SINTESIS SUPERABSORBEN MELALUI KOPOLIMERISASI PENCANGKOKAN AKRILAMIDA PADA ONGGOK DIALDEHIDA LESTARI AINUN MARDIYAH

Transkripsi

1 2 SINTESIS SUPERABSRBEN MELALUI KPLIMERISASI PENCANGKKAN AKRILAMIDA PADA NGGK DIALDEHIDA LESTARI AINUN MARDIYAH DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUANALAM INSTITUT PERTANIAN BGR BGR 2013

2

3 2 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFRMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sintesis Superabsorben melalui Kopolimerisasi Pencangkokan Akrilamida pada nggok Dialdehida adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, September 2013 Lestari Ainun Mardiyah NIM G

4

5 2 ABSTRAK LESTARI AINUN MARDIYAH. Sintesis Superabsorben melalui Kopolimerisasi Pencangkokan Akrilamida pada nggok Dialdehida. Dibimbing oleh ZAINAL ALIM MAS UD dan M ANWAR NUR. nggok merupakan limbah industri pengolahan tapioka yang jumlahnya melimpah di Indonesia. nggok memiliki kandungan karbohidrat yang masih tinggi, terutama pati dan glukosa, yang berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku superabsorben. Penelitian ini telah membuat material superabsorben berbahan baku onggok yang dimodifikasi melalui oksidasi, dilanjutkan dengan kopolimerisasi cangkok. ksidasi dilakukan dengan natrium periodat (NaI 4 ) untuk memutus ikatan C2-C3 pada cincin glukosa. Ragam konsentrasi NaI 4 (0.01, 0.05, dan 0.10 M), waktu oksidasi (15 dan 60 menit), dan larutan pencuci (akuades, metanol, dan aseton) diterapkan untuk menghasilkan jumlah gugus aldehida (pemutusan ikatan C2-C3) yang optimum dan ketahanan terbaik produk terhadap mikrob. Kondisi oksidasi optimum ialah dengan menggunakan NaI M selama 1 jam dan dicuci dengan aseton. Proses kopolimerisasi cangkok dilakukan dengan menggunakan akrilamida, metilena-bisakrilamida, dan amonium persulfat. Produk kopolimerisasi selanjutnya disaponifikasi untuk meningkatkan kapasitas serap airnya. Hasil uji menunjukkan bahwa superabsorben dapat membengkak hingga lebih dari 400 kali bobotnya dalam akuades. Namun, kapasitas tersebut menurun dalam larutan garam serta larutan asam dan basa. Kata kunci: akrilamida, kopolimerisasi, oksidasi, onggok, superabsorben ABSTRACT LESTARI AINUN MARDIYAH. Synthesis of Superabsorbent through Grafting Copolymerization Acrylamide on nggok Dialdehyde. Supervised by ZAINAL ALIM MAS UD and M ANWAR NUR. Cassava waste pulp (onggok) from the tapioca industry is abundant in Indonesia. Cassava waste pulp still has relatively high carbohydrate content, mainly starch and glucose, which is potencial to be utilized as superabsorbent raw material. The goal of this work was to synthesize superabsorbent material from cassava waste pulp through oxidation followed by graft copolymerization. The oxidation was carried out with sodium periodate (NaI 4 ) to break the C2-C3 bond in the glucose ring. Various concentration of NaI 4 solution (0.01, 0.05, and 0.10 M), oxidation time (15 and 60 min), and washing solutions (distilled water, methanol, and acetone) were used to obtain the optimum aldehyde group amount (the optimum C2-C3 bond cleavage) and the best products resistance against microbes. ptimum oxidation were by conditions using 0.05 M NaI 4 in 1 hour and washed with acetone. Graft copolymerization process was performed by using acrylamide, methylene-bis-acrylamide, and ammonium persulfate. The copolymerization products were then saponified to increase the water absorption capacity. The test result showed that the superabsorbent could swell up to 400 times of their original weight in distilled water. However, the capacities were decreased in salt solution as well as in acid and basic solutions. Key words: acrylamide, copolymerization, onggok, oxidation, superabsorbent

6 3 SINTESIS SUPERABSRBEN MELALUI KPLIMERISASI PENCANGKKAN AKRILAMIDA PADA NGGK DIALDEHIDA LESTARI AINUN MARDIYAH Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BGR BGR 2013

7 2 Judul Skripsi : Sintesis Superabsorben melalui Kopolimerisasi Pencangkokan Akrilamida pada nggok Dialdehida Nama : Lestari Ainun Mardiyah NIM : G Disetujui oleh Dr Zainal Alim Mas ud, DEA Pembimbing I Prof (em) Dr Ir H M. Anwar Nur, MSc Pembimbing II Diketahui oleh Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS Ketua Departemen Kimia Tanggal lulus:

