Jurnal Faridah Dlm Bahasa.docx

PEMBUATAN MEMBRAN SELULOSA DARI LIMBAH KULIT NANAS DAN AIR KELAPA DAN APLIKASINYA Faridah1), Elwina2), Chalil Azmi3) Jurusan Teknik KimiaPoliteknik Negeri Lhokseumawe Email : [email protected]

ABSTRACT Pineapple skin contains high carbohydrates and sugars and hence pineapple skin allows to be used as raw material for making chemicals, one of which is making cellulose membrane to further be utilized as peat water filtration. This study varied pineapple and coconut skin as the main ingredients of membrane production and varied starter volume or Acetobacter Xylinum. The formed membrane was further analyzed by using flux method, membrane tensile strength test, FTIR test and SEM test to see membrane morphology. From the results of the research, the best water flux data was 6.58 L / hr m2, the best tensile strength test of membrane was 22.1 Mpa and confirmation that cellulose was the composer of the membrane. The membrane was also applied for peat water filtration where peat water with its turbidity value of 10.3 NTU and its TDS 161 decreased the turbidity level to 0.34 NTU and TDS to 138.

Key words : Cellulose membrane, Acetobacter Xylinum, Filtration

pengolahan buah nanas tersebut. Limbah dari buah nanas terutama kulit buahnya menumpuk dan menimbulkan masalah bagi lingkungan (Susanto et al. 2000). Selama ini kita ketahui, masyarakat Indonesia memanfaatkan nanas pada daging buahnya saja atau sebatas tanaman konsumsi saja, sementara kulit dibuang tidak dimanfaatkan atau diolah lebih lanjut karena struktur fisik kulitnya yang kasar dan keras. Berdasarkan permasalahan tersebut, maka terdapat suatu peluang untuk memanfaatkan limbah kulit nanas dan mengubahnya menjadi produk yang dapat dimanfaatkan lebih lanjut. Hasil penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa kulit nanas mengandung 81,72 % air; 20,87 % serat kasar; 4,41 % protein; 17,53 % karbohidrat dan 13,65 % gula reduksi. Dengan kandungan karbohidrat dan gula yang cukup tinggi tersebut maka kulit nanas sangat memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bahan kimia, seperti pembuatan nata.

PENDAHULUAN Nanas merupakan jenis buah yang terkenal baik di Indonesia maupun di belahan dunia lainnya. Selain dikonsumsi sebagai buah segar, nanas juga merupakan salah satu jenis buah-buahan yang diolah menjadi bahan baku untuk industri pengolahan makanan. Hasil pengolahan buah nanas yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari diantaranya sari buah, selai, manisan dan juga sebagai bahan pelengkap dalam pembuatan makanan. Produksi nanas di Indonesia megalami pertumbuhan yang pesat tiap tahunnya. Menurut Sunarjono (2004), produksi buah nanas pada tahun 2000, 2001 dan 2002 masing-masing mencapai 393.399, 494.968 dan 555.588 ton, sedangkan yang mengalami pengolahan lebih lanjut hanya terpakai 53% saja dan sisanya merupakan limbah yang tidak terpakai, sehingga dapat dibayangkan berapa besar limbah yang dihasilkan dari 1

Membran adalah lapisan tipis dari suatu material berpori yang dapat digunakan untuk beberapa proses pemisahan (Eryan 004). Proses pemisahan dengan mengguanakan membran merupakan salah satu proses pemisahan yang ekonomis, efektif dan tidak menimbulkan perubahan pada zat yang dipisahkan baik fisik maupun kimia. Pada umumnya membran dibuat dari polimer alami dan modifikasinya seperti selulosa, dan polimer sintetis seperi polisulfon dan poliamida (Susanto et al. 2000). Selulosa merupakan polisakarida yang terdapat pada tanaman dan merupakan bahan yang dapat digunakan dalam pembuatan membran. Sumber utama selulosa ialah bubur kayu atau kapas, tetapi akibat terjadi pertambahan penduduk dan perkembangan teknologi mengakibatkan terjadinya peningkatan kebutuhan hidup. Oleh karena itu diperlukan sumber selulosa lain selain kayu, maka dikembangkanlah proses pembuatan selulosa yang berasal dari sari buah-buahan salah satunya ialah nata de pina yang berasal dari sari buah nanas tetapi dalam penelitian ini digunakan sari kulit buah nanas. Dalam penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Muhammad Andriansyah pada tahun 2005 yaitu pembuatan membran selulosa dari sari kulit buah nanas dan ia memperoleh hasil yang sangat bagus pada penelitiannya. Lalu juga pernah dilakukan penelitian oleh Iskandar dkk pada tahun 2010 yaitu pembuatan Film Selulosa dari Nata De Pina. Dan juga penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Senny Widyaningsih dan Purwati pada tahun 2013 yaitu Pemanfaatan Membran Nata De Coco Sebagai Media Filtrasi untuk Recovery Minyak Jelantah. Pada penelitian ini akan memvariasikan sari kulit buah nanas dengan air kelapa karena sebagaimana kita ketahui bahwa air kelapa juga mengandung selulosa yang bagus untuk pembuatan membran dan juga telah sering dilakukan penelitian membran selulosa dengan menggunakan air kelapa. Air merupakan kebutuhan yang sangat vital bagi kehidupan manusia, jika kebutuhan

