## Pengaruh Sonikasi Terhadap Sifat Fisik Formula Herbisida yang Ditambahkan Surfaktan Dietanolamida
Ika Agustin Rusdiana, Erliza Hambali, dan Mulyorini Rahayuningsih
Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Korespondensi : Ika.rusdiana@gmail.com

## ABSTRACT
Diethanolamide is a non-ionic surfactant from palm oil derivatives that can replace the use  of  polyoxyetilenamine  surfactant  in  a  commercial  herbicides.  But  there  is a  weakness  in the  formula it has low visual appearance  to the  consumer industry. The aim of this research was to study the improvement of herbicide characterization through sonication method. This study was designed using a complete randomized design of 2 factors with factor 1 is the time of  sonication  (0,  30,  60,  90  minutes)  and  factor  2  is  amplitude  (20%,  30%,  40%).The  best herbicide  formula  after  sonication  at  40%  amplitude,  90  minute  sonication  time  having  a surface tension of 23,42 dyne/cm, contact angle of 0 o and turbidity of 98 NTU.
Keywords: surfactants, sonication, herbicide, formula

## PENDAHULUAN
Formula  herbisida  komersial  yang umum  dipakai  industri  agrokimia  terdiri dari  48%  isopropilamina  glifosat,  15% surfaktan  polioksietilenamin  (POEA)  dan sisanya berupa pelarut air. Surfaktan POEA dalam  herbisida  komersial  memberikan pengaruh  negatif  yakni  sangat  korosif  dan memiliki  toksisitas  tinggi  untuk  organisme air  dan  hewan  (Mesnage et  al .  2015).
Surfakan  POEA  dalam  konsentrasi  rendah mampu mengganggu sel manusia, plasenta,  sel  pusat  dan  menyebabkan kerusakan  genetik  namun  kerusakan tersebut tidak disebabkan oleh bahan aktif glifosat  yang  digunakan  (Benachour  and Seralini, 2008). Untuk itu tim peneliti SBRC IPB mengembangkan surfaktan dietanolamida  (DEA)  yang  disintesis  dari reaksi  amidasi  antara  dietanolamina  dan metil  ester  ataupun  asam  lemak  minyak kelapa  sawit  yang  memiliki  tegangan
permukaan  paling  rendah  dibandingkan dengan  surfaktan  lainnya  seperti  APG, APEO dan lauril betain (Suryani et al . 2012). Surfaktan DEA  memiliki sifat lebih biodegradable dan  tidak  bersifat  toksik bagi  lingkungan.  Surfaktan  bekerja  dengan memperluas penyebaran genangan ( coverage ) larutan herbisida pada permukaan  daun  gulma  sehingga  bahan aktif  herbisida  dapat  tersebar  merata  dan bertahan  lebih  lama  di  atas  permukaan daun  gulma  (Tominack,  2000).  Formulasi herbisida  yang  dilakukan  Singarimbun (2012)  menggunakan  10%  surfaktan  DEA berbasis  asam  laurat  yang  difraksinasi  dari Palm  Kernel  Oil (PKO)  dan  isopropilamina glifosat 48% menghasilkan formula dengan kenampakan  visual  berwarna  kuning  tua yang keruh dan terdapat bahan yang tidak homogeny  dalam  formula.    Sementara herbisida  komersial  berwarna  kuning keemasan  dan  bening.  Perbedaan  warna
tersebut  mengikuti  warna  surfaktan  yang digunakan. Dari kelemahan formula herbisida  yang  memiliki  warna  kurang bagus  tersebut  menyebabkan  konsumen industri  dan  pasar  memberikan  penilaian produk  yang  rendah  dan  belum  dapat menerima produk herbisida yang dihasilkan  sehingga  perlu  pengembangan lebih lanjut dalam penyempurnaan produk tersebut.
