KUMPULAN ABSTRAK TESIS DISERTASI DOKTOR 2005 INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Transkripsi

1 KUMPULAN ABSTRAK TESIS DISERTASI DOKTOR 2005 INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG SEKOLAH PASCASARJANA Jl. Tamansari No. 64 Bandung Gedung CCAR lt. IV Telp. : ; Fax. : pasca@itb.ac.id;

2 Kata pengantar Dengan memanjatkan puji syukur k Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, pada kesempatan ini Sekolah Pascasarjana telah menerbitkan buku kumpulan abstrak Program Magister dan Doktor tahun 2005 Buku kumpulan abstrak tesis ini memuat abstrak tesis/disertasi dari Program Studi Magister dan Doktor yang ada di lingkungan Sekolah Pascasarjana ITB, lulusan periode Wisuda bulan Maret, Juli, September 2005 Penerbitan buku kumpulan abstrak tesis Sekolah Pascasarjana ITB tahun 2005 merupakan salah satu upaya untuk menyebar luaskan informasi ilmiah yang di hasilkan dari penelitian para mahasiswa Sekolah Pascasarjana ITB, dengan harapan dapat dimanfaatkan secara optimal oleh masyarakat. Bagi para mahasiswa kumpulan abtrak ini dapat dipakai sebagai sumber rujukan bagi penelitian yang akan mereka lakukan. Kami menyampaikan ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam proses penerbitan buku ini. Kritik membangun dan saran-saran kami harapkan dari para pembaca yang terhormat. Hal tersebut akan sangat berguna untuk menyempurnakan abtrak tesis yang akan kami terbitkan kemudian. Bandung, 15 Februari 2006 Sekolah Pascasarjana ITB Dekan, Prof.Dr.Ir. Ofyar Z. Tamin, M.Sc. NIP i

3 Sekilas Tentang Sekolah Pascasarjana ITB menyelenggarakan pendidikan pascasarjana dalam jenjang Magister dan Doktor. Program pendidikan Magister ini bertujuan untuk meningkatkan taraf penguasaan ilmu dan kemampuan yang diperoleh peserta selama pendidikan Sarjana, agar lebih aktif dan mantap berperan, baik dalam pandangan ilmunya maupun dalam penerapannya. Untuk mencapai tujuan ini, walaupun terbuka untuk memilih salah satu bidang khusus tertentu, tetap dijaga penguasaan wawasan program secara menyeluruh, agar para lulusannya tetap dapat bergerak secara lincah di dalam lingkup pekerjaannya. Program pendidikan Magister yang diselenggarakan di ITB memiliki arah orientasi bersifat akademik/ilmiah, yang lebih ditekankan pada kemampuan ilmu secara lebih mendalam. Pendidikan Magister Profesional pada saat ini masih dijajaki oleh beberapa team dan/atau komisi dari berbagai disiplin ilmu. Jangka waktu pendidikan untuk program pendidikan Magister adalah dua tahun, yang terbagi atas 4 (empat) semester. Beban studi normal pada setiap semester berkisar antara 9 SKS hingga maksimum 12 SKS. Beban akademik keseluruhan program Magister adalah adalah 36 SKS, sehingga jangka waktu belajar dapat ditempuh dalam 3 semester. Jangka waktu studi maksimum program Magister tidak lebih dari 3 (tiga) tahun. Program Dktor bertujuan menghasilkan lulusan yang mempunyai sikap akademik, mampu meneliti secara mandiri, dan mampu memberi sumbangan berarti kepada khasanah ilmu pengetahuan, ilmu pengetahuan teknik, atau ilmu seni rupa dan desain. Penelitian yang mengarah kepada gelar Doktor dapat dilakukan dalam Ilmu Pengetahuan Teknik, Ilmu Matematika dan Pengetahuan Alam, Ilmu Seni Rupa dan Desain. Gelar Doktor diberikan setelah promovendus/promovenda menunjukkan penguasaan pengetahuan secara mendalam dalam cabang keilmuan tersebut di atas, menunjukkan kemampuan dan ketrampilan meneliti secara mandiri dalam satu atau lebih cabang yang tercakup ke dalam salah satu bidang tersebut di atas dan penelitian itu bersifat orisinil atau mengungkapkan suatu kebaharuan. Hasil penelitian itu menambah khasanah ilmu pengetahuan/ilmu teknik/ilmu seni rupa/desain yang telah ada atau mengungkapkan masalah baru yang menurut kaidah ilmu pengetahuan teknik/seni rupa dan desain, dapat dibuktikan dalam disertasi sehingga tidak meragukan. Jangka waktu pendidikan untuk program pendidikan Doktor adalah tiga tahun, yang terbagi atas 6 (enam) semester. Beban studi normal pada setiap semester berkisar antara 9 SKS hingga maksimum 12 SKS. Beban akademik keseluruhan program Doktor adalah SKS. Jangka waktu studi maksimum program Doktor tidak lebih dari 5 (lima) tahun. Sejarah pendidikan pascasarjana ITB berjalan seiring dengan sejarah perkembangan ITB itu sendiri, yakni sejarah didirikannya Technische Hogeschool te Bandung (Th) pada tanggal 3 Juli Tercatat bahwa lulusan pascasarjana pertama pada waktu itu adalah N.H. Van Harpen yang memperoleh gelar Doktor bidang ilmu teknik dengan kekhususan Sipil pada tahun Sebelumnya J.W. Ijerman memperoleh gelar Doktor honoris causa pada bidang yang sama tahun ii

