotron biasanya terkontaminasidengan I24I. Waktu paro '"1 adalah 0,55 hari dan 124I :4,18 hari [7]. Biasanya radionuklida yang digunakan di

rumah sakit ini diukur aktivitasnya menggunakan dose-calibrator yang menggunakan detektor kamar pengionsebagai detektor radiasinya. Pada Tabel 1 disajikan datapengukuran rutin dari 123I. R(t) adalah bacaan dose-calibrator dengan satuan MBq (^ Ci), yang dioperasikanpada setting yang sesuai dengan '"I.

Metode Walz juga digunakan untuk menentukanimpuritas I26I di dalam I25I.I25I adalah radionuklida yangdiproduksi di reaktor dengan reaksi: 124Xe (n,y) l25Xe (T"2:17 jam)-> l25Iatau dapat juga dibuat dengan reaksi 125Te(d,2n) 125I . Isotop 125I memancarkan foton, dengan energiyang dipancarkan sekitar 35,5 keV, dengan intensitaspancaran 100 %. Kamar pengion 4ny bertekanan seringdigunakan untuk pengukuran aktivitas di laboratoriumstandar nasional. Biasanya detektor tersebut harusdikalibrasi terlebih dahulu untuk berbagai sumber standarpemancar gamma. Hal ini diperlukan ketepatan kurvaefisiensi pada energi rendah (daerah cutt-off). Respondetektor kamar pengion terhadap I25I terletak pada daerahyang krilis (response cutt-off) dan biasanya radionuklidatersebut terkontaminasi dengan 126I, yang memancarkanfoton dengan energi dari 389 sampai dengan 1420 keV.Waktu paro 125I adalah 59,3 hari dan 126I 12,96 hari. Padapercobaan ini sampel berisi 2 gram radioaktif 125I dicacahdengan menggunakan detektor kamar pengion, denganaktivitas spesifik 20 MBq/gram pada permulaanpengukuran. Pengukuran dilakukan selama 2 bulan. BesaranR(t) di sini adalah arus pengion dari sampel relatif terhadap226Ra sebagai sumber acuan. Masa 226Ra = 300 |o.g. Satuanefisiensi detektor kamar pengion terhadap 226Ra adalah[kBq]1. Pada Gambar 3 disajikan data pengukuran 125I.

PEMBAHASAN

Bila data pengukuran 123I pada Tabel 1 diplot padaGambar 2 maka hasil análisis regresi linier diperoleh :

a. Bila to ditentukan pada hari pertama, pengukuran ke-1(tD= 0°jam)Y = (409,63 ± 0,5) |¿Ci dan(m/Yo) =[s/eJ[A i(to)/An(to)]

= 0,12210,002

b. Bila to ditentukan pada hari ke 2. pengukuran ke-4 (to=23jam).Y = (122,4 ± 0,5) nCi dan(m/Yo) ^Is/eJlAdJ/A^)]

= 0,347 ±0,002

c. Jika hanya menggunakan 3 titik data, selama 8 jampeluruhan (data pada hari ke 2) diperoleh hasil sebagaiberikut:Yo = (121,5 ±0,7) i^Cidan(m/Yo) =[e/eJ[A(to)/An(to)]

= 0,367 ± 0,007

d. Bila to ditentukan pada hari ke 4, pengukuran ke-8 (to=67,25 jam).Y = (11,988 ± 0,5) (iCi dan(ni/Yo) =[e/sJ[A(to)/A i i(to)]

= 2,611 ±0,002

102

- Penelitian dart Pengcnibangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1998

(m/Yo) = [e/ EnH A(to )/An(to)] dapat diartikan juga sebagaikadar impuritas. Untuk pengukuran !23I yang mengandungimpuritas I24I terlihat balivva dengan semakin lama waktupengukuran dan waktu acuan pengukuran terlihat bahwakadar impuritas I24I semakin besar dan kadar nuklida !"Isemakin kecil karena waktu paro nuklida lebili pendek dariwaktu paro impuritas.

Dari kurva efisiensi detektor terhadap encrgi, dapatdiperoleh eftsiensi detektor terhadap '"I dan I24I. Dengandemikian aktivitas radionuklida I23I dan aktivitas impuritasI24I dapat ditentukan pada saat t=to.

Bila evaluasi data hanya dilakukan pada beberapatitik data seperti pada hari ke 2 pengukuran (t=8 jam) denganwaktu acuan yang sama maka diperoleh perbedaan 1%untuk Yo dan 6% untuk (m/Y^. Hal ini masih diperbolehkandi dalam aplikasi kedokteran nuklir.

Pada pengukuran impuritas 126I yang terkandungdalam nuklida I25L data pengukuran diplot pada Gainbar 3,sehingga diperoleh hasil análisis regresi linier sebagaiberikut:

Y = (0,0185 ± 0,0007) ngRa dan(in/Yo) =[8i/A,(to)]/[En/An(to)J

= 8,70 ±0,05

Nilai (m/Yo) terlalu besar, hal ini berarti bahwakontribusi impuritas l2*I sangat besar, cukup mendominasidalam pengukuran radionuklida I25I. Dari Kurva efisiensifungsi energi kamar pengion diperoleh efisiensi detektorkamar pengion terhadap 125I dan !26Iyaitu: sn (

125I) = (l,08±0,05).IO6 |ag Ra kBq ' dan e. (126I) = 0,795.10"2 \ig RakBq1 Jadi aktivitas radionuklida I25I dapat ditentukan yaitu: 17,1MBq/g dan impuritasnya, I26I : 20,245 kBq, pada tanggalacuan. Dari nilai Yo, in, en (

I25I) dan e. (IU1) inaka diperolehnilai r(12bI/125I) = 0,12 %."Bila dibandingkan dengan hasilpengukuran menggunakan detektor Germanium diperolehperbedaan 0,14 %. Hal ini menunjukkan bahwa metode inicukup dapat dipercaya.

Dari studi literatur ini dapat diambil kesimpulanbahwa metode Walz masih dapat dikembangkan untuksejumlah impuritas i dengan i= l,2,3....n. Metode inimempunyai kelebihan dan kekurangannya.

Kelebihan inetode non diskriminasi adalah sebagai berikut:1. Kestabilannya sangat baik untuk pengukuran aktivitas

tinggi seperti yang digunakan di rumah sakit [8J.2. Praktis, langsung dapat diukur tanpa preparasi.3. Cepat, hanya dengan satu kali penirograman perliitungan

impuritas dapat dilakukan.4. Sangat tepat digunakan untuk radionuklida yang

mengandung impuritas dengan waktu paro singkat.5. Kadar impuritas dapat diekstrapolasikan dari waktu ke

waktu.

Kelemahan metode non diskriminasi:1. Masih menggantungkan hasil pengukuran detektor

diskriminasi dalam menentukan jenis impuritas.2. Memerlukan data pengukuran yang berulang-ulang pada

waktu yang berbeda, bergantung pada jenis nuklida danimpuritasnya.

3. Kesalahan cukup besar untuk pengukuran aktivitas

rendah dan jenis radionuklida yang berenergi kurangdari 100 keV.

KESIMPULAN

Telah dibuktikan bahwa kontribusi impuritasterhadap aktivitas radionuklida yang diukur, mclaluipengukuran arus pengion atau laju cacah dapat dianalisisdengan metode yang telah diuraikan di atas. Jika semuaimpuritas yang ada tidak dipertimbangkan, maka análisismenunjukkan ketidaklinieran.

Efisiensi detektor non diskriminasi terhadapradionuklida diperlukan untuk menghitung aktivitasradionukiida yang diukur; dengan perkataan lain bahwadetektor tersebut harus dikalibrasi terlebih dahulu terhadapsumber standar pemancar gamma.

Jika semua parameter radionuklida yang diukurdiketahui dengan pasti, maka hanya dengan satu kaliprosedur mini ditetapkan maka aktivitas radionuklida danimpuritasnya dapat ditentukan.

DAFTAR PUSTAKA

1. KOWALSKY.RJ and RANDOLPH PERRY, J;Radiopharmaceuticals in Nuclear Medicine Practice,p.8-11, Prantice-Hall, USA, 1987.

2. JEDLOVSZKY R., Radionuclidic Impurity Testing,Report OMH-7905, ICRM-S-4 (Budapest,September 1979).

3. GR1NGORTEN J.L., Int.JAppl.Radiat.Isot.34, 1267,(1983).

4. WALZ, K.F, PTB Annual Report, p. 180, Braunschweig,FRG, 1977.

5. SCHRADER H. & WALZ K.F, Determination ofRadioactive Impurities in Activity MeasurementsWith Non Discriminating Detectors, Appl. Radiât.Isotope, vol. 37, No:2, pp. 115-120, Int. J. Radiât.Appl. Instr.Part. A, Great Britain, 1986.

6. SCHRADER H., and WEIS H.M.. Inter.J.Nuclear.Med.Biol. 10. 121 (1983).

7. LEGRAND, J; PEROLATJ.P; LAGOUTTNE.F.; and LEGALLIC,Y.,Table de Radionucleides, vol. I, hal. 4,France, 1974.

8. SCHRADER, H., Measurement of Small Current UsingA modified Townsend Method, Nuclear Instrumentsand Methods in Physics Research, A312, 34-38,(1992).

9. JEDLOVSKY, R. and SZORENNYI,A., Detection ofRadionuclide impurities, International J. Nucl. Med.Bid. Vol. 10, no.2/3, pp. 65-68, Great Britain, 1983.

103

Penelitian dan Pengemhangan Aplikasi Isotop Jan Radiasi, ,

Tabel 1. Data kalibrator radionukJida untuk I23I |3J.

Hari ke-

Waktu

R(t) iCi

1

17.00

454

2

8.00

232

2

13.00

188

2

16.00

166

3

16.15

70

3

17.15

68

4

8.15

47

4

12.15

43.3

104

• ;»•« M '. *;*

m>

Gambar 1. Penyajian skeinatik fungsi Y = Y + inX

k

Gambar 2. Data pengukuran radionuklida 123Idan impuritas I24I dalam penyajianY = f(X). Nilai Yo dan m/Yo

diperoleh dari análisis regresilinier [5].

. f'enclitian dan f'cngembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

Gambar3. Data pengukuran sumber I25I danimpuritas I26I. Data pengukuranawal ditandai dengan angka 1 NilaiYo dan m/Yo diperoleh dari análisisregresi linier [5],

DISKUSI

WINARTI

Detektor apa yang digunakan oleh rumah sakit diIndonesia untuk mengukur iinpuritas I24I dalam data sampel1231?

NAZAROH

Rumah sakit di Indonesia umumnya tidakmelakukan koreksi adanya impuritas. Bila ada impuritas didalani sampel dianggap masih dalam toleransi. Detektoryang digunakan adalah Dose-Calibrator atau detektorkamarpengion Victoreen. Yang sudah komputerisasi adalah RSFatmawati.

SUWIRMA SYAMSU

Dalam kesimpulan dikatakan, kestabilan baik,kesalahan cukup besar. Apakah maksud dari kesinipulantersebut bila dikaitkan dengan penerapan metode minantinya ?

NAZAROH

Kestabilan detektor kamar pengion dapat diujidengan menggunakan 226Ra dan l27Cs (radionuklinda yangmempunyai waktu paro panjang). Biasanya untukpengukuran aktivitas tinggi cukup baik kedapat ulangannya(teliti), sedangkan untuk pengukuran aktivitas dan energirendah, cukup besar kesalahannya Dalam penerapannyadengan metode ini ternyata masih cukup akurat dalam

menentukan impuritas bila dibandingkan dengan metodespektrometer gamma.

ERMIN

Berapa lama waktu meluruh impuritas 124I dan I26I.Apakah hal ini membahayakan pasien, sinar apa yangdipancarkan ?

NAZAROH

I24I dan nt>\ adalah radionuklida yang memancarkanpartikel ß, sinar y dan sinar-X dengan energi yangdipancarkan Icbih tinggi dari radionuklida utamanyasehingga bila kadar impuritasnya cukup besar makapengukuran aktivitasnya akan "over estimate" danmembahayakan pasien.Waktu paro l 2 i adalah : 4,18 hari dan l2(1 : 12,96 hari.

HENDIG WINARNO

Apakah detektor non diskriminasi ini merupakandetektor yang sudah estabilized dilakukan di luar negri ataumerupakan hasil penelitian Anda di PSPKR ?

NAZAROH

Detektor non diskriminasi sudah biasa digunakanunruk pengukuran aktivitas di rumah sakit baik di luar negridan di dalam negri (Indonesia). Metode ini telah di terapkandi Jerman (PTB), dan dicoba untuk menyelesaikan datasampel di PSPKR.

105

. Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

DISTRIBUSI UNSUR PADA SEDIMEN DANAU SUNTER JAKARTA

June Mellawati, Yumiarti, Yulizon Menry,Surtipanti, S.. dan Tomi Hutabarat


ABSTRAK

DISTRIBUSI UNSUR PADA SEDIMEN DANAU SUNTER JAKARTA. Telah dilakukan pemeriksaanpolutan logatn berat dalam contoh sedimen danau, dan perhatian diutamakan pada logam berat beracun disetiaplapisan sedimen. Tujuan studi untuk memperkirakan keberadaan bahan pencemar logam berat, serta mempelajarikarakteristik distribusi logam berat dalam sedimen suatu danau. Pengambilan contoh dilakukan dengan metode Coringmenggunakan Piston Sampler, sedang penentuan logam berat secara spektrometri pendar sinar-x (XRFS)menggunakan l("Cd dan 55Fe sebagai pengeksitasi. Penentuan kuantitas logam dengan cara relatif menggunakan beberapastandar acuan sedimen dari IAEA yaitu Sl-1, Soil-7, dan Soil-3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa telah ditemukanunsur K, Ca, Ti, La, Mn, Fe, Co, Cu, Sr, Zn, Pb, Rb, Y, Nb, Mo, dan masing-masing terdistribusi hainpir merata padasetiap lapisan.

ABSTRACT

DISTRIBUTION OF ELEMENTS ON LAKES SEDIMENT OF SUNTER JAKARTA The investigationof heavy metal pollutants in lake sediment samples has been carried out, and the main attention on toxic heavy metals.The objective of study is to estimate the quality of the heavy metals pollutant and study the characteristic of heavymetals distribution on lake sediment. Sampling was done by Coring method, therefor heavy metals were determinedby x-ray Fluorescence Spectrometry (XRFS) using È09Cd and 55Fe as excitation sources. The quantity of metals weredetermined by relative method using Standard References of sediment from IAEA, such as: SL-1, Soil-7, and Soil-3.The result of research showed that there were heavy metals such as K, Ca, Ti, La, Mn, Fe, Co, Cu, Sr, Zn, Pb, Rb, Y.Nb, Mo and almost distributed on the each layer.

PENDAHULUAN

Monitoring kandungan logam berat di lingkungansecara berkala nierupakan aktivitas penting gimamengetahui adanya pencemaran lingkungan, dan liaitersebut dilakukan karena logani berat nierupakan saJali satupolutan yang tidak dapat terdekomposisi (1).

Limbah cair (sewage) yang berasal dari kegiatanpemukimam, perkantoran, perhotelan. rumah sakit, industridan kegiatan manusia lainnya bersama limpasan air hujanakan mengalir melalui selokan atau got menuju sungai,danau yang akhirnya akan ke laut. Proses tersebutberlangsung secara kontinyu sehingga menyebabkanpendangkalan badan air (sungai atau danau) oleh sedimen,sehingga terjadi juga peningkatan kandungan unsur hara,balian organik, bakteri patogen, balian beracun (logam beratdan pestisida) pada sedimen tersebut (2). Terjadi pengkayaanunsur hara, balian organik, dan logam berat di suatu perairanmenyebabkan terganggunya keseimbangan ekosistemkhususnya kehidupan beberapa vegetasi maupun biotaperairan.

Seperti diketahui bahwa sedimen yang terdapatpada badan air mempunyai ukuran relatif kecil yaitu antara2 dan 60 mM (4). Pada sedimen tersebut terjadi prosesbioakumulasi dengan mekanisme secara fisik, dan kimia,yaitu melalui proses penyerapan, pengendapan, danpertukaran ion (3). Hasil penelitian menunjukkan bahwa

kandungan logam berat dalam sedimen yang terdapat padabadan air (sungai maupun danau) dapat digunakan untukmemperkirakan adanya sumber-sumber zat pencemarandari lahan atasnya (5).

Berdasarkan alasan tersebut penulis melakukanpemeriksaan setiap lapisan sedimen dengan kedalaman30 cm, dari tiga (3) danau Sunter di Jakarta, karenadanau tersebut dimanfaatkan olcli sebagian penduduk diJakarta, serta diduga rawan terhadap kiriman bahanpencemar oleh sungai-sungai bagian hulu (Cipinangdan Sunter). Pengambilan contoh dilakukan denganmetode Coring menggunakan Piston Sampler terbuat daribaja mumi tahan karat dari bengkel Pvisat Aplikasi Isotopdan Radiasi BATAN - Jakarta, dan metode tersebutmempunyai kelebihan yaitu tidak merusak lapisan sedimen(6).

Penentuan kualitas dan kuantitas logam beratdengan metode XRFS yang dilengkapi dengan beberapapaket program dari IAEA yaitu MAESTRO, AXIL, QXAS(Quantitative X-Ray Analysis Spectrometry), danperbedaan pengukuran contoh dan standar menggunakanprogram tersebut adalah kurang dari 10 % (7).

Tujuan penelitian untuk memperkirakankeberadaan dan distribusi bahan pencemar logam berat disedimen danau Sunter Jakarta, serta untuk mengetahuiseberapa jauh sedimen dapat digunakan sebagai indikatorpencemaran lingkungan perairan.

107

PeneHtian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radiasi, 1998 .

BAHAN DAN METODE

Bahan. Pada percobaan digunakan contoh sedimendanau Sunter, dan masing-masing contoh diperoleh darilapisan yang berbeda. Pada penentuan kualitatif dankuantitatif digunakan standar acuan dari IAEA yaitu: SL-1, Soil-3. dan Soil-7 (8). Selain bahan-bahan tersebut jugadigunakan bahan penunjang lainnya yaitu: es kering, alkoholteknis, dan N2 cair.

Peralatan. Pengukuran logam berat menggunakanperangkat spektrometer pendar sinar-x yang dilengkapidengan paket program MAESTRO dan AXIL, keduanya dariIAEA. Sebagai sumber pengeksitasi digunakan 109Cd dan"Fe yang masing-masing mempunyai aktivitas 740 MBq(pada 30 Agustus 1996). Peralatan lainnya ialah oven, mesinpembuat pelet, mortar dan stamfer dari agat. timbangananalitik, eksikator, dan beberapa alat gelas.

Pengambilan contoh. Contoh sedimen diperolehdari 3 danau Sunter yang berbeda, dan sampling dilakukanpadabulan antara Januari danDesember 1996. Pengambilancontoh setiap danau dilakukan pada berbagai kedalaman,menggunakan Piston sampler. Mula-mula Piston Samplerdimasukkan ke dalam danau secara perlahan-lahan hinggamencapai permukaan dasar danau yang keras. Setelahsedimen mengisi Sampler, maka Sampler segera ditarik kepermukaan, dan sebelum nya bagian dasar Sampler ditutupsupaya sedimen tidak turun (keluar sampler). KemudianSampler direndam dalam tabung yang berisi alkohol teknisdan es kering, selama beberapa menit hingga sedimenmengeras. Sedimen dikeluarkan dari Sampler, dan dipotong-potong sepanjang 3 atau 5 cm menggunakan grajistenlesteel. Potongan-potongan sedimen tersebut disimpandalam plastik untuk dibawa ke laboratorium dan diproseslebih lanjut.

Preparasi contoh dan standar acuan IAEAContoh sedimen dikeringkan pada suhu 70°C selamasemalam, kemudian di gerus secara mekanik menggunakanmortar agat dan diayak dengan ayakaii stenlesteel hinggakehalusan > 200 mesh. Lalu contoh sedimen ditimbangsebanyak ± 200 ing secara teliti, dibuat pelet dengan mesinpres hidraulik bertekanan ± 700 Mpa (15 ton/ cm2). Pelet-pelet contoh kemudian dimasukkan dalam plastik, dandisimpan dalam eksikator sebelum dilakukan pengukuranSedang preparasi standar acuan dilakukan dengan carayang sama dengan contoh, yaitu setelah serbuk SRMditimbang dengan teliti sebanyak ± 200 mg lalu dibuat peletdan dipres.

Pengujian metode. Pada percobaan tersebutdilakukan penentuan logam berat dalam beberapa standaracuan dari IAEA yaitu SL-1, Soil 3, dan Soil 7 dengankondisi sama dengan contoh. Kemudian hasil yang diperolehdibandingkan dengan yang tertera pada sertifikat, sehinggadapat diketahui ketelitian dan ketepatan metode.

Teknik Pcncacahan. Mula-mula alat dikalibrasimenggunakan beberapa logam murni dari IAEA, yaitu. Ti,Cr, Fe, Ni, Cu, Mo, Sn, dan Pb, kemudian dilakukanpengukuran resolusi alat. Pelet-pelet contoh dan standaracuan secara bergantian diukur dengan cara meletakkannyapada permukaan detektor masing-masing selama ± 1000detik, dan dieksitasi menggunakan sumber pengeksitasi

l09Cd dan 55Fe. Setelah pencacahan selesai data diolahmenggunakan paket program Maestro dan AXIL (QXAS =Quantitative X-Ray Analysis System).


Hasil pemeriksaan contoh sedimen dari 3 danauSunter yang berlokasi di Jakarta Utara (Sunter Barat, SunterSelatan-I, dan Sunter Selatan-II) menggunakan metodeXRFS menunjukkan bahwa telah ditcmukan sebanyak 16jenis unsur, yaitu: K, Ca, Ti, La, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Hg,Pb, Rb, Sr, Y, Nb, dan Mo. Karakteristik nuklir dari unsur-unsur tersebut terlihat pada Tabel 1.

Pada kedalaman hingga ± 30 cm, setiap lapisancontoh sedimen yang di analisis mengandung 16 jenis unsur(tertera pada tabel 1) dengan perbedaan konsentrasi relatifkecil, sehingga per lapisan sedimen kurang memberikangambaran kharakteristik jenis unsur. Dari hasil tersebutterlihat juga distribusi unsur yang hampir merata pada setiaplapisan. (Gambar 1, 2, dan 3).

Hasil kisaran unsur-unsur dalam contoh sedimendanau Sunter Jakarta Utara terlihat pada Tabel 2.Hasil terbut menunjukkan bahwa secara umum kualitasunsur pada ke 3 lokasi pengambilan contoh adalah sama,sedangkan kuantitas nya berbeda walaupun tidak begitunyata. Konsentrasi tertinggi unsur Ca, Zn, Pb, Y, Nb, danMo, yaitu 5,33; 0,23; 69,90; 32,20; 8,54; dan 5,38 ppmditemukan di sedimen danau Sunter Barat, konsentrasitertinggi unsur K, Mn, dan Rb yaitu 0,96; 0,53; dan 49,50ppm ditemukan di sedimen danau Sunter Selatan I,sedangkan konsentrasi tertinggi unsur Ti, La, Fe, dan Co,yaitu 0,90; 0,37; 9,31; dan 0,84 ppm ditemukan di sediemendanau Sunter Selatan II. Unsur-unsur lainnya tidakmenunjukkan perbedaan yang begitu nyata.

Distribusi unsur pada berbagai lapisan sedimenhingga kedalaman (30 cm terlihat pada Gambar 1, 2, dan3.

Berdasarkan hasil pengukuran konsentrasi unsursedimen danau Sunter, maka dapat dikelompokkan menjadi3 kelompok, yaitu keloinpok unsur berkonsentrasi %, g/Kg,dan mg/Kg (ppm).• Kelompok pertama terlihat pada gambar la, b, dan c,

yaitu unsur K, Ca, Ti, La, Mn, dan Fe. Ke enam unsurtersebut terdistribusi pada semua lapisan dengankonsentrasi relatif besar yaitu berorde %, dan padakelompok unsur berkonsentrasi tinggi tersebut, maka Feterlihat paling banyak yaitu lebih dari 5 %, hal tersebutkarena unsur Fe relatif banyak digunakan dalamkegiatan manusia sehari-hari, kemudian berikutnya unsurCa, Ti, K, Mn dan La yang rata-rata kurang dari 5 %.

• Kelompok ke dua terlihat pada gambar 2a, b, dan c,yaitu unsur Co, Cu, Zn, Sr, dan Zr. Ke 5 unsur tersebutterdistribusi pada semua lapisan dengan konsentrasirelatif besar yaitu berorde g/Kg. Pada kelompok initerlihat bahwa unsur Co paling banyak ditemukan, baikdalam sedimen danau Sunter Barat, Selatan I maupunSunter Selatan II dibandingkan unsur Cu, Zn, Zr, danSr, nainun demikian unsur Co tidak tergolong logamberacun. Demikian juga dengan unsur Sr yang umumnya

108


ditemukan bersama-sama dengan unsur Ca karenaadanya sifat asosiasi diantara ke duanya.Kelompok ke tiga terlihat pada gambar 3a, b, dan c, yaituunsur Pb, Rb, Y, Nb, dan Mo. Ke 5 unsur tersebutterdistribusi pada semua lapisan dengan konsentrasi lebihrendah yaitu berorde mg/Kg (ppm). Pada kelompok initerliliat bahwa timbal (Pb) merupakan satu-satunya unsuryang bersifat beracun, namun demikian juinlaluiya masihrelatif kecil. Demikian juga dengau unsur Rb yangumumnya ditemukan bersama-sama dengan unsur Kkarena adanya sifat asosiasi diantara ke duanya.

KESIMPULAN

Hasil pengukuran kandungan unsur pada sedimenhingga kedalaman 30 cm, diperoleh informasi sebagaiberikut:• Tidak adanya gambaran yang jelas terhadap distribusi

unsur disetiap lapisan, karena konsentrasi unsur hanipirmerata pada setiap lapisan.

• Tidak memberikan gambaran jenis unsur yangkharakteristik disetiap lapisan, karena semua unsurditemukan pada semua lapisan

• Tidak ditemukan unsur yang tergolong beracun sepertiAs, Hg, dan Cd, kecuali timbal (Pb) dengan konsentrasiyang relatif rendah yaitu berorde ppm.

• Pemakaian sedimen sebagai indikator pencemaranlingkungan perairan kurang bisa dimanfaatkan, sehinggaanalisis biota perairan kemungkinan lebih bermanfaat.

• Pengambilan contoh sedimen danau perlu dilakukan padakedalaman lebih dari (30 cm, sehingga hasil pengamatandiharapkan lebih informatif.

DAFTAR PUSTAKA

1. Orlic. I., Makjanic. J., and Tang. S. M., Multielementalanalysis of marine sediments from Singapore, coastalregion by PIXE, and XRF. Nuclear Microscopylaboratory Department of physics, nationaluniversity of Singapore (1995).

2. Rokhmin, D.H., Jacub Rais, Sapta Putra Ginting, danSitepu M. J., Pengelolaan Sumber Daya WilayahPesisir dan Lautan secara terpadu, P.T PradnyaParamita Jakarta (1996) 222.

3. Hutagalung, H., 1983. Pencemaran laut oleh logam berat,Puslitbang Oceanologi LIPI, Jakarta.

4. Vladimir Novotny and Harvey Olem, Water QualityPrevention, Identification and Management ofDiffuse Pollution, Van Norstrand Reinhold NewYork (1994) 292.

5. Ismail, S. S., Ghods, A., Awadallah, R., and Grass.F.,Journal of Radioanalytical Nuclear ChemistryLetters 2 (1995) 95.

6. Wayne, L Strong and Lawrence D Cordes, A coringmethod for lake surface sediments, CannadianJournal Earth Science, 13 (1976) 1331.

7. Markovicz and R. E. Van Grieken, 1993, Handbook ofX-Ray Spectrometry, Methods and Techniques,Marcel Dekker, New York (1993) 469.

8. Anonimous, Analytical Quality Control Services,International Atomic Energy Agency, PO. BOX100, A -1400 Vienna Austria (1988 and 1990).

Tabel 1. Karakteristik nuklir unsur yang di ukur (7).

No.

1.2.3.4.5.6.7.8.

Jenis unsur

KCaTiLaMnFeCoCu

Jenis kulit

KaKaKaKaKaKaKaKa

Energi (keV)

3,313,694,504,655,896,406,928,04

No.

9.10.11.12.13.14.15.16.

Jenis unsur

ZnPbRbSrYZrNbMo

Jenis kulit

KaLaKaKaKaKaKaKa

Energi (keV)

8,6310,5513,3714,1414,9315,7416,5817,44

109


Tabel 2. Hasil analisis unsur dalam contoh sedimen danau Sunter Barat, Selatan I, danSelatan II, wilayah Jakarta Utara

Unsur

K (%)Ca (%)Ti (%)La (%)Mn (%)Fe (%)Co (g/Kg)Cu(g/Kg)Sr(g/Kg)Zr(g/Kg)Zn(g/Kg)Pb (mg/Kg)Rb (mg/Kg)Y (mg/Kg)Nb (mg/Kg)Mo (mg/Kg)

Danau Sunter Barat

0,48 - 0,891,01 -5,330,46 - 0,620,13-0,290,13-0,335,84 - 7,420,38 - 0,700,11 -0,130,12-0,180,12-0,140,12-0,23

35,50 - 69,9035,50 - 45,5021,70-32,204,33 - 8,54

tt - 5,38

Danau Sunter Selatan I

0,38 - 0,992,19-3,240,48 - 0,580,18-0,260,20 - 0,536,34-7,180,36 - 0,640,10-0,130,12-0,230,14-0,170,12-0,13

44,70 - 67,8036,30 - 49,5021,10-27,604,01 -5,743,27 - 4,80

Danau Sunter Selatan II

0,39 - 0,530,61 - 1,730,77 - 0,900,22 - 0,370,08-0,168,29-9,310,62 - 0,840,15-0,200,04 - 0,070,13-0,180,13-0,15

19,60 - 30 908,82 - 17,6022,60 - 27,503,05 - 6,552,91-4,57

V)

2•*->

o(/)o

-D-

-m-

-O-

- • -

KCa

Ti

La

Mn

Fe

9 12 15 18 21 24 27

Kedalaman (cm)

Gambar la. Distribusi unsur dalam contoh sedimen danau Sunter Barat di Jakarta padaberbagai kedalaman.

110

. Penelitian dan Pengembangan Aplikasi holop dan Radiasi, 1998

10

tn

£

8 -

6 -

4 -

2 -

5 10 15 20 25 36

Kedalaman (cm)

Gainbar lb. Distribusi unsur dalani contoh sedimen danau Sunter Selatan I di Jakarta padaberbagai kedalaman.

10

8

'35 6s-

-

-v- K

- o Ca

-*- Ti

- O La

-^- Mn

-»- Fe

2 -

03 6 9 1?. 15 13 21 24 27 30 33

Kedalaman (cm)

Gambar lc. Distribusi unsur dalam contoh sedimen danau Sunter Selatan II di Jakarta padaberbagai kedalaman.

I l l

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi, 1998 _

-D-

o-m-

-

C

C

sz

z

0

u

r

r

n

3 6 9 12 15 18 21 24 27

Kedalaman (cm)

Gambar 2a. Distribusi unsur dalam contoh sedimen danau Sunter Barat di Jakarta pada berbagaikedalaman.

3

2

onse

ni

0,8 -

0,6 -

-

0,4 -

0,2 -

0 -

-D-

- O

-T-

Co

Cu

Zn

Sr

Zr

5 10 15 20 25 30

Kedalaman (cm)

Gambar 2b. Distribusi unsur dalam contoh sedimen danau Sunter Selatan I di Jakarta padaberbagai kedalaman.

112

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radiasi, 1998

03 8 9 m 15 13 21 24 27 30 33

Kedalaman (cm)

Gambar 2c. Distribusi unsur dalain contoh sedimen danau Sunter Selatan II di Jakarta padaberbagai kedalaman.

100

55

W

2• * - •

V)

o20 -

03 6 9 12 15 18 21 24 27

Kedalaman (cm)

Gambar 3a. Distribusi unsur dalain contoh sedimen danau Sunter Barat di Jakarta pada berbagaikedalaman.

113

Penelitian dan Pengentbangan Aphkasi Isotop dan Radiasi, 1998-

100

O)

"3)

"552

+J<D(ACo

- D -

-o

Pb

Rb

Y

Nb

Mo

20 -

010 15 20 25

Kedalaman (cm)

Gambar 3b. Distribusi unsur dalain contoh sedinien danau Sunter Selatan I di Jakarta padaberbagai kedalaman.

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 330

Kedalaman (cm)

Gambar 3c. Distribusi unsur dalam contoh sedimen danau Sunter Selatan II di Jakarta padaberbagai kedalaman.

114

. Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radiasi, 1998

DISKUSI

EVARISTA RISTIN P.I.

Apakah pengainbilan sampel (daerah 1, 2, 3 dan4) mengarah kepembuangan limbali ? Mohon penjelasanperbedaan kandungan unsur dekat dan jauh daripembuangan limbah.

J. MELLAWATI

Daerah pembuangan limbah pemukiman (lokasiIII) diperoleh Co & Cu relatif lebih tinggi daripada lokasi 1& II. Daerah lokasi I & II diperoleh Pb ± 2 kali lebih tinggidari pada lokasi HI. Daerah tersebut banyak aktifitas perahubennotor, Pb diduga dari "Petrol engine boat", vvalaupunjumlahnya relatif masih kecil (orde ppm).

SUWIRMA S.

Apakah dengan pengainbilan contoh secara coringtersebut sudah dianggap sebagai contoh yang mewakililapisan dan luinpur ? Tolong dijelaskan.

Saran : Agar cara pengambilan contoh tersebutfaktor pengadukan lunipur perlu dipertinibangkan.

J. MELLAWATI

Pengainbilan contoh dengan cara Coring bertujuanmendapatkan informasi distribusi kandungan unsur

perlapisan menggunakan cara tersebut diharapkan faktorpengadukan lumpur dapat dikurangi (dibandingkan caraGrab).

SUKARDJI P.

Apakah unsur Zn tidak muncul, atau tidakterdeteksi pada sampel yang diperiksa dengan spektro pendarsinar-X, sebab unsur Zn sangat penting, bila defisiensi dapatmenimbulkan sakit. Apakah aplikasi penelitian ini bilaberhasil akan dijual secara komersial. Bentuk peletnya ituapakah dari sample itu sendiri atau gabungan dari semuasampel, termasuk rumput teki, sebab rumpur teki terdapatbanyak dimana-mana tetapi jumlahnya tidak banyak.

J. MELLAWATI

Unsur Zn terdeteksi (muncul). Hasil analisis,contoh pakan ternak (semua) diperoleh.ditemukan Zndengan konsentrasi antara 43.30 — 73.50 ppm (ug/g).Rumputan mengandung Zn relatif lebih tinggi dari padacontoh daunnan atau jerami. Apakah terdeteksi adanyadijisiensi mineral pada Tujuan, akan di usahakan pakanbentuk pelet dengan komposisi mineral syarat konsep pakanberimbang berikutnya dapat dikomersilkan

115

- Penelitian dan Pengembangan Aphkasi lsotop dan Radiasi, 1998

KONSENTRASISTRONTIUM-90 PADA BEBERAPA JENISSAYURAN DI JAWA TIMUR

Emlinarti, Tutik Indiyati, dan Minarni Affandi

Pusat Standardisasi dan Penelitian Keselainatan RadiasiID0000132

ABSTRAK

KONSENTRASI STRONTIUM-90 PADA BEBERAPA JENIS SAYURAN DI JAWA TIMUR. Dalamrangka memperoleh data dasar sebaran radionuklida di seluruh Indonesia, khususnya di Jawa Timur, maka telahdilakukan analisis kandungan radionuklida Strontium -90 pada beberapa jenis sayuran seperti : bayam, kacang panjang,buncis, wortel, kol, ken tang, cabe dan bawang. Contoh diambil dari daerah Surabaya, Malang, Probolinggo, Situbondodan Jember. Semua contoh diabukan sampai berwarna putih kemudian baru dilakukan analisis dengan menggunakanmetode HNO, berasap. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan pencacah berlatar belakang sangat rendah (LBC)sistein alfa/beta (Tennelec LB-5100). Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa konsentrasi '"Sr di dalam contohbervariasi mulai dari tidak terdeteksi sampai (10,86 ± 5,58) x 10 ~3 Bq/kg pada contoh bayam yang berasal dari daerahsekitar Situbondo. Bila dibandingkan dengan jenis sayuran yang sama yang berasal dari beberapa daerah di JawaTengah, hasil ini relatif tidak berbeda.

ABSTRACT

CONCENTRATION OF STRONTIUM-90 IN SEVERAL VEGETABLES IN EAST JAVA In orderto collect data base of radionuclides distribution in Indonesia, particularly in East Java, analysis of strontium-90concentration in vegetables samples such as : spinach, stringbean, greenpeas, carrot, cabbage, potato, chilli, and onioncollected from Surabaya, Malang, Probolinggo, Situbondo and Jember had been carried out. All the samples wereashed and analyzed using fuming HNO method. The activity of strontium-90 in the samples were measured usingalpha/beta Low Background Counter system (Tennelec LB-5100). The results showed MSr concentrations in the samplesvaried from undetectable to (10.86 ± 5.58) x 10 3 Bq/kg in spinach samples from Situbondo area. Compared withsimilar foodstuffs collected from several places in Central Java, these results are relatively not different.

PENDAHULUAN

Radiasi latar {background radiation) yang terdapatdalam suatu lingkungan bersumber dari paparan sinarmatahari, peluruhan {decay) zat radioaktif yang terdapat disekitarnya yang berasal dari kosmis dan unsur-unsurradioaktif alamiah yang terdapat di dalam buini. Dengandemikian semua organisme liidup seialu menerima paparanradiasi latar yang berasal dari alani. Besarnya radiasi latarini bervariasi dan bergantung pada tempat dan ketinggian.Semakin tinggi suatu tempat, semakin besar pula perananradiasi kosmis [1].

Tidak semua bahaya dari suatu radiasi disebabkanoleh efek langsung radiasi itu sendiri. Adanya kemungkinanpembuangan sampah radioaktif yang kurang hati-hati ataukecelakaan dari suatu fasilitas nuklir dapat pula merusakorganisme di dalam suatu lingkungan yang selanjuwya dapatmengakibatkan kerusakan ekosistem di lingkungan [2].

Bila pada suatu lokasi akan dibangun instalasinuklir, maka data dasar {base-line data) radiasi latar ditempat tersebut perlu diketahui yang berguna untukmengetahui tingkat paparan radiasi latar sebelum dibangunfasilitas tenaga nuklir. Data ini akan memberikan petunjukapakah fasilitas nuklir yang dibangun nanti akanmenyebabkan peningkatan radiasi latar di daerah tersebut.Survei radiasi latar dilakukan terhadap contoh-contoh dilingkungan seperti tanah, air, udara, tanaman dan Iain-Iain.

Pada penelitian terdahulu telah dilakukanpengambilan contoh yang sama di 11 daerah di Jawa Tengahdan 4 daerah di bagian barat Jawa Timur [3,4]. Pemantauanini bertujuan untuk inemperoleh data dasar sebaranradionuklida di seluruh Indonesia.

Pada penelitian ini dilakukan pengukurankonsentrasi strontium-90 di dalam beberapa tanamanpangan (Jems sayuran) yaitu bayam, kacang panjang, buncis,wortel, kol, kentang, cabe dan bawang yang berasal daribeberapa daerah di Jawa Timur [5].

Radionuklida 90 Sr ini merupakan salah saturadionuklida hasil belah inti bahan bakar nuklir uranium.Waktu paro "Sr sekitar 28 tahun dan besifat toksik karenamemancarkan radiasi beta. Radionuklida 90Sr yangmencemari tanaman dapat sampai kepada manusia bilamengkonsumsi tanaman (sayuran) tersebut, atau melaluirantai makanan dan akan terakumulasi dalam tulang karenabersifat seperti kalsium.

TATA KERJA

Pcngambilan dan Persiapan ContohPengambilan contoh dilakukan pada 5 daerah di

Propinsi Jawa Timur yaitu sekitar Surabaya, Probolinggo,dan Situbondo untuk daerah dataran rendah, Malang, danJember untuk daerah dataran tinggi (pada gatnbarterlampir). Untuk tiap daerah diambil contoh tanaman

117


(sayuran) yang tuinbuh di daerah tersebut seperti : bayam,kacang panjang, buncis, wortel, kol, kentang, cabe danbawang. Setiap jenis contoh diambil di pasar sebanyak 5 -10 kg berat segar. Semua contoh dibersihkan dari kotorandan dicuci, lalu dikeringkan dalam oven, dan diabukandalam tanur pada suhu ± 800°C hingga abu berwarna putih(bebas dari karbon) dan selanjutnya dianalisis secararadiokimia.

Analisis 'wSr dan PengukuranDari setiap abu yang terbentuk diambil sebanyak

± 50 gram untuk dianalisis, kemudian dibasahi dengan airsuling, ditambah 50 mg pengemban Sr, dilindi dengan asamnitrat (HNO3 ) pekat dan disaring. Ke dalam filtratditambahkan asam fosfat pekat dan amoniak untukmengendapkan unsur-unsur golongan II (Ca, Sr, Ba, dll.)Endapan yang diperoleh dilarutkan dengan sedikit HNO3

dan kemudian ditambah HNO3 berasap untuk memisahkanCa sehingga diperoleh '"Sr dan Ba dalam endapan. Bariumdipisahkan dari *°Sr dengan cara pengendapan denganNaCrO4 Pada larutan 90Sr ditambahkan pengemban ytriumdan didiamkan selama ± 2 minggu untuk mencapaikesetimbangan sekuler antara *°Sr dan T . Pada saatkesetimbangan tercapai, perbandingan antara aktivitasinduk C^Sr) dan anak luruhnya C°Y) yang mempunyai waktuparo 64,1 jam mendekati 1, jadi aktivitas induk dan anakluruhnya dapat dikatakan sama. Kemudian pada larutanditambahkan asain oksalat 8N untuk mendapatkan endapanytrium oksalat lalu disaring, endapan dikeringkan dan siapuntuk dicacah. Aktivitas *°Sr didalam contoh ditentukanberdasarkan anak luruhnya yaitu ytrium oksalat.

Pengukuran menggunakan alat cacah berlatarbelakang sangat rendah (Low Background Counter) sistemalfa/beta model LB-5100 (Tennelec) seri 17472 dengandetektor proporsional. Pencacahan dilakukan satu kali untukmasing-masing contoh dengan waktu cacah 60 menit tiapcontoh, dan untuk cacah latar dilakukan pengukuranberulang kali dengan waktu cacah sama dengan waktu cacahcontoh [6].

Untuk mengoreksi kesalahan yang dilakukan padatahap-tahap analisis contoh karena tak dapat dihindariadanya kehilangan sejumlah tertentu unsur yang akanditentukan, maka dilakukan juga penghitungankedapatulangan (recovery) dengan perlakuan sama sepertipada contoh sayuran, tetapi pada analisis ini ditambahkanlarutan standar 90Sr yang diketahui aktivitasnya.

Aktivitas yang didapatkanR = x 100%

Aktivitas standar yang ditambahkan

Dalam penelitian ini dilakukan ulangan sebanyak 3 kalidengan hasil rata-rata = 65 %.

Kesalahan pengukuran dinyatakan oleh simpanganbaku (standar deviasi) hasil pencacahan dengan bentukpersamaan sebagai berikut [7] :

Sd = V (Cc + Cb) /1

Konsentrasi 90Sr dalam setiap contoh dapatdihitung dengan persamaan sebagai berikut:

c±V(Cc

E . R . F, . F , . W

dimana:

A = Aktivitas konsentrasi "°Sr (Bq/kg)ac = laju cacah contoh yang telah dikoreksi dengan laju

cacah latar (cps)Cc = laju cacah contoh (cps)Cb = laju cacah latar (cps)t = waktu pencacahan (detik)E = efisiensi pencacahan (%)R = faktor kedapatulangan pada proses analisis (%)F, = faktor pertumbuhan ^YF2 = faktor peluruhan *°YW = berat contoh (kg)


Hasil pengukuran konsentrasi '"Sr pada beberapajenis sayuran yang berasal dari beberapa daerah di JawaTimur ditunjukkan pada Tabel 1.

Data konsentrasi ^Sr yang diperoleh dari hasilpenelitian ini bervariasi mulai dari tidak terdeteksi sampaiyang tertinggi dijumpai pada contoh bayam yang berasaldari daerah Situbondo yaitu ( 10,86 ± 5,58) x 10 ° Bq/kgdan juga kacang panjang yaitu (10,54 ± 2,56) x 10 ~3 Bq/kg.Untuk contoh buncis, wortel, kol dan kentang, konsentrasi90 Sr tertinggi ditemui pada contoh yang berasal dariProbolinggo yaitu masing-masing : ( 5,16 ± 2,56 ) x 103

Bq/kg ; (9,55 ± 2,54 ) x 10° Bq/kg ; ( 2,23 ± 1,13 ) x 10 J

Bq/kg dan (8,31 ± 2,52 ) x 1 0 ' Bq/kg, sedangkan untukcontoh cabe yaitu (9 ,41 ± 4,51) x 103 Bq/kg yang berasaldari daerah Jember. Untuk contoh bawang , konsentrasi *>Sr yang tertinggi dijumpai pada contoh yang berasal dariSurabaya yaitu ( 9,28 ± 3,24 ) x 10° Bq/kg.

Umumnya konsentrasi '"Sr yang tertinggi dijumpaidalam sayuran yang berasal dari Surabaya, Probolinggo danSitubondo (daerah dataran rendah) seperti bawang, buncis,bayam dan kacang panjang, sedangkan untuk daerahdataran tinggi Malang dan Jember aktivitas *°Sr dalamkentang dan cabe cukup tinggi. Hal ini dapat terjadikemungkinan disebabkan oleh adanya perbedaan jenis tanahtempat tumbuh tanaman dan faktor transfer tanaman-tanaman tersebut. Pada tanah yang banyak mengandungmineral dan relatif sedikit zat-zat organik, *°Sr akan susahatau sedikit sekali yang dapat diserap oleh tanaman.Sebaliknya pada tanah dengan kandungan mineral sedikitdan banyak mengandung zat organik, wSr akan lebih mudahdan lebih bebas untuk diserap oleh tanaman. Jadi sifat fisikadan kimia tanah sangat berpengaruh dalam penyerapan "Sr[2]. Selain itu sebaran jatuhan zat radioaktif dari atmosferke bumi akan selalu berubah karena keadaan meteorologi[8].

Bila hasil penelitian ini dibandingkan dengan datahasil penelitian sebelumnya di 11 daerah di Jawa Tengahdan 4 daerah di Jawa Timur bagian barat, ternyata hasilnyahampir sama yaitu konsentrasi '"Sr yang tertinggi sepertiterlihat pada Tabel 2 [3,4j.

118

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Jsotop dan Radiasi, 1998

Data tersebut jika dibandingkan dengan nilai batasradioaktivitas yang diijinkan di lingkungan yaitu untukkonsentrasi 90Sr dalam air 4 Bq/I, inaka hasil tersebut niasihlebih rendah [9| . Bila dibandingkan dengan hasilpengukuran konsentrasi *°Sr yang tertinggi di Jepang untukcontoh yang sama, maka hasil yang didapatkan daripenelitian ini juga lebih kecil [10,11]. Hal ini dapat terjadikarena Jepang berada pada belahan buini Utara diinanabanyak dilakukan percobaan senjata nnklir oleli negara-negara maju, terjadinya pemboman kota Hirosima danNagasaki, dan juga Jepang mempunyai banyak PLTN yangsedang beroperasi, sedangkan Pulau Jawa berada padabelahan bumi Selatan dan belum mempunyai PetnbangkitListrik Tenaga Nuklir (PLTN).

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkanbahwa : Konsentrasi *°Sr dalain berbagai jenis sayuranbervariasi mulai dari tidak terdeteksi sampai yang tertinggiyang dijumpai pada contoh bayain dari Situbondo yaitu(10,86 ± 5,58) x 10' Bq/kg . Nilai tersebut jauh lebih kecildari nilai batas radioaktivitas di lingkungan yaitu 4 Bq/1untuk konsentrasi ""Sr dalain air.

DAFTAR PUSTAKA

1. ANNALIAH ISMONO, Radiasi Lingkungan, DiktatLatihan Keahlian Penentuan Ceinaran Sr-90 dan Cs-137 dalain Air dan Makanan. PUSDIKLATBAT AN, Jakarta (1989).