Salah  satu  alternatif  yang  digunakan yakni  menggunakan  metode  sonikasi dalam formulasi formula herbisida. Metode sonikasi  merupakan  metode  dengan memanfaatkan gelombang ultrasonik dimana  generator  listrik  ultrasonik  akan membuat  sinyal  listrik  kemudian  diubah menjadi  getaran  fisik  atau  gelombang ultrasonic  sehingga  memiliki  efek  sangat kuat  yang  disebut  dengan  efek  kavitasi pada larutan yang menyebabkan pecahnya molekul-molekul larutan tersebut.
Beberapa  keunggulan  metode  sonikasi adalah  memiliki  ukuran  partikel  sangat kecil sehingga mencegah terjadinya proses creaming atau  sedimentasi  selama  masa penyimpanan,
menghasilkan luas pemukaan  yang  besar  sehingga  dapat mempercepat  penetrasi  bahan  aktif  dan memudahkan penyebarannya
serta berwarna  transparan  (Tardos,  2005).
Proses ini diharapkan mampu memperbaiki penampilan produk herbisida yang akhirnya dapat juga meningkatkan preferensi  konsumen  industri  terhadap produk  tersebut  dan  diharapkan  pula penggunaan  produk  di  alam  lebih  sedikit, aman dan meminimalkan dampak lingkungan.  Tujuan  penelitian  ini  adalah mengetahui  pengaruh  metode  sonikasi
terhadap  sifat  fisik  formula  herbisida  yang dihasilkan.

## BAHAN DAN METODE
Pelaksanaan  penelitian  dilakukan  di laboratorium Surfactant  and  Bioenergy Research  Center (SBRC)  IPB  Barangsiang pada bulan Desember 2017  –  Maret 2018. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah metil ester kelapa sawit, dietanolamina, NaOH, isopropilamina glifosat  dari  PT.  Petrokimia  Kayaku, herbisida komersial dan aquades. Alat yang digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah reaktor  amidasi,  timbangan,  termometer, homogenizer rotor stator ( Daihan homogenizer  model  HG-15D )  dan  alat ultrasonikasi  ( Cole  Parmer 20  kHz,  130 watt).  Alat  analisis  tegangan  permukaan (S pinning  drop  tensiometer), sudut  kontak (Contact  angle  analyzer  phoenix 300)  dan
Turbidity meter. Penelitian ini menggunakan formula  herbisida  berbahan  aktif isopropilamina glifosat dengan
penambahan  surfaktan  dietanolamida dari  metil  ester  minyak  kelapa  sawit. Formula yang sudah jadi akan dilakukan proses  sonikasi  untuk  penyempurnaan produk  tersebut.  Adapun  metode  yang digunakan  dalam  penelitian  tersebut adalah metode Rancangan Acak
Lengkap (RAL) faktorial 2 faktor. Faktor 1  adalah  lama  waktu  sonikasi  dan faktor  2  adalah  amplitudo  alat ultrasonikator. Perlakuan dilakukan dua kali  pengulangan.  Adapun  model matematikanya adalah
Y ijk = μ + α i + β j + (αβ) ij +ε ijk
Keterangan:
Y ijk
= Pengamatan perlakuan waktu sonikasi taraf ke-i, amplitudo alat ultrasonikator taraf ke-j dan ulangan ke-k μ = Rataan umum α i = Pengaruh perlakuan waktu sonikasi taraf ke-i (i=0, 30, 60, 90 menit)
β j = Pengaruh perlakuan amplitudo ultrasonikator taraf ke-j (j=20, 30, 40 %)
(αβ) ij = Pengaruh interaksi waktu dan amplitudo ultrasonikator taraf ke-j
Ɛ ijk = Pengaruh kesalahan percobaan Kemudian dianalisis dalam
tegangan permukaan, sudut kontak dan uji kekeruhan  formula.  Data  yang  diperoleh selanjutnya  dianalisis  statistika  dengan menggunakan  analisis  ragam  (ANOVA). Apabila  pada  analisis  ragam  didapatkan pengaruh  nyata  pada  perlakuan,  maka dilanjutkan analisis menggunakan uji lanjut Duncan pada taraf kepercayaan 95%.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Analisis tegangan permukaan
Formula  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah formula dari penelitian terdahulu yakni herbisida dengan komposisi surfaktan dietanolamida 5%  (b/b)  yang  disintesis  dari  olein  kelapa sawit  berupa  metil  ester  yang  direaksikan dengan dietanolamina menggunakan katalis  basa  berupa  NaOH  30%  sebanyak 1%  dari  total  seluruh  bahan  dalam pembuatan  surfaktan  DEA.  Kemudian ditambahkan bahan
aktif berupa isopropilamina glifosat sebanyak 48% (b/b) dan  selebihnya  pelarut  berupa  air. Formulasi herbisida dilakukan menggunakan  alat  homogenizer  dengan kecepatan  pencampuran  2000-3000  rpm selama  10-15  menit  (Hambali et  al. 2015).