8

9 2 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah dengan judul Sintesis Superabsorben melalui Kopolimerisasi Pencangkokan Akrilamida pada nggok Dialdehida bertempat di Laboratorium Terpadu IPB. Shalawat dan salam disampaikan kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat, dan pengikut-nya yang tetap berada di jalan-nya hingga akhir zaman. Penulis mengucapkan terima kasih atas semua bimbingan, dukungan, dan kerja sama yang telah diberikan oleh Bapak Dr Zainal Alim Mas ud, DEA selaku pembimbing I, Bapak Prof (em) Dr Ir HM Anwar Nur, MSc selaku pembimbing II. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak M. Khotib M.Si, Bapak M. Farid M.Si, Bapak Dr Komar Sutriah, Bapak Drs Ahmad Sjahreza, Bapak Budi Arifin M.Si, Ibu Prof Tun Tedja Irawadi MS, Ibu Dr Henny Purwaningsih M.Si dan seluruh staf Laboratorium Terpadu, Institut Pertanian Bogor atas bantuan serta masukan selama penelitian berlangsung. Terima kasih tak terhingga penulis sampaikan kepada seluruh keluarga terutama Ayah, Mamah, adikku, dan seluruh teman Kimia 46 atas dukungan dan doanya. Selain itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada sahabatku Shinta Dewi PS dan teman-teman penelitian (Ka Bekti, Ka Yono, Ka Dhail, Ka Baim, Ka Rita, Ka Indah, Ka Sarah, Febri, Mia, Tama, Rahma, Noni, Tati, Rahmi, Denar, Agy, dan Fahmi) di Laboratorium Terpadu IPB atas doa dan semangatnya yang telah membantu dalam penyelesaian karya ilmiah ini. Semoga tulisan ini bermanfaat dan dapat menambah wawasan ilmu pengetahuan bagi penulis khususnya dan pembaca umumnya. Bogor, September 2013 Lestari Ainun Mardiyah

10 3 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL vii DAFTAR GAMBAR vii DAFTAR LAMPIRAN vii PENDAHULUAN 1 BAHAN DAN METDE 2 Alat dan Bahan 2 Metode 2 HASIL DAN PEMBAHASAN 4 Hasil ksidasi nggok 4 Hasil Pencangkokan dan Penautan-Silang 6 Kapasitas Serap Air Produk Superabsorben 8 SIMPULAN DAN SARAN 10 DAFTAR PUSTAKA 11 LAMPIRAN 12 RIWAYAT HIDUP 20

11 4 DAFTAR GAMBAR 1 Spektrum FTIR onggok sebelum dan setelah dioksidasi 5 2 Spektrum FTIR kopolimer pencangkokan dan penautan-silang sebelum 7 dan setelah saponifikasi 3 Pembengkakan SAP dalam akuades dengan variasi waktu 8 4 Pembengkakan SAP dalam larutan garam (NaCl) dengan variasi 9 konsentrasi 5 Pembengkakan SAP dalam larutan dengan berbagai ph 10 DAFTAR LAMPIRAN 1 Bagan alir penelitian 12 2 Reaksi kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang fraksi 13 polisakarida dalam onggok dengan akrilamida 3 Daya serap air SAP berbahan baku onggok yang dioksidasi dan 16 dikopolimerisasi sebelum dan setelah disaponifikasi 4 Daya serap SAP onggok teroksidasi-g-poliakrilamida hasil saponifikasi 17 dalam akuades dengan variasi waktu 5 Daya serap SAP onggok teroksidasi-g-poliakrilamida hasil saponifikasi 18 dalam larutan garam selama 24 jam 6 Daya serap SAP onggok teroksidasi-g-poliakrilamida hasil saponifikasi 19 dalam larutan berbagai ph selama 24 jam

