BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia, berdasar data World Health Organization (WHO) tercatat sebagai salah satu penyumbang penderita Diabetes mellitus (DM) terbesar dengan menempati posisi ke-4 dunia dan secara nasional menjadi penyebab kematian dengan kasus terbanyak ke-3 setelah jantung dan stroke (Dirjen P3L, 2010). Lebih dari itu, DM bukan suatu penyakit yang dapat dihilangkan melainkan hanya dapat di kontrol agar kondisinya tidak semakin memburuk (Pietro et al., 2005). Fakta ini cukup untuk menyimpulkan bahwa pencegahan dan deteksi dini DM merupakan satu langkah mutlak yang harus dilakukan untuk menekan tingginya prevalensi DM khususnya yang ada di Indonesia. Hingga saat ini, kadar glukosa dalam darah yang tinggi masih menjadi primadona sebagai indikator utama dalam deteksi DM namun metode ini dianggap invasive dan mahal dengan waktu operasi yang cukup lama. Pada perkembangan selanjutnya, metode pernapasan hadir menjadi alternatif untuk menggantikan metode tes darah untuk pasien DM dengan menawarkan metode diagnosa yang non-invasive dengan waktu analisa yang relatif singkat dan murah. Metode pernapasan adalah metode baru yang belum banyak dilakukan untuk menganalisa penyakit melalui analisa gas hembus yang dikeluarkan melalui mulut pasien (Petry et al., 2012). Hal ini mengacu pada laporan kesehatan yang menyatakan bahwa aseton merupakan salah satu gas keluaran penderita DM (Sri, 2012). Konsentrasi aseton yang lebih tinggi pada 1,7 ppm s/d 3,7 ppm ditemukan dalam nafas diabetisi (penderita diabetes) sedangkan dalam nafas manusia sehat diperoleh aseton kurang dari 0,8 ppm (Kun-Wei et al., 2012). Untuk itu, metode ini memerlukan detektor aseton yang memiliki kepekaan tinggi yang dapat mengukur secara online dan real time.

2 2 Sensor aseton, pada dasarnya telah banyak dikembangkan dalam berbagai bentuk dan bahan (Lilik dkk., 2012, Kun-Wei et al., 2012, Yeobyol et al., 2014) dan hasilnya menunjukkan performansi respon sensor yang cukup baik. Namun, sensor yang dibuat memiliki suhu operasi yang relatif tinggi dengan teknik fabrikasi yang kompleks sehingga dibutuhkan biaya fabrikasi yang cukup besar. Bertolak pada kondisi tersebut, penelitian ini dilakukan dengan mengembangan film kitosan sebagai sensor aseton (Tulus et al., 2010, 2013) yang dimodifikasi dengan penambahan CMC dan difabrikasi dengan metode elektrodeposisi. Metode elektrodeposisi dipilih karena prosesnya yang relatif mudah dan murah untuk diterapkan (Robert, 2010) namun mampu menghasilkan film kitosan - CMC dengan kualitas baik. Kitosan banyak diaplikasikan secara luas dalam berbagai bidang seperti coater (Maria dkk., 2011), adsorben (Budi dkk., 2011), sel baterai (Sudaryanto dkk., 2012) dan masih banyak lagi. Dan pemanfaatan kitosan sebagai material sensitif sensor belum banyak dilakukan sedang kitosan memiliki gugus amina (-NH 2 ) dan hidroksil (-OH) dalam struktur molekularnya (Pradip et al., 2004). Kelarutan kitosan yang tinggi dalam media asam juga membuat kitosan mudah didepositkan dalam bentuk film ke atas suatu substrat (Sun et al., 2011). Li dan Bai (2009) serta Yudi (2007) melaporkan bahwa penambahan selulosa pada kitosan meningkat stabilitas kimiawi larutan kitosan yang mampu memperbaiki kondisi fisik larutan untuk film kitosan dibandingkan dengan film kitosan murni. Strukturnya yang relatif sama dengan kitosan juga memungkinkan terjadinya proses modifikasi. Karenanya dalam penelitian ini, Carboxymethyl Cellulosa (CMC) yang merupakan turunan selulosa digunakan sebagai bahan tambahan untuk memodifikasi film kitosan. Penambahan CMC ini menghasilkan karakteristik film kitosan yang berbeda yang lebih baik jika dibandingkan dengan film kitosan tanpa penambahan CMC. Untuk mengetahui kualitas film kitosan - CMC hasil fabrikasi sebagai sensor, maka dilakukan karakterisasi fisik dan listrik terhadap film. Karakterisasi fisik dilakukan meliputi Particle Size Analizer (PSA), mikroskop optik, Differential Thermal Analizer (DTA), Fourier Transform Infra Red (FTIR) dan UV-VIS Spectroscopy. Karakteristik listrik film kitosan - CMC diketahui dengan