Formula herbisida yang terbentuk berwarna  kuning  tulang  sedikit  keruh. Untuk  mengurangi  kekeruhan  tersebut
ditambahkan  proses  sonikasi  dengan perlakuan  amplitudo  20%,  30%  dan  40% dengan  lama  waktu  sonikasi  0,  30,  60,  90 menit  dalam  suhu  ruang.  Tegangan permukaan  ialah  tekanan  dari  dalam  yang terjadi  akibat  gaya  tarik  menarik  molekul ke  bawah  permukaan  pada  pemukaan suatu  larutan.  Hasil  pengukuran  tegangan permukaan menunjukkan adanya penurunan  nilai  tegangan  permukaan sebelum  dan  sesudah  dilakukan  proses sonikasi (Tabel 1).
Nilai tegangan permukaan sebelum sonikasi  antara  30,58  hingga  30,81 dyne/cm  dan  setelah  dilakukan  proses sonikasi  terjadi  penurunan  yang  signifikan berdasarkan  hasil  analisis  ragam  dan  uji lanjut  Duncan  pada  taraf  kesalahan  5%. Semakin  tinggi  amplitudo  yang  digunakan dan  waktu  sonikasi  yang  semakin  lama menghasilkan  nilai  tegangan  permukaan yang semakin rendah.
Tabel 1. Hasil rerata nilai tegangan permukaan herbisida setelah dilakukan sonikasi Amplitudo (%) Waktu (menit) Rata-rata nilai tegangan permukaan (dyne/cm) 20 0 30,73 ± 0,44d 20 30 30,15 ± 0,14c 20 60 29,57 ± 0,16bc 20 90 28,87 ± 0,06b 30 0 30,58 ± 0,23d 30 30 29,66 ± 0,09bc 30 60 28,37 ± 0,09b 30 90 26,80 ± 0,15b 40 0 30,81 ± 0,41d 40 30 29,25 ± 0,08bc 40 60 26,48 ± 0,17b 40 90 23,42 ± 0,09a
Keterangan:  Kelompok  Duncan  dengan  huruf  yang  sama  menunjukkan  hasil  yang  tidak  berbeda  nyata antar  taraf  perlakuan,  sedangkan  kelompok  Duncan  dengan  huruf  yang  berbeda  menunjukkan  hasil berbeda nyata.
