Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal Dari Kulit Rotan Dengan Plasticizer Gliserol dan Co-Plasticizer Asam Sitrat Dalam Pembuatan Biokomposit Berbahan Dasar Pati Sagu (Metroxylon Sp)
PENGARUH PENAMBAHAN SELULOSA
NANOKRISTAL DARI KULIT ROTAN DENGAN
PLASTICIZER GLISEROL DAN CO-PLASTICIZER
ASAM SITRAT DALAM PEMBUATAN BIOKOMPOSIT
BERBAHAN DASAR PATI SAGU
(Metroxylon sp)
SKRIPSI
OLEH
YAYANG AFANDY
130405084
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
AGUSTUS 2017
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN SELULOSA
NANOKRISTAL DARI KULIT ROTAN DENGAN
PLASTICIZER GLISEROL DAN CO-PLASTICIZER
ASAM SITRAT DALAM PEMBUATAN BIOKOMPOSIT
BERBAHAN DASAR PATI SAGU
(Metroxylon sp)
SKRIPSI
OLEH
YAYANG AFANDY
130405084
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
AGUSTUS 2017
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi
dengan judul “Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal Dari Kulit Rotan
Dengan Plasticizer Gliserol Dan Co-Plasticizer Asam Sitrat Dalam Pembuatan
Biokomposit Berbahan Dasar Pati Sagu (Metroxylon Sp)”, berdasarkan hasil
penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar sarjana teknik.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1.
Dr. Halimatuddahliana, ST, M.Sc selaku Dosen Pembimbing atas
kesabarannya dalam membimbing penulis pada penyusunan dan penulisan
skripsi ini.
2.
Prof. Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc dan M. Hendra S. Ginting, ST, MT selaku
Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun
dalam penulisan skripsi ini.
3.
Ir. Bambang Trisakti, M.Si selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4.
Maya Sarah, ST, MT, Ph.D, IPM selaku Ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5.
Dr. Ir. Lilis Sukeksih, M.Sc selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah
membimbing penulis dalam hal akademik selama kuliah di Teknik Kimia USU.
6.
Seluruh staf Dosen Teknik Kimia USU, yang telah mendidik dan membagikan
ilmu kepada penulis selama perkuliahan.
7.
Pegawai Departemen Teknik Kimia USU, yang telah membantu penulis dalam
hal administrasi selama perkuliahan.
8.
M. Thoriq Al Fath, selaku partner penelitian penulis.
iii
Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga
skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan,
Agustus 2017
Penulis
Yayang Afandy
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
1.
Ayah Suprayetno dan Ibunda Emi Rita Agustina, mereka adalah orang tua
terhebat yang telah membesarkan, mendidik dan mendukung dengan penuh
kesabaran dan kasih sayang.
2.
Keluarga Besar Kakek Sayuti dan Nenek Hj. Nur Wasiah dan Keluarga Besar
Kakek Wagimin dan Nenek Supinah, terima kasih atas pengorbanan, nasehat
dan do’a yang tiada hentinya yang telah kalian berikan selama ini.
3.
Para guru yang telah mendidik dan membimbing saya dari mulai TK, SD,
SMP dan SMA, serta para dosen.
4.
Sahabat sekaligus keluarga terbaik selama di Teknik Kimia Universitas
Sumatera Utara, khususnya seluruh mahasiswa/i stambuk 2013 tanpa
terkecuali yang telah banyak memberikan banyak dukungan, semangat, do’a,
pembelajaran hidup, dan kenangan tidak terlupakan kepada penulis.
5.
Seluruh mahasiswa Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara baik junior
maupun senior yang telah banyak memberi dukungan kepada penulis untuk
menyelesaikan skripsi ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Yayangg Afandy
NIM : 130405084
Tempat/Tgl. Lahir : Medan, 08 Desember 1995
Nama orang tua : Suprayetno
Emirita Agustina
Alamat orang tua :
Jl. Medan Binjai km. 12 No. 20
Asal sekolah
SD Panca Budi Medan, tahun 2001-2007
SMP Negeri 1 Medan, tahun 2007-2010
SMA Negeri 1 Medan, tahun 2010-2013
Pengalaman organisasi/kerja :
1. Anggota Covalen Study Group Teknik Kimia USU
2. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia USU
3. Kerja Praktek di PT Perkebunan Nusantara IV PKS Pabatu
Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah:
1. Characterization and Tensile Properties of Nanocrystalline Cellulose
from Rattan Biomass Reinforced Sago Starch Biocomposites
vi
Universitas Sumatera Utara
The Effect of Nanocrystalline Cellulose from Rattan Biomass with
Glycerol as Plasticizer and Citric Acid as Co-Plasticizer Addition
Reinforced Sago Starch Biocomposite
ABSTRACT
Rattan biomass is the one bioresources of cellulose which contains 37,6% cellulose
content. The high cellulose contents of biomass rattan make it a source of
nanocrystalline cellulose as a filler in biocomposite. The aim of this research are to
obtain the characterization of nanocrystalline cellulose each Transmission Electron
Microscope (TEM), X-Ray Diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FTIR).
And this research studied about the effect of filler loading of nanocrystalline cellulose
from biomass rattan, plasticizer glicerol and co-plasticizer citric acid addition on sago
starch biocomposite. The characterization are Scanning Electron Microscope (SEM),
Fourier Transform Infrared (FTIR), density, tensile strength, elongation at break, and
water uptake. Isolation of nanocrystalline cellulose from biomass rattan using
chemical and mechanical method by acid hydrolysis process with sulfuric acid 45%,
ultrasonication for 10 minutes, and filtration with dialysis membrane. Sago starch
biocomposites were prepared using a solution casting method, which includes 1–4
wt% nanocrystalline cellulose from rattan biomass as fillers, 10-40 wt% citric acid as
co-plasticizer and 30 wt% glycerol as plasticizer. The results of Transmission Electron
Microscope (TEM) and X-Ray Diffraction (XRD) characteristic of nanocrystalline
cellulose show diameter of nanocrystalline cellulose was 10-100 nm with around shape
and 84.46% of crystallinity index. Fourier Transform Infrared (FTIR) and chemical
composition analysis demonstrated that lignin and hemicellulose structures were
successfully removed. The results of mechanical properties were supported by
Scanning Electron Microscopy (SEM) showed that nanocrystalline cellulose (NCC)
was uniformly distributed on the sago starch matrix and FTIR of biocomposite with
nanocrystalline cellulose (NCC) and citric acid addition resulted in a sharp peak
absorption compared to bioplastics. This suggests that nanocrystalline cellulose (NCC)
and citric acid have been successfully binding to starch groups. The results showed the
highest density and tensile strength values were 0.28 gram/cm3 and 1,76 MPa obtained
at an additional of 3 wt% nanocrystalline cellulose (NCC) and 30 wt% citric acid. The
best value of elongation at break was 32,48% obtained at 1 wt% nanocrystalline
cellulose (NCC) and 30 wt% citric acid addition. The lowest water absorption was
14,81% obtained at an additional of 3 wt% nanocrystalline cellulose from rattan
biomass and 10 wt% citric acid.
