## Jurnal Teknik Kimia USU
Journal homepage: https://talenta.usu.ac.id/jtk
Karakteristik Sifat Fisik Membran Elektrolit Polimer Berbasis Kitosan Larva  Black  Soldier  Fly/Polivinil  Alkohol/Poliakrilonitril  dengan Penambahan Ammonium Klorida
Physical  Characteristics  of  Black  Soldier  Fly  Maggot  Chitosan/  Polyvinyl Alcohol/Polyacrylonitrile-based  Polymer  Electrolyte  Membrane  Incorporated  with Ammonium Chloride
M.  Thoriq  Al Fath * ,  Nisaul  Fadilah  Dalimunthe,  Rivaldi  Sidabutar,  Michael,  Rosma Natalia Samosir, Thiodorus Marvin Tjandra
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Padang Bulan, Medan, 20155, Indonesia * Email: thoriq@usu.ac.id
Article history:

## ABSTRAK
Kitosan berbasis cangkang larva black soldier fly /BSF berpotensi dimanfaatkan sebagai membran elektrolit polimer. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis sifat  fisik  membran  berbasis  kitosan  BSF/PVA/PAN/NH 4 Cl  dengan memvariasikan  massa  kitosan  dan  rasio  pemlastis  PVA:PAN.  Membran difabrikasi dengan metode phase inversion . Polimer elektrolit dengan campuran PVA/PAN sebanyak 1,20 g dengan variasi  rasio 10:90  dan 20:80  serta variasi kitosan 2,4 g; 2,8 g dan 3,2 g. Kitosan juga dikarakterisasi menggunakan FTIR. Elektrolit  polimer  dengan  komposisi  kitosan  2,4  g;  2,8  g;  3,2  g  serta  rasio PVA/PAN  10:90  memiliki  densitas  0,824  g/mL;  1  g/mL  dan  1,51  g/mL  serta penyerapan  air  28,571%;  38,333%;  dan  46,154%,  rasio  PVA/PAN  20:80 memiliki densitas 0,734 g/mL; 1,030 g/mL; dan 1,096 g/mL serta penyerapan air 62,5%; 66,667% dan 100%. Sifat fisik terbaik diperoleh dengan penambahan 2,4 g kitosan dan rasio PVA/PAN 10:90.
Kata kunci: black soldier fly , elektrolit polimer, kitosan, membran, sifat fisik

## ABSTRACT
Black  soldier  fly  larvae  shells/BSF-based  chitosan  can  be  utilized  as  polymer electrolyte membrane. This research aims to analyze the physical characteristics of BSF chitosan/PVA/PAN/NH 4 Cl by varying amount of chitosan and ratio of PVA:  PAN.  Membrane  was  fabricated  using  the  phase  inversion  method. Polymer electrolyte with a mixture of 1.20 g of PVA/PAN with ratio variations of 10:90 and 20:80 and chitosan variations of 2.4 g; 2.8 g; and 3.2 g. Chitosan was  also  FTIR-characterized.  Density  and  wáter  absorption  of  polymer electrolyte with chitosan composition of 2.4 g; 2.8 g; 3.2 g and PVA/PAN ratio of  10:90  were  0.824  g/mL;  1  g/mL  and  1.51  g/mL  and  water  absorption 28.571%; 38.333%; and 46.154%, respectively; and at PVA/PAN ratio of 20:80 were  0.734  g/mL;  1.03  g/mL  and  1.096  g/mL  and  water  absorption  62.5%; 66.667% dan 100%, respectively. Best physical property was obtained with the incorporation of 2.4 g of chitosan and 10:90 PVA/PAN ratio.
Keyword:  black  soldier  fly,  chitosan,  membrane,  physical  characteristics,
polymer electrolyte
Diterima : 2 Februari 2024 Direvisi : 3 Maret 2024 Disetujui : 12 Maret 2024 Mulai online : 23 Maret 2024 E-ISSN: 2337-4888

## How to cite:
M.  Thoriq  Al  Fath,  Nisaul  Fadilah Dalimunthe, Rivaldi Sidabutar,
Michael,  Rosma  Natalia  Samosir, Thiodorus  Marvin  Tjandra.  2024.
Karakteristik  Sifat  Fisik  Membran Elektrolit  Polimer  Berbasis  Kitosan Larva Black  Soldier  Fly /Polivinil
Alkohol/Poliakrilonitril
dengan
Penambahan  Ammonium  Klorida.
Jurnal Teknik Kimia USU, 13(1), 63- 70.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International. https://doi.org/10.32734/jtk.v13i1.15595