Tabel 1. menggambarkan hasil nilai tegangan  permukaan  terendah  pada formula  yang  dihasilkan  setelah  sonikasi pada  perlakuan  amplitudo  40%  dengan lama  waktu  sonikasi  90  menit  sebesar 23,42  dyne/cm.  Nilai tegangan  permukaan pada  perlakuan  waktu  sonikasi  yang  sama dengan perbedaan amplitudo 30% menghasilkan  nilai  tegangan  permukaan 26,80  dyne/cm  dan  28,87  dyne/cm  untuk perlakuan  amplitudo  20%.  Perbedaan  nilai yang  dihasilkan  tersebut  dapat  diduga karena  adanya  energi  masukan  yang diterima  oleh  larutan  formula  herbisida yang  berbeda kekuatannya.  Nilai  tegangan permukaan yang rendah tersebut menunjukkan  adanya  gaya  tarik  menarik permukaan  yang  lebih  rendah  pada formula  perlakuan  tersebut  dibandingkan dengan  perlakuan  lainnya.  Hal  tersebut diduga  karena  pertikel-partikel  dalam larutan  menerima  efek  dengan  adanya peningkatan  amplitudo  dan  lama  waktu sonikasi  sehingga  terjadi  peningkatan energi  yang  menyebabkan  perubahan
ukuran droplet .  Partikel  akan  menyerap gelombang  ultrasonik  yang  diberikan  dari alat  ultrasonikator.  Peristiwa  tersebut dapat  meningkatkan  tegangan  geser  yang mengakibatkan  penurunan  ukuran  partikel (Kemala et al. 2011). Kinerja surfaktan DEA yang  maksimal  dapat  dilihat  dari  nilai tegangan  permukaan  yang  rendah  pada formula  herbisida.  Surfaktan  DEA  yang berukuran kecil akan cepat bekerja dengan cara  melapisi  bagian  dinding-dinding droplet bahan  aktif.  Semakin  kecil  dan seragam  ukuran droplet yang  dihasilkan dari  penyerapan  gelombang  ultrasonik pada  alat  ultrasonikator  tersebut  maka semakin luas permukaan dinding yang akan terlapisi oleh surfaktan DEA. Surfaktan DEA berfungsi  sebagai  senyawa  aktif  penurun tegangan  permukaan  cairan  yang  dapat maksimum jika semakin kecil dan seragam ukuran  globula  maka  akan  semakin  luas permukaan  dinding  yang  dapat  terlapisi oleh surfaktan DEA tersebut (Ferdian e t al. 2016).

## Analisis sudut kontak
Nilai  tegangan  permukaan  akan berbanding lurus dengan nilai sudut kontak yang terbentuk pada daun gulma. Formula yang  diharapkan  dari  hasil  proses  sonikasi adalah  formula  yang  memiliki  nilai tegangan  permukaan  rendah  dan  sudut kontak kecil sehingga akan mempermudah dalam  penyebaran  dan  penetrasi  larutan herbisida  ke  daun  gulma  sehingga  kinerja
bahan  aktif  dapat  maksimal  dalam mematikan  gulma.  Berdasarkan  hasil analisis  ragam  dengan  taraf  kesalahan  5% menunjukkan  adanya  perbedaan  nyata pada  perlakuan  lama  waktu  sonikasi terhadap sudut kontak yang dibentuk pada formula herbisida namun tidak menunjukkan  pengaruh  signifikan  dari perlakuan  amplitudo  terhadap  nilai  sudut kontak yang dibentuk.

## Gambar 1. Pengaruh perlakuan amplitudo dan waktu sonikasi terhadap tegangan permukaan formula herbisida
Gambar  1  menunjukkan  adanya penurunan  nilai  sudut  kontak  sebelum sonikasi  sebesar  12,51 o hingga  15,01 o kemudian  menjadi  0 o setelah  dilakukan proses  sonikasi.  Semua  perlakuan  setelah sonikasi  menunjukkan  nilai  sudut  kontak yang  sangat  bagus.  Hal  tersebut  terlihat pada  saat  pengukuran  yang  menunjukkan formula  herbisida  setelah  diteteskan  ke permukaan  daun  gulma,  formula  tesebut langsung menyebar sehingga tidak membentuk  sudut.  Sudut  kontak  0 o dipengaruhi oleh nilai tegangan permukaan yang  rendah  dan  ukuran droplet yang berubah  ukuran  menjadi  lebih  kecil daripada sebelum dilakukan proses sonikasi.  Tegangan  permukaan  terkait dengan  kinerja  surfaktan  DEA  dalam melapisi  ukuran droplet yang  lebih  kecil sehingga proses pelapisan droplet tersebut
terjadi  secara  cepat  sehingga  penyebaran pada  daun  gulma  menjadi  lebih  merata. Penyerapan suatu bahan aktif melalui kulit salah satunya dipengaruhi oleh penentuan ukuran  partikel.  Ukuran  partikel  semakin kecil  akan  memudahkan  bahan  aktif melalui  lapisan  kulit  (Basera et  al. 2015). Dari pemaparan tersebut dapat disimpulkan  metode  sonikasi  mampu untuk  menurunkan  sudut  kontak  pada formula herbisida berbahan aktif isopropilamina glifosat.
