Karakteristik Fisik Filter Masker Ramah Lingkungan dari Komposit Selulosa Asetat/Kitosan/AgNO 3
Physical Characteristics of Environmentally Friendly Mask Filters from Composite of Cellulose Acetate/Chitosan/AgNO 3
Ristika Oktavia Asriza 1 *, Ropalia 2 , Kamalia Layal 1
1 Program studi kimia, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung, Kepulauan Bangka Belitung.
2 Program studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Perikanan dan Biologi, Universitas Bangka Belitung, Kepulauan Bangka Belitung

## A B S T R A K
Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis material komposit dari selulosa asetat/kitosan/AgNO 3 sebagai bahan baku untuk filter masker yang ramah lingkungan. Selulosa asetat berasal dari batang ubi kayu ( Manihut utilissime ) yang berperan sebagai matriks. Penambahan kitosan berfungsi sebagai filler dan mampu meningkatkan nilai elongasi komposit. Sedangkan penambahan AgNO 3 untuk meningkatkan kemampuan kitosan sebagai antibakteri. Metode yang digunakan dalam mensintesis komposit ini adalah dengan menggunakan metode inversi fasa. Komposit dengan variasi selulosa asetat 0,15 gram memiliki elongasi sebesar 4,4078% yang mendekati persyaratan ASTM D838.

## A B S T R A C T
This study aims to synthesize composite materials from cellulose acetate/chitosan/AgNO3 as raw materials for environmentally friendly mask filters. Cellulose acetate comes from cassava stems (Manihut utilissime) which acts as a matrix. The addition of chitosan functions as a filler and is able to increase the elongation value of the composite. While the addition of AgNO3 to increase the ability of chitosan as an antibacterial. The method used in synthesizing these composites is to use the phase inversion method. The composite with 0.15 gram cellulose acetate variation has an elongation of 4.4078% which is close to the requirements of ASTM D838.

## I N F O    A R T I K E L
Received: 15 February 2023; Revised: 18 May 2023; Accepted: 3 0 May 2023 * coresponding author: ristika@ubb.ac.id
D OI: https://doi.org/10.22437/jisic.v15i1.23834

## Vol. 15
JUNE 2023
Kata kunci/keyword: Filter masker, selulosa asetat, kitosan, AgNO 3 , mask filter, cellulose acetate, chitosan.

## PENDAHULUAN
Polusi udara merupakan salah satu permasalahan lingkungan dan kesehatan yang terjadi saat ini. Penyebab dari polusi udara ini didominsasi oleh emisi yang dihasilkan oleh kegiatan industri dan kendaraan bermotor (Faudi, 2021). Polusi udara merupakan masuknya energi, zat, dan 117 komponen lainnya kedalam udara ambien kegiatan manusia, yang menyebabkan mutu udara ambien menurun. Polusi udara biasanya berbentuk partikel yang berupa debu, aerosol dan logam timbal, kemudian terdapat beberapa gas seperti CO, NO x , SO x , H 2 S dan hidrokarbon (Rahmadani, 2016).  Polusi udara ini menyebabkan gangguan kesehatan yang berbeda ditiap tingkatannya, yang bergantung dari ukuran, macam dan kandungannya (Fatma, 2012). Oleh karena itu, penggunaan masker yang memiliki filter baik sangat dianjurkan.
Biasanya filter masker terbuat dari polipropilen (Atmojo, 2020). Akan tetapi, kandungan propilen ini memiliki kekurangan yakni sukar terdegradasi di alam. Salah satu material yang dapat dijadikan debagai bahan baku pembuatan filter masker  ini adalah selulosa asetat. Selulosa asetat bersifat mudah disintesis dan hidrofilik sehingga mudah untuk terurai dialam (Zhang, 2022).
Selain itu menurut Souhoka (2018). Selulosa asetat sering digunakan sebagai serat. Selulosa asetat dapat disintesis dari selulosa dengan menghilangkan gugus hidroksilnya yang diganti dengan gugus asetil melalui proses esterifikasi. Salah satu biomassa yang banyak mengandung selulosa yakni batang ubi kayu ( Manihot utilissime ).
Masker yang terbuat harus memiliki filter yang tidak mudah menguap atau bahan yang tidak mudah lepas saat terhirup saat digunakan. Oleh karena itu, selulosa asetat ditambahkan kitosan yang dapat membuat ikatan kuat sebagai larutan polimer. Serta kitosan memiliki sifat antibakteri yang dapat mencegah bakteri atau mengurangi pertumbuhan bakteri, keberadaan gugus amina pada kitosan menjadikan kitosan sebagai adsorben yang dapat mengikat logam dan unsur kimia lainnya yang kuat, (Zheng, 2003). Penambahan Ag dapat meningkatkatkan kemampuan antibakteri pada komposit selulosa asetat dan kitosan (Liu dkk, 2009). Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian mengenai bagaimana kondisi optimum dari komposit selulosa asetat/kitosan/AgNO 3 sebagai bahan baku masker.

