BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Karet alam (Hevea Brasiliensis) merupakan salah satu komoditi pertanian yang memiliki peranan yang penting dalam perekonomian Indonesia. Karet alam pada dasarnya tidak memiliki kekuatan tarik, modulus dan kekerasan yang merupakan sifat mekanik terpenting yang diperlukan dalam bidang industri. Oleh sebab itu sangat diperlukan penambahan bahan-bahan tertentu yang dapat meningkatkan karakteristik agar karet alam ini dapat diproduksi menjadi produk yang lebih berguna (Termal et al, 2005). Dewasa ini, karet alam mulai menjadi pusat perhatian dalam dunia industri. Hal ini disebabkan meningkatnya permintaan konsumen akan barang-barang dari bahan baku karet. Karet alam merupakan bahan baku yang menghasilkan lebih dari 50.000 jenis barang. Dari keseluruhan produksi karet alam sebanyak 46% digunakan dalam pembuatan ban dan selebihnya digunakan untuk pembuatan karet busa, sepatu, dan jenis barang jadi lainnya (Setyamidjaja, 1995). Tanaman kelapa sawit (Elaeis guineensis Jack) berasal dari Nigeria, Afrika Barat. Namun, pada kenyataannya tanaman kelapa sawit dapat hidup subur di luar daerah asalnya, termasuk Indonesia. Bahkan tanaman kelapa sawit mampu memberikan hasil produksi per hektar yang lebih tinggi. Di Indonesia tanaman kelapa sawit memiliki arti penting bagi pembangunan perkebunan nasional. Selain mampu menciptakan lapangan pekerjaan dan juga sebagai sumber devisa negara. Indonesia merupakan salah satu produsen utama minyak sawit dengan luas areal kelapa sawit terbesar di dunia yaitu 34,18% dari luas areal kelapa sawit dunia (Fauzi, 2012).
Peningkatan luas lahan kelapa sawit yang diikuti dengan peningkatan jumlah pabrik, juga diikuti oleh peningkatan kerusakan sumber daya alam maupun lingkungan. Hal ini disebabkan meningkatnya bobot limbah pengolahan kelapa dibuang (Widhiastuti, 2001). Menurut Fauzi (2012), limbah yang dihasilkan kelapa sawit cukup beranekaragam dan besar jumlahnya. Salah satu limbah padat industri kelapa sawit adalah Tandan Kosong Sawit. Tandan kosong sawit (TKS) merupakan limbah padat yang diperoleh dari proses pengolahan tandan buah sawit (TBS) dengan jumlah 22-23% TBS. TKS mengandung 45,59% selulosa, 22,84% hemiselulosa, 16% lignin, 1,23% abu, 0,53% nitrogen dan 2,41% minyak (Darnoko, 1992). Selulosa merupakan polimer glukosa dengan ikatan β-1,4 glukosida dalam rantai lurus. Bangun dasar selulosa berupa suatu selobiosa yaitu dimer dari glukosa. Rantai panjang selulosa terhubung secara bersama melalui ikatan hidrogen dan gaya van der Waals. Kandungan selulosa yang tinggi dan sifat keras dari TKS menjadikannya sesuai untuk pembuatan komposit (Shinoj, 2011). Nanoteknologi adalah pemahaman dan penguasaan materi pada dimensi sekitar 0,2-100 nm yang memungkinkan adanya aplikasi baru. Nanokristal selulosa (NKS) adalah nanopartikel kristalin yang diperoleh dari selulosa yang dapat digunakan sebagai agen penguat nanokomposit. Nanokomposit merupakan penggabungan antara matriks dan bahan pengisi (filler) yang berukuran nanopartikel sebagai unsur-unsur penguatnya (Espert et al, 2004). Lateks karet alam juga mempunyai sifat fisika yang rendah bila dibandingkan dengan lateks yang sudah diberi bahan tambahan seperti bahan pengisi. Bahan pengisi ditambahkan ke dalam formulasi lateks karet alam untuk dapat meningkatkan sifat fisika dari lateks karet alam sehingga dapat memberikan nilai ketegangan tensile yang tinggi dan dapat digunakan untuk produksi bahan baku lateks (Baharin, 1993).
Bras et al (2010) telah melakukan penelitian tentang penggunaan nanokristal selulosa yang diisolasi dari ampas tebu sebagai bahan pengisi dalam pembuatan lembaran nanokomposit karet, dimana lembaran nanokomposit karet yang dihasilkan menunjukkan bahwa penambahan nanokristal selulosa ke dalam kompon lateks dapat meningkatkan kekuatan tarik, kemuluran dan modulus Young s masing-masing 4,7 MPa, 0,65% dan 6,3 MPa. Harahap (2010) juga telah melakukan penelitian tentang penggunaan tepung kulit pisang sebagai filler dalam pembuatan lembaran lateks alam, dimana dihasilkan lembaran nanokomposit karet dengan pengisi 5 g dan 10 g memiliki sifat mekanik yang baik. Sifat-sifat yang diperoleh menunjukkan kekuatan tarik, perpanjangan putus menurun dengan bertambahnya massa bahan pengisi, sedangkan modulus Young s meningkat dengan bertambahnya massa bahan pengisi Bahan pengisi yang ditambahkan ke dalam lateks karet alam dapat meningkatkan vulkanisat karet alam sehingga kekuatan tarik dan sifat mekanikal lainnya meningkat (William, 2008). Setiap jenis bahan pengisi memberikan sifat-sifat tertentu sebagai akibat dari permukaan kimianya yang spesifik. Bahan pengisi dengan ukuran nanopartikel mampu meningkatkan nilai penguatan polimer dibandingkan dengan bahan pengisi yang berukuran besar (Leblanc, 2002). Dari uraian di atas, peneliti tertarik untuk membuat lembaran nanokomposit berbasis lateks yang diperkuat oleh nanokristal selulosa yang diisolasi dari TKS dan dihidrolisis menggunakan H 2 SO 4 48,84% dan selanjutnya nanokristal selulosa yang diperoleh didispersikan terdahulu sebelum ditambahkan ke dalam kompon lateks dan kemudian dicetak dengan menuangkan kompon lateks ke dalam cetakan dan divulkanisasi pada suhu 120 o C selama 30 menit.
