BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penggunaan karet alam untuk berbagai keperluan semakin meningkat seiring dengan kemajuan industri, di sisi lain menimbulkan dampak negatif berupa pencemaran dimana jumlah limbah karet menjadi masalah di seluruh dunia. Jumlah limbah karet dan pembuangan limbah ban menjadi dua masalah utama dari industri karet (Cherian and Jayachandran 2009). Hal ini disebabkan karena produk karet sulit terdegradasi (Puslitkaret, 2013). Degradasi produk karet dapat dilakukan dengan meningkatkan sifat penyerapan air pada bahan karet. Banyak peneliti yang tertarik untuk memperbaiki sifat penyerapan air pada karet alam karena merupakan material elastis yang populer dan merupakan sumberdaya terbarukan yang dapat digunakan secara luas pada produk karet (Vudjung, at al., 2014). Material tersebut dapat dihasilkan melalui teknik Interpenetrating Polymer Network (IPN) yang merupakan suatu teknik kombinasi dari dua atau lebih jaringan polimer, atau polimer jaringan dan polimer linier (semi-ipn) dengan tidak adanya ikatan kovalen atau cangkok antar jaringan. IPN merupakan dasar pencampuran terbaru untuk komposit polimer (Lipatov. 1995) dan merupakan paduan polimer (blend polymer) dengan perkembangan tercepat dalam bidang ilmu campuran polimer pada dua dekade terakhir (Dave, at al., 2013). Untuk meningkatkan sifat penyerapan air pada karet alam dapat dilakukan dengan teknik kombinasi IPN dengan bahan yang dapat meningkatkan penyerapan air, tanpa larut dalam air. Karbohidrat dapat menyerap air tanpa dengan kelarutan kecil. Limbah ampas tahu kering mengandung sekitar 60% Karbohidrat. Menurut Sulistiani (2004) sifat fungsional dari bubur ampas tahu terdiri atas daya larut sebesar

2 29,03% dan daya serap air 9,42 g/g. Ampas tahu merupakan produk samping pengolahan tahu atau sari/susu kedelai. Ampas tahu biasanya dimanfaatkan sebagai pakan ternak dengan harga rendah. Ampas tahu dapat meningkat nilainya dengan pengolahan dan pemanfaatan lebih lanjut sebagai bubur ampas tahu (Yustina dan Rakhmat. 2012). Fermentasi keadaan padat Kedelai (Limbah) hasil pemanasan untuk Produksi Protease Menggunakan Aspergillus oryzae oleh Thakur, at al., (2015). Limbah padat kedelai dihasilkan dari proses ekstrasi minyak kedelai. Limbah kedelai telah menunjukkan potensi pemulihan protease yang sangat baik dari limbah kedelai panas sehingga dapat digunakan sebagai nilai tambah produk. Thakare, at al., (2013) menggunakan limbah padat dari minyak kedelai sebagai bahan campuran tanah untuk penanaman tumbuhan Kedelai. Hasil penelitian ini menunjukkan kemungkinan penggunaan campuran limbah dan tanah menghasilkan pertumbuhan tanaman lebih baik. Hal ini menunjukkan bahwa limbah ampas kedelai mudah didegradasi oleh mikroorganisme. Pengaruh jumlah karet alam pada biodegrasi dan penyerapan air pada hidrogel IPN dari karet alam dan pati telah dilakukan oleh Vudjung, at al., (2014) dengan teknil pencampuran larutan. Biodegradasi dilakukan dengan interval waktu 1,2 dan 3 bulan. Dihasilkan penurunan penyerapan air, fraksi larut, biodegradasi dan kekuatan tarik dengan peningkatan jumlah karet, dan dihasilkan peningkatan fraksi gel dan kekuatan lentur. Derajat penyerapan air dan sifat mekanik dari karet yang dapat menggembung dalam air (water- swellable rubber atau WSR) dapat disiapkan melalui pencampuran polimer superabsorben dengan ikat silang karet (Lateks) dengan poli akrilamida-co- Natrium Akrilat. Derajat penyerapan air, persen berat yang hilang dan kekuatan lentur meningkat, tetapi kekuatan tarik dan perpanjangan putus menurun dengan meningkatnya Polimer superadsorben. Namun Derajat penyerapan air, persen berat