## METODOLOGI PENELITIAN
Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah gelas kimia, batang pengaduk, labu ekstrak, kondensor, Erlenmeyer, pipet ukur, spatula kertas pH, thermometer, hot plate, dan stirrer.
Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah  batang ubi kayu, akuadest, NaOCl, NaOH merck, anhidrida asetat glasial, asama asetat glasial, kitosan, asam sulfat, AgNO 3 , etanol, aseton, dan indikator PP.

## Prosedur penelitian

## Ekstraksi Selulosa dari batang ubi kayu
Batang ubi kayu yang telah bersih dari kulitnya, dipotong dan dikeringkan dibawah sinar matahari. Setelah kering, batang ubi kayu dihaluskan sampai berbentuk serbuk berukuran 80 mesh. Selanjutnya dilakukan proses bleaching dengan agen NaOCl. kemudian dicuci dengan akuadest sampai pH netral dan dikeringkan menggunakan oven dengan suhu 80 o C (Rahmatulah, 2020).
Proses delignifikasi dilakukan dengan cara melarutkan 40 gram sampel yang sudah kering kedalam larutan NaOH 17,5%. Kemudian dilakukan pemanasan menggunakan hotplate dengan temperatur 80 o C selama 3 jam. Setelah pemanasan, hasil batang ubi yang sudah di delignifikasi dicuci mengunakan aquades hingga mendapatkan pH netral dan kemudian dikeringkan menggunakan oven dengan suhu 80 o C hingga didapatkan beratnya konstan. Selulosa yang didapatkan kemudian dilakukan analisis FTIR.

## Sintesis selulosa asetat
Sebanyak 5  gram selulosa yang telah diekstrak dimasukan kedalam gelas kimia kemudian ditambahkan 50 mL asam asetat glasial dan juga asam sulfat 98% pada suhu ruang. Proses asetilasi yang kemudian ditambahkan campuran 50 mL asetat anhidrat dan 20 mL asam asetat glasial kemudian dilakukan pemanasan di dalam gelas kimia mengunakan hotplate pada temperatur 50 o C hingga menghasilkan selulosa asetat primer (Primary Celullose Acetate) . Selulosa asetat primer ini dilanjutkan dengan penambahan asam asetat glasial dan asam sulfat .
Kemudian, larutan ditambahkan 500 mL aquades dan diaduk sampai homogen. Setelah itu didiamkan sehingga didapakan selulosa asetat berubah menjadi fase padat. Kemudian larutan disaring menggunakan corong Buncher dengan ditambahkan aquades hingga netral. Setelah selulosa asetat telah netral kemudian dilakukan pengeringan dengan oven pada temperatur 100 o C hingga didapatkan berat konstan. Selulosa asetat yang didapatkan kemudian dilakukan analisis FTIR.

## Sintesis komposit selulosa asetat/kitosan/ AgNO 3
Sebanyak 0,15 gram selulosa asetat dilarutkan kedalam 10 mL aseton. Kemudian larutan kitosan 3% dibuat dengan menggunakan pelarut asam asetat 1%. Kedua larutan tersebut dicampurkan dengan ditambahkan larutan AgNO 3 1mM. setelah homogen, larutan dicetak dalam wadah akrilik dan dibiarkan sampai kering. Sampel yang telah kering dianalisa dengan FTIR, uji mekanik, dan SEM
Tabel 1. Komposisi variasi sampel sampel Selulosa asetat (mg) Kitosan (%) AgNO 3
Sampel 1  0,15 3 Sampel 2  0,3 3
Sampel 3  0,6 3