## 1. Pendahuluan
Pada tahun 2020, negara Indonesia mengalami triple shocks yaitu penurunan permintaan energi, fluktuasi harga energi dunia, dan fluktuasi nilai tukar rupiah. Pemakaian energi listrik semakin meningkat, tetapi tidak sejalan dengan ketersediaan sumber energi fosil yang tidak bisa diperbarui. Kebutuhan energi listrik yang terus meningkat tidak diiringi dengan ketersediaan cadangan energi yang melimpah di dunia khususnya di Indonesia [1, 2].
Salah satu sumber energi listrik yang paling sering digunakan adalah baterai. Baterai adalah sebuah media yang  secara  langsung  mengubah  energi  kimia  menjadi  energi  energi  listrik  yang  diperoleh  melalui  transfer elektron dengan media konduktif dari dua elektroda (anoda dan katoda) yang menghasilkan arus listrik dan beda  potensial.  Baterai  dirancang  untuk  menyediakan  energi  listrik  ke  sistem starter mesin,  lampu-lampu, sistem pengapian, dan komponen listrik lainnya. Baterai yang digunakan saat ini menghasilkan limbah bahan berbahaya  dan  beracun  (B3).  Hal  ini  disebabkan  karena  dalam  baterai  sel  kering,  timah  digunakan  sebagai anoda,  grafit  sebagai  katoda,  dan  campuran  mangan  dioksida,  timah  klorida, dan  amonium  klorida  sebagai elektrolit sehingga sulit terurai oleh mikroorganisme dan sangat berbahaya. Jika limbah baterai tidak ditangani dengan benar dan tepat, pencemaran pada lingkungan akan terjadi [3].
Kandungan  B3  dalam  baterai  dapat  diminimalisasi  dengan  memanfaatkan  kitin  dan  kitosan  dari  limbah organik. Kitin adalah salah satu jenis polisakarida aktif biologis yang paling melimpah di alam setelah selulosa. Ekstraksi  kitin  dan  kitosan  dari  serangga  memiliki  beberapa  keunggulan  dibandingkan  dengan  sumber  lain dalam hal metode ekstraksi, penggunaan bahan kimia, waktu, dan hasil yang didapatkan. Pada spesies serangga dewasa, proporsi kitin dapat mencapai 21 g/kg pada black soldier fly (BSF); 11,1 g/kg pada cacing tebo; 6,7 g/kg pada kecoa Turkestan, dan 11,9 g/kg pada lalat rumah. Studi menunjukkan hasil ekstraksi cangkang larva BSF memiliki potensi kitin sebesar 23% dari berat keringnya [4].
Kitosan adalah polimer alami, tidak beracun, mudah terdegradasi, dan memiliki elektron bebas yang dapat digunakan  sebagai  elektrolit  polimer  dengan  konduktivitas  ion  yang  tinggi  [5].  Membran  kitosan  dibuat melalui serangkaian proses, di antaranya deproteinasi, demineralisasi, dan deasetilasi [6]. Umumnya, polimer sintetik  digunakan  untuk  meningkatkan  kekuatan  senyawa  mekanik  yang  akan  dimasukkan  ke  dalam membran. Polivinil alkohol (PVA) adalah zat yang sering dikombinasikan dengan kitosan. Sebagai material polimer, PVA memiliki titik leleh 228 °C – 256 °C sehingga memungkinkan untuk digunakan pada suhu yang tinggi [7, 8]. Kombinasi PVA dan poliakrilonitril (PAN) memberikan struktur permukaan yang signifikan dan stabilitas termal yang sangat baik [9]. Hal ini disebabkan karena PAN memiliki stabilitas termal yang baik dan serapan  elektrolit  yang  tinggi.  Kitosan  dapat  berikatan  silang  dengan  mudah  dengan  dialdehida,  seperti glutaraldehida  untuk  menghasilkan  sifat  fisikokimia  yang  lebih  baik  [10].  Ammonium  klorida  (NH 4 Cl) umumnya ditambahkan sebagai dopant untuk meningkatkan nilai konduktivitas listrik pada campuran [11], sehingga biobaterai yang difabrikasi dapat digunakan sebagai sumber energi yang berkelanjutan. Biobaterai tidak mengandung bahan kimia berbahaya serta relatif murah. Biobaterai memiliki prinsip fundamental yaitu hanya melibatkan perpindahan elektron antara dua elektroda yang terpisah oleh media konduktor (elektrolit) yang menghasilkan energi listrik dalam bentuk potensial listrik dan arus [12]. Membran yang difabrikasi untuk aplikasi biobaterai dianalisis terlebih dahulu sifat fisiknya sebelum dikomersialisasi.
Beberapa  penelitian  tentang  pembuatan  membran  polimer  dari  bahan  baku  kitosan  telah  dilakukan. Purwanto et  al. (2017)  meneliti  korelasi  sifat  fisik  membran  elektrolit  polimer  kitosan/montmorillonite terhadap  kinerjanya  pada fuel  cell methanol  tidak  langsung  ( indirect ).  Membran  kitosan  yang  difabrikasi memberikan nilai penyerapan air sebesar 72,9% [12]. Asnin et al. mendapatkan nilai penyerapan air membran elektrolit polimer kitosan sebesar 94,74% dengan konsentrasi kitosan sebesar 1% dan durasi deasetilasi 2 × 3 jam [13]. Penelitian yang dilakukan oleh Han et al. mengenai fabrikasi membran elektrolit polimer berbasis kitosan  dan  lignoselulosa  dengan  variasi  penambahan  kitosan  15%  yang  memperoleh  nilai  penyerapan  air sebesar  749,1%  [14].  Berdasarkan  penelitian  yang  telah  ada,  membran  berbasis  kitosan  BSF  belum  pernah difabrikasi. Selain itu, analisis penggunaan pemlastis campuran (PVA dan PAN) dalam berbagai rasio terhadap sifat fisik dari suatu membran dapat menutup research gap yang ada. Studi ini akan menganalisis membran kitosan dari BSF yang dimodifikasi dengan pemlastis PVA dan PAN untuk mengetahui pengaruhnya terhadap sifat  fisik  seperti  densitas  dan  penyerapan  air  yang  dapat  berimplikasi  pada  performa  membran.  Hasil penelitian  ini  diharapkan  dapat  memberikan  wawasan  baru  dalam  pengembangan  membran  kitosan termodifikasi yang ramah lingkungan.
Membran  dengan  densitas  yang  tinggi  cenderung  memiliki  mobilitas  proton  yang  terbatas.  Namun, penyerapan  air  yang  berlebihan  juga  dapat  merugikan  stabilitas  struktural.  Analisis  terhadap  densitas  dan perilaku penyerapan air memungkinkan dilakukannya penyeimbangan membran dengan transfer proton yang baik  dengan  mempertahankan  integritas  struktural  untuk  kinerja  yang  maksimum.  Selain  itu,  penggunaan bahan berkelanjutan seperti kitosan dari cangkang serangga, dalam penelitian ini BSF, mendukung pencapaian
beberapa  Sustainable  Development  Goals  (SDGs).  Hal  ini  termasuk  di  antaranya  mengenai  energi  yang berkelanjutan  (SDGs  7)  dan  produksi  yang  bertanggung  jawab  (SDGs  12).  Penelitian  ini  bertujuan  untuk menghasilkan membran elektrolit polimer dengan variasi bahan baku polimer poliakrilonitril (PAN) dan zat dopant NH 4 Cl dan mengetahui pengaruh komposisi bahan baku yang digunakan terhadap sifat fisik membran yang dihasilkan.