2. SOEWONDO, dan DJOJOSOEBAGIO, PolusiRadioaktivitas terhadap Flora dan Fauna, IPB,Bogor, (1976).

3. EMLINARTI, SUTARMAN, ACHMAD CH, danTUTIK INDIYATI, Konsentrasi Sr-90 di dalamsayuran di beberapa daerah di Jawa Tengah,Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi danLingkungan, PSPKR-BATAN. Jakarta (1994).

4. EMLINARTI, MINARNI, TUTIK INDIYATI, danYURFIDA, Penentuan konsentrasi Cs-137 dan Sr-90 dalain tanaman pangan dari beberapa daerah diJawa Timur, Presentasi Ilmiah Keselamatn Radiasidan Lingkungan, PSPKR-BATAN. Jakarta (1996).

5. ANONIM, Produksi Tanaman Sayuran di Jawa, BPS,Jakarta (1988).

6. ANONIM, Penentuan Konsentrasi Ceinaran Sr-90 danCs-137 Dalam Air dan Makanan, PSPKR- BAT AN,Jakarta (1993).

7. ANONYMOUS, Measurement of Radionuclides in foodand the Environmental, IAEA Technical ReportSeries, No.295, IAEA,Vienna (1988).

8. SUTARMAN, BAMBANG PRIWANTO, TUTIKINDIYATI, dan YURFIDA,Aspek meteorologiterhadap distribusi debu radioaktif di atmosfir danlingkungan, Seminar Nasional Sains Atmosfir danMeteorologi, Aula Timur-iTB,12 Sept.(1995).

9. BAT AN, Baku tingkat radioaktivitas di lingkungan ,Keputusan Dirjen BAT AN No.293/DJ/VII/1995,Jakarta, (1995).

10. ANONYMOUS, Radioactivity Survey Data in JapanPart 2 , NIRS.Chiba No. 103, September (1994).

11. ANONYMOUS, Radioactivity Survey Data in JapanPart 2 NIRS.Chiba No. 105 December (1994).

119


Tabel 1. Konsentrasiw Sr di dalam beberapa jenis sayuran di Jawa Timur bagian Timur

Jenis contoh

BayamK.panjangBuncisWortelK o lKentangCabeBawang

Surabaya

2,96 ±1,564,73 ± 2,04

----

5,26 ±3,309,28 ± 3,24

Konsentrasi«° Sr x 10J

Malang

*

9,33 ±3,36*

3,55 ± 2,62*

7,48 ± 2,38•

Probolinggo

7,03 ± 5,62•

5,16 ±2,659,55 ± 2,542,23 ± 1,138,31 ±2,52

•

9,24 ± 3,62

Bq/kg

Situbondo

10,86 ± 5,5810,54 ± 2,563,01 ±2,41

---

2,37 ± 1,895,92 ±3,38

Jember

4,14 ±1,35*

3,56 ± 2,84-

-9,41 ±4,51

-

Keterangan : * = tidak terdeteksi ( < limit deteksi = 4,76 x 10 3 Bq )- = tidak ada contoh

Tabel 2. Konsentrasi tertinggi wSr didalam beberapa tanaman pangan di P.Jawa danJepang (Juni - Desember 1992)

Jenis contohKonsentrasi ""Sr x 10° Bq/kg

Jawa Tengah [3] Jawa Timur bagian barat [4] Jepang [9,10]

BayamKacang panjangBuncisWortelKolKentangCabeBawang

14,7211,426,9610,9112,859,5618,405,37

10,273,69

6,543,0110,407,76

740

190

69

120

jaw a Timur

VOM|»»o

' • . . . <-'^'- ' • • W . f. '151101 Pi ., . ,

5

) Blnmbong

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop danRadiasi, 1998-

DISKUSI

YUMIART1 SUWIRMA S.

Sebelum dilakukan pemisahan apa tidak sebaiknya Kami menyarankan agar hasil konsentrasi Sr-90dilakukan pengukuran, grospterlebihdahulujadisekiranya dalam sayuran dibandingkan dengan hasil sayuran yangaktivitas grosnya sama background, maka tidak perlu sudah di anomitor ?dilakukan pemisahan ?

EMLINARTIEMLINARTI

Hasil konsentrasi Sr-90 yang didapatkan padaPengukuran gros p akan memberikan aktivitas dari penelitian ini relatif hampir sama dengan penelitian

semua pemancar radiasi p termasuk K-4o yang berasal dari sebelumnya untuk beberapa daerah di Jawa Tengah.alam sedangkan pada penelitian ini tujuan untuk inemantauSr-90 yang berasal dari produk fisi yang berguna untuk datadasar (avval) sebelum instalasi nuklir di Bogor, di JawaTengah.

122

- Penelihan dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1998

PENGARUH MUSIM PANAS DAN MUSIM HUJAN TERHADAP APLIKASIFORMULASI TERKENDALI DIMETOAT PADA TANAMAN KEDELAI

Ulfa T. Syahrir, Ali Rahayu, M. Sulistyati,Sofnie M.CH, dan Made Sumatra


ABSTRAK

PENGARUH MUSIM PANAS DAN MUSIM HUJAN TERHADAP APLIKASI FORMULASITERKENDALI DIMETOAT PADA TANAMAN KEDELAI Formulasi terkendali dimetoat (0,0 dimetil s-(n-metil karbonil metil) fosforoditioat) di aplikasikan pada tanaman kedele dari varitas Willis, G-58, G-7, dan G-55.Dilakukan pengamatan terhadap serangan lalat bibit,ulat daun dan kerusakan polong serta residunya pada biji kedelaidan tanah. Pengukuran dilakukan dengan kromatografi gas menggunakan detektor fotometri nyala. Hasilnyainenunjukkan bahwa pada musim hujan kerusakan tanaman kedele karena serangan hama lebih rendah daripadamusim kemarau dan hasil yang didapat 7% lebih banyak.

ABSTRACT

THE EFFECT OF RAINY AND DRY SEASONS UPON THE APPLICATION OF CONTROLLED-RELEASE OF DIMETHOATE FORMULATION ON SOYBEAN PLANT. Controlled release formulation ofdimethoate (0,0 -dimetil s-(metil karbonil metil) fosforoditioate) was applicated on soybean varieties Willis, G-58, G-7, and G-55,The observation was made on damage leaves pod, and residue on seed and soil. The residue of dimethoatewas determined using Gas Chromatography with Flame Photometric Detector . The result on rainy season that damageleaves pod and small and soybean grain 7% more than dry season.

PENDAHULUAN

Kedelai merupakan komoditi yang penting selainberas, karena mengandung protein. Kebutuhan akan kedelaimeningkat terus, sehingga kita melakukan impor kedelaisebesar lebih kurang 52.000 ton dari Januari sanipai Maret1997 (1). Mengingat manfaat yang besar dari kedelai ini.Pemerintah mengusahakan bermacam-macam cara untukmelindunginya antara lain dengan menggunakan insektisidauntuk membasmi hama tanaman. Bentuk insektisida yangbanyak dipakai saat ini antara lain berbentuk serbuk(wettable powder) berbentuk cairan (emulsion concentrate)dan berbentuk butiran (granular), sedangkan aplikasinyaada yang disemprotkan dan ada yang ditaburkan padatanaman dimaksud (2,3).

Petani melakukan penyemprotan kadang-kadangberulang kali supaya tanaman terlindung dari seranganhama, hal ini kemungkinan akan menyebabkan pencemaranpadalingkungan sekitamya. Untuk mengatasi hal itu dibuatformulasi penglepasan insektisida terkendali yang dilapisimatrik kaolin dan perekat alginat. Perekat ini bertujuanmencegah insektisida dari degradasi awal sebelum mencapaisasaran. Selain dari itu matrik alginat akan melepaskaninsektisida secara terkendali sehingga aktifitas dankeberadaan insektisida itu lebih lama dibandingkan dengancara konvensional (4).

Dalam penelitian ini dipakai insektisida dimetoat(0,0 dimetil s-(n-metil karbonil metil) fosforoditioat) darijenis organofosfat untuk membasmi serangga yangmenyerang tanaman kedele yaitu hama penggerek polong

(etella zinconella) dan penggulung daun (lamprosenaindicata). Selain untuk membasmi hama tersebut .dimetoatjuga dipakai untuk membasmi hama pada tanaman jeruk,tebu, kentang, kopi, teh serta dipakai juga untuk menyemprotbahan bangunan (5).

Formulasi terkendali dimetoat ini dibuat berbentukgranular, di aplikasikan pada tanaman kedelai di daerahKuningan Jawa Barat, keinudian dilakukan pengamatansetelah tanam, yaitu serangan lalat bibit, penggerek polongdan tingkat kerusakan hama tersebut pada empat jenisvaritas kedele. Dari 4 jenis tersebut yang diradiasi adalahjenis G-58, G-7.G-55 dan jenis Willis tanpa radiasi. Padatanaman kedelai diberi perlakuan seperti yang dilakukanpetani yaitu pemberian insektisida endosulfan, klorpirifosdan monokrotofos, pemberian formulasi terkendali dantanpa perlakuan (kontrol).

BAHAN DAN METODE

Percobaan dilakukan di daerah Kuningan JawaBarat pada musim kemarau dan musim hujan Formulasidimetoat 5% dimasukkan bersamaan dengan bibit kedelaidari varitas Willis, G-58, G-7 dan G-55 yang telah diiradiasidengan dosis 0,5 kGy dengan laju dosis 60-80 Gray.Penanaman dilakukan pada petak yang berukuran 2x5dengan jarak tanam 40 x 15 cm dan disekelilingnyaditanamiborder Perlakuan dengan 3 variasi yaitu dengan perlakuanpetani atau normal dengan memberikan insektisidaklorpirifos, monokrotofos dan endosulfan, perlakuan dengan

123

Penelitian dan Pengembangan ApUkasi lsotop dan Radiasi, 1998-

fonnulasi terkendali di met oat 5% dan konlrol (tanpainsektisida) dengan masing-masing ulangan 3 kali.

Bahan kimia. Bahan kimia yang dipakai dalampenelitian ini adalah dimetoat yang berasal dari PT KrikrasB.A.S.F Jakarta, aseton, metanol, CH2CL2, alginat dankaolin yang berasal dari PT.Indah Keramik Tangerangukuran 35 mesh.

Pera la tan . Alat yang dipakai terdiri dariKromatografi Gas merk Shimadzu GC-7A dengan detektorfotometri Nyala.

Pembuatan formulasi. Alginat sebanyak 20 gramdilarutkan dalam air sedikit demi sedikit sampai terbentukjelly dan diaduk sainpai homogen, set elan itu dimasukkaninsektisida dimetoat sebanyak 47,5 gram dan diteruskanpengadukan sampai insektisida larut semuanya. Setelah ituditambahkan ke dalamnya kaolin sebanyak 312,5 gram dandihomogenkan. Setelah homogen larutan kental inidilewatkan melalui corong dan ditampung dengan larutanCaC12 0,5% ,terbentuk butiran dan dikeringkan pada suhukamar. Setelah kering siap untuk diaplikasikan padatanaman kedelai.

Penggunaan Formulasi Dimetoat pada TanamanKedelai. Fonnulasi dimetoat diberikan bersamaan denganpenanaman biji kedelai ke dalam lobang yang telahdisiapkan. Pengamatan dilakukan beberapa hari setelahtanam untuk melihat pertumbuhan kedelai dan seranganhama. Kemudian dilanjutkan dengan pengamatan hamapolong dan lalat bibit karena ha ma polong ini mengisap isipolong sewaktu mulai terbentuk, dan juga dapat menyerangsetelah polong terbentuk. Pengamatan selanjutnya terhadapberat kedelai sesudah panen.

Analisis Residu Dimetoat pada Tanah danKedelai. Tanah/kedelai sebanyak 20 gram diekstrak dengan100 ml diklormetan, didekantir, diuapkan dan dimurnikandengan memakai kolom kromatografi. Absorban yangdipakai adalah florisil dengan eluen diklormetan. Hasilpemurnian yang berbentuk larutan di uapkan, kemudianpelarut diganti dengan aseton, dan disuntikkan padaKromatografi Gas.


Pada Tabel 1, dapat dilihat bahwa intensitasserangan lalat bibit dan ulat daun pada musim kemarau lebihtinggi daripada musim hujan pada kondisi tanpa perlakuaninsektisida (Io), perlakuan dengan formulasi terkendalidimetoat, perlakuan oleh petani atau normal (In).Darikondisi diatas perlu diberikan insektisida karena serangansudah merata.

Pada Tabel 2, dapat dilihat bahwa kerusakankedelai karena serangan hama daun dan lalat bibit lebihrendah pada musiin hujan pada kondisi tanpa perlakuaninsektisida (Io), dengan formulasi terkendali (Id) danperlakuan normal (In).

Pada Tabel 3, dapat diketahui kerusakan hamakedelai yang disebabkan hama polong. Rata-rata kerusakanyang ditimbulkan pada musim hujan lebih rendah padamusim kemarau untuk ketiga perlakuan.

Dari Tabel 1,2, dan 3, disimpulkan bahwa musimdapat meinpengaruhi serangan dan kerusakan yangditimbulkan hama. Hal ini disebabkan karena hujan yangturun akan mematikan populasi hama yang terbentuk.

Pada Tabel 4, terlihat bahwa persentase beratkedelai pada hasil panen lebih banyak pada musim hujandaripada saat musiin kemarau untuk perlakuan tanpainsektisida (Io), fonnulasi terkendali (Id) maupun perlakuannormal (In).

Pada Tabel 5 dan 6, dapat dilihat bahwa residudimetoat, endosulfan, klorpirifos dan monokrotofos tidakterdeteksi pada biji kedelai maupun tanahnya. Hal inikemungkinan disebabkan oleh karena insektisida yangdigunakan adalah jenis organofosfat yang mudah terurai dilingkungan dan pemakaiannya sesuai dosis yang di anjurkan

PI.Dari hasil penelitian ini perbedaan dan fonnulasi

terkendali dengan pemberian secara normal seperti yangdilakukan petani belum terlihat beda yang nyata. Dari segiekonomis sangat menguntungkan karena pemakaiannyahanya 1 kali pada saat awal penanaman bibit kedelaisehingga mengurangi pencemaran lingkungan. Padapenggunaan secara normal pestisida disemprot selang 10hari pada masa tanamnya.

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapatdisimpulkan bahwa formulasi dimetoat bisa dipakai untukmengendalikan hama yang menyerang tanaman kedelai.Pada musim hujan serangan hama berkurang dibandingkandengan musim kemarau dan hasil panen yang didapat lebihbanyak. Penggunaan formulasi secara ekonomismenguntungkan karena hanya 1 kali penggunaan sampaipanen.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada SaudaraElida Djabir dan Patuan Sitorus atas bantuannya dalampenelitian ini. Penulis juga mengucapkan terima kasihkepada tim perkebunan Kuningan Jawa Barat yang telahmenyediakan lahan percobaan.

DAFTAR PUSTAKA

1. Biro Pusat Statistik (BPS), Jakarta 1997.

2. ANONIM, Pestisida Untuk Pertanian dan Kehutanan,Departemen Pertanian (1997).

3. AUDUSJL. J., The biological detoxification of hormoneherbicide in soil"' Plant & Soil 3 (1964).

4. GAN,J., HUSSAIN,M. and RATHOR, M.N., Behaviorof alginat kaolin based controlled release formulationof the herbicide thiobencarb in simulated ecosystem,pestic. Sci. 42 (1994).

5. MEISTER, T.R., Farm Chemical Handbook (1985).

124

_ Penelilian dan Ptngembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi. 1998

Tabcl 1. Intensitas serangan lalat bibit dan ulat daun

Var.

WilisG-58G-7

G-55

K

5555

Io

Lb

H

43,34,34,7

K

5555

Ud

H

3,73,72,74

K

4555

Id

Lb

H

4,33,32,74,3

K

5555

Ud

H

3,73,34,32,7

K

3554

In

Lb

H

34,345

K

5555

Ud

H

4,74,74,44

Keterangan: Io = tanpa perlakuan insektisidaId == perlakuan dengan formulasi terkendali dimetoatIn = perlakuan dengan klorpirifos, endosulfan, dan monokrotofos (normal petani)Lb = Lalat bibitUd = ulat daunK = musim kemarauH = musim hujan5 == serangan merata

Tabel 2. Tingkat kenisakan kedelai karena serangan ulatdaun dan lalat bibit (%)

Tabel 3. Tingkat kerusakan kedelai serangan hama polong

WilisG-58G-7

G-55

Io

K

26,643,331,641,6

H

12,312,716,712,3

Id

K

28,353,330,323,3

H

10,79,07,310,3

In

K

10,021,720,08,7

H

10,013,78,79,7

Varietas

WilisG-58G-7

G-55

K

4,33,03,75,0

Io

H

3,12,12,03,0

Id

K

3,72,75,04,3

H

3,02,72,02,5

K

4,03,03,72,7

In

H

2,42,12,22,0

Tabel 4. Berat biji kedelai yang tidak terserang (%)

WilisG-58G-7G-55

K

50614271

lo

H

60705075

Id

K

55515073

H

64626078

K

61505472

In

H

65566075

Tabel 5. Residu pestisida pada ianah saat panen

WilisG-58G-7

G-55

dimet.

ttdttdttdttd

K

e.sulfan

ttdttdttdttd

klorp.

ttdttdttdttd

monok.

ttdttdttdttd

dimet.

ttdttdttdttd

H

e.sulfan

ttdttdttdttd

klorp.

ttdttdttdttd

tnonok.

ttdttdttdttd

125

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Jsotop dan Radiasi, 1998-

Tabe] 6. Residu pestisida pada kedelai saat panen

Varielas

WilisG-58G-7G-55

dimet.

ttdttdttdttd

K

e.sulfan

ttdttdttdttd

klorp.

ttdttdttdttd

monok.

ttdttdttdttd

dimet

ttdttdttdttd

H

e.sulfan

ttdttdttdttd

klorp.

ttdttdttdttd

monok.

ttdttdttdttd

Keterangan: dimet. = dimetoat, e.sulfan = endosulfan, klorp. = klorpirifos,dan monok. = monokrotofos

DISKUSI

MADE SUMARTI K.

Apa yang diinaksud dengan formulasi terkendalidimetoat ?

ULFA T. SYAHRIR

Formulasi terkendali adalah sualu fonnulainsektisida yang dibuat menggunakan pengikat (alginat) danmatrik pengisi (kaolin) untuk membentuk formulasiinsektisida baru yang diharapkan dapat mencegahinsektisida ini dari degradasi awal dan penguapan olehmatahari sebelum mencapai sasaran (hama). Penglepasanfonnula insektisida ini dapat dikendalikan dan menjadimaksimal pada serangan hama meningkat, sehingga panenyang dihasilkan lebih baik.

HENDIG WINARNO

Kenapa serangan lebih berkurang pada musimhujan dibanding kemarau ?Saran : Lebih baik data yang ditulis dalam angkadilampirkan dalam bentuk grafik.

ULFA T. SYAHRIR

2. Apa yang men yebabkan pcrbedaan serangan pada musimhujan danmusim panas ?

ULFA T. SYAHRIR

1. Tujuan penggunaan formulasi terkendali :a. Supaya hasil pertanian didapat lebih banyak, karena

kita import kedele ± 70 % sampai tahun 1998.b. Mengurangi pencemaran lingkungan karena

pemakaian hanya sekali saja sampai panen.c. Menguntungkan dari segi ekonomis, dibandingkan

dengan formulasi yang biasa dipakai petani, biasanyamenggunakan insektisida setiap 10 hari sampaiserangan berkurang.

2. Karena ada hujan, larva hama yang terbentuk disiramdan mati.

WINARTI ANDAYANI

1. Apa ada perbedaan hasil pada empat varietas ?2. Kenapa hasil dengan formulasi terkendali agak rendah

dibandingkan dengan formulas] insektisida yangdigunakan petani ?

ULFA T. SYAHRIR

Hal ini disebabkan karena larva dari hama disiramhujan, sehingga menjadi mati.Terima kasih atas sarannya dan akan digunakan pada waktuyang akan datang.

HARYONO SUBAGYO

1. Apa tujuan penggunaan formulasi terkendali dimetoat,apakah terhadap hasil kedele atau yang lannya ?

1. Perbedaan hampir tidak ada.2. Pada penelitian ini kita melakukan uji dari formulasi

terkendali yang dibuat dan selanjutnya akandikembangkan dengan perbaikan pembuatan formulasiterkendali ini. Tetapi petani menggunakan intektisidaselang 10 hari sampai serangan hama tidak ada (panen),sedangkan kami menggunakan formulasi terkendali inisekali saja sampai panen.

126


ANALISIS TERMOGRAVIMETRI POLIMER CAMPURAN AKRILAT -VINILETER HASIL "CURING" SECARA RADIASI

Sugiarto Danu* dan Takashi Sasaki** ID0000134

* Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN** Takasaki Radiation Chemistry Research Establishment - JAERI, Takasaki, Jepang

ABSTRAK

ANALISIS TERMOGRAVIMETRI POLIMER CAMPURAN AKRILAT - VINIL ETER HASIL"CURING" SECARA RADIASI. Penelitian untuk menentukan sifat kestabilan termal lapisan polimer campuranakrilat dan vinil eter hasil "curing" secara radiasi telah dilakukan menggunakan analisis termogravimetri. Tiga macamoligoiner akrilat yaitu epoksi akrilat, uretan akrilat, dan polipropilen glikol diakrilat, serta monomer vinil eter yaitutrietilen glikol divinil eter (DVE-3), 1,4-sikloheksan dimetanol divinil eter (CHVE), dan butandiol monovinil eter(HBVE) dipakai dalam penelitian ini. Iradiasi dilakukan menggunakan mesin berkas elektron pada dosis antara 20dan 80 kGy dalam atmosfer nitrogen. Polimerisasi berlangsung melalui polimerisasi radikal dan kationik. Dalam halpolimerisasi kationik, campuran ditambah fotoinisiator difeniliodonium heksafluorofosfat (Ph2IPF6). Analisistermogravimetri dilakukan dalam atmosfer nitrogen dengan kecepatan aliran nitrogen 40 ml/menit dan kecepatanpemanasan 10 °C/menit dengan rentang suhu pengukuran antara 25 dan 500 °C. Hasil percobaan menunjukkan bahwacampuran polimer akrilat dan DVE-3 menghasilkan lapisan dengan kestabilan termal lebih tinggi dibanding campurandengan CHVE atau HBVE. Komposisi campuran akrilat dengan vinil eter, dan derajat ketidakjenuhan monomer vinileter, menentukan kestabilan termal polimer. Oligoiner epoksi akrilat dan polipropilen glikol diakrilat dalam campurannyadengan monomer vinil eter mempunyai 1 suhu awal dekomposisi termal sedangkan campuran uretan akrilat denganvinil eter mempunyai 2 suhu awal dekomposisi termal.

ABSTRACT

THERMOGRAVIMETRIC ANALYSIS OF THE POLYMER ACRYLATE - VINYL ETHERMIXTURE CURED BY RADIATION. An experiment on thermal stability of the polymer acrylate - vinyl ethermixture cured by radiation have been done using thermogravimetric analysis. Three kinds of acrylic oligomers i,e.,epoxy acrylate, urethane acrylate, and polypropylene glycol diacrylate, and vinyl ether monomers i.e., triethyleneglycol divinyl ether (DVE-3), 1,4 - cyclohexane dimethanol divinyl ether (CHVE), and butanediol monovinyl ether(HBVE) were used in the experiment. Reaction was taken via radical and cationic polymerisation. In case of cationicpolymerisation, diphenyliodonium hexatluorophosphate fotoinisiator was used in the formulation. Thermogravimetricanalysis was conducted in a nitrogen atmosphere at a flow rate of 40 ml/minute with a constant heating rate 10 °C andevaluation range were done from 25 to 500 "C. The results of thermogravimetric analysis showed that acrylate andDVE-3 mixture produced the polymer films with higher thermal stability than the mixture of acrylate with CHVE orHBVE. The composition of acrylate - vinyl ether mixture and degree of unsaturation of vinyl ether monomers influencedthe thermal stability of polymer. The mixture of epoxy acrylate - vinyl ether and polypropylene glycol diacrylate - vinylether have 1 initial decomposition temperature whereas the urethane acrylate - vinyl ether mixture has 2 initialdecomposition temperatures.

PENDAHULUAN

Pada umumnya bahan pelapis radiasi didasarkanpada molekul-molekul yang mengandung gugus fungsionalakrilat karena kecepatan pengeringannya ("curing") yangtinggi jika diiradiasi berkas elektron atau sinar-UV. MenurutGOLDEN [1], hanipir 95 % bahan pelapis radiasimerupakan senyawa akrilat, dan polimerisasi berlangsungmelalui reaksi ikatan silang radikal bebas. Sistem bahanpelapis yang mengandung monomer akrilat sebagai diluenmempunyai beberapa kelemahan karena monomer inimempunyai bau yang tajam, toksik, serta menyebabkaniritasi. Salah satu diluen reaktif yang mempunyai sifat iritasidan toksisitas rendah jika dibandingkan monomer akrilatadalah monomer vinil eter. Reaksi antara oligoiner akrilat

dengan monomer vinil eter dapat berlangsung melaluipolimensasi radikal, kationik, atau hibrida. Beberapapeneliti telah meinpelajari reaksi antara oligoiner akrilatdengan monomer vinil eter, baik dari segi kinetika,mekanismc reaksi, maupun sifat fisik dan mekanik lapisanhasil iradiasi [2-4]. Dalam aplikasinya sifat lapisan polimeryang dipakai sebagai bahan pelapis permukaan harus dapatmelindungi permukaan bahan dari pengaruh luar yangbersifat merusak, misalnya gesekan, panas, cuaca, bahankimia dan Iain-lain. Penekanan perlindungan ini tergantungpada keadaan yang dialami bahan tersebut selamapemakaiannya. Beberapa produk tertentu misalnya mebeldapur, "printedcircuit boards", reflektor, sel matahari, dansemua produk pelapisan yang inengalami pemanasanselama pemakaiannya, memerlukan lapisan yang

127

Penclihan Jan Pcngenibangan Aplikasi hotop dan Radiasi. 1998_

mempunyai kestabilan termal yang tinggi. Analisistermogravimetri merupakan metode yang paling pentinguntuk mempelajari kestabilan termal polimer.

Dalam penelitian ini dipelajari sifat termal lapisanpolimer campuran oligomer akrilat dan monomer vinil eterhasil "curing" menggunakan radiasi berkas elektron.Adapun oligomer akrilat yang dipakai adalah epoksi akrilat,uretan akrilat, dan polipropilen glikol diakrilat, sedangkanmonomer vinil eter yang dipakai adalah trietilen glikoldivinil eter, 1,4 - sikloheksan dimetanol divinil eter, danbutandiol monovinil eter.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Tiga macam oligomer akrilat yaitu epoksiakrilat, uretan akrilat, dan polipropilen glikol diakrilatmasing-masing dengan kode E A-1020, U-200 AX, dan APG-700 produksi Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. Jepang.Trietilen glikol divinil eter, 1,4-sikloheksan dimetanoldivinil eter dan butandiol monovinil eter, masing-masingdengan nama komersial Rapi-Cure DVE-3, Rapi-CureCHVE, dan Rapi-Cure HBVE serta buatan InternationalSpecialty Products, Ainerika Serikat. Fotoinisiator kationikgaram difenilliodonium heksafluorofosfat (Ph2IPF6)diperoleh dari TRCRE - JAERI, Takasaki, Jepang. Strukturkimia, berat molekul, dan fungsionalitas oligomer akrilatdan monomer vinil eter disajikan pada Tabel 1. Sebagaisubstrat lapisan dipakai plat baja tebal 1 mm.

Alat. Sumber radiasi yang dipakai adalah mesinberkas elektron tipe Curetron Model EBC-300 buatan NissinHigh Voltage, Jepang, mempunyai tegangan operasi 300kV dan arus 100 mA. Analisis termogravimetri dilakukanmenggunakan Themogravimetric Analyzer TGA-50 buatanShimadzu.

Percobaan. Komposisi campuran oligomer danmonomer, kondisi iradiasi, dan pembuatan contoh uji lapisantelah diuraikan pada percobaan sebelumnya [4]. Dalampercobaan ini konsentrasi fotoinisiator yang dipakai sebesar1 % berat dari campuran oligomer dan monomer.

Pengukuran dilakukan dalam atmosfer nitrogenpada kecepatan aliran 40 ml/menit, dengan kecepatanpemanasan 10 °C/menit, dan suhu pemanasan maksimum500 °C. Berat contoh uji antara 4 - 6 mg. Datatermogravimetri diperoleh dari gambar hubungan persenpengurangan berat versus suhu.


Suhu dekomposisi termal. Analisistermogravimetri campuran polimer akrilat - vinil eterdilakukan untuk mengetahui pengaruh jenis oligomerakrilat, monomer vinil eter terhadap kestabilan termallapisan yang diiradiasi pada dosis tertentu menggunakanradiasi berkas elektron. Pemilihan dosis tersebut didasarkanpada sifat fisik dan mekanik lapisan yang dihasilkan padapenelitian sebelumnya [4]. Menurut CHIANG dan CHIANG[5], suhu awal terjadinya dekomposisi termal To dan suhupada pengurangan berat 10 % (T|0) merupakan faktor

terpenting untuk mengetahui kestabilan termal suatupolimer. Suhu awal terjadinya dekomposisi termal terjadipada keadaan dimana contoh uji mulai mengalamikehilangan berat secara drastis. Keadaan ini dapat diamatidari melengkungnya kurva (termogram) secara mendadak.Semakin tinggi nilai To dan T|0, semakin tinggi kestabilantermal polimer.

Campuran Epoksi Akrilat dan Vinil Eter.Gambar 1 menunjukkan dekomposisi termal campuranepoksi akrilat dan vinil eter. Suhu dekomposisi padapengurangan berat 10 % (T|0) campuran EA-1020 / DVE-3yang diiradiasi pada dosis 20 kGy lebih tinggi dibandingcampuran EA-1020 / HBVE yang diiradiasi pada dosis 60kGy. Campuran tersebut dengan perbandingan 1:1mempunyai T10 masing-masing 345,1 °C dan 337,2 °C,sedangkan nilai To adalah 385,9 °C dan 389,9 °C. Nilai To

campuran EA-1020 / DVE-3 dengan perbandingan 1:1 dan2:1 adalah 345,1 °C dan 371,4 °C, sedangkan untukperbandingan yang sama dengan menggunakan monomerHBVE adalah 337,2 °C dan 345,0 °C. Dengan dosis lebihrendah yaitu 20 kGy, campuran epoksi akrilat dengan DVE-3 menghasilkan kestabilan lebih tinggi dibanding campurandengan HBVE yang diiradiasi pada dosis 60 kGy. MonomerDVE-3 mempunyai derajat ketidakjenuhan 2 (difungsional)sedangkan derajat ketidakjenuhan HBVE adalah 1(monofungsional). Semakin tinggi derajat ketidakjenuhanmonomer, semakin tinggi densitas ikatan silangnya.Semakin tinggi densitas ikatan silang, semakin tinggikestabilan termalnya [6].

Reaksi pembentukan kopolimer akrilat - vinil eterlebih banyak terjadi pada perbandingan 2:1 dibandingcampuran dengan perbandingan 1:1. Reaksi antara senyawaakrilat (poliester akrilat) dan monomer DVE-3 dimonitoroleh DECKER dan DECKER [7] dalam penelitiannyamenggunakan Spektroskopi RTIR (Real Time Infra Red).Ikatan rangkap hilang pada bilangan gelombang 1628cm' dan gugus akrilat hilang pada bilangan gelombang 1415cm1. Data tersebut memberi informasi bahwa sejak awalreaksi kopolimerisasi antara akrilat dan vinil eter sudahberlangsung, dan kemudian berhenti setelah konsentrasiakrilat dalam sistem sudah tinggal sedikit. Radikal akrilatlebih mudah bereaksi dengan ikatan rangkap akrilat,sedangkan radikal vinil eter hanya bereaksi dengan akrilat.CHAWLA dan JULIAN [8] mendapatkan bahwa dalamsistem campuran akrilat, maleat, dan eter, polimerisasigugus akrilat berlangsung lebih cepat dibanding campuranmaleat - vinil eter. Polimerisasi akrilat lebih dominandibanding polimerisasi vinil eter.Nilai To campuran EA-1020 dan DVE-3 pada perbandingan1:1 dan 2:1 masing-masing adalah 385,9 °C dan 395,1 °Csedangkan campuran EA-1020 dan HBVE denganperbandingan yang sama adalah 389,9 °C dan 399,3 °C.

Sifat dekomposisi termal lapisan campuran epoksiakrilat-vinil eter hasil "curing" melalui polimerisasi kationikterdapat pada Gambar 2. Pada dosis yang sama yaitu 20kGy, campuran EA-1020 / DVE-3 dengan perbandingan1:1 dan 2:1 nilai T |0 masing-masing adalah 186,9°C dan192,3 °C, sedangkan campuran dengan HBVE nilainya162,2 °C dan 175,5 °C. Hal ini menunjukkan bahwacampuran epoksi akrilat dengan DVE-3 menghasilkan

128

- Penelitian dan Ptngembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

polimer yang lebih stabil dibanding campuran denganHBVE. Nilai campuran kedua bahan tersebut berkisar antara382 °C dan 389 °C. Termogram pada Gambar 1 dan 2memberi informasi bahwa dengan adanya 1 harga To berartiada 1 kopolimer dengan berat molekul tertentu yangmerupakan komponen terbesar daiam lapisan tersebut.Polimerisasi radikal epoksi akrilat menghasilkan lapisandengan kestabilan termal lebih tinggi dibanding polimerisasikationik.

Campuran Uretan Akri lat - Vinil Eter.Dekomposisi tennal campuran uretan akrilat dan vinil eterhasil "curing" melalui polimerisasi radikal disajikan dalamGambar 3. Adanya 2 puncak pada setiap termogrammenunjukkan bahwa sistem campuran U-200AX danmonomer vinil eter menghasilkan 2 komponen polimerterbesar. Nilai suhu awal dekomposisi pertama (To), T10

dan suhu awal dekomposisi kedua ( T ^ campuran U-200AX/DVE-3 (1:1) yang diiradiasi pada dosis 80 kGy masing-masing adalah 268,8, 282,6, dan 363,8 °C, sedangkancampuran dengan perbandingan 2:1, nilainya masing-masing adalah 279,2, 293,8, dan 381,6 °C. Pada kondisiyang sama, lapisan U-200AX dan HBVE menghasilkanpolimer dengan nilai (T0)r T |0, dan (To)2 yang lebih rendahdibanding campuran dengan DVE-3.

Gambar 4 menunjukkan dekomposisi termalcampuran U-200AX dan vinil eter hasil reaksi polimerisasikationik. Seperti halnya pada polimerisasi radikal, campuranU-200AX dan vinil eter menghasilkan 2 nilai To.Perbandingan campuran 2:1 menghasilkan polimer dengankestabilan termal lebih tinggi dibanding campuran 1:1.Derajat ketidak jenuhan monomer DVE-3 yang lebih tinggidibanding HBVE menghasilkan campuran dengankestabilan termal yang lebih tinggi pula

Campuran Polipropilen Glikol Diakrilat - VinilEter. Dekomposisi termal campuran polipropilen glikoldiakrilat (APG-700) dan vinil eter hasil reaksi polimerisasiradikal pada dosis 80 kGy disajikan pada Gambar 5. BaikDVE-3 maupun CHVE merupakan monomer difungsionalsedangkan HBVE adalah monomer monofungsional. NilaiTI0 dan To campuran APG-700 / DVE-3 denganperbandingan 2:1 masing-masing adalah 322,0 dan 349,8°C sedangkan campuran dengan CHVE pada perbandinganyang sama mempunyai T10 dan To masing-masing 228,4dan 349,7 OC. Campuran APG-700 / HBVE mempunyaiT10 dan To lebih rendah yaitu 219,9 dan 237,1 °C. Demikianjuga hasil pengukuran dekomposisi termal cainpuran APG-700 dan vinil eter hasil polimerisasi kationik (Gambar 6).Kestabilan termal campuran hasil polimerisasi kationik lebihtinggi dibanding yang dihasilkan melalui polimerisasiradikal. Nilai T10 Campuran APG-700 dengan DVE-3,CHVE, dan HBVE masing-masing adalah 322,6, 334,2, dan317,1 °C sedangkan nilai To masing-masing adalah 363,0,367,2, dan 354,4 °C. Dengan menggunakan SpektroskopiRTIR, DOUGHERTY dan CRIVELLO [9], mempelajarifraksi-gel hasil "curing" polimerisasi kationik beberapamonomer vinil eter. Disimpulkan bahwa vinil eter denganrantai utama hidrokarbon seperti CHVE dan HDDVE(heksandiol divinil eter) mempunyai reaktivitas yang tinggikarena tidak ada eter nukleofilik dalam monomer. Hal inidiketahui dari berkurangnya penyerapan IR pada bilangan

gelombang 1635 cm-1 dengan cepat selama reaksipolimerisasi.

KESIMPULAN

Hasil pengukuran analisis termogravimetriterhadap polimer campuran akrilat - vinil eter dapatdisimpulkan sebagai berikut.1. Kestabilan termal polimer campuran oligomer akrilat-

monomer trietilen glikol divinil eter (DVE-3) atau 1,4-sikloheksan dimetanol divinil eter (CHVE) lebih tinggidibanding campuran dengan butandiol monovinil eter(HBVE). Komposisi cainpuran akrilat - vinil etermenentukan kestabilan termal polimer yang dihasilkan.

2. Campuran epoksi akrilat - vinil eter dan polipropilenglikol diakrilat - vinil eter menghasilkan 1 macamkopolimer sedangkan campuran uretan akrilat - vinileter menghasilkan 2 macam kopolimer yang merupakankomponen terbesar dari berbagai jenis polimer yangdihasilkan. Hal ini dapat diketahui dari jumlah suhu awalterjadinya dekomposisi termal.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepadapemerintah Jepang yang telah memberi dana penelitianmelalui "Science and Technology Agency ExchangeProgram", dan seluruh staf di Takasaki Radiation ChemistryResearch Establishment, JAERI, Takasaki, yang telahmembantu penelitian ini hingga selesai.

DAFTAR PUSTAKA

1. GOLDEN, R., "Overview and trends in radiation curingtechnology", Proceedings RadTech Europe '89,Florence (1989) 11.

2. LAPIN, S. C , NOREN, G, K., and ZAHORA, E, P., "Non-acrylate UV curable wood coatings",Proceedings of RadTech North America '94, Vol. IOrlando (1994) 621.

3. ANSELL, J. M., " Safety assesment of a new reactivediluent : Triethylene glycol divinyl ether ",Proceedings of RadTech North America '90,Northbrook(1990).

4 DANU, S., dan SASAKI, T., "Sifat fisik dan mekanikcampuran akrilat - vinil eter yang diiradiasi berkaselektron", Pertemuan Ilmiah Penelitian danPengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi 1996/1997, Jakarta (1997), belum diterbitkan.

5. DANU, S., SUNDARDI, F., TRIMULYADI, G.,KICKY, L.T.K., ANUNARNI, A., dan DARSONO,"Radiation curing of commercial aery late andpolyester based compound for surface coating",

129


Proceedings First Indonesia-JICA PolymerSymposium Cum - Workshop, Research andDevelopment Centre for Applied Physics LIPl andJapan International Cooperation Agency, Bandung(1989) 160.

6. DANU, S., MARSONGKO, M , dan SUMARTI, M ,"Karakterisasi film prapolimer akrilat Synocure3131 hasil iradiasi berkas elektron", ProceedingsSeminar Sains dan Teknologi Nuklir, Bandung(1994)347.

7. DANU, S., and MARSONGKO, M., "Effect of acrylatemonomers on thermal stability of electron bean-cured polyester acrylate", Proceedings SecondASEAN - JAPAN Symposium on Polymers,Bandung (1992) 165.

8. CHIANG, W. J., and CHIANG, W. C , Condensationpolymerization of multifunctional monomers andproperties of related polyester resins, J. Of Appl.Pol. Sc. 35 6(1988) 1433.

9. THALACKER, V.P., and BOETTCHER, T.E.,Radiation curing for thermal stability, RadiationCuring, November (1985) 2.

10. DECKER, C , and DECKER, D., "Kinetic andmechanistic study of the UV-curing of vinyl etherbased systems", Proceedings of RadTech NorthAmerica '94, Vol. I Orlando (1994) 602.

11. CHAWLA, C. P., and JULIAN, J. M , "Photocopolymerization behaviour of vinyl ether, maleate, andacrylate systems", Proceedings of RadTechNorthAmerica '94, Vol. I Orlando (1994) 617.

12. DOUGHERTY, J. A., JURZAK, E. E., VARA,F.J.,and BURLANT, W. J., "Vinyl ethers : Keymonomers for radiation curable coatings",Proceeding of RadTech Asia '93, Tokyo (1993)106.

130

.Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

Tabel 1. Struktur kimia, berat molekul, dan derajat ketidak jenuhan oligomer akrilat dan monomer vinil eter

Bahan kimia Struktur kimiaBerat Derajat keti-

molekul dak jenuhan

Epoksi akrilat(E A-1020)

Uretan akrilat(U-200AX)

Polipropilenglikol diakri-lat

(APG-700)

Trietilen gli-kol divinileter

(DVE-3)

1,4- Siklohek-san dimetanoldivinil eter

(CHVE)

Butandiol mo-novinil eter

(HBVE)

O OH OH O

I I II ICH2=CH-C-O-CH2-CH-R-CH-CH2-O-C-CH=CHJ

CH,

520

CH, OH

CH3 CH,

CH2=CHCOO -(CHCH2O)m-(CH2CHO)n - OCCH=CH2

m +"n = 12

CH2=CH- (O-CH2 -CH2), - O - CH=CH2

CH2-O-CH=CH2

CH2=CH - O - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - OH

2720

808

202

166

126

131


0

10

S 25au

aMMCctU&

50

S* 75

100

- EA-1

-- EA-1020/DVE-3•- EA-1020/HBVE :

- EA-1020/HBVE :

1/12/1

1/12/1

; 20 kGy; 20 kGy60 kGy60 kGy

100 200

Suhu, °C

300 500

Gambar 1. Dekomposisi tennal polimer campuran epoksi akrilat - vinil eter hasil reaksi polimerisasi radikal.Kecepatan pemanasan : 10 °C/menit. Kecepatan aliran N2: 40 ml/menit.

0

10

2

50

bO

c75

100

EA-1020/DVE-3 : 1/1EA-102O/DVE-3 : 2/1EA-1020/HBVE :1/1EA-10 20/HBVE : 2/1

100 200 300 ifOO 500

Suhu, C

Gambar 2. Dekomposisi termal polimer campuran epoksi akrilat - vinil eter hasil reaksi polimerisasi kationik dengankonsentrasi fotoinisiator Ph2IPF61 %, pada dosis 20 kGy.Kecepatan pemanasan : 10 °C/menit. Kecepatan aliran N2: 40 ml/menit.

132

- Peneiitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

> * .

•PatUft

0

10

25

g 50

§

a 75

100

— U-200AX/DVE-3 : 1/1- U-200AX/DVE-3 : 2/1

— U-200AX/HBVE : 1/1— U-200AX/HBVE : 2/1

100 200

Suhu,

300 1+00 500

Gambar 3. Dekomposisi tennai polimer cainpuran uretan akrilat - vinil eter hasil polimerisasi radikal pada dosis80 kGy. Kecepatan pemanasan : 10 °C/menit. Kecepatan aliran N2: 40 ml/menit.

ft

c!? 50

c75

100

U-2O0AX/DVE-3 : 1/1U-2O0AX/DVE-3 : 2/VU-200AX/HBVE : 1/1U-200AX/HBVE : 2/1

100 200 300 ^00 500Suhu, C

Gambar 4. Dekomposisi termal polimer campuran uretan akrilat - vinil eter hasil polimerisasi kationik dengankonsentrasi fotoinisiator Ph2IPF6 1 %, pada dosis 80 kGy.Kecepatan pemanasan : 10 °C/menit. Kecepatan aliran N2: 40 ml/menit.

133

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi, 1998-

0

10

25

B

1 5 0Of

75

100

-700/DVE-3 : 2/1APG-700/CHVE : 2/1APG-700/HBVE : 2/1

100 200Suhu, C

300 500

Gambar 5. Dekomposisi termal polimer campuran polipropilen glikol diakrilat - vinil eter hasil polimerisasi radikalpada dosis 80 kGy. Kecepatan pemanasan : 10 °C/menit. Kecepatan aliran N2 : 40 ml/menit.

0

10

2 25.oca

u

cv

100

APG-7OO/DVE-3 : 2/1APG-700/CHVE : 2/1APG-700/HBVE : 2/1

100 200 300Suhu, °C

1*00 500

Gambar 6. Dekomposisi tennal polimer campuran polipropilen glikol diakrilat - vinil eter dengan konsentrasifotoinisiator PhjIPF^ 1 %, pada dosis 20 kGy.Kecepatan pemanasan : 10 °C/menit. Kecepatan aliran N2: 40 ml/menit.

134

. Penelitian dan Pengembangan Aplikasi hotop dan Radiasi, 1998

DISKUSI

SUTARMAN

1. Apakah yang dimaksud dengan atmosfer nitrogen ?2. Mengapa campuran tersebut hams ditambah Ph2IPF6,

karena menurut pengetahuan saya fotoinisiatordigunakan pada mesin ultraviolet ? Mohon penjelasan.

SUGIARTO DANU

1. Atinosfer nitrogen maksudnya proses berlangsung dalamkeadaan dilingkungi oleh gas nitrogen dengan jalanmengalirkan gas nitrogen, yaitu pada proses "curing"lapisan dan pada saat pengukuran kestabilan termaldengan TGA.

2. Fotoinisiator Ph2IPF6 dipakai pada penelitian ini untukmembandingkan sifat termal lapisan hasil "curing"dengan inekanisine polimerisasi radikal dan polimerisasikationik. Tanpa fotoinisiator, mekanisme melaluipolimerisasi radikal, sedangkan mekanisme melaluipolimerisasi kationik jika ditambah fotoinisiator.Fotoinisiator kationik dapat digunakan dengan radiasiberkas elektron karena incnurunkan dosis yangdiperlukan untuk "curing".

MARGA UTAMA

1. Mengapa Tl0 yang dibandingkan, bukannya T50. Apadasar pemikirannya ? Mohon penjelasan.

2. Biasanya dengan mengetahui Tso akan dapat dihitungwaktu paruh (setengah kehilangan berat). Apakah waktukehilangan berat diteliti ?

SUGIARTO DANU

1. T10 dan To dipelajari berdasarkan teori dari CHIANGdan CHIANG, pustaka (5). To suhu yang paling pentinguntuk menentukan kestabilan termal karenamenunjukkan kestabilan termal kopolimer yangmerupakan komponen terbesar dalam campuran tersebut.

2. Penelitian ini lebih menekankan pada kestabilan tertnalterhadap perubahan suhu. Dapat juga pengukurandilakukan dengan kestabilan termal pada suhu konstan(pengukuran isotermal).

RAHAYU Ch.

1. Apakah hasil penelitian Anda ini sudah diaplikasikanke industri sebagai bahan pelapis permukaan ?

2. Desain penelitian yang sama, apakah bisa digunakanoligoiner dan vinil eter produksi lokal, supaya lebihekonomis ? Contohnya di Jepang.

SUGIARTO DANU

1. Penelitian ini sudah diaplikasikan oleh beberapa industrikertas dan plastik, tetapi tidak terlalu banyak dan bahanpelapis ini lebih cocok untuk pelapisan bahan yang lentur(fleksibel).

2. Dengan desain penelitian yang sama, oligoiner danmonomer vinil eter akan lebih ekonomis jikamenggunakan produksi lokal, tetapi sepengetahuan kamibeluin ada produksi lokal.

GATOT TRIMULYADI

Dari hasil penelitian Anda, jika akan diaplikasikanke substrat apa yang terbaik, kayu, logam, atau kertas, ataudapat dipergunakan dengan baik untuk semua substrat ?

SUGIARTO DANU

Senyawa vinil eter lebih tepat untuk bahan-bahanyang fleksibel, inisalnya kulit, kertas, plastik, dll. Jikadicampur dengan akrilat senyawa vinil eter menghasilkanlapisan dengan sifat diantara sifat senyawa akrilat (keras,kuat, dan tahan terhadap bahan kunia) dan sifat vinil eter(ulet dan lentur). Salah satu sifat yang menonjol vinil eteradalah adesi yang baik terhadap logam karena kontraksibahan tersebut relatif kecil dibanding senyawa akrilat.

135

-Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radian, 1998

KARAKTERISASI HIDROGEL POLI(VINIL ALKOHOL) (PVA) HASILPOLIMERISASIRADIASI

Erizal dan Rahayu C.

