Abstrak — Kebisingan  merupakan  polusi  suara  yang  berdampak negatif terlebih disektor transportasi. Saat ini serat alam banyak digunakan dikarenakan ekonomis, ramah lingkungan dan ringan. Terlebih  pabrik  pengolahan  minyak  kelapa  sawit  memberikan kontribusi limbah yang beragam yaitu dari limbah cair, gas, dan padat. Limbah kelapa sawit yang terdapat di Indonesia memiliki jumlah yang sangat banyak, menurut survey yang dilakukan saat ini,  limbah  Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit  (TKKS)  mencapai  20 juta  ton.  Karena  limbah  yang  begitu  banyak  dan  tidak terpakainya TKKS maka dibuatlah penelitian ini yang bertujuan untuk  mengesktraksi  nanoselulosa  dari  TKKS  dengan  metode hidrolisis  asam  yang  akan  digunakan  sebagai filler dalam komposit  sebagai  penguat  absorpsi  suara.  Pengujian  yang dilakukan  dalam  penelitian  ini  meliputi  Transmission  Electron Microscope  (TEM)  dan  Scanning  Electron  Microscope  (SEM). Dari  hasil  pengujian  dapat  dilihat  bahwa  diameter  serat terreduksi  oleh  H 2 SO 4 hingga  5 – 9.1  nanometer  dengan Transmission  Electron  Microscope  (TEM)  dan  290.4  nm  dengan Scanning Electron Microscope (SEM). Nanoselulosa yang didapat cenderung menggumpal dikarenakan terjadinya ikatan vanderwalls antar partikel serat.
Kata  Kunci — Absorpsi  Suara,  Hidrolisis  Asam,  Morfologi, Nanoselulosa, Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit.

## I. PENDAHULUAN
EBISINGAN  merpupakan  polusi  suara  yang  berdampak negatif terlebih disektor transportasi. Kendaraan bermotor berpartisipasi  sebanyak  55%  dalam  kebisingan  yang  terjadi. Menurut PerMenLH No.07 Tahun 2009 tentang ambang batas kebisingan  kendaraan  bermotor  tipe  baru  menyatakan  bahwa kendaraan  bermotor  memiliki  ambang  batas  kebisingan  rata- rata 80 dB [1].
Pada  perkembangannya,  saat  ini  telah  dikembangkan berbagai  material  komposit  dari  serat  alam  yang  digunakan sebagai  material  peredam  suara.  Peredam  suara  atau  absorber suara  adalah  salah  satu  bahan  yang  dapat  menyerap  energi suara dari sumber suara. Energi suara yang diserap oleh bahan akan  dikonversikan  menjadi  bentuk  energi  lainnya,  pada umumnya  diubah  ke  energi  kalor  [2].  Beberapa  absorption materials  adalah  fibers,  glasswool,  woven  glass  fiber  dan sebagainya  [3].  Komposit  serat  alami  merupakan  salah  satu alternatif  bahan  absorber  suara.  Serat  alam  pada  umumnya memiliki  kemampuan  menyerap  suara  khususnya  dalam mengendalikan kebisingan.
Tabel 1.