akan air tersebut belum tercukupi dapat memberikan dampak yang besar terhadap kerawanan kesehatan maupun sosial. Air merupakan kebutuhan pokok manusia. Dalam kehidupan sehari-hari manusia selalu memerlukan air terutama untuk minum, masak, mandi, mencuci dan sebagainya. Pemenuhan kebutuhan air bersih sudah menjadi masalah yang sangat umum. Di daerah-daerah yang belum mendapatkan pelayanan air bersih, biasanya menggunakan air sumur galian, air sungai yang kadang air yang digunakan tidak memenuhi standar air bersih. Dan akhirakhir ini seringkali kita mendengar keluhan masyarakat menyangkut kualitas air sumur baik dari teman, tetangga dan bisa juga dari pengalaman kita sendiri ketika sumur galian atau sumur sumur bor selesai dibuat namun kenyataannya secara fisik kualitas airnya tidak sesuai dengan keinginan dimana warna airnya kuning, dan berbau. Pada penelitian ini akan mengolah air gambut menjadi air layak pakai dengan menggunakan filtrasi membran selulosa. Air gambut merupakan salah satu sumber air permukaan yang banyak dijumpai di daerah Kalimantan dan Sumatera termasuk di daerah Aceh. Air gambut berwarna coklat tua sampai kehitaman dan biasanya daerah yang berair gambut ini berada di daerah yang berawa yang memiliki kadar organik yang tinggi. Air gambut ini masih memerlukan pengolahan khusus terlebih dahulu sebelum digunakan sebagai sumber air untuk keperluan domestik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan air limbah kulit nanas dan air kelapa menjadi membran selulosa, selain itu membran selulosa dijadikan filtrasi air gambut. METODE PENELITIAN Alat dan Bahan Penelitian ini menggunakan bahan baku kulit nanas dan air kelapa yang diperoleh dari pasar impres dan juga menggunakan bahan gula pasir, asam 2

asetat, aquades, starter Xylinum, dan NaOH

Acetobacter

Uji Tarik Sampel yang telah dipotong sesuai dengan standart ASTM D-638 dipasang pada pengikat sampel pada alat. Hidupkan komputer dan pilij TW elite pada layar komputer dan klik interlock untuk menaik turunkan tempat pengikat sampel dan pasang sampel yang akan diuji dan pilih ASTM D-638 Plastic Tension Test dan isi ketebalan sampel dan rate time. Selanjutnya pilih load lalu klik kanan zero signal dan pilih crosshead dan zero signal. Klik Run The Test dan berikan nama sampel yang akan diuji. Selanjutnya amati sampel sampai putus dan simpan grafik yang muncul dilayar komputer dengan memilih save as. Hasilnya akan tersimpan dalam bentuk excel.

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat gelas yang biasa digunakan, kertas pH, loyang plastik, oven, pengaduk. Prosedur Kerja a. Pembuatan Nata de Coco Kulit nanas yang telah diblender lalu disaring dan air dari kulit nanas di campur dengan air kelapa dan tambahkan gula pasir sebanyak 50 gr dan ZA 4 gr lalu dipanaskan sampai mendidih. Selanjutnya media didinginkan dan diatur pH nya mencapai 4 dan selanjutnya tambahkan starter Acetobacter Xylinum untuk delanjutnya diinkubasi selama 7 hari. b. Pembuatan Membran

Uji SEM

Nata de coco yang telah terbentuk dicuci dengan air dan direndam dengan NaOH 2% selama 24 jam dan dicuci kembali sampai pH netral. Selanjutnya nata di press dengan menggunakan alat filter press sampai diperoleh membran nata de coco. Kemudian dikeringkan dalam oven dan diatur suhu nya pada 50◦C. Dan diperoleh membran yang kering.