Keywords: biocomposite, biomass rattan, citric acid, nanocrystalline cellulose, sago
starch.
vii
Universitas Sumatera Utara
Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal Dari Kulit Rotan
Dengan Plasticizer Gliserol Dan Co-Plasticizer Asam Sitrat Dalam
Pembuatan Biokomposit Berbahan Dasar Pati Sagu
(metroxylon sp)
ABSTRAK
Selulosa merupakan sumber daya alami yang melimpah, salah satu sumber selulosa
adalah kulit rotan yang mengandung 37,6% selulosa, sehingga berpotensi untuk
digunakan sebagai bahan baku selulosa nanokristal (NCC) yang dimanfaatkan sebagai
pengisi dalam pembuatan biokomposit. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
mengetahui karakteristik selulosa nanokristal meliputi analisis TEM (Transmission
Electron Microscope), XRD (X-Ray Diffraction) dan FTIR (Fourier Transform
Infrared). Serta untuk mengetahui pengaruh penambahan selulosa nanokristal dari
kulit rotan dengan plasticizer gliserol dan co-plasticizer asam sitrat terhadap
karakteristik biokomposit pati sagu meliputi analisis SEM (Scanning Electron
Microscope), FTIR (Fourier Transform Infrared), densitas (density), kekuatan tarik
(tensile strength), pemanjangan saat putus (elongation at break), dan penyerapan air
(water uptake). Isolasi selulosa nanokristal menggunakan metode kimiawi dan
mekanik dengan proses hidrolisis asam menggunakan asam sulfat 45% dan
ultrasonikasi selama 10 menit dan dilanjutkan dengan proses filtrasi menggunakan
membran dialisis. Pembuatan biokomposit menggunakan metode casting, dimana
dilakukan penambahan bahan aditif ke dalam matriks pati sagu dengan penambahan
1-4 wt% selulosa nanokristal kulit rotan sebagai pengisi, 10-40 wt% asam sitrat
sebagai co-plasticizer dan 30 wt% gliserol sebagai plasticizer. Hasil analisis TEM
(Transmission Electron Microscope) dan XRD (X-Ray Diffraction) selulosa
nanokristal menunjukkan selulosa nanokristal memiliki diameter 10-100 nm dengan
kristalinitas 84,46%. Hasil analisis FTIR (fourier transform infrared) menunjukkan
bahwa hemiselulosa dan lignin telah berhasil dihilangkan. Hasil uji mekanik
selanjutnya didukung oleh analisis SEM (Scanning Electron Microscopy) yang
menunjukkan selulosa nanokristal (NCC) terdistribusi secara merata pada biokomposit
dan analisis FTIR (Fourier Transform Infrared) biokomposit dengan penambahan
selulosa nanokristal (NCC) dan asam sitrat menghasilkan puncak serapan yang tajam
dibandingkan dengan bioplastik. Hal ini menunjukkan bahwa selulosa nanokristal
(NCC) dan asam sitrat telah berhasil berikatan dengan gugus pati. Hasil analisis
densitas (density) dan kuat tarik (tensile strength) terbaik adalah 0,28 gram/cm3 dan
1,76 MPa yang diperoleh pada penambahan selulosa nanokristal (NCC) 3% dan asam
sitrat 30%. Nilai terbaik dari pemanjangan saat putus (elongation at break) dan
penyerapan air (water uptake) adalah 32,48% dan 14,81% yang diperoleh pada
penambahan 1% selulosa nanokristal (NCC) dan 30% asam sitrat.
Kata kunci : asam sitrat, biokomposit, kulit rotan, selulosa nanokristal, pati sagu.