## 2. Metode Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain ayakan 100 mesh , pompa vakum, termometer, cawan petri, penjepit buaya, multimeter (Junejour Digital, XL830L), ultrasound bath (Elmasonic, S. 300 H), homogenizer (Nanbei,  NB-160  Homogenizers),  oven  (Memmert,  E1515E),  mikrometer  sekrup  digital (Mitutoyo, IP65 Series 293), kertas saring Whatman no. 42, hot plate , magnetic stirrer , dan baterai zink-karbon AA bekas.

## Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah larva black soldier fly (BSF) disuplai secara lokal, akuades, natrium  hidroksida  (NaOH) dan  asam  klorida  (HCl)  37% disuplai  dari  Emsure  KGaA®  (Jerman),  polivinil alkohol/PVA  (kemurnian 88%)  disuplai  dari  Denka  Poval  (Jepang),  poliakrilonitril/PAN  ( analytical  grade ) disuplai dari Nanjing Chemical Reagent Co., Ltd., glutaraldehida 6% disuplai dari Nitra Kimia (Indonesia), dan ammonium klorida (NH 4 Cl) (99% chemical grade ) disuplai dari Emsure KGaA® (Jerman).

## Ekstraksi Kitosan dari Black Soldier Fly (BSF)
Cangkang BSF terlebih dahulu dihaluskan menjadi bubuk menggunakan blender. Selanjutnya, halusan BSF diayak menggunakan ayakan ukuran 100 mesh . Bahan baku BSF yang telah dibuat menjadi bubuk, diproses dalam tiga tahap isolasi kitosan. Pada tahap awal yaitu deproteinasi, serbuk larva BSF dicampur dengan larutan NaOH 3,5% dengan rasio 1:10 (b/v) yang dipanaskan pada suhu 70 ºC selama 120 menit dengan menggunakan ultrasound  bath sambil  diaduk  dengan homogenizer dengan  kecepatan  3000  rpm.  Campuran  kemudian dipisahkan  menggunakan  pompa  vakum  dan  residu  dibersihkan  sampai  filtrat  mencapai  pH  netral.  Residu dikeringkan  dalam  oven pada  suhu  65  ºC  sampai  mencapai  bobot  konstan.  Tahap  selanjutnya  yaitu demineralisasi, serbuk residu yang diperoleh dari hasil deproteinasi dicampur dengan larutan HCl 1 N dengan rasio 1:15 (b/v) yang dipanaskan pada suhu kamar selama 60 menit sambil diaduk. Residu berupa kitin disaring dan dicuci hingga pH netral. Kitin dikeringkan pada oven pada 65 °C sampai kadar air di bawah 10%. Proses deasetilasi diawali dengan pemanasan campuran kitin dan larutan NaOH 50% dengan rasio 1:20 (b/v) pada 90 °C selama 120 menit. Residu yang dihasilkan dalam proses ini merupakan kitosan. Pemisahan antara residu dan  filtrat  dilakukan  dengan  menggunakan  pompa  vakum.  Selanjutnya,  kitosan  dikeringkan  di  dalam  oven pada 65 °C sampai diperoleh bobot konstan [9, 15].