Analisis kekeruhan formula herbisida Pengujian kekeruhan formula herbisida  ini  bertujuan  untuk  melihat  sifat optik formula yang ditentukan berdasarkan cahaya  yang diserap dan dipancarkan oleh bahan-bahan  yang  terdapat  dalam  larutan
formula.  Sumber  cahaya  akan  dilewatkan pada  sampel  sehingga  perubahan  nilai kekeruhan  yang  terjadi  pada  formula sebelum  dan  sesudah  dilakukan  proses sonikasi dapat diketahui.
Gambar 2. Pengaruh amplitudo dan waktu sonikasi terhadap kekeruhan formula
Hasil  analisis  ragam  pada  taraf
kesalahan 5% menunjukkan adanya pengaruh  antar  perlakuan  amplitudo  dan waktu sonikasi terhadap kekeruhan
formula herbisida yang dihasilkan.
Perlakuan  kontrol  yakni  tanpa  proses sonikasi  berbeda  secara  signifikan  dengan semua perlakuan dalam penelitian ini. Nilai kekeruhan  sebelum  dilakukan  proses sonikasi  berkisar  antara  537  hingga  543,5 NTU. Kemudian setelah dilakukan sonikasi, nilai  kekeruhan  formula  mengasilkan  nilai terkecil  yakni  98  NTU  pada  perlakuan amplitudo 40% dan waktu sonikasi terlama yakni 90 menit (Gambar 2). Semakin tinggi amplitudo  dan  waktu  sonikasi  paling  lama menghasilkan  nilai  kekeruhan  yang  relatif kecil.  Hal  tersebut  juga  terjadi  pada perubahan  warna  formula  yang  dihasilkan setelah  dilakukan  proses  sonikasi.  Secara visual  formula  herbisida  sebelum  sonikasi berwarna  putih  tulang  dan  terlihat  keruh. Setelah dilakukan sonikasi formula memiliki warna putih transparan meskipun tidak  sejernih  hebisida  komersial.  Hal
tersebut  diduga  karena  terjadi  perubahan ukuran  partikel  selama  dilakukan  sonikasi sehingga menghasilkan ukuran yang sangat kecil  dan  homogen.  Perubahan  ukuran partikel ini terjadi karena adanya
pemecahan ukuran partikel dengan memanfaatkan gelombang amplitudo yang dihasilkan  oleh  alat  ultrasonikator.  Leong et  al. (2009)  menyatakan  ukuran droplet yang  kecil  menyebabkan  produk  lebih transparan  sehingga  dengan  keunggulan penampilan produk tersebut dapat dicampur dengan berbagai produk berbasis air.
Prinsip kerja dari alat ulrasonikator yang  digunakan  dalam  proses  sonikasi yakni  mengubah  sinyal  listrik  menjadi getaran  fisik  yang  memiliki  efek  sangat kuat terhadap larutan sehingga menyebabkan  pecahnya  partikel  menjadi lebih  kecil  dan  menyebabkan  produk  yang dihasilkan  lebih  transparan.  Ukuran  yang lebih  kecil  dapat  menghasilkan  larutan herbisida  yang mudah  larut  dalam air  saat akan  diaplikasikan.  Kondisi  visual  sebelum
dilakukan  sonikasi  adalah  terdapat  butiran putih  yang  terdapat  pada  permukaan formula  herbisida  meskipun  jumlahnya relatif  sedikit,  namun  setelah  disonikasi butiran  putih  tersebut  hilang  yang kemungkinan  partikel  tersebut  pecah menjadi butiran yang ukurannya lebih kecil dan  lebih  homogen  daripada  sebelumnya sehingga  kelarutan  formula  meningkat. Semakin  lama  waktu  sonikasi  cenderung menghasilkan  ukuran  partikel  yang  kecil sehingga  akan  mempertahankan  keadaan homogen  selama  masa  penyimpanan  (Du et al. 2016).