3 yang hilang dan kekuatan lentur menurun dan kekuatan tarik meningkat dengan meningkatnya jumlah N-tert-butyl-2-benzothiazyl sulphenamide (TBBS) sebagai inisiator yang ditambahkan pada komposisi formula (Saijun, at al., 2009). Modifikasi karet alam yang digrafting dengan maleat anhidrat menghasilkaan substrat yang dapat menyerap air. Ditemukan bahwa sudut kontak air pada permukaan sampel menurun dengan meningkatnya konsentrasi maleat anhidrat menunjukkan kompatibilitas air yang tinggi pada sampel yang di grafting. Perendaman sampel dalam air menyebabkan penggembungan besar dengan dengan jumlah air mencapat 60% (Khongtong and Fungchonlajit 2008). Dave, at al., (2013) melakukan sintesis dan karakterisasi pada IPN dari transesterifikasi minyak jarak pada poliuretan dan polistirena. Film yang dihasilkan dikarakterisasi dengan FTIR, uji mekanik, dan analisa ketahanan panas serta Morfologi permukaannya. Uji mekanik menunjukkan peningkatan, uji ketahanan Panas menunjukkan penurunan dengan peningkatan jumlah stirena. Tanan and Sayant (2014) melalukan Teknik iradiasi menggunakan panjang gelombang untuk mensistensis poli (akrilamida-co-hidrosetil metakrilat)/poli vinil alkohol (hidrogel semi IPN), teknil sintetis secara terpisah ini menggunakan polimerisasi satu tahap dan polimerisasi dua tahap. Hidrogel semi IPN dapat diikat silang menggunakan glutaral dehida dan amonium persulfat sebagai inisiator. Hidrogel yang dihasilkan dengan teknik satu tahap menunjukkan rasio penggembungan yang tinggi (persentase penggembungan mencapai 900%) dibandingkan dengan teknik polimerisasi dua tahap. Sintesis dan karakterisasi Hemiselulosa berbasis hidrogel semi-ipn dilakukan oleh Peng, at al., (2014). Hidrogel berbasis hemiselulosa semi-ipn superabsorben (HM-g-PAA/P-PVA) disintesis dengan menggunakan KPS sebagai inisiator radikal bebas, dengan adanya MBA sebagai agen silang. Interaksi ikatan hidrogen yang kuat

4 terjadi antara P-PVA dan HM-g-PAA membentuk hidrogel semi-ipn. Hidrogel hemiselulosa berbasis semi-ipn merupakan metode terbarukan, rendah biaya dan hemiselulosa dapat meningkatkan biodegradasi. Peningkatan Sifat Mekanik Lembaran Nanokomposit Berbasis Lateks Pekat Karet Alam (Hevea Brasiliensis) Yang Diperkuat Oleh Nanokristal Selulosa dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (Elaeis Guineensis Jack) Dengan Teknik Pencelupan telah dilakukan Putri (2015) menunjukkan peningkatan kekuatan mekanik dan tidak ditemukan adanya perubahan struktur menggunakan analisa gugus fungsi dengan FTIR. Dari penelitian yang telah dilakukan, peneliti ingin meneliti semi- IPN dari Lateks pekat karet alam yang divulkanisasi dengan sulfur menggunakan sistem vulkanisasi semi efisien dengan pengaktif dan pencepat ZnO dan ZDBC dan dengan penambahan pengisi bubur ampas tahu (BAT). Dengan Variasi penambahan pengisi Bubur ampas tahu 2, 4 6, 8 dan 10 phr dengan teknik pencelupan. Penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan penyerapan air pada produk karet sehingga produk karet mudah didegradasi. 1.2 Permasalahan Adapun permasalahan dalam penelitian ini adalah 1 Bagaimana preparasi dan karakterisasi semi-interpenetrating karet alam dengan serat ampas tahu terhadap sifat fisika dan mekanik ditinjau dari kekuatan tarik dan kemuluran serta daya serap air 2 Bagaimana biodegradasi semi-interpenetrating karet alam dengan serat ampas tahu dengan uji ketahanan termal dan pengurangan berat selama penanaman 3 Bagaimana morfologi semi-interpenetrating karet alam dengan serat ampas tahu berdasarkan karatkeristik uji persen ikat silang, FTIR dan SEM.

