## SINTESA SUPERABSORBEN POLIMER HYBRID KOMPOSIT AMPAS TEBU- KITOSAN SEBAGAI MEDIA TANAM PENYIMPAN AIR
Dea Rama Savitri 1 *, Satriananda 2 , Reza Fauzan 2
Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Prodi Teknologi rekayasa kimia industri Politeknik Negeri Lhokseumawe Email : drsavitri22@gmai.com

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  penelitian  tentang  sintesis  superabsorben  hybrid  komposit  selulosa  ampas  tebu dan  kitosan.  Polimer  superabsorben  (SAP)  adalah  suatu  bahan  yang  dapat  mengabsorpsi  dan menyimpan  cairan  lebih  besar  dari  berat  Keringnya.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui pengaruh rasio campuran  selulosa dan kitosan serta untuk mengetahui waktu penyerapan terbaik oleh  superabsorbent  polimer  (SAP).  Pembuatan    superabsorben  polimer  dilakukan  dengan memvariasikan  persentase  campuran  selulosa:kitosan  sebesar  (0:100);  (25:75);  (50:50);  (75:25); (100:0)  %,  variasi  waktu  penyerapan  selama  15;  30;  45;  60;  75;  90  menit.  Hasil  penelitian menunjukkan  superabsorben  polimer  yang  dihasilkan  dengan  penambahan  selulosa-kitosan dengan  perbandingan  50:50    memiliki  daya  serap  yang  lebih  baik  dibandingkan  rasio  lainnya. Polimer superabsorben dengan rasio 50:50  mempunyai rasio swelling  pada air 52,72 % g/g, dan waktu penyerapan terbaik didapatkan pada menit ke 90.
Kata kunci : Kitosan; SAP; Selulosa; Superabsorben

## ABSTRACT
Research  on  the  synthesis  of  superabsorbent  hybrid  composites  of  sugarcane  bagasse  and chitosan  composites.  Superabsorbent  polymer  (SAP)  is  a  material  that  can  absorb  and  store liquids  greater  than  its  dry  weight.  This  study  aims  to  determine  the  effect  of  cellulose  and chitosan mix ratios and to determine the best absorption time by superabsorbent polymers (SAP). Preparation of polymer superabsorbents is done by varying the percentage of cellulose: chitosan mixture (0: 100); (25:75); (50:50); (75:25); (100: 0)%, variation in absorption time for 15; 30; 45; 60; 75; 90 minutes. The results showed that the superabsorbent polymer produced by the addition of  cellulose-chitosan  at  a  ratio  of  50:50  has  a  better  absorption  compared  to  other  ratios. Superabsorbent polymers with a ratio of 50:50 have a swelling ratio in water of 52.72% g / g, and the best absorption time is obtained at 90 minutes.
Keywords: Chitosan; SAP; Cellulose; Superabsorbent