## Fabrikasi Membran Kitosan/PVA/PAN/NH 4 Cl
Pembuatan membran elektrolit polimer kitosan/PVA/PAN/NH 4 Cl dilakukan dengan melarutkan campuran PVA/PAN sebanyak 1,20 g dengan variasi rasio sebesar 10:90 dan 20:80 serta kitosan dengan variasi sebesar 2,4 g; 2,8 g; dan 3,2 g ke dalam 100 mL asam asetat 1%. Campuran dipanaskan pada suhu 80 °C selama lima menit Sambil diaduk menggunakan magnetic stirrer pada kecepatan pengadukan 500 rpm. Setelah lima menit, campuran  dibiarkan  sampai  mencapai  25  °C.  Selanjutnya,  1  mL  glutaraldehida  6%  ditambahkan  ke  dalam campuran dan diaduk selama 15 menit. Sebanyak 0,4 g NH 4 Cl kemudian ditambahkan dan campuran diaduk hingga homogen. Campuran dipindahkan ke cawan petri dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60 °C selama 15 jam. Membran polimer elektrolit polimer diukur ketebalannya menggunakan mikrometer sekrup digital dan diuji  konduktivitas  listriknya  menggunakan  multimeter.  Variasi  kitosan/PVA/PAN  dengan  konduktivitas tertinggi  digunakan  sebagai  komposisi  terbaik  dalam  variasi  komposisi  NH 4 Cl.  Komposisi  terbaik kitosan/PVA/PAN ditambahkan NH 4 Cl dengan variasi sebesar 0 g; 0,3 g; 0,6 g; 0,9 g; dan 1,2 g. Campuran dicetak  dengan  cawan  petri,  dikeringkan  di  dalam  oven,  dan  diuji  nilai  konduktivitas  listriknya  dengan menggunakan multimeter [14].

## Uji Densitas
Pengujian  densitas  membran  polimer  elektrolit  dilakukan  dengan  pengukuran  dimensi  sesuai  dengan prosedur ASTM D1505. Metode ini mengasumsikan penampang melintang ( cross-section ) dari spesimen yang seragam, dimana asumsi ini tidak berlaku untuk sebagian besar material komposit. Oleh karena itu, dilakukan
pengukuran  pada  beberapa  titik,  dan  kemudian  dihitung  nilai  rata-ratanya  [16].  Densitas  membran  dapat dihitung menggunakan Persamaan (1).
ρ = Massa membran (g)

## Volume membran (mL)
(1)

## Uji Penyerapan Air (Water Uptake)
Pengujian serap air dilakukan untuk memprediksi ukuran zat yang terdifusi melalui celah membran melalui pengontakan  dengan  cairan.  Uji  penyerapan air  dilakukan dengan  cara  merendam  membran  dalam  akuades selama 24 jam pada suhu kamar dan juga ditimbang massa kering dan massa basahnya [16]. Uji penyerapan air dapat dihitung menggunakan Persamaan (2).
% Penyerapan air = m basah - m kering m kering ×100% (1)
dengan m basah merupakan berat membran dalam keadaan basah dan m kering merupakan berat membran dalam keadaan kering.

## Analisis FTIR (Fourier Transform Infrared)
Pengujian FTIR dilakukan untuk  mengetahui gugus fungsi kimia pada membran elektrolit polimer yang dihasilkan.  Pengujian  FTIR  dilakukan  menggunakan  spektrofotometri  FTIR  (Shimadzu)  di  Laboratorium Farmasi, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara. Pengujian dilakukan pada rentang panjang gelombang 4000 cm -1 sampai dengan 400 cm -1 . Sampel akan diletakkan pada set holder , kemudian sinar infra merah dibagi menjadi dua berkas, satu dilewatkan pada sampel sedangkan yang lain pada pembanding. Kemudian secara berturut-turut sinar akan melewati chopper . Setelah melalui prisma, berkas cahaya akan jatuh pada detektor yang kemudian diubah menjadi sinyal listrik yang kemudian direkam oleh rekorder. Hasil sinyal ini disajikan dalam bentuk puncak-puncak yang menunjukkan gugus-gugus fungsi penyusun membran elektrolit polimer [17].

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Yield Kitosan BSF (Black Soldier Fly)
Berat kering black soldier fly (BSF) yang digunakan dalam proses pembuatan kitosan adalah sebanyak 350 g. Dalam tahap demineralisasi, digunakan HCl untuk menghilangkan mineral seperti kalsium karbonat. Setelah demineralisasi, dilakukan proses deproteinasi untuk melepaskan ikatan antara protein dan kitin yang terbentuk dengan menetralkan pH dengan NaOH sehingga terjadi pengendapan [18]. Gambar 1 menyajikan hasil isolasi kitin yang telah dilakukan. Dari 350 g serbuk BSF yang telah dikeringkan diperoleh kitosan dengan nilai yield sebesar 4,70 ± 2,58%.
Gambar 1. Rendemen kitosan black soldier fly (BSF)
Untuk mendapatkan kitosan, dilakukan proses deasetilasi untuk mengubah kitin menjadi kitosan. Proses ini bertujuan untuk mengubah gugus asetil dari molekul rantai kitin menjadi senyawa dengan gugus amino (NH 2 - ) yaitu kitosan. Pada penelitian Wahyuni et al (2020) produksi kitosan dari selongsong maggot sebesar 5,78%.
38,46±4,48 9,86±1,48 4,70±2,58 0 10 20 30 40 50 Demineralisasi Deproteinasi Deasetilasi Re n d em en ( % )