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRCT
vii
ABSTRAK
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR TABEL
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
xvii
DAFTAR SINGKATAN
xix
DAFTAR ISTILAH/SIMBOML
xx
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
4
1.3 TUJUAN PENELITIAN
4
1.4 MANFAAT PENELITIAN
4
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
5
TINJAUAN PUSTAKA
7
2.1 KOMPOSIT
7
2.1.1 Matriks
7
2.1.2 Reinforcement (Penguat)
7
2.2 BIOKOMPOSIT
8
2.3 BIOPLASTIK
8
2.4 SAGU
11
2.5 PATI
12
2.6 ROTAN
13
2.7 SELULOSA
14
ix
Universitas Sumatera Utara
2.8 SELULOSA NANOKRISTAL
16
2.9 GLISEROL
17
2.10 ASAM SITRAT
18
2.11 KARAKTERISASI HASIL PENELITIAN
19
2.11.1 Karakterisasi Bioplastik dan Selulosa Nanokristal
BAB III
19
METODOLOGI PENELITIAN
24
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
24
3.2 ALAT DAN BAHAN
24
3.2.1 Alat
24
3.2.2 Bahan
25
3.2.2.1 Bahan yang digunakan dalam Pembuatan
Selulosa Nanokristal
25
3.2.2.2 Bahan yang digunakan dalam Pembuatan
Biokomposit
25
3.3 PROSEDUR PENELITIAN SELULOSA NANOKRISTAL
3.3.1 Prosedur Pembuatan Selulosa Nanokristal
25
25
3.3.1.1 Prosedur Preparasi Serat Kulit Rotan
25
3.3.1.2 Prosedur Ekstraksi α-Selulosa dari Kulit Rotan
25
3.3.1.3 Prosedur Isolasi Selulosa Nanokristal dari
α-Selulosa
26
3.4 PROSEDUR PENELITIAN BIOKOMPOSIT
27
3.4.1 Prosedur Pembuatan Biokomposit Pati Sagu
3.5 FLOWCHART PERCOBAAN
27
28
3.5.1 Flowchart Pembuatan Selulosa Nanokristal
28
3.5.1.1 Flowchart Preparasi Serat Kulit Rotan
28
3.5.1.2 Flowchart Ekstraksi α-Selulosa dari Kulit Rotan
29
3.5.1.3 Flowchart Isolasi Selulosa Nanokristal dari
α-Selulosa
30
3.5.2 Flowchart Pembuatan Biokomposit
31
3.6 ANALISA PRODUK BIOKOMPOSIT DAN SELULOSA
NANOKRISTAL
32
3.6.1 Analisis Transmission Electron Microscope (TEM)
32
x
Universitas Sumatera Utara
3.6.2 Karakterisasi Scanning Electron Microscope (SEM)
32
3.6.3 Karakterisasi X-Ray Diffraction (XRD)
33
3.6.4 Karakterisasi Fourier Transform Infra-Red (FTIR)
33
3.6.5 Uji Densitas Dengan Standar ASTM D72-91, 1991
33
3.6.6 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Dengan Standar
ASTM D638
34
3.6.7 Prosedur Analisa Sifat Pemanjangan pada Saat Putus
(Elongation at Break)
34
3.6.8 Uji Penyerapan Air Dengan Standar ASTM D570-98
BAB IV
34
HASIL DAN PEMBAHASAN
37
4.1 ANALISIS SELULOSA NANOKRISTAL
37
4.1.1 Analisis Transform Electron Microscope (TEM) Selulosa
Nanokristal (NCC)
37
4.1.2 Analisis X-Ray Diffraction (XRD) Selulosa
Nanokristal (NCC)
41
4.1.3 Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR) Selulosa
Nanokristal (NCC)
43
4.2 ANALISIS BIOKOMPOSIT
46
4.2.1 Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR) Bioplastik
Dan Biokomposit dengan Pengisi Selulosa Nanokrisal
(NCC) dan Co-Plasticizer Asam Sitrat
46
4.2.2 Analisis Scanning Electron Microscope (SEM)
48
4.2.3 Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC)
Dan Asam Sitrat Terhadap Densitas Biokomposit
50
4.2.4 Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC)
Dan Asam Sitrat Terhadap Sifat Kuat Tarik (Tensile
Strength) Biokomposit
52
4.2.5 Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC)
Dan Asam Sitrat Terhadap Pemangjangan Saat Putus
(Elongation at Break) Biokomposit
55
4.2.4 Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC)
Dan Asam Sitrat Terhadap Penyerapan Air (Water
xi
Universitas Sumatera Utara
Uptake) Biokomposit
BAB V
57
KESIMPULAN DAN SARAN
60
5.1 KESIMPULAN
60
5.2 SARAN
61
DAFTAR PUSTAKA
62
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
13
Gambar 2.1
Struktur Molekul Amilosa dan Amilopektin
Gambar 2.2
Struktur Selulosa
14
Gambar 2.3
Struktur Gliserol
17
Gambar 2.4
Struktur Asam Sitrat
18
Gambar 3.1
Flowchart Preparasi Serat Kulit Rotan
28
Gambar 3.2
Flowchart Ekstraksi α-Selulosa dari Kulit Rotan
29
Gambar 3.3
Flowchart Isolasi Selulosa Nanokristal dari α-Selulosa
31
Gambar 3.4
Flowchart Pembuatan Biokomposit Pati Sagu
32
Gambar 3.5
Flowchart Densitas
33
Gambar 3.6
Flowchart Analisis Penyerapan Air
35
Gambar 4.1
Hasil Analisis Transmission Electron Microscope (TEM)
dari Selulosa Nanokristal (NCC)
37
Gambar 4.2
Reaksi Delignifikasi Dengan Penambahan Alkali
38
Gambar 4.3
Reaksi Hidrolisis Selulosa
39
Gambar 4.4
Analisis Kristalinitas XRD Selulosa Nanokristal dari Kulit
Rotan
41
Gambar 4.5
Ilustrasi Proses Penghilangan Bagian Amorf Selulosa
42
Gambar 4.6
Hasil Analisis FT-IR Kulit Rotan Dan Selulosa Nanokristal
(NCC)
Gambar 4.7
43
Hasil Analisis FT-IR Bioplastik Tanpa Asam Sitrat dan
NCC dan Biokomposit dengan Asam Sitrat dan NCC
Gambar 4.8
46
Analisis Morfologi Permukaan (a) Pati Sagu (b) Bioplastik
(c) Biokomposit dengan Penambahan NCC 1% dan Asam
Sitrat 10% (d) Biokomposit dengan Penambahan NCC 3%
dan Asam Sitrat 30%
Gambar 4.9
48
Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC) Dan
Asam Sitrat Terhadap Densitas Biokomposit
50
xiii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.10
Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC) Dan
Asam Sitrat Terhadap Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
Biokomposit
52
Gambar 4.11
Skema Ikatan Hidrogen Selulosa Nanokristal
53
Gambar 4.12
Ilustrasi Pembentukan Ikatan Hidrogen antara Selulosa dan
54
Asam Sitrat
Gambar 4.13
Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC) Dan
Asam Sitrat Terhadap Pemanjangan saat Putus (Elongation
at Break) Biokomposit
Gambar 4.14
55
Pengaruh Waktu Terhadap Sifat Penyerapan Air Pada
57
Selulosa Nanokristal (NCC) 1%
Gambar 4.15
Pengaruh Waktu Terhadap Sifat Penyerapan Air Pada
Asam Sitrat 10%
Gambar 4.16
58
Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC) dan
Asam Sitrat Terhadap Sifat Penyerapan Air Biokomposit
59
Gambar C.1
Bahan Baku Kulit Rotan
78
Gambar C.2
Proses Delignifikasi Menggunakan HNO3
78
Gambar C.3