## 1.1  PENDAHULUAN
Air  berperan  penting  dalam  bidang pertanian. Distribusi  sumber daya air yang tidak  seragam  membatasi  pengembangan pertanian.  Permasalahan  mendesak  yang dihadapi  pada  sektor  pertanian  saat  ini adalah bagaimana meningkatkan pemanfaatan air secaraa efektif (Fang, dkk, 2018).  Perubahan  iklim  menyebabkan terjadinya ketidakpastian akan curah hujan. Ketidakpastian  curah  hujan  ini  merupakan kendala  utama  untuk  memanen  hasil terutama  bila  terjadi  pada  waktu  yang  tak terduga  dan  masalah  diperparah  jika kondisi  kering  terjadi  untuk  waktu  yang lama (Andriyanti,dkk, 2012).
Untuk  meningkatkan  kemampuan  tanah dalam  menyerap  dan  mempertahankan  air, dapat  dilakukan  dengan  menggunakan SuperAbsorben  Polimer  (SAP).    SAP adalah  jaringan  polimer  tiga  dimensi  yang dapat  menyerap  dan  mempertahankan  air, dan  garam  dalam  jumlah  besar.  Air  yang telah  terikat  tidak  dapat  kedalam  bentuk liquid  lainnya,  tetapi  hanya  dapat  lepas dengan  proses  difusi  dalam  bentuk  uap  air atau  udara  lembab.  Kemampuan  SAP menyerap  air  tergantung  pada  gugus fungsional  hidrofilik  yang  melekat  pada polimer (Zain, dkk, 2018).
Zain, dkk, 2018 telah membuat superabsorben  hydrogel  berdasarkan  pati yang tersulfinasi untuk meningkatkan daya serap  air  dan  garam  dengan  metode  tidak langsung.  Dimana  turunan  dari  pati dicangkokkan dengan akrilonitril (AN) dan dihidrolisis  oleh  basa  dimana  gugus  nitril dikonversi menjadi gugus fungsi hidrofilik. Hasil yang didapatkan menunjukkan peningkatan daya serap air dan garam yang lebih tinggi dibanding pati asli.
Pada  penelitian  ini,  akan  dicoba
untuk  mensintesa  superabsorben  polimer hybrid  nanokomposit  berbasis  ampas  tebu, kitosan  dan  bentonit  sebagai  penguat.  Tujuan digunakan  ampas  tebu  sebagai  salah  satu bahan baku karena ampas tebu memiliki kadar kandungan  selulosa  yang  paling  tinggi dibandingkan dengan bahan lainnya. Sementara  kitosan  digunakan  adalah  karena bahan  baku  pembuatannya  murah  dan  mudah didapat.  Selain  itu,  pemanfaatan  ampas  tebu dan kitosan dapat meningkatkan nilai ekonomis  dari  limbah.  Hasil  penelitian diharapkan  pula  akan  dapat  menghasilkan superabsorben  yang  terbarukan,  lebih  efektif, serta ramah lingkungan dibandingkan penelitian yang telah ada sehingga aman untuk digunakan.

## 1.2 METODE PENELITIAN
1.2.1 Bahan dan Peralatan

## Bahan – bahan yang digunakan
Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  yaitu  Limbah  ampas  tebu, Kitosan  dari  PT.  Monodo  Group,  Amonim persulfat (APS), Asam Akrilat, N,N'- methylene  bisacrylamide  (MBA)  dari  Sigma Aldric

## 1.2.2 Peralatan yang digunakan
Peralatan yang diperlukan adalah Crusher, Ayakan , Termometer, Hot  plate ,  Labu  berleher tiga yang dilengkapi dengan kondensor refluks , Pengadukan magnet , Neraca analitik , Oven.
Untuk analisa digunakan Scanning Electron Microscope (SEM), Fourier Transform Infra Red (FT-IR)

## 1.2.3 Preparasi Selulosa
Ampas  tebu  dipisahkan  dari  bagian  kulit kerasnya  dan  dipotong  dengan  ukuran  ±  3  cm.
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17 No.01, Juni 2019 ISSN 1693-248X
Dikeringkan  dan  dihancurkan  kemudian diayak  hingga  lolos  saringan  60  mesh. Serbuk  halus  kemudian  direndam  dalam  5 % larutan NaOH, dipanaskan pada temperatur  ±  85°C  sambil  diaduk  selama  4 jam. Suspensi yang dihasil ditambah larutan H 2 O 2 dengan  konsentrasi  5%,  kemudian disaring. Selanjutnya di oven selama 20 jam pada  suhu  ±  85°C.  Suspensi  disaring  dan dinetralkan  dengan  akuades  sampai  pH  7 kemudian  dikeringkan  pada  temperatur 80°C dan diayak hingga lolos 100 mesh.

