3 mengekstrak selulosa dari bahan berlignoselulosa non-kayu tersebut. Kemudian
untuk mendapatkan selulosa dari pulp, diperlukan proses pemutihan dan pemurnian dengan tujuan untuk menghilangkan sisa lignin dan hemiselulosa dari
pulp.
Selulosa merupakan makromolekular polimer dengan adanya ikatan hidrogen intermolekular dan intramolekular di antara rantai selulosa. Fibrilasi
makromolekular selulosa menjadi fibril selulosa dapat meningkatkan sifat mekanis selulosa. Proses pulping kayu menghasilkan pulp dengan kekuatan tarik
sebesar 100 MPa. Proses disintegrasi lebih lanjut, baik secara mekanis maupun dengan menggunakan bahan kimia menghasilkan fibril dengan kekuatan tarik
sebesar 700 MPa. Selanjutnya fibril selulosa yang dihidrolisis asam membentuk struktur kristal dengan kekuatan tarik yang lebih tinggi hingga 10.000 MPa
Zimmermann et al. 2004.
Pemanfaatan fibril selulosa dengan sifat mekanis tinggi dalam komposit polimer mengalami kesulitan dengan adanya ketaksesuaian incompatibility dan
dispersi selulosa dalam matriks polimer, karena perbedaan sifat antara selulosa yang hidrofilik dengan polimer yang hidrofobik. Dalam pembuatan komposit
polimer, selulosa yang digunakan biasanya dikeringkan terlebih dulu untuk menghilangkan sifat hidrofiliknya. Selulosa yang dikeringkan akan membentuk
gumpalan karena mikrofibril selulosa akan saling merekat dengan adanya ikatan hidrogen. Penggumpakan aglomerasi selulosa tersebut menyebabkan
homogenitas antara selulosa dan matriks sulit tercapai. Salah satu teknik untuk menghindari aglomerasi selulosa adalah fibrilasi selulosa secara mekanik,
kemudian mendispersikannya ke dalam matriks polimer tanpa melalui proses pengeringan.
Poli asam laktat PLA amorf dapat larut dengan baik dalam aseton Naga et al.
2013. Dispersi selulosa dalam larutan PLA-aseton diharapkan dapat mempertahankan struktur selulosa terfibrilasi. Namun PLA bersifat getas dan
mudah patah ketika mendapatkan beban. Salah satu cara untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah dengan menambahkan bahan pemplastis
plasticizer. Chen et al. 2010 menggunakan campuran PPPLA sebagai matriks dengan pengisi serat bambu untuk memperbaiki kemudahan proses, morfologi dan
sifat rheologi komposit. PP merupakan polimer termoplastik dengan sifat tahan terhadap benturan, stabil terhadap panas dan ekonomis Hui et al. 2013. Secara
umum, mencampurkan PP ke dalam PLA dapat meningkatkan nilai regangan patah PLA elongation at break, namun dapat menurunkan keteguhan tarik dan
modulus tarik PLA karena ketakcampuran immiscibility PP dan PLA akibat perbedaan polaritas Bijarimi et al. 2012. Selulosa terfibrilasi dalam matriks PLA
yang kemudian dicampur dengan PP, diharapkan dapat berperan dalam meningkatkan sifat mekanis komposit dengan matriks gabungan antara PP dan
PLA.
Aplikasi produk komposit polimer-serat alam dapat diterapkan dalam berbagai bidang, diantaranya bidang konstruksi, furnitur, peralatan olahraga,
peralatan elektronik, peralatan komunikasi, pesawat dan otomotif. Untuk tujuan komersialisasi produk komposit polimer-serat alam, faktor yang perlu
dipertimbangkan diantaranya adalah ketersediaan bahan baku dan permintaan pasar. Pada bagian akhir tulisan ini diuraikan gambaran mengenai potensi
pengembangan industri komposit polimer-serat alam untuk memenuhi permintaan
4 konsumen terhadap produk komposit polimer-serat alam dalam bidang otomotif.
Analisis ketersediaan bahan baku, yaitu polipropilena dan serat pelepah sawit dan permintaan pasar terhadap produk komposit polimer-serat alam, untuk aplikasi di
bidang otomotif, dapat menjadi dasar untuk mengetahui potensi pengembangan industri komposit-serat alam di Indonesia.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, terdapat beberapa permasalahan yang dapat dirumuskan sebagai berikut :
1. Apa perbedaan karakteristik morfologi, kimia dan mekanik dari serat pelepah sawit dan ampas akar wangi?
2. Bagaimana kondisi optimum pulping soda serat pelepah sawit dan ampas akar wangi yang menghasilkan pulp dengan kadar selulosa tinggi, kadar
lignin rendah dan kristalinitas tinggi? 3. Bagaimana perubahan morfologi, kristalinitas dan gugus fungsional dalam
pulp pelepah sawit dan ampas akar wangi selama proses ekstraksi selulosa?