Proses Alkalisasi Menggunakan NaOH 17,5%
79
Gambar C.4
Proses Pemutihan I Menggunakan NaOCl
79
Gambar C.5
Proses Pemutihan II Menggunakan H2O2
79
Gambar C.6
Alfa Selulosa Kulit Rotan
80
Gambar C.7
Proses Hidrolisis Asam Menggunakan Asam Sulfat 45%
80
Gambar C.8
Proses Sentrifugasi dengan Kecepatan 10.000 rpm
80
Gambar C.9
Proses Ultrasonikasi
81
Gambar C.10
Proses Filtrasi Menggunakan Membran Dialisis
81
Gambar C.11
Selulosa Nanokristal
81
Gambar C.12
Proses Pembuatan Biopkomposit
82
Gambar C.13
Produk Biokomposit
82
Gambar D.1
Hasil Analisis Transform Electron Microscope (TEM)
84
Selulosa Nanokristal (NCC) Kulit Rotan
Gambar D.2
Hasil Analisis X-Ray Diffraction (XRD) Selulosa
84
Nanokristal (NCC)
xiv
Universitas Sumatera Utara
Gambar D.3
Hasil Analisis FT-IR Kulit Rotan
85
Gambar D.4
Hasil Analisis FT-IR Selulosa Nanokristal (NCC)
85
Gambar D.5
Hasil Analisis FT-IR Bioplastik Pati Sagu Tanpa NCC dan
86
Asam Sitrat
Gambar D.6
Hasil Analisis FT-IR Biokomposit dengan NCC dan Asam
86
Sitrat
Gambar D.7
Analisis Morfologi Permukaan (a) Biokomposit dengan
Penambahan NCC 1% dan Asam Sitrat 10% (b)
Biokomposit dengan Penambahan NCC 3% dan Asam Sitrat
Gambar D.8
30%
87
Analisis Morfologi Film Bioplastik
87
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komposisi Kimia dan Sifat Fungsional Pati Sagu
11
Tabel 2.2 Sifat Fisikokimia Gliserol pada Suhu 20 oC
18
Tabel 2.3 Sifat Fisikokimia Asam Sitrat
19
Tabel 4.1 Daerah Absorbansi Gugus Fungsi dari Kulit Rotan dan Selulosa
Nanokristal Kulit Rotan
41
Tabel A.1 Data Hasil Analisis Densitas (Density)
69
Tabel A.2 Data Hasil Analisis Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
70
Tabel A.3 Data Hasil Analisis Pemanjangan Pada Saat Putus (Elongation
at Break)
71
Tabel A.4 Data Hasil Analisis Penyerapan Air (Water Uptake)
72
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN
70
L1.1
Data Hasil Densitas (Density)
70
L1.2
Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
71
L1.3
Data Hasil Pemanjangan Saat Putus (Elongation at Break) 72
L1.4
Data Hasil Penyerapan Air (Water Uptake)
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN
73
74
L2.1
Perhitungan Pembuatan Biokomposit
74
L2.2
Perhitungan Ukuran Selulosa Nanokristal dari Hasil Tem 75
L2.3
Perhitungan Indeks Kristalinitas Dari Hasil XRD
L2.4
Perhitungan Densitas (Density) Biokomposit Dengan
75
penambahan selulosa nanokristal (NCC) dan Asam Sitrat 76
L2.5
Perhitungan Sifat Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
Biokomposit Dengan penambahan selulosa nanokristal
(NCC) dan Asam Sitrat
L2.6
76
Perhitungan Pemanjangan Saat Putus (Elongation at Break)
Biokomposit Dengan penambahan selulosa nanokristal
(NCC) dan Asam Sitrat
L2.7
77
Perhitungan Penyerapan Air (Water Uptake) Biokomposit
Dengan penambahan selulosa nanokristal (NCC)
dan Asam Sitrat
77
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN
78
L3.1
Bahan Baku
78
L3.2
Proses Delignifikasi
78
L3.3
Proses Alkalisasi
79
L3.4
Proses Pemutihan I
79
L3.5
Proses Pemutihan II
79
L3.6
Alfa Selulosa
80
L3.7
Proses Hidrolisis Asam
80
L3.8
Proses Sentrifugasi
80
xvii
Universitas Sumatera Utara
L3.9
Proses Ultrasonikasi
81
L3.10 Proses Filtrasi
81
L3.11 Selulosa Nanokristal
81
L3.12 Proses Pembuatan Biokomposit
82
L3.13 Produk Biokomposit
82
L3.14 Produk Biokomposit Bebagai Variasi
82
LAMPIRAN 4 HASIL PENGUJIAN LAB ANALISIS DAN INSTRUMENTASI 84
L4.1
Hasil Analisis Transform Electron Microscope (TEM)
Selulosa Nanokristal (NCC
L4.2
84
Hasil Analisis X-Ray Diffraction (XRD) Selulosa
Nanokristal (NCC
L4.3
84
Hasil Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR) Kulit
Rotan
L4.4
85
Hasil Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR) Selulosa
Nanokrisal (NCC)
L4.5
85
Hasil Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR)
Bioplastik
L4.6
Hasil
86
Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR)
Biokomposit
L4.7
86
Hasil Analisis Scanning Electron Microscope (SEM)
Biokomposit
L4.8
87
Hasil Analisis Scanning Electron Microscope (SEM)
Bioplastik
87
xviii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
ASTM
American Standard Testing Method
FTIR
Fourier Transform Infra-Red
NCC
Selulosa Nanokristal
SEM
Scanning Electron Microscope
TEM
Transmission Electron Microscope
XRD
X-Ray Diffraction
xix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISTILAH/SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
Ao
luas penampang awal
mm2
CrI
Derajat relatif kristalinitas
%
F maks
Gaya tarik yang diberikan pada spesimen
N
I
Intensitas pada XRD
-
I002
Intensitas maksimum pada 2θ (220)
-
Iam
Intensitas minimum pada 2θ (120 - 180)
-
L0
Panjang awal
cm
W
Berat sampel setelah direndam air
gram
W0
Berat sampel kering
gram
∆l
Perubahan panjang
cm
σ
Kekuatan tarik
MPa
xx
Universitas Sumatera Utara
NANOKRISTAL DARI KULIT ROTAN DENGAN
PLASTICIZER GLISEROL DAN CO-PLASTICIZER
ASAM SITRAT DALAM PEMBUATAN BIOKOMPOSIT
BERBAHAN DASAR PATI SAGU
(Metroxylon sp)
SKRIPSI
OLEH
YAYANG AFANDY
130405084
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
AGUSTUS 2017
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH PENAMBAHAN SELULOSA
NANOKRISTAL DARI KULIT ROTAN DENGAN
PLASTICIZER GLISEROL DAN CO-PLASTICIZER
ASAM SITRAT DALAM PEMBUATAN BIOKOMPOSIT
BERBAHAN DASAR PATI SAGU
(Metroxylon sp)
SKRIPSI
OLEH
YAYANG AFANDY
130405084
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
AGUSTUS 2017
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi
dengan judul “Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal Dari Kulit Rotan
Dengan Plasticizer Gliserol Dan Co-Plasticizer Asam Sitrat Dalam Pembuatan
Biokomposit Berbahan Dasar Pati Sagu (Metroxylon Sp)”, berdasarkan hasil
penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar sarjana teknik.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1.