## 1.2.4  Sintesis  Superabsorben  Polimer
Ikatan Silang Hybrid Kitosan-Selulosa
Struktur ikatan silang yang terdiri dari Chitosan  dan  Selulosa  disiapkan  setelah metode ini diperkenalkan oleh Chanachai,dkk (2017).
Kitosan  dilarutkan  dalam asam  asetat 2%  berat  dan  selulosa  disuspensikan  dalam air  suling  di  bawah  pengadukan  magnet yang  kuat  pada  60  °  C  selama  24  jam. Dispersinya sedikit keruh. Campuran kitosan  –  selulosa  di  variasikan  sebesar (0:100),(25:75),(50:50),(75:25),(100:0)  %. Kemudian  larutan  kitosan  dan  larutan selulosa dicampur bersama, dan pengadukan dilakukan  pada  suhu  kamar  selama  24  jam tambahan.  Larutan  hasil  dituang  ke  dalam cetakan    dan  dikeringkan  pada  suhu  kamar selama 4 hari kemudian campuran dikeluarkan dari cetakan. Komponen campuran  kemudian  digabungkan  bersama melalui pengikat silang kimia yang dihomogenkan  dengan  cara  merendam  1  g campuran resin tiourea formaldehida sebagai  zat  pengikat  silang,  termasuk  2,5% berat  tiourea,  larutan  formaldehida  2,2  g, dan  larutan  asam  sulfat  2,5%  yang dilarutkan  dalam  100  mL  etanol-air  (1:  1) pada  suhu  kamar  selama  2  jam.  Partikel campuran  dicuci  beberapa  kali  dengan  air
deionisasi  dan  akhirnya  dikeringkan  pada  suhu kamar  selama  2  hari. Setelah  pengeringan, partikel  yang  dihasilkan  digilingan  lebih  lanjut dan  diayak  dengan  ukuran  kurang  dari  100 mesh.

## 1.2.5  Superabsorben  Polimer  dari  ikatan silang kitosan-selulosa
Partikel-partikel  pengikat  silang  (KS  / Sel)  (1  g)  didispersikan  dalam  30  mL  air suling  di  bawah  pengadukan  dalam  labu  tiga- leher yang dilengkapi dengan refluks penghubung  dan  corong.  Lalu  0,1  g  APS dimasukkan  untuk  menghasilkan  radikal  pada permukaan  partikel  (KS  /  Sel)  yang  saling berhubungan.  Setelah  15  menit,  larutan termasuk  3,60  g  asam  akrilat  dan  0,1  g  N,  N- metilenebisakrilamida  (zat  pengikat  silang) ditambahkan  ke  larutan.  Temperatur  dijaga pada  70 ◦ C  dan  larutan  diagitasi  selama  3  jam untuk  menjamin  penyelesaian  polimerisasi. Produk  yang  dihasilkan  didinginkan  hingga suhu  kamar  dan  dinetralkan  hingga  pH  7 menggunakan  1  mol  L-1  KOH  larutan.  Bahan tersebut dicuci dengan volume besar air suling untuk  menghilangkan  reaktan  akhir  dan kemudian dikeringkan dengan oven pada suhu 70◦C.