## Jurnal Teknik Kimia USU, Vol.13, No.1 (2024) 63–70
Bahwa  kitosan  diperoleh  melalui  proses  demineralisasi,  deproteinasi,  dan  deasetilasi  mengakibatkan komponen mineral atau bahan organik lainnya dan protein pada bahan baku selongsong pupa maggot terlarut dalam  larutan  HCl maupun  NaOH  sehingga mengakibatkan  bobot  akhir  kirosan  lebih  rendah dibandingkan dengan bobot bahan baku  awal [19]. Kemudian pada penelitian Ardianto dan Amalia  didapatkan rendemen hasil  isolasi  kitosan  cangkang  pupa  BSF  sebesar  11,93%.  Rendemen  yang  didapat  lebih  besar  dari  pada penelitian Wahyuni et al ., yaitu sebesar 5,78% [20]. Hal ini disebabkan oleh konsentrasi  pelarut deasetilasi yang berbeda. Pada penelitian tersebut digunakan perbandingan 1:30 (b/v). Hal ini menunjukkan bahwa jika jumlah NaOH yang digunakan lebih sedikit, sehingga banyak sisa  protein yang masih tertinggal dan jumlah gugus  asetil  yang  terlepas  dan  rendemen  yang  dihasilkan  lebih  besar. Pada  penelitian  ini, yield kitosan mengalami penurunan jika dibandingkan dengan yield kitin. Hal ini disebabkan karena hilangnya gugus asetil selama proses deasetilasi yang menghilangkan sekitar 60-80% gugus asetil dari kitin [21].
Densitas Membran Kitosan/PVA/PAN/NH 4 Cl
Pengaruh  komposisi  PVA/PAN  dan  kitosan  terhadap  densitas  membran  kitosan/PVA/PAN/NH 4 Cl  yang dihasilkan disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Densitas membran kitosan/PVA/PAN/NH 4 Cl pada variasi komposisi
Berdasarkan  Gambar  2,  variasi  komposisi  PVA/PAN  dan  kitosan  mengakibatkan  perubahan  pada  nilai densitas membran. Nilai densitas tertinggi sebesar 1,510 g/mL pada komposisi PVA/PAN 10:90 dan kitosan 3,2 g. Sementara itu, nilai densitas terendah sebesar 0,734 g/mL pada komposisi PVA/PAN 20:80 dan kitosan 2,4 g. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa nilai densitas mengalami peningkatan dengan penambahan kitosan yang meningkat. Dengan bertambahnya komposisi kitosan, kerapatan membran yang dihasilkan juga meningkat [22]. Gambar 2 juga menunjukkan nilai densitas pada komposisi PVA/PAN 20:80 yang memiliki nilai  densitas  yang  lebih  rendah  dibandingkan  komposisi  PVA/PAN  10:90.  Fenomena  ini  dapat  dijelaskan karena PVA tidak dapat mendistribusikan molekul H 2 O secara merata dibandingkan dengan PAN. Distribusi molekul  yang  tidak  merata  pada  penambahan  PAN  yang  lebih  besar  akan  menghasilkan  membran  dengan kerapatan yang lebih tinggi [23].
Penyerapan Air (Water Uptake) Membran Kitosan/PVA/PAN/NH 4 Cl Pengaruh komposisi PVA/PAN dan kitosan terhadap kemampuan penyerapan air ( water uptake ) membran kitosan/PVA/PAN/NH 4 Cl yang dihasilkan disajikan pada Gambar 3. Berdasarkan Gambar 3, nilai penyerapan air tertinggi diperoleh pada komposisi PVA/PAN 20:80 dan kitosan 3,2 g, sedangkan kemampuan penyerapan air  terendah  diperoleh  pada  komposisi  PVA/PAN  10:90  dan  kitosan  2,4  g.  Membran  PVA/PAN  dengan perbandingan  20:80  memiliki  nilai  penyerapan  air  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  komposisi PVA/PAN  10:90.  Sifat  dari  PVA  yang  sangat  hidrofilik  diakibatkan  banyaknya  kandungan  gugus  fungsi hidroksil sebagai penyusun senyawa PVA. Selain itu, kombinasi PVA dengan PAN yang bersifat hidrofobik mengakibatkan komposisi 20:80 memiliki nilai penyerapan air yang tinggi  [24, 25]. Selain itu, peningkatan penyerapan air terjadi pada kedua komposisi PVA/PAN dengan komposisi 10:90 dan 20:80. Hal ini disebabkan oleh  kontribusi  peningkatan  komposisi  kitosan  pada  kedua  komposisi.  Kitosan  secara  alami  memiliki  sifat hidrofobik dan sulit larut dalam air. Namun, kitosan juga terdiri dari tiga gugus fungsional utama, yaitu asam amino, gugus hidroksil primer dan sekunder yang memiliki sifat polar dan hidrofilik. Hal ini menyebabkan penyerapan  air  pada  membran  menjadi  relatif  lebih  tinggi.  Selain  itu,  penyerapan  air  yang  terlalu  tinggi