Pusat Aplikasi isotop dan Radiasi, BATANID0000135

ABSTRAK

KARAKTERISASI HIDROGEL PVA HASIL POLIMERISASI RADIASI. Telah dilakukankarakterisast hidrogel Poli(vinil alkohol) (PVA) hasil polimerisasi menggunakan iradiasi gamma. Larutan PVA dalamair 10% hasil pemanasan otoklaf, dihomogenkan, selanjutnya diiradiasi dengan sinar gamma pada dosis 0, 20, 30, 40,dan 50 kGy (laju dosis 5 kGy/j). Dari hasil evaluasi didapatkan bahwa hidrogel PVA hasil iradiasi membentukstruktur ikatan silang ditunjukkan dengan nilai fraksi gel yang menaik dengan menaiknya dosis iradiasi. HidrogelPVA dalain air menunjukkan kenaikkan nilai rasio swelling pada perubahan suhu dari 10 hingga 40 °C, sebaliknyanilai rasio swelling menurun dengan tajam pada perubahan suhu > 40 °C. Selain daripada itu hidrogel PVA menunjukkansifat reaksi asam -basa, rasio swelling hidrogel PVA yang pada lingkungan asam (pH 1,2 - 7,4) mempunyai nilairelatif sama, menaik pada lingkungan basa (pH 9,5) dan swelling-deswelling profil hidrogel pada perubahan suhu danpH menunjukkan pola yang reversibel. Rasio swelling hidrogel PVA dalam air lebih besar dibandingkan dalam pelarutorganik (etanol). Pada pengujian SEM terlihat hidrogel PVA mempunyai struktur pori.

ABSTRACT

CHARACTERIZATION OF POLY(VINYL ALCOHOL)(PVA) HYDRO-GEL PREPARED BYRADIATION POLYMERIZATION. In the effort to synthesis a hydrogel by radiation polymerization, a solution ofPVA was irradiated by gamma rays. A 10 % w/v PVA solution in destilled water was irradiated by gamma rays withthe doses of 0, 20, 30, 40, and 50 kGy (dose rate 5 kGy/h ). It was found from the gel fraction measurement that PVAcrosslinking sructure increases with increasing irradiation dose. The swelling ratio of hydrogel increased with increasingtemperature in a range of 10-40 °C, but decreased sharply at temperatures higher than 40 "C. PVA hydrogel stillshowed an acid-base properties in which as the pH of the system change from acid (pH 1.2- 7.4) to base (pH 9.5), theratio swelling of hydrogel changes significantly. The swelling-deswelling of hydrogel at temperatures and pHs changeshowed a reversible profile. The swelling ratio of hydrogel was more higher in destilled water than in ethanol. At themeasurement of SEM, the hydrogel showed a porous structure.

PENDAHULUAN

Penelitian yang berkaitan dengan sintesis hidrogel,terutama ditujukan untuk pemakaiannya sebagai bahanbiomaterial khususnya di bidang fannasi, kedokteran, dankimia klinis pada beberapa tahun belakangan ini sedangdilakukan dengan intensif. Misalnya hidrogel dapat dipakaisebagai bahan kosmetika (shower gel & pembalut), pembalutluka, imobilisasi zat pewangi, imobilisasi zat bioaktif (sell,obat, enzim) dan yang paling menonjol adalah sebagai"intelegent" material (peka suhu, pH, arus listrik, bau)(1-6). Poli(vinil alkohol) (PVA) dengan rumus molekul -[CH2-CH(OH)-]n- merupakan salah satu jenis polimerhidrofilik yang tidak toksis, tidak lamt dalain air, dan larutdalam air panas > 80 °C pada batas konsentrasi < 20 % (b/v). PVA yang dipolimerisasi cara pemanasan, menghasilkangel yang jika dikeringkan pada suhu kamar menghasilkanfilm transparan. Namun demikian, film ini dapatmenggembung kembali dalam air berupa gel yang rapuh.

Kegunaan radiasi sinar gamma atau mesin berkaselektron tidak hanya diketahui dapat digunakan untuksterilisasi, tetapi dapat juga untuk menghasilkan radikalbebas yang dapat menginduksi reaksi polimerisasi dari

monomer atau polimer menghasilkan suatu struktur polimertigadimensi (crosslinking), dan reaksi menggunakan radiasiini relatifaman, tidak toksis, dandosis radiasi dapat dikontrol.Selain daripada itu pemakaian radiasi relatif ekonomisdalam pembuatan bahan biomatcnal, karena reaksi kimia,"shaping", "molding" dan imobilisasi zat bioaktif (enzim,obat, sel) dapat dilakukan dengan serentak (7,8).

Penelitian ini bertujuan mensintesis hidrogel PVAdengan cara radiasi dan mempelajari karakter fisika-kimianyaa.l. fraksi gel, pengaruh suhu, pH, dan pelarut terhadap rasioswelling, swelling-deswelling profilnya terhadap perubahansuhu dan pH serta pengamatan struktur pori menggunakanScanning Electron Microscope (SEM).

BAHAN DAN METODE

Bahan. Poli(vinil alkohol) (PVA) produksiKURARAY Co. Jepang dengan derajat polimerisasi = 1700,dan angka penyabunan = ± 99 %. Pereaksi kimia lainnyaadalah kualitas p.a.

Pembuatan hidrogel PVA. 2 ml larutan PVA 10%dalam bbtol ukuran 5 ml hasil pemanasan dalam otoklaf

137


pada suhu 120 °C selama 30 menit, diiradiasi dengan sinargamma pada dosis 20,30,40, dan 50 kGy (Iaju dosis 5kGy/j).

Uji fraksi gel hidrogel. Hidrogel hasil iradiasiselanjutnya direndam dalam air panas (± 90 °C) selama 8jam. Kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 60 °Chingga berat konstan. Fraksi gel dihitung dengan persamaanberikut;

Fraksi Gel = W,/Wo X 100 % (1)Wo = berat bahan sebelum iradiasiW, = berat hidrogel kering

Uji rasio swelling hidrogel terhadap perubahansuhu Hidrogel hasil iradiasi dicuci dengan pelarut etanoluntuk menghilangkan zat-zat yang tersisa dan polimer yangtidak berikatan silang, selanjutnya dicuci dengan air suling.Kemudian hidrogel direndam dalam air suling pada suhu10 °C selama 24 jam, lalu air permukaan hidrogeldikeringkan dengan kertas saring, kemudian ditimbang.Selanjutnya hidrogel direndam pada suhu 20 °C selama 24jam, ditimbang kembali. Pekerjaan yang sama seperti inidilakukan untuk pengujian suhu lainnya. Selesai pengujiansuhu, hidrogel dikeringkan dalam oven pada suhu 60 °Chingga berat konstan. Rasio swelling hidrogel dihitungberdasarkan persamaan berikut;

Rasio swelling = W2/W3 (2)W2 = berat hidrogel dalam keadaan swellingW, = berat hidrogel kering

Uji rasio swelling hidrogel terhadap perubahanpH. Hidrogel hasil iradiasi dicuci dengan pelarut etanoluntuk menghilangkan zat-zat yang tersisa dan hidrogel yangtidak berikatan silang, selanjutnya dicuci dengan air suling.Kemudian hidrogel direndam dalam larutan dengan pH 1,2selama 24 jam, lalu air permu-kaan hidrogel dikeringkandengan kertas saring, lalu ditimbang. Selanjutnya hidrogeldirendam dalam larutan pH 7,4 selama 24 jam, dikeringkandan ditimbang kembali. Pekerjaan yang sama seperti inidilakukan untuk pengujian pH 9,5. Selesai pengujian pH,hidrogel dikeringkan dalam oven pada suhu 60 °C hinggaberat konstan. Rasio swelling hidrogel dihitung berdasarkanpersamaan 2.

Pengamatan pori-pori hidrogel dengan SEM(Scanning Electron Microphotograph). Hidrogel hasiliradiasi dicuci dengan etanol, selanjutnya dicuci dengan air,lalu direndam pada suhu 30 °C selama 24 jam. Lalu disimpanpada suhu -40 °C selama 24 jam, kemudian dikeringkandalam freeze-dryer CHRIST buatan Jerman selama 4 hari.Matriks hdrogel selanjutnya dipotong dengan ukurantertentu, lalu dilapisi emas. Selanjutnya dilakukanpemotretan menggunakan SEM buatan JEOL.

PEMBAHASAN

Pengikatan silang PVA. Kelarutan polimer PVAdalam air pada suhu ruang relatif kecil, tetapi larut dalamair panas pada limit konsentrasi < 20 % (b/v). Ragam

konsentrasi polimer/monomer setelah mengalami prosesbaik secara fisika.kimia, atau radiasi untuk pembuatan bahanbiomaterial akan mempengaruhi sifat fisiknya a.l. rasioswelling, penampilan, kelengketan, dan tensile strength(9,10). Misalnya untuk membuat membran digunakankonsentrasi 15 hingga 20 % (4). Pada Gambar 1 disajikanpengaruh dosis iradiasi terhadap fraksi gel hidrogel PVA.Menaiknya dosis iradiasi hingga 50 kGy menyebabkanmenaiknya fraksi gel dari hidrogel PVA sebesar 83 %.Pengaruh iradiasi terhadap suatu polimer /monomer dalamlarutan air telah banyak dibahas oieh beberapa peneliti (11-13). Pada umumnya pengaruh radiasi terhadap sistim larutanrelatif sukar sekali mencapai nilai fraksi gel hingga 100 %,hal ini disebabkan adanya oksigen dalam air /lingkungandari sistim yang mengganggu reaksi polimerisasi danterjadinya kemungkinan degradasi dari senyawa pada dosisyang relatif tinggi. Poli(vinil alkohol) dengan rumus molekul-(-CH-C(OH)H-)n-, ditinjau dari struktur kimia mempunyaiproton tersierdekat gugus -OH yang reaktif (mudah lepas).Hal ini juga ditunjang hasil pengujian menggunakanSpectrometer Nuclear Magnetic Resonansi (NMR) ,yaitudidapatkan bahwa konsentrasi gugus metin dari hidrogelPVA menurun dengan menaiknya dosis iradiasi (14). Olehkarena itu dapatlah diduga reaksi yang terjadi antara molekulPVA pada larutan PVA yang membentuk ikatan silangakibat radiasi adalah sebagai berikut:

'Co-(CH2-CH-)n-.

OH

n,m = bilangan bulat

-(CH2-CH-)n—(CH2-CH-)m-... (3)

OH OH

Pengaruh suhu t e r h a d a p rasio swelling.Pengaruh suhu terhadap rasio swelling hidrogel PVA hasiliradiasi disajikan di Gambar 2. Terlihat bahwa pada rentangsuhu 10-40 °C, rasio swelling hidrogel menaik sebesar20 %. Sedang pada rentang suhu 40-60 °C, menaiknyasuhu menurunkan swelling rasio sebesar 25 %. OKANOdkk. (15) melaporkan mengenai adanya 2 jenis ikatan yangterdapat pada hidrogel, yaitu ikatan intra molekuler (molekulpolimer dengan molekul polimer) yang dapat berupa ikatanhidrofobik dan ikatan hidrogen antar molekuler (polimerdengan pelarut /air). Pada kenaikan suhu dari 10 hingga40 °C diduga ikatan hidrogen intra molekuler (polimer-polimer) yang mengontrol rasio sweling berubah denganmenaiknya suhu hingga 40 °C menjadi ikatan hidrogen antarmolekuler (polimer-air) (15). Terlihat bahwa denganmenaiknya suhu, rasio swelling hidrogel menaikan. Sedangkenaikkan suhu dari 40-60 °C, ikatan hidrogen antarmolekuler pecah menjadi ikatan intra molekuler yangdisertai penciutan ukuran diameter pori, hal ini mungkinyang menyebabkan rasio swelling menurun denganmenaiknya suhu.

Pengaruh pH terhadap rasio swelling. Pengaruhperubahan pH terhadap rasio swelling hidrogel PVAdisajikan di Gambar 3. Terlihat bahwa pada rentang pH1,2- 7,4 (suasana asam) nilai rasio swelling hidrogel relatifkonstan, sedang dengan menaiknya pH larutan dari 7,4

138

_ Penelitian dan Hengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. / 998

hingga 9,5, nilai rasio swelling menaik dengan tajam sebesar30%. Pada umuinnya reaksi kimia yang terjadi dari suatupolimer didominasi oleh gugus-gugus fiingsi dari senyawaasalnya (monomer). Pada senyawa Poli(vinil alkohol) (PVA)yang mempunyai gugus OH bebas dalam air dapatmelepaskan H+ reaksinya adalah sebagai berikut (pers.reaksi 4 ) ;

HH2O |

-(CH2-C-)n > -(CH2-C-)n--+ H3-O+ (4)

OH O"

Reaksi ini merupakan reaksi hidrolisis seperti reaksihidrolisis asam lemah. Oleh karena itu, hidrogel PVA dalamsuasana asam (pH =1,2 dan 7,4), terjadi reaksi protonasimembentuk molekul kation, II, yang relatif lebih "steric"dibandingkan molekul asal, I. Pembentukkan molekul kationhidrogel ini disebut sebagai reaksi pengendapan (15).Sebagai akibatnya molekul-molekul air yang pada mulanyamengelilingi molekul asal, I, dan inembentuk ikatanhidrogen akan terdorong keluar pada molekul hidrogel yangterprotonasi, dan akibatnya nilai rasio swelling hidrogelrelatif kecil. Sedang dalam iingkungan basa dengan pH =9,5,reaksi hidrogel dinyatakan pada pers. reaksi 6.

HI

-(CH2-C-)n-I

OH(I)

H

I(CH2-C-)0- -

IOH

(D

HI

->-(CH2-C-)n~

IHO+H

(ID

H

(5)

->-(CH2-C-)n--I

O"(III)

(6)

Reaksi ini bergeser kearah kanan dan inembentuk anionhidrogel, III, reaksi ini disebut sebagai reaksi disosisasi (15).Pada kondisi ini, hidrogel anionik relatif kurang "steric"dibanding molekul asal, I, mengakibatkan lebih banyakinolekul air mengelilinginya dan membentuk ikatanhidrogen. Sehingga rasio swelling hidrogel menaik, hal inimungkin yang menyebabkan rasio swelling hidrogel menaikpada suasana basa (pH = 9,5).Profil pengaruh asam-basa (deswelling-swelling) terhadapsifat fisik hidrogel PVA hasil iradiasi dapat digambarkansebagai berikut (Gambar 5).Berdasarkan sifat pola swelling-deswelling profil hidrogelPVA ini dapat digunakan untuk mengabsorpsi dan desorpsizat -zat kimia dalam Iarutan dengan cara mengubah pHdari sistem dari suasana asam ke basa atau sebaliknya.Pada Gainbar 6 disajikan profil swell ing-deswelling hidrogelPVA yang diuji pada suhu 10-30 °C dan 30-10 °C Terlihatbaliwapengujian ulang sampai 2 kali terjadi kenaikkan nilairasio swelling, dan pada pengujian selanjutnya relatifkonstan. Pada pengujian ulang 1 sampai 4 kali terlihat nilai

rasio swelling hidrogel menaik, hal ini mungkin disebabkanpadaawal pengujian ini terjadi hidrasi dari hidrogel hinggadicapai keadaan konstan pada pengujian selanjutnya.

Pengaruh pengujian ulang dari hidrogel PVA padaperubahan pH 7,4 - 9,5 disajikan di Gambar 6. Terlihatbahwa pada pH 7,4 rasio swelling hidrogel PVA relatif lebihkecil dibandingkan nilai rasio swelling pada pH 9,5, danpada pengujian ulang selanjutnya terlihat bahwa profitswelling-deswelling relatif stabil. Dengan demikian dapatlahdikatakan bahwa hidrogel PVA ini dapat bereaksi dalamsuasana asam dan basa membentuk suatu reaksikesetimbangan, yang reaksinya dapat digambarkan sebagaiberikut;

H2O-(CH:

H1

r C - ) n - - -1 <

OH

H+

OH"

> -(CH

H

12-C-)~

1O"

Pada aplikasinya, pengaruh pelarut terhadap nilai rasioswelling hidrogel memegang peranan penting, misalnyadalam pemakaian hidrogel sebagai matriks imobilisasi zat-zat bioaktif seperti enzim.sel, obat atau sebagai membran.Rodrigues melaporkan mengenai nilai rasio swelling kaitandengan pengaruh pelarut (16). Pada dasarnya faktor yangmempengaruhi nilai rasio swelling hidrogel terhadappengaruh pelarut adalah nilai parameter kelarutan hidrogeldan pelarut. Makin besar perbedaan nilai parameter kelarutanhidrogel dan pelarut, maka nilai rasio swelling hidrogelmenurun (terjadi penciutan hidrogel). Pada Gambar 7disajikan pengaruh pelarut air, etanol dan campurannyaterhadap nilai rasio swelling hidrogel PVA, terlihat bahwarasio swelling hidrogel PVA menurun dengan menaiknyakonsentrasi etanol.

Pada Gambar 8 disajikan mikrophotograf darihidrogel PVA. terlihat bahwa hidrogel PVA mempunyaistruktur pori. Adanya struktur pori-pori pada hidrogel inisangat berguna sekali untuk mengontrol zat-zat kimiaterutama zat-zat bioaktif dalam proses absorpsi-desorpsi.

KESIMPULAN

Larutan PVA yang diiradiasi dengan sinar gammamenghasilkan hidrogel berikatan silang ditunjukkan denganmenaiknya dosis hingga 50 kGy, fraksi gel menaik hingga>80%. Hidrogel PVA hasil iradiasi gamma menunjukkansifat reaksi asam-basa yang peka terhadap perubahan pHpada daerah rentang pH yang relatif sempit (7,4 - 9,5),perubahan pH ini relatif stabil. Hidrogel PVA hasil iradiasijuga menunjukkan sifat rasio swelling yang peka terhadapperubahan polaritas dari pelarut dan perubahan suhu.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan lerima kasih disampaikan pada JAERI,Watanuki, Jepang, khususnya kepada Dr. Makuuchi yangtelah meinberikan bahan PVA dalam kerangka kerjasama

139

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isolop Jan Radiasi,

dengan PAIR-BATAN, serta pada rekan-rekan diIRPASENA yang telah membantu iradiasi sampel sehinggapenelitian ini dapat terlaksana dengan baik.

DAFTAR PUSTAKA

1. YU,H., and DAVID, W.G., Thenno-sensitive swellingbehaviour in crosslinked N-isopropy networks:Cationics, Anionics, and amphoplytic hydrogels,J App. Polym. Scie. 49 (1993) 1553.

2. KAETSU, I., UCfflDA., K., MOPJTA, M., & OKUBA,M., Synthesis of elektro-resPonsive Hydrogels byradiation polymerization of sodium acrylate, RadistPhys.Chem., 40 (1992) 157.

3. HOFFMAN, A.S., AFRASIABLA., and DONG, L.L.,Thermally reversible hydrogels II : Delivery andselective removal of subtance from aqueoussolutions, J Controled release, 4 ( 1986) 213.

4. ERIZAL, SUNARKO, HASAN, R., dan Rahayu C,Karaterisasi hidrogel PVA-koNIPA Am hasilinduksi radiasi polimerisasi, Prosiding PertemuanIlmiah APlikasi Isotop dan Radiasi PAIR BAT AN,Jakarta, 9-10 Januari 1996.

5. KETSU, I., Signal responsive chemical delivarysystems by radiation techiques And the use forresearch, Radiat Phys., 46 (1995) 247.

6. ICHIJO, I., HIRASA, O., KISHI, R., OOWADA, M.,SAHARA, K. KOKUFUTA, E. and KOHNO, S.,Thermo-responsive gels, Radiat Phys. Chen, 46(1995) 185.

7. ROSIAK, J.M., ULANSKI., PAJEWSKI, L.A.,YOSHII. F. and MAKUUCHI, K., Radiationformation of hydrogels for bimedical purpose someremarks and comment, Radiat. Phys. Chen. 46(1995) 161.

8. KAETSU, I., Radiation synthesis & fabrication forbiomedical applications, Radiat. Phys. Chem , 40(1995) 1025.

9. NAZLY, H., DARMAWAN,D., LELY, H., Poly(N-pirrlidone) hydrogel Synthetic : radiationpolymerization crosslinking of vinylpirrolidone,Radiat. Phys Chem. (1993) 911.

10. ERIZAL, BASRIL, A., TATY, E., LELY, HYOSHII,F., dan MIRZAN, T.R., Radiasi grafitingmonomer 2-hidrpksietilakrilat dan akrilamida apdapoi (vinil formal), Prodising Pertemuan IlmiahAplikasi Isotop dan Radiasi PAIR BATAN,Jakarta, 14-15 Desember 1993.

11. CHAPIRO, A., "Radiation Chemistry of PolymersSystem", Interscience Publisher John Wiley &Sons, New York (1992).

12. CHARLESBY, "Atonic Radiation and Polymers",Pergamon Press, London (1960).

13. HAM, G.H., "Vinil Polymerization Part I:, New York(1967).

14. ERIZAL, MOROSHITAN,N., NASIYAMA, I., danRAZZAL, M., Studi effek iradiasi Gamma padalarutan Poli (vinil alkohol( (PVA) menggunakanNMR, Prosiding pertemuan dan Presentasi Ilmiah,PPNY-BATAN, Yogyakarta 26-28 April 1994.

15. KOTONO, H., SANUI, K OGATA,N.,OKANO,T &SAKURAI, Y., Drug release Off behaviour anddeswelling kinetics of thermo-responsive IPNscomposed of poly(acrylamide-co-buty methacylate)and poly(acrylate acid), Polymer Journal 23,10,(1991)1179.

16. RODRIGUEZ, F., "Principles of Polymer System", MeGraw-Hill International Book Company. Secondedition (1993).

140

_ Penelilian dan Pengembangan Aplikmi Isolop dan Radios), 1998

100-y

90-

80-

£ 7O-\

eoJ

10 20 30 40 50 60

Dosis radiasi (kGy)

Gambar 1. Hubungan antara dosis iradiasi erhadap fraksigel larutan PVA 10 % (b/v) yang diiradiasipada suhu kamar dengan beragain dosisiradiasi.

28-

26-

^ 24

.2

22-

20'-Ji ' i • i ' i ' i • i ' r

10 20 30 40 50 60 7CSuhu(°C)

Gambar 2. Pengaruh suhu terhadap rasio swelling hidrogel PVA hasiliradiasi pada dosis 25 kGy.

141

Penelitian dan Pengenibangan Aplikasi lsolop dan Radiasi, 1998-

Column 2

20-

o

16-\ o1 I ' I I I

8 10

pH

Gambar 3. Pengaruh perubahan pH terhadap rasio swelling hidrogelPVA hasil iradiasi 25 kGy yang diukur pada suhu kamar.

00

26-

24-

1/5 9O

1 I • I • I ' I '

2 4 6 8

Ulangan ( kali)

Gambar 4. Swelling-deswelling profil hidrogel PVA hasiliradiasi 25 kGy yang diukur pada perubahan suhu10-30 °C dan 30-10 °C.

142


Basa

Deswelling

Gambar 5. Swelling-deswelling hidrogel dalam suasana asam-basa

9,5

U \wu111\111111nunirJTTTTTTri1111ii111111111 ji

O 24 48 72 96

Ulangan (Jam)Gambar 6. Swelling-deswelling profil hidrogel PVA liasil

iradiasi 25 kGy pada perubahan pH 7,4-9,5 dan9,5 -7,4 yang diukur pada suhu kamar.

Metanol

100

Gambar 7. Pengaruh pelarut etanol-air (%) terhadap rasioswelling hidrogel PVA hasil iradiasi 25kGy yangdiukur pada suhu kainar.

143

Penelitian dan Pengembangan Aptikasi Isotop dan Radiasi, 1998-

Ganibar 8. Microphotograf scanning electron hidrogel PVA

144

- Pemlitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi, 1998

EFEK RADIASI TERHADAP MATRIKS CAMPURANPP/PMMA DAN PP/PP-g-PMMA

Marsongko, dan Yanti S. Soebianto


ABSTRAK

EFEK RADIASI TERHADAP MATRIKS CAMPURAN PP/PMMA DAN PP/PP-g-PMMA Telahdilakukan percobaan untuk mengetahui pengaruh penambahan PMMA dan PP-g-PMMA (kompatibilizer) terhadapkarakteristik oksidasi Polipropilen (PP). Pencampuran dilakukan dcngan menggunakan laboplastomill pada suhu200°C, dan kecepatan putaran 20 rpm selama 5 menit. Konsentrasi PMMA adalah 1, 2, 5, dan 10% berat. KonsentrasiPP-g-PMMA dalam PP adalah 5, 10, dan 20% berat. PP-g-PMMA yang digunakan mempunyai derajat kopolimertempel 12%. Uji sifat mekanik campuran PP menunjukkan bahwa penambahan PMMA diatas 5% menurunkan baiktcgangan putus (Tb) dan perpanjangan putus (Eb). sedangkan penambahan PMMA diatas 3% saja sudah membuatfilm menjadi kurang transparan atau keruh. Iradiasi dilakukan dengan menggunakan mesin berkas elektron pada dosis5, 10, 30, dan 50 kGy untuk mempercepat terjadinya oksidasi terhadap matriks sebagai simulasi oksidasi alam.Semakin banyak PMMA didalam campuran, semakin cepat teroksidasi. Sifat mekanik campuran PP/PMMA dapatdipertahankan, jika kadar PMMA maksimum 2%, baik PMMA ditambahkan secara langsung maupun sebagaikompatibilizer.

ABSTRACT

IRRADIATION EFFECT ON PP/PMMA AND PP/PP-g-PMMA MATRICES The effects of PMMAand PP-g-PMMA on the oxidation of polypropylene (PP) have been studied. The mixing was done in Laboplastomillat the temperature of 200°C, and screw speed of 20 rpm, for 5 minutes. The PMMA concentrations were 1, 2, 5, and10% by weight, and PP-g-PMMA (12% grafting) 5, 10, and 20% by weight. Mechanical properties (tensile strenght(Tb) and elongation at break (Eb)( of the mixture decreased with the increase of PMMA content over 5%. The additionof PMMA over 3% produced non-transparent film. Electron beam irradiation at the dose of 5, 10, 30, and 50 kGy wascarried out to accelerate the matrix oxidation in order to simulate the natural degradation. The more PMMA in themixture, the oxidation is accelerated. The optimum properties of PP/PMMA blends can be achieved by addition ofmaximum 2% PMMA either direct as PMMA or as compatibilizer (PP-g-PMMA).

PENDAHULUAN

Polipropilen (PP) sebagai bahan plastikpenggunaan dalam kehidupan sudah sedemikian luas, antaralain untuk pengemas, baik untuk pengemas makananmentah seperti sayur-sayuran, buah-buahan, daging,makanan olahan tnaupun makanan kering, alat kedokteranmisalnya, alat suntik sekali pakai, tabung cuci darah, wadahobat-obatam, dan Iain-lain. PP mempunyai sifat keras, kaku,ketahanan terhadap panas cukup tinggi karena mempunyaititik leleh sekitar 170°C, ketahanan terhadap bahan kimiacukup baik dan mempunyai transparansi yang baik [l\.

Karena sifat plastik yang tidak mudah didegradasioleh alam, akibatnya akan terjadi penumpukan sampanplastik yang banyak mengganggu lingkungan [2], Makauntuk mengatasi limbah plastik tersebut perlu diupayakansedini mungkin. Sebagai salah satu usaha mengurangilimbah plastik adalah melakukan modifikasi matriks PP.

Dalam penelitian ini dilakukan blending PPdengan polimer yang mudah terdegradasi oleh radiasi.Dalam hal ini dipakai PMMA (polimetil metakrilat). Tujiianpenelitian ini adalah mempelajari karakteristik oksidasi PPyang telah dimodifikasi dengan PMMA. Radiasi dipakaiuntuk memodifikasi PP dan mempercepat oksidasi.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Polipropilen (PP) dalam bentuk powder(P8000), dan PP dalam bentuk pellet (K1008), buatan ChissoCorporation, Jepang. Polimetil metakrilat (PMMA) buatanSumitomo Chemical Co. Ltd., Jepang. Monomermetilmetakrilat (MMA) dan aseton masing-masing dariKishida Chemical Corporation dan Kanto Chemical Co.,Jepang.

Alat. Mesin berkas elektron (MBE) dengantegangan operasi dan arus maksimum 2 MeV dan 30 mAbuatan Nissin High Voltage. Percobaan dilakukan padakondisi operasi dengan tegangan 1 MeV, dan arus 1 mA.LaboPlastomill buatan Toyoseiki Co, Ltd., Jepang,digunakan untuk mencampur PP/PMMA maupun PP/PP-g-PMMA. Untuk menentukan sifat mekanik film plastikdigunakan Strograph - Rl tensile tester, buatan ToyoseikiCo. Ltd., Jepang.

METODE

1. Pencampuran PP : PP dan PMMA maupun PP dan PP-g-PMMA masing masing dicampur dengan

145

Penelitian dan Pengenlbangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998 -

menggunakan "Laboplastomill" pada suhu 200°C.Kecepatan putaran adalah 20 rpm selama 5 menit.Lembaran plastik (200 x 200 x 0,5mm3) dibuat dengancara pres panas (melt press) pada suhu 200°C dantekanan 150 kg/cm2. Pemanasan awal (pre-heating)dilakukan selama 3 inenit sebelum penekanan 150 kg/cm2 selama 3 menit. Pendinginan dilakukan pada suhu25°C dengan tekanan 150 kg/cm2 dan waktu selama 3menit.

2. Kopolimcrisasi tempel secara radiasi. Radiasi dengancara simultan dalam atmosfer gas N2. PP (powder)dicampur dengan monomer MMA dengan kadar 50,80,dan 100% di dalam gelas beker dan diaduk sampai rata,kemudian campuran tersebut dimasukkan ke dalamkantong plastik PE. Sebelum ditutup dialiri dulu dengangas N2, kemudian diiradiasi.

Iradiasi dilakukan dengan mesin berkas elektronpada dosis 10, 30, 50, dan 100 kGy. (lMeV, 1mA / lajudosis 10 kGy/pass). Setelali iradiasi, masing-masing sampeldikeluarkan dan kantong plastik PE dan direndam ke dalamaseton selama 24 jam. Kemudian disaring dan dikeringkandidalam oven pada suhu 60°C dalam keadaan hampa udaraselama 12 jam. Derajat kopolimer tempel dihitung dariselisih berat PP sesudah dan sebelum reaksi kopolimerisasi:

w,-w0X 100%

Dimana, DKo derajat kopolimer tempel,Wo = berat PP sebelum reaksi kopolimerisasiW, = berat PP setelah reaksi kopolimerisasi

Disamping itu penambahan PMMA diatas 3%membuat film jadi kurang transparan atau keruh. Hal inimenunjukkan bahwa campuran antara PP dan PMMAdengan komposisi diatas 97/3 kompatibelitasnyaberkurang.

Menurut MAT BIN ZAKARIA [3], temperaturglass (Tg) PP= -20°C, sedang PMMA = 105°C, sehinggapada temperatur ruang (25 - 30°C) terdapat perbedaan sifatfisik antara keduanya : PP akan bersifat lunak, sedangkanPMMA yang bersifat kaku. Jika kedua polimer tersebutdicampurkan akan menjadi ketidak hotnogenan meskipundari segi parameter kelarutan (solubility parameter (8) PPdan PMMA mempunyai nilai yang hampir sama, yaitumasing-masing 18,8 dan 18,58 (MPa)"2 [4]. Alternatipyangdapat dilakukan untuk mendapatkan campuran yanghomogen pada penelitian ini adalah mencampurkan PPdengan kompatibilizernya, yaitu PP yang digrafting denganmonomer MMA atau ditulis PP-g-PMMA (kopolimer).

Kopolimerisasi tempel secara radiasi. Pengaruhatmosfer dan konsentrasi monomer MMA terhadap derajatkopolimer tempel dapat dilihat pada Gambar 2a dan 2b.Terlihat bahwa derajat penempelan meningkat dengan dosispada kedua jenis atmosfer penempel. Namun terlihat bahwadalain atmosfer N2 derajat kopolimer tempel lebih tinggidibandingkan dalam atmosfer udara pada kadar monomerdan dosis iradiasi yang sama. Dengan kata lain penempelanlebih cepat didalam atmosfer N2

Adanya O2 dalain proses kopolimerisasi tempelakan menangkap radikal-radikal PP yang terbentuk olehradiasi menjadi radikal peroksida yang selanjutnya akanmelakukan reaksi terminasi, sehingga mengurangi jumlahradikal-radikal yang akan bereaksi dengan MMA. Jadi,adanya udara (O2) akan menghambat proses penempelanMMA ke dalain PP.


Sifat mekanik campuran PP dan PMMA.Gambar la. inenunjukkan pengaruh kadar PMMAterhadap tegangan putus (Tb) dan perpanjangan putus (Eb)campuran PP-PMMA. Tb dan Eb PP menurun denganadanya kenaikkan kadar PMMA. Penambahan PMMAdiatas 5% menurunkan lebih cepat baik Tb maupun Ebmatriksnya.

01

Ia

3

m

0 5 10 15 20 25 30

Kadar PMMA, %

Gambar 1. Tegangan putus dan perpanjanganputus campuran PP-PMMA

&

2

E1o

I

12

1 0

8

6

4

2

0 t

-

- / s^***^

f i i i i

»—

5 M M A- O - 30 %

- • - 50 %

-£*• l o o %1 1 1 1 1

U d a r a

0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0

D o s i s I r a d l a s I , k G y

i b a r 2 a . P e n g a r u h k o n s e n t r a s i m o n o m e r t e r h a d a pd e r a j a t k o p o l i m e r t e r n p e l P P ( u d a r a )

8.5

II

4 0 6 0 8 0 1 0 0

D o s Is I r a d l a s I, k G y

a b r 2 b . P e n g a r u h k o n s e n t r a s i m l n o m e r t e r h a d a pd e r a j a t k o l o p l m e r t e m p e l p o l l p r o p l l e n ( N 2

146

. Penelilian dan Pengembangan Aplikasi Jsotop dan Radiasi. 1998

Derajat kopolimer tenipel tertinggi adalah 12 %pada dosis iradiasi 100 kGy tidak bergantung padaatmosfernya. Kadar monomer 30%, derajat kopolimertempel maksimuin yang dicapai relatif rendah (6%),walaupun pada dosis iradiasi 100 kGy. Hal ini menunjukkanbahwa semua monomer sudah terkonsumsi padapenempelan. Nilai maksimum derajat kopolimer tempeldicapai pada penambahan monomer 50% dan tidakmeningkat lagi meskipun kadar monomernya menjadi100%. H;al ini disebabkan karena semua reaksi kimia dalampolimer semikristal hanya berlangsung didalam phaseamorph. Keterbatasan phase amorph menyebabkan tidakberubahnya derajat kopolimerisasi meskipun kadarmonomernya dinaikkan.

Sifat mekanik campuran PP dan PP-g-PMMA.Gambar 3, menunjukkan hubungan antara kadar kopolimerPP-g-PMMA (kompatibilizer) dalain PP terhadap Tb danEb matriks.

3-

CM

E£vT3

ICtoO)

n

500

1400

300

200

100

0

C

\

-^V Tb

- - • - Ebi I i I i

) 10 20

Kadar PP-g-PMMA, %

-

-

--

-

600

500

400

300

i

k 200

100

U30

"E"3

IQU3•o

m

Gambar 3. Tegangan putus dan perpanjanganputus campuran PP/PP-g-PMMA(derajat kopolimer tempel = 12%)

Kopolimer yang digunakan dalam penelitian ini mempunyaiderajat kopolimer tempel 12%. Dengan penambahan PP-g-PMMA sampai dengan 10% (1,2 % PMMA dalam matriksPP) Tb dan Eb tidak berbeda dari matrik PP murninya,artinya homogenitas matriks PP belum terganggu olehadanya 10% kompatabilizer. Sedangkan pada campuran PP-PMMA (99/1) penurunan Eb lebih nyata, meskipunpresentasenya inasih rendah (12%) (Gambar 1). Dari datatersebut dapat dilihat baliwa campuran PP dan PP-g-PMMAlebih kompatibel dibandingkan campuran PP dan PMMA.Tegangan putus matriks memang belum menurun denganadanya 1% PMMA secara langsung inaupun melaluipenambahan 10% PP-g-PMMA (12% grafting).

Pada penambahan PP-g-PMMA diatas 10%, Tbdan Eb mulai turun dan ketika penambahan PP-g-PMMAmencapai 20% (2,4% PMMA dalam matrik) penurunanmulai nyata meskipun presentase penurunan Eb masihdibawah 20%. Jika penambahan diteruskan sampai 30%(3,6% PMMA) Tb dan Eb turun kira-kira 50% dari nilaiawal. Ini menunjukkan bahwa, semakin tinggi kadarkopolimer PP-g-PMMA (12% grafting) akan menurunkan

kompatibilitas campuran. Dari Gambar 1 dan 3 dapat dilihatbahwa kompatibilitas campuran PP-PMMA dapatdipertahankan jika kadar PMMA maksimum 2%, baikPMMA ditambahkan secara langsung maupun sebagikompatibilizer (PP-g-PMMA).

Kompatibilitas campuran PP dan kopolimernyadapat diilustrasikan pada gambar dibawah ini.

PPMA

terdapat overlap, menyebabkankompatibilitas

Sedangkan campuran PP/PMMA dapat digambarkansebagai berikut:

PPMAPP

(b)

tidak terdapat overlap

Gambar 4. llustrasi kompatibilitas campuran(a) PP/PP-g-PMMA dan (b) PP/PMMA

Gambar 5 menunjukkan bentuk partikel PP dankopolimernya yang diambil dengan alat scanning electronmicroscope (SEM). Terlihat adanya perubahan dimensipartikel PP setelah terjadi penempelan MMA. Semakintinggi derajat kopolimer tempel dari PP-g-PMMA, semakinbesar ukuran partikel tersebut. PP murni (powder)mempunyai diameter sekitar 185 (m dan permukaan yanghalus (smooth) (Gambar 5a). Setelah ditempel mencapaiderajat kopolimer tempel 62% ukuran partikel tidak berubah,telapi bentuk permukaannya berubah (Gambar 5b). Padapenempelan dengan derajat kopolimer tempel 113% terjadideformasi dan besar partikel hampir dua kalilipat dariPPmurni, yaitu sekitar 257 (m (Gambar 5c). Pada derajatkopolimerisasi yang sedemikian tinggi struktur PP-nyasudah berubah. Yang dibutuhkan disini adalah kopolimeryang masih mempunyai struktur PP-nya, sehingga biladicampur akan kompatibel dengan matriks PP-nya. Jadi,hams dipakai kopolimer yang kadar graftingnya rendah.Dalain penelitian ini dipakai kadar grafting 12%.

147

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi, 1998 -

Gambar 5. Partikel PP sebelum dan sesudah terjadipenempelan MMA ke dalam PP

EFEK RADIASI CAMPURAN PP/PMMA DAN PP/PP-g-PMMA

Campuran PP/PMMA. Dalam hal ini radiasiuntuk mempercepat oksidasi, yaitu inensiinulasi oksidasialam. Penelitian ini berbeda dari yang dilakukan olehMELIGI dkk. [5] yang mempelajari degradasi alam niatriksPP yang diradiasi. Oksidasi ineiiyebabkan penurunan Eb,karena terjadi pemutusan ikatan. Pada gambar ditunjukkanefek radiasi terhadap Eb saja, karena efek radiasi terhadapTb tendensinya juga sama. Pada umumnya dengankenaikkan dosis iradiasi menurunkan Eb-nya. Pada PP yangtelah dicampur dengan PMMAmakin cepat teroksidasi dankelihatan semakin banyak PMMA semakin cepat teroksidasi

PP/PMMA

-o- 100/0

-A- 99/1

- O 98/2

- • - 95/5

-A- 90/10

600

500 Y^-CX_

400

300

200

100

nU

-

0

Gambar 6

~ O • PP murnt

^ ^

i i i > i i

10 20 30

Dosis Iradiasi, kGy

Dc(PP murni)

40 50

. Pengaruh dosis iradiasi terhadap Ebcampuran PP/PMMA

Campuran PP/PP-g-PMMA. Gambar 7inenunjukkan hubungan antara Eb dengan dosis radiasiterhadap campuran PP dengan kopolimernya. Padacampuran dengan perbandingan PP/PP-g-PMMA 95/5 dan90/10 yang diiradiasi pada dosis 100 kGy, Eb masih sekitar200 %, sedangkan pada campuran PP/PMMA sudah tidakmempunyai Eb lagi. Jadi, campuran PP/kopolimer lebihtahan terhadap radiasi dibanding campuran PP/PMMA. Halini dikarenakan pada perbandingan PP/PP-g-PMMA 95/5dan 90/10 kadar PMMA-nya adalah 0,6 dan 1,2 % ataudibawah 5 %. Jadi, penambahan PMMA bagaimanapun jugamenurunkan ketahanan terhadap radiasi PP murninya. Halini dapat dilihat dari perubahan dosis kritisnya (Dc), yaitudosis yang dibutuhkan untuk mencapai Eb sebesar 50% Ebawalnya.

UJ

0 10 20 30 40

Disis iradiasi, kGy

Gambor 7. Pengaruh dosis iradasi terhadap B>campuran PFVPP-GhPMW(O.k.t = 12 %)

PP murni mempunyai Dc > 50 kGy, sedangkancampuran PP dengan PMMA 1 % saja baik langsungmaupun sebagai kompatibilizernya memberikan Dc sekitar30 kGy (Gambar 6 dan 7). Dengan kata lain penambahanPMMA yang hanya 1 % saja, sudah dapat mempercepatoksidasi PP. Jadi, diperkirakan penambahan 1% PMMAdi dalam PP juga dapat mempercepat oksidasi alam.Phenomena percepatan oksidasi dapat dijelaskanberdasarkan gambar mikroskop polar matriks-matriksyang dianalisa. Gambar 8a menunjukkan bentukkristal PP murni. Warna hit am adalah fase amorphusyang dihuni oleh aditif-aditif dan tempat O2 berdifusi,dan yang berbentuk seperti kembang-kembang adalahfase kristalin. Oksidasi terjadi pada permukaankristal karena O2 tidak dapat berdifusi kedalamnya. JikaPP dicampur dengan kopolimer, akan terlihat adanyaperubahan ukuran kristal, yaitu menjadi lebih kecil(Gb. 8b). Dengan demikian permukaan kristal menjadilebih luas dan luas permukaan tempat terjadinya oksidasimenjadi lebih besar. Oleh sebab itu oksidasinya akanlebih intensif. Itulah sebabnya degradasi PP menjadi lebihcepat.

148

. Penelilian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

(a)

PMMA ditainbahkan secara langsung inaupun sebagaikompatibilizer (PP-g-PMMA).

2. Penambahan PMMA diatas 3% membuat film menjadikurang transparan atau keruh.

3. Penambahan PMMAsebanyak l%kedalamPPdapatmeinpcrcepat terjadinya oksidasi, karena oksidasi terjadilebih intensif akibat perubahan ukuran kristal

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih disampaikan kepada Mr. F. Yoshiiyang telah banyak membantu penulis untuk inelakukanpenelitian di TRCRE, JAERI, Jepang.

(b)

Gainbar 8. Spemlite structure of (a) pure PP, and (b) PP/PP-g-PMMA (14.6 % grafting) (98/2) prior toweathing test.

KESIMPULAN

1. Sifat mekanik campuran PP/PMMA dapatdipertahankan, jika kadar PMMA maksimum 2%, baik

DAFTAR PUSTAKA

1. ISKAK BIN MANAF, et a l , Effect of Pre-Irradiationon Radiation Stability of Polypropylene, JAERI-MEMO, 06-270(1994).

2. SWIFT G., Polymers, Environmentally Degradable,Encyclopedia of Chemical Technolgy, Vol. 19,Fourth Ed, John Wiley & Sons, N. Y (199).

3. MAT BIN ZAKARIA, Prinsip Kimia Polimer, DewanBahasa dan Pustaka, Kementrian PendidikanMalaysia, Kuala Lumpur (1988) 27.

4. ERIC. A. GRULKE, "Solubility Parameter Values"Polimer Hanbook, Third edition (J. BRANDRUPand EH. IMMERGUT), A. Wiley IntersciencePublication, John Wiley & Sons, New York (1989)553-554.

5. MELIGI, G., et al., Comparison of the Degradability ofIrradiated Polypropylene and Poly (propylene-co-ethylene) in the Natural Enviroment, Pol. Deg. Stab49 (1995).

149

Rendition dan f'engembangan Aplikasi isotop dan Radiasi,

DISKUSI

MARGA UTAMA

Mohon disebutkan perbedaan solubility parameterPP, PMMA, Kopolimer MMA, karena bila dapat diketahuinilai-nilai kompatibitas tersebut akan lebih jelas ?

MARSONGKO

Solubility parameter PP = 18,8 (MPo)'/2, PMMA= 18,58 (MPa)'/2, perbedaan tidak terlalu jauh. Tetapi Tg(titik glass PP = -10°C, sedang PMMA = 65°C. Padatemperatur ruang (25 - 30°C) terdapat perbedaan sifat fisikantara keduamya, PP akan bersifat lunak karena Tg-nyarendali dan PMMA akan bersifat kaku karena Tg-nya tinggi.

HERWINARNI S.

1. Mengapa PP dengan PP-g-PMMA tegangan putusmaupun perpanjangan putus lebih tinggi daripada PP/PMMA?

2. Tujuannya untuk apa PP/PP-gr-PMMA (barang jadiuntuk apa). Dan PP/PMMA kegunaanya untuk apa ?

MARSONGKO

1. Pada campuran PP dengan PP-gr-PMMA lebihkompatibel dibandingkan dengan campuran PP/PMMA.

2. Untuk mendapat bahan plastik yang mudah terdegradasi.Yang jelas campuran PP/PMMA ini kurang koinpatibeldan berwarnah keruh.

GATOT TRIMULYADI

Pada efek radiasi terhadap perpanjangan putussampai dengan dosis 50 kGy, kondisi radiasi dalam atmosfirapa, udara atau inert, dan apa perbedaannya bila dilakukanpada kondisi udara atau inert ?

MARSONGKO

Udara, bila dilakukan pada kondisi inert, tentu efekradiasinya berbeda, kemungkinan pengaruh terhadappenurunan Eb berkurang, karena tingkat oksidasinya lebihsedikit.

M. NATSIR

1. Berapakah besarnya energi berkas elektron yang Andagunakan dalan penelitian ini ?

2. Anda menggunakan radiasi berkas elektron, apa dasarpemilihan Anda tersebut, bagaimana pendapat Andakalau menggunakan radiasi sinar gamma mengingatdaya tembus lebih tingi ?

MARSONGKO

1. Besar energi elektron 1 MeV. 1 mA.2. Dengan berkas elektron laju dosisnya lebih tinggi

dibanding dengan sinar gamma, sehingga oksidasinya

lebih sedikit. Dengan menggunakan sinar gamma lajudosisnya rendah, sehingga dibutuhkan waktu yang lebihlama yang berarti oksidasi terjadi labih banyak.

RAHAYU Ch.

1. Dengan pertimbangan apa, suhu pencampuran 200°C,kecepatan putaran 20 rpm selama 5 menit ?

2. Sasaran penelitian Anda adalah mendapatkan PP untukalat kesehatan yang tahan sterilisasi radiasi. Dan hasilpenelitian yang Anda peroleh dengan dosis 10 kGg (5% PMMA) harga Tb (kekuatan tarik) sudah menurun.Bagaimana menurut pendapat Anda desain penelitianselanjutnya, mengingat dari sterilisasi radiasi 25 kGy.

MARSONGKO

1. Pertimbangannya adalah bahwa di atas titik leleh keduakomponen dengan putaran 20 rpm komponen yangdihasilkan cukup bagus dan rata dan tidak menimbulkanudara di dalam komponen, dan 5 menit, karena kalauterlalu panjang terdegradasi, terlalu pendek tidak campur(hasil campuran kurang baik).

2. Dalam hal ini belum dibicarakan tahan radiasi, tetapidari hasil penelitian ini, masih dapat diradiasi sampai50 kGy. Setelah campuran ini diradiasi akan cepattergradasi.

SUDRAJAT ISKANDAR

1. Melihat hasil penelitian yang Anda lakukan terlihatbahwa dengan penambahan PMMA terhadap PP, makaPP-nya menjadi mudah terdegradasi setelah iradiasi,maka polimer PP-PMMA tidak bisa dibuat sebagai bahanpolimer yang dapat disterilkan dengan iradiasi.