5 1.3 Pembatasan Masalah 1. Bahan pembentuk IPN adalah Lateks Pekat Karet Alam (LPKA) HA KKK=60% dan Bubur Ampas Tahu 25% (BAT) 2. Vulkanisasi dilakukan dengan menggunakan sulfur 3. Pencetakan lembaran komposit dengan menggunakan teknik pencelupan. 4. Karakterisasi meliputi penentuan sifat mekanik (kekuatan tarik dan regangan) morfologi permukaan dengan SEM, persentase ikat silang dengan sokletasi dan FTIR, Daya serap air, degradasi termal dengan TGA dan Biodegradasi dengan Penanaman di tanah selama 3, 6 dan 9 minggu. 1.4 Tujuan Penelitian 1. Untuk mengetahui preparasi dan karakterisasi semi-interpenetrating karet alam dengan serat ampas tahu terhadap sifat mekanik dan fisika ditinjau dari kekuatan tarik dan kemuluran serta daya serap air 2 Untuk mengetahui biodegradasi semi-interpenetrating karet alam dengan serat ampas tahu dengan karatkeristik uji ketahanan termal dan pengurangan berat selama penanaman 3 Untuk mengetahui bagaimana morfologi semi-interpenetrating karet alam dengan serat ampas tahu berdasarkan karatkeristik uji persen ikat silang, SEM dan FTIR. 1.5 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat menjadi sumber informasi ilmiah tentang peningkatan sifat penyerapan air sehinga didapatkan barang jadi karet yang mudah terdegradasi, dengan memanfaatkan limbah ampas tahu dan lateks pekat karet alam sebagai bahan pembuat semi-ipn untuk mempercepat biodegradasi. Sehingga dapat diaplikasikan

6 pada biodegradasi produk karet seperti ban, sarung tangan dan bahan jadi karet lainnya 1.6 Metodologi Penelitian Penelitian ini dilakukan dilakukan dalam 3 tahapan: 1. Tahap I Penyiapan BAT dilakukan dengan proses ditiriskan, dikeringkan, dihaluskan dan dilakukan pengayakan. BAT dihasilkan di siapkan dalam larutan 25%. 2. Tahap II Pada tahap ini dilakukan Pembuatan kompon karet dari LPKA dan BAT. Ditambahkan BAT kedalam LPKA dengan variasi penambahan 2, 4, 6, 8 dan 10 phr. Dengan penambahan KOH 10%, sulfur 50%, ZnO 60%, dan ZDBC 50%). Teknik pencelupan (dipping) menggunakan plat baja sebagai bahan pencetak, dan divulkanisasi pada suhu 100 o C selama 20 menit. 3. Tahap III Hasil cetakan selanjutnya dikarakterisasi. Karakterisasi dilakukan terhadap sifat mekanik, persen ikat silang dan FTIR, Daya serap air, morfologi permukaan dengan SEM, degradasi termal menggunakan TGA dan Biodegradasi dengan penanaman. Variabel- variabel yang digunakan adalah sebagai berikut: Variabel bebas: Variasi rasio BAT 25% : 2, 4, 6, 8 dan 10 phr

7 Variabel terikat: Karakterisasi dilakukan terhadap sifat mekanik, persen ikat silang dan FTIR, Daya serap air, morfologi permukaan dengan SEM, degradasi terrmal menggunakan TGA dan Biodegradasi dengan penanaman. 1.7 Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer, FMIPA USU dan di Laboratorium Kimia PT. Industri Karet Nusantara, Medan. Pengujian kekuatan tarik dilakukan di Laboratorium Penelitian Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik USU, pengujian TGA di Laboratorium Terpadu FMIPA USU pengujian morfologi dengan SEM di Pusat Laboratorium Geologi ITB, pengujian FTIR di Laboratorium Penelitian PTKI Medan. Penelitian ini dilaksanakan selama 7 (tujuh) bulan mulai dari Mei 2015 November 2015.