0,824 1 1,51 0,734 1,03 1,096 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 2,4 2,8 3,2 De n sit as ( g/m L ) Massa Kitosan (g) PVA/PAN 10:90 PVA/PAN 20:80
disebabkan oleh reaksi hidrolisis yang tidak sempurna sehingga gugus hidroksil (-OH) bebas menjadi lebih banyak. Membran dengan derajat swelling terendah diasosiasikan sebagai membran dengan kualitas yang baik [26].
Gambar 3. Penyerapan air membran kitosan/PVA/PAN/NH 4 Cl pada variasi komposisi
Analisis FTIR (Fourier Transform Infrared) Membran Kitosan/PVA/PAN/NH 4 Cl Analisis FTIR pada penelitian ini digunakan untuk mengetahui gugus fungsi dari kitin dan kitosan yang telah diproduksi. Adapun hasil analisis FTIR kitin dan kitosan dari larva BSF ditunjukkan pada Gambar 4.
4500 4000 3500 3000
2500
2000 1500 1000 500 Transmitansi (%) Bilangan Gelombang (cm -1 ) 29 24 ,09 cm -1 23 76 ,30 cm -1 16 66 ,50 cm -1 14 29 ,25 cm -1 11 59 ,22 cm -1 95 2,8 4 c m -1 58 2,5 0 c m -1 34 13 ,00 cm -1 16 45 ,28 cm -1 15 29 ,55 cm -1 12 34 ,44 cm -1 11 61 ,55 cm -1 10 31 ,92 cm -1 Kitosan Kitin Gambar 4. Hasil FTIR kitin dan kitosan dari maggot BSF
Pada  Gambar  2,  dapat  dilihat  bahwa  gugus  fungsi  yang  muncul  dari  analisis  FTIR  kitin  dan  kitosan memiliki  perbedaan.  Ikatan  karbon-karbon  pada  kitin  memiliki range serapan  gelombang  yang  besar  pada daerah sidik jari sehingga sulit untuk melakukan interpretasi ikatan karbon dari spektrum inframerah.
Spektrum inframerah kitin menunjukkan sembilan puncak utama pada kisaran 445,56 cm -1 ; 1031,92 cm -1 ; 1161,15 cm -1 ; 1234,44 cm -1 ; 1529,55 cm -1 ; 1645,28 cm -1 ; 2376,3 cm -1 ; 2924,09 cm -1 ; dan 3414 cm -1 . Gugus fungsi yang terdeteksi pada kitin adalah S-S pada frekuensi bilangan gelombang 550 cm -1 – 470 cm -1 , gugus fungsi  C-C pada  frekuensi bilangan gelombang  1300  cm -1 –  700  cm -1 ,  gugus  fungsi  C=C-C  pada  frekuensi bilangan gelombang 1510 cm -1 – 1450 cm -1 , gugus fungsi N-H pada frekuensi bilangan gelombang 1650 cm -1 – 1550 cm -1 , gugus fungsi C-H pada frekuensi bilangan gelombang 2935 cm -1 – 2915 cm -1 , serta gugus fungsi O-H pada frekuensi bilangan gelombang 3400 cm -1 – 3200 cm -1 . Penanda karakteristik kitin yang dihasilkan terdapat pada deformasi C-H pada sebaran 2924,09 cm -1 dan adanya spektrum kitin standar yang menunjukkan adanya  vibrasi  ikatan  N-H  yang  mengindikasikan  gugus  amina  sekunder.  Spektrum  inframerah  kitosan
28,571 38,333 46,154 62,5 66,667 100 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 2,4 2,8 3,2 P en ye rap an Air ( % ) Massa Kitosan (g) PVA/PAN 10:90 PVA/PAN 20:80
menunjukkan enam puncak utama pada kisaran 582,5 cm -1 ; 1159,22 cm -1 ; 1429,25 cm -1 ; 1666,5 cm -1 ; 2376,3 cm -1 ;  dan  2924,09  cm -1 .  Gugus  fungsi  yang  terdeteksi  pada  kitosan  adalah  C-I  pada  frekuensi  bilangan gelombang 600 cm -1 – 500 cm -1 , gugus fungsi C-N pada frekuensi bilangan gelombang 1190 cm -1 – 1130 cm - 1 , gugus fungsi ion karbonat pada frekuensi bilangan gelombang 1490 cm -1 – 1410 cm -1 , gugus fungsi -C=N- pada  frekuensi  bilangan  gelombang  1690  cm -1 –  1590  cm -1 gugus  fungsi  O=C=O  pada  frekuensi  bilangan gelombang 2400 cm -1 – 2000 cm -1 , serta gugus fungsi C-H pada frekuensi bilangan gelombang 2935 cm -1 – 2915 cm -1 . Spektra juga menunjukkan hilangnya gugus N-H pada 1560 cm -1 yang umumnya terjadi selama proses  deasetilasi  kitosan.  Selain  itu,  terjadi  pelebaran  spektra  pada  rentang  3200  cm -1 –  3500  cm -1 [26]. Penelitian  oleh  Syafri et  al .  mengenai  sintesis  membran  elektrolit  polimer  dari  selulosa-kitosan-alginat menunjukkan hasil pengujian FTIR pada membran yang dihasilkan mendeteksi keberadaan gugus C-H pada 2940,61 cm -1 serta terjadi pelebaran spektra pada daerah serapan gelombang 3430,34 cm -1 yang menandakan pelebaran vibrasi gugus O-H [27]. Dengan demikian, spektrum inframerah telah memperkirakan bahwa telah terjadi perubahan senyawa kitin menjadi kitosan.

