2.2.2 Sifat - Sifat Selulosa
Selulosa merupakan komponen utama dalam pembuatan kertas. Selulosa adalah senyawa organik penyusun utama dinding sel dari tumbuhan. Adapun sifat dari
selulosa adalah berbentuk senyawa berserat, mempunyai tegangan tarik yang tinggi, tidak larut dalam air dan pelarut organic Wibisono 2011. Bahan berbasis
selulosa sering digunakan karena memiliki sifat mekanik yang baik seperti kekuatan dan modulus regang yang tinggi, kemurnian tinggi, kapasitas mengikat
air tinggi, dan struktur jaringan yang sangat baik Gea, et al. 2011.
2.2.3 Sumber Selulosa
Selulosa merupakan struktur dasar sel-sel tanaman, oleh karena itu merupakan bahan alam yang paling penting yang dibuat oleh organisme hidup. Selulosa
terdapat pada semua tanaman dari pohon bertingkat tinggi hingga organisme primitif seperti rumput laut, flagelata dan bakteria. Kadar selulosa yang tinggi
terdapat dalam rambut biji kapas, kapok dan serabut kulit rami, flax, henep, lumut, ekor kuda dan bacteria yang mengandung selulosa Wegener, 1985.
2.3. Mikrokristal Selulosa
Selulosa mikrokristal adalah selulosa yang berbentuk kristalin yang telah mengalami depolimerisasi parsial dan fraksinasi, berwarna putih, tidak berbau,
tidak berasa, berbentuk serbuk dan merupakan partikel berpori Adel, 2011. Secara komersil, selulosa mikrokristal dibuat dari kayu keras. Beberapa penelitian
selulosa mikrokristal telah dilakukan dengan sumber selulosa yang berbeda-beda seperti katun, ampas tebu dan tandan kosong kelapa sawit. Ada juga mikrokristal
dibuat dari bakteri seperti bakteri penghasil Gluconacetobacter xylinus Keshk, 2011.
Universitas Sumatera Utara
Umumnya, selulosa mikrokristal dibuat dengan proses hidrolisis menggunakan asam. Rowe, et al. 2009 menyatakan bahwa selulosa mikrokristal
dibuat dengan cara hidrolisis terkontrol alfa selulosa, suatu pulp dari tumbuhan yang berserat dengan larutan asam mineral encer. Proses pembuatan selulosa
mikrokristal adalah proses menghilangkan bagian amorf dan meninggalkan bagian kristalin dari selulosa.
2.4. Kitosan
Kitosan adalah suatu polisakarida yang diperoleh melalui deasetilasi kitin. Perbedaan di antara kitin dan kitosan terdapat dalam derajat deasetilasinya.
Kitosan mempunyai derajat deasetilasi 80–90, akan tetapi kebanyakan publikasi menggunakan istilah kitosan apabila derajat deasetilasi lebih besar 70Kaban,
2009. Kitosan merupakan polimer rantai panjang yang disusun oleh monomer- monomer gluko samin 2-amino-2-deoksi-D-glikosa. Biopolimer ini disusun oleh
2 jenis amino yaitu glukosamin 2-amino-2-deoksi-D-glukosa, 70-80 dan N- asetilglukosamin 2- asetamino-2-deoksi-D-glukosa, 20-30. Berat molekul
kitosan adalah 1,036 x 10
6
Dalton Astuti, 2008. Rumus umum kitosan adalah C
6
H
11
NO
4
n atau disebut sebagai 1,4-2-Amino-2-Deoksi-beta-D-Glukosa. Struktur kitosan dapat dilihat pada Gambar 2.2.
O H
H H
NH
2
H OH
CH
2
OH
H O
O H
CH
2
OH H
NH
2
H
HO H
O
Gambar 2.2. Struktur Molekul Kitosan Kumar, 2000
Universitas Sumatera Utara
2.4.1. Sifat - Sifat Kitosan
Sifat dari kitosan adalah tidak larut dalam air, memiliki ketahanan kimia cukup baik, larut dalam larutan asam tetapi tidak larut dalam basa dan ikatan silang
kitosan memiliki sifat tidak larut dalam media campuran asam dan basa, memiliki reaktivitas kimia yang tinggi karena mengandung gugus -OH dan gugus
-NH
2
Muzzarelli, 1985. Tetapi menurut Kumar et al., 2000 kitosan mempunyai sifat yang lebih spesifik yaitu dengan adanya sifat bioaktif,
biokomposit, pengkelat, antibakteria dan dapat terdegradasi.
