BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kitosan dihasilkan dari kitin dan mempunyai struktur kimia yang sama dengan kitin, terdiri dari rantai molekul yang panjang dan berat molekul yang tinggi. Adapun perbedaan antara kitin dan kitosan adalah pada setiap cincin molekul kitin terdapat gugus asetil (-CH3-CO) pada atom karbon kedua, sedangkan pada kitosan terdapat gugus amina (-NH) (Apsari, 2010). Kitosan diisolasi dari cangkang hewan crustaceae, terutama udang melalui serangkaian proses, diantaranya depigmentasi, deproteinasi, demineralisasi, dan deasetilasi. Kitosan merupakan kitin yang mengalami proses deasetilasi, dimana gugus asetilnya telah hilang sehingga menyisakan gugus amina bebas yang menyebabkannya bersifat polikationik (Emma et al., 2004). Kitosan merupakan senyawa yang tidak larut dalam air, sedikit larut dalam HCl, HNO 3, dan H 3 PO 4 serta tidak larut dalam H 2 SO 4. Kitosan lebih mudah dilarutkan dalam asam-asam encer seperti asam asetat, asam format, asam sitrat (Meriatna, 2008). Kitosan juga tidak larut dalam beberapa pelarut organik seperti alkohol, aseton, dimetil formamida dan dimetil sulfoksida, tetapi kitosan larut baik dalam asam format berkonsentrasi 0,2-100 % dalam pelarut air (Apsari, 2010). Dengan memanfaatkan sifat yang dimilikinya, kitosan dapat digunakan untuk berbagai kepentingan, baik dalam hal pangan dan gizi, biomedis, industri, biokimia, obat-obatan, maupun untuk kosmetik. Di bidang industri, kitosan 1
2 digunakan pada pengolahan air limbah untuk menyerap ion Cu(II) dan Cr(VI) yang terdapat pada limbah (Schmuhl et al., 2001). Kitosan juga banyak digunakan di bidang medis terutama dalam hal pengikatan lemak. Aplikasi kitosan yang saat ini banyak dikembangkan yaitu sebagai membran. Beberapa studi terdahulu menunjukkan bahwa membran yang berasal dari kitosan murni merupakan jenis membran yang tidak berpori (Nasir et al., 2005). Untuk meningkatkan kinerjanya dalam berbagai aplikasi diperlukan senyawa aditif lain sebagai bahan pencampur, sehingga dihasilkan membran yang berpori dengan kekuatan mekanik yang tinggi. Untuk mendapatkan struktur membran yang berpori dapat dilakukan dengan cara dicrosslinking dengan senyawa lain. Ini menunjukan bahwa membran dapat dibuat secara sintesis. Beberapa senyawa yang telah dikembangkan sebagai agen crosslinking diantaranya formaldehida, glioksal, senyawa poliepoksi, transglutaminase, natrium tripolifosfat dan glutaraldehida. Sejauh ini, glutaraldehida merupakan senyawa kimia yang telah digunakan secara luas sebagai agen crosslinking karena tidak mahal, mudah didapat, dan merupakan larutan cair yang efektif dapat menstabilkan jaringan kolagen dalam periode yang relatif singkat (Talebian et al., 2007). Selain itu, adanya senyawa aldehida sebagai agen crosslinking dapat meningkatkan stabilitas termal membran dan menurunkan derajat swelling pada hydrogel (Singh et al., 2006). Glutaraldehida merupakan kelompok senyawa aldehida yang berantai pendek dengan rumus molekul C 5 H 8 O 2. Glutaraldehida merupakan larutan yang tidak berwarna dengan berat molekul 100,12 g/mol dan memiliki kelarutan yang
3 tinggi dalam air, alkohol dan benzena. Glutaraldehida banyak digunakan sebagai desinfektan dan agen sterilisasi untuk membunuh bakteri dan virus dengan konsentrasi larutan 2%. Glutaraldehida dapat menstabilkan jaringan kolagen secara efektif dalam waktu yang relatif singkat. Glutaraldehida banyak digunakan dalam proses penyamakan kulit. Dilihat dari strukturnya, glutaraldehida memiliki dua gugus aldehida yang reaktif. Hal inilah yang mendasari penggunaan glutaraldehida sebagai agen crosslinking homobifungsional. Gugus aldehida tersebut sangat reaktif terhadap gugus amina pada kitosan sehingga apabila direaksikan, gugus aldehida akan berikatan kovalen dengan gugus amina dan membentuk jembatan yang menghubungkan polimer kitosan yang satu dengan yang lainnya. Dengan penambahan agen crosslinking ini dipercaya dapat meningkatkan kekuatan mekanik membran. Preparasi dan aplikasi membran kitosan telah dilakukan pada penelitian sebelumnya diantaranya adalah pembuatan membran kitosan-polietilen-glikol serta aplikasinya pada penjernihan air sungai. Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa membran kitosan-peg dapat dimanfaatkan dalam proses penjernihan air sungai dengan menggunakan metode filtrasi karena dapat menurunkan turbiditas cukup besar (Putri, 2009). Penelitian yang lainnya yaitu preparasi dan karakterisasi membran kitosan yang dicrosslinking dengan glutaraldehida melalui metode presipitasi. Dari penelitian tersebut dihasilkan konsentrasi optimum kitosan sebesar 1,5% dan konsentrasi optimum glutaraldehida 6%, serta ukuran pori 0,016 µm 0,03 µm (Apsari, 2010). Namun