12 1 PENDAHULUAN Singkong merupakan salah satu tanaman pangan di Indonesia yang produksinya pada tahun 2012 mencapai 24.2 juta ton (BPS 2012). Singkong memiliki kandungan pati yang tinggi sebagai sumber karbohidrat. Saat ini, pemanfaatan singkong sebagai produk industri lebih banyak dalam bentuk tepung tapioka atau produk makanan ringan. Beberapa industri juga mengolah singkong untuk menghasilkan produk turunan berupa sorbitol yang salah satunya dibutuhkan sebagai bahan baku dalam produksi vitamin C. Pengolahan singkong menjadi produk turunan umumnya menghasilkan produk samping berupa limbah padat (onggok) dalam jumlah besar. Dalam industri pembuatan tepung tapioka, jumlahnya dapat mencapai lebih dari 10%. Supriyadi (2009) menyebutkan bahwa untuk setiap 1 ton singkong dapat diperoleh 114 kg onggok. Selama ini onggok baru digunakan sebagai bahan baku pakan ternak, antinyamuk bakar, dan campuran saus sambal. Berdasarkan kandungannya, onggok memiliki potensi untuk dibuat menjadi produk dengan nilai tambah yang lebih tinggi. Pada dasarnya, kandungan terbesar dalam onggok ialah senyawa karbohidrat terutama pati dan glukosa. Komponen tersebut memiliki kandungan gugus hidroksil yang tinggi dan telah dimodifikasi untuk tujuan lain, salah satunya untuk membentuk material superabsorben. Akan tetapi, belum ada penelitian sebelumnya menggunakan proses oksidasi sebagai bentuk modifikasinya. Superabsorben adalah suatu material yang memiliki kemampuan dasar menyerap sejumlah tertentu air, hingga lebih dari 100 kali bobotnya (Zhang et al. 2007). Material superabsorben yang berupa polimer memiliki gugus hidrofilik yang mampu menyerap dan mempertahankan sejumlah cairan, serta mengeluarkannya dalam kondisi tertentu (Zhang et al. 2006). Polimer superabsorben (SAP) pada hakikatnya adalah polimer bertautan-silang yang mampu menyerap air ratusan kali bobot keringnya, tetapi tidak larut dalam air karena terdapat struktur 3 dimensi pada jaringan polimernya. Ciri khas SAP tersebut membuat material ini mempunyai cakupan aplikasi yang relatif luas, antara lain dapat digunakan untuk popok bayi, wadah penyimpan air di daerah kering/pertanian, sumber air pada tanaman holtikultura, pengantar obat, detoksifikasi limbah minyak, dan penyerap zat warna (Erizal 2009). Namun, kebanyakan SAP yang ada saat ini memiliki tingkat keteruraian-hayati yang rendah sehingga berpotensi merusak lingkungan. leh karena itu, banyak dikembangkan penelitian pembuatan SAP yang teruraikan secara alami berbahan dasar polimer alam seperti pati dan selulosa (Nakason et al. 2010). Polimer superabsorben dapat disintesis dengan kopolimerisasi pencangkokan untuk memodifikasi karbohidrat. Salah satu SAP yang telah dibuat dari sumber karbohidrat adalah kopolimer antara pati dan akrilamida yang disintesis menggunakan amonium persulfat dan N,N -metilena bis-akrilamida sebagai penaut-silang (Lanthong et al. 2006). Modifikasi polisakarida dalam onggok tapioka dengan kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang dengan monomer akrilamida telah dilakukan oleh Teli dan Waghmare (2009). Kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang diharapkan menghasilkan polimer yang memilki daya serap air tinggi.

13 2 Penelitian ini bertujuan membuat SAP dari bahan baku onggok yang dimodifikasi. Modifikasi onggok dilakukan dalam 2 tahap (Lampiran 1), yaitu oksidasi dan kopolimerisasi. ksidasi onggok dilakukan dengan natrium periodat (NaI 4 ) untuk memutus ikatan C C yang mengikat gugus H visinal dan mengubah kedua gugus tersebut menjadi gugus aldehida. Hasil oksidasi onggok selanjutnya akan dicangkok melalui kopolimerisasi. ksidasi pada onggok diharapkan dapat menambah tapak aktif dalam reaksi kopolimerisasi sehingga dapat meningkatkan daya serap air secara signifikan. Dalam penelitian ini, akrilamida (AAm) dan penaut-silang metilena-bis-akrilamida (MBA) digunakan untuk membentuk kopolimer cangkok dan taut-silang. Hasil penelitian ini memberikan informasi mengenai kapasitas serap air, kapasitas serap dalam larutan garam, dan kapasitas serap pada berbagai nilai ph dari SAP berbahan baku onggok yang dimodifikasi tersebut. BAHAN DAN METDE Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan adalah radas reaktor sintesis, blade stirrer, alatalat kaca, motor pengaduk, alat penghalus/penggiling, shaker, hot plate. Bahanbahan yang digunakan adalah onggok tapioka yang telah dicuci dan dikeringkan, HCl, NaI 4, NaH, air suling, metilena-bis-akrilamida (MBA), akrilamida (AAm), amonium persulfat (APS), dan gas N 2. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Terpadu, Kampus IPB Baranangsiang, Bogor pada bulan Maret hingga Agustus Metode Preparasi Sampel nggok nggok dicuci dan dikeringkan di bawah sinar matahari, kemudian dihaluskan dan diayak 100 mesh. ksidasi nggok (Margutti et al 2002) Sebanyak 10 g sampel onggok hasil preparasi ditimbang. Sementara itu, disiapkan 1000 ml larutan natrium periodat (NaI 4 ) dengan variasi konsentrasi 0.01, 0.05, dan 0.10 M. Reaksi oksidasi dilakukan pada suhu 25 ⁰C. Sampel onggok dimasukkan ke dalam wadah yang terisolasi dari cahaya, kemudian ditambahkan larutan NaI 4 dan diaduk dengan variasi waktu 15 dan 60 menit. Sampel hasil oksidasi kemudian dibilas dengan akuades hingga air bilasannya netral. Sampel dikeringkan dan disimpan di tempat yang tidak terkena cahaya langsung.

