Judul: Isolation of Nanocellulose Crystalline from Balsa (Ochroma pyramidale) and Kapuk (Ceiba pentandra) Fibers and Its Application as Reinforcement for Nanocomposite
Abstrak: Serat buah balsa dan kapuk adalah serat alam potensial yang dapat digunakan sebagai bahan baku aplikasi material maju. Salah satu bentuk pemanfaatan serat buah balsa dan kapuk, yaitu sebagai alternatif bahan baku nanoselulosa. Nanoselulosa memiliki karakteristik yang unggul, terutama sebagai bahan penguat dalam pembuatan nanokomposit. Nanoselulosa dari serat buah balsa dan kapuk dapat digunakan sebagai penguat nanokomposit yang terbuat dari poly vinyl alcohol (PVA) sebagai matriks. Tujuan penelitian ini adalah untuk meningkatkan nilai tambah dari serat buah balsa dan kapuk. Penggunaan nanoselulosa serat buah balsa dan kapuk diharapkan dapat meningkatkan sifat optik, fisis maupun mekanik dari nanokomposit PVA/CNC. Penelitian ini terdiri atas empat tahapan. Penelitian tahap pertama bertujuan untuk mengetahui kesesuian serat buah balsa dan kapuk sebagai bahan baku nanoselulosa kristal (CNC) melalui prosedur langsung tanpa praperlakuan menggunakan metode APS (ammonium persulfate). Tahap kedua bertujuan untuk mengklasifikasi serat hasil proses delignifikasi menggunakan sodium chlorite/asam asetat (SC/AA). Tahap ketiga bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh waktu oksidasi APS terhadap karakteristik CNC serat buah balsa dan kapuk setelah praperlakuan delignifikasi dengan SC/AA. Tahap keempat adalah pengaplikasian CNC serat buah balsa dan kapuk untuk pembuatan nanokomposit berbahan matriks PVA. Nanokomposit dibuat dengan penambahan CNC balsa dan kapuk berkonsentrasi rendah (1, 2, 3, 4, 5, dan 6%), kemudian dilakukan karakteristik optik, fisis, dan mekanis film nanokomposit yang dihasilkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa serat buah balsa dan kapuk merupakan serat yang berpotensi untuk bahan baku CNC menggunakan metode APS. Kedua jenis CNC yang dihasilkan memiliki bentuk seperti batang (rod-like) dan seperti jarum (needle-like). CNC memiliki rata-rata diameter sebesar 1,25-11,87 nm bergantung konsentrasi APS dan sumber serat. Tahapan ini menunjukkan bahwa CNC serat balsa dan kapuk dapat dihasilkan oleh metode APS pada kondisi minimum suhu 60 oC, konsentrasi 1 mol L-1 selama 16 jam. Tahapan kedua dilakukan proses delignifikasi menggunakan SC/AA. Proses ini menghasilkan serat buah balsa dan kapuk dengan warna yang lebih putih, karena meningkatnya kandungan selulosa serat dan menurunnya kandungan lignin. Proses ini menghasilkan serat dengan permukaan yang lebih kasar dan terkelupas. Proses delignifikasi pun mampu meningkatkan kristalinitas serat dan stabilitas panas dari serat yang dihasilkan. Tahapan ketiga dilakukan untuk melihat pengaruh waktu isolasi metode APS pada serat buah balsa dan kapuk yang sudah terdelignifikasi. Proses delignifikasi SC/AA menghasilkan serat dengan kandungan selulosa yang tinggi, serta menurunnya impuritas pada serat buah balsa dan kapuk. Proses kombinasi delignifikasi/APS menghasilkan CNC dengan rata-rata diameter dan aspek rasio (panjang terhadap diameter) masing-masing sebesar 5,5-12,6 nm dan 14,7-28,2. Proses isolasi ini menghasilkan CNC yang berbentuk rod-like. Penggunaan metode delignifikasi/APS pada serat mampu menghasilkan ukuran nano dengan y ang lebih rendah jika dibandingkan dengan tanpa praperlakuan yaitu hanya 8 jam. Meningkatkan waktu isolasi CNC menghasilkan pengurangan dimensi CNC secara bertahap. Waktu isolasi yang lama akan menghasilkan CNC dengan nilai zeta potenzial yang lebih tinggi. Pembuatan CNC dari kapuk memiliki stabilitas koloid tertinggi setelah oksidasi selama 16 jam (−62,27 mV). Hal ini adalah nilai tertinggi untuk CNC yang dihasilkan dari metode APS dibandingkan dengan hasil yang telah dilaporkan oleh peneliti-peneliti sebelumnya sebelumnya. Waktu isolasi yang lebih lama menghasilkan CNC dengan indeks kristalinitas dan stabilitas panas yang lebih baik. Tahap keempat adalah membuat dan mengklasifikasi
Keyword: APS method, Balsa, CNC, Kapuk, Nanocomposite