2. PP-PMMA bukan bahan biodegradable, maka tidak bisadibuat produk yang ramah lingkungan. Dari hasilpenelitian ini kira-kira produk yang bagaimana dapatdipakai di industri ?

MARSONGKO

Penelitian ini masih terlalu dini dan masih banyakhal-hal yang perlu ditindak lanjuti, untuk kearah produktertentu.

DAVIDSON A. MUIS

Apakah hasil penelitian dari PP/PMMA atau PP/PP-g-PMMA dapat diaplikasikan untuk alat kesehatan(sirenge/alat suntik) yang disterilkan memakai iradiasi.Mengingat PP yang dipakai oleh perusahaan yang membuatalat-alat tersebut yang ada di Indonesia tidak ada yang tahaniradasi untuk dosis min. 25 kGy.

MARSONGKO

Dilihat dari efek radiasi campuran PP/PMMA atauPP/PP-g-PMMA (kopolimer). Pada campuran dengan

150

- Pentililian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1998

kopolimer yang diiradiasi pada dosis 50 kGy masih sekitar200 % atau dosis kritis kira-kira 30 kGy. Ditinjau untukaplikasinya inasih inungkin digunakan untuk alat kesehatan,dan setelah diiradiasi justru akan tnudah terdegradasi.

ZUBAIDAH IRAWATI

1. Tujuan Anda mengiradiasi/me-niodifikasi PP murniadalah untuk mendapatkan produk baru yang rainalilingkungan. Dari data Anda, ternyata perlakuanmodifikasi tersebut justni inenurunkan beberapa sifatfisiknya. Perlu Anda kctahui bahwa dosis sterilisasi yangdigunakan untuk peralatan kedokteran berkisar antara25 kGy, bahkan ada yang ainpai 50 kGy. Apa pendapatAnda, sehubungan dengan data yang Anda peroleh

dengan aplikasinya nanti ?2. Mengapa uji pin-hole tidak dilakukan ?3. Standar apa yang Anda gunakan untuk menentukan

sebagai SEM bahwa PP itu Crystalline ? Bagaimanadengan amorph ? Apakah tampak pula di SEM ?

MARSONGKO

1. Tingkat modifikasi disini ada batasnya, pada dcrajattertentu inasih dapat digunakan untuk alat kedokteran,seperti pada campuran PP/PMMA (9 %) Dc > 50 kGy.

2. Tidak dilakukan.3. Untuk melihat fase Crystalline PP disini digunakan

mikroskop polanografi bukan menggunakan SEM.

151

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi. 1998

PENGARUH EMULSIFIER PADA KESTABILAN LATEKS LA-TZ IRADUSI

Made Sumarti K., Marga Utama, dan Tita Puspitasari


ID0000137

ABSTRAK

PENGARUH EMULSIFIER PADA KESTABILAN LATEKS LA-TZ IRADIASI. Telah diamatipengaruh 6 macam bahan pemantap terhadap kestabilan lateks pekat LA-TZ beremulsi normal butil akrilat yangdisiapkan dari lateks LA-TZ stabil. Keenam macam bahan pemantap tersebut ialah : I. Naphthalene sulfonic acidformaldehyde condensate; 2. Sodium dialkyl sulfosuccinate', 3.Triethanol atnine lauryl sulfate; 4. Sodiumpolyoxyethylene alkyl phenol ether sulfate; 5. Dodecyl benzene sulfonic acid (Neopelex FS) dan 6. Amonium laurat.Konsentrasi bahan pemantap berkisar antara 0,1 sampai 0,3 %, dan kandungan normal butil akrilat (n-BA) adalah Spsk (per seratus berat karet). Lateks kebun distabilkan dengan tetrametil tiuram disulfida - seng oksida (TMTD -ZnO), dan gas amoniak, kemudian dipekatkan dengan cara pemusingan. Hasil lateks pekat LA-TZ yang diperolehinasing-rnasing ditambahkan dengan emulsi n-BA dan diaduk rata, kemudian disimpan dengan berbagai variasiwaktu yaitu 0, 2, 4, 6, 18, dan 24 jam. Dari pengamatan diperoleh bahwa lateks pekat beremulsi n-BA paling stabiladalah yang mengandung bahan pemantap Dodecyl benzene sulfonic acid (Neopelex FS). Bila lateks tersebut diiradiasidengan sinar gamma dari sumber kobalt-60 pada dosis 15 kGy dan dilakukan uji sifat flsik film karet maka diperolehhasil kekuatan tarik yang tertinggi yaitu 223,3 kg/cm2 pada konsentrasi Neopelex FS sebanyak 0,1 %.

ABSTRACT

THE EFFECT OF EMULSIFIER ON THE STABILITY OF IRRADIATED LA-TZ LATEX. Theeffect of six kinds of stabilizer on the stability of the concentrated LA-TZ latex which contains n-BA have beenstudied. The six stabilizers are : 1. Naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensate, 2. Sodium dialkyl sulfosuccinate,3. Triethanol amine lauryl sulfate, 4. Sodium polyoxyethylene alkyl phenol ether sulfate, 5. Dodecyl benzene sulfonicacid (Neopelex FS), and 6. Ammonium laurat. The concentrations of the stabilizers are in the range of 0,1 to 0,3 %and of the n-BA is 5phr (perhundred rubber). The field natural rubber latex was stabilized by Tetramethyl tiuramdisulfide - Zinc oxide (TMTD - ZnO) and ammonium gas, and was concentrated by the centrifuge. The obtainconcentrated LA-TZ latex was added by the n-BA and was kept with various storage time i.e. 0, 2, 4, 6, 18, and 24hours. It was found that the stable latex with n-BA was the one which was added by Dodecyl benzene sulfonic acid(Neopelex FS). If the natural rubber latex was irradiated by 15 kGy dose and the physical properties was tested, thenthe maximum tensile strength of 223,3 kg/cm 2 was found on Neopelex FS concentrate at 0,1 %.

PENDAHULUAN

Lateks karet alain yang divulkanisasi secara iradiasidengan sinar gamma Co-60 telah lama dihasilkan olehBATAN dan dapat diproduksi secara komersial sehinggadapat digunakan konsumen untuk barang-barang celup danbarang jadi tuang (1). Menurut Marga Utama (2), latekskaret alam yang ditainbah dengan bahan pemeka CC14

adalah stabil vvalaupun disimpan semalam sebelumdiiradiasi, tetapi bila bahan pemeka tersebut adalah n-BAmaka setelah disimpan semalam lateks karet alam tersebutakan menggumpal sebelum diiradiasi. Bila lateks tersebutdiaduk secara seksama, ternyata penggumpalan akanbertambah. Penggumpalan terjadi karena kestabilan lateksterganggu. Perlakuan mekanik seperti pengadukan akanmenghilangkan muatan pada lateks sehingga partikel-partikelnya bersatu (menggumpal). Untuk memantapkanlateks LA-TZ biasanya ditainbah dengan sabun pemantap.Dalam makalah ini dilaporkan hasil pengamatanpenambahan beberapa bahan pemantap, terhadap latekskaret alam yang disiapkan dari lateks kebun yang diawetkanoleh seng oksida (ZnO) dan tetrametil tiuram disulfida

(TMTD). Lateks LA-TZ tersebut sebelumnya dipekatkandengan cara pemusingan, dan lateks pekat yang dihasilkanselanjutnya ditainbah dengan bahan pemeka n-BA danbahan pemantap tertentu yang stabil disimpan semalamsebelum diiradiasi.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Digunakan lateks kebun dari PTP XI PasirWaringin, Serang, Jawa Barat. Bahan-bahan kimia yangdigunakan: ZnO, TMTD sebagai bahan pengawet sekunderbuatan Bayer, gas amoniak sebagai bahan pengawet primerlateks, dan normal butil akrilat sebagai bahan pemeka buatandalam negeri. Scrta beberapa bahan pemantap surfaktanberbentuk sabun anionik produk PT Polekao Indonesia(Tabel 1).

Alat. Lateks LA-TZ dipekatkan dengan carapemusingan menggunakan alat pemekat dengan merkTransistor Invester model SPL-100 Starter buatan SaitoSeparator Limited, Jepang. Kekentalan lateks ditetapkandengan alat Visconic, pH diukur dengan alat pH meter

153

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsolop dan Radiasi, 1998-

buatan Fisher. Kestabilan lateks ditetapkan dengan alatMechanical Stability Time buatan Klaxon, England, sedangpengujian sifat fisik film karet diukur dengan alat kekuatantank Universal Testing Machine model 1122 buatan Inggris.Lateks diiradiasi diiradiator Irpasena kobalt-60 buatan India.

Tata kerja. Dispersi penstabil TMTD - ZnOdigiling dengan alat ball mill selama 72 jam. Kemudianditambahkan kedalain lateks kebun sebanyak 0,1% darijumlah lateks kebun. Selanjutnya gas amoniak yangberfungsi sebagai pengawet primer ditambalikan hinggakadarnya didalam lateks kebun mencapai 0,4 - 0,7 % (3).Lateks LA-TZ didiamkan semalam kemudian ditambahkandengan 6 (enam) macam bahan pemantap masing-masingyaitu: (Demol N, RN, T), (Pelex OTP-30), (Emal TD),(Levenol WZ), (Neopelex FS), dan (Amonium laurat)dengan konsentrasi sebagai berikut: 0,1; 0,2; dan 0,3 %dari berat lateks LA-TZ. Lateks LA-TZ berbahan pemantapdidiamkan semalam kemudian dipekatkan dengan carapemusingan. Lateks pekat LA-TZ hasil pusingan selanjutnyaditambah KOH 20 % sebanyak 0,2 psk dan amoniak,kemudian diperam / disimpan selama ± 7 - 1 4 hari untukmenaikkan nilai waktu kestabilan lateks, (4). Setelah ituditambah emulsi n-BA sebanyak 5 psk . Sifat lateks pekatLA-TZ beremulsi n-BA diuji dalam beberapa variasi waktuyaitu : 0, 2, 4, 6, 18, dan 24 jam serta dipilih lateks yangpaling stabil, kemudian diiradiasi pada dosis 15 kGy.


Kestabilan lateks. Kestabilan mekanik latekspekat LA-TZ beremulsi n-BA selama penyimpanan terterapada Tabel 2. Sebelum penyimpanan terlihat baliwa semakintinggi persen penambahan bahan pemantap, lateks pekatberemulsi n-BA semakin stabil. Bahan pemantap F(amonium laurat) memberikan lateks pekat paling stabil,tetapi setelah penyimpanan mencapai 18 jam lateks tersebutmengental. Pengentalan beberapa saat kemudian diikutidengan pemisahan antara serum dan koagulan. Proses inimerupakan pra koagulasi akibat terganggunya kestabilankoloid. Bahan pemantap E (Neopelex FS) paling baik,karena memberikan kestabilan mekanik lateks yang cukuptinggi sampai penyimpanan 144 jam. Hasil penelitianmenunjukkan bahwa kestabilan lateks beremulsi n-BAsejalan dengan perubahan kekentalannya. Tabel 3menunjukkan bahwa dengan bahan pemantap F (amoniumlaurat) memberikan kekentalan lateks paling rendah, tetapilateks tidak dapat disimpan hingga 24 jam (tidak stabil).Bahan pemantap B (Pelex OTP-30) memberikan kekentalanpaling tinggi, oleh sebab itu lateks tidak akan stabil selamapenyimpanan waktu panjang. Penambahan bahan pemantapE (Neopelex FS) memberikan kestabilan paling baik,meskipun kekentalan lateks tidak terlalu rendah. Kekentalanlateks pekat berpemantap E terus meningkat selama waktupenyimpanan, tetapi kadar jumlah padatan tidak mengalamiperubahan karena selama penyimpanan tidak adapenambahan bahan kimia.

Tabel 4 menunjukkan perubahan pH lateks pekatberemulsi n-BA selama penyimpanan. pH awal tidakdipengaruhi oleh jenis bahan pemantap dan konsentrasinya,

begitu juga selama proses penyimpanan nilai pH relatifkonstan. Berarti selama penyimpanan tidak ada perubahankimia. Terlihat dengan penambahan bahan pemantapNeopelex FS adalah yang paling rendah pH awalnyadibandingkan bahan pemantap lainnya, dan selama waktupenyimpanan perubahan pH lebih stabil.

Pada Tabel 5 ditunjukkan sifat fisik film karet darilateks pekat beremulsi n-BA dengan bahan pemantapDedocyl benzene sulfonic acid (Neopelex FS) pada dosisiradiasi 15 kGy. Kekuatan tarik tertinggi denganpenambahan bahan pemantap Neopelex FS sebanyak 0,1 %yaitu sebesar \223,3 kg/cm2. Makin banyak penambahanbahan pemantap kekuatan tarik makin turun. Didugadisebabkan karena makin banyak Neopelex FS yangditambahkan makin tebal menyelimuti partikel karet,sehingga daya adhesi antar partikel akan berkurang. Sedangkemantapan mekanik makin stabil, lateks makin stabilpembentukan film makin sempurna. Tetapi konsentrasibahan pemantap Neopelex FS yang terlalu banyakinenyebabkan lateks pekat terlalu mantap dan mudahberbusa sehingga susah untuk dibuat barang-barang celup(4).

KESIMPULAN

Dari uraian tersebut diatas dapat disimpulkanbahwa Neopelex FS (Dodecyl Benzene Sulfonic Acid)merupakan bahan pemantap yang terbaik untuk latekspekat LA-TZ yang diiradiasi. Dengan menggunakanhanya 0,1 % Neopelex FS maka lateks sebelum diiradiasistabil tidak menggumpal walaupun campuran tersebutdisimpan selama 24 jam.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan ten ma kasih disampaikan kepada Sdri.Dian Iramani , Dewi Sekar P. di Bidang Proses Radiasiserta Sdr. Armanu dan kawan-kawan di Fasilitas Iradiatoryang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

1. MARGA UTAMA, Pengaruh Bahan Pencepat PadaSifat Fisik Dan Mekanik Film Karet Lateks AlamRadiasi, Risalah Simposium IV, Aplikasi Isotop danRadiasi, Batan (1990) 295.

2. MARGA UTAMA, Distribusi Kualitas Lateks AlamIradiasi Yang Diproduksi Skala Pilot, HasilPenelitian 1988 - 1990 ISSN 0216 - 9576.

3. SRI UTAMI TRIWIYOSO dan BAMBANGHANDOKO, Penyimpanan Lateks KebunBerpengawet Sekunder Tetrametil TiuramDisulfida- Oksida Seng (TZ) Untuk PengolahanRSS, Menara Perkebunan, 59 (1991), 47 - 52.

154

. Penelitian dan Pengcmbangan Aplikasi Isotop dan Radian, 1998

4. OERIP SISWANTORO, Pencepatan Masa PemeramanLateks Pekat Hevea, Menara Perkebunan, 59 (1991),43-46.

5. OERIP SISWANTORO, Pengawetan Lateks HeveaDengan Pengawet Sekunder Seng Dimetilditio-karbainat, Menara Perkebunan, 59 (1991), 53 - 57.

6. ASTM, Standard Test Method For Rubber PropertiesIntension, Annual Book Of ASTM, D.1076 - 72(1981), D.412-83 (1984).

7. DE BOER, G., Pengetahuan Praktis Tentang Karet,Ruygrok&Co,(1952).

8. BLACKLEY, D.C., High Polymer Latices, Their Scienceand Technology (1966).

9. MINOURA, Y., and ASAO, M., Studies on the GammaIrradiation of N.R. latex, The Effects of OrtanicHalogen Compounds on Crosslinking by GammaIradiation, J.Appl. Polym.Sci 5 (1961) 401.

Tabel 1. Sabun anionik yang dipakai pada penelitian ini

Nama Kimia Naina dagang Rumus bangun

Naphthalene sulfonic acidformaldehyde condensate

Demol N, RN, T

- Sodium dialkyl sulfosuccinate Pelex OTP - 30

SO,Na

nSO,Na

R.OOC - CH - SO3Na

R.OOC - CH,

- Triethanol amine lauryl sulfate Emal TD R.OSO3HN(C2H4OH)3

Sodium polyoxyethylene alkyl Levenol WZphenol ether sulfate

R- /3-O(CH2CH2O)nSO,Na

Dodecyl benzene sulfonic acid Neopelex FS R> - SO,H+

- Amonium laurat Amonium laurat CH3(CH2)|0CO2 - NH4

R = gugus alkil

155

Penclitian dan Pengembangan Aplikasi hotop dan Radiasi, 1998_

Tabel 2. Waktu kestabilan mekanik pada penyimpanan lateks pekat beremulsi n-BA selamapenyimpanan

D 1

Pemantap( % )

A-0,1A-0,2A-0,3

B-0,1B-0,2B-0,3

C-0,1C-0.2C - 0,3

D-0,1D - 0,2D-0,3

E-0,1E-0,2E-0,3

F-0,1F-0,2F - 0,3

Keterangan :ABCDEF

0

689890344

206275342

7501075921

351422414

300337407

13751591

>1800

2

437545307

213271302

7901001875

281224304

311357458

>1800>1800>1800

= Naphthalene sulfonic acid= Sodium

Waktu kestabilan mekanik, (detik)

4

310433310

185250271

640850750

204390370

319385512

10501460

>1800

Lama penyimpanan, (jam)6

209408230

_--

510600626

190324377

453447602

8001386

>1800

18

216207242

--

--

-62

502557717

_--

24

5030

265

_--

--

-17

605707825

-

30

_--

--

--

--

7039031421

-

fonnaldehyde condensate (Demol N,RN,T)dialkyl sulfosuccinate (Pelex OTP-30)

= Triethanol amine= Sodium= Dodecyl

lauryl sulfate (Emal TD)polyoxyethylene alkyl phenol ether sulfate (Levenol WZ)benzene

= Amonium lauratsulfonic iicid (Neopelex FS)

48

--

--

--

--

94010151465

_

-

144

-

_--

-

--

105012001500

-

= tidak terukur

156


Tabel 3. Kekentalan lateks pekat beremulsi n-BA selama penyiinpanan

BahanPemantap

(%)

A-O,IA - 0,2A - 0,3

B-0,1B-0,2B-0,3

C-0,1C - 0,2C - 0,3

D - 0 1D-0,2D - 0,3

E-0,1E - 0,2E - 0,3

F-0,1F - 0,2F - 0,3

0

23,825,526,8

55,154,853,9

25,327,828,4

25,327,419,7

31,839,749,3

20,022,828,8

Kekentalan lateks,

Lama penyimpanan,2 4 6

24,929,127,8

56,363,255,7

28,429,731,8

23,425,719,6

39,548,163,1

26,225,134,8

29,937,433,7

73,6183,064,0

31,334,336,7

24,830,321,3

41,854,864,0

29,331,538,5

36,351,242,6

-

36,440,846,9

30,436,724,6

59,365,070,5

38,742,450,4

(cp)

Oam)18

57,479,0113,0

-

-

134,390,061,8

83,4130,4101,1

-

24

154,1409,1163,8

-

-

289,1350,069,2

90,3165,7105,1

_

Keterangan :A = Naphthalene sulfonic acid formaldehide condensate (Demol

N,RN,T)B = Sodium dialkyl sulfosuccinate (Pelex OTP-30)C = Triethanol ainine lauryl sulfate (Emal TD)D = Sodium polyoxyathylene alkyl phenol ether sulfate (Levenol WZ)E = Dodecyl benzene sulfonic acid (NeopeJex FS)F = Amonium laurat

157

Penetitian dan Pengenibangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998^

Tabel 4. Perubalian pH lateks pekat beremulsi n-BA selama penyimpanan

BahanPemantap

A-0,1A-0,2A-0,3

B-0,1B-0,2B-0,3

C-0,1C-0,2C-0,3

D-0,1D-0,2D-0,3

E-0,1E - 0,2E-0,3

F-0,1F-0,2F-0,3

0

10,8510,9510,80

10,8010,9511,20

10,8010,9511,10

10,8010,8010,75

10,7510,8010,68

10,8010,7010,95

Lama2

10,8010,9010,80

10,8010,8511,20

10,8010,8011,10

10,8010,7510,70

10,7510,7010,50

10,8510,7010,92

pH

penyimpanan,4 6

10,7510,7010,75

10,8510,8511,08

10,7510,8011,10

10,8010,7510,70

10,7510,7010,50

10,8010,6510,92

10,7510,7010,75

-

11,10

10,7510,7010,70

10,6510,6510,50

10,8010,6510,92

(jam)18

10,6510,7010,35

-

-

10,7010,6510,55

10,6510,6010,50

24

10,6510,7010,35

-

;

10,7010,6510,55

10,6510,5010,45

-

Keterangan:A = Demol N,RN,TB = PelexOTP-30C = Emal TDD = Levenol WZE = Neopeiex FSF = Amonium laurat

Tabel 5. Sifat fisik film karet dari lateks pekat beremulsi n-BA dengan bahanpemantap Dedocyl benzene sulfonic acid (Neopeiex FS) pada dosis iradiasi15kGy

Bahanmantap,

(%)

0,10,20,30,40,5

Dosis

(kGy)

1515151515

M-300%

(kg/cm2)

7,47,87,95,76,1

M-600%

(kg/cm2)

16,716,519,213,414,6

KekuatanTank

(kg/cm2)

223,3198,2191,5159,2162,7

Perpanjang-an Tetap

(%)

11111067103311001083

158

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi, 1998

DISKUSI

RINDY P. TANHINDARTO

Di dalam penelitian ada 6 macam balian pemantap,sedang konsentrasi antara 0,1 - 0,3 %. Yang inginditanyakan :1. Mana yang terbaik dari ke-6 macam bahan pemantap

dan mana yang terjelek ?2. Konsentrasi yang mana yang optinum ?3. Berapa kondisi penyimpanan suhu dan pH ?

MADE SUMARTI K.

1. Yang terbaik dari 6 macam bahan pemantap tersebutadalah Dodicyl benzene sulfonic acid (Neopelex FS).Yang terjelek tidak ada, hanya lateks pekat beremulsinBA tidak stabil disimpan dengan bahan pemantaplainnya.

2. Konsentrasi yang paling optinum adalah 0,1 %.3. Dalam penyimpanan lateks di pabrik suhu maksimum

40°C, sehingga tidak perlu diukur kondisi, cukup suhukamar saja.

SUDRAJAT 1SKANDAR

Sepengetahuan Saya lateks iradiasi yangmenggunakan monomer n-B A sebagai bahan pemeka dapatdistabilkan dengan KOH sekitar 0,2 %. Kenapa dalampenelitian yang Anda lakukan tidak dicoba menggunakanKOH sebagai penstabil ?

MADE SUMARTI K.

Pada penelitian kami juga menambahkan KOHpada lateks pekat sebanyak 0,2 psk, tetapi tidak stabil setelahdisimpan beberapa jam, supaya lateks selalu dalam keadaanstabil selama proses, inaka lateks perlu ditambah bahanpemantap lain.

HERWINARNI S.

1. Mengapa lateks hams diberikan bahan pemantap.Apakah arti bahan pemantap ?

2. Kestabilan lateks tergantung pada klon dan curah hujan.Berapa kadar lateks kebun pada awalnya dan untukmenstabilkan lateks kebun, mengapa memakai TMTD-ZnO ?

MADE SUMARTI K.

1. Lateks perlu ditambah bahan pemantap adalah, karenapada proses vulkanisasi radiasi lateks selalu dalamkeadaan teraduk supaya tidak menggumpal perluditambah bahan pemantap mekanik. Bahan yang dapatmemantapkan lateks agar lateks stabil tidakmenggumpal.

2. Keadaan lateks kebun tidak pada awalnya KKK ± 30%. Kestabilan lateks tidak saja dipengaruhi oleh klondan curah hujan, tetapi yang perlu proses pemekatanlateks. TMTD-ZnO merupakan formulasi pembunuhbakteri.

ANIK SUNARNI

Dengan penambahan 0,1 % Noepelex FS padalateks setelah iradiasi, apakah Neopelex FS tetap ada ataubereaksi dengan lateks ?

MADE SUMARTI K.

Dengan penambahan 0,1 % Neopelex FS padalateks setelah iradiasi Noepelex FS tetap ada karenaNeopelex FS tidak masuk ke dalam partikel karet dan setelahpencucian film karet Neopelex FS akan hilang.

ZUBAIDAH IRAWATI

1. Apakah Anda melakukan uji statistik untuk parameter-parameter yang diteliti. Bagaimana cara menyimpulkandari data yang diperoleh terutama untuk data yangkurang nyata ?

2. Bagaimana peran bahan pemantap tersebut/mekanismenya untuk memperbaiki kualitas einulsi ?

MADE SUMARTI K.

1. Kami tidak melakukan uji statistik. Biasanya dalamlaboratorium parameter pengujian selalu konstan.

2. Lateks akan menggumpal bila pH mendekati atau samadengan pH isoelektrik sekitar 4,8. Padahal pH nBAsekitar 3 - 4 , maka kalau ditambahkan lateks akanmenggumpal.

159

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radian, 1998

MEMPERTAHANKAN MUTU MAKANAN TRADISIONAL DODOLKOMBBVASI IRADIASI DAN PENGEMAS MODIFIKASI ATMOSFER

Rindy P. Tanhindarto

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BAT AN ID0000138

ABSTRAK

MEMPERTAHANKAN MUTU MAKANAN TRADISIONAL DODOL. KOMBINASI IRADIASIDAN PENGEMAS MODIFIKASI ATMOSFER. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan jenis pengemastnodifikasi atmosfer yang tepat yang dikombinasikan dengan iradiasi untuk memperpanjang umur simpan dodol padasuhu kamar. Sampel dodol diperoleh dari pabrik yang diketahui tanggal produksinya. Masing-masing sampel dikemasvakum, vakum + N2, dan vakum + CO2 dalam kantong nilon berlaminasi polietilen. Sebagian tidak diiradiasi, danyang lain diiradiasi pada suhu ruang. Total dosis yang diterima adalah 0; 2,5 dan 5 kGy. Kualitas sampel ditentukanberdasarkan uji kimia, mikrobiologi dan organoleptik. Hasilnya menunjukkan, bahwa dari ketiga pengemas vakum,vakum + N r dan vakum + CO2 yang digunakan mengemas dodol ternyata tidak menunjukkan perbedaan yang nyataterhadap perlakuan iradiasi. Umur simpan dodol iradiasi 2,5 dan 5 kGy yang dikombinasikan dengan pengemasmodifikasi atmosfir masing-masing 10 dan 12 bulan penyimpanan, sedang dodol yang dikemas dengan modifikasiatmosfir tanpa iradiasi mempunyai umur simpan sampai dengan 8 bulan penyimpanan.

ABSTRACT

PRESERVATION OF ETHNIC FOOD DODOL. COMBINATION OF IRRADIATION ANDATMOSPHERE MODIFIED PACKAGING. An investigation was conducted to determine the suitable types ofmodified atmosphere treatment combined with irradiation to extend the storage life of dodol at room temperature. Thesamples were obtained from the manufacture and the production date was known. The sample were vacuum-packed,vacuum-packed with N2, and vacuum-packed with CO2 in poliethylene laminated nylon pouches. A part of thesamples were unirradiated, and the irradiated ones received total doses of 2,5 and 5 kGy. The quality of the sampleswere determined by chemical, microbiological, and organoleptic tests. The results showed that the three types ofpackaging combained with irradiation were not significant. The storage life of irradiation treatment with the doses of2,5 and 5 kGy combained with modified atmosphere treatment dodol could be extended up to 10 and 12 months,respectively. For Unirradiated dodol, the storage life could be extended up to 8 months.

PENDAHULUAN

Kerusakan makananbaik yangdiawetkan maupuntidak diawetkan dapat dibagi 2 golongan yaitu secaraalamiah sudah ada dalam produk yang tidak dapat dicegahdengan pengemas dan kerusakan yang dapat dicegah denganpengemas. Secara nyata pengemas berperan penting dalammempertahankan mutu dan nilai higiene, khususnyamakanan olalian tradiasional.

Upaya untuk meningkatkan daya saing terhadapmakanan impor dalam menghadapi era globalisasi danmemasyarakatkan gerakan "Aku Cinta MakananIndonesia", khususnya inakanan tradisional maka perludidukung dengan teknologi yang tepat guna, baik itu darisegi rantai produksi, pengemasan dan teknikpengavvetannya. Masalah yang umum dihadapi padamakanan olalian tradisional ialah tumbuhnya jamur. Iradiasidosis rendah cukup efektif meinbunuh bakteri patogen ataumenurunkan cemaran mikroba pada makanan olahantradisional. Disamping itu salah satu keunggulan teknikiradiasi adalah mengawetkan makanan dalam bentukkemasan akhir yang siap saji atau dipasarkan. Hasilpenelitian terdahulu (1) dan (2), melaporkan bahwa iradiasi

dosis rendah dapat memperpanjang umur simpan makanansemi basah seperti dodol, bakpia dan wingko.

Pengemasan bahan pangan yang mengandungleinak bertujuan untuk menjaga 'acceptability', misalnyawarna, citarasa, dan teksturnya disamping mencegahoksidasi asam-asam tidak jenuh agar bahan pangan tidakberbau tengik. Teknologi pengemas modifikasi atmosfermerupakan salah satu teknik pengemas niasa depan yangsudah banyak digunakan di pasaran. BRODY (3),melaporkan bahwa pengemas vakum, kontrol ataumodifikasi atmosfer untuk makanan dapat digunakan untukmengemas berbagai produk makanan, seperti produkdaging, ikan, hortikultura dan makanan kering. SEILER(4), mengatakan bahwa penggantian udara di dalamkemasan, misalnya gas N2 dapat digunakan untukmenghainbat pertumbuhan mikroba pembusuk danmencegah ketengikan dari oksidasi letnak, sedang gas CO2

sebagai bahan anti kapang untuk produk bakeri.

Iradiasi pada pengawetan makanan mempengaruhicitarasa makanan yang diawetkan, karena iradiasi danpenyimpanan akan menyebabkan lemak-lemak yangterdapat dalam inakanan mengalami oksidasi. Perlakuaniradiasi terhadap makanan dapat memberikan pengaruh

161

Penelitian dan Pengenibangan Aplikasi lsotop dan Hadiasi, 1998-

langsung dan tidak langsung, sehingga akan inengakibatkanperubahan fisiko-kunia makanan yang diawetkan. Reaksiutama yang mungkin terjadi akibat iradiasi yaitu terhadapair sebagai komponen terbesar bahan pangan. Selanjutnyaspesi reaktif liasil radiolisis air ini dapat bereaksi dengankomponen yang lain dalain makanan. Radikal hidroksil('OH) dari peruraian air mempunyai daya oksidasi yangcukup kuat. MAHA (5), melaporkan bahwa sterilisasimakanan biskuit dan kue bolu yang dikemas tidak vakumkemudian diiradiasi 15 kGy untuk pasien di ruinah sakitakan menyebabkan penurunan nilai organoleptik aroma danrasa, karena udara dalam kemasan mempercepat reaksioksidasi. Disamping itu aroma yang mengakibatkanpenurunan kualitas makanan yang diawetkan dapat berasaldari balian pengemas itu sendiri (6).

Proses pembuatan dodol dilakukan pada suhutinggi yang inengakibatkan oksidasi lemak sejak awal.Oksidasi lemak berlanjut selama penyimpanan disampingdekomposisinya oleh mikroba. Dengan demikian terjadilahpenurunan mutu dodol selama penyimpanan akibat peristiwaketengikan ('rancidity') yang terjadi pada makanan berkadarleinak tinggi inaupun rendah.

Pada penelitian ini dilakukan perpanjangan umursimpan dodol dengan perlakuan kombinasi pengemasan daniradiasi. Pengemasan dilakukan dengan bahan nilonberlaminasi PE dalam atmosfer yang berbeda-beda. Kualitasdodol selama penyimpanan pada suhu kamar diamati dengananalisis kimia dan uji organoleptik.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Bahan untuk penelitian ialah dodol yangdiperoleh dari pabrik yang berlokasi di daerah Garut, JawaBarat. Jenis pengemas yang digunakan ialah plastik nilonberlaminasi PE dengan ketebalan 0,9 (im yang diperolehdari salah satu perusahaan pengemas.

Alat. Iradiasi dilakukan dalam Iradiator PanoramaSerbaguna (IRPASENA) di PAIR - BAT AN, Pasar Jumat,Jakarta yang menggunakan sumber radiasi ""Co.

Penyiapan sampel dan perlakuan. Setelahdiambil dari pabrik yang diketahui tanggal pro-duksinya,sampel dikemas dengan perlakuan vakum, vakum + N2 danvakum + CO2. Kemudian dimasukkan ke dalam kotakberukuran (25 x 40 x 45)cm, lalu diiradiasi. Dosis iradiasiyang digunakan ialah 0; 2,5 dan 5 kGy dengan laju dosis 3kGy/jam. Setelah diiradiasi, sampel disimpan pada suhukamar (28°C dan kelembaban relatif 70 %). Parameter yangdiamati ialah kadar lemak, bilangan asam, bilangan TBA(asam tiobarbiturat), total mikroba (bakteri aerob dananaerob, kapang dan khamir), uji organoleptik (aroma, rasa,tekstur, penampakan secara umum dan pertumbuhan kapangpada permukaan sampel). Pengamatan mutu sampeldilakukan setelah 0,4, 6,8, 10 dan 12 bulan penyimpanan.

Metode analisis. Kadar air diukur secaragravimetri dengan menimbang sampai berat tetap setelahpemanasan pada suhu 105°C selama 2 jam. Kadar lemakditentukan dengan metode ekstraksi, pelarut yang digunakanialah petrolium benzen dengan titik didih (40 - 60)°C danekstraksi dilakukan selama 5 jam. Bilangan asam diukur

dengan metode titrimetri, berdasarkan jumlah miligramKOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asain leinak bebasyang terdapat dalam 1 gram minyak atau leinak. Penetapanbilangan TBA dengan reaksi warna malonaldehid. Intensitaswarna merah yang timbul diukur pada panjang gelombang532 nm (7). Total mikroba dihitung dengan metode TPC(total plate count) (8). Angka total bakteri ditentukan padamedia TSA (Trypton Soy Agar) inkubasi dilakukan selama2 - 3 hari pada suhu 35°C, bakteri anaerob diinkubasi padainkubator vakum. Angka total kapang dan khamirditentukan pada media SDA (Saboraud Dextrose Agar)dengan penambahan 0,05 % CuSO4. 5 H2O dan waktuinkubasi 6 hari pada suhu 25°C. Larutan pengencer yangdigunakan ialah bacto pepton 0,1 %. Uji organoleptikdilakukan terhadap aroma, rasa, tekstur dan penampakansecara umum dengan skala 1 - 4 untuk masing-masingparameter (nilai 1 = tidak suka; 2 = agak suka; 3 = suka; 4= sangat suka). Pertumbuhan kapang pada permukaansampel diamati secara visual yang dinyatakan denganketerangan ada atau tidak ada.

Rancangan percobaan. Percobaan dilakukandengan rancangan acak lengkap faktorial, terdiri dari 2faktor yaitu dosis iradiasi terdiri 3 taraf (0; 2,5 dan 5 kGy)dan cara kemas terdiri dari 3 taraf (vakum, vakum + N r

dan vakum + CO2) dengan ulangan 3 kali.


Analisis Kimia. Tabel 1 menyajikan kadar lemak,bilangan asam dan bilangan TBA sampel selamapenyimpanan. Dari analisis sidik ragam kadar lemak sampelmenunjukkan bahwa perlakuan cara kemas (vakum, vakum+ N2, vakum + CO2), iradiasi dan penyimpanan tidakmemberikan pengaruh yang nyata. Perlakuan iradiasimenyebabkan kadar lemak awal sampel lebih tinggi tetapipeningkatannya pada akhir penyimpanan tidak setinggitanpa perlakuan iradiasi dan tidak tergantung pada carakeinas. Hal ini inenunjukkan bahwa iradiasi dapat menahanmetabolisme enzimatis. Perubahan kadar lemak sampeltidak hanya ditentukan oleh kandungan total lemak yangada, tetapi tergantung oleh jenis asam lemak yang ada padasampel. Disainping itu, penghitungan kadar lemak sampelberdasarkan berat basah bahan, inaka kandungan air bahancukup berpengaruh dalain penetapan kandungan lemaksampel.

Ada 2 jalur oksidasi, yang pertama secara enzimatisyang memecah rantai asam lemak bebas menjadi senyawadengan berat molekul lebih rendah dan selanjutnyadioksidasi menghasilkan gas CO, dan air. Enzim tersebutberasal dari aktivitas mikroba yang terdiri dari bakteri,khamir dan kapang. Mikroba tersebut mampumenghidrolisis molekul lemak dalam suasana aerobikmaupun anaerobik. Jalur oksidasi yang lainnya ialah melaluijalur non enzimatis seperti oksidasi fotosintetik. Disampingitu oksidasi asam lemak tak jenuh dari jaringan biologidipercepat oleh beberapa radikal bebas yang cukup reaktifseperti hidroksil ('OH), alkoksil (RO1) dan alkil peroksil(ROO-).

Perubahan bilangan asam dan bilangan TBAinenunjukkan terjadinya oksidasi lemak dalam sampel. Hasil

162

_ Penehtian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi, 1998

analisis statistik bilangan asam dan bilangan TB A diperolehhasil bahwa perlakuan ke-3 cara kemas, iradiasi, danpenyimpanan tidak memberikan pengaruh yang nyatakecuali pada bilangan TBA dengan kombinasi perlakuaniradiasi 5 kGy dan cara kemas vakum + N, berpengaruhnyata pada taraf uji 5 %. Perlakuan iradiasi terhadapbilangan asam dan TBA pada sainpel yang dikemas denganke-3 cara kenias temyata memberikan pengaruh yang nyata(P < 0,0:5), yaitu lerjadi peningkatan kadar bilangan asaindan TBA setelah iradiasi. Perlakuan penyimpanan terliadapkadar bilangan asam dan bilangan TBA pada sampel yangdikemas dengan ke-3 cara kemas memberikan pengaruhnyata pada taraf uji 5 % pada akhir penyimpanan. Analisisbilangan asam dan TBA sampel menunjukkan peningkatankadarnya. Hal ini membuktikan bahwa sampel aktifmengalami proses oksidasi, karena perlakuan iradiasi danpenyimpanan.

Kenaikan bilangan asam dan TBA sainpel selamapenyimpanan menunjukkan proses metabolisme oksidasimasih teirus berjalan dan tidak dapat dicegah dengan sistempengemas yang ada. Walaupun demikian, perubahantersebut inasih dalam batas yang dapat diterima. Pengukuranbilangan TBA memberikan informasi terbentuknyamalonaldehid sebagai hasil degradasi hidroperoksida yangterbcnluk dari hasil reaksi antara lemak tidak jenuh denganoksigen. Menurut KETAREN (9) melaporkan bahwapersenyawaan malonaldehida secara teoritis dapatdihasilkan oleh peinbetukan di-peroksida pada guguspentadiena yang disusul dengan pemutusan rantai molekulatau dengan cara oksidasi lebih lanjut dari 2-enol yangdihasilkan dari peruraian monohidroperoksida.

Uji Mikrobiologi. Iradiasi dosis rendah padapengawetan makanan ialah untuk membunuh mikrobapatogen atau menurunkan kontaminasi awal mikrobasehingga dapat dipergunakan untuk tujuan meniperpanjangumur simpan makanan tradisional. Hasil analisismikrobiologi sampel yang dikemas dengan ke-3 carakemasvakum, vakum + N2, dan vakum + CO2 selama penyimpanandisajikan pada Tabel 2. Terlihat bahwa kandungan mikrobapada awal pengamatan cukup rendah yaitu hanya orderatusan sel per gram. Hasil pengamatan menunjukkan bahwaperlakuan iradiasi 2,5 dan 5 kGy dapat menurunkankandungan mikroba pada awal penyimpanan sebesar 2logaritina sel per gram, sedang perlakuan ke-3 cara kemastidak memberikan pengaruh yang nyata terhadappertumbuhan mikroba sampel. Selama penyimpanan bakteriaerob serta anaerob, kapang dan khamir masih dapattumbuh, tetapi kapang dan khamir setelah 8 bulanpenyimpanan tidak dapat berkembang dengan perlakuaniradiasi.

Iradiasi berhasil menurunkan kontaminasi awaldodol, tetapi selama penyimpanan terjadi pertumbuhanmikroba. Hal ini terjadi karena dodol merupakan media yangbaik untuk pertuinbuhan mikroba, sehingga mikroba yangtidak mail dapat berkembang biak dan masih mampu untukmelakukan hidrolisa zat gizi pada media sesuai dengankondisi lingkungan aerob niaupun anaerob. KETAREN (9)menyatakan bahwa beberapa jenis kapang, khamir danbakteri mampu menghidrolisa lemak dalam suasana aerobdan anaerob, di samping itu indikasi untuk mengetahui

aktivitas dari enzim lipase dapat diketahui dengan mengukurkenaikkan bilangan asam setelah penyimpanan. Hal ini jugaterjadi pada sampel iradiasi dan tanpa iradiasi ternyata padaakhir penyiinpanan bilangan asam sampel meningkat.Kondisi ini juga tidak dapat dicegah dengan sistem carakemas yang ada dan pertumbuhan mikroba pada sampelselama penyimpanan masih dalam batas yang dapatditerima.

Uji Organoleptik. Pengamatan organoleptiksangat diperlukan karena dapat menunjukkan kualitasmakanan yang diawetkan secara langsung. KETAREN (9)mengatakan bahwa makanan yang mengandung lemakselama penyimpanan akan mengalami perubahan yang tidakdiinginkan dan ditandai dengan timbulnya bau tengik yangkemungkinan berasal dari unsur utama dari minyak yangmengalami degradasi yaitu ester asam oleat. Parameterorganoleptik pada kerusakan dodol yaitu ketengikan.Dikemasnya sampel dengan cara kemas bebas oksigen ataumenghilangkan udara dengan gas inert (N2) dan CO2

ternyata dari segi organoleptik cukup membantu terutamauntuk mempertahankan aroma sampel. Hasil pengamatanuji organoleptik terhadap aroma, rasa, tekstur danpengainatan secara umum sampel yang dikombinasikandengan cara kemas vakum, vakum + N2 dan vakum + CO2

selama penyimpanan disajikan pada Tabel 3. Kombinasiiradiasi dengan ke-3 cara kemas ternyata dapat digunakanuntuk memperpanjang umur simpan dodol 10-12 bulan.Sampel tanpa iradiasi mempunyai umur simpan hanya 8bulan. Secara visual kerusakan dodol ditunjukkan olehpermukaan yang tidak berminyak, mengering, kemudianjamur tuinbuh bersamaan dengan aroma tengik.

Kemasan mempunyai penman yang penting dalammenentukan kualitas produk yang diawetkan. Ternyatadodol iradiasi yang dikemas dengan modifikasi atmosfermemberikan keunggulan dalam memperpanjang masasimpan dan nilai organoleptik terutama rasa dan bau. Darihasil penelitian sebelumnya (1) dilaporkan dodol denganmerek yang sama dikemas dengan pengemas yang samadipasaran lalu diiradiasi 3 kGy mempunyai umur simpan 7bulan, sedang dodol dengan merek yang lain yang dikemasdengan jenis plastik PHX dan PC yang diiradiasi 3 kGymempunyai umur simpan 9 bulan (6). Menurut informasidari produsen dilaporkan umur simpan dodol dengan merekyang sama dipasaran hanya 3 bulan.

KESIMPULAN

Berdasarkan ha si I pengamatan secara kimia,mikrobiologi dan organoleptik dapat disimpulkan bahwadari ke-3 cara kemas vakum, vakum + N2 dan vakum + CO2

yang dikombinasikan dengan iradiasi 2,5 dan 5 kGy, umursimpan masing-masing sampel dapat disimpan sampai 10dan 12 bulan. Sedang sampel tanpa iradiasi mempunyaiumur simpan hanya 8 bulan. Perlakuan terhadap ke-3 carakemas modifikasi atmosfir ternyata tidak memberikanperbedaan yang nyata terhadap sampel. Saran untukpengemas dodol iradiasi ialah jenis pengemas vakum,dengan pertimbangan lebih praktis dan mudah penanganantanpa pengisian gas N2 atau CO2 dibandingkan ke-2 carakemas lainnya yaitu vakum + N2 dan vakuin + CO2.

163

Peneliliun Jim Pengembimgun Aphktisi Jsotop dun Railnm. J W

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih ditujukan kepada Dra.Rosalina Sinaga dan saudara Cecep M. Nurcahya, sertasaudari Lely Hardiningsih dan Nani Suryani yang telahmembantu pelaksanaan penelitian dan kepada P.T. ArghaKarya Prima Industry yang telah membantu menyediakanpengemas plastik.

DAFTAR PUSTAKA

1. RINDY P.TANHINDARTO, ROSALINA S.H., danCECEP, M.N., Penggunaan iradiasi untukmempanjang daya simpan dodol, 6th NationalCongress of Indonesia Society For Microbiology andAsean Meeting on Microbiology, Desember 2 - 4 ,Surabaya (1993).

2. RINDY P. TANHINDARTO, ROSALINA S.H., danCECEP. M.N., "Penggunaan iradiasi gamma untukmemperpanjang daya simpan bakpia dan wingko",Risalah Pertemuan Ilmiah Aplikasi Isotop danRadiasi, PAIR - BAT AN, Jakarta 13-15 Desember(1994)283.

3. BRODY, A.L.. Controlled/Modified Atmosphere/VacumPackaging of Foods, Food & Nutrition, Inc.Trumbull. Connecticut 06611, USA, (1989).

4. SE1LER, DAL..Modified Atmosphere Packaging ofBakery Products, di dalam BRODY, A.L.,Controlled/Modified Atmosphere/Vacum Packagingof Foods, Food & Nutrition, Inc.Trumbull,Connecticut 06611, USA, (1989) 119.

5. MAHA, M., HILMY, N., FEBRIDA dan DARMAWI,"Sterilisasi makanan dengan iradiasi untuk pasiendi rumah sakit (Risalah Pertemuan Iimiah, Jakarta,1991)", BAT AN, Jakarta (1992) 699.

6. RINDY P. TANHINDARTO dan ROSALINA S.H.,"Pengaruh iradiasi gamma dan jenis pengemas padainutu dan masa simpan bakpia dan dodol", RisalahPertemuan Ilmiah Penelitian dan PengembanganAplikasi Isotop dan Radiasi, PAIR - BAT AN, Jakarta18-19Februari(1997), 137.

7. APRIYANTONO, A., FARDIAZ, D., PUSPITASARI,N.L., SEDARWATI, dan BUDIYANTO.S., AnalisisPangan, PAU - IPB, Bogor, (1989).

8. FARDIAZ, S., Analisis Mikrobiologi Pangan, PAU -IPB, Bogor, (1989).

9. KETAREN, S., Pengantar Teknologi Minyak dan LemakPangan, UI - Press Jakarta, (1986)

Tabel 1. Hasil rekapitulasi analisis kadar lemak. bilangan asam, dan bilangan TBA sampel iradiasi awal dan akhirpenyimpanan

iradiasi(kGy)

0

0

0

2,5

2,5

2,5

5

5

5

Keteranc

Jenispengemas

Vakum

N,

CO,

Vakum

N2

co2

Vakum

N2

CO,

;an :a, b, c, d,

Kadar

Awal

4,50 + 0,04

3,80 + 0,02

4.20 + 0,04

6,00 + 0,06

5,80 + 0,01

6,50 + 0,03

6,30 + 0,01

6,00 + 0,02

5,80 + 0,05

e, f, e, h, dan i '

lemak

'„)Akhir

5,50 + 0,01

6,00 + 0,03

5.80 + 0,01

6,50 + 0,02

6,70 + 0,05

6,40 + 0,04

6,80 + 0,03

6,50 + 0,06

6,60 + 0,08

yane terdapat pi

Parameter

Bilangan asam(mg/g bahan)

Awal

(3,086 + 0,193)'

(2,930 + 0,038)'

(2,855 + 0,049)j

(3,853+0,019)ef

(3,722 + 0,040/*

(3,909 +0,014)ef

(4,171 +0,020)cd

(4,080 + 0,006)*

(4,352 + OJ38)'

ida lajur dan kolom '

Akhir

(3,405 + 0,045)"

(3,581 + 0,046)«"

(3,465 + 0,004)"

(4,895 + 0,001)"

(5,077 + 0,021)"'

(4,951 +0,067)b

(5,210 + 0,025)'

(5^61 +0,047)'

(5,195 + 0,040)'

Bilangan TBA(mg malonaldehid/g bahan)

Awal

(6,935 ;

(6,928 ;

(6.118;

(8,612 +

(8,368 j

(8,650 +

(9,892 ;

(8,185 :

(9,300 +

,'an£ sama tidak ditandai dene:

t 0,530)"

t 0,215)"

t 0,209)"

; 0,112)cl«

t0,150/8

0,047)*f«

i 0,167)'

t 0,185)8

0,407)""

an huruf ya

Akhir

(9,398 + 0,012)'*

(9.575 + 0,098)'"

(8,840 +0,014)*f«

(9,866 + 0,549)'

(1,288+ 0,113)"'

(11,062 + 0,105)"

(12,059 + 0,465)'

(9,799 + 0,801)'

(12,157 + 0,064)'

ne sama berartiberbeda nyata (P • 0.05) untuk setiap periode pengamatan.