4 Seiring dengan perjalanan sejarah Negara Indonesia, pada tahun 1950 didirikan Universitas Indonesia sebagai hasil integrasi Balai Perguruan Tinggi Republik Indonesia (19 Agustus 1945) dan Universiteit van Indonesia (1947) berdasarkan Undang-Undang Darurat no. 7 tahun Institut Teknologi Bandung (ITB) diresmikan tanggal 2 Maret 1959 dan merupakan gabungan dua fakultas yang merupakan bagian dari Universitas Indonesia yang berada di Bandung, yaitu fakultas Teknik dan Fakultas Ilmu Pasti dan Ilmu Alam ditambah Balai Universiter Guru Gambar. Pada saat masih berstatus sebagai Fakultas Teknik dan Fakultas Ilmu Pasti dan Ilmu Alam, Universitas Indonesia, pendahulu ITB ini telah menghasilkan 17 orang Doktor dalam bidang Teknik SIpil, Teknik Kimia, Geologi, Fisika, Farmasi, Matematika dan Kimia. Lulusan Doktor ITB yang pertama J.A. Katili, Geologi, yang menyelesaikan studinya tahun Sejak itu sampai tahun 2005 telah dihasilkan 404 orang Doktor, termasuk 3 orang Doktor honoris causa, yaitu Dr.Ir. Soekarno, presiden pertama Republik Indonesia, Dr.Ir. Sediatmo, dan Prof.Dr.Ir. Rooseno. Pada tahun 1976 berdiri Sekolah Pascasarjan di Institut Teknologi Bandung, yang selanjutnya berubah menjadi Program Pascasarjana, dan namanya kembali menjadi Sekolah Pascasarjana di tahun Lulusan program Doktor pertama dari Sekolah Pascasarjana adalah Ir. Sri Hardjoko yang memperoleh gelar Doktor di tahun 1979 untuk bidang studi Teknik Mesin dengan Pembimbing/Promotor Prof.Ir. Samudro, Prof.Dr. R. Van Hasselt dan Prof.Ir. Handojo. Program Magister di Institut Teknologi Bandung dimulai tahun 1979 dengan tiga program studi yaitu program studi Fisika, Matematika, dan Teknik Mesin. Selanjutnya pada tahun 1980 berkembang menjadi 11 program studi karena dibuka 8 (delapan) program studi baru yaitu program studi Arsitektur, Biologi, Elektroteknik, Farmasi, Kimia, Teknik Kimia, Teknik Sipil, dan Teknik dan Manajemen Industri. Saat ini secara keseluruhan terdapat 33 program studi Magister di lingkungan Sekolah Pascasarjana ITB. Sejak tahun akademik 1979/1980 hingga bulan September 2005 Sekolah Pascasarjana ITB telah menghasilkan sebanyak lulusan program Magister (S2) dari berbagai program studi. iii

5 DAFTAR ISI Kata pengantar dari Dekan Sekolah Pascasarjana ITB Pendahuluan I II Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Program Studi Matematika Program Studi Fisika Program Studi Kimia Program Studi Aktuaria Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati Program Studi Biologi Sekolah Farmasi Program Studi Farmasi Fakultas Ilmu Kebumian dan Teknologi Mineral Program Studi Geologi Program Studi Rekayasa Pertambangan Program Studi Perminyakan Program Studi Geofisika Terapan Program Studi Sains Kebumian Fakultas Teknologi Industri Program Studi Teknik Kimia Program Studi Teknik Mesin Program Studi Teknik Fisika Program Studi Teknik Manajemen dan Industri Program Studi Teknik Penerbangan iv