## 1.3 HASIL DAN PEMBAHASAN 1.3.1 Analisa swelling capacity
Swelling  capacity  adalah  kapasitas penyerapan  oleh absorben,  yang  mana  dihitung dengan cara berat absorben sebelum membengkak  dikurang  dengan  berat  absorben setelah membengkak per-berat absorben setelah membengkak. Pada penelitian ini akan difokuskan  penyerapan  oleh  absorben  terhadap air.
Hasil pengamatan daya  serap ( swelling capacity) terhadap air pada penelitian superabsorben  polimer  hybrid  ampas  tebu  : kitosan  dapat  dilihat  pada  gambar  4.1  sebagai
berikut
Gambar 1.Pengaruh Variasi Rasio
Ampas  Tebu  :  Kitosan  Terhadap Penyerapan Air
Dari  gambar  4.1  dapat  dilihat  bahwa pada  penelitian  ini  dengan  mensintesis superabsorben  polimer  dari  ampas  tebu  dan kitosan didapatkan hasil kapasitas penyerapan  dengan  rata-rata  maksimal sebesar  52,72  g/g    pada  rasio  campuran ampas  tebu  :  kitosan  sebesar  50:50. Hal  ini disebabkan oleh pencampuran yang seimbang  sehingga  ampas  tebu  dan  kitosan saling  berpasangan  secara  sempurna  dan membentuk  permukaan  berpori  yang  lebih luas  jika  dibandingkan  dengan  yang  tidak terikat satu dengan yang lainnya.
Gambar  2.  Pengaruh  waktu  terhadap  daya serap  superabsorben  polimer  ampas  tebu  : kitosan sebagai media tanam penyimpan air
Dari  gambar  4.2  memperlihatkan  bahwa kenaikan  daya  serap  yang  sangat  tajam  terjadi pada  waktu  reaksi  15  menit.  Setelah  15  menit memperlihatkan  kenaikannya  berkurang  dan cenderung  konstan.  Dan  dari  Gambar  diatas dapat  dilihat  juga  bahwa  yang  memiliki  nilai daya  serap  tertinggi  adalah  pada  rasio  50:50%. Hal  ini  disebabkan  oleh  semakin  lama  waktu perendaman  absorben  dalam  air  maka  semakin besar pula kapasitas serapan yang dimilikinya.

## 1.3.2 Uji Karakteristik

## 1.3.2.1 Fourier Transform Infra-Red
Spectroscopy (FTIR)
Hasil analisa FTIR superabsorben polimer hybrid ampas tebu:kitosan dapat dilihat pada gambar 3 Sebagai berikut.
5,48 43,76 52,72 28,02 4,63 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Sw e lli n g C ap aci ty ( g/ g) Rasio Ampas Tebu-Kitosan (%) 0:100 25:75 50:50 75:25 100:0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 15 30 45 60 75 90 Sw el ling C apa ci ty g /g ) Waktu (Menit) 0:10 0 25:7 5 50:5 0 75:2 5 100: 0
Gambar 3. Pembacaan FT-IR Superabsorben  Ampas  Tebu-Kitosan 50:50%
Kitosan  dan  selulosa  memiliki  struktur molekul  yang  hampir  sama,  yaitu  sama- sama  memiliki  gugus  fungsi  C  H  O,  tetapi kitosan  juga  memiliki  gugus  fungsi  N.  jika dilihat  dari  gambar  4.3  didapatkan  bahwa panjang  gelombang  yan  di  hasilkan  oleh selulosa  dan  kitosan  hampir  sama.  Akan tetapi  jika  dilihat  dari  Gambar  4.3  Tersebut SAP  memiliki  panjang  gelombang  yang berbeda  dari  selulosa  dan  kitosan,  akan tetapi  terdapat  gugus  fungsi  yang  sama didalamnya,  yaitu  C  H  O  N.  Seperti  yang terdapat pada gambar 4.3 bisa dilihat bahwa tiap hasil uji FTIR dari kitosan,selulosa, dan SAP memiliki bilangan panjang
gelombangnya masing-masing. Dimana pada  pengujian  kitosan  terdapat  bilangan panjang
gelombang
821,1234,1813,2353,3870 yang mana gugus ini  memiliki  gugus-gugus  fungsi  yang berupa  C=C,C-N,C=O,O=C=O,O-H.  Dari pengujian  FTIR  pada  Selulosa  didapatkan bilangan panjang gelombang sebesar 1527,2121,dan 3973. Dari bilangan panjang gelombang  didapat  gugus  fungsi  N-O,CΞC,
dan O-H. Sedangkan pada pengujian FTIR SAP nialai  panjang  gelombang  yang  diidapatkan adalah  810,  1273,  1851,  2353,  2889,  3317, 3819  dengan  gugus  fungsinya  yang  berupa C=C, C-O, C-H, O=C=O, C-H, C-H, C-H.
1.3.2.2 Scanning Electron Microscope (SEM)
Gambar  4.  SEM    superabsorben  ampas tebu - Kitosan dengan 1000x
Dari  gambar  4  Dapat  dilihat  secara umum  bahwa  morfologi  SEM  superabsorben polimer  hybrid  ampas  tebu:kitosan  memiliki ukuran  partikel  yang  tidak  terlalu  besar,  yaitu dengan  ukuran  partikel  rata-rata  sebesar  14,35 µm.    dengan  ukuran  partiker  yang  kecil memberikan  permukaan  serap  lebih  besar kepada  SAP.  Hal  ini  memberikan  SAP menyerap  air  dalam  jumlah  lebih  besar, karena ukuran partikel yang keil memberikan permukaan  serap  yang  lebih  besar.  Dan  juga ukuran  partikel  yang  relatif  kecil  membreikan semakin  banyak  ruang  berpori  pada  antar partikel SAP, sehingga SAP dapat mengembang dengan maksimal.
Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 17 No.01, Juni 2019 ISSN 1693-248X