## Uji degradasi
Komposit yang telah dibuat ditanam dalam tanah humus selama 5 hari. Selanjutnya, sampel yang telah ditanam dianalisis gugus fungsi dan sifat morfologiny.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Ekstraksi selulosa dari batang ubi kayu
Proses ekstraksi selulosa dilakukan melalui 2 tahapan, yaitu, proses bleaching (pemutihan) dan proses delignifikasi. Tujuan dari proses pemutihan adalah untuk meningkatkan kemurnian selulosa. Proses ini dilakukan dengan cara mencampurkan NaOCl 2 dan CH 3 COOH. Berikut mekanisme reaksi bleaching yang terjadi :
NaClO 2 + H +  Na + + HClO 2 HClO 2  ClO 2 + H + + H 2 O
Sedangkan proses delignifikasi bertujuan untuk menghilangkan lignin agar terjadinya pemutusan ikatan antara hemiselulosa dengan selulosa. Proses delignifikasi menggunakan alkali (NaOH) yang dapat melarutkan hemiselulosa. (Rahmidar, 2018). Gambar 1 menunjukkan mekanisme reaksi dari pemutusan rantai antara lignin dengan selulosa yang menggunakan NaOH. Rendemen ekstrak selulosa yang dihasilkan dari ubi kayu adalah sebesar 47,25%. Ekstrak selulosa yang telah diperoleh dilakukan pengujian FTIR untuk mengetahui gugus fungsinya.

## Gambar 1. Mekanisme degradasi lignin
Menurut  Desianna (2017), serapan khas dari selulosa adalah adanya gugus fungsi  O-H, C-H dan C-O glikosidik. Dari gambar 2 terlihat adanya puncak serapan pada bilangan gelombang 3584 cm -1 menunjukan adanya gugus -OH yang bervibrasi ulur (Lestari, 2012). Sedangkan pada bilangan gelombang 2920 cm -1 dan 1439 cm -1 terdapat gugus -CH 2 dan gugus - CH. Kedua gugus ini merupakan gugus fungsi dari kerangka yang membangun selulosa (Mangesti, 2019). pada puncak serapan bilangan gelombang 1099 cm -1
menunjukkan adanya gugus fungsi C-O. β - glukosa ditunjukkan pada bilangan serapan 888 cm -1 , karena selulosa merupakan rantai panjang yang terbentuk dari β -glukosa (Lestari dkk., 2014).
Pada spektrum FTIR diatas, tidak terdapatnya puncak serapan pada bilangan gelombang 1527–535 cm -1 .  Hal ini menunjukkan bahwa tidak terdapat keberadaan gugus fungsu C=C pada cincin aromatik lignin. Hasil sintesis selulosa menunjukkan bahwa selulosa yang diekstrak
sudah bebas dari lignin dan hemiselulosa. Hasil karakterisasi ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Rahmidar, L.,
dkk (2018) tentang sintesis metil selulosa dari kulit jagung.
Gambar 2. Spektrum FTIR selulosa dari batang ubi kayu