Sampel yang telah di-press dipotong kecilkecil lalu ditempelkan pada tempat sampel. Kemudian sampel ditempatkan dalam sebuah tabung untuk dilapis permukaannya oleh emas (coating) selama 20 menit. Selanjutnya sampel yang telah dilapis tersebut ditempatkan ke dalam SEM dan dicari perbesaran yang paling bagus sehingga terlihat dan diketahui bentuk permukaannya. Setelah didapat gambar yang sesuai lalu gambar tersebut difoto dan disimpan dalam disket.

c. Uji Karakteristik Membran Uji Fluks Film yang diperoleh kemudian dipotong berbentuk lingkaran yang disesuaikan dengan desain alat ultrafiltrasi. Fluks air diperoleh dengan mengukur banyaknya volume air yang melewati tiap satuan luas permukaan membran per satuan waktu.

c. Uji Karakteristik Air Uji Kekeruhan Sejumlah 15 ml fitrat dimasukkan ke dalam botol kaca khusus kekekeruhan, setelah itu bersihkan botol kaca dengan tisu kering untuk menghilangkan pengotor yang menempel selama pengisian ke dalam sel input, kemudian tutup kembali penutupnya. Setelah itu hidupkan alatnya, tunggu beberapa saat kembali sampai muncul angka pada layar dan catat hasilnya. Proses ini dilakukan hingga beberapa kali pengulangan pembacaan konsentrasi kekeruhan (NTU).

Uji FTIR Sampel yang telah di press sehingga serupa dengan suatu film dipotong sesuai ukuran tempat sampel lalu sampel ditempatkan dalam tempat sampel. Setelah proses preparasi selesai kemudian sampel dianalisis dan spektrum yang terbentuk dicatat.

3

Tabel 2. Uji Kuat Tarik Membran Selulosa

Uji TDS Masukkan air kedalam beaker glass dan ambil alat uji TDS lalu celupkan ke dalam air yang didalam beaker glass tadi dan lihat angka yang keluar pada alat.

Variasi perbandingan limbah air nanas dan air kelapa

HASIL DAN PEMBAHASAN

Variasi volume starter

Volum e perme at 10-3 (L) 3 60 0

Fluks Air (L/jam.m3)

30

60

Tabel 1. Hasil Membran Selulosa Variasi perbandingan limbah air nanas dan air kelapa

0:1

1:0

1:1

1:3

3:1

Variasi volume starter

Berat Membran

Tebal Membran

(gram)

(mm)

0:1

5%

9

7

6,58

2,56

10%

8

7

5,85

2,56

15%

8

6

5,85

2,19

20%

7

6

5,12

2,19

5%

4,05

0,02

25%

7

5

5,12

1,82

10%

5,25

0,01

5%

9

7

6,58

2,56

15%

5,15

0,02

10%

9

6

6,58

2,19

6,87

0,02

15%

8

6

5,85

2,19

20%

7,45

0,03

20%

7

4

5,12

1,46

25%

3,32

0,02

25%

7

4

5,12

1,46

5%

5%

9

7

6,58

2,56

10%

3,77

0,03

10%

8

7

5,85

2,56

15%

3,75

0,02

15%

8

6

5,85

2,19

20%

5,65

0,02

20%

7

5

1,82

25%

6,08

0,03

25%

6

4

5,12 5,8 5

5%

5,5

0,01

5%

8

7

5,85

2,56

10%

4,67

0,01

10%

8

7

5,85

2,56

15%

7

5

5,12

1,82

1:0

1:1

1:3

1,09

15%

5,66

0,02

20%

5,80

0,02

25%

5,78

0,02

20% 25%

7 5

4 3

5,12 3,65

1,46 1,09

5%

2,56

0,01

5%

9

6

6,58

2,19

10%

1,78

0,02

10%

9

6

6,58

2,19

15%

1,90

0,02 0,03

8 7

5 5

5,85 5,12

1,82 1,82

20%

2,80

15% 20%

4,90

0,03

25%

7

4

5,12

1,46

25% 5%

4,65

0,02

10%

5,66

0,02

15%

5,90

0,02

20%

3,78

0,01

25%

6,20

0,03

3:1

Tabel 3. Uji Kuat Tarik Membran Selulosa

1

Variasi perbandingan limbah air nanas dan air kelapa 0:01

2

1:00

22,1

158,311

3

1:01

22,08

270,212

4

1:03

20,1

164,571

5

3:01

16,29

204,292

No

4

Kuat Tarik ( Mpa)

Elongansi (%)

18,85

127,398

Tabel 4. Hasil Analisa Air Gambut Setelah Melewati Membran Variasi perbandingan limbah air nanas dan air kelapa