164

_ Penelitian dan Pcngembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

label 2. Hasil analisis pertumbuhan mikroba (bakteri aerob dan anaerob, kapang dankhamir)(Min-max) koloni/grain sampel dodol iradiasi selama penyiinpanan

Penyiinpanan(bulan)

0

4

6

8

10

Keterangan : tt

Perlakuan

VakumN 2

co2

Vakum

CO,

Vakum

co2

VakumN 2

CO,

VakumN 2

CO,

Vakum

c2

VakumN 2

CO,

Vakum

CO,

VakumN 2

CO,

VakumN 2

CO,

Vaku mN 2

CO,

Vakum

CO,

VakumN,

CO,

VakumN 2

CO,

Vakum

CO,

Mikroba

Bakteri aerob

Bakteri anaerob

Kapang & khamir

Bakteri aerob

Bakteri anaerob

Kapang & khamir

Bakteri aerob

Bakteri anaerob

Kapang & khamir

Bakteri aerob

Bakteri anaerob

Kapang & khamir

Bakteri aerob

Bakteri anaerob

Kapang & khamir

= tidak terdeteksi. sr = sampel

0

2,5 - 3,7)102

(4,0-9,2) 102

(5,2 - 8,l)102

(1,5-2,5)1O2

(2,4 - 3,2)102

(1,3- l,6)10J

(1 -8) 10(3-4) 10(2 - 7) 10

(2,1 - 5,1)10'(8,0 - 1,5)10'(3,1 - 1,5)10'

0 , 2 - 1,2)10'(2,2 - 7,3)10'(2,2- 1,5)10'

(5,6 - 7,8)10"(2,4 - 8,9)10"(1,0 - 6,1)10"

(1,3 - 2,2)10'(2,1 -4,1)10'(1,9-3,4)10'

(1,6 - l,9)102

(3,4 - 3,7)102

(3,5 - 4,l)102

(l,7-2,6)102

(2,7 - 3,5)102

(2,6 - 4,3) 102

(3,1 -4,2)102

(3,1 -6,6)102

(9,1 - 2,2) 102

(3,4-4,l)102

(4,7 - 5,4) 102

(7,9- l,3)102

tttttt

srsrsr

srsrsr

srsrsr

rusak

Dosis iradiasi (kGy)2,5

( 4 - 5)( 8 - 1 0 )(10-17)

( 6 - 8 )( 3 - 4 )( 5 - 6 )

tttttt

(13-26)(10- 19)(5 -34)

(12-30)(12-18)(2 -25)

(tt - 2)(tt - 12)(tt - 2)

(4,1 - 8,0)10(7,3 - 1,5)10(2,1 - 2,3)10

( 3 - 6)(11-16)(7 - 13)

(12- 14)(4 -5)

(16 -24)

( 7 - 2 5 )( 6 - 1 1 )( 1 0 - 18)

(34 - 36)( 5 - 1 0 )( 4 - 2 5 )

tttttt

(15-22)(16- 19)(10-24)

(36 - 38)(17-19)(14-30)

tttttt

5

tttttt

tttttt .

tttttt

(4 - 10)tt

(2-11)

(7 - 10)(4 - 10)( 1 - 7)

(tt - 3)(tt- 1)(1 -4)

(0 -2 )(8 - 18)(2-11)

(1 -3 )(8 -8 )

(5 - 13)

(0- 1)(8 - 13)(3-11)

(3 -7 )(5 -6 )(2-9)

(7 - 10)(4 - 10)( 1 - 7)

tttttt

(13-17)(9-11)

(17-29)

(11- 17)( 4 - 1 8 )(21 - 27)

tttttt

165

Tabel 3.

Penyim-panan

(bulan)

Hasil uji organoleptik

Penge-

0kGy

(aroma.

Aroma

2,5kGy

rasa, tekstur

5kGy

dan

0kGy

penampakan

Rasa

2,5kGy

secara

Dodol

5kGy

unium)

iradiasi

0kGy

sampel dodol iradiasi

Tekstur

2,5kGy

5kGy

selama penyimpanan

Penampakan secara

0 2,5kGy kGy

umum

5kGy

Vakum ( 1 - 1 ) ( 2 - 3 ) ( 3 - 3 ) ( 1 - 1 ) ( 3 - 4 ) ( 3 - 3 ) ( 1 - 1 ) ( 3 - 3 ) ( 3 - 3 ) ( 1 - 1 ) ( 3 - 3 ) ( 3 - 3 )

N , ( 1 - 2 ) ( 2 - 3 ) ( 3 - 3 ) ( 1 - 1 ) ( 3 - 4 ) ( 3 - 4 ) ( 1 - 1 ) ( 3 - 3 ) ( 3 - 3 ) ( 1 - 1 ) ( 3 - 3 ) ( 3 - 3 )

10

12

co2

V a k u m

N,

CO,

Vakum

N2

co2

(1 - 1)

sr

sr

sr

sr

sr

sr

(2 - 3)

( 2 - 2 )

(3 - 3)

( 2 - 3 )

sr

sr

sr

(3 - 3)

(3 - 3 )

(2 - 3)

(2 - 3)

(2-2)

(2-2)

(2-2)

( 1 - 1)

sr

sr

sr

sr

sr

sr

(3-3)

(2 - 3)

(2 - 3)

(2-2)

sr

sr

sr

(3-3)

(3 - 3)

(3-3)

(2-3)

(2-2)

(2-2)

(2-2)

(1 - 1)

sr

sr

sr

sr

sr

sr

(3-3)

(2-3)

(2-3)

(2-2)

sr

sr

sr

(3-3)

(3 -3 )

(3-3)

(3-3)

(2-3)

(2-3)

(2-2)

(1 - 1)

sr

sr

sr

sr

sr

sr

(3-3)

(2 -3 )

(2-3)

(2-3)

sr

sr

sr

(3-3)

(3-3)

(3-3)

(3-3)

(2-3)

(2-3)

(2-3)

Keterangan : Skala 1 - 4 untuk masing-masing parameter (nilai 1 = tidak suka; 2 =agak suka; 3 = suka; 4 = sangat suka).sr = sampel rusak

DISKUSI

SUDRAJAT I.

Dari hasil penelitian Anda, diperoleh jenispengemas yang baik untuk pengeinas dodol. Bagaiinanakahsifat inakanik dan perubahan warnanya setelahpenyiinpanan 12 bulan ?


Sifat mekanik pengeinas tidak dilakukan,pengenias nilon berlaininasi PE dengan iradiasi sampaidengan 5 kGy tahan radiasi dan tidak terjadi perubahanwania. sudah dibuktikan terhadap yellowness index (YI)dengan alat chromameter.

GATOT SUHARIYONO

1. Bagaimana dari segi ekonomisnya hasil dodol yangdikemas secara radiasi dibanding yang dikemastradisional ?

2. Bagaimana dengan umur simpan dodol iradiasi diatas 5kGy?

3. Aplikasi selanjutnva dari penelitian Anda bagaimana,terhadap masyarakat luas ?


1. Segi ekonomi beluin dilakukan.2. Dari hasil penelitian terdahulu, dosis niaksiinuin 5 kGy

dan diatas 5 kGy berdasarkan uji organoleptik kurangdisukai panelis

3. Mendapatkan legalisasi. sehingga dapat diaplikasikanmasyarakat luas.

MADE SUMART1 K.

Kami sering meneinukan dodol sebagai makanantradisional yang dikemas dengan kelobot (kulit jagung).1. Bagaimana kemasan kelobot (kulit jagung)

dibandingkan dengan kemasan dodol garut ?2. Apakah pernah diuji katahanannya dibandingkan

dengan kemasan biasa secara iradiasi mengingat hargakertas dan plastik sekarang sangat meningkat ?


1. Kemasan kelobat kemungkinan mengandung mikrobayang inenginfestasi dodol yang dikemas.

2. Sudah dilakukan, yaitu menggunakan kemasan samadengan di pasaran bahwa perlakukan iradiasi dapatmemperpanjang umur simpan (Apisora tahun 1996/1997).

RAHAYU Ch.

1. Radio pasteurisasi makanan olahan yang Anda telitiapakah secara teknis sudah layak. Apabila sudah, Andadapat memikirkan penelitian teknologi radiasi dalamskala besar (dosimetri. kemasan besar, dll) ?

166


2. Bagaimana tanggapan dari pabrik yang sainpelnya Andateliti ?

3. Untuk mendapatkan/mengajukan "Clearance" dariDirjen POM, penelitian apa saja yang hams segeradilengkapi ?

4. Pengawetan makanan olahaii apa lagi yang Anda anggapinasih ada masalah (bumbu-bumbu, dll) ?


1. Sudah untuk kemasan skala pilot.2. Sangat senang, karena dapat membantu salah satu

permasalahan yang ada.3. Penelitian dalam skala pilot.4. Terutaina untuk kelompok makanan semi basali, seperti

jenang, bakpia. leinper, buinbu pecel, dan lain sebagaiya.

GATOT T. REKSO

Dari hasil penelitian Anda, kombinasi atmosfirdanradiasi daya sinipan 1 0 - 1 2 bulan dan hanya denganmodifikasi atmosfir hanya 8 bulan.1. Dodol yang digunakan meinpergunakan bahan pengawet

atau tidak ?2. Berapa lama daya simpannya bila sebelum diiradiasi

pada kondisi uinumnya ?3. Pada penyinipanan. faktor apa saja yang terdeteksi lebih

awal, )'ang menyatakan kemsakan ?


1. Menurut pemilik pabrik dodol tidak digunakan pengawetmakanan.

2. Maksimal 3 bulan dari proses pembuatannya.3. Uji organoleptik, karena dapat menunjukkan kualitas

makanan yang diawetkan secara langsung.

MUNSIAH MAHA

1. Kesimpulan Anda, Dodol dikemas vakum lalu diiradiasi2,5 - 5,0 kGy terbaik (tahan 10-12 bulan). Kalau tidakvakum bagaimana hasilnya (supaya lebih murah) ?

2. Jenis dodol yang diteliti dodol garut rasa apa. Hal iniperlu disebutkan karena kesimpulan diatas belum tentudapat berlaku untuk semua jenis dodol ?

3. Apa tidak diteliti jenis dodol lain yang lebih bermasalah.Misalnya, jenang Kudus, dll, karena dodol garut relatiflebih awet/terjamin mutunya ?


1. Makmimal 3 bulan masa simpannya.2. Perlu dicoba untuk berbagai rasa dodol.3. Jenang dan dodol merupakan kelompok makanan semi

basah, proses pembuatan dan bahan utamanya sama,hanya bedanya dodol dalam pengolahannya ditambahininyak hewani, sedang jenang tidak. Suatu masukanyang baik untuk inencoba jenang iradasi.

167


EFEK MONOMER POLIFUNGSIONAL PADA SIFAT FISIKBAHAN PVC IRADIASI

Isni Marlijanti, Anik S, dan Gatot T.M.RID0000139


ABSTRAK

EFEK MONOMER POLIFUNGSIONAL PADA SIFAT FISIK BAHAN PVC IRADIASI Telahdilakukan penelitian tentang studi sifat fisik PVC iradiasi yang ditambah monomer polifungsional. PVC dicampurdengan monomer polifungsional dengan konsentrasi 0,10,15 dan 20 psr dan DOP sebagai plastizer, dibuat film denganmesin tekan panas pada suhu 180° C, tekanan 10 kg/cm2 selama tiga menit, kemudian diiradiasi dengan mesin berkaselektron dengan energi percepatan 2 MeV dan kuat arus 1 inA pada dosis 0-200 kGy. Dua jenis monomer polifungsionalyang ditambahkan: Trimetilol propene tri-akrilat (TMPTA) dan Trimetilol propene tri-metakrilat (TMPTMA).Pengikatan silang pada PVC iradiasi dapat dilihat dari uji fraksi padatan dan tegangan putusnya. PVC tanpa penambahanmonomer polifungsional tidak terbentuk gel sampai dosis 200 kGy, tetapi dengan penambahan monomer IS psr dapatmemberi fraksi padatan yang tertinggi yaitu sekitar 70% unluk kedua monomer yang digunakan. Monomer polifungsionalTMPTMA terlihat sedikit lebih baik dibandingkan dengan monomer TMPTA, karena adanya gugus metil.

ABSTRACT

THE EFFECT OF POLYFUNCTIONAL MONOMER ON THE PHYSICAL PROPERTIES OFIRRADIATED PVC. The study of physical properties of irradiated PVC in the presence of polyfunctional monomershave been studied. The PVC powder were mixed with the monomer (0 , 10, 15, and 20 phr), and DOP as plastisizer.The films were made by hot press machine at 180° C and the pressure of 10 kg/cm2 for 3 minutes. The films wereirradiated by electron beams of 2 MeV acceleration energy and beam current of 1 mA at the variation doses of 0-200kGy. Two kinds of polyfunctional monomers were added : Tri-methylol propene tri-acrylate (TMPTA) and Tri-methylolpropene tri-methacrylate (TMPTMA). The effect of PFM was observed from the gel fraction and the mechanicalproperties. The irradiated PVC without polifunctional monomers does not crosslinked up to 200 kGy, but with 15 phrof monomer the gel was already formed more than 70 % for both of monomers. The addition of TMPTMA monomerwere better than TMPTA monomer, due to the presence of the methyl group.

PENDAHULUAN

Polivinil khlorida (PVC) inulai diproduksi secarakomersial sejak taliun 1950 dan pada taliun 1985niencmpatiurutan kedua terbesar didunia untuk volume produksitermoplastik.

PVC adalah polnncr dengan satuan pengulangan-CH2 -CHC1, dan tanpa adanya sejumlah aditifpenggunaannya sangat terbatas, oleh sebab itu resin PVCharus di modifikasi dengan cara inenanibahkan suatu aditif.Penambahan aditif pada formulasi PVC disainping untukmempennudah pengolahannya, juga sangat penting untukmendapatkan sifat fisik yang optimal pada produk akhirdari formulasi PVC yang dikehendaki. Polimer PVCmempunyai jangkauan aplikasi yang luas, bermacam-macam kegunaan polimer PVC termodifikasi diantaranya;untuk material bangunan, pipa tahan panas, selubung luarkabel listrik dan Iain-lain.

Pengikatan silang pada PVC tidak akan terbentuktanpa adanya monomer polifungsional (1), maka keberadaanmonomer polifungsional sangat berperan bagi upayaterjadinya ikatan silang sebagai "Crosslink agent".Pengikatan silang pada PVC dapat dilakukan dengan teknikradiasi, sedangkan jenis monomer yang digunakan adalahsuatu senyawa yang mempunyai gugus fungsi metacrylatedan acrylate (2).

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahuipengaruh penambahan "Crosslink agent" pada PVC yangdiiradiasi dengan mesin berkas elektron, guna mendapatkanPVC berikatan silang yang mempunyai sifat fisik optimumpada peinakaiannya.

TATA KERJA

Bahan. Polivinil khlorida (PVC) yang digunakanpada penelitian ini adalah PVC berbentuk bubuk, piastisizeryang dipakai Dioctyl phtalate (DOP). Dua jenis monomerpolifungsional yang ditambahkan pada percobaan ini adalah

TMPTA (Tri-methylolpropene tri-acnylate)

O

CH2 - C - CH = CH2

C2H5 - C - CH2O - C - CH = CH2

IIO

CH2O - C - CH = CH2

IIO

169

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Jsotop dan Radiasi, 1998 _

TMPTMA (Tri-methylolpropene tri-metacrylate)

CH?O - C - C = CH2

II IO CH3

C,H5 - C - CH2 - O - C - C = CH2

II IO CH3

CH2O - C - C = CH2

II IO CH3

Tri-methylol propene tri-metacrylate (TMPT) dan Tri-methylol propene tri-acrylate (TMPT A), sedangkan pelarutyang digunakan adalah Tetrahydroftiran (THF).

Peralatan. Alat yang digunakan adalah rolpenggiling panas, inesin tekan panas dan dingin untukmembuat lembaran film PVC, inesin berkas elektron 2 MeVdengan kuat arus 1 inA,serta alat uji tarik merk INSTRON1122.

Pembuatan kompon dan iradiasi. Bubuk PVCsebanyak 60 gram dicampur dengan bahan-bahan lainseperti DOP dan monomer polifungsional dalam gelasbeaker, kemudian campuran tersebut digiling denganpenggiling panas pada suhu 190° C selama 10 menit. Hasilgilingan tersebut dibuat film dengan inesin tekan panashidrolik pada suhu 180° C dengan tekanan 10 kg/cm2

selama3 menit. Film PVC yang dihasilkan diiradiasi denganmesin berkas elektron 2 MeV dengan kuat arus 1 mA padadosis 0, 50, 100, dan 200 kGy.

Uji fraksi padatan. Pengujian fraksi padatan dapatmemberikan infonnasi seberapa besar derajat pengikatansilang yang terjadi karena radiasi dan pengaruh darimonomer polifungsional.Kawat kasa dipotong-potong lalu ditimbang (Wo), lalusampel dimasukkan dalam kawat kasa dan ditiinbang (W,). Sampel diekstrasi dengan pelarut tetrahydrofuran padasuhu 60° C selama 24 jam, setelah itu dikeringkan padaoven vakum pada suhu 50° C kemudian ditiinbang sampaiberat tetap (W2).Perhitungan fraksi padatan sesuai dengan persamaansebagai berikut:

FP (%) = (W2 - Wo) / (W, - Wo) x 100 %

Pengujian sifat fisik. Pengujian tegangan putusdan perpanjangan putus pada PVC yang diiradiasi diukurdengan menggunakan alat INSTRON 1122.

Uji pengusangan. Untuk melihat ketahanansampel film PVC terhadap suhu tinggi dilakukan ujipengusangan dengan menggunakan "Gear oven" pada suhu121° C selama 7 hari, setelah dikondisikan pada suhu ruangtegangan putus dan perpanjangan putusnya diuji.


Pengujian fraksi padatan (gel fraction) dapatmemberikan informasi seberapa besar derajat pengikatan

silang yang terjadi akibat interaksinya dengan energi radiasi,yaitu interaksi antara PVC dengan monomer polifungsionalyang ditambahkan. Struktur jaringan tiga dimensi yangdibentuk oleh PVC berikatan silang dapat menurunkan sifatkelarutannya selama ekstraksi. Semakin besar jumlah ikatansilang yang terjadi, semakin besar fraksi padatannya, berartikelarutannya semakin kecil.

Gambar 1 menunjukan pengaruh dosis terhadapfraksi padatan pada PVC dengan dengan monomerTMPTMA, Pada PVC tanpa penambahan monomer tidakterbentuk gel sampai pada dosis 200 kGy, semuanya larutselama ekstraksi tetapi setelah ditambahkan monomer mulaiterbentuk gel sekitar 40 % pada dosis 50 kGy. Denganbertambahnya dosis gel yang terbentuk semakin meningkat,hal ini terjadi pada ketiga konsentrasi monomer yaitu 10,15, dan 20 psr. Dari data tersebut dapat terlihat bahwadengan konsentrasi monomer 15 psr pada dosis 200 kGy ,fraksi padatan mencapai titik yang tertinggi yaitu sekitar70 %.

Gambar 2 Pengaruh dosis terhadap fraksi padatanpada PVC dengan TMPT A, terlihat pada dosis 50 kGy dan100 kGy terbentuknya gel lebih rendah dibandingkan denganpenambahan monomer TMPTMA, tetapi pada dosis 200kGy nilai fraksi padatan relatif sama. Hal ini mungkindisebabkan karena gugus fungsi metakrilat sedikit lebihreaktif sehingga lebih cepat bereaksi pada dosis 50 kGydibanding dengan gugus fungsi dari akrilat, karena padamonomer TMPTMA terdapat gugus metil yang dapatmenstabilkan radikal yang terbentuk. Berdasarkan literatureTMPTMA mempunyai persen reaksi yang terjadi sebesar80,1 %, sedangkan TMPTA sebesar 78,6 % dan jumlahrata-rata ikatan C = C yang bereaksi pada TMPTMA2,40, sedangkan pada TMPTA sedikit lebih kecil yaitu 2,36(5).

Gambar 3 dan 4 menunjukkan hasil pengukurantegangan putus pada PVC berikatan silang, tanpa adanyamonomer tegangan putus tidak meningkat dengan kenaikandosis radiasi, ini disebabkan karena tidak terjadinya ikatansilang pada PVC. Dengan penambahan monomer derajatikatan silang meningkat oleh sebab itu teganganputusnyapun ineningkat dengan kenaikan dosis radiasi.Konsentrasi monomer 15 psr pada dosis 200 kGy dapatmemberikan nilai tegangan putus tertinggi yaitu sebesar 300-400 kg/cm2, baik untuk PVC dengan monomer TMPTMAmaupun TMPTA.

Pada Gambar 5 dan 6 terlihat bahwa perpanjanganputus menurun tidak terlalu tajam, perpanjanganputus menurun dengan meningkatnya dosis radiasi.Pengikatan silang dapat mengakibatkan bahan menjadi kakudan keras, sehingga bahan akan mudah putus. Pengusanganbahan PVC iradiasi, Tabel 1 menunjukan pengukurantegangan putus setelah pengusangan. Ternyata PVC yangdiiradiasi pada 50 kGy tidak tahan terhadap pengusangan,hal ini berarti pengikatan silang yang terjadi belumsempurna.Sedangkan pada dosis 100 kGy dan 200 kGy bahan masihdapat bertahan, tetapi tegangan putusnya bertambah tinggidan tidak mempunyai perpanjangan putus, hal inidisebabkan bahan menjadi keras dan kaku sehingga mudahpa tali.

170

_ Penetitian dan Pengembartgan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

KESIMPULAN

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapatdi simpulkan sebagai berikut:1. Pengikatan silang pada koinpon PVC iradiasi dapat

terbentuk dengan adanya monomer polifungsional.2. Koinpon PVC iradiasi yang berikatan silang dapat

menaikkan sifat fisiknya.3. Monomer polifungsional TMPTMA sedikit lebih reaktif

dibandingkan dengan monomer TMPTA.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan yang telah membantu penelitian ini, dan danapenelitian ini dibiayai oleh RUT 1.1

DAFTAR PUSTAKA

I. SUN Jl A ZHEN, "New trend of polymer shape memorymaterial". Regional training course on RadiationCrosslinking Technology (1990).

2. H.K. ZHANG, "Formulation of radiation-crosslinkedwire and cable insulation", Regional trainingcourseon Radiation Crosslinking Technology (1990).

3. ZULKAFLI GHAZALI, "Radiation crosslinking ofpolymer in the presence of PFM",JAERI-Memo 03-179(1991).

4. RIZKI AGUNG, M., Pengikat silang PVC denganmenggunakan tehnik radiasi Gamma, Karya UtamaSarjana Kimia, UI Depok (1994).

5. JAMES E. MOORE," Calorimetric Analysis of UVcurable system, UV curing scince and technology" ,Vol II (1980).

6. DR. R.HALMAN BSc, PhD and DR. P, OLDRINGP h D , BA, "Diluents", UV and EB curingformulation for printing Inks, Coating and Paints ,Chapter III (1988).

Tabel 1. Tegangan putus setelah pengusangan

Dosis /(kGy)/MPF(psr)

0 / 00/100/150/2050/ 050/ 1550 / 20100/ 0100 / 10100/ 15100 / 20200/ 0200 / 10200/15200 / 20

PVC + TMPTMA

-

884863873856616738788747

PVC + TMPTA

--

8848968078746168328691054

Keterangan : MPF : Monomer polifungsional

171

Penelitian dan Pengembangart Aplikasi Isolop don Radiasi, 1998 _

ca•Pv$

2.m

u20

o 50 100 150 200

DOSIS IRADIASI, kGy

Gambar 1. Pengaruh dosis terhadap fraksi padatan pada PVC + TMPTMAO = 10 psr, A = 15 psr, • = 20 psr

CaOf

C«0.

nM01U

20 m

o 50 100 150 200

DOSIS IRADIASI, kGy

Gambar 2. Pengaruh dosis terhadap fraksi padatan pada PVC + TMPTMA

172

\


»+oo „

at

a<*tocc$bfl

200

100

0

0 $0 100 150 200

DOSIS IRADIASI, kGy

Gambar 3. Pengaruh dosis terhadap tegangan putus pada PVC + TMPTMA• = 0 psr, O = 10 psr, A = 15 psr, • = 20 psr.

o 50 100 150 200

DOSIS IRADTASI, kGy

Gambar 4. Penganih dosis terhadap tegangan putus pada PVC + TMPTMA

173


1C0it

up

o0 50 100 150 200

DOGIo IR.;i:iAoI, kGy

Gainbar 5. Pengaruh dosis terhadap perpanjangan putus pada PVC + TMPTMA

is*.

o 50 ioc 150 20c

COSTS I R A D I A S I , kGy

Gainbar 6. Pengaruh dosis terhadap perpanjangan putus pada PVC + TMPTMA

174


DISKUSI

NAZLY HILMY

1. Apa tujuan penelitian ini ?2. Mengingat PVC mudah terurai oleh iradiasi dan

digrafting juga dengan monomer pulifungsional untuktujuan apa ?

3. Jika tujuan untuk mencari PVC yang tahan radiasi,jelaskan mengapa Anda melakukan penelitian ini ?

ISNI M.

1. Tujuan akhir penelitian ini adalah untuk produkselubung kabel listrik.

2. Tujuannya bukan grafting, tetapi Crosslinking, karenaPVC tanpa penambahan monomer polifungsional tidakdapat terbentuk ikatan silang selama iradiasi.

3. Tujuannya bukan untuk mencari PVC yang tahan radiasi,tetapi mendapatkan PVC berikatan silang yang tahanpanas.

ZUBAIDAH IRAWATI

Pada tata kerja, metode Siapa yang diacu dalampembuatan sampel. Apakah menipakan penemuan sendiri,modifikasi, dsb. ?

ISNI M.

Pembuatan sampel dilakukan berdasarkanpercobaan yang kami lakukan di laboratorium dan jugainengacu pada Balai Besar Kulit dan Plastik di Yogyakarta.

SUGIARTO DANU

Pada penambahan monomer polifungsionalsebanyak 10 psr mempunyai fraksi padatan berada diantarapenambahan 15 dan 20 psr. Bagaimana penjelasanhubungan antara fraksi padatan dengan konsentrasimonomer yang ditambahkan ?

ISNI M.

Kemungkinan pada waktu proses pencampuranPVC dan monomer polifungsional 20 psr tidak homogendan kemungkinan banyak yang keluar (hilang), sehinggamenyebabkan kandungan monomer pada PVC berkurangyang mengakibatkan ikatan silang yang terbentuk lebihkecil, maka % fraksi padatannya lebih rendah daripadakonsentrasi MPF 10 dan 15 psr.

SUDRAJAT ISKANDAR

1. Kenapa yang di pilih monomer TMPTA danTMPTMA ?

2. Tujuan akhir penelitian untuk membuat apa ?

ISNI M.

1. Dipilih monomer TMPTMA dan TMPTA, karenamonomer tersebut mempunyai tiga gugus fungsi.

2. Tujuan akhir penelitian ini adalah untuk produkselubung kabel listrik.

175

_ Penelitian don Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, } 998

KARAKTERISASI POLIETILEN DENSITAS RENDAH IRADIASI

Kadarijah, Isni Marlijanti, dan Anik Sunarni ill

Illi milID0000140

Pusat Apllikasi Isotop dan Radiasi, BATAN

ABSTRAK

KARAKTERISASI POLI ETILEN DENSITAS RENDAH (LDPE) IRADIASI Efek dosis rendah ( 10- 50 kGy ) dari iradiasi gamma pada LDPE berbentuk lembaran dengan ketebalan - 1 mm didalam lingkungan udaradan gas nitrogen ( N 2) telah dilakukan. Parameter yang diukur adalah perubahan sifat fisik, sifat termal dan pitaserapan infra merah. Sifat fisik diukur menggunakan alat Strograph - Rl Toyoseiki. Sifat termal diukur dengan DSCDu Pont TA 9900 dan kecepalan pemanasan 1 °C/menit, sedangkan absorpsi infra merah dilihat dengan FT-IR Shimadzu.Hasil yang diperoleh adalah tegangan putus naik dengan naiknya dosis iradiasi baik iradiasi dalain lingkungan udaramaupun lingkungan nitrogen yaitu dari 139 kg/cm2 menjadi 165kg/cm2 dan 172 kg/cm2 pada dosis iradiasi 25 kGy.Suhu titik leleh kristalin ( Tin ) LDPE yang tidak diiradiasi adalah 112° C sedangkan setelah iradiasi 50 kGy sedikitmenurun sekitar 1°C baik yang diiradiasi dalain lingkungan N2 maupun udara. Sedangkan To (suhu oksidasi) naikpada lingkungan udara dan yang diiradiasi pada lingkungan N, mempunyai dua titik puncak . Setelah iradiasi dapatdiamati adanya pergeseran pita serapan infra merah dari LDPE, diantaranya pita serapan pada panjang gelombang715,731, 1303, dan 1377 cm1

ABSRACT

CHARACTERIZATION OF IRRADIATED LOW DENSITY POLY-ETHYLENE ( LDPE ) Effectof low doses ( 10-50 kGy ) gamma irradiation to ~ 1 mm thickness LDPE sheet under air and nitrogen gas environmenthave been done. Parameter that observed were tensile properties, thermal properties and infra-red spectrum. Tensileproperties were measured by Strograph Rl Toyoseiki, thermal properties were measured using DSC Due Pont TA9900 with heating rate 10" C/min and infra red spectrum was observed using FT-IR Shimadzu. Gamma irradiationcaused increasing tensile strength from 139 kg/cm2 up to 165 kg/cm2 in air environment and 172 kg/cm2 in nitrogen atthe dose 25 kGy. The crystalin melting temperature ( Tin ) unirradiated LDPE is 112° C . Gamma irradiation slightlydecreased the melting temperature about ~ 1° C in both environment after 50 kGy, oxidation temperature ( To ) wasa little increased when irradiated in air and that irradiated in nitrogen formed two peaks. After irradiated , severalpeaks absorption of infrared spectrum were shifted, such as absorption band at 715, 731, 1303 and 1377 c m ' .

PENDAHULUAN

Penelitian efek radiasi sinar gamma pada sifatfisika film kemasan polipropilen dan polictilcn telahdilakukan oleh N. HILMY dkk. (1) dan disimpulkan balivvasifat fisika film kemas polietilen densitas rendah (LDPE)dan polietilen densitas tinggi (HDPE) tidak berubah sampaidosis 50 kGy. Demikian pula sifat fisika beberapa jenis filmkemas laminasi dari polipropilen/polipropilen (PP/PP),polipropilen/polietilen (PP/PE) dan poliester/polietilen(PET/PE) yang telah diteliti oleh Z.I. PURWANTO dkk.(2), bahwa dengan dosis iradiasi 10 kGy sifat fisika kemasantnasih tetap.

Untuk melengkapi data yang telah ada, kiranyaperlu diteliti lebih lanjut pengaruh iradiasi gamma padapolietilen, karena penggiuiaan polietilen yang semakin luas,tidak hanya sebagai film pengemas, tetapi juga botol / wadahobat atau kosmtik, busa, isolasi kabel, komposit, prostasedan Iain-lain. Dalam hal ini iradiasi gamma tidak hanyauntuk sterilisasi, tetapi juga untuk modifikasi polimer,karena penambahan bahan anti oksidan pada kompon akanmengakibatkan berubahan sifat, terutama perubahan warna.

Jenis polietilen yang ada yaitu polietilen densitasrendah ( LDPE ), polietilen densitas tinggi ( HDPE ),

polietilen densitas sedang ( LLDPE ) dan yang terbaruadalah polietilen berat molekul ultra-tinggi ( UHMWPE ).Dalam penelitian ini yang diteliti LDPE yang akandilanjutkan dengan polietilen jenis lain. Parameter yangdilakukan adalah perubahan fraksi padatan karena iradiasi,sifat termal, sifat fisika dan absorpsi sinar infra-merahdiukur dengan FT-IR (Fourier Transform Infra-Red).

BAHAN DAN METODE

Bahan penelitian. Polietilen densitas rendah(LDPE) yangdigunakanuntukpercobaan berbentukpeletproduksi Samsung. Suhu titik leleh LDPE pelet sebelumdiproses diukur dengan DSC dengan laju pemanasan 10°C/menit adalah 112° C. Contoh lembaran polietilen dengantebal ~ 1 mm dibuat dengan meletakkan pelet diantara duapelat stainless steel pada suhu 130° C dan tekanan 100 kg/cm2. Lembaran contoh dipotong berbentuk dumbel sesuaidengan ASTM no. D-1822L .

Metode. Iradiasi gamma dilakukan pada suhukamar dengan dosis iradiasi 12,5; 25; dan 50 kGy denganlaju dosis 10 kGy/jam di dalam iradiator lateks IRKA.Potongan contoh dimasukkan dalam ampul lalu diiradiasi.

177

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi hotop dan Radiasi. 1998 -

Untuk iradiasi dalain lingkungan gas nitrogen , contohdimasukkan dalain ampul, udara ditarik dengan poinpavakuin lalu dialiri gas nitrogen, ditarik dengan vakum lagidan dialiri gas dan diulang beberapa kali, kemudiandiiradiasi pada suhu kamar . Sifat tennal diukur denganDifferential Scanning Calorimetry ( DSC ) Du Pont TA-9900. Un tuk kalibrasi digunakan Indium. Contoh seberatlebih kurang 2 ing ditempatkan dalain pan aluminium,dipanaskan dengan kecepatan pemanasan 10° C/menit niulaisuhu 40° - 400° C dan dialiri gas N2 / O2. Dari pengukurantersbut dapat diketahui suhu titik leleh (Tm) dan suhutitik oksidasi (To). Uji kekuatan fisik dilakukan denganmenggunakan Tensile tester Strograph R-l Toyoseiki,ukuran contoh sesuai dengan ASTM no. D-1822 L, sepertiGambar 1. Perubahan spektrum pita serapan infra merahpolietilen kontrol dan yang sudah diiradiasi diamati denganFT-IR Shimadzu pada panjang gelombang 500 - 4000 cm1.


Menurut CHAPIRO 1962 (3), CHARLESBYmengatakan bahwa polietilen apabila diiradiasi akanberikatan silang, karena polietilen merupakan polimeryangmudah berikatan silang ( crosslink polymer ). Tetapi padadosis rendah polietilen yang berikatan silang sedikitsehingga sifat-sifatnya sebagian besar inasih sama sepertipoliineryang tidak diiradiasi. Sesudah iradiasi 40 - 50 kGykeatas. polimer barn mulai tidak larut da lam pelarutmembentuk gel/padatan yangjumlahnya makin bertainbahdengan naiknya dosis iradiasi dan reaksi prosespengikatansilang dengan menghasilkan gas H2 dan reaksiyang sederhana dapat ditulis sebagai berikut:

CH2 - CH, - CH2

CH, - CH, - CH,-> H2 +

CH2 - CH - CH2 -

CH2 - CH - CH2

Iradiasi tidak hanya menghasilkan pengikatan silang, tetapijuga pemutusan rantai yang juinlahnya tergantung dosisradiasi dan lingkungan iradiasi (4). Hasil percobaanbanyaknya fraksi padatan yang terbentuk dapat dilihat padaTabel 1. Polietilen yang diiradiasi di udara menghasilkanfraksi padatan yang lebih rendah yaitu 28,9 % biladibandingkan dengan yang diiradiasi dalain gas nitrogenyaitu 54,7 % pada dosis yang sama 50 kGy. Awalterbentuknya fraksi padatan juga dipengaruhi olehlingkungan iradiasi seperti dikatakan oleh peneliti terdahulu(3) bahwa awal terbentuknya fraksi padatan kira-kira padadosis 13 kGy bila diiradiasi dalam keadaan vakum, dandosis 31 kGy dibutulikan untuk terbentuknya fraksi padatanbila diiradiasi di udara. Turunnya derajat ikatan silangapabila iradiasi dilakukan di udara ini inungkin kecualikarena pengikatan silang, juga terjadi degradasi-oksidasidan pengikatan silang juga dihambat oleh oksigen karenaoksigen merupakan penangkap radikal bebas (free radicalscavenger).

Pengujian sifat fisik dilakukan 1 - 2 minggu setelaliiradiasi (5) dan dapat dilihat pada Gambar 2 dan 3. Gambar2 menunjukkan bahwa tegangan putus naik dengan naiknya

dosis iradiasi baik iradiasi di udara maupun dengan adanyagas nitrogen. Tegangan putus polietilen iradiasi dalam gasnitrogen lebih tinggi bila dibandingkan dengan yangdiiradiasi di udara. Tegangan putus pada dosis 25 kGy untukiradiasi di udara 165 kg/cm2 sedangkan iradiasi dalam N2175 kg/cm2.

Differential Scanning Calorimetry ( DSC )digunakan untuk melihat pengaruh iradiasi pada suhu titikleleh dan suhu titik oksidasi. Dari hasil pengukuran, suhutitik leleh ( Tm ) pelet LDPE adalah 112°C dan setelahdipres panas pada suhu 130° C juga menunjukkan Tm yangsama 112° C, dapat dilihat dalam Tabel 2.

Setelah iradiasi terlihat adanya sedikit penurunanpada suhu titik leleh. Dengan iradiasi 25 kGy dalamlingkungan udara suhu titik leleh tidak berubah yaitu 112°C,sedangkan yang diiradiasi dalam N2 suhu titik lelehmenurun sedikit yaitu 111,6°C dapat dilihat pada Gamb.4.Pada dosis 50 kGy, suhu titik leleh turun baik yang diiradiasidalain udara maupun dalam N2. Ini disebabkan adanyakerusakan pada kristal yang besar (3). Suhu titik oksidasidari LDPE iradiasi dapat dilihat pada Tabel.2 dan Gambar5. Dari Tabel.2 dapat dilihat bahwa suhu titik oksidasi padaPE yang diiradiasi di udara cenderung sedikit naik sedangyang diiradiasi dalam suasana N2 muncul dua puncak, inikemungkinan disebabkan adanya perubahan kimia danmasih perlu analisa lebih lanjut.

Perubahan yang terjadi pada LDPE karena iradiasiyang sebelumnya sulit dilihat, dengan adanya FT-IRperubahan tersebut dapat diamati (6). Dalam penelitian inispektrum infra merah diukur dengan FT-IR Shimadzu.Perubahan yang perlu dilihat adalah pita serapan padapanjang gelombang antara500-2000cm-l dan spektrumyang diperoleh dapat dilihat pada Gambar 6. Iradiasi gammamenyebabkan adanya beberapa pergeseran pita serapan danperubahan intensitas absorpsi. Pita serapan pada daerah715 dan 731 cm1 adalah daerah CH2 rocking yang sedikitbergeser pada 713 dan 727 cm1. Pita serapan tersebut jugamenunjukkan adanya rantai metilen yang panjang padarantai utama (8). Pita serapan pada 1377 cm1 jugamengalami pergeseran dan pita tersebut adalah pita vibrasiasiinetris ikatan CH pada CH3 grup . Untuk daerah trans-vinylene (R-CH=CH-R') pada pita serapan 966 cm1 secarakwalitatip terlihat bahwa intensitas absorpsi bertambah,ini menunjukkan bahwa ikatan tipe trans-vinylene terbentukkarena iradiasi, hal ini sesuai seperti apa yang ditulis olehbeberapa peneliti terdahulu bahwa terbentuknya ikatantrans-vinylene pada PE iradiasi tinier dengan dosis iradiasi(3, 7).

KESIMPULAN

Iradiasi gamma dan lingkungan iradiasi yaitu udaradan gas N2 memberikan perubahan sifat fisik LDPESamsung. Dengan naiknya dosis iradiasi tegangan putusnaik dan jumlah fraksi padatan juga bertambah. Dengandosis iradiasi 25 kGy dalam udara, tegangan putus naikdari 139 kg/cm2 menjadi 165 kg/cm2 sedangkan yangdiiradiasi di dalam N2 dengan dosis sama 25 kGy, teganganputus nai menjadi 175 kg/cm2.

178

- Penelitian clan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radiasi, 1998

Setelah iradiasi sampai dengan 50 kGy suhu titikleleh turun lebih kurang 1° C baik yang diiradiasi di udaraataupun dalam gas nitrogen, dari 112° C inenjadi 110,6° C.Suhu titik oksidasi cenderung naik apabila diiradiasi diudara dan yang diiradiasi dalam nitrogen membcntuk duatitik puncak. Efek iradiasi pada PE menyebabkan beberapapergeseran pita serapan, diantaranya pita serapan padapanjang geloinbang 715, 731, 889, 1377 dan 1303 cm'.Dan naiknya dosis iradiasi intensitas pita serapan trans-vinylene (R-CH=CH-R') kelihatan bertambah sedangkanpita serapan vinylidene pada 889 cm' menurun.

UCAPAN TERIMAKASIH

Ucapan terimakasih kami sampaikan pada rekan-rekan di Fasilitas Iradiasi yang telah membantu meradiasisampel penelitian dan kepada rekan-rekan KelompokPolimer yang telah membantu terlaksananya penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

1. N. HILMY, F. SUNDARDI, Efek radiasi sinar gammapada sifat fisika film polietilen dan polipropilen,Majalah BAT AN, XV, 2, 1 (1982).

2. Z.I. PURWANTO, M. MAHA, dan M. UTAMA,Pengaruh iradiasi gamma pada sifat fisika beberapajenis kemas bentuk laminasi. II. Polipropilen-polipropilen, polipropilen-polietilen dan poliester-polietilen, PAIR/T130/1984.

3. ADOLPHE CHAPIRO, IX. Radiation effect in polymers of the cross-linking type, Radiation chemistry ofpolymeric systems, 385 (1962).

4. MENG DENG and SHALABY W.SHALABY, Effectof gamma irradiation , gas environment, andpostirradiation aging on ultrahigh molecular weightpolyethylene, Journal Appl.Pol.Sci., 58, 2111 (1995).

5. JAMES H. O'DONNEL and ANDREW K.WHITTAKER, Radiation degradation oflinear lowdensity polyethylene : Determination of lamellaethickness, crystallinity and crosslinking by solid-sateand DSC, Radiat. Physc. Chem, 39, 2, 209 (1992).

6. MM. COLEMAN and P.C. PAINTER, Fouriertransform infrared studies of polymeric materials, J.Macr. Sci., Rev. Macr. Chem. C16 (2), 197 (1977 -1978).

7. WALTER J. and CHAPPAS and JOSEPHSILVERMAN, The radiation chemistry of crystallinalkanes, Radian Phys. Chem., 16, 437 (1980).

8. D.L. GERRARD, W.F. MADDAMS and K.P.J.WILLIAMS, The raman spectra of some branchedpolyethylenes, Polymer communications 25, 182(1984).

9. K. WUNSCH and H.J. DALCOLMO, Structurereactivity relationship in radiation inducedcrosslinking of polyethylene, Radiat. Phys. Chem.,39, 5, 443 (1992).

Tabel 1. Hubungan antara dosis iradiasi dengan fraksipadatan yang terbentuk

Tabel 2. Pengaruh iradiasi gamma pada suhu titik leleh(Tm) dan suhu titik oksidasi (To) LDPE Samsung

Dosisiradiasi(kGy)

01252550

Fraksi padatan (

Udara

00

0,528,9

% )

N2

01,2

12,454,7

Dosis(kGy)

02550

T m ( '

Udara

112112

111,1

N :

112111,6110,6

Udara

257,7258263

To (°C )

N

257,748,9240,1

2

313,2324,7

179

Penelitian dan Pengemhangan Aplikasi Isolop dan Radiasi. 1998 _

N/

|i27

3 mm

itwn •*!

*

T10 mm

Gambar 1. Ukuran contoh ASTM no.D-1822 L

1J> 200

3

uH

150

100

A KontrolO UdaraD Nitrogen

10 20 30 40

Dosis rsdiasi ( kGy )

Gambar 2. Hubungan antara tegangan putus dan dosis radiasi film LDPE.

50

180

-I'enelitUtn dan l*en^vinbiin^iin Af/likasi Isniop dun Hadiasi, I'JW

iJ> 200

•n 150

100

OControlA Udaraa Nitrogen

10 5020 30 4 0

Dosis radiasi ( kGy )

Gambar 3. Hubungan antara yield strength dengan dosis iradiasi film LDPE

• Poto

aDSC

112. 4O*C

112.21'C

60 «O 100 120 l«0 160

Suhu (°C)

Gambar 4. Terniograni suhu titik leleh LDPE noniradiasi (a), iradiasi 25 kGyudara (b), iradiasi lingkungan nitrogen (c).

181


1 r15 20

'j; ( rin )

[14-1

"n

mif

1OI.«»'C

100 ifc

. SS'C

200

Suhu ( °C )

Gambar 5. Tennogram Tm dan To LDPE:a. Belum radiasib. 50 kGy di udarac. 50 kGy di dalam gas N2

182


9o

MM «U

Bilangan gelombang ( cir"1 )

ran geloabang ( c»" )

Bilangan gelombang ( cm" )

Gambar 6. Spektrum pita serapan IR dari LDPE (a), iradiasi dalamUdara 25 kGy (b), iradiasi dalam nitrogen 25 kGy (c).

183

Penclitian dan F*engembt.tngdn Aphkast hotup dan Rad\as\, 1998-

DISKUSI

SUDRAJAT ISKANDAR

Dari data hasil penelitian yang ditayangkanGambar 2, terlihat bahwa kontrol pada dosis 50 kGy tidakbenibah, sedang yang diiradiasi di udara tegangan putusnyabertambah. Apa perbedaannya, yang kontrol diiradiasisampai 50 kGy dengan sampel yang diiradiasi di udara ?

KADAR1JAH

Gambar 2 hubungan antara tegangan putus dandosis iradiasi film LDPE, grafik kontrol hanyalah sebagaipetnbanding, untuk dapat jelas melihat bahwa denganiradiasi tegangan putus bertambah dengan naiknya dosisiradiasi.

AMBYAH SULIWARNO

Untuk data FTIR, mohon dijelaskan pengukuran/data hasil pengukuran dengan FTIR hubungannya denganelongation at break, tensile strength dari PE yang diuji,setelah diiradiasi ?

KADARIJAH

Data hasil pengukuran FTIR mungkin secaralangsung tidak ada hubungannya dengan tensile strength,tetapi perhitungan secara kuantitatif perubahan derajatkristalinitas terhadap dosis iradiasi gamma telah diteliti olehWILLIAM, MATSUO, dan DOLE yang menggunakan pitaserapan infra merah pada 1080 dan 1303 m-1.

184

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi, 1998

PELAPISAN PERMUKAAN PARKET KAYU KELAPA (Cocos nucifera L)DENGAN TEKNIK RADIASI MENGGUNAKAN RESIN EPOKSI

AKRILAT DAN POLIESTER TAK JENUH

Darsono, Sugiarto Danu dan Anik Sunarni

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN ID0000141

ABSTRAK

PELAPISAN PERMUKAAN PARKET KAYU KELAPA (Cocos nucifera L) DENGAN TEKNIKR&DIASI MENGGUNAKAN RESIN EPOKSI AKRILAT DAN POLIESTER TAK JENUH. Percobaan pelapisanpermukaan parket kayu kelapa (Cocos nucifera L) telah dilakukan menggunakan radiasi sinar ultra violet (UV). Resinpoliester tak jenuh (PTJ) dengan nama dagang Polylite P 8009 dan resin epoksi akrilat dengan nama dagang LaromerEA-81 dipakai sebagai bahan pelapis setelah dicampur dengan monomer tripropilen glikol diakrilat dan aditif. Iradiasidilakukan menggunakan sinar ultra violet pada kecepatan konveyor 3m/menit. Pada penelitian ini bahan pelapisditambah fotoinisiator 2-hidroksi-2-metil-l-l-fenil propanon. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa kenaikanpenambahan matting agent dan fotoinisiator meningkatkan kekerasan dan ketahanan kikis. Lapisan mempunyaiketahanan yang baik terhadap bahan kimia untuk keperluan sehari-hari, pelarut.dan noda kecuali terhadap natriumhidroksida 10%. Kondisi optimum diperoleh pada konsentrasi fotoinisiator sebanyak 2 % dan konsentrasi maltingagent 5 %.