14 3 Penentuan Gugus Karbonil (Sangseethong et al. 2010) Sekitar 0.2 g sampel disuspensikan ke dalam 100 ml air distilasi. Suspensi digelatinisasi dengan penangas air selama 20 menit pada suhu 80 o C, didinginkan pada suhu 40 o C dan ph disesuaikan menjadi 3.2 dengan penambahan HCl 0.1 M. Kemudian 15 ml reagen hidroksilamina ditambahkan (reagen dibuat dengan melarutkan 25 g hidroksilamina hidroklorida dalam 100 ml NaH 0.5 M). Labu ditempatkan pada penangas air dengan suhu 40 o C selama 4 jam. Sampel dengan cepat dititrasi dengan HCl 0.1 M sampai ph menjadi 3.2. Penentuan blangko hanya menggunakan reagen hidroksilamina dengan cara yang sama. Jumlah karbonil (% b/b) dalam produk dihitung dengan menggunakan persamaan Jumlah karbonil titran blangko sampel ml HCl bobot sampel g Pencangkokan-Penautan-Silang Kopolimer Superabsorben (modifikasi Liang et al. 2009) nggok yang telah disaring 100 mesh ditimbang sebanyak 7.5 g dan ditambahkan akuades 150 ml hingga berbentuk bubur di dalam labu leher tiga yang telah dilengkapi dengan kondensor. Suspensi diaduk dengan pengaduk putar 200 rpm kemudian labu leher tiga ditempatkan di atas mantel pemanas dan campuran dipanaskan pada suhu ºC selama 30 menit sambil dialiri gas nitrogen. Setelah itu, suhu campuran diturunkan hingga ºC. Sebanyak 250 mg inisiator APS dalam 10 ml akuades dimasukkan ke dalam labu leher tiga tersebut dan diaduk selama 15 menit. Selanjutnya, campuran 22.5 g akrilamida dan 25 mg MBA yang dilarutkan dengan akuades hingga volume 200 ml ditambahkan sedikit demi sedikit. Setelah selesai, suhu reaksi dinaikkan menjadi 70 ºC selama 3 jam. Produk yang dihasilkan dicuci dengan metanol, lalu direfluks dengan aseton selama 1 jam. Setelah dikeringkan pada suhu 60 o C hingga bobotnya konstan, produk kering digiling dan disaring hingga terbentuk partikel kecil berukuran mesh. Saponifikasi (Nakason et al. 2010) Sebanyak 40 g kopolimer ditambahkan 100 ml NaH 1 M dan 100 ml akuades, lalu dipanaskan pada suhu 90 ºC selama 30 menit. Setelah dinetralkan dengan penambahan HCl 1 M, campuran dikoagulasi dan dipresipitasi dengan metanol dan etanol. Kopolimer tersaponifikasi dikeringkan pada suhu 60 ºC, kemudian digiling dan dihaluskan hingga lolos ayakan 80 mesh. Uji Kapasitas Serap Air (modifikasi Zhang et al. 2007) Sebanyak 0.1 g kopolimer (W 0 ) direndam dalam 200 ml akuades pada suhu ruang dengan variasi waktu perendaman 5, 10, 20, 30, 60, 120, 240, 480, dan 960 menit. Sampel yang telah mengembang dipisahkan dari air yang tidak terserap dan ditimbang kembali (W 1 ). Kapasitas serap air dihitung menggunakan persamaan Absorpsi = W 1 W 0 W 0 100%

15 4 Uji Kapasitas Serap Larutan Garam Sebanyak 0.1 g kopolimer (W 0 ) direndam dalam 200 ml larutan garam NaCl dengan variasi konsentrasi 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10, 0.50, dan 1.00 M pada suhu ruang selama 24 jam. Sampel yang telah mengembang dipisahkan dari larutan garam yang tidak terserap dan ditimbang kembali (W 1 ). Kapasitas absorpsi dihitung menggunakan persamaan Absorpsi = W 1 W 0 W 0 100% Uji Kapasitas Serap pada Berbagai Nilai ph Sebanyak 0.1 g kopolimer (W 0 ) direndam dalam 200 ml larutan dengan berbagai nilai ph pada suhu ruang selama 24 jam. Kisaran ph yang digunakan ialah 2 hingga 13. Larutan untuk pengaturan ph dibuat dari larutan baku NaH dan HCl dengan konsentrasi yang disesuaikan dengan larutan yang akan dibuat. Sampel yang telah mengembang dipisahkan dari larutan yang tidak terserap dan ditimbang kembali (W 1 ). Kapasitas absorpsi dihitung menggunakan persamaan Absorpsi = W 1 W 0 W 0 100% Pencirian Kopolimer Superabsorben Kopolimer superabsorben onggok-akrilamida dicirikan untuk menentukan perubahan sifat fisik dan kimianya. Kapasitas serap air ditentukan dan serapan gugus fungsi diamati dengan spektrofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR). HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil ksidasi nggok Perlakuan pendahuluan dengan mengoksidasi onggok bertujuan memutus ikatan antara C2 dan C3 pada polisakarida sebagai akibat teroksidasinya gugus H visinal. ksidasi ini akan mengubah gugus H visinal menjadi gugus aldehida. Hal ini dapat dibuktikan dengan spektrum FTIR pada Gambar 1. Terbentuknya gugus aldehida ditunjukkan oleh munculnya puncak serapan pada bilangan gelombang 1732 cm -1. Puncak serapan lainnya dalam spektrum FTIR hasil oksidasi onggok tidak menunjukkan perbedaan dengan onggok sebelum oksidasi.