4 membran kitosan yang dicrosslink dengan glutaraldehida ini memiliki kelemahan yaitu membran bocor ketika diberi tekanan diatas dua bar pada saat uji permeabilitas membran. Oleh karena itu perlu dilakukan pengembangan atau modifikasi terhadap membran tersebut. Adanya penemuan senyawa baru yaitu bioflokulan DYT yang memiliki kemiripan struktur dan gugus fungsi reaktif dengan kitosan diharapkan dapat dijadikan senyawa aditif untuk menghasilkan suatu membran baru yang memiliki fungsi dan manfaat yang berbeda. Bioflokulan DYT merupakan material polimer alami yang telah diuji dapat digunakan sebagai flokulan alami yang ramah lingkungan (Lesmana, 2006). Bioflokulan DYT mempunyai kelebihan diantaranya adalah mudah terdegradasi oleh mikroorganisme sehingga penggunaan bioflokulan DYT tidak menimbulkan masalah baru bagi lingkungan. Selain itu, kelimpahan bahan bioflokulan DYT di alam cukup banyak sehingga memungkinkan untuk dikembangkan dalam dalam berbagai bidang. Penelitian sebelumnya, bioflokulan DYT dapat dikristalkan dan memberikan hasil bahwa bioflokulan DYT mengandung gugus fungsi O-H, C=O, -CH 2, dan CH 3. Kelarutan kristal bioflokulan DYT dalam pelarut air pada suhu 5 C yaitu sebesar 0,273 mg kristal/mg larutan jenuh dan pada suhu 25 C sebesar 0,429 mg kristal/mg larutan jenuh, sedangkan didalam pelarut metanol pada suhu 5 C sebesar 0,268 mg kristal/mg larutan jenuh, pada suhu 25 C sebesar 0,327 mg kristal/mg larutan jenuh dan pada suhu 30 C sebesar 0,354 mg kristal/mg larutan jenuh (Mubarrok, 2007), sedangkan menurut (Lesmana, 2006) kristal bioflokulan DYT mengandung gugus fungsi -OH, N-H, -CH 2, dan C-O. Pada
5 perkembangannya kristal bioflokulan DYT dapat diketahui struktur molekulnya yang merupakan jenis polimer (makromolekul) yang mempunyai rumus molekul C 44 H 56 ClNO 18 yang mempunyai monomer 2,3-dihydrofuran-2,3-diol dan tersusun atas gugus fungsi -C-O, -CH, dan -N-H (Rosadi, 2010). Dengan adanya membran kitosan yang dicrosslinking dengan glutaraldehida yang memiliki banyak manfaat, serta adanya penemuan senyawa baru yaitu bioflokulan DYT yang memiliki gugus-gugus fungsi reaktif yang berpotensi untuk dicrosslinking dengan glutaraldehida, maka akan dilakukan preparasi dan karakterisasi suatu membran baru yaitu membran kitosan-dyt yang dicrosslinking dengan glutraldehida serta kajiannya terhadap potensi pemanfaatan dari membran tersebut berdasarkan karakteristik membran melalui uji FTIR, morfologi membran, uji permeabilitas dan uji daya tahan membran. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian yang dikemukakan di atas, maka rumusan masalah penelitian ini adalah potensi dari membran kitosan-glutaraldehida-dyt yang diharapkan memiliki fungsi dan manfaat berdasarkan karakteristik membran. Point pertanyaan untuk rumusan masalah ini adalah : 1. Bagaimana preparasi membran kitosan-glutaraldehida-dyt? 2. Bagaimana karakteristik membran kitosan-glutaraldehida-dyt melalui uji FTIR, morfologi membran, uji permeabilitas dan uji daya tahan?
6 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari kegiatan penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Memperoleh komposisi campuran komponen bahan pada pembuatan membran kitosan-glutaraldehida-dyt. 2. Mengetahui karakteristik dari membran kitosan-glutaraldehida-dyt. 3. Mengetahui potensi apa saja yang dimiliki oleh membran kitosanglutaraldehida-dyt. 1.4 Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Dapat menjadi referensi data mengenai membran kitosan-glutaraldehida- DYT. 2. Dapat mengetahui potensi pemanfaatan dari membran kitosanglutaraldehida-dyt.