Dr. Halimatuddahliana, ST, M.Sc selaku Dosen Pembimbing atas
kesabarannya dalam membimbing penulis pada penyusunan dan penulisan
skripsi ini.
2.
Prof. Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc dan M. Hendra S. Ginting, ST, MT selaku
Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun
dalam penulisan skripsi ini.
3.
Ir. Bambang Trisakti, M.Si selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4.
Maya Sarah, ST, MT, Ph.D, IPM selaku Ketua Departemen Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5.
Dr. Ir. Lilis Sukeksih, M.Sc selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah
membimbing penulis dalam hal akademik selama kuliah di Teknik Kimia USU.
6.
Seluruh staf Dosen Teknik Kimia USU, yang telah mendidik dan membagikan
ilmu kepada penulis selama perkuliahan.
7.
Pegawai Departemen Teknik Kimia USU, yang telah membantu penulis dalam
hal administrasi selama perkuliahan.
8.
M. Thoriq Al Fath, selaku partner penelitian penulis.
iii
Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga
skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan,
Agustus 2017
Penulis
Yayang Afandy
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
1.
Ayah Suprayetno dan Ibunda Emi Rita Agustina, mereka adalah orang tua
terhebat yang telah membesarkan, mendidik dan mendukung dengan penuh
kesabaran dan kasih sayang.
2.
Keluarga Besar Kakek Sayuti dan Nenek Hj. Nur Wasiah dan Keluarga Besar
Kakek Wagimin dan Nenek Supinah, terima kasih atas pengorbanan, nasehat
dan do’a yang tiada hentinya yang telah kalian berikan selama ini.
3.
Para guru yang telah mendidik dan membimbing saya dari mulai TK, SD,
SMP dan SMA, serta para dosen.
4.
Sahabat sekaligus keluarga terbaik selama di Teknik Kimia Universitas
Sumatera Utara, khususnya seluruh mahasiswa/i stambuk 2013 tanpa
terkecuali yang telah banyak memberikan banyak dukungan, semangat, do’a,
pembelajaran hidup, dan kenangan tidak terlupakan kepada penulis.
5.
Seluruh mahasiswa Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara baik junior
maupun senior yang telah banyak memberi dukungan kepada penulis untuk
menyelesaikan skripsi ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Yayangg Afandy
NIM : 130405084
Tempat/Tgl. Lahir : Medan, 08 Desember 1995
Nama orang tua : Suprayetno
Emirita Agustina
Alamat orang tua :
Jl. Medan Binjai km. 12 No. 20
Asal sekolah
SD Panca Budi Medan, tahun 2001-2007
SMP Negeri 1 Medan, tahun 2007-2010
SMA Negeri 1 Medan, tahun 2010-2013
Pengalaman organisasi/kerja :
1. Anggota Covalen Study Group Teknik Kimia USU
2. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia USU
3. Kerja Praktek di PT Perkebunan Nusantara IV PKS Pabatu
Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah:
1. Characterization and Tensile Properties of Nanocrystalline Cellulose
from Rattan Biomass Reinforced Sago Starch Biocomposites
vi
Universitas Sumatera Utara
The Effect of Nanocrystalline Cellulose from Rattan Biomass with
Glycerol as Plasticizer and Citric Acid as Co-Plasticizer Addition
Reinforced Sago Starch Biocomposite
ABSTRACT
Rattan biomass is the one bioresources of cellulose which contains 37,6% cellulose
content. The high cellulose contents of biomass rattan make it a source of
nanocrystalline cellulose as a filler in biocomposite. The aim of this research are to
obtain the characterization of nanocrystalline cellulose each Transmission Electron
Microscope (TEM), X-Ray Diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared (FTIR).
And this research studied about the effect of filler loading of nanocrystalline cellulose
from biomass rattan, plasticizer glicerol and co-plasticizer citric acid addition on sago
starch biocomposite. The characterization are Scanning Electron Microscope (SEM),
Fourier Transform Infrared (FTIR), density, tensile strength, elongation at break, and
water uptake. Isolation of nanocrystalline cellulose from biomass rattan using
chemical and mechanical method by acid hydrolysis process with sulfuric acid 45%,
ultrasonication for 10 minutes, and filtration with dialysis membrane. Sago starch
biocomposites were prepared using a solution casting method, which includes 1–4
wt% nanocrystalline cellulose from rattan biomass as fillers, 10-40 wt% citric acid as
co-plasticizer and 30 wt% glycerol as plasticizer. The results of Transmission Electron
Microscope (TEM) and X-Ray Diffraction (XRD) characteristic of nanocrystalline
cellulose show diameter of nanocrystalline cellulose was 10-100 nm with around shape
and 84.46% of crystallinity index. Fourier Transform Infrared (FTIR) and chemical
composition analysis demonstrated that lignin and hemicellulose structures were
successfully removed. The results of mechanical properties were supported by
Scanning Electron Microscopy (SEM) showed that nanocrystalline cellulose (NCC)
was uniformly distributed on the sago starch matrix and FTIR of biocomposite with
nanocrystalline cellulose (NCC) and citric acid addition resulted in a sharp peak
absorption compared to bioplastics. This suggests that nanocrystalline cellulose (NCC)
and citric acid have been successfully binding to starch groups. The results showed the
highest density and tensile strength values were 0.28 gram/cm3 and 1,76 MPa obtained
at an additional of 3 wt% nanocrystalline cellulose (NCC) and 30 wt% citric acid. The
best value of elongation at break was 32,48% obtained at 1 wt% nanocrystalline
cellulose (NCC) and 30 wt% citric acid addition. The lowest water absorption was
14,81% obtained at an additional of 3 wt% nanocrystalline cellulose from rattan
biomass and 10 wt% citric acid.