16 5 Gambar 1 Spektrum FTIR onggok sebelum ( ) dan setelah dioksidasi ( ) Ragam konsentrasi oksidator (NaI 4 ), waktu oksidasi, dan larutan pencuci diujikan untuk optimisasi tahapan oksidasi onggok ini. Konsentrasi oksidator yang digunakan ialah 0.01, 0.05, dan 0.10 M; larutan pencuci yang digunakan ialah akuades, aseton, dan metanol; dengan variasi waktu 15 dan 60 menit. Hasil optimum dalam tahapan ini dipilih berdasarkan jumlah gugus karbonil (aldehida yang terbentuk), ketahanan sampel, dan efisiensi bahan. Jumlah gugus aldehida ditentukan menggunakan metode Sangseethong et al. (2010). Hasil penentuan jumlah gugus karbonil pada Tabel memperlihatkan bahwa hasil oksidasi terbaik diperoleh dengan konsentrasi oksidator 0.05 dan 0.10 M dengan waktu oksidasi 60 menit dan pembilas akhir yang digunakan ialah aseton dan akuades. Jumlah gugus aldehida yang terbentuk pada 2 konsentrasi tersebut tidak berbeda signifikan sehingga dipilih konsentrasi periodat 0.05 M sebagai konsentrasi optimum. Aseton dipilih sebagai larutan pencuci yang optimum karena sampel hasil oksidasi akan memiliki ketahanan yang lebih baik. Penggunaan larutan pencuci akuades dapat menyebabkan timbulnya mikrob pada sampel sehingga mutunya akan berkurang. Keberadaan gugus aldehida sebagai akibat teroksidasinya onggok diharapkan mampu menambah tapak aktif dalam reaksi kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang.

17 6 Tabel Hasil uji kadar karbonil dengan variasi konsentrasi oksidator, waktu oksidasi, dan larutan pencuci No [Periodat] Waktu oksidasi Gugus aldehida Larutan Pencuci (M) (menit) (% b/b) Akuades Akuades Akuades Metanol Metanol Tidak teridentifikasi Metanol Tidak teridentifikasi Aseton Aseton Aseton Akuades Akuades Akuades Hasil Pencangkokan dan Penautan-Silang nggok digunakan sebagai kerangka utama dalam kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang dengan akrilamida sebagai monomer, APS sebagai inisiator, dan MBA sebagai penaut-silang. Reaksi yang terjadi ditunjukkan pada Lampiran 2. Kondisi reaksi kopolimerisasi yang digunakan merupakan kondisi optimum yang telah dikaji dalam penelitian Amroni (2011). Kopolimerisasi dilakukan dalam kondisi gas nitrogen yang berfungsi menghilangkan oksigen dari sistem reaksi sehingga meminimumkan radikal peroksida yang dapat membentuk homopolimer dan menghambat reaksi kopolimerisasi (Kurniadi 2010). Suhu kopolimerisasi yang digunakan ialah 70 o C yang telah dilaporkan oleh Lanthong et al. (2006) dan Li et al. (2007). Tahap awal reaksi kopolimerisasi cangkok dan taut-silang melibatkan pembentukan radikal inisiator APS (NH 4 S 4 ) yang akan terbentuk dalam media larutan pada suhu C (Liang et al. 2009). Radikal APS akan menyerang gugus hidroksil yang terikat di atom C6 dan gugus aldehida pada atom C2 dan C3 pada pati. Pembentukan radikal pati ini menjadi tahap inisiasi reaksi. Radikal pati selanjutnya akan bereaksi dengan monomer akrilamida (AAm) membentuk radikal makromolekul lainnya. Tahap propagasi dimulai saat radikal makromolekul tersebut bereaksi dengan monomer AAm kedua. Pada tahap terminasi, radikal tersebut akan bereaksi dengan radikal makromolekul lainnya dan penaut-silang MBA membentuk kopolimer cangkok dan taut-silang. Lebih banyaknya tapak radikal reaktif yang terbentuk akibat adanya gugus aldehida pada onggok teroksidasi diharapkan dapat meningkatkan jumlah rantai monomer yang tercangkok dan taut-silang sehingga kopolimer hasil pencangkokan dan tautsilang dapat menyerap air lebih banyak dibandingkan dengan kopolimer tanpa perlakuan oksidasi sebelumnya. Produk kopolimerisasi dicuci dengan metanol untuk mengikat air dalam produk serta direfluks dengan aseton untuk menghilangkan homopolimer. Pengukuran daya serap air sebelum dan setelah saponifikasi memperlihatkan