Sifat Fisik-Mekanik dari Serat Kelapa Sawit [4] Property Range Diameter (µm) 150-500 Microfibrillar angle ( o ) 46 Density (g/cm 3 ) 0.7-1.55 Tensile strength (MPa) 50-400 Young ’ s Modulus (GPa) 0.57-9 Elongation at break (%) 4-18 Tensile strain (%) 13.71 Light-weighted fiber length (mm) 0.99 Cell wall thickness (µm) 3.38 Fiber coarseness (mg/g) 1.37 Fines (<0.2mm) (%) 27.6 Rigidity index, (T/D) 3 x 10 -4 55.43 Tabel 2. Komposisi Kimia dari Serat Kelapa Sawit [4] Property Range Cellulose (%) 42.7-65 Lignin (%) 13.2-25.31 Hemicellulosa (%) 17.1-33.5 Holocellulose (%) 68.3-86.3 Ash content (%) 1.3-6.04 Extractives in hot water (%) 2.8-14.79 Solubles in cold water (30 o C) (%) 8-11.46 Alkali soluble (%) 14.5-31.17 Alfa-cellulose (%) 41.9-60.6
Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit  (TKKS)  merupakan  salah satu limbah yang terdapat di Indonesia. Serat TKKS digunakan pada  penelitan  ini  dikarenakan  jumlahnya yang cukup banyak dan  kadar  selulosa  yang  cukup  tinggi  dan  lignin  yang  sedikit berkisar  serta  penggunaannya  yang  ekonomis,  dapat diperbaharui, dan ramah lingkungan.  Serat alam juga memiliki beberapa keunggulan yaitu densitas yang rendah, keuatan yang cukup  tinggi,  abrasivitas  yang  rendah,  dan  kemampuan biodegradable yang  tinggi.  Adapun  sifat  fisik  dan  mekanik serta  komposisi  dari  Serat  TKKS  sendiri  ditunjukan  Tabel  1 dan Tabel 2.

## Ekstraksi Nanoselulosa dengan Metode Hidrolisis Asam sebagai Penguat Komposit Absorpsi Suara
Henry Julianto, Moh. Farid dan Amaliya Rasyida
Departemen Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : mofaredo@gmail.com
K
Gambar 1.  Serat TKKS hasil hidrolisis asam.
Gambar 2.  Reaksi Hidrolisis Asam pada Selulosa.
Gambar 3.  Serat TKKS Hasil Hidrolisis dalam storage.
Gambar 4.  TEM JEOL 1400 [10].
Kadar  selulosa  dalam  serat  TKKS  mencapai  42,7 – 65% dimana  hal  tersebut  sangatlah  baik  untuk  pembuatan nanoselulosa. Serat TKKS dengan densitas yang berbeda akan mempengaruhi  absorpsi  suara.  Menurut  Hee  [5],  Serat  TKKS dengan  densitas  292  kg/m 3 dapat    menyerap  suara  rata-rata sebesar  0,9  pada  frekuensi  diatas  1  kHz.  Begitu  juga  dengan ketebalan  serat,  semakin  tebal  serat  maka  koefisien  absorpsi suara juga akan semakin meningkat.
Telah banyak penelitian mengenai pengaplikasian komposit dengan  menggunakan  serat  alam  sebagai  material  penyerap suara.  Komposit  polyester  berpenguat  bambu-rami  dengan aspek  rasio  90,  nil ai  α  serat  rami  mencapai  0.836  pada frekuensi  125  Hz.  Serat  bambu  mencapai  nilai  α  0.972  pada frekuensi  1000Hz.  Terdapat  kenaikan  secara  signifikan  nilai koefisien absorbsi suara pada frekuensi 125 Hz untuk material poliester berpenguat serat rami dan pada frekwensi menengah 1000 Hz untuk material poliester berpenguat serat bamboo [6].
Penelitian  Farid  dan  Tri  (2013)  mengatakan  bahwa komposit poliester berpenguat serat rami pada frekuensi 1255 Hz  memiliki  nilai  koefisien  absorpsi  suara  (α)  sebesar  0.835 [7].

## II. METODE PENELITIAN

## A. Material
Material  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  serat Tandan  Kosng  Kelapa  Sawit  (TKKS)  yang  berasal  dari  PT. Intan  Andalan.  Kelapa  sawit  ditanam  di  Dumai,  Riau  dengan umur 6 tahun. Hasil TKKS dikenakan proses bleaching dengan
di- stirrer dengan  H 2 O 2 7,2%wt  dan  NaOH  4%wt  dengan diameter  berkisar  40-60 μm di  atas hot  magnetic  stirrer dengan  temperature  55 o C selama  2  jam  .  Setelah  dilakukan proses  bleaching  maka  serat  hasil  proses  bleaching  di netralkan dengan larutan H 2 SO 4 hingga pH = 7 (normal).