ABSTRACT

RADIATION CURING OF SURFACE COATING OF COCONUT WOOD (Cocos nucifera L)PARQUET USING EPOXY ACRYLATE AND UNSATURATED POLYESTER Experiment on surface coatingof coconut wood (Cocos nucifera L) parquet has been done using ultra violet (UV) light radiation. Unsaturated polyesterwith trade name Polylite P-8009 and epoksi acrylate with the trade name Laromer EA-81, were used as coatingmaterials after being added with tripropylene glycol di acrylate monomer and additive. Irradiation was conducted atthe conveyor speed of 3 m/minute. Coating materials were added with 2-hydoxy-2-methyl-l-phenyl propanone asfotoinisiator. Experimental result showed that increasing concentration of fotoinisiator and matting agent increasedhardness and abration resistance of the film. Most of the films have good resistances against household chemicals,solvent, and stain except 10% sodium hydroxide. The optimum concentration of the fotoinisiator was 2 % and thematting agent concentration was 5 %.

PENDAHULUAN

Pada saat ini (idak kurang dari 3,4 juta hcktarperkebunan kelapa (Cocos nucifera L) tersebar di seluruhIndonesia, dan dalani perkelapaan, Indonesia tnerupakanprodusen terbesar kedua setelah Philipina (1). Tanaman ini,mulai dari akar sampai pucuk, telah dimanfaatkan. Padakenyataannya, penggunaan batang kelapa sebagai komponenrumah sudah la/im digunakan, karena kayu kelapamempunyai kekuatan dan kekerasan yang cukup tinggi(2).

Philipina adalah negara pelopor da I ampengembangan teknologi kayu kelapa. Hasil-hasil penelitiantelah membuktikan bahwa kayu kelapa mempunyaipenampilan permukaan yang halus dan menarik, serta relatifmudah untuk dikerjakan. Pemanfatan kayu kelapa antaralain untuk pembuatan ruinah, gedung sekolah, bahaninterior, mebel, dan barang-barang kerajinan (3). Kayukelapa tersebut sebelum dipakai untuk pembuatan barangjadi terutama untuk penggunaan interior misalnya lantaiparket atau mebel diperlukan proses pelapisan permukaanmenggunakan suatu polimer. dengan tujuan untuk

memperindah penainpilan dan melindungi pennukaan kayudari pengaruh luar yang bersifat merusak. Prosespengeringan (curing) lapisan dari fase cair menjadi padatdapat dilakukan dengaii cara konvensional, yaitu denganbantuan katalisator, panas dan pelarut. Selain cara tersebutdapat pula dilakukan dengan banluan radiasi berkas elektrondan sinar ultra violet (UV). Bahan pelapis untuk radiasiberkas elektron atau UV, terdiri dari beberapa komponen,yaitu oligomer, monomer reaktif serta aditif. Secara kimia,bahan pelapis dalatn perdagangan dapat digolongkan dalamsenyawa-senyawa poliester tak jenuh-stiren, thiol-ene,akrilat dan epoksi (4). Kecepatan curing fonnulasi bahanpelapis yang terdiri dari oligomer akrilat dan monomerreaktif akrilat cukup tinggi, sehingga bahan pelapis dalamperdagangan untuk radiasi berkas elektron dan UV sebagianbesar merupakan senyawa akrilat, misalnya epoksi akrilat(5). Bahan pelapis tersebut menghasilkan lapisan yangtahan terhadap panas dan kekerasannya cukup tinggi. Selainepoksi akrilat, dalani penelitian ini digunakan pula resinpoliester tak jenuh karena harganya relatif murah (6). Sifatpoliester tak jenuh biasanya keras, tahan terhadap pelarutdan panas, tetapi kurang lentur.

185

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiaxi, 1998-

Percobaan sebeluinnya yaitu pclapisan permukaanlantai parket kayu jati dengan radiasi berkas elektron danUV memakai resin poliester akrilal dan epoksi akrilat,inenghasilkan lapisan dengan kekerasan 3 H, tahan terhadapbahan kimia pelarut dan noda. serta ineinpunyai adesi yangbaik (7). Sifat dan penampilan permukaan dapat diaturdenganjalan mengatur komposisi bahan pelapis dan suinberradiasi yang dipakai, tanpa menghilangkan ciri seratdekoratifnya.

Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkanpelapisan permukaan lantai parket yang terbuat dari kayukelapa, dengan mengevaluasi sifat-sifat lapisan epoksiakrilat dan poliester tak jenuh, dan pengaruh penambahanmatting agent setelah diiradiasi dengan sinar UV. Parameteryang diuji meliputi kekerasan, adesi, kilap, ketahanan kikis,dan ketahanan lapisan terhadap bahan kimia, pelarut dannoda.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Parket kayu kelapa ukuran (200 mm x 200mm x 8 mm) dengan kadar air sekitar 12 %, diperoleh dariStephanus Junianto & Co. Jakarta. Resin epoksi akrilatdengan nama dagang Laromer EA-81 dan monomertripropilen glikol diakrilat (TPGDA) produksi BASF. Resinpoliester tak jenuh dengan nama komersial Polylite P-8009produksi PT. Pardic Java, Tangerang. Fotoinisiator 2-hidroksi 2-metil-l-fenil propanon (Darocur 1173), danminyak silikon {wetting agent) produksi Merck. Silikondioksida (matting agent), buatan Grece, Jerman. Beberapabahan kimia penguji yang biasa dipakai untuk keperluansehari-hari adalah natrium karbonat 10%, asamasetat 5%,natrium hidroksida 10 %, alkohol 50 %, dan tiner.

Peralatan. Lampu UV tunggal berkekuatan 10,4kW yang mempunyai daya 80 Watt/cm buatan 1STSTRAHLEN Technik, Ginbh.Jerman, dipakai sebagaisumber radiasi. Alat uji kekerasan adalah pendulumhardness buatan Sheen Inggris, dan Gloss-meter buatanToyoseiki dipakai untuk pengukuran kilap.

Percobaan. Proses pelapisan baik pelapisan dasarmaupun pelapisan atas, terdiri dari pengampelasan,pelapisan, dan iradiasi. Pengampelasan dilakukan dengankertas amplas dengan kehalusan 240 mesh. Bahan pelapisdasar dibuat dengan mencampur resin, tripropilen glikoldiakrilat dan talk dengan komposisi 50/40/10 persen berat,dan fotoinisiator Darocur 1173 sebanyak 2 %. Pelapisandasar dilakukan menggunakan alat pelapis tipe rol dan

.inenghasilkan tebal lapisan sekitar 50 mikron, kemudiandiiradiasi dengan sinar UV, dengan kecepatan konveyor 3m/menit. Lapisan yang terbentuk kemudian diamplasdengan kertas amplas 320 mesh, dan selanjutnya dilapisilapisan atas, lalu diiradiasi lagi menggunakan sinar UV.

Komposisi bahan pelapis dan kondisi radiasiterdapat pada Tabel 1. Kekerasan lapisan diukur denganmenggunakan "Pendulum Hardness Rocker" dengan metodeKoenig sesuai ISO 1522-1973 (11). Kilap lapisanpennukaan diukur menggunakan gloss-meter pada sudut60( menurut ASTM D 523-80 (12). Ketahanan kikis diukurdengan metode kikisan menggunakan alat sesuai standar

ASTM D 968-81(13). Adesi lapisan diukur menggunakanmetode adhesion by tape test sesuai ASTM D 3359-81 (14).Ketahanan bahan kimia pelarut dan noda diujiinenggunakan uji tetes sesuai dengan ASTM D 1308-79(15).


Kekerasan. Kekerasan pendulum lapisan epoksiakrilat dan poliester tak jenuh hasil iradiasi sinar UV dapatdilihat pada Tabel 2. Dari data tersebut terlihat bahwakenaikan kekerasan disebabkan oleh kenaikan konsentrasifotoinisiator dan konsentrasi matting agent. Kenaikankonsentrasi fotoinisiator menaikkan densitas ikatan silangpada polimer, dan selanjutnya menaikkan kekerasan lapisanpolimeryang terbentuk. Menurut SENG (8) nilai kekerasanpendulum dipengaruhi oleh kekerasan substrat, apabila teballapisan < 30 mikron. Dalam percobaan ini tebal lapisanatas sekitar 25 mikron, dengan demikian jelas bahwakekerasan pendulum lapisan tersebut dipengaruhi olehlapisan dasar maupun substrat. Dalam hal ini batang kelapamempunyai sifat-sifat khusus yang harus dipertimbangkandalam suatu produk barang jadi, misalnya parket kayukelapa. Sifat-sifat tersebut dinyatakan oleh diameter yangrelatif kecil dan struktur batangnya yang keras di bagianluar dan mempunyai warna yang lebih tua, serta lunakbagian tengahnya (2). Kekerasan pendulum kayu kelapayang dipakai dalam percobaan ini bervariasi dari yangpaling lunak yaitu 60 detik, dan yang paling keras sekitar96 detik. Secara umum proses pelapisan permukaaninenggunakan bahan pelapis epoksi akrilat dan poliesterakrilat yang dicainpur dengan TPGDA dan matting agenttersebut dapat meningkatkan kekerasan kayu kelapa sepertitertera pada Tabel 2. Dengan penambahan matting agentsebanyak 5 - 1 0 %, kekerasan pendulum yang dicapaimaksimum adalah 166 detik. Namun untuk mengetahuipersentase peningkatan kekerasan sangat sulit karena sampelyang dipakai pada pembuatan parket tersebut, terdiri daribagian-bagian yang tidak homogen. Hal ini disebabkanparket tersebut dibuat dari limbah batang kelapa yangmempunyai tingkat kekerasan yang tidak sama. Bentukparket kayu kelapa dan lokasi pengujian dapat dilihat padaGambar 1.

B

1

1

3

4

2 3 4 1

i

4

1>>'2 3 4

D

Gainbar 1. Lokasi pengujian kekerasan pendulum lapisanparket kayu kelapa

186

_ f'enelilian dan Pengembangan Aplikasi I.iolop dan Radiaxi. 1998

Kilap. Kilap lapisan pada penggunaan radiasi UVterdapat pada Tabel 3. Data tersebut ineminjukkan balnvakonsentrasi fotoinisialor dan pcnanibahan matting agentbcrpenganih nyata terhadap kilap suatu lapisan. Kilaplapisan pada konsentrasi fotoinisialor 2 % dan 5 % lebihtinggi dibandingkan dengan kilap lapisan yang lianyamemakai fotoinisiator 1%. Menurut GARRAT (9), lajupolimerisasi yang lebih cepat akan menghasilkan kilapyang tinggi, sedang penambahan matting agent dapatberfungsi untuk mengatur kilap lapisan. Nilai kilap lapisanepoksi akrilat tunin dari (83-90) %, menjadi (55-58) %,dan nienjadi (30-36) % pada penggunaan matting agentmasing-masing sebanyak 5 dan 10 %. Nilai kilap ini sedikitlebih tinggi bila dibandingkan dengan lapisan poliestertak jenuh (Tabel 3). Data tersebut memberikan inforniasibahwa struktur kayu kelapa tidak berpengaruh pada kilaplapisan.

Ketahanan Kikis. Tabel 4 inenunjukkanketahanan kikis lapisan polimer yang terbentuk setelahdiiradiasi dengan sinar UV. Kenaikan konsentrasifotoinisiator inaupun konsentrasi matting agentmeningkatkan ketahanan kikis. Seperti halnya kekerasan,matting agent yang berfungsi mengatur kilap lapisan dapatdianggap berfungsi sebagai pengisi (filler). Penambahanbahan ini selain meningkatkan kekerasan juga dapatmeningkatkan ketahanan kikis lapisan. Ketahanan kikisdipengaruhi oleh densitas ikatan silang. Menurut MORRIS(10) dalam penelitiannya menggunakan oligomer akrilatpada pernnikaan kayu menyiinpulkan bahwa semakin tinggidensitas ikatan silang, semakin tinggi pula ketahanan kikispolimer. Pada umumnya semakin tinggi kekerasan semakintinggi pula ketahanan kikisnya. Nilai ketahanan kikislapisan epoksi akrilat hasil iradiasi UV berkisar antara 20dan 42 % , dan lapisan poliester tak jenuh berkisar antara18 dan 39 %.

Adcsi. Pengukuran adesi antara lapisan denganpermukaan kayu kelapa diukur menggunakan metode crosscut dengan pita perekat. Hasil pengukuran adesi disajikanpada Tabel 5. Data tersebut menunjukkan bahwa lapisanepoksi akrilat dan poliester tak jenuh mempunyai adesi yangbaik (Tabel 5 ) terhadap lapisan dasar maiipun kayu kelapa,karena persen tinggal dari pengujian inenunjukkan lebihbesar dari 50 %.

Ketahanan terhadap Bahan Kimia, Pclarut danNoda. Hasil pengujian ketahanan lapisan terhadap bahankimia, pelanit dan noda menunjukkan bahwa semua lapisantahan terhadap asam sulfat 10 %, asam asetat 5 %, alkohol50 %, natrium karbonat 5 %, pengencer (tiner), noda spidol,kecuali terhadap natrium hidroksida 10 %. Hal iniditunjukkan dengan adanya bekas berupa penibahan kilappada lapisan pengujian.

KESIMPULAN

Pelapisan permukaan parket kayu kelapa dapatdilakukan dengan cara iradiasi dengan sinar ultra violetmenggunakan bahan pelapis poliester dan epoksi akrilatdengan mencampurkan TPGDA, dan fotoinisiator sertamatting agent. Hasil optimum diperoleh pada penggunaan

fotoinisiator 2-hidroksi-l-l-fenil propanon sebanyak 2 %dan penainbahan matting agent sebanyak 5 %.

Kenaikan konsentrasi matting agent dapatmeningkatkan kekerasan dan ketahanan kikis lapisan yangterbentuk serta menurunkan kilap lapisan. Lapisan poliestertak jenuh dan epoksi akrilat mempunyai ketahanan yangbaik terhadap bahan kimia keperluan sehari-hari, pelanitdan noda kecuali terhadap natrium hidroksida 10 %.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada sdr.Sungkono dan seluruh operator Fasilitas Iradiasi PAIR-BAT AN yang telah memberikan layanan dalam penelitianini. Ucapan terima kasih kaini sampaikan pula kepada Bp.Barli, BSc. SH., staf peneliti Pusat Penelitian danPengembangan Hasil Hutan, Direktorat Kehutanan Bogoryang telah banyak memberikan informasi dalam penelitianini, dan Drs. Stefanus yang telah memberikan sampel untukpenelitian tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

1. ANONIM, Proto-tipe rumah pra-pabrik kayu kelapa,Departemen Kehutanan, Pusat Penelitian danPengembangan Hasil Hutan, Bogor, 21 (1990).

2. RACHMAN, O., dan ROHADI, D., Pola penggergajianyang tepat untuk kayu kelapa (cocos nucifera L),Lembaran Penelitian, Pusat Penelitian danPengembangan Hasil Hutan, Bogor No. 25, Agustus(1986).

3. RACHMAN, O., Kelayakan penggergajian kayu kelapasecara komersial., Warta ISA, 2 (1983) 2.

4. NATIONAL PAINT & COATING ASSOCIATION,Save Handling and Use of Ultra Violet/ElectronBeam Curable Coatings, NPCA Washinton (1980).

5. SENICH, G.A., and FLORIN, RE., Radiation curingof coatings, Rev.-Macroinol, Chein., Phys., C 242(1994) 283.

6. HOLMA, R., and OLDRING, F , UV & EB CuringFormulation for Printing Inks, & PAINT, SIT A,London (1988).

7. DANU S., TRIMULYADI G., SUNARNI A., danDARSONO, Pelapisan pennukaan parket kayu jatisecara radiasi menggunakan bahan pelapis Laromer,Proses Radiasi dalam Industri, Sterilisasi Radiasi,dan Aplikasi Teknik Nuklir (Risalah PertemuanIlmiah, 1988), PAIR-BAT AN (1989) 243.

8. SENG, H. P., Test methods for the characterisation ofUV and EB cured printing varnishes, Part 1.Betagamina3(1989) 10.

187

Penelitian dan Pengembangcm Aplikam Isotop dan Radiasi,

9. GARRAT, P C , The flating of radiation curable paintsbased unsaturated acrylic binder, Procedings Rad-Tech' 90, North America, Vol. I, Chicago (1990)269.

10. MORRIS, W.J.. Comparison of acrylated oligomersin wood finisher. Journal of Coating Technology.56 715 (1984)49.

11. INTERNATIONAL STANDARD ORGANISATION,Test methods by "Pendulum Hardness Rocker", ISO1522-1973(1973).

12. ASTM. , Test methods for specular gloss (D 523-80)

American Book of ASTM Standard Philadelphia,06,01 (1984).

13. ASTM, Test methods for abralion of organic coatingsby falling abration tester (D 968-81), American Bookof ASTM standard Philadelphia, 06, 01(1984).

14 ASTM, Measuring adhesion by tape test (D 3359-81)American Book of ASTM standard Philadelphia,06,01 (1984).

15. ASTM, Test methods practice for determination ofresistance factory-applied coatings on wood productto stain and reagents (D1308-79), American Bookof ASTM standard Philadelphia, 06, 01 (1984).

Tabel 1. Fonnulasi bahan pelapis atas

Poliester tak jenuh (PTJ) Epoksi akrilat (EA)

PTJ/TPGDA/minyak silikon = 60/70/0,1

Matting agent : 0, 5, 10%

Fotoinisiator : 1. 2, 5 %

EA/TPGAD/minyak silikon = 70/30/0,1

0, 5, 10%

1, 2, 5 %

Tabel 2. Hasil pengujian kekerasan pendulum lapisan hasil iradiasi U

Komposisi Konsentrasi Konsentrasi Kekerasan pendulum, detikbahan pelapis syloid,% fotoinisiator,% Al A2 A3 A4 Bl B2 B3 B4 Cl C2 C3 C4 Dl D2 D3 D4

Epoksi akrilat/TPGDA' minyaksilikon. 70/30/0,1

10

848088

829095

809190

768485

788084

777880

709092

808678

828890

768084

709092

747890

819090

828688

809091

75

90

90 94 92 91 80 88 92 98 80 87 84 75 76 82 84 89120 116 118 130 134 105 124 128 110 121 115 100 124 132 131 124130 125 130 124 135 110 132 130 120 140 118 110 128 132 135 130

110 100 109 90 90 84 88 90 84 82 82 91 85 81 90 100144 150 140 136 130 129 140 138 138 140 136 142 144 139 140 132166 144 154 140 163 139 145 165 150 143 160 150 144 160 136 133

Poliester takjenuh / minyaksilikon : 60/40/0.1

10

708458

658790

808482

748284

648082

798786

768992

6690100

7482100

807982

849094

748489

6979110

709087

668789

749295

86 90 98 80 79 85 92 82 81 90 84 88 94 80 76 82110 120 114 121 108 120 118 114 106 100 122 108 127 110 120 112120 122 115 122 110 118 124 124 110 110 124 116 114 128 130 132

87 90 86 88 83 92 110 107 102 112 84 88 79 99 85 101140 135 150 154 160 145 150 140 136 138 140 142 144 140 154 166145 160 144 166 146 142 155 143 144 166 160 152 136 160 150 166

188

Tabel 3. Hasil pengujian kilap lapisan hasil iradiasi UV

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi hotop dan Radiasi, I998

Komposisi Konsentrasi Konsentrasi Kilap, %bahan pelapis syloid, % fotoinisiator, % A B CD

Epoksi akrilat/TPGDA/minyak silikon:70/30/0,1

10

Poliester takjenuh/TPGDA/minyak silikon60/40/0,1

10

125

125

125

125

125

125

768690

485558

223532

758083

425052

302529

788389

505658

203037

788085

405254

322530

808789

495860

243036

708586

425452

283032

799086

505560

203638

678686

415152

293029

Tabel 4. Ketahanan kikis lapisan hasil iradiasi UV

Komposisi Konsentrasi Konsentrasi Ketahanan kikis, %bahan pelapis syloid, % fotoinisiator, % A B CD


10

Poliester takjenuh/TPGDA/minyak silikon60/40/0,1

10

125

125

125

125

125

125

403536

302727

262020

393832

323027

282520

423734

392425

252422

383334

342926

292722

383532

402624

262221

393536

302828

252018

403836

313028

302120

393631

302725

281818

189

Penelitian dan Pengentbangan Apltkasi Isotop dan Radiasi, 1998-

Tabel 5. Adesi antara lapisan atas denga lapisan dasar

Komposisibahan pelapis


Poliester takjenuli/TPGDA/minyak silikon60/40/0.1

Konsentrasisyloid, %

0

5

10

0

5

10

Konsentrasifotoinisiator, %

125

125

1

25

125

125

125

A

8698100

8398100

7590100

7590100

7690100

738998

Adesi,B

829696

849596

869686

6596100

7592100

7595100

%C

849898

87100100

869596

809596

779596

769995

D

88100100

98100100

85100100

78100100

80100100

75100100

DISKUSI

SUDRAJAT ISKANDAR

Dari data hasil penelitian yang ditayangkan baikberupa grafik atau tabel tidak terlihat pembandingnya(kontrol) yang tanpa penambahan inisiatornya, kenapakontrolnya tidak diteliti. Kalau diteliti bagainiana sifat-sifatkontrolnya (tanpa fotoinisiator) ?

DARSONO

Kontrol/pembanding tanpa fotoinisiator tidakdilakukan, karena tanpa penambahan fotoinisiator, padaradiasi sinar ultra violet tidak akan terjadi perubahan fase(resin tersebut tidak dapat membentuk padatan) ?

GATOT T. REKSO

Percobaan Anda ineinpergunakan dua jenis resinepoksi akrilat dan poliester tak jenuh. Mana yang terbaikuntuk pelapisan parket kayu kelapa dan alasannya ?

DARSONO

Dilihat dari sifat fisiknya resin epoksi akrilat lebihbaik untuk pelapisan pennukaan kayu kelapa, tetapi dilihatdari segi ekonomi resin poliester tak jenuh lebih murahkarena produksi dalam negri.

190

_ Pemlitian dan Pengembangan Aplikasi lsolop dan Radiasi, 1998

PENGARUH STERILISASI RADIASI PADA KANDUNGAN RADIKAL BEBASDALAM BAHAN MINUMAN KERING

Nur Hidayati, Sutjipto Sudiro, dan Munsiah Maha


ABSTRAK

PENGARUH STERILISASI RADIASI PADA KANDUNGAN RADIKAL BEBAS DALAM BAHANMINUMAN KERING. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kandungan radikal bebas dalam beberapa jenisbahan minuinan kering, yaitu kopi bubuk instan, susu bubuk, gula pasir, nutrisari, teh celup, dan kakao bubuk setelahdisterilkan dengan iradiasi (25 kGy) dan disimpan pada suhu kamar (24°C) dan suhu beku (-13°C). Masing-masingsampel dikemas vakum dalani kantong Al foil laminasi, lalu diiradiasi 25 kGy pada suhu CO2 padat (es kering).Dalam penelitian ini diukur pula jumlah radikal bebas dalam beberapa sampel setelah diseduh dalam air panas(73°C), lalu dikeringkan dalam freeze drier. Kandungan radikal diukur dengan spektrometer Electron Spin Resonance(ESR) yang dinyatakan dalam luas spektrum ESR/g tanpa satuan {arbitrary unit). Hasil menunjukkan bahwa kandunganradikal bebas meningkat setelah iradiasi, tetapi cepat menurun setelah penyimpanan terutama pada suhu kamar.Setelah sekitar 5 bulan penyimpanan pada suhu kamar maupun suhu beku, kandungan radikal bebas sampel kopi,susu dan kakao bubuk iradiasi sudah sama dengan kontrol yang tidak diiradiasi, sedang pada teh celup, kandunganradikal bebas sampel yang disimpan pada suhu beku masih sedikit lebih tinggi dartpada kontrol. Kandungan radikalbebas sampel gula pasir dan nutrisari yang disterilkan dengan iradiasi lebih tinggi daripada sampel yang lain, danrclatif stabil baik pada penyimpanan suhu kamar maupun suhu beku. Akan tetapi, setelah penyeduhan dalam air panasternyata spektrum ESR atau kandungan radikal bebas sainpel iradiasi sama dengan kontrol. Hal ini membuktikanbahwa radikal bebas yang terbentuk akibat iradiasi lebih cepat terminasi.

ABSTRACT

EFFECT OF RADIATION-STERILIZATION ON FREE RADICALS CONTENT IN DRYBEVERAGES. This study was done to determine free radicals content in several dry beverages, namely instantcoffee, milk powder, cane sugar, nutrisari, tea, and cacao powder after radiation-sterilization at 25 kGy and stored atroom (24°C) and freezing (-13°C) temperatures. Each sample was vacuum-packed in Al foil laminate pouches, theniradiated at 25 kGy in dry ice temperature. Free radicals contents in some samples after being dissolved or soaked inhot water (73°C) then freeze-dried were also measured. The free radicals content was measured using Electron SpinResonance (ESR) Spectroscopy and expressed in spectrum area/g in arbitrary unit. The results showed that freeradicals content increased after irradiation, but it decreased immediately after storage especially at room temperature.After about 5 months storage either at room or freezing temperatures, free radicals contents of irradiated coffee, milkpowder and cacao powder were similar to those of the unirradiated control, while in tea sample stored at freezingtemperature, the free radicals content was still a little bit higher than that stored at room temperature which wasalready similar to the control. Free radicals content of irradiated sugar as well as nutrisari was higher than the othersamples, and the radicals were relatively stable either at room or freezing temperatures. However, after dissolving orsoaking the samples in water, the ESR spectra or free radicals contents of the irradiated samples were found to beidentical to the control. This indicates that free radicals formed by irradiation in the samples disappear becausetermination.

PENDAHULUAN

Sterilisasi radiasi berbagai produk makanan danminuinan kering telah dilakukan di beberapa negara untukmemenuhi kebutuhan pasien inap rumah sakit yangmembutuhkan diet steril (1-3). Penelitian ke-arah ini telahdikembangkan pula di PAIR, BATAN sejak tahun 1990 dansebagian hasilnva telah dipublikasikan (4 - 6).

Keamanan makanan yang diproses dengan iradiasiuntuk berbagai tujuan telah diakui oleh berbagai organisasidunia antara lain WHO, FAO, dan IAEA (Badan TenagaAtom Internasional), dan CodexAlimentarius Commissiontelah mengeluarkan Standar Umuni Makanan Iradiasi sejaktahun 1983. Dalani ketentuan Codex tersebut yang masih

berlaku hingga saat ini, batas maksiinum yang dinyatakanaman untuk mengiradiasi makanan ialali sainpai 10 kGy.Akan tetapi, pada bulan September 1997 yang lalu, WHOmengumumkan bahwa batas maksiinum sampai 10 kGyseperti yang direkomendasikan Codex saat ini tidak perluada, karena dari segi ilmiah terknologi iradiasi pangan inisesungguhnya aman selama tidak menimbulkan perubahancita rasa makanan, dan mikroorganisme berbahaya dapatdibunuh (7). Perkembangan ini sangat mendukungpenerapan iradiaasi untuk tujuan sterilisasi yaangmembutuhkan dosis diatas 10 kGy.

Pada produk yang diiradiasi akan terbentuk radikalbebas, karena perubahan kimia yang terjadi melalui ionisasidan reaksi radikal. Umumnya radikal yang terbentuk cepat

191

Ptnelthan dan Pengembangan Aplikcui holop dan Radical. 1998.

hilang karena berinteraksi satu sama lain. Radikal bebasialah setiap spesis yang mampu berdiri sendiri danmengandung satu atau lebih elektron yang tidakberpasangatu yaitu elektron yang hanya berada sendiri dalamsatu orbit. Suatu radikal dapat memberikan elektronbebasnya kepada molekul lain, atau mengambil elektron darimolekul lain, atau bergabung langsung pada suatunonradikal, misalnya molekul biologi. Akibatnya senyawanonradikal tersebut menjadi radikal. Reaksi antara radikalbebas dengan nonradikal biasanya merupakan reaksi rantai,di mana satu radikal menurunkan satu radikal lain. Hanyabila dua radikal bertemu, keduanya akan hilang melaluireaksi terminasi (8).

Pada produk kering, radikal bebas dapat bertahanlebih lama karena daya geraknya terbatas, sehingga reaksiantar radikal juga terbatas. Menurut informasi dari berbagaisumber, radikal bebas yang terbentuk akibat iradiasi akanhilang bila bereaksi dengan air.

Dalain penelitian ini akan ditentukan kandunganradikal bebas dalam beberapa jenis bahan minuman keringyang telah disterilkan dengan iradiasi 25 kGy baik sebeluinmaupun setelali mengalaiiii penyimpanan pada suhu kamar(24°C) dan suhu beku (-13°C) dalam freezer. Pengaruhpengadukan dalam air panas seperti yang dilakukan padapembuatan minuman sehari hari pada kandungan radikalbebas beberapa sampel yang diteliti juga akan diamati. Datafaktual yang diperoleh diharapkan dapat menambahinfonnasi tentang keamanan pangan iradiasi.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Bahan penelitian yang digunakan ialahkopi instan Nescafe, susu instan Dancow, gula pasir, tehcelup Sari Wangi, nutrisari, dan kakao bubuk Van Houten.Sebagai bahan pcngemas digunakan plastik polietilen (PE)dan aluminium foil laminasi dengan komposisi PET/LDPE/Al/LDPE + LLDPE.

Penentuan Kadar Air. Kadar air sampelditentukan dengan cara destilasi dengan pelarut toluen (9).Sampel ditimbang masing-masing sebanyak 10 g, laludimasukkan kedalam labu didih. kemudian ditambah pelaruttoluen sebanyak 100 ml, dan didestilasi selama 3 jam.

Penentuan Kandungan Radikal Bebas SetelahIradiasi dan Penyimpanan. Masing-masing sampel sekitar10 g dikemas vakum dalam kantong PE, lalu dimasukkanlagi kedalam kantong Al foil laminasi dan ditutup secaravakum. Kemudian diiradiasi dengan sinar gamma dengandosis sterilisasi 25 kGy dalam suhu es kering. Selanjutnyasampel dibagi dua, sebagian disimpan pada suhu kamar(24°C), dan sebagian lagi disimpan da\amfreezer pada suhu-13°C. Penentuan kandungan radikal bebas dalain sampeldilakukan setelah 0. 1,2, 3. 4. dan 5 hari penyimpanan,dan selanjutnya secara periodik setiap minggu penyimpanansampai 200 hari atau sampai luas spektrum sampel iradiasisama dengan kontrol. Penentuan dilakukan denganspektrometer ESR buatan JEOL model JES - RE IX dengankondisi sebagai berikut, center field 335,5 mT, modulation

frequency 9,4350 Ghz, microwave power 1,00 mW,modulation width 0,125000 mT, sweep width 10,000 mT,sweep time 1,0 menit dan time constant 0,03 detik. Sampelyang akan diukur dimasukkan ke dalam kuvet ESR dengantinggi sampel 2 cm, lalu ditimbang. Kandungan radikalbebas dinyatakan dalam luas spektrum ESR per gram sampeltanpa satuan (arbitrary unit).

Penentuan Kandungan Radikal Bebas SetelahPenyeduhan dalam Air Panas. Sampel kopi, susu, dan gulairadiasi masing-masing ditimbang 5 g, lalu diseduh dengan10 ml air panas (73°C). Kemudian didinginkan dandisimpan semalam dalam freezer, lalu dikeringkan dalainfreeze drier merk CHRIST p 1 selama 3 x 24 jam pada suhu-40°C. Selanjutnya sampel dihaluskan dengan mortir secarapcrlahan-lahan. lalu dimasukkan ke dalam kuvet ESRdaandiukur seperti sampel sebelumnya.


Kadar air semua sampel yang diteliti dapat dilihatpada Tabel 1. Terlihat bahwa semua sampel cukup keringuntuk dapat diukur dengan spektrometer ESR, karena padapengukuran kandungan radikal bebas dengan ESR, kadarair sampel harus kurang dari 15 %.

Hubungan antara luas spektrum ESR per gramsampel kopi, susu, gula, nutrisari, teh dan kakao bubuk yangdiiradiasi 25 kGy dengan lama waktu penyimpanan padasuhu 24°C dan suhu beku -13°C diperlihatkan pada Gambar1 - 6. Terlihat bahwa luas spektrum atau kandungan radikalsampel yang tidak diiradiasi lebih rendah daripada sampeliradiasi dan tidak berubah selama penyimpanan. Kandunganradikal sampel noniradiasi (kontrol) ternyata tidak sama,yaitu paling tinggi pada kopi, lalu diikuti teh, kakao, susu,dan yang paling rendah pada gula dan nutrisari. Hal inidapat disebabkan oleh pengaruh proses pembuatan masing-masing produk, karena proses pemanasan, pengeringan, danpenggilingan juga mengakibatkan terbentuknya radikalbebas dalam produk.

Setelah diiradiasi, kandungan radikal dalam semuasampel meningkat tajam, tetapi kemudian juga cepatinenurun terutama pada sampel susu, kakao,teh dan kopi(Gambar 1, 2, 5, dan 6). Perubahan tersebut disebabkanoleh adanya reaksi antar-radikal dan antara radikal denganmolekul air atau senyawa lain di sekitarnya. Padapenyimpanan suhu beku, penurunan kandungan radikalbebas lebih lambat daripada dalam suhu kamar, karenapergerakan molekul-molekul serta radikal yang ada lebihlambat, sehingga reaksi antar-radikal juga lambat.

Pada gula dan nutrisari, radikal bebas yangterbentuk akibat iradiasi relatif stabil baik pada penyimpanansuhu kamar maupun suhu beku. Hal ini disebabkan gulaberupa kristal padat, sehingga radikal yang terbentukterperangkap didalamnya dan sukar untuk berinteraksidengan radikal atau molekul lain. Nutrisari menunjukkanspektrum yang mirip dengan spektrum ESR gula, karenakomposisi utama nutrisari adalah gula (Gambar 3 dan 4).Sampai penyimpanan 7 bulan, kandungan radikal bebasdalam gula dan nutrisari masih tetap tinggi.

192

_ PcncliUan dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

Luas spektnim per gram sainpel kopi, susu daankakao bubuk lelah sama dengan kontrol setelahpenyimpanan sekitar 5 bulan baik pada suhu kamar maupunsuliu beku. Pada sampel teh yang disimpan pada suhu kamar,kandungan radikal bebasnya juga sudah sama dengankontrol setelah 5 bulan, tetapi yang disimpan pada suhubeku, kandungan radikal bebasnya masih lebih tinggi.

Tabel 2 memperlihatkan kandungan radikal bebasdalam sampel kopi, susu dan gula yang diiradiasi 25 kGy,lain satu jam kemudian diseduh dalani air panas, danselanjutnya dikeringkan kembali untuk mengetahuipengaruh penyeduhan pada kandungan radikal bebas dalamsampel. Terlihat bahwa kandungan radikal bebas dalamketiga sampel tersebut sudah hampir sama dengan kontrol.Hal ini inembuktikan bahwa radikal bebas yang terbentukdalam suatu produk akan hilang setelah bereaksi denganair. Dengan demikian, dugaan bahwa makanan iradiasiberbahaya untuk dikonsunisi karena mengandung radikalbebas tidak terbukti. Selain itu, dari penelitian ini jugaterbukti bahwa inakanan yang tidak diiradiasipun sudahmengandung radikal bebas, yaitu radikal yang terbentukdalam alam seperti pada sampel kopi, coklat dan teh.

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa :1. Bahan minuman kering misalnya kopi, susu, kakao, teh,

gula, dan nutrisari yang distehlkan dengan iradiasimengalami peningkatan kandungan radikal bebas, tetapiradikal bebas tersebut cepat berkurang setelah irdiasiselesai.

2. Radikal bebas lebih cepat berkurang pada suhupenyimpanan yang lebih tinggi.

3. Kandungan radikal bebas dalam kopi, susu, kakao, danteh yang terbentuk akibat iradiasi dapat hilang seluruhnyasetelah sekitar 5 bulan penyimpanan, sedang pada guladan nutrisari dapat bertahan lebih lama.

4. Radikal bebas yang terbentuk akibat iradiasi dalam semuasampel segera hilang setelah diseduh dengan air, karenaterjadi tenninasi.

DAFTAR PUSTAKA

1. MARRISON, R., A method of preparing service ofsterilized meals, Nutrisari 16 (1962) 105.

2. PRYKE, D C , and TAYLOR, R.R., The use of irradiatedfood for iminuno-suppressed hospital patients in theUK, J. of Hum. Nutr. Dietet, August (1994).

3. AKER, S.N.," On the cutting edge of dietetic science,"Irradiation of hospitaal food for patients withreduced immuno responses, Nutrition Today, July /August (1984).

4. MUNSIAH, M., HILMY, N., FEBRIDA danDARMAWI," Sterilisasi maakanan dengan iradiasiuntuk paasien rumaah sakit," (Rislah PertemuaanIlmiah, Jakarta, 1991), BAT AN, Jakarta (1992)699.

5. SUZ1 ELIZA YUNIARTI," Pengaruh iradiasi gammadosis steril terhadap kandungan inakronutrisi,tiamin-HCl, riboflavin, niasin dan piridoksin-HCldalam biskuit, Skripsi, Universitaas Pancaasila,Jakarta (1994).

6. MUNSIAH, M., Sterilisasi bahan minuman dan penyedapmakanan untuk pasien rumah sakit dengan iradiasigamma, Majalah BAT AN XXVIII 1/2 (1995) 15.

7. ANONYMOUS, Press Release WHO / 68, 19 September(1997).

8. MALLI WELL, B., GUTTERIDGE, J.M.C., and CROSS,C.E., Free radicals antioxidants and human disease: Where we are now ?, J. Lab. Clin. Med. U9_ 6(1992)598.

9. APRIYANTONO, A., FARDIAZ, D., NI LUHPUSPITASARI, dan BUDIYANTO, S., " PetunjukLaboratorium Analysis Pangan," DepartemenPendidikan dan Kebudayaan Direktoraat JenderalPendidikan Tinggi, PAU-Pangan dan Gizi IPB(1989) 100.

Tabel 1. Kadar air sampel kopi, susu, gula pasir, nutrisari,teh, dan kakao bubuk

Sampel Kadar air (%)

Kopi instan NescafeSusu instan DancowGula pasirNutrisariTeh eel up Sari WangiKakao bubuk Van Houten

930083

Tabel 2. Luas spektrum ESR per gram sampel kopi, susu,dan gula yang disterilkan dengan iradiasi 25 kGy,lalu diseduh dalam air panas, kemudiandikeringkan kembali, dan dibandingkan dengankontrol (arbitrary unit)

Sampel

KopiSusuGula

Nutrisari

Luas spektrum ESR/gsampel kontrol

5,64 x 106

4,66 x 10'3,14 x 10'7,48 x 10'

Luas spektrum ESR/gsampel iradiasi setelah

penyeduhan

4,97 x 106

3,82 x 10'3,06 x 105

7,12 x 10'

193


lit)

E3

rat

(arb

it

£

lekt

ru

mta

S3

3e+008

2.5e+008

2e+008

1.5e+008

le+008

5e+007

0

-O- OkGy

- • - 25 kGy t. kamar

-D- 25 kGy t. beku

I

40 80 120 160 200

Lama penyimpanan (hari)

240

Gambar 1. Hubungan antara luas spektrum ESR sampel kopi iradiasidan kontrol, dengan lama penyimpanan pada suhu kamardan suhu beku.

le+008

£ 7.5e+007 ±r

5-" 5e+007 i

2.5e+007

•O OkGy

-• - 25 kGy t. kamar

-O- 25 kGy t. beku

0 20 40 60 80 100 120 140 160


Gainbar 2. Hubungan antara luas spektruin ESR sampel susuDancow iradiasi dan kontrol, dengan lamapenyimpanan pada suhu kamar dan suhu beku.

194

- Penelitian dan Pengembangan ApHkasi lsotop dan Radiasi, / 998

2 4e+008'3a

u 3e+008

.M 2e+00863

le+008

-O OkGy

-*- 25 kGy t. kamar

-a- 25 kGy t. beku

0 20 40 60 80 100 120 140 160


Gambar 3. Hubungan antara luas spektruin ESR sainpel gulapasir iradiasi dan kontrol, dengan lamapenyimpanan pada sulni kamar dan suhu beku.

£ 8e+007

2 6e+007

^ 4e+007

1ss

2e+007 -

4 i

< i

hoOODt-T~K>-t-

-O 0 kGy T. kamar

-•- 25 kGy T. kamar

-D- 25 kGy T. beku

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200


Gambar 4. Hubungan antara luas spektruin ESR sampel nutrisariiradiasi dan kontrol, dengan lama penyimpanan padasuhu kamar dan suhu beku.

195

Penelilian dan Pengembangan Aplikaii holop dan Radiasi, 1998 .

-O- OkGy

- • - 25 kGyt. kamar

- O 25 kGyt. beku

40 80 120 160 200


240

Gambar 5. Hubungan antara luas spektrum ESR sampel tehiradiasi dan kontrol, dengan lama penyimpanan padasuhu kamar dan suhu beku.

>• 2.5e+008

25 2e+008uCS

M 1.5e+008

5 le+008

» 5e+007

t-O OkGy

-•- 25 kGy t. kamar

-O- 25 kGy t. beku

=9=R=*=a9-O-a n nV V I ( J I W I L J I L J I U

0 40 80 120 160 200 240


Gambar 6. Hubungan antara luas spektrum ESR sampeikakao iradiasi dan kontrol, dengan lamapenyiinpanan pada suhu kainar dan suhu beku.

196

. Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi, 1998

Gambar 7. Spektrum ESR sampel kopi iradiasi dan kontrol,selelah penyeduhan dengan air panas laludikeringkan dengan freeze drier.

Kont ro lIradiasi

7

Gambar 8. Spektruni ESR sampel susu instan Dancow iradiasidan kontrol, sctelah penyeduhan dengan air panaslalu dikeringkan dengan freeze drier.

Kont ro lI r a d i a s i

Gambar 9. Spektruni ESR sampel gula pasir iradiasi dankontrol, setelah penyeduhan dengan air panas laludikeringkan dengan freeze drier.

Gambar 10. Spektrum ESR sampel nutrisari iradiasi dankontrol, setelah penyeduhan dengan airpanas lalu dikeringkan tengan freeze drier.

197

Penelitian dan f'engembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998-

DISKUSI

RINDY P TANHINDARTO

1. Apa yang mempengaruhi laju penurunan total radikalselama penyimpanan ?

2. Tentang radikal alain terdiri dari radikal apa saja padasuatu bahan pangan seperti kopi dan coklat ?

3. Spektruni ESR yang ditunjukkan. apakah metnpunyaiciri khas atau tidak untuk masing-masing sampel ?

4. Jika pengukuran sampel dengan ESR menggunakanluas/amplitudo. Apakah bisa diduga spektrumnya ?

NUR HID AY ATI

1. Yang meinpengaruhi laju penurunan jumlah radikal :• Jumlali radikal makin tinggi, penurunan makin cepat.• Temperatur, makin tinggi temperatur, penurunan

makin cepat.• Derajat kehalusan. makin halus sampel makin cepat

penurunan radikal.• Suasaiia, dalam padat penurunan jumlah radikal lebih

sulit dibanding dalam suasana air.2. Radikal alam tersebut merupakan campuran inacam-

inacam radikal secara terperinci, pertanyaan tidak dapatdijawab. Menurut atau melihat spektrum ESR, radikalalam tersebut merupakan campuran radikal.

3. Menurut atau melihat spektrum ESR radikal alamtersebut menipakan campuran radikal. Tidak ada cirikhas.

4. Tidak bisa.

GATOT T. REKSO

Apa yang dimaksud dengan radikal alam didalamkopi, coklat, teh. Apa ini merupakan radikal terjebak ?

NUR HIDAYATI

Radikal alam di dalarn kopi, coklat, teh adalah yangterjadi di alam. karena adanya energi yang masuk. Jadibukan radikal akibat iradiasi, dan ini merupakan radikalkontrol.

WIWIK S.

1. Umur radikal pendek setelah bahan minuman diiradiasidan setelah penyimpanan lama menjadi stabil sepertiradikal alam ?

2. Apakah radikal yang terbentuk karena proses iradiasidipengaruhi oleh zat yang terkandung dalam bahanminuman tersebut ?

3. Bagaimana mekasisme pembentukan radikal padanutrisari yang di samping gula pasir (sukrose & glukose)masih ada senyawa asam sitrat, dll ?

NUR HIDAYATI

1. Radikal akibat iradiasi dalam penyimpanan akhirnyaterionisasi. Jadi berubah menjadi ion radikal. Radikalalam tetap stabil.

2. Andabetul.3. Mekanismenya sulit diterangkan disini.

DAVIDSON A. MUIS

1. Apa yang menyebabkan terjadinya radikal alam padamakanan. Jenis/komposisi bahan kimia atau strukturkimianya. Mohon dijelaskan ?

2. Apakah kadar air mempengaruhi radikal alam.

NUR HADIYATI

1. Radikal alam pada makanan adalah radikal .yang terjadidi alam bukan karena iradiasi. Jenis/komposisi bahankimia atau struktur kimianya tidak diketahui, hanyaterdiri dari campuran radikal.

2. Radikal alam tersebut hanya dapat dibaca di ESR padakadar air < 15 %. Pada kadar air lebih besar dari itu takdapat dibaca di ESR.

RAHAYU Ch.

1. Menurut pandapat Anda kira-kira apa senyawa asalnyapada radikal alam tersebut ?

2. Setelah dilarutkan dalam air mana yang terjadi. Radikaltersebut menjadi mobil, sehingga hilangnya radikalkarena terjadi reaksi-reaksi radikal sepertipenggabungan, adisi, dll., atau radikal bereaksi denganair?

3. Mungki nkah radikal -radikal yang telah terbentuk akibatradiasi, dapat mengalami reaksi rantai dengan 02,sehingga membentuk perokside radikal ?

4. Apabila radikal-radikal tersebut hilang (bereaksi),apakah produk baru yang terbentuk aman ?

NUR HIDAYATI

1. Saya tidak mengetahui, karena radikal tersebutinerupakan campuran radikal.

2. Dalam suasana air kemungkinan radikal tersebutbermacam-macam seperti penggabungan, adisi, ataubereaksi dengan oksigen yang terlarut dalam air.

3. Terjawab di No 2.4. Produk baai yang terbentuk aman atau tidak untuk

konsumen. Saya tidak tahu, tetapi sampai sekarangbelum ada konsumen yang keracunan, belum adakeluhan.

198

- Penehtian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

PELAPISAN PERMUKAAN KAYU JEUNGJING {Paraserianthes Falcataria (L)NIELSEN) MENGGUNAKAN RESIN AKRILAT

DENGAN TEKNIK RADIASI

Gatot Suhariyono*, Sugiarto Danu**, dan Mondjo***

* Pusat Standardisasi dan Penelitian Keselamatan Radiasi, BATAN•* Pusat Aplikasi 'Isotop dan Radiasi, BATAN

*** Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta

ID0000143

ABSTRAK

PELAPISAN PERMUKAAN KAYU JEUNGJING (Paraserianthes Falcataria (L) NIELSEN)MENGGUNAKAN RESIN AKRILAT DENGAN TEKNIK RADIASI. Percobaan pelapisan permukaan untukmeningkatkan kualitas dan nilai tambah kayu jeungjing {Paraserianthes Falcataria (L) NIELSEN) telah dtlakukanmenggunakan resin akrilat dengan radiasi berkas elektron (BE). Dosis yang dipakai dalam radiasi BE adalah 20, 40dan 60 kGy. Resin epoksi akrilat dan ester akrilat dipakai sebagai bahan pelapis setelah dicampur monomer tripropilenglikol diakrilat (TPGDA), fotoinisiator 2,2-dimetil-2-hidroksi asetofenon (Darocur 1173) dan talk sebagai bahan lapisandasar. Lapisan atas terdiri dan ester akrilat Setacure AM 542 dan Setacure AM 548 yang masing-masing ditambahkantitanium dioksida OK 412 sebagai zat aditif. Konsentrasi titanium dioksida dalam campuran divariasi menjadi 0, 2, 4dan 6 % berat. Pelapisan secara konvensional sebagai pembanding dilakukan menggunakan vernis. Hasil percobaantrienunjukkan bahwa sifat-sifat lapisan pada permukaan kayu jeungjing hasil "curing" radiasi BE lebih baik dibandingkancara konvensional.