## 4. Kesimpulan
Pemlastis  PAN/PVA  dan  penambahan  kitosan  pada  membran  berbasis  kitosan  larva  BSF  mampu meningkatkan  sifat  fisik  membran  dengan baik.  Analisis  terhadap  densitas,  penyerapan  air,  dan  FTIR  telah dilakukan. Penambahan PVA yang rendah menyebabkan molekul terdistribusi lebih merata dan densitas yang dihasilkan  lebih  tinggi.  Selain  itu,  kitosan  menyebabkan peningkatan  kepadatan  membran.  Berdasarkan  uji densitas, nilai densitas optimum diperoleh pada rasio PVA/PAN 10:90 dan kitosan 3,2 g sebesar 1,510 g/mL. Rasio PVA/PAN yang tinggi dan penambahan kitosan meningkatkan sifat hidrofilik. Melalui uji penyerapan air, membran dengan kualitas terbaik diperoleh pada rasio PVA/PAN 10:90 dan kitosan 2,4 g dengan water uptake mínimum  sebesar  28,571%.  Hasil Fourier  Transform  Infrared menunjukkan  kehadiran  kitosan: hilangnya gugus N-H pada 1560 cm -1 dan melebarnya spektra pada rentang 3200 cm -1 - 3500 cm -1 . Dengan demikian, membran dengan PVA/PAN 10:90 dan kitosan 2,4 g dengan water uptake mínimum memiliki sifat fisik terbaik. Namun, penelitian yang dilakukan terbatas pada penemuan membran dengan sifat fisik terbaik. Hasil dari penelitian tahap awal ( preliminary study ) ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan menvariasikan penambahan dopant NH 4 Cl sebagai fasilitator konduktivitas yang mendukung pengembangan penyimpanan bioenergi yang hijau dan efisien.