B. Proses Hidrolisis Asam
Pengolahan  nanoselulosa  diawali  dengan  adanya  proses bleaching.  Proses bleaching merupakan  proses  penghilangan lignin  dan  hemiselulosa  dari  serat  TKKS  yang  diikuti  dengan pengurangan  diameter  dari  serat.  Setelah  itu  serat  yang  sudah di- bleaching akan dikenakan H 2 SO 4 64% atau yang dinamakan dengan  proses  hidrolisis  asam  selama  45  menit  dengan temperature  40 o C  dengan  metode water  bath .  Perlakuan hidrolisis asam bertujuan untuk memecah bagian amorfus dari selulosa  sehingga  mereduksi  ukuran  serat  sepeti  yang ditunjukkan seperti Gambar 2. Ketika asam sulfat berdifusi ke dalam  serat  terjadi  pemisahan  ikatan  glikosidik  sehingga terjadi pemisahan fibril pada selulosa. Kondisi ini harus dijaga agar  tidak  terjadi  hidrolisis  sempurna  glukosa  [8].  Gambar  1 merupakan larutan hasil hidrolisis yang belum dinetralkan.
Setelah  dilakukan  hidrolisis  asam  lalu  larutan  dinetralkan hingga  pH  =  7  dengan  larutan  NaOH.  Setelah  di  netralkan, maka larutan akan di centrifuge dengan kecepatan putar 5000 rpm  selama  15  menit  di  Laboratorium  Limbah  B3  Teknik Lingkungan ITS untuk mendapatkan endapan nanoselulosa.
Endapan Nanoselulosa dimasukkan ke dalam storage seperti Gambar 3.
Gambar 5.  SEM Inspect S50 [12].
Gambar 6. TEM serat TKKS hasil hidrolisis asam dengan perbesaran 80000x.
Mengisolasi  selulosa  berukuran  nano  dari  serat  dapat dicapai  dengan  hidrolisis  asam  yang  mengakibatkan  suspensi koloid  agregat  [9].  Pada  Gambar  2  menunjukkan  reaksi hidrolisis  asam  pada  selulosa.  Asam  sulfat  yang  diencerkan dengan  air  akan  membentuk  ion  H 3 O + yang  kemudian  ion  H + bereaksi  dengan  salah  satu  cincin  selulosa  seperti  pada Gambar  2  (1)  membentuk  ikatan  O-H  pada  Gambar  2  (2). Reaksi  ini  menghasilkan  H 2 O  yang  kemudian  H 2 O  akan bereaksi  dengan  cincin  selulosa  yang  satunya  membentuk ikatan  O-H  seperti  pada  Gambar  2  (3)  dan  menghasilkan  ion H + . Nanoselulosa ditunjukkan pada Gambar 3.

## C. Pengujian Transmission Electron Microscope (TEM)
Pengujian  TEM  memiliki  fungsi  untuk  analisis  morfologi, struktur  kristal,  dan  komposisi  spesimen.  TEM  menyediakan resolusi  lebih  tinggi  dibandingkan  SEM,  dan  dapat memudahkan  analisis  ukuran  atom  (dalam  jangkauan nanometer)  menggunakan  energi  berkas  electron  sekitar  60 sampai  350  keV.  Mesin  TEM  yang  digunakan  adalah  JEOL TEM 1400 seperti pada Gambar 4. TEM cocok untuk menjadi teknik  pencitraan  material  padat  pada  resolusi  atomik. Informasi  struktural  diperoleh  dengan  pencitraan  resolusi tinggi dan difraksi elektron. Ketika elektron ditumbukkan pada sebuah  permukaan  material,  dari  permukaan  tersebut  akan dipancarkan elektron. Dari pancaran elektron ini bisa diketahui bentuk  permukaan  zat.  Spesifikasi  dari  alat  JEOL  TEM  1400 adalah  resolusi  yang  sangat  tinggi  hingga  0.2  nm,  tegangan sampai  120  kV,  dan  perbesaran  dari  200  sampai  dengan 1.200.000x.
