Isolasi Dan Karakterisasi Mikro Dan Nanokristalin Selulosa Dari Limbah Industri Lada (Piper Nigrum L.) Serta Aplikasinya Pada Pembuatan Film Bio-Komposit

Holilah, Holilah (2022) Isolasi Dan Karakterisasi Mikro Dan Nanokristalin Selulosa Dari Limbah Industri Lada (Piper Nigrum L.) Serta Aplikasinya Pada Pembuatan Film Bio-Komposit. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 01211960010005-Dissertation.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 September 2024. Download (13MB) | Request a copy

Abstract

Selulosa telah berhasil diisolasi dari limbah lada melalui tiga tahap pengolahan yaitu alkalisasi, bleaching dan realkalisasi dengan bantuan hidrotermal. Selulosa limbah lada (PW-C) mengandung selulosa sebesar 77,9 ±0,8%. PW-C memiliki karakteristik ukuran partikel sebesar 38,45 µm dan Tp sebesar 328,7°C. Mikrokristalin selulosa (MCC) merupakan turunan selulosa yang berhasil diperoleh dengan kondisi isolasi optimum dengan konsentrasi HCl 3,5 N, pada 70°C, dan selama 90 menit dengan rasio selulosa/asam 1:20. Yield dan kristalinitas MCC yang diperoleh berturut-turut sebesar 86% dan 78,9%. Aplikasi 5%MCC sebagai filler mampu meningkatkan kekuatan tarik dan perpanjangan putus bio-komposit. Selain MCC, nanokristalin selulosa (NC) merupakan turunan selulosa yang juga berhasil diisolasi menggunakan metode hidrolisis asam dan ultrasonikasi. Hidrolisis menggunakan asam anorganik dan organik menghasilkan nanoselulosa dengan kristalinitas berturut-turut berkisar 69,9-75,8% dan 76,4-78,3%. Hidrolisis menggunakan asam anorganik menghasilkan NC berbentuk bulat dengan diameter NC rata-rata yakni ~33–67 nm dan hidrolisis menggunakan asam organik menghasilkan NC berbentuk batang dengan diameter berkisar 21.7-48,7 nm dan panjang 210–321 nm. Aplikasi nanofiller selulosa dalam pembuatan bio-komposit mampu menghasilkan kuat tarik yang lebih tinggi dibandingkan mikrofiller. Nilai adsorpsi air, kelarutan dan permeabilitas air bio-komposit rumput laut dan kitosan semakin menurun dengan semakin besarnya jumlah nanoselulosa yang ditambahkan. Optimasi kondisi NC menggunakan asam laktat menghasilkan yield dan kristalinitas optimum berturut-turut yakni 73,45% dan 76,69%. Kondisi optimum telah dicapai pada konsentrasi asam 6,31 M, waktu hidrolisis 3,02 jam dan suhu 85,86°C. Penggunaan asam laktat berulang hingga empat pengulangan dapat menurunkan kemampuan asam untuk menghidrolsis selulosa menjadi nanokistalin selulosa yang berdampak pada kristalinitas dan ukuran partikel
====================================================================================================
Cellulose was successfully isolated from pepper waste through three processing stages, namely alkalization, bleaching and hydrothermal-assisted re-alkalization. Cellulose of PW (PW-C) contained cellulose of 77.9 ± 0.8%. PW-C had a particle size of 38.85 μm and temperature peak of 328.7°C. Microcrystalline cellulose (MCC) was also successfully obtained under optimum isolation conditions with HCl concentration of 3.5 N, at 70°C, and for 90 minutes with a cellulose/acid ratio of 1:20. The yield and crystallinity of MCC were 86% and 78.9%, respectively. The application of 5%MCC as a filler was able to increase the tensile strength and elongation at break of the bio-composite. Besides MCC, nanocrystalline cellulose (NC) is a cellulose derivative that has also been isolated using acid hydrolysis and ultrasonication methods. Hydrolysis using inorganic and organic acids produced nanocellulose with the crystallinity ranging from 69.9-75.8% and 76.4-78.3%, respectively. Hydrolysis using inorganic acids produced spherical NCs with an average NC diameter of ~33–67 nm and hydrolysis using organic acids produced rod-shaped NCs with diameters ranging from 21.7–48.7 nm and lengths of 210–321 nm. The application of cellulose nanofillers in the preparation of bio-composites can produce higher tensile strength than microfillers. The value of water adsorption, solubility and water permeability of seaweed and chitosan bio-composite decreased with increasing amount of nanocellulose added. Optimization of NC hydrolysis conditions using lactic acid hydrolysis resulted the optimum yield and crystallinity of 73.45% and 76.69%, respectively. The optimum condition reached at 6.31 M acid concentration, time of 3.02 h and 85.86°C. Repeated use of lactic acid for up to four repetitions can reduce the ability of the acid to hydrolyse cellulose into nanocystalline cellulose which has an impact on crystallinity and particle size.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	Limbah lada, selulosa, MCC, NC, filler, bio-komposit.
Subjects:	T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL240.5 Composite materials
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Holilah .
Date Deposited:	01 Jul 2022 02:45
Last Modified:	01 Jul 2022 02:45
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/94945

Actions (login required)

View Item