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Kesimpulan  dari  penelitian  ini adalah  hasil  formula  herbisida  terbaik setelah  proses  sonikasi  pada  perlakuan 40%  amplitudo  dengan  lama  waktu sonikasi  90  menit  menghasilkan  nilai tegangan  permukaan  paling  rendah  23,42 dyne/cm,  sudut  kontak  0 o dan  kekeruhan formula sebesar 98 NTU.
Saran
Penelitian dapat dilanjutkan
dengan  adanya  pengujian  di  lapang  untuk menguji  keefektifan  dalam  mematikan gulma  dari  formula  herbisida  yang  sudah dibuat.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  ditujukan  kepada Lembaga Penelitian Surfactant and Bioenergy  Research  Center (SBRC)  –  LPPM IPB  Baranangsiang  atas  fasilitas  yang disediakan dalam menyelesaikan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Basera  K.  Bhatt  G.  Kothiyal  P.  Gupta  P.
2015. Nanoemulgel: a novel formulation  approach  for  topical delivery of hydrophobic drugs. World Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences . 4(10): 1872-1876. Benachour N, Seralini GE. 2008. Glyphosate formulations induce apoptosis and necrosis in human umbilical,  embryonic,  and  placental cells.  Journal  Chemical  Research  in Toxicology. 22(1):97-105.
Du  Z,  Chuanxin  W,  Xiumei  T,  Guoyong  W,
Xiaoying  L.  2016.  Optimization  and characterization  of  biocompatible oil-in-water nano-emulsion for pesticide  delivery.  ACS  Sustainable Chemistry and Engineering.
Ferdinan MA, Hambali E, Rahayuningsih M. 2016.  Studi  perbandingan  produk insektisida formulasi EC ( Emulsifiable
Concentrate )  dengan  penambahan surfaktan dietanolamida menggunakan  vortex,  mixer  dan homogenizer. Jurnal Teknologi Industri Pertanian 26(1): 60-67. Hambali  E,  Prijono  D,  Suryani  A.  2015. Peningkatan kinerja insektisida nabati dari ekstrak nimba ( Azadirachtin indica ) untuk pengendalian hama ulat grayak pada kedelai menggunakan surfaktan DEA
dari  olein  sawit.  Laporan  Penelitian. SBRC IPB Bogor.
Kemala  T,  Sjahriza  A,  Komariah  S.  2011. Emulsi  dan  ultrasonikasi  dalam pembentukan
nanoenkapsulasi
ibuprofen  tersalut  polipaduan  poli (asam  laktat)  dengan  poli  (ɛ- kaprolakton).  Jurnal  Sains  Materi
Indonesia. 12(3):181-187.
Leong  TSH,  Wooster  TJ,  Kentish  SE,
Ashokkumar M. 2009. Minimising oil
droplet size using ultrasonic emulsification.  Journal  Ultrasonics
Sonochemistery 16(6):721-727.
Mesnage  R,  Defarge  N,  Spiroux  de Vendômois  J,  Séralini  GE.  2015. Potential  toxic  effects  of  glyphosate and  its  commercial  formulations below regulatory limits. Journal Food Chemical Toxicology 84: 133-53.
[SBRC]  Surfactant  and  Bioenergy  Research
Centre.  2013.  SOP  for  Microscop Leica  ICC  50  HD;  Spinning  Drop
Tensiometer; Turbidity Meter. Bogor (ID): SBRC.
Singarimbun  BPL.  2012.  Pemanfaatan surfaktan  berbasis  minyak  kelapa sawit  dalam  formulasi  herbisida berbahan  aktif  glifosat.  Skripsi. Bogor: Institut Pertanian Bogor.
Suryani  A,  Dadang,  Nisya  FN,  Nurkania  A. 2012.  Surfaktan  berbasis  minyak nabati  untuk  formuasi  herbisida berbahan  aktif  glifosat.  Laporan
Penelitian. SBRC IPB. Bogor.
Tardos  TF.  2005.  Applied  surfactants: Surfactants
in nanoemulsion. Weinheim: Wiley-VCH. 285-286. Tominack RL. 2000. Herbicide Formulations. Journal Toxicology Clin Toxico l38:129 – 135.