Prinsip  kerja  dari  TEM  sendiri  adalah  Elekron  ditembakan dan ditembuskan melewati objek spesimen dengan difokuskannya  elektron  oleh condenser  lens. Lalu  elekron akan  mengenai fluorescent  screen, dimana  layar  ini  akan memancarkan cahaya jika dikenai elektron.

## D. Pengujian Scanning Electron Microscope (SEM)
Pengujian  ini  memiliki  fungsi  untuk  mengetahui morfologi, ukuran  partikel,  pori  serta  bentuk  partikel  material.  Standar pengujian  yang  digunakan  adalah  ASTM  E986  [11].  Mesin SEM yang digunakan adalah Inspect S50 seperti pada Gambar 5  dengan  spesifikasi  tegangan  volt:  200  V – 30  kV,  arus: sampai  dengan  2 μA,  dan  perbesaran:  13  to  1000000x  untuk partikel, material berpori, dan serat serta komposit.
Sampel yang digunakan berupa lembaran yang dilengketkan pada holder dengan menggunakan selotip karbon double tape . Kemudian  dimasukkan  ke  dalam  alat  pelapis autofine-coater JFC-1100  untuk  melapisi  sampel  dengan  lapisan  tipis  Au-Pd (80:20).  Lalu,  sampel  dimasukkan  dalam specimen  chamber pada  alat  SEM.  Perbesaran  yang  digunakan  adalah  50-1000 kali
Cara kerja SEM adalah dengan menembakkan elektron dari electron  gun lalu  melewati condencing  lenses dan  pancaran elektron  akan  diperkuat  dengan  sebuah  kumparan,  setelah  itu elektron  akan  difokuskan  ke  sampel  oleh  lensa  objektif  yang ada  dibagian  bawah.  Pantulan  elektron  yang  mengenai permukaan sampel akan ditangkap oleh backscattered electron detector dan secondary  electron  detector yang  kemudian diterjemahkan dalam bentuk gambar pada display.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Pengujian Transmission Electron Microscope
Pengamatan  morfologi  dengan  skala  nanometer  (nm)  dari nanocellulose  ditunjukkan  pada  Gambar  6.    Gambar  tersebut menunjukkan  hasil  pengujian  TEM  pada  serat nanocellulose setelah proses hidrolisis asam.
Gambar  6.  menunjukkan  hasil  serat  TKKS  setelah  di hidrolisis, terlihat bahwa serat mengalami penggumpalan pada sebagian  besar  gambar  dan  terdapat  sedikit  serat  tunggal. Struktur yang menggumpal/aglomerasi seperti ini menunjukkan  fiber  mengalami  pemecahan.  Hal  tersebut dikarenakan  proses  hidrolisis  yang  memecah  fiber-fiber selulosa.  Masing-masing  serat  yang  terdiri  dari  serat  tunggal melekat bersama [13]. Hal ini terjadi karena adanya gaya tarik menarik  Van  der  Waals  antar  nanopartikel  tersebut  [14]. Ukuran  serat  tunggal  yang  terlihat  pada  perbesaran  80000x sekitar 5.1 - 9.1 nm.

## B. Hasil Pengujian Scanning Electron Microscope
Pengamatan morfologi juga dilakukan dengan menggunakan Scanning  Electron  Microscope (SEM).  Hasil  pada  serat setelah proses hidrolisis asam berkisar antara 291.4 nm sampai dengan  8242 μm yang  ditunjukkan  pada  Gambar  11.  Jika dilihat dari morfologi serat mengalami aglomerasi satu dengan yang lain yang dikarenakan gaya tarik menarik Van der Waals [11].
Gambar 7. SEM serat TKKS hasil hidrolisis asam dengan perbesaran 1000x.