4. Bagaimana pengaruh jenis dan bentuk pulp pelepah sawit terhadap keteguhan lentur dan keteguhan tarik komposit PP?
5. Bagaimana pengaruh waktu dan kecepatan fibrilasi selulosa pelepah sawit terhadap sifat mekanis komposit PLAPP?
6. Bagaimana potensi pengembangan industri komposit polipropilena-serat pelepah sawit untuk aplikasi di bidang otomotif?
1.3 Tujuan Penelitian
Secara umum penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan komposit polimer dengan pulp atau selulosa sebagai unsur penguat. Tujuan penelitian diharapkan
tercapai melalui penelitian yang dilakukan secara bertahap. Adapun tujuan dari setiap tahap penelitian yang dilakukan adalah :
1. Membandingkan karakteristik morfologi, sifat kimia dan sifat mekanik serat pelepah sawit dan ampas akar wangi, sehingga dapat diketahui
potensinya untuk dimanfaatkan sebagai penguat produk komposit. 2. Mengetahui kondisi pulping optimum serat pelepah sawit dan ampas
akarwangi dengan indikator kandungan selulosa tinggi, kandungan lignin rendah dan kristalintas tinggi.
3. Membandingkan perubahan morfologi, kristalinitas dan gugus fungsional pulp soda pelepah sawit dan ampas akar wangi yang dihasilkan dalam
tahap pembuatan, pemutihan dan pemurnian pulp selama proses ekstraksi selulosa.
4. Meningkatkan sifat mekanis PP melalui penambahan pulp soda atau pulp terputihkan dari pelepah sawit atau ampas akar wangi dalam bentuk padat
atau terurai. 5. Menghasilkan komposit PP dan selulosa pelepah sawit terfibrilasi yang
didispersikan dalam PLA. 6. Menganalisis potensi pengembangan industri komposit polipropilena-serat
pelepah sawit untuk aplikasi di bidang otomotif.
5
1.4 Lingkup Penelitian
Lingkup penelitian pembuatan komposit dengan matriks polimer dan pulp atau selulosa dari serat pelepah sawit atau ampas akar wangi perlu ditetapkan
untuk mengarahkan penelitian mencapai tujuannya. Adapun batasan-batasan dari penelitian ini adalah :
1. Bahan baku serat berupa pelepah daun kelapa sawit Elaeis guineensis yang
digunakan dalam penelitian ini, berasal dari perkebunan kepala sawit PT Perkebunan Nusantara PTPN VIII di Malingping, Banten. Bagian dari
pelepah sawit yang digunakan dalam penelitian ini meliputi bagian petiole dan rachis dari pelepah sawit.
2. Bahan baku serat berupa akar dari Vetiver zizanioides setelah proses penyulingan minyak atsirinya, yang digunakan dalam penelitian ini berasal
dari industri penyulingan minyak akar wangi di Kabupaten Garut, Jawa Barat. 3. Karakterisasi serat pelepah sawit dan ampas akar wangi yang dilakukan
meliputi morfologi, sifat kimia dan sifat mekanis. 4. Optimasi proses pulping serat pelepah sawit dan ampas akar wangi
menggunakan sodium hidroksida teknis dengan faktor perlakuan berupa suhu, waktu dan alkali charge. Sedangkan respon yang diamati adalah kadar
selulosa, kadar lignin dan kristalinitas.
5. Pembuatan komposit menggunakan matriks polipropilena homopolimer dan pengisi berupa pulp soda atau pulp terputihkan pelepah sawit atau ampas akar
wangi dalam bentuk pulp terurai dan pulp padat. Respon yang diamati adalah keteguhan lentur dan keteguhan tarik komposit.
6. Pembuatan komposit menggunakan matriks homopolimer polipopilena dan poli asam laktat amorf, dengan pengisi selulosa pelepah sawit terfibriliasi.
7. Gambaran potensi pengembangan industri komposit dibatasi pada produk komposit polipropilena-serat pelepah sawit untuk aplikasi di bidang otomotif.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi perusahaan pengolahan kelapa sawit dan akar wangi untuk mendapatkan nilai tambah dengan
menerapkan teknologi pengolahan pelepah sawit dan ampas akar wangi yang selama ini hanya sebagai produk samping dan belum banyak dimanfaatkan.