6 Sekolah Teknik Elektro dan Informatika Program Studi Teknik Elektro Program Studi Informatika Sekolah Arsitektur, Perencanaan dan Pengembangan Kebijakan Program Studi Pembangunan Program Studi Transportasi Program Studi Arsitektur Program Studi Perencanaan Wilayah dan Kota Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Program Studi Teknik Sipil Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Program Studi Teknik Lingkungan Program Studi Sistem dan Teknik Jalan Raya Fakultas Seni Rupa dan Desain Program Studi Seni Rupa Program Studi Desain Sekolah Bisnis dan Manajemen Program Studi Magister Administrasi Bisnis v

7 Kumpulan Abstrak Kimia - FMIPA Marlina NIM Program Studi Kimia PEMANFAATAN MINYAK JARAK (CASTOR OIL) UNTUK PEMBUATAN MEMBRAN POLIURETAN Minyak jarak dari biji pohon jarak jenis Ricinus communis L., yang termasuk famili Euphorbiacea berasal dari Propinsi Nangroe Aceh Darussalam, diisolasi melalui proses sokhletasi menggunakan n-heksana sebagai pelarut. Minyak yang diperoleh bersifat kental, jernih, berwarna kuning pucat, dengan rendemen sebesar % (b/b). Minyak ini mempunyai sifat dan kemurnian yang sama dengan minyak standar yang diberikan oleh The Association of Official Analytical Chemistry (AOAC) dan American Standard for Testing Material (ASTM). Hal ini dibuktikan oleh sifat fisiko-kimianya, namun bilangan asamnya lebih besar dari standar, dan aktifitas enzim lipase yang dikandungnya. Hasil analisis menggunakan alat spektrometer inframerah (IR) dan kromatografi gas-spektroskopi masa (GC-MS) menunjukkan bahwa minyak jarak tersebut mengandung ester gliserol dan asam-asam lemak bebas, yaitu asam risinoleat sebagai komponen utama, asam palmitat, asam linoleat dan asam oleat. Asam lemak bebas dipisahkan dari ester gliserol dengan cara mereaksikan minyak jarak dengan natrium hidroksida (NaOH) dengan konsentrasi 10 %, kemudian dimurnikan dengan cara ekstraksi menggunakan kloroform sebagai pelarut. Hasil penelitian menunjukkan perolehan asam lemak sebesar 19,9 % (b/b) dan ester gliserol sebesar 55,5 % (b/b), sedangkan sisanya dapat berupa asam lemak bebas yang mudah menguap, gliserol, dan fosfolipida yang larut dalam air, serta zat warna alami. Kemurnian dari ester gliserol ditunjukkan oleh bilangan asam sama dengan nol. Sifat fisiko-kimia asam lemak bebas yang diperoleh menunjukkan bahwa gugus hidroksi dan gugus ikatan rangkap lebih banyak berada dalam asam lemak bebas sama dengan sifat-sifat dari asam risinoleat yang diberikan ASTM. Hal ini membuktikan bahwa asam risinoleat merupakan komponen utama dalam minyak jarak. Membran poliuretan (PU) dibuat dari berbagai bahan dasar minyak jarak hasil sokletasi, asam lemak bebas dan ester gliserol yang dikandungnya serta minyak jarak komersil dengan 2,4-tolulen diisosianat (TDI). Studi awal menunjukkan bahwa minyak jarak komersil dan ester gliserol tidak dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan membran poliuretan. Untuk menghasilkan membrane dengan kerapatan pori sesuai dengan kriteria membran osmosa balik, maka struktur ikatan rangkap minyak jarak dan asam lemak bebas dimodifikasi agar menghasilkan gugusgugus hidroksi (-OH), yaitu dengan cara hidroksilasi. Hidroksilasi dilakukan dengan cara reaksi hidrasi dengan air dalam suasana asam, dan oksidasi menggunakan kalium permanganate dalam suasana basa. Untuk tujuan tersebut di atas, maka konsentrasi pereaksi divariasikan dari 0 sampai 35 %. Selama proses hidroksilasi berlangsung, diperkirakan terjadi reaksi samping antara gugus OH yang ada dalam minyak jarak dengan pereaksi yang digunakan, untuk itu gugus OH tersebut harus dilindungi (proteksi). Proses proteksi dilakukan dengan 2 (dua) cara yaitu asetilasi menggunakan asetat anhidrida dan piridin sebagai katalis pada temperatur 20 C, dan metilasi menggunakan dimetil sulfat dalam suasana basa yang direfluks selama 7 jam. Proses deproteksi untuk melepaskan gugus asetil dilakukan dengan penambahan larutan NaOH 10 %, sedangkan untuk melepaskan gugus metal digunakan larutan asam sulfat 5 %. Dari hasil hidroksilasi di atas dapat disimpulkan bahwa proses proteksi asetilasi terjadi lebih baik pada minyak dibandingkan pada asam lemak bebas, yaitu dapat menurunkan bilangan hidroksi minyak jarak sebesar 33,3 % dan asam lemak bebas sebesar 22,29 %. Proses oksidasi berlangsung lebih efektif bila dibandingkan dengan proses hidrasi, yaitu dapat menaikkan 113

