BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Eksplorasi minyak bumi yang berlebihan dan kebutuhan akan energi menciptakan masalah baru bagi keberlangsungan bumi, terutama makhluk hidup yang bergantung padanya. Dalam hal ini masalah utama yang ditimbulkan adalah udara kotor yang dihasilkan dari pembakaran minyak bumi dalam bidang industri dan non-industri. Ketika pembakaran industri menyebabkan udara menjadi kotor dan ketersediaan udara bersih sedikit, timbullah masalah dalam bidang kesehatan dan lingkungan. Udara bersih yang menjadi sumber utama penopang hidup makhluk di bumi, tidak hanya manusia, hewan dan tumbuhan membutuhkan udara bersih untuk dapat hidup dan berproduksi. Jika udara bersih tidak lagi tersedia dalam jumah yang cukup, proses keberlangsungan hidup makhluk hidup akan menurun sehingga menyebabkan produksi makanan untuk manusia pun menurun. Oleh karena permasalahan polusi semakin hari semakin bertambah karena adanya kendaraan berbahan bakar minyak bumi, banyak para ilmuan akhirnya mencari teknologi baru untuk penyaring polusi sehingga polusi yang ada di udara berkurang. Untuk mengurangi masalah polusi tersebut ada beberapa teknologi yang telah ada untuk menyaring polusi. Penyaring polusi tersebut meliputi busa, fiber, kapas dan kertas penyaring. Pada awalnya penyaring fiber telah ditemukan oleh ilmuan berkebangsaan Rusia yaitu pada tahun 1936 (Berhate & Ramakrishna, 2006). Penyaring fiber tersebut digunakan untuk menjaga lingkungan dari aerosol dari nuklir aktif saat perang dunia ke-2. Penyaring berbentuk fiber ini telah dikembangkan hingga sekarang dan selalu mengalami kemajuan dan pertambahan fungsinya. Hingga saat ini penyaring fiber memiliki ukuran diameter hingga nanometer atau yang disebut sebagai nanofiber. Pada tahun 2006, Barhate & Ramakrishna menerbitkan jurnal tentang aplikasi penyaring fiber dengan fungsi 1

2 beragam seperti penyaring udara, penyaring biokatalis dan penyaring asap rokok pada batang rokok. Nanofiber adalah fiber yang memiliki ukuran dalam orde nanometer ( nm). Sejak abad ke-19 teknologi nano sangat dikembangkan di seluruh penjuru dunia. Teknologi nano menjadikan ukuran barang yang dihasilkan menjadi sangat kecil sehingga memperkecil ruang yang dibutuhkan. Nanofiber polimer dapat dibuat melalui beberapa metode, dua diantaranya adalah Direct Writing dan Elektrospinning (Pisignano, 2013). Salah satu metode Direct Writing adalah teknik Dip-Pen Nanolithography (DPN). Teknik DPN menggunakan tip AFM dan substrat bermuatan. Tip AFM memindai di atas permukaan substrat dan melapisi substrat dengan molekul organik. Ketika tip AFM memindai dan melapisi substrat terjadi interaksi elektrostatik dan difusi dari tip ke permukaan substrat. Metode elektrospinning merupakan metode murah dan efisien untuk membuat nanofiber. Elektrospinning menggunakan tegangan tinggi untuk menghasilkan nanofiber. Seperti yang diungkapkan sebelumnya, salah satu masalah yang sangat besar yang timbul saat ini adalah pencemaran lingkungan. Untuk masalah pencemaran lingkungan, nanofiber difungsikan sebagai penyaring (udara,air, maupun padat) (Thavasi, et al., 2008). Untuk nanofiber yang berbeda, mempunyai sifat, fungsi dan ketahanan yang berbeda. Dalam bidang kesehatan para ilmuan memperluas aplikasi nanofiber, diantaranya sebagai drug delivery, pengganti jaringan, dan anti bakteri. Nanofiber non-toksik dan aman bagi tubuh digunakan sebagai drug delivery (Vashisth, et al., 2014). Penyaring nanofiber memiliki jarak antar fiber yang sangat kecil hingga skala nanometer, dengan jarak sekecil ini partikel-partikel dengan orde mikrometer dapat tersaring hingga partikel yang berukuran nanometer. Molaeipour, et al. pada tahun 2014 menguji penyaring rokok yang mengandung filter nanofiber. Membran nanofiber didapatkan dari hasil elektrospinning larutan Cellulose Acetate yang ditempatkan di dalam penyaring pada ujung rokok. Hasil 2