1.2 Permasalahan Adapun permasalahan dalam penelitian ini adalah : 1. Bagaimana mengisolasi α-selulosa dan NKS dari tandan kosong sawit (TKS) 2. Bagaimana morfologi dari produk lateks karet alam dengan bahan pengisi NKS dan tanpa bahan pengisi. 3. Bagaimana sifat-sifat mekanik dari lembaran produk lateks alam yang diperkuat NKS 1.3 Pembatasan Masalah Pada penelitian ini pembatasan masalah adalah sebagai berikut : 1. Limbah tandan kosong sawit yang digunakan diperoleh dari Pabrik Kelapa Sawit PTPN 2 Kebun sawit Seberang, Kabupaten Langkat. 2. Isolasi nanokristal selulosa dari α-selulosa dilakukan dengan cara hidrolisis asam, dengan menggunakan asam sulfat 48,84%. 3. Pencetakan film dengan menggunakan teknik pencetakan dengan variasi berat NKS yaitu 0 phr, 0,6 phr, 1,2 phr, 1,8 phr, 2,4 phr dan 3,0 phr 4. Sifat mekanik yang diamati yaitu, kekuatan tarik, kemuluran, modulus Young s, serta analisa morfologi permukaan. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Untuk mengisolasi α-selulosa dan NKS dari tandan kosong sawit (TKS). 2. Untuk mengetahui morfologi dari produk lateks karet alam dengan bahan pengisi NKS dan tanpa bahan pengisi. 3. Untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dari lembaran produk lateks alam yang diperkuat NKS
1.5 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang bahan pengisi pada nanokomposit sehingga menghasilkan lembaran nanokomposit yang memiliki sifat fisika dan mekanik yang lebih baik dengan menggunakan NKS yang diisolasi dari α-selulosa yang berasal dari limbah TKS yang lebih bermanfaat dan bernilai jual tinggi serta mengubah cara pandang dalam mengatasi limbah kelapa sawit sehingga menghasilkan nanokomposit yang merupakan material yang menjanjikan di masa mendatang. 1.6 Lokasi penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Dasar FMIPA USU Medan, Laboratorium penelitian Fakultas Farmasi USU Medan, Laboratorium TEM Jurusan Kimia UGM Yogyakarta, Laboratorium Terpadu USU Medan, PT Industri Karet Nusantara Tanjung Morawa, Laboratorium Polimer Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik USU Medan, Pusat Laboratorium Forensik Mabes Polri (PUSLABFOR) Jakarta. 1.7 Metodologi Penelitian Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium yang dilakukan dalam 3 (tiga) tahap : 1. Pada tahap ini adalah proses penyiapan serbuk TKS yang kemudian diisolasi untuk mendapatkan α-selulosa. Karakterisasi yang digunakan yaitu analisa menggunakan Transform-Infra Red (FT-IR)
2. Pada tahap ini adalah proses isolasi nanokristal selulosa dengan hidrolisis asam dengan menggunakan H 2 SO 4 48,84%, kemudian disentrifugasi untuk menghilangkan amorf, dan kemudian didialis sehingga diperoleh bentuk kristalnya. Karakterisasi yang digunakan adalah analisa menggunakan Transmisi Elektron Microscopy (TEM), dan analisa gugus fungsi menggunakan Transform-Infra Red (FT-IR) 3. Pada tahap ini adalah pembuatan lembaran nanokomposit berbasis lateks dengan bahan pengisi nanokristal selulosa yaitu dengan cara : a. Pembuatan kompon untuk proses vulkanisasi yang berupa campuran (lateks HA 60%, KOH 10%, sulfur 50%, nanokristal selulosa, wingstay 50%, ZnO 60%, dan ZDBC 50%), yang disebut dengan formulasi lateks. - Formulasi lateks dipanaskan pada suhu 70 0 C dalam roller speed - Penentuan tahap pematangan dengan mengunakan bilangan khlorofom. b. Pembuatan lembaran lateks alam dengan menggunakan plat baja sebagai plat pencetak, dengan menuangkan kompon yang telah mengalami vulkanisasi dan masturasi selama 24 jam ke dalam plat pencetak. c. Plat pencetak tersebut kemudian di vulkanisasi pada suhu 120 0 C selama 30 menit. d. Produk lateks alam yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi. Variabel-variabel yang digunakan adalah : -Variabel tetap : Berat serbuk TKS (gram) Berat α-selulosa (gram) Konsentrasi H 2 SO 4 (%) Volume (ml) Suhu ( 0 C) Waktu (menit) Berat Lateks pekat (gram) Konsentrasi bahan kompon (%)
-Variabel bebas : Berat NKS (gram) -Variabel terikat Spektrum Inframerah Ukuran partikel Morfologi Kekuatan mekanik Kemuluran Modulus Young s Swelling indeks Nilai TSC