18 7 kenaikan yang signifikan (Lampiran 3). Daya serap air sebelum saponifikasi untuk ulangan 1, 2, 3, 4, dan 5 berturut-turut 20.10, 22.12, 21.28, 20.62, dan g/g, sedangkan setelah saponifikasi berturut-turut , , , , dan g/g. Peningkatan daya serap air ini erat hubungannya dengan pembentukan muatan dalam sistem polimer akibat pengubahan gugus amida (-CNH 2 ) menjadi asam karboksilat (-CH) dan anionnya (-C ) (Teli dan Waghmare 2009). Hasil saponifikasi memiliki daya pembengkakan yang lebih besar, hal ini sesuai dengan yang telah dilakukan oleh Li et al. (2006) dan Nakason et al. (2010). Hasil pencangkokan juga dianalisis dengan spektrofotometer FTIR untuk menentukan telah terbentuknya SAP dan telah berlangsungnya saponifikasi (Gambar 2). Pita serapan pada bilangan gelombang 3186 dan 3278 cm -1 diduga berasal dari vibrasi ulur gugus amida dan pada 1450 cm -1 dari vibrasi tekuk N H amida. Keberadaan vibrasi gugus amida mengindikasikan bahwa SAP onggokpoliakrilamida telah berhasil dibentuk. Gambar 2 Spektrum FTIR kopolimer pencangkokan dan penautan-silang sebelum ( ) dan setelah saponifikasi ( ) Sementara keberhasilan saponifikasi ditunjukkan oleh pita serapan pada bilangan gelombang cm -1 yang berasal dari vibrasi ulur gugus karbonil simetrik dan pada 1550 cm -1 yang mengindikasikan adanya anion karboksilat. Menurut Zhang et al. (2006), puncak serapan khas untuk SAP yang telah tersaponifikasi adalah serapan anion karboksilat pada bilangan gelombang 1565 cm -1 (ulur asimetrik C ) dan 1407 cm -1 (ulur simetrik C ). Selanjutnya, keberhasilan pembuatan SAP diperiksa melalui uji pengembangan dalam akuades, dalam larutan garam, dan dalam larutan dengan berbagai nilai ph.

19 8 Kapasitas Serap Air Produk Superabsorben Produk SAP diuji kapasitas serap airnya dalam akuades, larutan garam, serta larutan asam dan basa dengan berbagai nilai ph. Kapasitas serap air produk SAP disebabkan oleh adanya interaksi ikatan hidrogen antara molekul air dan gugusgugus fungsi dalam SAP berbahan baku onggok yang dimodifikasi. Selain itu, ruang dalam struktur 3 dimensi SAP memungkinkan air untuk dapat terperangkap di dalamnya. Kapasitas serap air SAP ditunjukkan oleh nilai swelling (pembengkakan)- nya. Alur nilai pembengkakan SAP di dalam akuades terhadap waktu ditunjukkan pada Gambar 4. Terlihat bahwa semakin lama waktu perendaman, jumlah air yang terserap semakin banyak dan bobot SAP meningkat (Lampiran 4). Bobot SAP setelah direndam dalam akuades selama 24 jam menunjukkan peningkatan hingga 400 kali dari bobot awalnya. Setelah 24 jam, pembengkakan SAP belum menunjukkan nilai yang konstan. Hal ini berarti bahwa SAP masih memiliki kemampuan menyerap air lebih banyak lagi. Pembengkakan (kali) Waktu (menit) Gambar 3 Pembengkakan SAP dalam akuades dengan variasi waktu Bila dibandingkan dengan nilai kapasitas serap air pada penelitian Amroni (2011), hasil penelitian ini masih lebih kecil. Amroni (2011) melaporkan bahwa SAP berbahan baku onggok yang dikopolimerisasi dengan akrilamida tanpa didahului oksidasi dapat menyerap air hingga sekitar 1000 kali bobot awalnya. Dalam penelitian lain, kapasitas serap air SAP berbahan baku onggok yang dikopolimerisasi dengan asam akrilat tanpa didahului oksidasi mencapai sekitar 600 kali bobot awalnya (Fitriyanto 2013). Nilai kapasitas serap yang lebih kecil dalam penelitian ini dapat disebabkan oleh menurunnya polaritas SAP akibat oksidasi gugus H pada C2 dan C3 yang menghasilkan gugus aldehida. Selain itu, kemungkinan terjadinya pemutusan rantai polimer pati akibat oksidasi juga dapat menjadi faktor menurunnya kapasitas serap air SAP yang terbentuk. Pengujian SAP dalam larutan garam NaCl menunjukkan penurunan kapasitas serap air dengan meningkatnya konsentrasi NaCl (Gambar 5). Selain itu,