## Sintesis selulosa asetat
Dalam mensintesis selulosa asetat terdapat dua tahapan. Tahap pertama, reaksi substitusi oleh gugus asetil kepada gugus hidroksil selulosa yang biasa disebut juga sebagai reaksi asetilasi. Tahap kedua merupakan hidrolisis gugus asetil kepada selulosa yang menghasilkan selulosa selulosa asetat (Rahmatullah, 2020). Rendemen selulosa asetat yang dihasilkan adalah 84,85%.
Selulosa asetat yang telah disintesis dilakukan pengujian FTIR. FTIR dari selulosa asetat komersial digunakan sebagai pembanding. Serapan kas dari selulosa asetat adalah adannya puncak pada bilangan gelombang 1733 cm -1 dan 1052 cm -1 . Serapan ini menunjukkan adanya gugus
karbonil (C=O) dan gugus ester (C-O) dari gugus asetil, puncak yang muncul pada spektra IR ini sangat tajam (Widyanigsih, 2007).
Gugus fungsi O-H pada spektrum selulosa asetat batang ubi kayu terdapat di serapan bilangan gelombang 3597 cm -1 mempunyai serapan yang lebih lebar dari selulosa setat komersial yang terdapat serapan bilangan gelombang 3349 cm -1 .
Hal ini dikarenakan gugus O-H ini merupakan gugus hidroksil yang tersubstitusi dari selulosa oleh gugus asetil. Penyebebab tidak tersubtitusinya adalah karena terdapat kandungan air di bahan yang pada saat prose pengeringannya tidak sempurna (Schmidt, 2019).
Gambar 3. Perbandingan spektrum FTIR selulosa asetat komersial dengan sintesis
Sintesis komposit selulosa asetat/kitosan/ AgNO 3
Pembuatan komposit ini dilakukan dengan menggunakan metode inversi fasa, yakni metode dengan membentuk polimer dari fasa cair menjadi fasa padat. Syarat dari metode ini ialah polimer yang digunakan harus larut pada pelarutnya, yang kemudian
terjadinya demixing atau proses pemadatan untuk membentuk selulosa asetat kembali dan terjadi pertukaran pelarut dengan nonpelarut.  Gambar 4 menunjukkan spektrum FTIR komposit selulosa asetat/kitosan/AgNO 3 dengan kitosan dan selulosa asetat digunakan sebagai pembanding.
Gambar 4. Spektrum FTIR komposit selulosa asetat/kitosan/AgNO 3
Karakteristik khas yang terdapat pada komposit ini adalah terdapatnya gugus fungsi baru yang terdapat pada puncak 535 cm -1 menunjukan Ag-O yang terdapat pada komposit tersebut. Selain itu, perbedaan intensitas serapan yang terdapat pada gugus O-H menjadi lebih lebar. Hal ini dikarenakan kuatnya ikatan hidrogen yang terjadi antar molekul selulosa asetat dengan kitosan (Loh, 2022). Selain itu, terdapatnya interaksi dengan kombinasi puncak serapan regang N- H amina yang didapat dari kitosan dengan regang O-H alkohol dari selulosa asetat pada bilangan gelombang 3464 cm -1 yang menyebabkan puncak menjadi lebih luas dan lebar (Hanifah, 2022). Interaksi lainnya terjadi diantara ikatan kovalen yang terdapat pada bilangan gelombang 2939 cm -1 yang dibuktikan dengan C-H ulur, serta ikatan kovalen lainnya terdapat pada gugus fungsi C=O dengan bilangan gelombang 1754 cm -1 (Loh, 2022).
Tabel 2. Hasil uji mekanik komposit
Variasi selulosa asetat (gr)  Elongasi (%) 0,15 4,4 0,3
1,5 0,6
0,8
Uji mekanik yang dilakukan melitputi nilai elongasi. Berdasarkan tabel 2, pada penambahan 0,15 gram selulosa asetat memiliki nilai elongasi yang tertinggi. Hal ini disebabkan karena  putusnya  Putusnya ikatan antar polisakarida. Dengan putusnya ikatan tersebut, makan akan menyebabkan ruang kosong sehingga kitosan tidak mampu mengikat filler dan pori-pori akan terbuka. Terbukanya pori ini akan menyebabkan eleatisitasnya menjadi berkurang (Anggarini, 2013)

## Uji degradasi sederhana
Uji degradasi sederhana dilakuakn untuk mengetahui kemampuan terurai secara alami dialam. Uji degradasi ini dilakukan dengan cara menanam komposit kedalam tanah humus yang mengandung berbagai mikroba (Budiman, 2018). Gambar 5 menunjukkan hasil SEM dari komposit sebelum dan setelah dilakukan proses degradasi.
(a)
(b)
Gambar 5. Hasil SEM komposit sebelum (a) dan setelah (b) degradasi
Dari gambar 5 diatas, film komposit yang belum mengalami degradasi memiliki permukaan yang halus. Hal ini disebabkan karena adanya penambahan AgNO 3 akan menyebabkan terperangkapnya zat aditif di pori-pori bagian dalam komposit sehingga
akan menghalagi laju filtrat pada proses pemisahan (Ahmad, 2009). Sedangkan film yang telah mengalami proses degradasi memiliki permukaan yang rusak. Rusaknya
permukaan film menandakan mikroorga- nisme memanfaatkan bahan baku komposit sebagai nutrisi untuk pertumbuhannya (Fuente, 2022).

## KESIMPULAN
Selulosa asetat dari batang ubi kayu yang dikompositkan dengan kitosan dan AgNO 3 berpotensi dijadikan sebagai filter masker karena memiliki nilai elongasi
sebesar 4,4%. Selain itu, berdasarkan hasil SEM, komposit ini memiliki sifat yang ramah lingkungan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih mengucapkan  terima kasih kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Universitas
Bangka Belitung atas pendanaan pada penelitian ini