Keywords: biocomposite, biomass rattan, citric acid, nanocrystalline cellulose, sago
starch.
vii
Universitas Sumatera Utara
Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal Dari Kulit Rotan
Dengan Plasticizer Gliserol Dan Co-Plasticizer Asam Sitrat Dalam
Pembuatan Biokomposit Berbahan Dasar Pati Sagu
(metroxylon sp)
ABSTRAK
Selulosa merupakan sumber daya alami yang melimpah, salah satu sumber selulosa
adalah kulit rotan yang mengandung 37,6% selulosa, sehingga berpotensi untuk
digunakan sebagai bahan baku selulosa nanokristal (NCC) yang dimanfaatkan sebagai
pengisi dalam pembuatan biokomposit. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
mengetahui karakteristik selulosa nanokristal meliputi analisis TEM (Transmission
Electron Microscope), XRD (X-Ray Diffraction) dan FTIR (Fourier Transform
Infrared). Serta untuk mengetahui pengaruh penambahan selulosa nanokristal dari
kulit rotan dengan plasticizer gliserol dan co-plasticizer asam sitrat terhadap
karakteristik biokomposit pati sagu meliputi analisis SEM (Scanning Electron
Microscope), FTIR (Fourier Transform Infrared), densitas (density), kekuatan tarik
(tensile strength), pemanjangan saat putus (elongation at break), dan penyerapan air
(water uptake). Isolasi selulosa nanokristal menggunakan metode kimiawi dan
mekanik dengan proses hidrolisis asam menggunakan asam sulfat 45% dan
ultrasonikasi selama 10 menit dan dilanjutkan dengan proses filtrasi menggunakan
membran dialisis. Pembuatan biokomposit menggunakan metode casting, dimana
dilakukan penambahan bahan aditif ke dalam matriks pati sagu dengan penambahan
1-4 wt% selulosa nanokristal kulit rotan sebagai pengisi, 10-40 wt% asam sitrat
sebagai co-plasticizer dan 30 wt% gliserol sebagai plasticizer. Hasil analisis TEM
(Transmission Electron Microscope) dan XRD (X-Ray Diffraction) selulosa
nanokristal menunjukkan selulosa nanokristal memiliki diameter 10-100 nm dengan
kristalinitas 84,46%. Hasil analisis FTIR (fourier transform infrared) menunjukkan
bahwa hemiselulosa dan lignin telah berhasil dihilangkan. Hasil uji mekanik
selanjutnya didukung oleh analisis SEM (Scanning Electron Microscopy) yang
menunjukkan selulosa nanokristal (NCC) terdistribusi secara merata pada biokomposit
dan analisis FTIR (Fourier Transform Infrared) biokomposit dengan penambahan
selulosa nanokristal (NCC) dan asam sitrat menghasilkan puncak serapan yang tajam
dibandingkan dengan bioplastik. Hal ini menunjukkan bahwa selulosa nanokristal
(NCC) dan asam sitrat telah berhasil berikatan dengan gugus pati. Hasil analisis
densitas (density) dan kuat tarik (tensile strength) terbaik adalah 0,28 gram/cm3 dan
1,76 MPa yang diperoleh pada penambahan selulosa nanokristal (NCC) 3% dan asam
sitrat 30%. Nilai terbaik dari pemanjangan saat putus (elongation at break) dan
penyerapan air (water uptake) adalah 32,48% dan 14,81% yang diperoleh pada
penambahan 1% selulosa nanokristal (NCC) dan 30% asam sitrat.
Kata kunci : asam sitrat, biokomposit, kulit rotan, selulosa nanokristal, pati sagu.