3 Pengujian menunjukkan bahwa penyaring nanofiber memliki efisiensi lebih tinggi di banding dengan penyaring tanpa nanofiber. Atmaja, et al., 2016 telah melakukan uji penyaringan nanofiber PVA terhadap udara yang mengandung asap rokok, asap kendaraan dan asap pembuangan. Namun, aplikasi nanofiber PVA hanya untuk udara yang bebas logam berat. Agar dapat menyaring logam berat, diambahkan bahan yang mampu mengikat logam berat. Nanopartikel TiO 2 adalah salah satu material yang mampu mengikat logam berat (Mahdavi, et al., 2013). TiO 2 juga merupakan bahan fotokatalis yang telah banyak dijadikan sebagai objek penelitian. Namun, TiO 2 tidak dapat diaplikasikan dengan hanya berdiri sendiri. Ketika bubuk TiO 2 dipakai untuk penyaring udara tanpa adanya matriks, TiO 2 akan terbawa udara dan saat diaplikasikan untuk penyaring air, tidak dapat langsung diaplikasikan karena akan larut dalam air. Solusi dari kekurangan tersebut dirancanglah matriks TiO 2 berupa bahan polimer. Im, et al. pada tahun 2008 telah membuat nanofiber PAN/TiO 2 untuk aplikasi fotokatalisator. TiO 2 yang dipakai adalah bubuk anatase <25 nm. PAN merupakan polymer yang tidak bikompatibel (Senthilkumar, et al., 2013), oleh karena itu dilakukan penelitian pembuatan nanofiber PEO/TiO 2 dengan polimer Poly(ethylene oxide)(peo) sebagai alternatif lain dari polimer Poly(vinyl alcohol)(pva) yang lebih biokompatibel. Sifat biokompatibel PEO menjadikannya sebagai bahan yang ramah lingkungan dan dapat diaplikasikan dalam bidang medis maupun non-medis. 3

4 1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah penelitian ini sebagai berikut: 1. Bagaimana pengaruh konsentrasi TiO 2 pada larutan TiO 2 /PEO terhadap morfologi nanofiber? 2. Bagaimana pengaruh konsentrasi TiO 2 terhadap kadar TiO 2 yang dicampurkan kedalam nanofiber? 1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah penelitian ini adalah perbandingan massa PEO/TiO 2 yang dipakai sebesar 1:1, 2:1, 3:1, dan 4: Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini sebagai berikut: 1. Menentukan pengaruh konsentrasi TiO 2 terhadap morfologi nanofiber PEO/TiO Menentukan pengaruh konsentrasi TiO 2 yang dicampurkan terhadap kadar TiO 2 kedalam nanofiber. 1.5 Manfaat Penulisan Dapat memberikan informasi mengenai pengaruh konsentrasi konsentras TiO 2 pada nanofiber PEO/TiO 2 yang kedepannya dapat diaplikasikan sebagai penyaring dan aplikasi lainnya. 1.6 Sistematika Penulisan Penulisan skripsi ini dibagi menjadi bab yaitu: pendahuluan, tinjauan pustaka, dasar teori, metode penelitian, hasil dan pembahasan, dan kesimpulan dan saran serta dilengkapi daftar pustaka dan lampiran. Bab I merupakan pendahuluan yang menjelaskan tentang atar belakang dilakukannya penelitian mengenai nanofiber PEO/TiO 2 menggunakan metode elektrospinning, serta rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan dalam skripsi. 4

5 Bab II berisi tinjauan pustaka yang menjelaskan tentang morfologi nanofiber polimer poly(ethylene oxide) (PEO)/TiO 2 dan penelitian-penelitian terkait dengan nanofiber PEO/TiO 2 mengguanaan metode elektrospinning. Bab III berisi dasar teori yang berkaitan dengan polimer, poly(ethylene oxide) (PEO), TiO 2, elektrospinning, dan karakterisasi nanofiber PEO/TiO 2 serta morfologi nanofiber. Bab IV menjelaskan mentode penelitian yang mencakup alat dan bahan, langkah kerja, karakterisasi sampel, pengolahan data, dan analisa hasil. Bab V menjelaskan data penelitian dan pembahasan dari hasil penelitian Bab VI menjelaskan kesimpulan dari hasil penelitian dan berisi saran untuk penelitian selanjutnya. Daftar pustaka berisi tentang seluruh pustaka yang dirujuk oleh penulis dan lampiran memuat dokumentasi, perhitungan, dan data-data hasil penelitian. 5