## 1.4 SIMPULAN
Penyerapan terbaik oleh
superabsorben  polimer  ampas  tebu-kitosan adalah pada rasio 50:50% yaitu dengan nilai rata-rata  sebesar  52,72  %  g/g  .  Semakin seimbang  campuran  antara  selulosa  ampas tebu-kitosan  maka  semakin  baik  kemapuan penyerapannya. Sintesis antara ampas tebu- kitosan  dapat  dikatakan  berhasil  sebagai superabsorben.

## 1.5 DAFTAR PUSTAKA
Adriyanti, W., Suyanti, & Ngasifudin 2012,’
Pembuatan Dan Karakteristik
Polimers  Superabsorben’,  Vol.  13  :
Hal. 1-7.
Essawy, A. H., Ghazy, B. M. M., El-Hai, A. F.,  &  Mohamed,  F.  M.  2016,’ Superabsorben  Hydrogels  Via  Graft Polymerization  Of  Acrylic  Acid From Kitosan–Cellulose Hybrid And Their Potential In Controlled Release Of  Soil  Nutriens’,  Journal  Of Biological  Macromolecules,  Vol.  89 : Hal. 144-151.
Fang, S., Wang, G., Li  P., Xing, R., Liu, S.,
Qin, Y.,  Yu,  H.,  KSen, X., &  Li,  K. 2018.’ Synthesis Of Kitosan Derivate Graft Acrylic Acid Superabsorben  Poymers  And  Its Application  Ad  Wate  Retaining Agent. Journal Of Biological
Macromolecules.  Vol.  115  :  Hal. 754-761.
Kato,  S.,  Kishihiro,  F.,  Yokohagi,  O., Vijayanand, P.  S.,  Satokawa,  S., & Kojima,  T.,  2017,  ‘Synthesis  Of Novel  Biodegradable  Superabsorben
Polymer  Using  Kitosan  For  Desert Land Development’, Journal Of Arid Land Studies, Vol. 27-2 : Hal. 67-74.
Muinari,  R.  D.,  Voorwald,  H.  J.  C.,  Cioffi  M.
O.  H.,  RoKSa  G.  J.,  Da  Silva  M.  L.  P., 2010,’Surface Modification Of Sugarcane  Bagasse  Cellulose  And  Its
Effecr  On  MeKSanical  And  Water Cellulose/Hdpe  Composite’,  Journal  Of Bioresource.Com,  Vol.  5-2  :  Hal.  661- 671.
Zain,G.,  Nada  A.  A.,  El-Sheikh  A.  M.,  Attaby
A. F., & Waly I. A., 2018,
‘Superabsorben  Hydrogel  Based  On Sulfonated-Stract  For  Improving  Water And  Saline  Absorbancy’,  Journal  Of Biological  Macromolecules.  Vol.  18  : Hal. 30637-8.