Selanjutnya, produk komposit polimer dengan penguat pulp pelepah sawit atau ampas akarwangi, dapat dimanfaatkan sebagai material ramah lingkungan oleh
berbagai industri, di antaranya industri otomotif.
1.6 Kebaruan Penelitian
Berdasarkan kajian terhadap penelitian sejenis yang telah dilakukan maka klaim kebaruan penelitian ini adalah:
1. Proses pembuatan komposit dengan menggunakan matriks PP dan pengisi dari pulp atau selulosa, yang difibrilasi dan didispersikan ke dalam PLA tanpa
proses pengeringan untuk mempertahankan struktur pulp atau selulosa terfibrilasi.
2. Produk komposit dengan matriks PP dan pengisi pulp atau selulosa terfibrilasi yang didispersikan dalam PLA tanpa proses pengeringan.
6
2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Ekstraksi Selulosa dari Bahan Ber-lignoselulosa
Sumber selulosa terutama berasal dari serat kayu, baik dari jenis kayu hardwood
maupun kayu soft wood. Proses memisahkan serat dari komponen selain serat, disebut dengan pulping. Proses pulping dapat dilakukan dengan cara
mekanis, menggunakan bahan kimia, menggunakan panas atau kombinasinya. Kayu diproses untuk menghilangkan lignin pemutihan menggunakan NaOH
proses soda, NaOH dan Na
2
S proses kraft, atau Na
2
SO
3
dan Na
2
CO
3
proses netral sulfit. Produk yang dihasilkan setelah lignin dipisahkan dari serat kayu
disebut pulp. Proses pemutihan dilanjutkan dengan proses pemutihan bleaching menggunakan natrium klorit untuk menghasilkan pulp dengan kandungan
- selulosa yang tinggi Setiawan 2010.
Pulping soda merupakan metode pulping kimia yang pertama kali dikembangkan yaitu sejak tahun 1851 Sixta 2006 dengan menggunakan sodium
hidroksida soda sebagai larutan pemasak. Dalam proses pulping soda, lignin dipisahkan dari selulosa dan terlarut dalam larutan pemasak. Pada akhir proses
pulping, fasa cair yang berwarna hitam karena mengandung lignin dipisahkan dari fasa padatan yang mengandung serat terurai yang disebut dengan pulp. Pulping
soda merupakan merupakan metode utama untuk proses pulping bahan ber- lignoselulosa non kayu Doherty dan Rainey 2006. Kelebihan proses pulping
soda adalah pada akhir proses, bahan kimia yang digunakan dapat diperoleh kembali dengan biaya murah dan teknologi pengendalian limbah cair yang efektif
telah berhasil dikembangkan. Selain itu proses pulping soda menghasilkan lignin bebas belerang dan dimungkinkan diperoleh gel asam salisilat sebagai produk
samping yang bernilai ekonomis Doherty dan Rainey 2006.
Proses pemutihan pulp yang dilakukan dalam pabrik pembuatan kertas, umumnya dilakukan secara bertahap menggunakan bahan kimia berbasis klorin.
Namun limbah cair yang dihasilkan dalam proses tersebut mengandung senyawa aromatik dan senyawa alifatik berklorin yang bersifat racun, mutagenik dan
karsinogenik Ziaie-Shirkolaee 2009. Proses pemutihan pulp menggunakan teknologi ramah lingkungan dikembangkan dengan menggunakan oksigen, ozon,
enzim atau peroksida alkali. Hidrogren peroksida merupakan bahan kimia anorganik dengan sifat oksidator kuat yang dapat digunakan sebagai zat pemucat
pengelantang dalam industri pulp. Proses pemutihan pulp menggunakan hidrogen peroksida tergolong ramah lingkungan karena hasil dekomposisinya
adalah air, oksigen dan panas yang tidak berbahaya. Kelebihan lainnya adalah hidrogen peroksida bersifat stabil pada suhu ruang.
2.2 Struktur Selulosa
Di dalam dinding sel tumbuhan terdapat tiga komponen utama, yaitu selulosa, hemiselulosa dan lignin. Struktur mikrofibril selulosa menyusun inti
dinding sel dan berfungsi memberikan kekuatan pada dinding sel. Hemiselulosa berada disekeliling selulosa, berperan menunjang kekuatan dan sebagai
penghubung antara selulosa dan lignin. Dengan struktur polimer bercabang,