## 5. Ucapan Terima Kasih
Para  penulis  mengucapkan  terima  kasih  yang  sebesar-besarnya  kepada  Lembaga  Penelitian  Universitas Sumatera  Utara  (LP-USU)  atas  pembiayan  kegiatan  penelitian  yang  diberikan  melalui  skema  Penelitian Terapan  dengan  nomor  kontrak  induk:  13388/UN5.1.R/PPM/2023  dan  nomor  kontrak  turunan: 2837/UN5.1.R/SK/PPM/2023.

## 6. Konflik Kepentingan
Semua penulis tidak memiliki konflik kepentingan ( conflict of interest ) pada publikasi artikel ini.

## Daftar Pustaka
[1] Masthura, N. Putri, and A. H. Daulay, “Analisis pengaruh penambahan volume dan lama fermentasi terhadap kelistrikan biobaterai sari buah nenas ( Ananas comosus ),” J. Fisika dan Terapannya , vol. 8, pp. 25–31, 2021
[2] N. Shofiyana, I. Supriyadi, M. Uwais, and A. Qarni, “Transisi energi indonesia pasca pandemi covid- 19 dan konflik militer rusia-ukraina,” J. Kewarganegaraan , vol. 6, no. 2, pp. 3381–3387, 2022.
[3] M. Abidin, A. F. Hafidh, M. Widyaningsih, M. Yusuf, and A. Murniati, “Pembuatan biobaterai berbasis ampas kelapa dan tomat busuk,” J. Al Kimiya, vol. 7, no. 1, pp. 28–34, 2020.
[4] K. Mohan et al. , “Recent insights into the extraction, characterization, and bioactivities of chitin and chitosan from insects,” Trends Food Sci. Technol. , vol. 105, no. August, pp. 17–42, 2020.
[5] F. Safitri and I. Supu, “Uji konduktivitas film dan elektrolit polimer kitosan cangkang kepiting dengan penambahan KCl,” Jambura Phy. J. , vol. 1, no. 2, pp. 99–109, 2019.
[6] D. E. Pratiwi, “Sintesis membran elektrolit padat berbahan dasar kitosan,” J. Sainsmat , vol. 7, no. 2, pp. 86–91, 2018.
[7] R.  A.  Lusiana,  V.  D.  A.  Sangkota,  and  S.  J.  Santosa,  “Chitosan  succinate  /  PVA-PEG  membrane: Preparation, characterization, and permeation ability test on creatinine,” J. of Sci. & Appl. Chem. , vol. 21, no. 2, pp. 80–84, 2018.
[8] C.  Juliano  and  G.  A.  Magrini,  “Cosmetic  ingredients  as  emerging  pollutants  of  environmental  and
health concern. A mini-review,” Cosmetics (MDPI) , vol. 4, no. 2, 2017.
[9] C.  He,  J.  Liu,  J.  Li,  F.  Zhu,  and  H.  Zhao,  “Blending  based  polyacrylonitrile/poly(vinyl  alcohol) membrane for rechargeable lithium ion batteries,” J. Memb. Sci. , vol. 560, no. May, pp. 30–37, 2018.
[10] E. Szymanska and K. Winnicka, “Stability of chitosan -A challenge for pharmaceutical and biomedical applications,” Marine Drugs (MDPI) , vol. 13, no. 4, pp. 1819–1846, 2015.
[11] N. Mamajan Khan, N. S. Mohd Ali, A. F. Ahmad Fuzlin, and A. S. Samsudin, “Ionic  conductiviy of alginate-NH 4 Cl polymer electrolyte,” Makara J. Technol. , vol. 24, no. 3, pp. 125-130, 2020.
[12] M.  Purwanto,  L.  Atmaja,  M.T.  Salleh,  M.A.  Mohamed,  J.  Jafaar,  A.F.  Ismail,  M.  Santoso,  dan  N. Widiastuti,  “Correlation  between  proton  conductivity,  hydrophilicity,  and  thermal  stability  of chitosan/montmorillonite  composite  membrane  modified  gptms  and  their  performance  in  direct methanol fuel cell,” Malaysian J. Anal. Sci. , vol. 21, no. 3, pp. 675–689, 2017.
[13] S. N. Asnin, Wahab, D. Permana, L. O. Ahmad, S. H. Sabarwati, and L. O. A. Ramadhan, “Enhanced conductivity and ion exchange capacity of chitosan membranes through modification with lithium for lithium polymer battery application,” WSEAS Trans. Power Syst. , vol. 11, pp. 183–189, 2016.
[14] N. Widiarti, W. Sumarni, and L. Setyaningrum, “The synthesis of chitosan polymer membrane/PVA as an eco-friendly battery for alternative energy resource,” J. Bahan Alam Terbarukan , vol. 6, no. 1, pp. 14–19, 2017.
[15] B. Buanasari, W. Sugiyo, and H. Rustaman, “Effect of ultrasonic assisted on the degree of deacetylation of chitosan extracted from portunus pelagicus,” J. Bahan Alam Terbarukan , vol. 10, no. 1, pp. 17–23, 2021.
[16] S.  A.  Agrawal,  “Simplified  measurement  of  density  of  irregular  shaped  composites  material  using archimedes principle by mixing two fluids having different densities,” Int. Res. J. Eng. Technol. , vol. 8, no. 3, pp. 1005–1009, 2021.
[17] A.  Pambudi,  M.  Farid,  and  H.  Nurdiansah,  “Analisa  morfologi  dan  spektroskopi  infra  merah  serat bambu  betung  ( Dendrocalamus  asper )  hasil  proses  alkalisasi  sebagai  penguat  komposit  absorbsi suara,” J. Tek. ITS , vol. 6, no. 2, pp. 441–444, 2017.
[18] R. Modaso, E. Suryanto, T. Tallei, and I. F. . Rumengan, “The yield, nitrogen content, and dye’s binding capacity of chitin and chitosan of rotifer Brachionus rotundiformis ,” Aquat. Sci. Manag. , vol. 106, no. Mei, p. 99, 2013.
[19] S. Wahyuni, R. Selvina, R. Fauziyah, H. T. Prakoso, P. Priyono, and S. Siswanto, “Optimasi suhu dan waktu  deasetilasi  kitin  berbasis  selongsong  maggot  ( Hermetia  ilucens )  menjadi  kitosan,” J.  Ilmu Pertan. Indones. , vol. 25, no. 3, pp. 373–381, 2020.
[20] R. Ardianto and R. Amalia, “Optimasi proses deasetilasi kitin menjadi kitosan dari selongsong maggot menggunakan RSM,” Metana , vol. 19, no. 1, pp. 1–12, 2023.
[21] F. Khoushab and M. Yamabhai, “Chitin research revisited,” Mar. Drugs , vol. 8, no. 7, pp. 1988–2012, 2010.
[22] P. Wan, X. Yang, Q. Feng, S. Shi, B. Deng, and L. Zhang, “Biodegradable chitosan-based membranes for highly effective separation of emulsified oil/water,” Environ. Eng. Sci. , vol. 39, no. 12, pp. 907– 917, 2022.
[23] H. J. Kim, S. J. Park, D. I. Kim, S. Lee, O. S. Kwon, and I. K. Kim, “Moisture  effect on particulate matter  filtration  performance  using  electro-spun  nanofibers  including  density  functional  theory analysis,” Sci. Rep. , vol. 9, no. 1, pp. 1–8, 2019.
[24] L. Fan, M. Wang, Z. Zhang, G. Qin, X. Hu, and Q. Chen, “Preparation and characterization of PVA alkaline solid polymer electrolyte with addition of bamboo charcoal,” Materials (Basel). , vol. 11, no. 5, 2018.
[25] G.  Zhu,  F.  Wang,  K.  Xu,  Q.  Gao,  and  Y.  Liu,  “Study  on  properties  of  poly(vinyl alcohol)/polyacrylonitrile blend film,” Polimeros , vol. 23, no. 2, pp. 146–151, 2013.
[26] A. P. Dewi, A. Mardhiyana, R. Manfaati, and U. Leoanggraini, “The effect of additional chitosan and cellulose on the performance of bioplastic from manihot glaziovii starch,” Fluida , vol. 16, no. 1, pp. 36–42, 2023.
[27] R. Syafri et al. , “Synthesis and characterization of polymer electrolyte membrane based on cellulose- chitosan-alginate as Li-ion battery separator,” Int. J. Adv. Sci. Eng. Inf.  Technol. , vol. 13, no. 2, pp. 585–591, 2023.