## DAFTAR RUJUKAN
Ahmad, S. 2009. Peningkatan Fluks Membran dengan Cara Perendaman dalam Larutan Natrium Hipoklorit. Jurnal Teknologi Indonesia. 32. 31- 36.
Atmojo J.T., Iswahyuni, S. 2020. Penggunaan Masker Dalam Pencegahan Dan Penanganan Covid-19: Rasionalitas, Efektivitas, Dan Isu Terkini. Avicenna : Journal of Health Research. Vol. 3 (2) : 84-95
Budiman, J., Nopianti, R., dan Lestari, S. 2018. Karakteristik Bioplastik dari Pati Buah Lindur (Bruguiera gymnorrizha). Jurnal Fishtech. 7(1), pp. 49-59.
Desianna, I., Putri, A, C., Yulianti, I. Dan Sujarwata. 2017. Selulosa Kulit Jagung sebagai Adsorben Logam Cromuium (Cr) pada Limbah Cair Batik. Unnes Physics Journal , 19-24
Fatma O, M. 2012. Compositions of Dust Fall around Semi-Urban Areas in Malaysia. Aerosol and Air Quality Research . 12:
629–642.
Faudi, M. F., Setiani, O. dan Darundiati, Y.
H. 2021. Pajanan Partikulat Debu Kapur dan Faktor Risiko Pekerja dengan Kejadian ISPA : Sebuah Literature Review. Jurnal Kesehatan dan Lingkungan. 11 (2), 8-15.
La Fuente, C. I., Maniglia, B. C., Tadini, C.C, 2022, Biodegradation Polymers : A Review about Biodegradation and Its Implications and Applications, Packaging Technology and Science . Vol. 36. doi. 10.1002/pts.2699
Hanifah, A., Mardawati, E., Rosalinda, S.,
Nurliasari, D, 2022, Analysis of Cellulose Acetate Production Stages from Oil Palm Empty Fruit Bunch (OPEFB) and Its Application to Bioplastic, Journal of Chemical Process Engineering, 7(1): 17-26
Lestari, M.D., Sudarmin dan Harjono. 2014. Ekstraksi Selulosa dari Limbah Agar menggunakan Larutan NaOH sebagai prekursor Bioetanol. Indonesian Journal of Chemical Science , 7(3).
Liu, F., Qin, B., He, L., & Song, R. (2009). Novel Starch / Chitosan Blending Membrane : Antibacterial, Permeable and Mechanical Properties. Carbohydrate Polymers Journa l, 78,
146-150.
Loh, N. Y. L., Pang, H.Y., Ting, T. W., Hiew, B.Y.Z., 2022, Synthesis of Renewable and Cost-Effective Bioplastic from Apple Waste : Physicochemical and Biodegradability Studies, Waste and Biomass Valorization. doi.
10.100/s12649-022-01983-8
Mangesti, F, L., Sosidi, H., Prismawirayanti dan Syamsyudin. 2019. Adsorpsi Logam Pb dan Cu dari Pelumas Bekas Menggunakan Blending Selulosa Asetat – Kitosan. Jurnal Riset Kimia. Kovalen, 5(2), 222-232
Rahmadani, Tualeka, A. R., 2016. Karakteristik Risiko Kesehatan Akibat Paparan Polusi Udara Pada Pekerja Sol Sepatu (Disekitar Jalan Raya Bubutan Kota Surabaya), Jurnal Kesehatan Lingkungan , 8(2):164-171
Rahmatullah, Putri, R.W., Rainadi, A.M., Permatasari, A., Pratama, M.Y. 2020. Pemanfaatan Limbah Kertas Sebagai Bahan Baku Pembuatan Selulosa Asetat. Jurnal Teknik Kimia . 3(26): 108-112.
Rahmidar,L. Nurilah, I. & Sudiarty, T. 2018. Karakterisasi Metil Selulosa Yang Disintesis Dari Kulit Jagung (Zea Mays). PENDIPA Journal of Science Education.
2(1) : 117-122.
Schmidt, V. C. R., N. Blanco-Pascual, G. Tribuzi dan J. B. Laurindo. 2019. Effect of The Degree of Acetylation, Plasticizer Concentration and Relative Humidity on Cassava Starch Films Properties. Food Science and Technology . 39(2): 491- 499.
Souhoka, F.A. dan Latupeirissa, J., 2018.
Sintesis dan Karakterisasi Selulosa Asetat (CA). Indo. J. Chem . Res., 2018, 5(2): 58-62
Widyaningsih, S. dan Radiman, C. L. 2007. Pembuatan selulosa asetat dari pulp kenaf (hibiscus cannabinus). Molekul . 2, 13 – 16.
Zhang, S., Yang, Z., Huang, X., Wang, J., Xiao, Y., 2022. Hydrophobic Cellulose Acetate Aerogels for Thermal Insulation.
Gels, 8(671): 1-13
Zheng, L.-Y., & Zhu, J.-F. 2003. Study on Antimicrobial Activity of Chitosan with Different Molecular Weights. Journal of Carbohydrate Polymers , 54, 527-530.