0:1

1:0

1:1

1:3

Volume permeat 10-3 (L)

Fluks Air (L/jam.m3)

30

60

30

60

5%

9

7

6,58

2,56

10%

8

7

5,85

2,56

15%

8

6

5,85

2,19

20%

7

6

5,12

2,19

25%

7

5

5,12

1,82

5%

9

7

6,58

2,56

10%

9

6

6,58

2,19

15%

8

6

5,85

2,19

20%

7

4

5,12

1,46

25%

7

4

5,12

1,46

5%

9

7

6,58

2,56

10%

8

7

5,85

2,56

15%

8

6

5,85

2,19

20%

7

5

1,82

25%

6

4

5,12 5, 85

5%

8

7

5,85

2,56

10%

8

7

5,85

2,56

15%

7

5

5,12

1,82

7

4

5,12

1,46

25%

5

3

3,65

1,09

5%

9

6

6,58

2,19

10%

9

6

6,58

2,19

15%

8

5

5,85

1,82

20%

7

5

5,12

1,82

25%

7

4

5,12

1,46

Variasi volume starter

20%

3:1

Gambar 1. Uji FTIR Membran Selulosa Hasil pengujian FTIR pada sampel membran selulosa dimana pengujian sampel dilakukan untuk mengetahui informasi struktur suatu senyawa organik. Pada penelitian Rachmilda Pinnata dan Alia Damayanti yaitu membran selulosa dari eceng gondok dimana saat dilakukan uji FTIR dan dari hasil tersebut dapat diidentifikasi gugus C=O, gugus OH pada bilangan gelombang 3364 cm-1 dan juga gugus C-O pada bilangan gelombang cm-1. Dan dapat dilihat berdasarkan gambar 4.11 diatas terdapat serapan gugus OH pada bilangan gelombang 3309,03 cm-1. Dan juga terdapat serapan gugus C-O pada bilangan gelombang 1054,14 cm-1. Dapat juga kita lihat serapan gugus C=O pada bilangan gelombang 1647,28 cm-1.

1,09

Gambar 2. Hasil Uji SEM

5

Analisa SEM merupakan metode yang tepat untuk melihat morfologi permukaan membran. Analisi morfologi membran dilakukan untuk melihat ukuran pori-pori membran yang digunakan Dan gambar 4.12 diatas adalah hasil analisa SEM pada perbesaran 200x dan 1200x. Hasil analisa SEM membran selulosa ini sedikit tidak sesuai harapan karena dapat dilihat terdapat pori-pori putih yang menunjukkan bahwa membran tersebut berjamur.

Akhir S1. Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. IPB. Bogor Misgiyarta. 2006. Fermentasi Nata dengan Substrat imbah Buah Nanas dan Air Kelapa. Bogor. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pasca Panen. Suwijah. 2011. Pengaruh Kadar Gula, Vitamin C dan Serat dari Sari Markisa Ungu (Passiflora Edulis Var Edulis) Pada Pembuatan Nata De Coco dengan Menggunakan Acetobacter xylium. Fakultas MIPA USU, Medan

KESIMPULAN Perbandingan air kulit nanas dan air kelapa bisa menjadi bahan pembuatan membran selulosa. Fluks air membran selulosa paling tinggi nilainya yaitu pada membran dengan volume starter 5% dimana nilainya 6,58 L/jam.m3 dikarenakan starter nya lebih sedikit yang mengakibatkan pori-pori membran nya lebih renggang dan tidak rapat. Pada analisa uji kuat tarik, membran pada perbandingan 1:0 merupakan variasi perbandingan yang paling baik untuk memperoleh nilai kuat tarik dimana nilai kuat tariknya sebesar 22,1 Mpa dan Elongansi 15,83%. Hasil analisa FTIR membran selulosa mendeteksi adanya interaksi gugus C-O, OH, dan C=O.

Suprihatin. 2010. Teknologi Fermentasi. Surabaya: UNESA Pres.

DAFTAR PUSTAKA Iskandar, dkk. 2010. Pembuatan Film Selulosa dari Nata de Pina. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan. Vol. 7, No.3, hal. 105-111. Universitas Syiah Kuala. Widyaningsih, Senny. ; purwati, 2013. Pemanfaatan Membran Nata De Coco SebagaiMedia Filtrasi untuk Rekoveri Minyak Jelantah. Ilmiah Kimia Program Studi Kimia UNSOED. Vol. 8 No. 1, Hal : 20-33 Andriansyah, Muhammad. 2006. Sifat-sifat Membran yang Terbuat dari Sari Kulit Buah Nanas. Skripsi Tugas

6