ABSTRACT

SURFACE COATING OF JEUNGJING WOOD (Paraserianthes Falcataria (L) NIELSEN) WITHACRYLATE RESINS BY USING RADIATION TECHNIQUE. An experiment on surface coating with acrylateresins has been done by using radiation technique to improve the quality and added value of jeungjing wood{Paraserianthes Falcataria (L) NIELSEN). Doses used in Electron Beam (BE) radiation were 20, 40 and 60 kGy.Epoxy acrylate and ester acrylate resins were used as coating materials after added with tripropylene glycol diacrylate(TPGDA) monomer, 2,2-dimethyl-2-hidroxy acetophenone (Darocur 1173) photoinitiator and talc as base coat. Topcoat consists of ester acrylate Setacure AM 542 and Setacure AM 548, after added with titanium dioxide OK 412 asadditive respectively. Titanium dioxides in the mixture were varied at the concentration level of 0, 2, 4 and 6 % byweight. Conventional coating as comparison was carried out by using varnish as coating material. The results showedthat the properties of film on jeungjing wood by EB curing are better than that of conventional one.

PENDAHULUAN

Kayu jeuiigjing / sengon (paraserianthesfalcataria(L) Nielsen) mempunyai sifat-sifat lebih istimewadibandingkan jenis kayu yang lain yakni mudah ditanam,cepat tuinbuh, murah, ringan dan tennasuk komoditasekspor. Kayu jeungjing sering digunakan untuk papan,langit-langit, peti sabun, perabot rumah tangga, bahanmainan, kayu lapis, bahan pembungkus, kotak korek api,kertas dan lain - lain [I].

Salah satu cara untuk meningkatkan sifat-sifat fisikdan mekanik kayu jeungjing adalah pelapisan permukaansecara konvensional atau dengan teknologi radiasi.Kelebihan pelapisan pennukaan dengan teknologi radiasidibandingkan teknologi konvensional digunakannya bahankimia pelapis dengan pelarut-pelarut reaktif (monomerpolifungsional) yang tidak menguap sehingga tidakmencemari udara, proses berlangsung lebih cepat untukkapasitas produksi yang sama, konsumsi energi jauh lebihkecil, kualitas produk lebih baik (lebih keras, lebih tahanterhadap goresan, tahan terhadap panas dan pelarut

organik), tidak terdapat sisa-sisa katalis pada produk, danadesi bahan pelapis terhadap substrat lebih baik. Sedangkankelemahan pelapisan pennukaan dengan teknologi radiasiadalah investasi awalnya relatif besar, bahan kimia pelapisrelatif lebih mahal daripada bahan kimia pelapiskonvensional dan proses radiasi lebih cocok untukpermukaan yang datar [2,3).

Tujuan penelitian ini adalah ineningkatkankualitas, dayaguna dan nilai tainbah kayu jeungjing denganpelapisan pennukaan menggunakan teknik radiasi BerkasElektron (BE), serta membandingkan sifat-sifat lapisanpennukaan kayu jeungjing hasil pelapisan secara radiasidengan hasil pelapisan secara konvensional.

BAHAN DAN METODE

Bahan. Kayu jeungjing diperoleh dari PT.PRIMAS ARI, Bogor. Sampel kayu yang dipakai berukuran23x13x1 cm sebanyak 96 buah untuk radiasi BE dan 4 buahuntuk pelapisan secara konvensional. Epoksi akrilat

199

Penelitian dan Pengcnibangan Aplikasi lsolop dan Radiasi, 1998,

(Laromer EA 81) dan monomer TPGDA (tripropilen glikoldiakrilat) buatan BASF digunakan sebagai bahan pelapisdasar. Bahan pelapis atas terdiri dari resin ester akrilat yaituSetacure AM 542 dan Setacure AM 548 buatan ToagoseiChem. Ind. Co., Ltd, Jepang. Vernis yang dipakai untukpelapisan konvensional adalah Copal Vernis dengan merkMICOTEX. Stain yang dipakai yakni merk IMPRA FancySealer 127 broken white, produksi P.T. Propan IndustrialCoating, Tangerang. Perbedaan bahan pelapis radiasi UltraViolet (UV) dan BE yaitu bahan pelapis radiasi UVmemerlukan fotoinisiator, sedang bahan pelapis radiasi BEtidak memerlukan fotoinisiator. Fotoinisiator yang dipakaiadalah 2,2 - dimetil - 2 - hidroksi asetofenon dengan namakomersial Darocur 1173 buatan Merck.

Alat. Mesin BE memancarkan berkas elektrondengan arus maksimum 50 mA, tegangan 300 kV, termasuktipe "scanning" dengan lebar berkas elektron 120 cm danfrekuensi 20 Hz. Mesin ini buatan "Nissin High VoltageCo.", Jepang. Spesifikasi mesin UV yaitu daya lampu 80Watt / cm, lebar ruang radiasi sekitar 120 cm, kecepatankonveyor 3-6 m / menit dan daya listrik sekitar 10 kW.Mesin UV ini buatan "1ST Strahlentechnick" METZGMBH, Jerman. Sinar UV yang dipakai mempunyai arus5,7 A, tegangan listrik 220 V dan frequensi 50 Hz.

Tata kcrja. Bahan pelapis dasar merupakancampuran dari Laromer EA 81, monomer TPGD A dan talkdengan perbandingan berat60 : 40: 10. Bahan pelapis dasardiiradiasi sinar UV dan bahan pelapis atas diiradiasi BE.Iradiasi UV dilakukan memakai Darocur 1173 sebagaifotoinisiator dengan konsentrasi 3 % dari berat campuranbahan pelapis dasar. Dua macam bahan pelapis atas yaituSetacure AM 542 dan Setacure AM 548, masing-inasingdicampur bahan yang dapat menurunkan kilap lapisan(matting agent) yaitu titanium oksida OK 412 dengan variasikonsentrasi 0, 2, 4 dan 6 % dari berat bahan pelapis atas.Pemberian stain berfungsi sebagai pewarna agar penampilantekstur kayu lebih menarik. Ulangan percobaan dilakukandua kali. Secara garis besar tata kerja pelapisan permukaandengan radiasi UV dan BE dapat dinyatakan dalam Gambar1.

Pelapisan permukaan kayu secara konvensionaldilakukan dengan bahan pelapis atas vernis. Sebagianpenmikaan kayu diberi stain dan lapisan dasar yangdiiradiasi UV, dan sebagian hanya diberi lapisan dasar saja.Kemudian semua lapisan penmikaan tersebut dilapisi vernis.Pengukuran sifat-sifat bahan pelapis meliputi viskositas,densitas dan kandungan bahan mudah menguap sesuaidengan ASTM D 2369-81 [4], Pengujian kekerasan lapisandilakukan menggunakan pensil standar sesuai denganstandar ASTM D 3363-74 [5]. Uji ketahanan lapisanterhadap bahan kimia dilakukan sesuai dengan ASTM D3023-81 yakni menggunakan bahan kimia CH3COOH 5%, H2SO4 10 %, NaOH 10 %, NaCO, 1 %, C2H5OH 50 %dan thinner [6]. Pengukuran kilap suatu lapisan diukurdengan glossmeter sesuai dengan ASTM D 523-80 (7).Pengujian adesi dilakukan menurut ASTM D 3359-83 [8].Ketahanan kikis dilakukan berdasarkan ASTM D 968-81menggunakan metode pasir jatuhan [9]. Pengujian air panasdan nyala rokok dilakukan menurut ASTMD 2571-71 [ 10].Pengujian stain dilakukan menurut JIS K 5400-1970 dengan

inencoretkan spidol pennanen warna merah, biru dan hitam

[HI-


Dari Tabel 1 terlihat bahwa densitas bahan pelapisyang dibuat dari resin AM 542 lebih tinggi dibanding bahanpelapis yang berasal dari resin AM 548. Variasi OK 412yang diberikan tidak berpengaruh terhadap densitas pelapisAM 542 maupun AM 548, meskipun meningkatkanviskositasnya. Viskositas bahan pelapis dasar sangat rendahdibandingkan dengan AM 542 dan AM 548. Kandunganbahan mudah menguap bahan pelapis dasar lebih tinggidibanding AM 542 dan AM 548. Penambahan TPGD A yangterdapat dalam bahan pelapis dasar dapat menurunkanviskositas larutan, sehingga pelapisan permukaan menjadilebih mudah dilakukan. Viskositas bahan pelapis dasardiusahakan rendah agar dapat masuk ke pori-pori kayu,sehingga dapat terpolimerisasi dan melekat pada permukaankayu.

Tabel 3 menunjukkan bahwa seluruh lapisanpermukaan hasil iradiasi BE tahan terhadap stain warnainerah, biru dan hitam, kecuali untuk lapisan yang dibuatdari Setacure AM 548 sedikit dipengaruhi oleh stain merah.Hal ini berarti ada stain merah yang meresap masuk danbereaksi dengan dengan lapisan hasil iradiasi BE. Lapisanyang tahan terhadap uji stain berarti lapisan terpolimerisasisempurna, sehingga tidak ada stain dari spidol yang dapatbereaksi dengan lapisan. Di samping itu tidak ada pori-porilapisan yang dapat ditembus, sehingga stain tidak dapatmeresap ke dalain pori-pori tersebut. Berdasarkan Tabel 2dapat diketahui bahwa pengaruh stain warna inerah, birudan hitam banyak berbekas pada lapisan hasil pelapisanpennukaan secara konvensional. Hal ini terbukti denganadanya lapisan vernis yang terkelupas dan hilang setelahdilakukan pengujian, sehingga kelihatan permukaan kayuaslinya baik dengan atau tanpa lapisan dasar.

Pada umumnya lapisan permukaan hasil iradiasiBE tahan terhadap CH3COOH 5%, H2SO410% dan Na2CO3

1%, tetapi tidak begitu tahan terhadap NaOH 10% danthinner (Tabel 4 dan 5). Lapisan yang dibuat dari AM 542lebih tahan terhadap C2H5OH 50%, daripada AM 548. DariTabel 2 dapat diketahui bahwa sifat lapisan hasil pelapisansecara konvensional sedikit dipengaruhi oleh CH3COOH5%, H2SO4 10%, NaOH 10%, C2H5OH 50% dan Na2CO3

1%. Hal ini menunjukkan adanya ketidak sempurnaanlapisan, akibat tidak adanya lapisan dasar. Lapisanpennukaan yang diberi lapisan dasar tahan terhadap H2SO4

10%, sedangkan jika diberi lapisan dasar dan tanpa staintahan terhadap CH3COOH 5%. Thinner sangat reaktif,sehingga berbekas nyata pada lapisan hasil pelapisan secarakonvensional.

Kekerasan lapisan dengan pemberian stain rata-rata lebih tinggi dibanding lapisan tanpa pemberian stain,seperti terlihat pada Tabel 6, karena dengan adanyapenambahan stain, lapisan menjadi lebih tebal. Variasi dosisyang digunakan dalam radiasi BE tidak berpengaruhterhadap kekerasan. Secara keseluruhan lapisan yang dibuatdari AM 548 lebih keras dibanding kekerasan lapisan AM

200

- Pcnelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

542. Tabel 2 lneminjiikkan bahvva kekerasan tertinggi padapelapisan permukaan secara konvensional terdapat padalapisan permukaan yang diberi lapisan dasar dan dilapisistain, yaitu 5B. Secara keseluruhan kekerasan lapisan hasiliradiasi BE lebih tinggi dibandingkan cara konvensional.

Seluruh lapisan hasil radiasi BE tidak dipengaruhioleh air panas seperti tertera pada Tabel 6. Lapisan yangtanpa stain lebih tahan terhadap nyala rokok daripadalapisan yang diberi stain. Variasi dosis yang digunakanpada radiasi BE tidak berpengaruh terhadap hasil pengujiannyala rokok dan air panas. Lapisan yang dibuat dari AM542 sebagian besar lebih tahan terhadap nyala rokokdaripada AM 548. Pelapisan permukaan cara konvensionaltidak tahan terhadap nyala rokok dengan terlihatnya bekaswarna hitain setelah pengujian (Tabel 2). Pengaruh air panassedikit berbekas pada semua lapisan hasil pelapisan carakonvensional.

Nilai adesi pelapisan permukaan menggunakanradiasi BE di atas 50 % berarti daya rekatnya baik, sepertiterlihat pada Tabel 7. Sebagian besar adesi antara lapisanpermukaan dengan substrat tanpa diberi stain lebih kuatdaripada antara lapisan dengan substrat yang dilapisi stain.Hal ini karena dengan adanya penambahan stain, lapisandasar tidak langsung melekat pada permukaan kayu,akibatnya akan mengurangi daya rekat lapisan dasar danpermukaan kayu. Variasi dosis dan konsentrasi OK 412tidak berpengaruh terhadap nilai adesi. Sebagian besarpennukaan yang dilapisi AM 542 lebih tinggi nilai adesinyadaripada dilapisi AM 548. Faktor-faktor yang dapatmempengaruhi hasil pengujian adesi diantaranya adalahperbedaan tempat yang diuji, minyak yang merupakan zatekstraktif dari kayu dan kotoran yang menempel padapermukaan. Dari Tabel 2 terlihat bahwa nilai adesi pelapisanpermukaan secara konvensional di atas 50 % yang berartidaya rekatnya baik.

Dari Tabel 7 diketahui bahwa lapisan yang diberistain sebagian besar nilai kilapnya lebih kecil daripada tanpastain. Variasi dosis tidak berpengaruh terhadap nilai kilappada penggunaan bahan pelapis AM 542, tetapi berpengaruhpada bahan pelapis AM 548. Semakin besar dosis yangdipakai pada bahan pelapis AM 548 semakin besar nilaikilapnya. Variasi konsentrasi OK 412 tak berpengaruhterhadap nilai kilap, kecuali pada lapisan yang dibuat dariAM 548. Konsentrasi OK 412 yang semakin besarmenyebabkan larutaii semakin keruh, sehingga nienurunkannilai kilap lapisan yang dibuat dari AM 548. Faktor-faktoryang mempengaruhi hasil pengukuran kilap diantaranyaadalah komposisi bahan pelapis, vvarna alami kayu dan teballapisan. Pada pelapisan pernnikaan secara konvensional(Tabel 2), nilai kilap vernis yang dilapiskan pada substratdan sudah cliberi lapisan dasar lebih tinggi daripada vernisyang dilapiskan pada substrat tanpa lapisan dasar. Berbedadengan secara radiasi, stain berwarna putih pada pelapisanpermukaan secara konvensional dapat memperbesar nilaikilap.

Tabel 2 dan Tabel 7 menunjukkan bahwa lapisanyang diiradiasi BE dan konvensional tidak tahan terhadapkikisan. Hal ini dapat dilihat dari nilai ketahanan kikisnyayang sebagian besar adalah nol. Adapun nilai kikisanmaksimum didapat dari lapisan yang dibuat dari AM 542

yaitu sebesar 17,5 % pada lapisan 0 % OK 412, dosis 40kGy dengan pemberian stain.

KESIMPULAN

Pelapisan permukaan kayu jeungjing denganradiasi BE menghasilkan lapisan yang mempunyaikekerasan dan kilap lebih tinggi, serta ketahanan terhadappengujian stain, bahan kimia, nyala rokok dan air panasyang lebih baik dibanding pelapisan cara konvensional.

Lapisan yang dibuat dari AM 542 dan diiradiasiBE mempunyai adesi dan ketahanan nyala rokok lebih tinggidaripada AM 548, tapi kekerasan dan nilai kilap lapisanberlaku sebaliknya.

Penggunaan stain mempengaruhi sifat-sifat lapisanhasil pelapisan secara radiasi dan konvensional cenderungmenurunkan adesi, nilai kilap, dan ketahanan terhadap nyalarokok dan menaikkan kekerasan.

Lapisan yang diiradiasi BE maupun diproses carakonvensional tidak tahan terhadap kikisan, tetapimempunyai adesi yang baik (diatas 50%).

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruhstaf Bidang Proses Radiasi PAIR-BAT AN yang telahmembantu penelitian ini hingga selesai.

DAFTAR PUSTAKA

1. KELOMPOK KERJA PENULIS AN BUKU KAYUINDONESIA, "Kayu Indonesia (Lembaga BiologiNasional-LIPI)", PN Balai Pustaka, Jakarta, (1980),39-40.

2. SUNDARD1, F., "Pengantar Teknologi PelapisanPermukaan Papan Kayu dengan MenggunakanRadiasi", Executive Management Seminar onRadiation Curing Coating Technology on WoodPanel, PAIR-BAT AN, Jakarta, (19-20 Maret 1987).

3. CHARLESBY, A., "Atomic Radiation and Polymers",Pergamon Press, New York, Vol. I, (I960), 144

4. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING ANDMATERIALS, "Test Method for Volatile Contentof Coatings (D 2369-81)", Annual Book of ASTMStandards, Philadelphia, (1984).

5. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING ANDMATERIALS, "Film Hardness by pencil Test (D3363-74)", Annual Book of ASTM Standards,Philadelphia, (1984).

6. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING ANDMATERIALS, "Practice for Determination ofResistance Factory - Applied Coatings on wood

201

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi hotop dan Radiasi. 1998 _

Products to Stain and Reagents (D 3023-81)". AnnualBook of ASTM Standards, Philadelphia, (1984).

7. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING ANDMATERIALS. "Test Method for Specular Gloss (D523-80)", Annual Book of ASTM Standards,Philadelphia. (1984).

8. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING ANDMATERIALS, "Measuring Adhesion by Tape Test(D 3359-83)", Annual Book of ASTM Standards,Philadelphia, (1984).

9. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING ANDMATERIALS, "Test Methods for AbrasionResistance of Organic Coatings by the FallingAbrasive Tester (D 968-81)". Annual Book of ASTMStandards, Philadelphia, (1984).

10. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING ANDMATERIALS, "Wood Furniture Lacqures (D 2571-71)", Annual Book of ASTM Standards,Philadelphia, (1984).

11. JAPANESE INDUSTRIAL STANDARDASSOCIATION, "Testing Methods for OrganicCoatings", Japanese Industrial Standard, JIS K 5400,(1970).

[Sarnpel kayu |

[Dikeringkan dan diampelasj—^ Pelapisan dengan Stainj—^j Diampelas (#240)1

jPelapisan dasar (EA 81 + TPGDA • Talk * D 1173 [3%) ]\

pradiasi UV |

Diampelas

Pelapisan atasAM542+OK412

Pelapisan atasAM548+OK412

I Iradiasi BES

Pengujian / Pengukuran

Gambar 1. Proses pelapisan pennukaan kayu jeungjing dengan radiasi UV dan BE

202

- PcnelUian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radiasi, 1998

Tabel 1. Densitas, viskositas dan kandungan bahan mudah menguap dari bahan pelapis

BahanPelapis

SetacureOK 412 Densitas

(g/ml)Viskositas

(cp)Kandungan bahan

mudah menguap(%)

Atas

AM 542

AM 548

0246

02.46

1,191,19

1,1841,184

1,09441,09041,0921,093

497,6726,613966,08

1166,627

1240,561526,471618,432216,41

2,992,164,162,18

1,423,322,0963,33

Dasar EA 81 + TPGDA +talk+ D 1173(3%) 1,16 110,08 8,39

Tabel 2. Hasil pengujian sifat lapisan pada proses konvensional

Mr*1NO.

l.

2.

3.4.5.6.7.8.

Macamuji/ukur

Stain :MerahHitamBiru

Bahan Kimia:CHjCOOH 5%H2SO4 10%NaOH 10%C2H5OH 50%Na2CO, 1%Thinner

KekerasanAir panasNyala RokokAdesi (%)Kilap (%)Ketahanan Kikis (%)

Lapisan Dasar

Stain

---

•+•••-

5B•

Hi tan88

68,70

Tanpa stain

---

++•••-

6B•

Hitam95

62,30

Tanpa

Stain

-

•••••-

6B•

Hi tain55

57,30

Lapisan Dasar

Tanpa Stain

--

•••••-

6B•

Hitam90

17,20

Catatan : + : Tidak dipengaruhi sama sekali (tidak berbekas)• : Sedikit dipengaruhi (sedikit berbekas)

: Sangat dipengaruhi (berbekas nyata)K : Sedikit berbekas (kuning)C : Berbekas (coklat)H : Terbakar (hitam)Kekerasan dari lunak ke keras: 6B-5B-4B-3B-2B-B-HB-F-H-2H-3H-4H-5H-6HAdesi : > 50 % = memenuhi standar

< 50 % = tidak memenuhi standarKilap : 0 % = lapisan tidak mengkilap, 100% = lapisan mengkilapKikis : 0% = lapisan terkikis, 100% = tidak ada kikisan pada lapisan

203

Penelitian dan Pengemhangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998-

Tabel 3. Pengujian stain

OK 412 Warna S t a i n W !»»*» ("*>Setacure 0 / . Tanpa Stain

K'*' SP l d o 1 (TS) 20 40 60

Merah S . + + +TS + + +

0 Hitam S + + +TS + + +

Biru S + + +TS + + +

Merah S + + +TS + + +

2 Hitam S + + +TS + + +

Biru S + + +TS + + +

AM 542Merah S + + +

TS + + +4 Hitam S + + +

TS + + +Biru S + + +

TS + + +

Merah S + + +TS + + +

6 Hitam S + + +TS + + +

Biru S + + +TS + + +

Merah S • • •TS • • +

0 Hitam S + + +TS + + +

Biru S + + +TS + + +

Merah S • • •TS • • •

2 Hitam S + + +TS + + +

Biru S + . + +TS + + +

AM 548Merah S • • •

TS • • •4 Merah S + + +

TS + + +Biru S + + +

TS + + +

Merah S • • •TS • • +

6 Hitam S + + +TS + + +

Biru S + + +TS + + • +

204

_ Penclitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

Tabel 4. Pengujian bahan kimia (I)

Sets cure

AKyf <A1

A M ZAfi/AiVl J*fo

OK 412

(%)

0

2

4

6

0

2

4

6

Bahan

Kimia

CH3COOH5%

H2SO4,10%

NaOH 10%

CH3COOH 5%

H2S04 10%

NaOH 10%

CH3CO( )H 5%

H2S04 10%

NaOH 10%

CH3COOH 5%

H2SO4 10%

NaOH 10%

CH3COOH5%

H2SO4 10%

NaOH 10%

CR.COOH 5%

H2SO4 10%

NaOH 10%

CHjCOOH 5%

H2SO4 10%

NaOH 10%

CH3COOH 5%

H2SC)4 10%

NaOH 10%

Stain (S)/

1 anpa otain(TS)

. STSS

TS

C/3

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STS

sTSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

20

. ++++

••

++

++••

++++

••

+++

+••

+++

+••

+

+++

••

+++

+••

++

++

••

Dosis (kGy)

40

+

+ '++

••

+. +

++••

: ++++

••

++

. +

+••

+++

+••

++++

••

++++

••

++

++••

60

+

+++

••

+

++++•

++

' ++

••

+++

+••

++

++

••

+++++

•

++++

••

++

++

••

205

Penelitian dan Pengentbangan Aptikasi Isotop dan Radios}, 1998-

Tabel 5. Pengujian bahan kimia (II)

Setacure ° K 4 1 2

0

0

2

4

6

0 .

2

AM riA5l

4

6

Bahan

V-'-Jl V./111V//0

Na2CO3 ,!%

Thinner

C2HpH 10%

Na2C03 1%

Thinner

C2HpH 10%

Na2C03 1%

Thinner

C 2 HpH 10%

Na2CO3 1%

Thinner

C2H5OH 10%

Na2CO4 1%

Thinner

C2HpH 10%

Na2CO3 l%

Thinner

C2HpH 10%

Na2CO3 1%

Thinner

CjHpH 10%

Na2CO3 1%

Thinner

Stain (S)/Tanpa Stain

(TS)

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

20

++++••

++++

••

++++•+

++++••

++++

••

++++

••

++++

••

++++••

Dosis (kGy)

40

+

+++••

++++

••

++++•+

++++••

++++

••

++++

••

++.++

••

++++••

60

++++••

++++••

++++••

++++•+

++++

••

++++••

++++

••

+

+++••

206

Tabel 6. Pengujian kekerasan air panas dan nyala rokok


ocUicure

AM ^A*)/AJV1 J f i

AM S4R

OK 412

•;

0

2

4

6

0

2

4

6

Ma camT T ' 'Uji

Kekerasan

Air panas

Nyala Rokok

Kekerasan

Air panas

Nyala Rokok

Kekerasan

Air panas

Nyala Rokok

Kekerasan

Air panas

Nyala Rokok

Kekerasan

Air panas

Nyala Rokok

Kekerasan

Air panas

Nyala Rokok

Kekerasan

Air panas

Nayla Rokok

Kekerasan

Air panas

Nyala Rokok


(TS)

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

sTS

sTSS

TS

sTS

sTSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

20

2B4B++C

cB3B++KC

4B3B++HK

2BB++HK

F2F++HK

2B2B++CK

B2B++CK

B3B++CK

Dos is (kGy)

40

3BB++CC

3B3B++CC

2B4B++CK

2H3B++KK

HB++HC

HB2B++CK

BB++CK

B2B++HK

60

B3B++CC

3B5B+++K

B5B++CK

HB2H+++K

H2H++KK

B3B++KK

B2B++KK

2B3B++HK

207


Tabel 7. Pengujian adesi, kilap dan ketahanan kikis

oCuiCUrC

A U <AQAVI v i j * + o

OK 412iO/\

0

2

4

6

0

2

4

6

Ma camI T 'l IJ!

Adesi

Kilap

Kikis

Adesi

Kilap

Kikis

Adesi

Kilap

Kikis

Adesi

Kilap

Kikis

Adesi

Kilap

Kikis

Adesi

Kilap

Kikis

Adesi

Kilap

Kikis

Adesi

Kilap

Kikis


ITS)

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

sTSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

STSS

TSS

TS

sTSS

TSS

TS

20

99,5100

81,289,7

1012,5

97,510063

78,255

10010051,763,7

50

97,510059,263,82,50

6010096,797,4

00

5562,590,692,6

00

57,559

86,990,5

00

9590

84,880,6

00

Dosis (kGy)

40

99,510051,783,21,512,5

100100

83,783,2

510

95100

62,978,5

107,5

98,599

69,568,1

1010

9497,595,297,8

00

5579

93,793,6

00

5057,593,792,6.00

10065

88,590,5

00

60

100100

70,478,3

107,5

100100

81,976,5

105

9999

60,576,5

50

99100

62,969,8

1010

97,587,596,79800

9092,596

95,800

97,596969300

1006589

91,700

208

_ Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsolop dan Radiasi, 1998

DISKUSI

GATOT T. REKSO GATOT SUHAR1YONO

Apa tujuanpenambahan titanium dioksida OK 412: Tujuannya OK 412: untuk mengurangi kilap2, 4, dan 8 %. Dan apabila tujuannya sebagai pigment apa lapisanhasil radiasi. Variasi0, 2,4, dan 6 %OK 412 hanyadengan persentasi diatas sudah dapat menutupi ? untuk melihat sejauli inana pengaruh OK 412 terhadap sifat-

sifat lapisan liasil radiasi seperti kekerasan, adesi, nilai kilap,dsb.

209

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi, 1998

PEMANTAUAN TOTAL ALFA DI UDARA DAN PAPARAN RADIASIGAMMA DI KAWASAN DAN SEKITAR PUSAT PEMBANGKIT

LISTRIK TENAGA UAP PAITON

Sutannan dan Asep warsona

Pusat Standardisasi dan Penelitian Keselamatan Radiasi, BATAN ID0000144

ABSTRAK

PEMANTAUAN TOTAL ALFA DI UDARA DAN PAPARAN RADIASI GAMMA DI KAWASANDAN SEKITAR PUSAT PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP PAITON. Batu bara yang dibakar di dalamtungku pemanas pada suhu lebih dari 1.700 °C akan menghasilkari tenaga listrik dan abu batu bara (abu dasar dan abuterbang). Abu terbang dilepaskan ke atmosfer atau lingkungan sekitar PLTU. Oleh karena itu pemantauan radioaktivitaslingkungan perlu dilakukan di dalam kawasan dan sekitar PLTU Paiton. Makalah ini memberikan hasil-hasil pengukuranyang dilakukan untuk total alfa di dalam udara dan paparan radiasi gamma. Pengukuran total alfa telah dilakukanmenggunakan pencacah sentilasi alfa dengan detektor ZnS(Ag), dan pengukuran paparan radiasi-gamma menggunakankainar pengion bertekanan tinggi. Hasil-hasil yang diperoleh memperlihatkan bahwa total alfa di dalam udara berkisardari (7,1 ± 1,2) mBq m'3 sampai (12,2 ± 1,9) mBq m"3 dan paparan radiasi-gamma (3,69 ± 0,11) uR/jam sampai (9,55±0,15) jiR/jani. Data ini masih lebih rendah dari pada batas tertinggi konsentrasi yang diizinkan atau masukantahunan melalui pemapasan, tatapi total alfa di udara lebih tinggi dari pada di instalasi nuklir.

ABSTRACT

MONITORING OF GROSS ALPHA IN THE AIR AND EXPOSURE GAMMA RADIATION ONAND AROUND THE COAL FIRE POWER AT PAITON. Coal is burned in furnace operating at up to 1,700 °Cin order to produce electrical energy and ash (bottom ash and fly-ash). The fly-ash is released to the atmosphere orenvironment around the coal fire power. Therefore, the environmental radioactivity monitoring should be carried outon and around the coal fire power station at Paiton. This paper gives the results of the measurements carried out forgross alpha in the air and exposure gamma radiation. The measurement of gross alpha have been carried out using thealpha scentillation counter with the ZnS(Ag) detector, and measurement of gamma radiation using the high pressureion chamber. The results obtained showed that the gross alpha in the air were the ranging from (7.1 ± 1,2) mBq mJ to(12.2 ± 1.9) mBq m J and the exposure gamma radiation were (3.69 + 0.11) uR/h to (9.55 ± 0.15) |iR/h. The datawere still lower than the limit of the maximum permissible concentration and annual intake for breathing but the grossalpha data were higher than in the nuclear installations.

PENDAHULUAN

Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Uap bahan bakarBatubara (PLTU) Paiton telah dibangun di Desa BinorKecamatan Paiton, Kabupaten Probolinggo Propinsi JawaTimuroleh pemerintah untuk memenuhi kebutuhan energilistrik yang selalu meningkat dari tahun ke tahun.Diperkirakan dalam kurun waktu 1994 - 2004 adalah sekitar105.674 GWh dan pada PJPT II kebutuhan energi listrikakan lebih meningkat lagi. Konsumsi listrik yang meningkattersebut hams didukung oleh pembangunan dan penyediaanenergi listrik dalam sekala besar. n l

PLTU Paiton berkapasitas 800 MW (2 x 400 MW)telah mulai beroperasi pada tahun 1993/1994. Rencanapembangunan PLTU Paiton akan berlanjut sampai dengankapasitas terpasang total 4000 MW, secara bertahap. Kinimulai dibanguii PLTU Paiton Svvasta dengan kapasitas 1220MW(2x610MW).i"i2i

Bedasarkan hasil-hasil studi yang telah dilakukandi beberapa negara (Amerika Serikat, Rusia, Jepang danIndia) bahwa pembakaran batu bara pada suhu tinggi

(1700°C), menyebabkan terlepasnya sejumlah gas beracun(CO, SO2, Nox dan metan) dan abu batu bara (abu terbang),yang mengandung logam berat (Hg, Pb, Ag, dan As) sertaradionuklida alain primordial, yaitu kalium-40 uranium-238 dan torium-232 beserta anak luruhnya yangmemancarkan partikel alfa (a), beta (P) dan gamma (y).|31

Penyebaran zat radioaktif tersebut ke lingkungan akanmenimbulkau dampak terhadap komponen lingkungan(flora dan fauna), udara, termasuk penduduk di sekitar PLTUPaiton. Untuk mengantisipasi hal tersebut, maka perludilakukan pemantauan secara berkala terhadap gas beracun,logam berat dan radionuklida alam primordial.

Dalam makalah ini dibahas cara pemantauanradionuklida total alfa di dalam udara, dan radiasi-gammalingkungan di kawasan PLTU Paiton dan sekitarnya.

Daerah peinantauan meliputi 14 lokasi dan dipilihberdasarkan pertimbangan keadaan meteorologi setempat(arah angin dan kecepatan angin). Pemantauan tersebutdilakukan dua kali dalam satu tahun, yaitu dalam musimkemarau (Agustus 1996) dan musim hujan (Desember 1996/Januaril997).

211

Penelitian dan Pengembangan Aphkasi Jsolop don Radiasi, 19V8

TATA KERJA

Lokasi Pemantauan. PLTU Paiton terletak dipantai utara Jawa Timur bagian timur (Selat Madura) dandi bawah pegunungan (Bukit Hutan Kesambi), sehinggakeadaan meteorologi setempat dipengaruhi oleh angin lokal(angin laut yang bertiup pada siang hari dan angin daratyang bertiup pada malam hari). Data arah dan kecepatanangin diperlihatkan dalam bentuk cakra angin (Gambaf. 1).Lokasi penyelidikan dibagi dalani radius dan sektor (lkin,5 km, dan 10 km dari cerobong PLTU). Peta KecainatanPaiton dan lokasi penyelidikan diperlihatkan pada Gambar2 dan Gambar 3.

Peralatan:- Alat penghisap udara (air sampler) Radeco model H-

809VI yang dilengkapi dengan kertas kertas tapisWhatman GF/A berdiameter 4,7 cm

- Pencacah Sintilasi Alfa Technical Associates (TA modelFS-8C) dengan detektor Zn S (Ag)

- Generator sebagai sumber daya listrik untukmenghidupkan alat penghisap udara

- Pemantau radiasi gamma portabel (kamar pengionbertekanan tinggi Reuter Stokes model RSS-12 PI) yangdilengkapi dengan alat penyangga detektor.

Cara pengukuran. Pengukuran konsentrasi totalalfa di udara dilakukan dengan menghisap udara lewat kertastapis menggunakan alat hisap udara dengan laju alir (flowrate) 175 liter per menit (lpm) selama 60 menit atau sebesar175 lpm x 60 menit = 10.500 liter (10,5 in3), Alat penghisapudara dipasang sekitar 2 m dari permukaan tanah danmenyongsong datangnya angin. Kertas tapis diangkat darialat penghisap udara kemudian disiinpan ke dalani amplopkecil dan diberi label (tenipat. tanggal pengainbilan, dankode lokasi). Pengambilan sampel udara menggunakan alatpenghisap udara diperlihatkan pada Gambar 4.

Setelah disimpan tiga hari (terjadi kesetimbangananak luruh uranium berumur pendek dengan induknya),kertas tapis yang inengandung sampel udara dicacahmenggunakan pencacah sintilasi alfa selama 60 menit.Penentuan efisiensi pencacahan menggunakan standarkalibrasi sumber radioaktif Am-241. Efisiensi pencacahanyang diperoleh adalah 20 %.

Efisiensi pencacahan ditentukan dengan persamaan :

cps

dpsx l00% (1)

dengan cps menyatakan laju cacah sumber radiasi Am-241 dalam satuan cacah perdetik dan dpsmenyatakan besarnya aktivitas pada saatpencacahan dilakukan dalam satuan peluruhanper detik (Bq).

Konsentrasi sampel udara dalam kertas tapis (A) ditentukandengan persamaan :

A =E x V x 103

(2)

dengan : Ct menyatakan cacah sampel (cacah total - cacahlatar) atau Ct - Cb, dalam satuan cps, Emenyatakan efisiensi pencacahan (20%), Vmenyatakan volume sampel udara yang dihisap(10,5 m3), dan 103 angka konversi dari Bq kemBq, dan konsentrasi udara (total alfa)dinyatakan dalam satuan mBq nv3.

Simpangan baku alat ditentukan dengan persamaan :

sb =Cb)/Tb

E x V(3)

dengan selang kepercayaan (confidence level) adalah 68 %.

Setiap alat cacah yang digunakan mempunyai batas deteksiterendah (limit deteksi) yang bergantung pada laju cacahlatar, waktu cacah, dan efisiensi pencacahan. (persamaan4)

2,33(4)

Persamaan (4) dapat dinyatakan dalam konsentrasi deteksiterendah (minimum detectable concentration), disingkatMDC, yaitu L dibagi dengan V, sehingga :

MDC = .(5)E x V

dengan selang kepercayaan 68 %,

Ld menyatakan batas deteksi terendah (Bq), Cb menyatakancacah latar (cps), Tb menyatakan waktu cacah latar (detik)dan V menyatakan volume sampel udara yang dihisapsehingga, MDC dinyatakan dalam (mBq m3) dalammengevaluasi data, MDC digunakan untuk memberi bataskemampuan pendeteksian alat cacah yang digunakan.

Pengukuran radiasi-gamma lingkungan.Pengukuran radiasi-gamma lingkungan menggunakandetektor kamar pengion bertekanan tinggi (High PressuredIon Chamber, yang disingkat HPIC) yang dihubungkandengan mikrokomputer RSS-112 sebagai pengolah data(Gambar 5).

Detektor kamar pengion ini menggunakan gas isianargon berkemurnian tinggi. Fungsi dari gas argon tersebutuntuk memperbesar proses pengionan sehingga arus yangditimbulkan dapat diukur oleh elektrometer. Gas isian argonberkemumian tinggi dipilih karena berisi non-elektronegatifpada tekanan tinggi, sehingga tidak terjadi prosesrekombinasi pada saat terjadi pengionan.141

Radiasi gamma yang dideteksi dengan alat inimemberi respon yang telah dikalibrasi terhadap sinargamma menggunakan sumber standar radioaktif Co-60.Alat ini sangat sensitif, mampu mendeteksi radiasi kosmiksekunder (muon dan foton) dalani satuan mikro roentgenper jam (uR/jam).

212

- f'enelilian dan Pengembangan Aplikasi Jsotop dan Radiasi, 1998


Hasil pengukuran konsentrasi total alfa danpaparan radiasi-gamma di kawasan PLTU Paiton dansekitarnya diperlihatkan pada Tabel 1 dan Tabel 2.

Tabel 1 meinperlihatkan bahwa data konsentrasiaktivitas total alfa di kawasan PLTU Paiton dan sekitarnyabervariasi dari (5,9 + 0,9) mBqm' sampai (13,2 ±2,0)mBq nv3 periode I (Agustus 1996, pada musim kemarau),dan dari (6,5 ± 1,9) mBq nr3 sampai (14,5 ± 3,5) mBq m°periode II (Desember 1996/Januari 1997, pada musimhujan). Konsentrasi total alfa rata-rata berkisar dari (7,1 ±1,2) mBq nr3 sampai (12,2 ± 1,9) mBq nr' .

Perubahan konsentrasi total alfa dari periode I keperiode II tidak menyolok (sekitar 1,1 %). Dengan perkataanlain perubahan mnsim, dari musiin kemarau ke iniisini hujantidak mempengaruhi besarnya konsentrasi total alfa dikawasan PLTU Paiton dan sekitarnya.

Rentang konsentrasi total alfa rata-rata dalamudara di kawasan PLTU Paiton relatif tinggi dibandingkandengan di kawasan instalasi nuklir :• Kawasan PLTU Paiton : (7,1 - 12,2) mBq in3

• Kawasan PPTN Bandung : (1,2 - 7,9) mBq nv'(Laporan cuplikan gross alfa tingkat radioaktivitas diudara dari PPTN Bandung, di sekitar lapangan tenis, Mei1986)

• Luar kawasan PRSG : (ttd - 1,6) mBq nr' H1

(ttd : tidak terdeteksi)• Kawasan PPTA Pasar Jumat: (ttd - 6,5) mBq nr3 '5'• Lokasi calon PLTN Ujung Lemahabang (Laporan

Tahunan, 1996):(ttd - 3,8) inBq nr'

• Kawasan penambangan uranium Kalan (Kalimantan-Barat) :(0,02 - 3,32) mBq m 3 I'l

Hal ini karena adanya konlribusi konsentrasi total alfa anakluruh uranium dan torium yang terkandung di dalam abuterbang ke lingkungan.

Jika laju pernapasan total orang laki-laki dewasa22,2 m3 per hari,|101 maka dapat dihitung aktivitas total alfaper tahun yang dihisap oleh penduduk di sekitar PLTUPaiton, sebagi berikut : aktivitas rata-rata ( 9,3 Bq nr ' ) xlaju pernapasan (22,2 m' hair1 x 365,25 hari tahun1) =7541Bq tahun"'. Jadi diperkirakan bahwa penduduk laki-lakidewasa yang tinggal di sekitar PLTU Paiton menghisapudara dengan aktivitas total alfa sebesar 7541 Bq taluur1 «8 x W Bq talnur1 . Data tersebut masih relatif rendah jikadibandingkan dengan batas masukan tahunan melaluipernapasan (untuk radon dan anak luruhnya dalam orde10"Bq tahun'). l7)

Tabel 2 memperlihatkan bahwa data paparanradiasi-ganuna lingkungan di kawasan PLTU Paiton dansekitarnya bervariasi dari (3,23 ± 0,16) yR/jam sampai (9,30± 0,20) fiR/jain pada periode I (Agustus 1996, pada musiinkemarau), dan dari (3,00 + 0,16) nR/jam sampai (9,80 ±0,18) laR/jam, pada periode II (Desember 1996/Januari 1997,pada niusim hujan). Paparan radiasi-gamma rata-rataterbesar adalah (9.55 ± 0,13) ^R/jam yaitu di desaSelobanteng (510 D). Daerah tersebut terletak di sebelah

selatan PLTU Paiton dan letaknya tinggi (di Bukit HutanKesambi).

Perubahan paparan radiasi-gamma dari periode Ike periode II sekitar 10 %. Perubahan paparan radiasi-gamma tersebut tidak menyolok, dengan kata lain bahwaperubahan musim tidak mempengaruhi paparan radiasi-gamma di kawasan PLTU Paiton dan sekitarnya.

Rentang paparan radiasi-gamma rata-rata dikawasan PLTU Paiton dan sekitarnya hampir sama ataulebih kecil dari data yang telah dilakukan di beberapa lokasidi Pulau Jawa dan manca negara (Jepang).• Kawasan PLTU Paiton : (3,69 - 9,55) nR/jam• Kawasan PRSG Serpong : (14,00-15,00) uJl/jam ""• Kawasan PPTA Pasar Jumat:. (2,50 - 7,00) u.R/jam '5|

• Kawasan penambangan uranium Kalan (Kalimantan-Barat):(10,00 - 45,00) uJVjam i6'

• Lokasi calon PLTN Ujung Lemahabang (LaporanTahunan, 1996) :(2,00 - 18,00) nR/jam

• Beberapa lokasi di Jepang : (3,90 - 19,40) nR/jam |9!

Data paparan radiasi-gamma rata-rata di kawasanPLTU Paiton dan sekitarnya adalah 4,75 nR/jam (Tabel.2). Jika faktor kualitas sinar-gamma adalah 1 dan 1 roentgenper jam « 1 rad per jam, maka laju dosis ekivalen tahunanrata-rata di kawasan PLTU Paiton dan sekitarnya adalah :

4,75 x 10-2 nSvjanr1 x (24 x 365,25) jam tahun-1

= 416,39 u.Sv tahun1 = 4 x 10' mSv tahun-1. "<

Laju dosis ekivalen tahunan ini masih di bawah batas dosistahunan yang diizinkan untuk masyarakat umuin, yaitu 1mSv taliun''.

KESIMPULAN DAN SARAN

1. Konsentrasi aktivitas total alfa rata-rata dalani udara dikawasan PLTU Paiton dan sekitamya berkisar dari (7,1± l,2)mBq m J sampai (12,2 ± 1,9) mBq nr\ yang palingtinggi di dalain kawasan PLTU (01 A).

2. Paparan radiasi-gamma rata-rata di kawasan PLTUPaiton dan sekitarnya berkisar dari (3,69 ±0,11) | R/jam sampai (9,55 ±0,15) nR/jam, yang paling tinggi didesa Selobanteng (510 D).

3. Perubahan musim kemarau ke musim hujan tidakberpengaruh besar terhadap hasil pengukuran, baikkonsentrasi aktivitas total alfa maupun paparan radiasi-gamma.

4. Data hasil pengukuran baik untuk konsentrasi total alfadi udara maupun paparan radiasi-gamma masih dalamkondisi normal atau masih di bawah batas konsentrasitertinggi yang diizinkan dan batas masukan tahunanmelalui pernapasan.

DAFTAR PUSTAKA

1. DEPARTEMEN PERTAMBANGAN DAN ENERGI -PLN, Analisis Dampak Lingkungan Proyek PLTU

213

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998 -

Paiton Tahap II Jawa Timur, Pembangunan PLTUPaiton swasta unit 5 dan 6, Laporan Akhir, Paiton(1996).

2. DEPARTEMEN PERTAMBANGAN DAN ENERGI -PLN, Rencana Pemantauan Lingkungan PLTUPaiton unit I dan II, Laporan Akhir, Paiton (1992).

3. HIGH PRESSURE ION CHAMBER, OperaUon ManualVersion 1.9, RSS-122 PIC Portable EnvironmentalRadiation Monitor. Reuter Stokes Inc. (USA),Turinsburg Ohio (1995).

4. SUTARMAN, A. CHAERUDIN, D. ISKANDAR DANBUCHORI, Pemantauan Radioaktivitas Alfa, Betadan Gamma di Dalam Udara di Luar Reaktor NuklirG.A. Siwabessy, Prosiding Presentasi IlmiahKeselamatan Radiasi Lingkungan 23-24 Agustus1994 hal. 223-231 ISSN : 0854-4085 BATAN-PSPKR, Jakarta (1994).

5. BATAN-PAIR, Laporan Akhir Studi EvaluasiLingkungan (SEL), Pusat Penelitian Tenaga AtomPasar Jumat Jakarta (1992).

6. MUDIAR MASDJA, P. TAMPUBOLON DAN W.SIHOMBING, Safety and Environmental Aspectsof Uranium Mining and Extraction in Kalan,Meeting On Uranium Exploration, Mining andExtraction August 31, 1995, Badan Tenaga AtomNasional - Nuclear Mineral Development Center,Indonesia.

7. BATAN-PTPLR, Laporan Pemantauan RadioaktivitasLingkungan PPTA Serpong, Tahun 1996-1997,Pusat Teknologi Pengolahan Limbah Radioaktif(PTPLR), Serpong (1997).

8. BAT AN, Keputusan Direktur Jendral Badan TenagaAtom Nasional, No. 294/DJ/IX/1992 Tentang NilaiBatas Radioaktivitas di Lingkungan, Badan TenagaAtom Nasional, Jakarta (1992).

9. ABE S, FUJITAKA K, ABE M, DAN FUJIMOTO K,Extensive Field Survey of Natural Radiation inJapan, Journal of Nuclear Science and Technology,Vol. 18, No. pp. 21-15, January 1981, AtomicEnergy Society of Japan (1981).

10. KAUL A. AND BAILEY MR., "Aplication of the NewICRP Human Respiratory Tract Model to theAssessment of Secondary Limits" Proceeding of aSymposium Held at Pacific N'orth West LaboratoryRichland, Washington USA. Radiation ProtectionDosimetry Vol. 60 , No. 4, pp 337-341 (1995),Nuclear Tecknology Publishing, Washington (1995).

11. STUART C. B, ALAN R. L and Yvonne E. T, AnnualSite Environmental Report -1991, Vol. I, US. Dept.of Energy Nevada Field Office, Las Vegas Nevada(1992).

12. ICRP, Recommendation of the InternationalCommission on Radiological Protection (1990),ICRP Publication 60, Pergamon Press, Oxford(1991).

u-u

BO

Tl-T

TENG

BO-S S-TENG

Gambar 1. Cakra angin wind roses) di daerah PLTU Paiton dan sekitarnya(1983-1992)1"

214

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radiant. 1998

Gambar 2. Peta Kecamatan Paiton dan lokasi PLTU, Kabupaten Probolinggo, PropinsiJawa Timur. m

215

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dam Radiasi, 1998 -

D

\

Kcpo.-t V

C A M 5 . -

M S t k l T A ? 1

_ „

!TU p-'i

:TJ -!.

1 1 . S "

^

Ganibar 3. Lokasi stasiun penyelidikan pada PLTU Paiton dan sekitarnya.

216

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi hotop dan Radiasi, 1998

i . . . i

IIIi! if

/ / i\

I,I ) w

\}c\\\

\

t;iiuuri

p . . ! ! t ' )ns; ip Uiliim

\ r\ 1 p=q

I—

Gambar 4. Pengambilan sanipel udara menggunakan alat penghisap udara Radecomodel H-809VI.

cktekt<<r kfimiii' pmodel RSS-112 i 'iC

'lion Rixirtit Siokes

^ komput^rRSS-112 P\<"

Gambar 5. Pengukuran radiasi-gamma lingkungan menggunakan kamar pengionmodel RSS-112 PIC

217

Penelitian dan Pengembangan Aphkasi Isotop dan Radiasi,

Tabel 1. Konsentrasi aktivitas total alfa di kawasan PLTU Paiton dan sekitarnya

No.