8 Kimia FMIPA Kumpulan Abstrak bilangan hidroksi dan menurunkan bilangan iod yang besar. Kondisi optimum yang diperoleh untuk minyak jarak adalah proses oksidasi menggunakan larutan KMnO 4 10 % (b/v) KMnO 4 melalui proteksi asetilasi dengan bilangan iod sebesar 23,9 g/g dan bilangan hidroksi sebesar 943,9 mg/g. Sedangkan untuk asam lemak adalah proses oksidasi menggunakan larutan KMnO 4 15 % (b/v) melalui proteksi metilasi dengan bilangan iod sebesar 9,6 g/g dan bilangan hidroksi sebesar 784 mg/g. Untuk mendapatkan membran poliuretan dengan kinerja optimum yang dapat diaplikasikan pada proses osmosa balik, maka komposisi monomer, temperatur dan waktu polimerisasi divariasikan. Membran dibuat dengan cara mencetak larutan dope poliuretan di atas plat kaca, dicuring dalam oven pada temperatur 80 C selama 3 jam. Membran yang dihasilkan dilepas dari cetakan di dalam air yang mengalir. Hasil penelitian menunjukkan bahwa asam lemak bebas merupakan komponen dari minyak jarak yang sangat menentukan sifat membran PU. Dari hasil penelitian telah diperoleh membran dengan kinerja optimal sebagai material baru, yaitu membran hasil sintesis poliuretan dari minyak jarak oksidasiterasetilasi dan tolulen diisosianat dengan perbandingan komposisi 1,2 : 0,84 (mol/mol) yang diaplikasikan pada proses osmosa balik (RO) dengan tekanan 20 kgf/cm2, menggunakan umpan larutan NaCl 2500 ppm sesuai dengan kadar air payau. Karakteristik membran adalah sebagai berikut : reaksi kimia berlangsung sempurna, hydrogen bonding index (HBI) atau indeks ikatan hidrogen sebesar 1,25; temperatur transisi gelas 97,9 C; temperatur dekomposisi 426,3 C; kristalinitas 63,3 %; tegangan sebesar 304,1 Mpa, regangan 15,8 %, ketahanan jebol 592 kpa, fluks 96,4 L/m 2 jam dan koefisien rejeksi 74,0 %, morfologi yang seragam dan rata, baik sebelum dan sesudah diaplikasikan pada proses RO. Penggunaan membran PU ini selama 100 jam, menunjukkan bahwa sifat-sifat membran tidak berubah selama perlakuan yang ditunjukkkan oleh nilai fluks yang relatif stabil, dan factor rejeksi yang sedikit meningkat akibat adanya deposit garam pada permukaan membran serta tidak terjadinya deformasi pada permukaan membran. Aplikasi membran PU dengan kinerja optimum pada desalinasi air laut menunjukkan fluks 31,6 L/m 2 jam dan koefisien rejeksi sebesar 91,6 % pada tekanan 20 kgf/cm 2. Berdasarkan hasil penelitian dapat direkomendasikan bahwa membran poliuretan dengan kinerja optimum mempunyai sifat elastis, kuat, tahan pada tekanan yang tinggi pada waktu pemakaian yang lama, sehingga cocok digunakan untuk proses osmosa balik (reverse osmosis) untuk desalinasi air garam. Kata kunci : Minyak jarak, asam lemak bebas, ester gliserol,2,4-tolulen diisosianat, poliuretan, membrane. THE USE OF CASTOR OIL FOR POLYURETHANE MEMBRANE PREPARATION Oil is derived from Ricinus communis L. seeds, belonging to Euphorbiacea family from Nangroe Aceh Darussalam, by soxhletation process using n-hexane as a solvent. Oil rendement per gram of castor bean is % with viscosity with viscosity and the same properties as the standard oil and the same properties as the standard oil resulted by The Association of Official Analytical Chemistry (AOAC) and American Standard for Testing Materials (ASTM), which is indicated by physico-chemiscal properties. The acid number is higher than the standard one, wich is coused by this caused of methods of extraction, water contain, aging, and enzyme activity. Oil analysized by FTIR spectroscopy and gas chromatography-mass spectroscopy showed that the main components in castor oil are ester of glycerol and free fatty acids, i.e resinoleic, palmitic, oleic, and linoleic acids. Free fatty acid is separated from ester glycerol by mixing castor oil with potassium hydroxide solution of 114 Tenologi Bandung Sekolah Pascasarjana Institut