20 9 jika dibandingkan dengan nilai kapasitas serap air dalam akuades, kapasitas serap air dalam larutan garam lebih kecil (Lampiran 5). Superabsorben yang direndam dalam larutan garam 0.01 M selama 24 jam hanya membengkak 116 kali. Hal ini disebabkan oleh perbedaan tekanan osmotik yang lebih kecil (tidak terlalu signifikan) antara SAP dan larutan luar akibat tolakan elektrostatik anion-anion. Penurunan kapasitas serap air SAP dalam larutan garam juga ditunjukkan pada penelitian Fitriyanto (2013). Pembengkakan (kali) [NaCl] (M) Gambar 4 Pembengkakan SAP dalam larutan garam (NaCl) dengan variasi konsentrasi Sama halnya dengan dalam larutan garam, kapasitas serap air SAP dalam larutan asam dan basa juga menunjukkan nilai yang lebih kecil (Lampiran 6) dibandingkan dengan dalam akuades (Gambar 6). Daya serap mencapai nilai optimum pada larutan dengan ph 6, yaitu dengan nilai pembengkakan hingga lebih dari 400 kali. Hasil ini sesuai dengan nilai pembengkakan SAP yang direndam dalam akuades karena ph akuades juga 6. Dalam media asam, kebanyakan gugus karboksilat terprotonasi. Hal ini menurunkan tolakan antar gugus anionik sehingga rantai polimer sulit untuk mengembang. Dalam media basa, adanya ion Na yang berlebih juga mengurangi kemampuan pembengkakan dan menurunkan tolakan anion-anion karboksilat. Hal yang sama juga ditunjukkan oleh SAP berbahan baku onggok yang dikopolimerisasi dengan asam akrilat (Fitriyanto 2013), yang menghasilkan nilai optimum dalam larutan dengan ph 6.65.

21 10 pembengkakan (kali) ph Gambar 5 Pembengkakan SAP dalam larutan dengan berbagai ph Secara keseluruhan, hasil kopolimerisasi cangkok dan taut-silang pada onggok hasil oksidasi berbeda dengan pada onggok tanpa modifikasi, terutama dilihat dari daya pembengkakannya. nggok hasil oksidasi memiliki daya pembengkakan yang lebih kecil disebabkan gugus hidroksil C2 dan C3 pada onggok telah berubah menjadi aldehida. Gugus aldehida memiliki kepolaran yang lebih rendah daripada gugus hidroksil sehingga interaksi dengan molekul air cenderung lebih sedikit yang pada akhirnya menyebabkan air yang terikat atau terserap hanya sedikit. SIMPULAN DAN SARAN Polimer superabsorben (SAP) onggok dialdehida-g-poliakrilamida telah berhasil disintesis melalui kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang pada onggok teroksidasi dengan monomer akrilamida, penaut-silang metilena bisakrilamida, dan inisiator amonium peroksidisulfat. nggok dialdehida terbaik dihasilkan dari oksidasi onggok dengan NaI M selama 1 jam menggunakan aseton sebagai pembilas akhir. Kadar karbonil dalam onggok dialdehida tersebut sebesar 13.69%. Nilai kapasitas serap air SAP setelah 24 jam sebesar g/g. Perlakuan oksidasi tidak dapat meningkatkan kapasitas serap air secara signifikan. Kapasitas serap air tersebut juga menurun pada larutan garam dan larutan dengan berbagai nilai ph. Terbentuknya onggok dialdehida serta kopolimer cangkok dan taut-silang telah ditunjukkan oleh spektrum FTIR.