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.

Lokasi

Kawasan PLTUProyek PLTU TermalGuest House Diklat PLNTPI PaitonPenjagaan TimurG I T E T PLNDesa SumberanyarDesa SumberrejoDesa KotaanyarDesa SelobantengPeg. Bukit KesambiDesa BanyuglugurDesa KaliangetDesa Sukodadi

Rata-rata

Kodelokasi

01 A01 B01 C15 A15 B15C

510A510 B510C510D510E510 F510 G510 H

Agust. 1996

9,9+ 1,55,5 ± 0,910,0 ± 1,88,1 ±1,37,6 ±1,213,7 ±2,28,7 ±1,48,2 ± 1,49,8 ± 1,613,2 ±2,07,5 ± 1,28,9 ± 1,59,6 ± 1,68,5 ± 1,4

9,2 ± 0,4

Aktivitas total

Des.l996/Jan. 1996

14,5 ±3,58,6 ± 2,57,4 ±2,19,5 ±2,510,8 ±2,710,1 ±3,111,7 ±2,97,4 + 2,28,6 ± 2,510,2 ±3,08,3 ±2,37,7 ± 2,48,4 ± 2,56,5 ± 1,9

9,3 ±0,7

alfa

Rata-rata Keterangan

12,2 ±1,9 MDCuntuk7,1 ± 1,2 aktivitas8,7 ±1,4 total alfa8,8 ± 1,4 (MDCot) :9,2 ± 1,5 2,2 inBq in3

11,9 ± 1,910,2 ± 1,67,8 ±9,2 ±11,7 ±7,9 ±8,3 ±9,0 ±

1,31,51,8U31,4U5

7,5 ± 1,2

9,3 ±0,4

Tabel 2. Laju paparan radiasi gamma lingkungan di kawasan PLTU Paiton dan sekitarnya

No.

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.

Lokasi

Kawasan PLTUProyek PLTU TermalGuest House Diklat PLN

TPI PaitonPenjagaan TimurG I T E T PLNDesa SumberanyarDesa SumberrejoDesa KotaanyarDesa SelobantengPeg. Bukit KesambiDesa BanyuglugurDesa KaliangetDesa Sukodadi

Rata-rata

Kodelokasi

01 A01 B01 C15 A15 B15 C

510 A510B510 C510D510E510F510 G510 H

Agust. 1996

4,05 ± 0,204,85+0,184,44 ±0,16

--

5,10 ±0,184,38 ±0,153,23 ±0,163,64+0,149,30 ± 0,206,16 ±0,184,12 ±0,164.77 ±0,144,95 ±0,12

5,00 ± 0,05

Radiasi-gamma

Des.l996/Jan. 1996

4,21 ±0,205.71 ±0,163,61 ±0,143,50 ±0,123,90 ±0,153,89 ±0,143,00 ±0,164,16 ±0,143,10 ±0,169.80 ±0,185,79 ±0,145,40 ±0,103,81 +0,103,70 ±0,12

4,49 ± 0,04

(nR/jam)

Rata-rata

4,13 ±0,145,30 ±0,124,02 ±0,113,50 ±0,123,90 ±0,154,50 ±0,123,69 ±0,113,92 ±0,133,37 ±0,139,55 ±0,135,98 + 0,125,26 ± 0,094,29 ± 0,094,33 ±0,08

4,75 ± 0,03

Keterangan

• Setiaplokasidilaku-kan 12 kalipengukuranselama 1 jam• - : tidakada data

DISKUSI

YUMIARTI

Mohon dijelaskan, kertas, flow rate, lamapenyedotan udara ?

SUTARMAN

Kertas filter yang digunakan Whatman Gf/Aberdiameter 4,7cm, Flow rate = 175 1pm dan lamanya 60menit (dapat di lihat di dalam makalah).

218


TL DAN PTTL PADA KUARSA:DOSIMETRI DOSIS TINGGI UNTUK PROSES RADIASI

Muhammad Fathony

Pusat Standardisasi dan Penelitian Keselamatan Radiasi, BATANID0000145

ABSTRAK

TL DAN PTTL PADA KUARSA: DOSIMETRI DOSIS TINGGI UNTUK PROSES RADIASI.Termoluminesensi (TL) dan phototransfer termoluminesensi (PTTL) pada kuarsa ternyata dapat digunakan untukmengukur dosis tinggi setingkat penggunaan radiasi dalam industri (proses radiasi). TL adalah pancaran sinar tampakdari bahan zat padat yang menyerap energi radiasi, sedangkan (PTTL) adalah suatu proses transfer elektron dariperangkap (trap) yang dalam ke perangkap yang dangkal dengan menyinari bahan kuarsa alam yang sebelumnyadiiradiasi dengan gamma dan dipanasi (pada proses bacaan TL 'biasa') dengan sinar ultra-ungu. Proses PTTL sangatberguna untuk menggali kembali informasi TL yang mungkin hilang pada proses pembacaan TL 'biasa' akibatkegagalan listrik dll. Pada makalah ini dibahas karakteristik dosimetri TL dan PTTL pada kuarsa, serta studikemungkinan penggunaannya untuk dosimetri dosis tinggi dalam proses radiasi. Hasil eksperimen menunjukkankarakteristik TL dan PTTL pada kuarsa sangat cocok untuk dosimetri proses radiasi.

ABSTRACT

TL AND PTTL IN QUARTZ: HIGH DOSE DOSIMETRY FOR RADIATION PROCESSING.Thermoluminescence (TL) and phototransfer thermoluminescence (PTTL) in quartz has been proved to be able tomeasure high dose at the level of radiation application in industry (radiation processing). TL is the emission of visiblelight from a solid state material having absorbed energy of radiation, while PTTL is the process of electron transfersfrom the deep traps to the shallow ones by exposing the quartz samples which had been irradiated with gamma raysand heated (in the TL readout cycles) with UV light. The process is very useful to re-obtain the TL information thatmight be lost during the TL readout which probably due to electricity failure etc. This paper describes thedosimetric characteristics of PTTL in quartz, and the possibility of its use for high dose dosimetry in radiation processing.The experimental results showed that characteristics of TL and PTTL in quartz are desirable on their use in radiationprocessing dosimetry.

PENDAHULUAN

Salah satu aplikasi radiasi yang demikian luasadalah proses radiasi. Proses radiasi saat ini menawarkanbeberapa keunggulan pada sebagian bidang ilmupengetahuan seperti: kedokteran dan farmasi, pengawetanmakanan. peningkatan kualitas bahan karet, pengolahanbahan kiinia dan produk lain yang secara luas digunakanoleh masyarakat modern. Proses radiasi mungkin dapatdilakukan tanpa mengetahui dosis radiasi yang terserap olehsuatu produk, sejauli pelanggan dan produser senang denganproduk tersebut. Namun, dalam banyak kasus, seperti:sterilisasi dengan radiasi, pengawetan makanan, modifikasipolimer; membutulikan spesifikasi dosis radiasi yang tepat.Pengukuran dosis radiasi yang diserap oleh produkmembuktikan bahwa proses tersebut dilakukan dalam suatuspesifikasi, sebab spesifikasi dosis tersebut dapat bermanfaatuntuk menyelesaikan masalah yang mungkin terjadi antaraproduser atau fasilitas pelayanan iradiasi dengan pelangganmaupun suatu badan pengavvas atau pelindung konsumen

[IIDari semuanya itu, faktor keselamatan, kesehatan,

serta ekonomi merupakan hal yang sangat penting.Dosimetri merupakan parameter kunci untuk jaminan

kualitas (quality assurance) proses radiasi dan produk yangdiiradiasi. Lebih jauh lagi. dengan peranannya pada kendalimutu (quality control) suatu produk, dosimetri yangterstandardisasi dapat menciptakan justifikasi untukpersetujuan pada produk yang diiradiasi untuk perdagangannasional dan internasional.

Sistem maupun metode dosimetri yang digunakanuntuk mengukur dosis iradiasi pada proses radiasimempunyai variasi yang cukup banyak, terlepas darikeunggulan maupun kelemahan sistem dosimeter tersebut.Secara garis besar, jenis dosimeter sekunder yang secararutin digunakan dalam proses radiasi dapat dikatagorikanmenjadi dua bagian, yaitu: dosimeter kimia dan dosimeterzat padat untuk dosis tinggi. Dosimeter termoluminesensi(TLD) adalah termasuk di dalam dosimeter zat padat, sertamempunyai keandalan presisi yang relatif paling tinggi (kurang dari 3 %) diantara yang sekatagori dosimeter zatpadat. Jenis TLD yang biasa digunakan untuk proses radiasiadalah: LiF dengan rentang dosis antara 105 dan 105Gy,Li2B4O7 dengan rentang dosis antara 10"2 dan 10' Gy, danCaF rMn dengan rentang antara 106 dan 103 Gy [l\.Sementara itu penggunaan bahan kuarsa pada metodetermoluminesensi (TL) untuk dosimetri dosis tinggi (~200Gy) dalam proses radiasi telah juga disinggung oleh

219

Penclitian dan f'engembangan Aplikasi hotop dan Radiasi, 1998 _

EHLERMANN (2J. Naimui penggunaan metode lebili lanjutberupa phototransfer termoluminesensi (PTTL) belumtersentuh.

Tennoluiniiiesensi (TL) adalah proses pancarancahaya tampak dari suatu zat padat, seperti kuarsa, setelahmenyerap energi radiasi pengion, lalu dipanaskan. Intensitascahaya tampak tersebut sebanding dengan jumlah energiyang diserap. Terjadinya TL dimulai dengan diserapnyaenergi radiasi oleh zat padat, sehingga elektron yang banyakberkumpul di pita valensi berpindah ke pita konduksimenyeberangi pita larangan. Saat ingin kembali ke pitavalensi, elektron terperangkap oleh "trap" yang ada di pitalarangan. Apabila zat padat tersebut dipanaskan, inakaelektron di dalam "trap" memperoleh energi yang cukupuntuk membebaskan diri dan bergabung dengan "hole" dipusat luminesensi seraya memancarkan cahaya tampak.Sementara itu, PTTL adalah proses transfer elektron yangterperangkap pada "trap" yang daJam ke "trap" yang dangkaJdengan menyinari zat padat dengan sinar ultraviolet.Selanjutnya pada zat padat tersebut dapat dilakukan prosesTL biasa. PTTL ini sangat berguna untuk menggali kembaliinformasi TL yang hilang. Di samping itu linieritas dosisyang dihasilkan lebih baik dengan rentang dosis yang lebihpanjang dibanding TL [3.4J.

Makalah ini akan membahas metode TL dan PTTLpada quartz yang penggunaannya ditujukan untukpengukuran dosis tinggi terutama pada proses radiasiindustri. Pada makalah akan dibahas kurva pancar TL danPTTL quartz, linieritas hubungan dosis radiasi dengantanggapan TL dan PTTL, pemucatan ("fading"), dan prosespengulangan dengan UV untuk PTTL.

BAHAN DAN METODE

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini, TLdan PTTL. adalah kuarsa alam berbentuk batuan denganvolume sekitar 2,5 cm3. Sebagaiinana dilaporkan padareferensi [3] dan [4], pertama bahan kuarsa tersebut dicucidengan air destilasi, dilanjutkan dengan pencucianmenggunakan asam nitrat 25% selama 24 jam di dalamultrasonic bath. Setelah itu dicuci lagi dengan air destilasi,sebelum dikeringkan secara alami. Batuan tersebutkemudian ditumbuk dan disaring sehingga menghasilkanserbuk dengan diameter 75-125 (im.

Selanjutnya sampel serbuk di 'annealing' dalamoven pada suhu 500 "C selama 10 menit, guna menghapuselektron yang secara alami terperangkap pada perangkapdibawah 500 "C. Setelah itu, sampel serbuk diiradiasidengan sinar gamma dari 60Co, guna mendapatkan test-dose sebesar 10-108 Gy. Selanjutnya sampel serbuk dicatumenjadi sejumlah sampel yang bermassa 5 mg pada tempatsampel aluminium yang masing-masing berdiametersekitar 6 mm, dengan menggunakan teknik sedimentasiaseton. Untuk mendapatkan bacaan TL, sampel yangsudah kering dapat dibaca dengan alat baca TL. Untukmendapatkan kurva-pancaran TL, sampel serbuk langsungdibaca dengan alat baca TL, sedangkan untuk mendapatkankurva-pancaran PTTL. sampel terlebih dahulu dipanasi didalam oven pada sului yang diinginkan inisalnya 500 °C,

selama 10 menit, guna menghapus elektron yangterperangkap pada perangkap sedalam suhu tertentu.

Proses transfer elektron dapat dilakukan setelahitu dengan menyinari sampel dengan sinar ultra-ungu yangberpanjang gelombang masing-masing 254 nm dan 366 nm(produksi Camag, Switzerland), sesuai dengan waktu yangdiinginkan seperti 10 detik dan seterusnya. Sampelkemudian dibaca dengan alat baca TL, guna mendapatkankurva pancaran PTTL. Proses PTTL juga dilakukan secaraberulang-ulang pada masing-masing sampel yang samaguna mendapatkan data karakteristik pengulangan prosesPTTL pada quartz.

Pancaran TL serta PTTL dideteksi oleh tabungpengganda foton EMI 9804QA yang dihubungkan denganelectrometer Keithley model 600B. Elektrometerdihubungkan dengan sebuah mikroprocessor fiascomTurner 8110 yang dapat memproses dan menyimpan databerupa kurva pancaran. Seluruh eksperimen dilakukan diUniversity of Birmingham, Inggris.


Tanggapan TL Kuarsa Alam Kurva pancaranTL diukur sekitar 30 menit setelah irradiasi dengan sinargamma dari "°Co. Pada kurva pancaran yang tertera padaGambar I, dapat dilihat terdiri atas 4 puncak-pancaranyang cukup jelas yaitu pada suhu sekitar. 110, 160, 235 dan325 "C. Hal ini tidak bertentangan dengan hasil yangdicapai oleh beberapa peneliti terdahulu seperti padareferensi [3] dan [5], bahwa sebenarnya intensitas puncakpancaran TL secara individu agak berbeda satu denganyang lainnya. apalagijikadibandingkan satu sampel dengansampel lainnya. MCKEEVER [5] mengemukakan bahwaposisi yang pasti dari suatu puncak terkadang bervariasibergantung pada beberapa faktor seperti: tinggi-rendahnyadosis iradiasi, jenis sampel dan pengaturan alat baca TLD.

Tanggapan TL pada kuarsa alam terhadap berbagaidosis radiasi dapat dilihat pada Gambar 2. Pada gambartersebut terlihat bahwa setiap puncak pancaran TL padakuarsa alam memiliki prilaku yang tidak jauh berbedasatu dengan yang lainnya. Tingkat linieritas TL pada sampelini terdapat antara 10 sampai dengan 100 kGy, setelah itutanggapan TL mencapai titik jenuh, lihat referensi [3] dan[5]. Hal ini dapat ditafsirkan bahwa pada tingkat linieritas,belum scinua perangkap elektron yang ada terisi olehelektron akibat radiasi, sampai titik jenuh. Pada titik jenuh,perangkap elektron dapat diasumsikan telah penuh semua.Tanggapan TL akan menurun setelah itu, dapatdiasumsikan bahwa telah terjadi proses kerusakan kristal(radiation damage) akibat radiasi gamma dengan dosistinggi.

Pemucatan ("fading") pada kuarsa dapatditayangkan pada gambar 3. Pada gambar tersebut jelasterlihat bahwa puncak TL 110 °C memeiliki tingkatpemucatan yang tinggi sekali dibandingkan puncak-puncakTL lainnya. Sampai dengan 250 detik intensitas TL 'rendah'tersebut turun secara eksponensial. Untuk itu sangatdianjurkan sebelum dilakukan pembacaan TLD, sebaiknyadilakukan penghapusan puncak-puncak rendah dengan

220

melakukan "pre-annealing" di oven selaina beberapa menit,seliingga hanya diperoleh puncak-puncak yang lebili stabil.Cara lain dapat juga diperoleh dengan nienunda pembacaanbeberapa liari sampai denga satu minggu. Hal ini jugadianjurkan oleh FATHONY [3).

Tanggapan PTTL pada Kuarsa. Seperti halnyatanggapan TL, tanggapan PTTL dapat dilihat pada Gambar1. Tampak pada gambar itu bahwa kurva-pancaran PTTLmembentuk tiga puncak, yaitu sekitar: 110, 160 dan 235°C. Nainun karena satu dengan yang lainnya saling tumpangtindih, makayang paling nnidali dievaluasi adalah puncak-pancaran pada suhu baca 110 °C. Hal ini tidak bertentangandengan hasil dari beberapa penulis terdahulu [3-5], Naniundemikian kurva-pancaran untuk setiap puncak dapatdievaluasi dengan cara integrasi area di bawah setiappuncak.

Tanggapan PTTL terhadap berbagai dosis radiasigamma dapat dilihat pada Gambar 4. Pada gambar itu,tampak setiap puncak PTTL memiliki tingkat linearitasyang serupa antara satu puncak dengan yang lainnya.Tingkat linieritas dapat dicapai dengan selang dosis antara10 sampai dengan 100 MGy.

Jika dibandingkan dengan tanggapan TL,tanggapan PTTL ineiiunjukkan tingkat linieritas yang lebihbaik. Hal ini bisa dimengerti mengingat PTTL menggaliinformasi dari elektron yang terperangkap pada perangkapelektron yang dalam (>500 °C). Mudah dimengerti pulabahwa perangkap yang dalam bersifat lebih stabildibanding dengan perangkap yang lebih dangkal. Perludijelaskan di sini bahwa elektron pada perangkap dangkallebih tidak stabil dalam hal pemudaran (fading), lihatreferensi [3] dan [5J.

Gambar 5 menyajikan karakteristik PTTL denganbeberapa kali pengulangan masing-masing sampel kuarsa.Tanggapan PTTL menurun cukup drastis sampai denganpengulangan yang ke-5 untuk semua puncak TL. Hal inidapat dijelaskan bahwa persediaan elektron yangterperangkap semakin menipis setelah setiap proses PTTL.Namun demikian tanggapan PTTL masih baik sampaidengan pengulangan yang ke-5. Setelah itu, walaupun stabil,tanggapan PTTL relatif rendah, seliingga kurang baik untukdigunakan. Hal ini sesuai dengan yang dijelaskan olehreferensi [3].

Ditinjau dari segi linearitas pada karakteristik TLpada kuarsa - apalagi PTTL - antara 10 dan 108 Gy makakuarsa dapat digunakan untuk mengukur dosis radiasitingkat industri, seperti pada proses radiasi. Hal ini jugadapat mengacu pada MCLAUGHLIN dkk. yang tertulis padareferensi [1] dan [6] yang menyajikan bahwa rentang dosisproses radiasi terletak antara 1 dan 106 Gy untuk berbagaikeperluan, niulai dari mutasi biji-bijian sampai dengansterilisasi dan penelitian bahan semikonduktor. Namundemikian untuk menambah keyakinan peiiggunaan kuarsadalam dosinietri proses radiasi perlu dilakukan pengkajianlebih lanjut dengan menekankan penggunaannya dilapangan. Di sainping itu, walaupun dari segi linieritasdosis- respons TLD sudah terbukti, perlu juga dilakukan studiperbandingan dengan dosimeter acuan untuk proses radiasiseperti kaniar pengionan. Secara ekonomi, penggunaan

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi, 1998

kuarsa mungkin tergolong paling murah diantara semuadosimeter proses radiasi yang ada. Hal ini sangatmenjanjikah dan dapat dibandingkan.

KESIMPULAN

Dari hasil eksperimen dan analisis di atas, dapatmemberi kesimpulan bahwa karakteristik linieritas dosis -respons TL pada quartz dapat digunakan untuk mengukurdosis radiasi tingkat proses radiasi dengan rentang dosisantara 10 - 105 Gy. Namun demikian, sifat pemucatan"fading" TL quartz sebaiknya juga mendapat perhatian.

Pemucatan dan karakteristik linieritas dosis -respons PTTL pada quartz menunjukkan sifat yang lebihbaik. Pemucatan PTTL quartz dapat dikatakan tidak ada,mengingat "trap" yang digunakan sangat stabil. Sementaraitu, linieritas PTTL pada quartz adalah sangat baik denganrentang dosis antara 10 - 10" Gy.

Secara umum, quartz - menggunakan metode TLdan PTTL - dapat digunakan untuk dijadikan dosimeterrelatif pengukur dosis pada proses radiasi.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada OFP-WB BPPT atas beasiswa, serta Batan atas izin, yangdiberikan untuk studi ini. Terima kasih juga disampaikankepada Prof. S. ADurrani dan Dr.G.F. Alfrey dari Universityof Birmingkam, UK, atas diskusi dan saran yang sangatbermanfaat.

DAFTAR PUSTAKA

i. MCLAUGHLIN, W.L., BOYD, A.W., CHADWICK,K.H., McDONALD, J .C, and MILLER, A.,Dosimetry for Radiation Processing, Taylor& Francis,London (1989).

2. EHLERMANN, D. A.E., Selection of dosimeter systemsfor radiation processing of food, Proc. of Symp. onHigh Dose Dosimetry for Radiation Processing,Vienna 5-9 November (1990), 45.

3. FATHONY, M., PhD Thesis, University of Birmingham,England (1992).

4. FATHONY, M. and DURRANI, S.A., TL and PTTL ofquartz irradiated with Au heavy ions, GSI Report92-1, Darmstadt, Germany (1991) 249.

5. McKEEVER, S.W.S., Thermoluminescence in quartzand silica, Radiat. Protect. Dosim. 8, (1984) 81.

6. McLAUGHLIN WL., Novel radiation dosimetry systems,Proc. of Symp. on High Dose Dosimetry for RadiationProcessing, Vienna 5-9 November (1990), 3.

221

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isolop dan Radios:, 1998 _

1000 -r

cooucDQ_

COc

800--

600--

400--

200--

TL(skala 100x)PTTL dengan 254 nm liy

Si

IIIIII

II

II

- BB

100 200 300

Suhu (°C)400 500

Gambar 1. Kurva pancaran kuarsayangdiberikan "test dose" 10 Gy sinar gamma dari'"Co. Garis penuh adalahkurva pancaran TL, serta garis putus-putus adalah kurva pancaran PTTL. PTTL dilakukan denganmenyinari sampel (setelah proses TL) dengan sinar ultra-violet berpanjang gelombang 254 nm.

222


Z3

oDCD

c:o

1000

100

-

/

/AA/V

^>^ •— oOS**' m

' A A

/

{Puncak TL pada

O 110 °C• 160 °CA 235 °CA 325 °C

v A>

••

1 10 100 1000 1E4- 1E5 1E6 1E7 1E8

Dosis iradiasi gamma (Gy)

Gambar 2. Tanggapan TL pada kuarsa terhadap berbagai dosis gamma antara 10 -108 Gy. Tanggapan tampaklinear antara dosis 10 - 105 Gy, lalu menurun setelah jenuh.

223

PenelUian dan Pengembangiin ApUkasi Isotop dan Radiasi, IV98 _

oQ.Dcnenco

8

7

15

D 5

4

3

2

1

0

- 1

Puncak TL:

o 11 o °C• • 160 °CA-—A 235 °CA- - A 325 °C

0 50 100 150 200 250 300Waktu penyimpanan (menit)

Gambar 3. Pemucatan ("fading") TL pada kuarsa. Tampak hanya puncak ] 10 °C yang mengalamipemucatan yang berarti, sementara puncak-puncak lainnya stabil.

224

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1998

150

120

coQ_oen

90

60

co

30

Puncak PTTL :

O 1100C• 160°CA 235 °C

....J . ......J . .....J .......J

1 10 100 1000 1E4 1E5 1E6 1E7 1E8 1E9

Dosis iradiasi gamma (Gy)Gambar 4. Tanggapan PTTL pada kuarsa terhadap berbagai dosis iradiasi gamma antara 10 dan 108Gy.

Tanggapan PTTL tampak linear antara dosis 10-108 Gy. "Radiation damage" yang terjadi padaTL tidak berpengaruh pada PTTL.

225

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1998-

100

Puncak PTTL:

O 110°C• 160 °CA 235 °C

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Jumlah pengulangan UV

Gambar 5. Karakteristik tanggapan PTTL pada beberapa proses pengulangan masing-masing sampeldengan sinar UV. Tampak tanggapan PTTL berkurang banyak pada pengulangan UV sainpaidengan 5 x pengulangan. Setelah itu PTTL tampak stabil.

226

_ Penelitian dan t'engentbangan Aplikasi l.sotop dan Radiasi, 1998

DISKUSI


1. BagaJmana ketelitian dan kestabilan dosimeter yangdibuat ?

2. Berapa lama inasa inkubasinya dosimeter setelahiradiasi. Apakah bisa langsung diukur ?

3. Kondisi pengukuran dilakukan pada suhu kamar atausuhu rendah ?

M. FATHONY

1. Ketelitian < 5 % dan sangat stabil.2. Dosimeter dapat langsung dibaca setelah radiasi, asal

seragam waktunya.3. Pengukuran dapat dilakukan pada suhu kainar, jika/

terutama suhu stabil.

RAHAYU Ch.

1. Suhu tanibah tinggi, tanggapan TL tambah rendah,pertimbangan apa Anda memilih suliu 110°C dll, sepertiyang Anda teliti ?

2. Quartz yang dari alam impuritiesnya sangat bervariasi,bagaimana dengan kondisi ini, apabila leknologi ini akandiaplikasihkan ?

3. Sampel yang Anda gunakan, impuritiesnya berapapersen ?

M. FATHONY

1. Suhu tinggi intensitas TL rendah, karena jumlah elektronpada "trop" yang dangkal lebih banyak daripada "trop"yang dalam. Ingat ! "trap" S dengan suhu baca TL.

2. Jika Quartz alam digunakan, maka hams distandarkanberasal dari daerah mana, karena koinposisi tergantungasal Quartz.

3. Sampel saya impuritiesnya 80 - 10.000 ppm Fe 10.000.

227

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Jsotop dan Radiasi, 1998

PENENTUAN LOKASI REMBESAN PADA DASAR BENDUNGAN DENGANTEKNIK RADIOISOTOP DI BENDUNGAN NGANCAR, WONOGIRI

Wibagiyo, Indroyono, Alip, Bungkus. P, dan Haryono

Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN ID0000146

ABSTRAK

PENENTUAN LOKASI REMBESAN PADA DASAR BENDUNGAN DENGAN TEKNIKRADIOISOTOP DI BENDUNGAN NGANCAR, WONOGIRI Teknik radiosiotop telah digunakan pada penelitiankebocoran yang terjadi pada dasar bendungan Ngancar, Wonogiri. Dengan menggunakan perunut "*Au dalam senyawaAuCI, yang larut dalam air, perunut "VuiCI, akan terdispersi dan mengalir ke arah rembesan bersama-saina air. Bita"8Au tersebut bersentuhan dengan media padat maka akan nienetnpel pada media tersebut, dan dari banyaknya "8Auyang menempel pada media padat di sekitar rembesan dapat diketahui lokasi dari rembesan di dasar bendungan. Hasilpenelitian menunjukkan bahwa lokasi kebocoran di Bendungan Ngancar melalui dasar bendungan terutama padalitologi batugamping koral di depan saluran pelimpah.

ABSTRACT

LEAKAGE INVESTIGATION USING RADIOISOTOPE TECHNIQUE AT NGANCAR DAM,WONOGIRI. Radioisotope technique was used to investigate the occurrence of leakage on the floor of Ngancar dam,Wonogiri. Radioisotope "8Au in l98AuCI3 solution was used as a tracer in this study. The injected tracer will disperseand flow along with the flow of water. When the tracer passed through the solid matrix it will be adsorped on thesurface of the solid matrix where the leakage has occurred. By detecting the anomaly of radioactivity, the location ofthe leakage can be found. This study shows that the location of leakage on Ngancar dam is through the floor of the dam,especially those with coral limestone lithology in front of the spillway.

PENDAHULUAN

Bendungan hainpir selalu tak dapat terhindar darimasalah kebocoran atau rembesan. Hal tersebut sangatbanyak disebabkan oleh kondisi geologi batuan yang menjadidasar bendungan alaupun kondisi konstruksi bendungan itusendiri. Kondisi geologi yang mempengaruhi terjadinyarembesan atau kebocoran adalah struktur geologi, dan jenisbatuan (litologi) pada dasar bendungan atau basement daridam. Kondisi struktur geologi yang menyebabkan terjadinyarembesan adalah adanya patahan (fault), dan rekahan (joint).Bila dijumpai adanya patahan ataupun rekahan pada suatubendungan tentu perlu penanganan lebih lanjut. Kondisigeologi lain sebagai penyebab rembesan atau kebocoranbendungan adalah jenis batuan (litologi). Pada dasarbendungan, jika jenis batuannya memiliki permeabilitasyang tinggi atau mudah terkikis oleh air, maka akanmempermudah terjadinya kebocoran.

Penelitian rembesan pada bendungan, merupakanlangkah awal dalani rangka menjaga kelestarian bendunganitu sendiri. Setelah didapatkan inibrmasi tentang kepastianlokasi rembesan maka pekerjaan teknis dapat mencapai hasilyang maksimal.

Bendungan Ngancar yang dibangun pada tahun1944 dan dikembangkan lagi pada taliun 1966, terletak lebihkurang 15 km sebelah timur kota Baturetno, Wonogiri(Gambar 1). Tinggi tanggul adalali 14,25 m atau 250 mdiatas permukaan laut, dengan luas bendungan pada kondisipenuh lebih kurang 14 ha. Panjang dam bagian atas 165 m

terletak pada basement berupa breksi pada sayap kiri danbatu gamping pada sayap kanan bendungan sehingga tubuhbendungan berada di atas kontak antara breksi danbatugamping koral. Kontak tersebut diduga sebagai patahan,karena dijuinpainya breksi sesar pada bagian bawahbendungan, sehingga dapat diduga tubuh bendungan terletakpada zona sesar.

Bendungan Ngancar merupakan bendunganpenampung air hujan yang diharapkan pada musim kemaraudapat digunakan sebagai cadangan air untuk persawahan/pertanian. Akan tetapi, penurunan muka air wadukberlangsung secara cepat sebagai akibat adanya rembesan/kebocoran sehingga bendungan tersebut tidak dapatberfungsi secara maksimal.

Kebocoran dapat diamati secara visual pada musimkemarau karena mataair yang berada di bawah bendunganakan kering jika air waduk telah kering. Beberapa mataairdi bawah bendungan banyak dijumpai pada sayap kananyang mempunyai litologi batugamping koral. Sifat litologibatugamping yang mudah larut terhadap air menyebabkanterjadinya lubang-lubang. Pada awalnya lubang-lubangtersebut kecil, tetapi karena pelarutan berlangsung terus-menerus maka semakin lama lubang- lubang akanniembesar bahkan akan terjadi saling berhubunganantarlubang sehingga air semakin mudah melaluinya.Semakin banyaknya lubang yang terdapat pada litologibatugamping koral pada dasar bendungan inenyebabkansulit untuk menentukan dimana lubang yang menyebabkankebocoran.

229

Penehtian dan Pengembangan Aplikasi lsolop dan Radiasi, 1998-

Penelitian dengan teknik radioisotop inidiharapkan dapat memberikan infonnasi yang jelas tentanglokasi kebocoran pada dasarbendungan, sehingga pekerjaantekiiis dapat menekan biaya yang linggi dan dapat efisien.

BAHAN DAN METODE

Baban. Perunut yang digunakan adalah radioisotop198Au dengan aktivitas 2 Ci. Peralatan yang digunakanadalah alat posisioning BTM sebanyak 2 unit, peralatandetektor sintilasi kedap air IPP4 buatan Prancis, serta RateMeter dan Sealer, perahu karet kapasitas 6 orang.

Metode. Peninut radioisotop l98Au (Aurum=emas)pemancar radiasi y inempunyai energi 0,41 MeV denganwaktu paruh 2,7 liari. Dalani bentuk senyawa AuCl, dapatlarut dalam air, sehingga apabila larutan tersebut disebarkanke dalam air waduk, maka akan terdispersi dan terbawaaliran air yang bergerak inelaliii lubang-lubang bocoran.Sebagian perunut akan menyentuh media padat di dasarbendungan terutama di sekitar lubang-lubang bocoran, danmenempel pada media tersebut.

Radioisotop "8Au dapat dideteksi denganmenggunakan detektor radiometris kedap air jenis sintilasi.Pelacakan anomali radiasi pada dasar bendungan dilakukandari atas perahu. Selama detektor bergerak bersama-samaperahu untuk mendeteksi radiasi di dasar bendungan, posisiperahu ditentukan dengan alat posisioning (BTM) dari darat,sehingga titik lokasi detektor pada dasar bendungan dapatdipetakan.

Penyebaran anomali radiasi yang tercacah padadasar bendungan yang mempunyai harga cacahan samadihubungkan dengan garis kontur, maka akan tergambarkanpola rembesan/bocoran pada dasar bendungan.


Pada waktu dilakukan penyebaran perunutradioisotop, tinggi muka air waduk 7,78 m, hinggadiperkirakan volume air bendungan sebesar 1 juta m3

(Gambar 2). Maximum Permissible Concentration (MPC)untuk radioisotop '^Au = 5 x 105 uCi/ml dan Limit Deteksi= 1 x lO"7 uCi/ml.

Aktivitas radioisotop yang disebarkan sebesar 2 Ci,dan diperkirakan perunut radioisotop akan terdispersi dalamair waduk hingga mencapai 0,5 volume bendungan,sehingga konsentrasi perunut radioisotop yang menyebardiperkirakan :

2C i 2x10" uCi

500.000 m3 5 x 105 x 106 ml= 0,4 x 10-5 u.Ci/ml

Nilai tersebut masih lebih rendah dari nilai MPC 5 x 105

uCi/ml, dan juga masih lebih tinggi dari nilai LDC (limitDetection Concentration) 1 x 10'7 uCi/ml.

Dari perhitungan tersebut maka penyebaranradioisotop dalam air waduk dinilai aman terhadapmasyarakat dan lingkungan.

Pendeteksian radioisotop dilakukan dari atasperahu dengan cara memasukkan detektor kedap air sampaidasar bendungan, kemudian dilakukan pencacahan tingkatradiasinya. Posisi perahu pada waktu pendeteksianditentukan dari dua arah dengan alat Teodolit.

Dengan pendeteksian yang berpindali-pindah makahasil pencacahan tingkat radiasi pada dasar bendungandapat dipetakan dengan garis kontur yang menghubungkannilai cacahan yang sama melalui interpolasi.

Penyebaran radioisotop dilakukan pada tanggal 28Maret 1997 jam 08.00 WIB, kemudian pendeteksiandilakukan pada tanggal 29, dan 30 Maret, serta 1, dan 3April 1997. Hasil kontur cacahan dapat dilihat pada Gambar3,4,5,6.

Pada Gambar 3, hasil pendeteksian tanggal 29Maret 1997 dengan tinggi muka air waduk 7,68 m. Petakontur cacahan menunjukkan penyebaran radioisotopterkonsentrasi kuat di depan saluran pelimpah (spillway)dengan batuan dasar berupa batugamping koral. Sebagianlagi terkonsentrasi sedang dengan areal yang luas di sebelahkanan bendungan dengan dasar bendungan juga berupabatugamping koral.

Pada Gambar 4, hasil pendeteksian tanggal 30Maret 1997 dengan tinggi muka air waduk 7,58 m. Konturcacahan menunjukkan penyebaran radioisotop masihterkonsentrasi pada daerah yang sama seperti sebelumnyayaitu di depan saluran pelimpah dan sebelah kananbendungan dengan dasar berupa batugamping koral.

Pada Gambar 5, hasil pendeteksian tanggal 1 April1997 dengan tinggi muka air waduk 7,38 m. Pada konturcacahan terlihat pola penyebaran yang sama dengan polasebelumnya, tetapi penumpukan konsentrasi radioisotopterlihat pada daerah sebelah kanan bendungan yaitu didaerah yang terletak di atas batugamping koral, sedangkandi daerah sebelah kiri bendungan radioisotop menunjukkankontur yang relatif kecil dan merata.

Pada Gambar 6, hasil pendeteksian terakhirmenunjukkan bahwa radioisotop memiliki pola yangtak banyak berubah dari pola sebelumnya, bahkan didepan pelimpah (spillway) terdapat lubang yangdapat dilihat dengan mata dimana air waduk masuk kedalam lubang tersebut. Ini merupakan salah satu lubangbocoran yang dapat dilihat secara visual sebagai akibatpenurunan muka air waduk. Di sebelah kiri bendungankonsentrasi radioisotop semakin menghilang, sehinggadapat diperkirakan bahwa daerah ini aman terhadapbocoran.

KESIMPULAN

Dari hasil pengamatan lapangan serta analisis petakontur cacahan radiasi dari pola penyebaran radioisotopdapat diambil kesimpulan bahwa:1. Daerah sebelah kanan bendungan dengan dasar

bendungan berupa batugamping koral merupakan daerahyang potensial terhadap rembesan/bocoran.

230

- Peneiilian dan Pengcmbangan Aplikasi hotop dan Radiasi, 1998

2. Pada daerah sebelah kiri bendungan dengan dasarbendungan berupa breksi tidak terjadi rembesan/bocoran.

3. Daerah batugamping di depan saluran pelimpah sangatpotensial terhadap rembesan/bocoran dengan cakupandaerali yang sempit, sedangkan daerah batugampingpada daerah yang lebih jauh cukup potenstal dengancakupan daerah yang cukup luas.

DAFTAR PUSTAKA

1. PATRICK, A. D0M1NIC0 and FRANKLIN W.SCHWARTZ, Physical and Chemical Hydrogeology,John Wiley & Sons, (1990).

2. FRITZ, P. and FONTES, J.Ch, Handbook ofEnvironmental Isotope Geochemistry, Elsevier,Amsterdam, vol. 1, (1980).

J 5 C ^

4 %MCIUH TMONVWIt HUMNKMUM

/

" *N-5S'* '

IMNOANCM

^ 5 -• J t u

V

\

Gainbar 2. Peta pelepasan radioisotop di Waduk Ngancar.Gainbar 1. Peta lokasi daerah penelitian.

Ganibar 3. Peta kontur liasil cacahan tanggal 29 Maret 1997. Gainbar 4. Peta kontur hasil cacahan tanggal 30 Maret 1997.

231

Penclitian dan Pengembangan Aplikasi Isotop dan Radiasi.

Gambar 5. Peta kontur hasil cacahan tanggal 1 April 1997.

Gambar 6. Peta kontur hasil cacahan tanggal 3 April 1997.

232

- I'eneluian dan Pcngembangan Aplikasi Itotop dan Haitian. 1998

SUSUNAN PANITIA

1 Pengarah

II Penyelenggara

KetuaWakil Ketua IWakil Ketua IISekretarisWakil Sekretaris

Bendahara

Seksi-seksi

- Persidangan

- Dokumentasi dan Publikasi

- Perlengkapan/Akomodasi

- Transportasi

- Konsumsi

- Protokol

- Pengainanan

1. Prof. Dr. Azhar Djaloeis2. Dr. Mirzan Thabrani Razzak3. Ir. Munsiah Maha4. Dr. F. Suhadi5. Dr. Ir. Moch. Ismachin6. Dra. Nazly Hilmy, Ph.D7. Ir. Elsje L. Sisworo, MS8. Ir. Wandowo9. Dr. Made Sumatra, MS

10. Dr. Ir. Mugiono

Dr. Yanti Sabarinah SoebiantoDrs. Muchjardrh. Sigit Wiljaksono, M. BiomedM. Ilmi, SE, M.EcAchinad Djaelani, S.SosAgus Ninvono, SH

1. Drs. Suhari2. Drs. Sri Tumulyo3. Moch. Nasih Maman4. Herman Lukinan, S.Sos5. Suparti, B.Sc

1. Saroji2. Madrois3. Darwono

1. Drs. Sumanto2. Sunardi

Slamet Sutikno

1. Lestari Sumartono, Be. An

2. Lilis Suryani

Linda Purnamarani, B.Sc

Aryono AR

233

Penelitian dan Pengenibangan Aplikasi hotop dan Radiasi, 1998-

KETUA SIDANG

Sidang Pleno 1Sidang Pleno IISidang Pleno III

Kelompok Pertanian

Sidang ISidang IISidang IIISidang IV

Kelompok Peternakan, Biologi

Sidang ISidang IISidang IIISidang IV

Kelompok Kimia, Lingkungan

Sidang ISidang IISidang III

Dr. WuryantoIr. WandowoDr. Mirzan T. Razzak

Dr. Ir. MugionoIr. Haryanto, M.ScDr. Ir. Soeranto HumanIr. M. Mitrosuhardjo

Dr. IshakIr. Suharyono, M.Rur.SciIr. AN. Kuswadi, M.ScDrs. Totty Tjiptosumirat, M.Rur.Sci

Dra. Suwirma Syamsu, MSDra. EmlinartiDrs. Hendig Winarno, M:Sc

Kelompok Proses Radiasi, dan Industri

Sidang ISidang IISidang III

Dr. M. FathonyDrs. SutannanIr. Sugiarto Danu

PSPKR - BAT ANPAIR - BAT ANPAIR - BAT AN

PAIR - BAT ANPAIR - BAT ANPAIR-BATANPAIR - BAT AN

PAIR - BAT ANPAIR - BAT ANPAIR - BAT ANPAIR - BAT AN

PAIR - BAT ANPSPKR - BATANPAIR - BATAN

PSPKR - BATANPSPKR - BATANPAIR - BATAN

234

- Penelitian dan Pengembangan Aplikasi Jsotop dan Radian, 1998

DAFTAR PESERTA

A. Peserta Pembawa Makalah

Ir. Iyos R Subky, M.ScDr. RTM. SutamihardjaDr. Made Sumatra, MSiIr. Munsiah MahaDr. F. SuhadiDr. M. NatsirDra. A.M. Riyanti S.Drs. Rivaie RatinaHavid RasjidIr. Haryanto, M.ScIr. Johannis WemayIdawati, M.ScIr. Ita DwimahyaniIr. M. MitrosuhardjoDra. S. GandanegaraDr. Soeranto HumanIr. Oktavia S. PadminiIr. Etty Hendrarti, MSDra. Ismiyati Sutarto, MSIr. DarmawiIr. Bintoro HersasangkaDra. Suharni SadiDra. Adria P.M. HasibuanDra. Dameria HutabaratDra. M. Sulistiyatidrh. Muchson ArifinIr. Kumala DewiDrs. HarsojoDra. Rosmiarty A. WahidIr. Didik Wisnu WidjayantoSubiyaktoIr. Suharyono, M.Rur.SciIr. Sukardji PartodihardjoAzri Kusuma Dewi

Dra. Winarti AndayaniDra. Ennin K. WinarnoDrs. Zainal AbidinDra. Evarista Ristin P.I.Ir. Nita SuhartiniP. Sidauruk, MCE.PhDYumiarti, B.ScDra. NazarohJune Mellawati, S.SiDra. EmlinartiDra. Ulfa T. SyahrirIr. Sugiarto DanuDrs. ErizalMarsongkoMade Sumarti Kardha, B.ScIr. Rindy P. TanhindartoIsni Marliyanti, B.ScKadarijahDarsono, B.ScNurhidayati

Dirjen BATANAsmen Lingkungan Global, KLHPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR-BATANPAIR-BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANUPN YogyakartaUniv. BorobudurBalitbu, SolokPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATANPPTN - BATANUNDIPBalittas, MalangPAIR - BATANPAIR - BATANPAIR - BATAN

PAIR-PAIR-PAIR-PAIR-PAIR-PAIR-PAIR-PSPKRPAIR-PSPKRPAIR-PAIR-PAIR-PAIR-PAIR-PAIR-PAIR-PAIR-PAIR-PAIR-

BATANBATANBATANBATANBATANBATANBATAN-BATANBATAN- BATANBATANBATANBATANBATANBATANBATANBATANBATANBATANBATAN

235

Penelitian dan Pengembangan Aplikasi lsotop dan Radiasi, 1998-

Ir. Gatot SuhariyonoDrs. SutannanDr. Muhammad FathonyIr. Wibagyo

PSPKR - BATANPSPKR - BATANPSPKR - BATANPAIR - BATAN

B. Peserta Peninjau

Dr. Mirzan T. RazzakDrs. Endrawanto M.App.Sc.Dra. Rahayuningsih ChosduDr. Singgih SutrisnoDr. MasrizalKicky LTKIr. WandowoIr. Elsje L. Sisworo, MSDr. Yanti S. Soebiantodrh. Sigit Witjaksono, M.Biomed.Dra. Nazly Hilmy, Ph.D.Drs. Sutjipto SudiroDrs. Hendig Winarno, M.Sc.Dra. Maria Una R.Dadang Sudrajat, B.Sc.Drs. Erry AnwarAnik Sunarni, B.Sc.Dr. Ishak, M.Sc.Wiwiek Sofiarti, B.Sc.Agustin S., Dipl.KADra. Rosalina SinagaSyafalni, Dipl.H.M.Sc.Drs. SatrioDrs. Sudrajat IskandarDrs. Edih SuwadjiAN. Kuswadi, M.Sc.M. Soewarsono, B.Sc.Aryanti, B.Sc.Dr. Ir. MugionoDrs. Ali RahayuDra. Sofni M. ChaerulIr. Gatot T. ReksoDra. Jenny M. UinarIr. HerwinarniLilik Harsanti, Ssi.Dra. KrisnaML., M.ScDra. Rosmina DLTDrs. IndrojonoIr. Zubaidah IrawatiIr. Basril AbbasDrs. Nada Marnada, M.ScDjionoTita Puspitasari, B.ScDrs. Puguh Martiyasa, M.EngAlipBungkus P.SatrioDrs. Totty T, M.Rur.SciDadang Sudrajat, B.ScIr. Surtipanti S.Drs. Barokah A., M.Eng.Drs. Yulizon Menry

PAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIRPAIR

-BATAN- BATAN- BATAN-BATAN-BATAN- BATAN- BATAN- BATAN-BATAN- BATAN- BATAN-BATAN-BATAN- BATAN- BATAN- BATAN-BATAN-BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN-BATAN- BATAN-BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN-BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN- BATAN-BATAN- BATAN- BATAN- BATAN

236


Drs. Ambyah SuliwarnoIr. Sri Harti Syaukat

Drs. Sugeng HarjosoIr. TrijonoDrs. Edison S.Lukman Umar

Dr. Ir. Umiyati AtinomarsonoDr. Ir. Sri Murni Ardiningsari, M.Sc.Ir. TarwitoDra. Entin Daningsih, M.Sc.YuniantaProf. Dr. Ir. Nurhajati HakimIr. Anni YuniartiIr. Oktavia S. PadminiDr. Ir. Nizar Nasrullah

Ir. Rini AndridaIr. Farida LiestijatiDra. Natalini Nova K.Dra. Deliah SeswitaIr. Luqman Erningpraja, MSDrs. Davidson A. MuisDrs. Husni Azhar, Apt.MBAJ. Verlie Letor, SSi.Apt.Irene PranataDrs. Dwi Adi SunartoDr. Ir. Novianti S.Ir. Widiati H. Adil, M.Sc.Ir. Sri Hutami, MS.Ir. Yati Supriati, MS.Ir. Ragapadmi PurnamaningsihSuci Rahayu, S.Si.Yadi Rusyadi, S.SiIka Roostika, T.SP.Dr. Ika MariskaDra. Endang Gati LestariDrs. Ali HusniDr. Ir. Maharani HasanahIr. Devi RusminIr. Ismail BPIr. Sunarmani, MSDra. Pudji Kusumaning Utami, MSDra. Frida Tri Hadiati

PAIR - BATANPAIR - BATAN

BPKST - BATANUPT-MPIN - BATANPRSG - BATANPPTN - BATAN

UNDIPUNDIPUNDIPUNDIPUNIBRAWUN ANDUNPADUPN YogyakartaIPB, Bogor

PUSLITBANG BULOGPUSLITBANG BULOGBALITTANBALITTANPUSLIT KELAPA SAWITPT. Perkasa SterilindoPT. PFIZER INDONESIAPT. PFIZER INDONESIAPT. PFIZER INDONESIABalittas, MalangBalitbio, BogorBalitbio, BogorBalitbio, BogorBalitbio, BogorBalitbio, BogorBalitbio, BogorBalitbio, BogorBalitbio, BogorBalitbio, BogorBalitbio, BogorBalitbio, BogorBalitro, BogorBalitro, BogorBalipa, SukamandiBalithi, JakartaBalithi, JakartaDepartemen Kesehatan

237

risalah pertemuan ilmiah penelitian dan · pdf filepenelitian yang berkaitan dengan aplikasi...

Documents