9 Kumpulan Abstrak Kimia - FMIPA 10 % (w/v), and purified by solvent extraction. The results gave a rendement of free fatty acid of 19.9 % and ester glycerol of 55.5 %, and the rest were volatile free fatty acid, glycerol and pigment. Ester glycerol purity was given by an acid number of absolutely zero. Analysis of physico-chemical properties of fatty acid shows that hydroxyl and double bonds are much more available in free fatty acid than in ester glycerol, and free fatty acid properties are identical with ricinoleic acid properties given by ASTM. This confirms that ricinoleic acid is the main component in castor oil. To make a membrane with dense pores according to reverse osmosis membrane criteria, so the double bond structure of castor oil and free fatty acid had to be modified by hydroxylation process to obtain hydroxyl groups (-OH). Hydroxylation was carried out by hydration using water in acid condition at 20 C, with a variation of reagent concentration from 0 to 35 % (w/v). During hydroxylation process, it was assumed that side reaction between hydroxyl group of castor oil or fatty acid with reagent might occur, so that hydroxyl groups must be protected. Protection could be carried out in two ways i.e. by acetylation using an acetyl anhydrate and pyridine as a base catalyst at temperature of 20 C, or methylation using dimethyl sulphate in basic condition and reflux for 7 hours. After hydroxylation process, the acetyl groups must be released using NaOH solution of 10 %, and methyl groups using H 2 SO 4 solution of 5 %. The research of protected-hydroxylation process resulted that acetylation occurs well on hydroxyl group of free fatty acid, i.e. can decreased hydroxyl number almost 33.3 % of castor oil and % of free fatty acids. Oxidation occurs well than hydration both on cator oil or free fatty acid. The optimum condition showed that oxidated-methylation free fatty acid gave an iodine number of 9.6 g/g and hydroxyl number of 784 mg/g at permanganate concentration of 15 % (b/v). To obtained an optimum performance of membrane in reverse osmosis application, so monomer composition, temperature and time of polymerization process were varied. The optimum result of reverse osmosis application at 20 kgf/cm 2, was a new material of PU membrane synthesized from oxidatedacethylated castor oil and 2,4-toylulene diisocyanate with a composition of 1.2 : 0.84 (mol/mol), with potassium chloride solution of 2500 ppm as a feed solution. From the detained results it could be concluded that free fatty acid was the most important compound that determines the polyurethane membrane properties. Membrane characteristics were as follows: complete polymerization reaction, hydrogen bonding index (HBI) of 1.25; glass transition temperature of 97.9 C; decomposition temperature of C; crystallinity of 63.3 %; stress of Mpa, strain of 15.8 %, bursting strength of 592 kpa, flux 96.4 L/m 2 h and rejection factor of %, homogenous and smooth morphology before and after reverse osmosis application. Membrane properties did not change after applications for 100 hours, indicating a stability of flux and an increase of rejection factor caused by a salt deposit on the membrane top surface. Application of PU membrane with optimum performance on sea water desalination showed a flux of 31.6 L/m 2 h and a rejection coefficient of 91.6 %. From this research it can be recommended that optimum polyurethane membrane with elastic, strong, high pressure resistant properties at long applications could be used in reverse osmosis for desalination of salty water. Key words: castor oil, free fatty acid, ester glycerol, 2,4-toylulene diisicyanate, polyurethane. 115