22 11 DAFTAR PUSTAKA Amroni M Sintesis superabsorben melalui kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang onggok dengan akrilamida [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. [BPS] Badan Pusat Statistik Statistik Industrial Indonesia Jakarta (ID): BPS. Erizal Synthesis and characterization of crosslinked polyacrylamidecarrageenan hydrogels superbasorbent prepared by gamma radiation. Indones J Chem. 10(1): Fitriyanto EB Sintesis dan pencirian superabsorben onggok-g-asam akrilat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Kurniadi T Kopolimerisasi grafting monomer asam akrilat pada onggok singkong dan karakterisasinya [tesis]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Lanthong P, Nuisin R, Kiatkamjornwong S Graft copolymerization, characterization and degradation of cassava starch-g-acrylamide/itaconic acid super-absorbents. Carbohydr Polym. 66: Li A, Zhang J, Wang A Utilization of starch and clay for preparation of superabsorbent composite. J Res Tech. 98: Liang R, Yuan H, Xi G, Zhou Q Synthesis of wheat straw-g-poly(acrylic acid) superabsorbent composite and release of urea from it. Carbohydr Polym. 77: Margutti S, Vicini S, Proietti N, Capitani D, Conio G, Pedemonte E, Segre AL Physical-chemical characterization of acrylic polymers grafted on cellulose. Polymer Nakason C, Wohmang T, Kaesaman A, Kiatkamjornwong S Preparation of cassava starch-graft-polyacrylamide super-absorbents and associated composites by reactive blending. Carbohydr Polym. 81: Sangseethong K, Termvejsatanona N, Shirothb K Characterization of physicochemical properties of hypochlorite and peroxide oxidized cassava starches. Carbohydr Polym. 82: Supriyadi nggok untuk bahan pakan. Poultry Indonesia [Internet]. [diunduh 2013 Mar 25]. Tersedia pada Indonesia.com. Teli MD, Waghmare NG Synthesis of superabsorbent from carbohydrate waste. Carbohydr Polym. 78: Zhang J, Li A, Wang A Study on superabsorbent composite. VI. Preparation, characterization and swelling behaviors of starch phosphate graft- acrylamide attapulgite superabsorbent composite. Carbohydr Polym. 65(2): Zhang J, Wang G, Wang A Preparation and properties of chitosan-g-poly (acrylic acid) montmorillonite superabsorbent nano-composite via in situ intercalative polymerization. J Ind Eng Chem Res. 46(8):

23 12 Lampiran 1 Bagan alir penelitian nggok ptimasi oksidasi nggok dialdehida Uji kadar karbonil FTIR Pencangkokan, presipitasi, refluks SAP Saponifikasi FTIR Uji kapasitas serap air dalam akuades Uji kapasitas serap air dalam larutan garam Uji kapasitas serap air dalam nilai ph berbeda

24 13 Lampiran 2 Reaksi kopolimerisasi pencangkokan dan penautan-silang fraksi polisakarida dalam onggok dengan akrilamida Tahap inisiasi

25 n 14 lanjutan Lampiran 2 Tahap propagasi (kopolimerisasi) H H 2 C H C CNH 2 H H 2 C H 2 N C CH HC C NH 2 H 2 C H 2 N C CH HC C NH 2 H 2 N C CH HC C NH 2 n

26 15 lanjutan Lampiran 2 Tahap terminasi (penautan-silang) H 2N C CH HC C NH 2 H C CH HC C H H 2N C CH HC C NH 2 H C CH HC C H CH HC CH HC C C C C H 2N NH 2 H H H H H H H H H H CH HC CH HC C C C C H 2N NH 2 H 2N NH 2 NH 2 H 2N CH HC CH HC C C C C H 2N NH 2 NH 2 H 2N CH HC CH HC C C C C H 2N NH 2 H 2 C C H C N H H 2 C N H C C H H H H H H 2N NH 2 H 2N CH HC CH HC C C C C NH 2 C C C C NH HN NH HN NH HN NH HN C C C C NH 2 H 2N CH HC CH HC C C C C H 2N NH 2 H H H H

27 16 Lampiran 3 Kapasitas serap air SAP berbahan baku onggok yang dioksidasi dan dikopolimerisasi sebelum ( ) dan setelah disaponifikasi ( ) Daya serap air (g/g) Ulangan

28 17 Lampiran 4 Kapasitas serap SAP onggok teroksidasi-g-poliakrilamida hasil saponifikasi dalam akuades dengan variasi waktu Waktu oksidasi (menit) Ulangan Bobot awal (g) Bobot akhir (g) Daya Serap (g/g) Rerata

29 18 Lampiran 5 Kapasitas serap SAP onggok teroksidasi-g-poliakrilamida hasil saponifikasi dalam larutan garam selama 24 jam [Larutan] Bobot awal Bobot Daya serap Ulangan (M) (g) akhir (g) (g/g) Rerata

30 19 Lampiran 6 Kapasitas serap SAP onggok teroksidasi-g-poliakrilamida hasil saponifikasi dalam larutan berbagai ph selama 24 jam ph larutan Ulangan Bobot awal Bobot akhir Daya serap (g) (g) (g/g) Rerata

31 20 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 22 Agustus 1991 dari Bapak Agus Salim dan Ibu Sukaesih. Penulis merupakan putri pertama dari 2 bersaudara. Penulis lulus tahun 2009 dari SMA Negeri 9 Bogor dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Ujian Talenta Mandiri IPB (UTMI) pada Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama menjalani masa perkuliahan di IPB, Penulis pernah menjadi asisten praktikum Kimia rganik 2012/2013 di Program Keahlian D3 Analisis Kimia IPB, asisten Kimia Dasar /2012, Asisten Kimia B ( ), Asisten Kimia Dasar 2 ( ) di mayor S1 Kimia IPB. Penulis pernah melakukan praktik kerja lapangan di Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Minyak dan Gas Bumi Lemigas Jakarta dengan judul laporan Uji Kandungan Sulfur dalam Pelumas Menggunakan Spektrofotometer Sinar-X Energi Dispersif.

32