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
ABSTRCT
vii
ABSTRAK
viii
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR TABEL
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
xvii
DAFTAR SINGKATAN
xix
DAFTAR ISTILAH/SIMBOML
xx
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
4
1.3 TUJUAN PENELITIAN
4
1.4 MANFAAT PENELITIAN
4
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
5
TINJAUAN PUSTAKA
7
2.1 KOMPOSIT
7
2.1.1 Matriks
7
2.1.2 Reinforcement (Penguat)
7
2.2 BIOKOMPOSIT
8
2.3 BIOPLASTIK
8
2.4 SAGU
11
2.5 PATI
12
2.6 ROTAN
13
2.7 SELULOSA
14
ix
Universitas Sumatera Utara
2.8 SELULOSA NANOKRISTAL
16
2.9 GLISEROL
17
2.10 ASAM SITRAT
18
2.11 KARAKTERISASI HASIL PENELITIAN
19
2.11.1 Karakterisasi Bioplastik dan Selulosa Nanokristal
BAB III
19
METODOLOGI PENELITIAN
24
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
24
3.2 ALAT DAN BAHAN
24
3.2.1 Alat
24
3.2.2 Bahan
25
3.2.2.1 Bahan yang digunakan dalam Pembuatan
Selulosa Nanokristal
25
3.2.2.2 Bahan yang digunakan dalam Pembuatan
Biokomposit
25
3.3 PROSEDUR PENELITIAN SELULOSA NANOKRISTAL
3.3.1 Prosedur Pembuatan Selulosa Nanokristal
25
25
3.3.1.1 Prosedur Preparasi Serat Kulit Rotan
25
3.3.1.2 Prosedur Ekstraksi α-Selulosa dari Kulit Rotan
25
3.3.1.3 Prosedur Isolasi Selulosa Nanokristal dari
α-Selulosa
26
3.4 PROSEDUR PENELITIAN BIOKOMPOSIT
27
3.4.1 Prosedur Pembuatan Biokomposit Pati Sagu
3.5 FLOWCHART PERCOBAAN
27
28
3.5.1 Flowchart Pembuatan Selulosa Nanokristal
28
3.5.1.1 Flowchart Preparasi Serat Kulit Rotan
28
3.5.1.2 Flowchart Ekstraksi α-Selulosa dari Kulit Rotan
29
3.5.1.3 Flowchart Isolasi Selulosa Nanokristal dari
α-Selulosa
30
3.5.2 Flowchart Pembuatan Biokomposit
31
3.6 ANALISA PRODUK BIOKOMPOSIT DAN SELULOSA
NANOKRISTAL
32
3.6.1 Analisis Transmission Electron Microscope (TEM)
32
x
Universitas Sumatera Utara
3.6.2 Karakterisasi Scanning Electron Microscope (SEM)
32
3.6.3 Karakterisasi X-Ray Diffraction (XRD)
33
3.6.4 Karakterisasi Fourier Transform Infra-Red (FTIR)
33
3.6.5 Uji Densitas Dengan Standar ASTM D72-91, 1991
33
3.6.6 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Dengan Standar
ASTM D638
34
3.6.7 Prosedur Analisa Sifat Pemanjangan pada Saat Putus
(Elongation at Break)
34
3.6.8 Uji Penyerapan Air Dengan Standar ASTM D570-98
BAB IV
34
HASIL DAN PEMBAHASAN
37
4.1 ANALISIS SELULOSA NANOKRISTAL
37
4.1.1 Analisis Transform Electron Microscope (TEM) Selulosa
Nanokristal (NCC)
37
4.1.2 Analisis X-Ray Diffraction (XRD) Selulosa
Nanokristal (NCC)
41
4.1.3 Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR) Selulosa
Nanokristal (NCC)
43
4.2 ANALISIS BIOKOMPOSIT
46
4.2.1 Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR) Bioplastik
Dan Biokomposit dengan Pengisi Selulosa Nanokrisal
(NCC) dan Co-Plasticizer Asam Sitrat
46
4.2.2 Analisis Scanning Electron Microscope (SEM)
48
4.2.3 Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC)
Dan Asam Sitrat Terhadap Densitas Biokomposit
50
4.2.4 Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC)
Dan Asam Sitrat Terhadap Sifat Kuat Tarik (Tensile
Strength) Biokomposit
52
4.2.5 Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC)
Dan Asam Sitrat Terhadap Pemangjangan Saat Putus
(Elongation at Break) Biokomposit
55
4.2.4 Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC)
Dan Asam Sitrat Terhadap Penyerapan Air (Water
xi
Universitas Sumatera Utara
Uptake) Biokomposit
BAB V
57
KESIMPULAN DAN SARAN
60
5.1 KESIMPULAN
60
5.2 SARAN
61
DAFTAR PUSTAKA
62
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
13
Gambar 2.1
Struktur Molekul Amilosa dan Amilopektin
Gambar 2.2
Struktur Selulosa
14
Gambar 2.3
Struktur Gliserol
17
Gambar 2.4
Struktur Asam Sitrat
18
Gambar 3.1
Flowchart Preparasi Serat Kulit Rotan
28
Gambar 3.2
Flowchart Ekstraksi α-Selulosa dari Kulit Rotan
29
Gambar 3.3
Flowchart Isolasi Selulosa Nanokristal dari α-Selulosa
31
Gambar 3.4
Flowchart Pembuatan Biokomposit Pati Sagu
32
Gambar 3.5
Flowchart Densitas
33
Gambar 3.6
Flowchart Analisis Penyerapan Air
35
Gambar 4.1
Hasil Analisis Transmission Electron Microscope (TEM)
dari Selulosa Nanokristal (NCC)
37
Gambar 4.2
Reaksi Delignifikasi Dengan Penambahan Alkali
38
Gambar 4.3
Reaksi Hidrolisis Selulosa
39
Gambar 4.4
Analisis Kristalinitas XRD Selulosa Nanokristal dari Kulit
Rotan
41
Gambar 4.5
Ilustrasi Proses Penghilangan Bagian Amorf Selulosa
42
Gambar 4.6
Hasil Analisis FT-IR Kulit Rotan Dan Selulosa Nanokristal
(NCC)
Gambar 4.7
43
Hasil Analisis FT-IR Bioplastik Tanpa Asam Sitrat dan
NCC dan Biokomposit dengan Asam Sitrat dan NCC
Gambar 4.8
46
Analisis Morfologi Permukaan (a) Pati Sagu (b) Bioplastik
(c) Biokomposit dengan Penambahan NCC 1% dan Asam
Sitrat 10% (d) Biokomposit dengan Penambahan NCC 3%
dan Asam Sitrat 30%
Gambar 4.9
48
Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC) Dan
Asam Sitrat Terhadap Densitas Biokomposit
50
xiii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.10
Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC) Dan
Asam Sitrat Terhadap Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
Biokomposit
52
Gambar 4.11
Skema Ikatan Hidrogen Selulosa Nanokristal
53
Gambar 4.12
Ilustrasi Pembentukan Ikatan Hidrogen antara Selulosa dan
54
Asam Sitrat
Gambar 4.13
Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC) Dan
Asam Sitrat Terhadap Pemanjangan saat Putus (Elongation
at Break) Biokomposit
Gambar 4.14
55
Pengaruh Waktu Terhadap Sifat Penyerapan Air Pada
57
Selulosa Nanokristal (NCC) 1%
Gambar 4.15
Pengaruh Waktu Terhadap Sifat Penyerapan Air Pada
Asam Sitrat 10%
Gambar 4.16
58
Pengaruh Penambahan Selulosa Nanokristal (NCC) dan
Asam Sitrat Terhadap Sifat Penyerapan Air Biokomposit
59
Gambar C.1
Bahan Baku Kulit Rotan
78
Gambar C.2
Proses Delignifikasi Menggunakan HNO3
78
Gambar C.3
Proses Alkalisasi Menggunakan NaOH 17,5%
79
Gambar C.4
Proses Pemutihan I Menggunakan NaOCl
79
Gambar C.5
Proses Pemutihan II Menggunakan H2O2
79
Gambar C.6
Alfa Selulosa Kulit Rotan
80
Gambar C.7
Proses Hidrolisis Asam Menggunakan Asam Sulfat 45%
80
Gambar C.8
Proses Sentrifugasi dengan Kecepatan 10.000 rpm
80
Gambar C.9
Proses Ultrasonikasi
81
Gambar C.10
Proses Filtrasi Menggunakan Membran Dialisis
81
Gambar C.11
Selulosa Nanokristal
81
Gambar C.12
Proses Pembuatan Biopkomposit
82
Gambar C.13
Produk Biokomposit
82
Gambar D.1
Hasil Analisis Transform Electron Microscope (TEM)
84
Selulosa Nanokristal (NCC) Kulit Rotan
Gambar D.2
Hasil Analisis X-Ray Diffraction (XRD) Selulosa
84
Nanokristal (NCC)
xiv
Universitas Sumatera Utara
Gambar D.3
Hasil Analisis FT-IR Kulit Rotan
85
Gambar D.4
Hasil Analisis FT-IR Selulosa Nanokristal (NCC)
85
Gambar D.5
Hasil Analisis FT-IR Bioplastik Pati Sagu Tanpa NCC dan
86
Asam Sitrat
Gambar D.6
Hasil Analisis FT-IR Biokomposit dengan NCC dan Asam
86
Sitrat
Gambar D.7
Analisis Morfologi Permukaan (a) Biokomposit dengan
Penambahan NCC 1% dan Asam Sitrat 10% (b)
Biokomposit dengan Penambahan NCC 3% dan Asam Sitrat
Gambar D.8
30%
87
Analisis Morfologi Film Bioplastik
87
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komposisi Kimia dan Sifat Fungsional Pati Sagu
11
Tabel 2.2 Sifat Fisikokimia Gliserol pada Suhu 20 oC
18
Tabel 2.3 Sifat Fisikokimia Asam Sitrat
19
Tabel 4.1 Daerah Absorbansi Gugus Fungsi dari Kulit Rotan dan Selulosa
Nanokristal Kulit Rotan
41
Tabel A.1 Data Hasil Analisis Densitas (Density)
69
Tabel A.2 Data Hasil Analisis Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
70
Tabel A.3 Data Hasil Analisis Pemanjangan Pada Saat Putus (Elongation
at Break)
71
Tabel A.4 Data Hasil Analisis Penyerapan Air (Water Uptake)
72
xvi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN
70
L1.1
Data Hasil Densitas (Density)
70
L1.2
Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
71
L1.3
Data Hasil Pemanjangan Saat Putus (Elongation at Break) 72
L1.4
Data Hasil Penyerapan Air (Water Uptake)
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN
73
74
L2.1
Perhitungan Pembuatan Biokomposit
74
L2.2
Perhitungan Ukuran Selulosa Nanokristal dari Hasil Tem 75
L2.3
Perhitungan Indeks Kristalinitas Dari Hasil XRD
L2.4
Perhitungan Densitas (Density) Biokomposit Dengan
75
penambahan selulosa nanokristal (NCC) dan Asam Sitrat 76
L2.5
Perhitungan Sifat Kekuatan Tarik (Tensile Strength)
Biokomposit Dengan penambahan selulosa nanokristal
(NCC) dan Asam Sitrat
L2.6
76
Perhitungan Pemanjangan Saat Putus (Elongation at Break)
Biokomposit Dengan penambahan selulosa nanokristal
(NCC) dan Asam Sitrat
L2.7
77
Perhitungan Penyerapan Air (Water Uptake) Biokomposit
Dengan penambahan selulosa nanokristal (NCC)
dan Asam Sitrat
77
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN
78
L3.1
Bahan Baku
78
L3.2
Proses Delignifikasi
78
L3.3
Proses Alkalisasi
79
L3.4
Proses Pemutihan I
79
L3.5
Proses Pemutihan II
79
L3.6
Alfa Selulosa
80
L3.7
Proses Hidrolisis Asam
80
L3.8
Proses Sentrifugasi
80
xvii
Universitas Sumatera Utara
L3.9
Proses Ultrasonikasi
81
L3.10 Proses Filtrasi
81
L3.11 Selulosa Nanokristal
81
L3.12 Proses Pembuatan Biokomposit
82
L3.13 Produk Biokomposit
82
L3.14 Produk Biokomposit Bebagai Variasi
82
LAMPIRAN 4 HASIL PENGUJIAN LAB ANALISIS DAN INSTRUMENTASI 84
L4.1
Hasil Analisis Transform Electron Microscope (TEM)
Selulosa Nanokristal (NCC
L4.2
84
Hasil Analisis X-Ray Diffraction (XRD) Selulosa
Nanokristal (NCC
L4.3
84
Hasil Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR) Kulit
Rotan
L4.4
85
Hasil Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR) Selulosa
Nanokrisal (NCC)
L4.5
85
Hasil Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR)
Bioplastik
L4.6
Hasil
86
Analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR)
Biokomposit
L4.7
86
Hasil Analisis Scanning Electron Microscope (SEM)
Biokomposit
L4.8
87
Hasil Analisis Scanning Electron Microscope (SEM)
Bioplastik
87
xviii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
ASTM
American Standard Testing Method
FTIR
Fourier Transform Infra-Red
NCC
Selulosa Nanokristal
SEM
Scanning Electron Microscope
TEM
Transmission Electron Microscope
XRD
X-Ray Diffraction
xix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISTILAH/SIMBOL
Simbol
Keterangan
Dimensi
Ao
luas penampang awal
mm2
CrI
Derajat relatif kristalinitas
%
F maks
Gaya tarik yang diberikan pada spesimen
N
I
Intensitas pada XRD
-
I002
Intensitas maksimum pada 2θ (220)
-
Iam
Intensitas minimum pada 2θ (120 - 180)
-
L0
Panjang awal
cm
W
Berat sampel setelah direndam air
gram
W0
Berat sampel kering
gram
∆l
Perubahan panjang
cm
σ
Kekuatan tarik
MPa
xx
Universitas Sumatera Utara