3 3 mengukur perubahan tegangan sensor terhadap variasi konsentrasi gas aseton yang diberikan pada pengujian yang meliputi linieritas, selektifitas, respon, recovery time, repeatability, reproducibility, stability dan life time nya sensor. Hasil - hasil pengukuran inilah yang digunakan untuk menentukan komposisi yang paling tepat untuk menghasilkan sensor dengan performansi paling optimum. 1.2 Perumusan Masalah Beberapa penelitian terdahulu terkait dengan film kitosan yang telah sukses dibuat, menunjukkan bagaimana karakteristik film yang dibuat (Rebecca et al., 2006), metode pembuatan (Sun, 2011), serta berbagai penerapan film kitosan tersebut (Bhuvaneshwari et al., 2007, Sudaryanto, 2012, Yeobyol et al., 2014). Untuk itu dalam penelitian Pengembangan dan Karakterisasi Film Kitosan sebagai Sensor Aseton dengan penambahan CMC dikaji beberapa hal berikut: Bagaimana pembuatan larutan sebagai bahan dasar untuk film kitosan murni dan film kitosan dengan penambahan variasi massa CMC. 1. Bagaimana proses fabrikasi film kitosan murni dan film kitosan dengan penambahan CMC dengan metode elektrodeposisi. 2. Bagaimana pengaruh penambahan variasi massa CMC terhadap karakteristik fisik film kitosan hasil fabrikasi dibandingkan dengan film kitosan tanpa penambahan CMC. 3. Bagaimana pengaruh penambahan variasi massa CMC terhadap karakteristik listrik (tegangan keluaran) film kitosan hasil fabrikasi dibandingkan dengan film kitosan tanpa penambahan CMC. 4. Bagaimana mekanisme kerja film kitosan - CMC sebagai material sensitif sensor yang diuji pada gas aseton dengan konsentrasi yang berbeda - beda.

4 4 1.3 Batasan Masalah Penelitian Pengembangan dan Karakterisasi Film Kitosan Sebagai Sensor Aseton dengan Penambahan CMC difokuskan pada beberapa hal berikut ini: Modifikasi pembuatan film kitosan dilakukan dengan penambahan variasi massa CMC. 1. Metode elektrodeposisi merupakan metode yang digunakan untuk memfabrikasi fabrikasi film kitosan murni dan film kitosan dengan penambahan variasi massa CMC. 2. Karakterisasi fisik film kitosan murni dan film kitosan dengan penambahan variasi massa CMC meliputi karakterisasi dengan PSA, mikroskop optik, DTA, FTIR dan UV-VIS Spectroscopy. 3. Karakterisasi sifat listrik (tegangan keluaran) film kitosan murni dan film kitosan dengan penambahan variasi massa CMC meliputi linieritas, selektifitas, respon, recovery time, repeatability, reproducibility, stability dan life time nya. 4. Film kitosan hasil fabrikasi diaplikasikan sebagai material sensitif sensor yang mampu mendeteksi keberadaan aseton pada berbagai konsentrasi. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah pembuatan film kitosan dan film kitosan dengan penambahan CMC yang berkinerja tinggi sebagai sensor aseton dengan, 1. Memfabrikasi film kitosan murni dan film kitosan dengan penambahan variasi massa CMC menggunakan metode elektrodeposisi. 2. Mengkaji pengaruh penambahan variasi massa CMC terhadap karakteristik fisik film kitosan. 3. Mengkaji pengaruh penambahan variasi massa CMC terhadap sifat listrik (tegangan keluaran) film kitosan. 4. Membandingkan karakteristik film kitosan dengan penambahan variasi massa CMC terhadap film kitosan murni untuk menentukan material sensor dengan performasi paling baik dan optimum.

5 5 1.5 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat baik bagi akademik maupun masyarakat. 1. Akademik a. Memberikan informasi terbaru tentang penambahan CMC terhadap peningkatan sifat listrik film dan kondisi fisik film kitosan sebagai sensor aseton. 2. Masyarakat a. Tersedianya sensor aseton berbasis film kitosan dengan penambahan CMC sebagai alternatif diagnostic kit baru untuk pendeteksian DM melalui nafas. b. Memacu perkembangan teknologi sensor khususnya biosensor serta teknik-teknik perancangan dan fabrikasi yang lebih handal. c. Mendorong perkembangan industri kitosan dan CMC yang ketersediannya di Indonesia cukup melimpah.