Keberadaan gugus amina bebas dan hidroksil menjadikan kitosan sebagai polisakarida yang reaktif untuk adsorpsi dan dapat berinteraksi dengan molekul
yang bermuatan negatif. Kitosan sering digunakan sebagai adsorben pada ion logam dan spesies organik. Hal ini disebabkan oleh adanya gugus amina dan
gugus hidroksil dari rantai kitosan yang dapat dijadikan sebagai tempat untuk berkoordinasi dan bereaksi Lee, et al. 2009.
2.4.2. Kegunaan Kitosan
Menurut Robert 1992, kitosan mudah mengalami degradasi secara biologis, tidak beracun dan baik sebagai flokulan dan koagulan serta mudah membentuk
membran atau film. Kitosan merupakan suatu biopolymer alam yang reaktif yang dapat melakukan perubahan-perubahan kimia. Kitosan digunakan dalam berbagai
bidang, misalnya 1 dalam industri kertas, kaca, kain, pewarna 2 dalam industri kosmetik 3 dalam bidang pertanian dan makanan 4 dalam industri semen 5
dalam bidang kesehatan 6 untuk penyerapan ion logam. Kitosan juga memiliki kegunaan yang beragam seperti: bahan perekat, adiktif untuk kertas dan tekstil,
penjernihan air minum, serta untuk mempercepat penyembuhan luka, memperbaiki sifat pengikatan warna.
Universitas Sumatera Utara
2.4.3. Kemampuan Kitosan Untuk Menyerap Logam
Kemampuan kitosan untuk mengikat logam dengan cara pengkhelat adalah dihubungan dengan kadar nitrogen yang tinggi pada rantai polimernya. Kitosan
mempunyai satu kumpulan amino linier bagi setiap unit glukosa. Kumpulan amino ini mempunyai sepasang electron yang dapat berkoordinat atau membentuk
ikatan-ikatan aktif dengan kation-kation logam. Unsur nitrogen pada setiap monomer kitosan dikatakan sebagai gugus yang aktif berkoordinat dengan kation
logam Hutahaean, 2001.
Interaksi kitosan dengan ion logam terjadi karena proses pengkompleksan dimana penukaran ion, penyerapan dan pengkhelatan terjadi selama proses
berlangsung. Ketiga proses tersebut tergantung dari ion logam masing-masing seperti penukaran ion logam Ca. Kitosan menunjukkan afinitas yang tinggi pada
logam transisi golongan 3, begitu pula pada logam yang bukan golongan alkali dengan konsentrasi rendah Muzzarelli, 1985.
Menurut Mc Kay 1987, kitosan mempunyai kemampuan untuk mengikat logam dan membentuk kompleks kitosan dengan logam. Contoh mekanismenya
dapat dilihat pada gambar 2.3 berikut:
2R-NH
2 +
+ Cu
2+
+ 2 Cl
-
2RNH
2
CuCl
2
Gambar 2.3 Mekanisme membentuk kompleks kitosan dengan logam
Universitas Sumatera Utara
2.5. Penggunaan Kitosan – Selulosa sebagai Adsorben
Menurut Bilal 2001 bahwa selulosa mempunyai kemampuan untuk mengadsorpsi logam berat dengan biaya yang rendah. Selain itu berdasarkan
percobaan sebelumnya telah diketahui bahwa kayu dan komponennya, seperti selulosa, lignin, hemiselulosa, dan sebagainya, telah digunakan dalam industri
perawatan air untuk menghilangkan logam berat seperti CuII, PbII, CdII, CrIII dan sebagainya. Disisi lain, penghilangan ion logam berat dari air buangan
dan limbah cair industi telah memberikan banyak perhatian selama beberapa tahun terakhir ini. Hal tersebut disebabkan karena ion logam tersebut telah
menyebabkan masalah kesehatan dalam kehidupan manusia dan hewan.
Kitosan murni pada umumnya digunakan sebagai biosorben logam berat dalam bentuk serpihan dan serbuk, sedangkan bentuk kitosan termodifikasi
meliputi kitosan ikat silang dan dipadukan dengan material pendukung selulosa menjadi hidrogel kitosan-selulosa Bai et al.2005. Selulosa dipilih sebagai bahan
pendukung karena termasuk bahan biopolimer dengan struktur kimiawi yang mirip dengan kitosan, dimana kemiripan struktur kimiawi kitosan dan selulosa
akan menjadikan kedua biopolimer bersifat kompatibel dan mempunyai gaya adhesi yang baik.
Kemampuan adsorpsi kitosan terhadap logam berat sangat dipengaruhi oleh sifat fisika-kimiawi kitosan. Kitosan tak berikat silang mempunyai kapasitas
adsorpsi lebih besar dari pada kitosan berikat silang, tetapi kitosan berikat silang mempunyai ketahanan fisik terhadap asam yang lebih baik dari pada kitosan tak
berikat silang Wan, et al. 1998.
Universitas Sumatera Utara
2.6. Gel
Kategori