12 3.
Untuk meningkatkan adhesi antara fase dalam keadaan padat dan memfasilitasi transfer tegangan.
2.3 AMPAS TEBU
Tebu Saccharum officinarum adalah sejenis tanaman rumput-rumputan yang ditanam untuk mendapatkan kadungan sukrosanya. Setelah proses ekstraksi tebu,
bagian tanaman yang tertinggal disebut ampas bagasse [17]. Ampas tebu merupakan salah satu limbah padat pabrik gula. Ampas tebu jumlahnya berlimpah di
Indonesia. Ampas tebu merupakan limbah padat dari pengolahan industri gula tebu yang volumenya mencapai 30-40 dari tebu giling. Saat ini perkebunan
tebu rakyat mendominasi luas areal perkebunan tebu di Indonesia [4]. Ampas tebu terdiri atas selulosa 43,6 , hemiselulosa 33,8 , lignin 18,1 ,
abu 2,3 dan lilin 0,8 dengan basis berat kering [5]. Ampas tebu sebagian besar mengandung ligno-cellulose. Panjang seratnya antara 1,7 sampai 2 mm dengan
diameter sekitar 20 mikro. Bagase mengandung air 48 - 52, gula rata-rata 3,3 dan serat rata-rata 47,7. Serat bagase tidak dapat larut dalam air dan sebagian besar
terdiri dari selulosa, pentosan dan lignin [18].
2.4 SELULOSA
Selulosa merupakan salah satu polimer yang tersedia melimpah di alam. Produksi selulosa sekitar 100 milyar ton setiap tahunnya. Selulosa tersusun dari unit-
unit anhidroglukopiranosa yang tersambung dengan ikatan β-1,4-glikosidik
membentuk suatu rantai makromolekul tidak bercabang. Setiap unit anhidroglukopiranosa memiliki tiga gugus hidroksil, seperti yang terlihat pada
gambar 2.3. Selulosa mempunyai rumus empirik C
6
H
10
O
5 n
dengan n ~ 1500 dan berat molekul ~ 243.000 [19].
Gambar 2.3 Struktur Selulosa [20]
Universitas Sumatera Utara
13 Selulosa merupakan polimer yang relatif stabil dikarenakan adanya ikatan
hidrogen. Selulosa tidak larut dalam pelarut air dan tidak memiliki titik leleh. Serat selulosa juga memiliki fleksibilitas dan elastisitas yang baiksehingga dapat
mempertahankan aspect ratio perbandingan panjang terhadap diameter Pd yang tinggi selama proses produksi. Selulosa nanoserat memiliki beberapa keuntungan
seperti: densitas rendah, sumber yang dapat diperbaharui, biodegradable, mengurangi emisi karbondioksida di alam, kekuatan dan modulus yang tinggi,
permukaan yang relatif reaktif sehingga dapat digunakan untuk grafting beberapa gugus kimia, dan harga yang murah [19].
Bagian mikrofibril yang banyak mengandung jembatan hidrogen antar molekul selulosa bersifat sangat kuat dan tidak dapat ditembus dengan air. Bagian ini disebut
sebagai bagian berkristal dari selulosa, sedangkan bagian lainnya yang sedikit atau sama sekali tidak mengandung jembatan hidrogen disebut bagian amorf. Menurut Tsao
1978 perbandingan bagian kristal dan bagian amorf adalah 85 persen dan 15 persen. Struktur berkristal dari selulosa merupakan hambatan utama dalam proses hidrolisis.
Menurut Sjostrom 1981, selulosa dapat dibedakan berdasarkan derajat polimerisasi DP dan kelarutan dalam senyawa natrium hidroksida NaOH 17,5
yaitu [4]: 1.
Selulosa α Alpha cellulose adalah selulosa berantai panjang, tidak larut dalam larutan NaOH 17,5 atau larutan basa kuat dengan DP derajat polimerisasi
600- 1500. Selulosa α dipakai sebagai penduga dan atau penentu tingkat
kemurnian selulosa. 2.
Selulosa β Betha cellulose adalah selulosa berantai pendek, larut dalam larutan NaOH 17,5 atau basa kuat dengan DP 15-90, dapat mengendap bila
dinetralkan. 3.
Selulosa µ Gamma cellulose adalah selulosa berantai pendek, larut dalam larutan NaOH 17,5 atau basa kuat dengan DP nya kurang dari 15.
Selulosa terdiri dari dua bagian yaitu amorf dan kristal. Selulosa dapat ditemukan dalam bentuk mikrofibril kristalin selulosa I, II, III, dan IV. Fraksi kristal
dinyatakan dalam persentase sebagai indeks kristalinitas. Penentuan struktur selulosa bisa dilakukan dengan difraksi X-Ray, NMR, dan FTIR [21; 22].
Universitas Sumatera Utara
14 Selulosa I merupakan bentuk asli selulosa yang terdiri dari dua Kristal allomorf,
yaitu Iα dan Iβ. Berdasarkan pengujian difraksi elektron selulosa Iαmemiliki satu unit sel triklinik, sedangkan selulosa Iβ memiliki dua unit sel monoklinik, keduanya
tersusun dalam satu susunan rantai paralel, dengan rasio berbeda dalam satu serat, tergantung pada asalnya. Selulosa Iα banyak terdapat pada selulosa bakteri dan
valonia, sedangkan Iβ pada selulosa kapas atau kayu [21].
Selain selulosa I, terdapat selulosa II yang terbentuk dengan pengendapan selulosa dari larutan ke dalam medium air pada suhu kamar atau sedikit lebih tinggi
dari suhu kamar pada proses pemintalan serat selulosa buatan manusia secara teknis. Selulosa II ini juga diperoleh dari proses merserisasi kapas, yang terjadi melalui
pembentukan natrium selulosa melalui interaksi polimer dengan cairan natrium hidroksida dan peruraian dengan netralisasi atau penghilangan natrium hidroksida.
Proses transformasi dari selulosa I menjadi selulosa II biasanya irreversible, walaupun ada yang menyatakan bahwa natrium selulosa dapat diretransformasi
sebagian menjadi selulosa I. Sistem ikatan hidrogen selulosa II lebih rumit daripada selulosa I dan menghasilkan densitas tautan silang intermolekul yang lebih tinggi [19;
21].
2.5 NANOKRISTALIN SELULOSA