## IV. KESIMPULAN
Proses hidrolisis asam dari serat tandan kosong kelapa sawit menghasilkan  selulosa  yang  berukuran  nano.  Hasil  SEM menunjukan  diameter  serat  sebesar  291.4  nm  sampai  dengan 8242 μm. Reduksi  serat  dari  proses  bleaching  hingga  hasil hidrolisis  sebesar  91.65%.    Pengujian  TEM  menunjukkan diameter serat tunggal yaitu 5.1 – 9.1 nm.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  berterimakasih  kepada Program Penelitian  Ungulan Perguruan  Tinggi  (PUPT)  Kemenristekdikti  2017  atas dukungan dana dalam penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] E.  Mediastika, Material  Akustik  Pengendali  Kualitas  Bunyi  pada
Bangunan . Yogyakarta, 2009. [2]
A.  Wirajaya, “ Karakteristik  Komposit  Sandwich  Serat  Alami Sebagai Absorber Suara, ” Bandung, 2007.
[3]
Kalita, Ujjal, A. Pratap, and S. Kumar., “ Absorption Materials Used In Muffler A Review, ” Int. J. Mech. Ind. Technol. , vol. 2, no. 2, pp.
31 – 37, 2015. [4] Shinoj, “ Oil  palm  fiber  (OPF)  and  its  composites, ” Ind.  Crops Prod. , vol. 33, pp. 7 – 22, 2011. [5]
O. . Hee, “ Sound Absorption Performance Of Oil Palm Empty Fruit
Bunch Fibers, ” 2016. [6]
M.  Farid,  H.  Ardhyananta,  V.  M.  Pratiwi,  and  S.  P.  Wulandari,
“ Correlation between Frequency and Sound Absorption
Coeffiecient  of  Polymer  Reinforced  Natural  Fibre, ” Adv.  Mater.
Res. , vol. 1112, pp. 329 – 332, 2015.
[7] M. Farid and T. Heryanto, “ Correlation of Normal Incidence Sound Absorption  Coefficient  (NAC)  and  Random  incidence  Sound Absorption Coeffiecient (RAC)  of  Polyester/Ramie  Fibre Composite  Materials, ” Adv.  Mater.  Res. ,  vol.  789,  pp.  269 – 273, 2013. [8]
X.  M.  Dong,  J.  V.  Revol,  and  D.  G.  Gray, “ Effect  of Microcrystallite Preparation Conditions on the Formation of Colloid Crystals of Cellulose, ” Cellulose , vol. 5, pp. 19 – 32, 1998. [9]
M.  Pääkkö  and  et  al, “ Enzymatic  Hydrolysis  Combined  with Mechanical  Shearing  and  High-Pressure  Homogenization  for Nanoscale  Cellulose  Fibrils  and Strong Gels, ” Biomacromolecules , vol. 8, pp. 1934 – 1941, 2007.
[10] Avba, “ JEM  1400  Plus  Electron  Microscope, ” 2014.  [Online]. Available: http://www.avba.co.il/image/users/390742/ftp/my_files/JEOL- JEM-1400Plus - Brochure.pdf?id=28918316.
[11] ASTM  Standard  E986, “ Scanning  Electron  Microscpe  Beam  Size Characterization, ” 2004.
[12] Anonymous, “ Inspect  S50  Easy  to  use  mainstream  SEM  enabling quick, accurate answers, ” 2014. [Online]. Available:
http://www.fei.co.jp/_documents/DS0018-05-2014_Inspect_S50- WEB.pdf.
[13] G.  Mondragon, “ A  common  strategy  to  extracting  cellulose nanoentitiesfrom  different  plants, ” Ind.  Crops  Prod. ,  vol.  55,  pp. 140 – 148, 2014. [14]
A.  Johari, Isolation,  Characterization,  and  Application  of Nanocellulose  from  Oil  Palm  Empty  Fruit  Bunch  Fiber  as Nanocomposite . Hindawi Publishing Corporation, 2014.