Amelia, Sekar Tri Wulan (2025) Pengembangan Material Fungsional Maju Berbasis Selulosa dari Limbah Biji Alpukat. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
![[thumbnail of 7008222007-Desertasi.pdf]](http://repository.its.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text
7008222007-Desertasi.pdf Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy |
Abstract
Selulosa, sebagai salah satu komponen utama biomassa tanaman, merupakan sumber daya terbarukan yang melimpah namun belum dimanfaatkan secara optimal. Dengan struktur polimer yang unik dan kaya gugus hidroksil, selulosa menyimpan potensi besar sebagai bahan baku pengembangan material fungsional maju. Dalam kerangka keberlanjutan, pemanfaatan limbah biomassa selulosa, khususnya residu agroindustri lokal, telah menjadi fokus global, bukan hanya untuk menggantikan bahan sintetis berbasis fosil, tetapi juga sebagai upaya menekan akumulasi limbah dan dampak lingkungannya. Penelitian ini mengeksplorasi potensi limbah ekstraksi biji alpukat sebagai sumber selulosa terbarukan untuk pengembangan material maju fungsional. Bab 2 memaparkan bahwa proses fraksinasi melalui metode delignifikasi alkali pada limbah biji alpukat dapat menghasilkan selulosa dengan kemurnian tinggi mencapai 85,12%. Kombinasi selulosa dan gelatin dengan agen pengikat silang asam sitrat sebesar 10 (wt%) berhasil menghasilkan biopolimer film yang kuat dan lentur dengan kemampuan elongasi mencapai 77,44% dan tensile strength mencapai 0,09 MPa. Disamping itu, asam sitrat juga berperan sebagai antibakteri pada film. Bab 3 melaporkan bahwa pra-perlakuan sonikasi terbukti efektif meningkatkan kekuatan mekanis film dengan nilai elongasi menjadi 106% dan tensile strength sebesar 0,99 MPa. Selain itu, penambahan nanopartikel silver (Ag-NPs) juga terbukti dapat meningkatkan kemampuan antibakteri film pada bakteri uji Escherichia coli dan Staphylococcus aureus sebagai representasi bakteri pathogen gram negatif dan gram positif hingga 7x24 jam pengamatan. Evaluasi pengaruh ukuran Ag-NPs terhadap kemampuan antibakteri dilakukan dan hasilnya menunjukkan bahwa ukuran Ag-NPs yang lebih kecil memiliki sifat antibakteri yang lebih baik. Bab 4 menjelaskan tentang peran fraksinasi lanjutan melalui metode bleaching berhasil meningkatkan kemurnian selulosa mencapai 89,69%. Di samping itu, proses hidrolisis asam terbukti dapat menghilangkan sebagian area amorf selulosa dan meningkatkan kristalinitasnya dengan indeks kristalinitas mencapai rentang 61,4-73,38%. Tidak hanya itu, hidrolisis asam berkontribusi pada perubahan polimorfi selulosa dari selulosa I menjadi selulosa II yang terbukti meningkatkan performa nitroselulosa sebagai polimer energetik dengan kandungan nitrogen mencapai 12,26%, dan nilai kalor sebesar 11,04%. Bab 5 mengungkapkan bahwa penggunaan sistem pendingin ice-bath terbukti dapat mendorong terjadinya reaksi nitrasi dan meminimalisir terjadinya reaksi balik atau denitrasi melalui pendekatan parameter kinetika reaksi. Secara keseluruhan, penelitian ini berhasil membuktikan bahwa limbah ekstraksi biji alpukat memiliki potensi besar untuk dikembangkan sebagai material maju fungsional berbasis selulosa melalui proses pemisahan dan modifikasi struktur yang komprehensif. Harapannya, disertasi ini dapat menjadi pintu terobosan baru pada bidang pemanfaatan limbah ekstraksi biomassa sebagai sumber bahan baku selulosa berkelanjutan untuk berbagai aplikasi fungsional sekaligus mendukung prinsip ekonomi sirkular yang ramah lingkungan.
===================================================================================================================================
Cellulose, as one of the main components of plant biomass, is a renewable and abundant resource that remains underutilized. With its unique polymer structure and richness in hydroxyl groups, cellulose holds great potential as a raw material for the development of advanced functional materials. In the context of sustainability, the utilization of cellulose biomass waste, particularly from local agro-industrial residues, has gained global attention—not only as a substitute for fossil-based synthetic materials, but also as an effort to reduce waste accumulation and its environmental impact. This study explores the potential of avocado seed extraction waste as a renewable cellulose source for advanced functional material applications. Chapter 2 reveals that the fractionation process using alkaline delignification on avocado seed waste can produce high-purity cellulose, reaching up to 85.12%. The combination of cellulose and gelatin with 10 wt% citric acid as a crosslinking agent successfully produced a strong and flexible biopolymer film, achieving an elongation capability of 77.44% and a tensile strength of 0.09 MPa. Additionally, citric acid also serves as an antibacterial agent in the film. Chapter 3 reports that sonication pre-treatment effectively enhances the mechanical strength of the film, with elongation reaching 106% and tensile strength increasing to 0.99 MPa. Furthermore, the addition of silver nanoparticles (Ag-NPs) significantly improved the antibacterial performance of the film against Escherichia coli and Staphylococcus aureus, representing Gram-negative and Gram-positive pathogenic bacteria, respectively, for up to 7 × 24 hours of observation. An evaluation of Ag-NPs size on antibacterial effectiveness showed that smaller particle sizes exhibit better antibacterial properties. Chapter 4 discusses that further fractionation using a bleaching method successfully increased cellulose purity to 89.69%. Moreover, acid hydrolysis was proven to remove amorphous regions in the cellulose structure and enhance its crystallinity, with the crystallinity index ranging from 61.4% to 73.38%. In addition, acid hydrolysis contributed to a polymorphic transformation from cellulose I to cellulose II, which improved the performance of nitrocellulose as an energetic polymer, achieving a nitrogen content of 12.26% and a calorific value of 11.04%. Chapter 5 reveals that the use of an ice-bath cooling system effectively promotes the nitration reaction while minimizing reverse or denitration reactions by applying kinetic reaction parameters. In conclusion, this study successfully demonstrates that extracted avocado seed waste has high potential become advanced cellulose-based materials through a comprehensive separation and structural modification process. Hopefully, these findings open promising prospects for utilizing biomass extraction waste as a sustainable cellulose raw material for various functional applications while supporting environmentally friendly circular economy principles.
| Item Type: | Thesis (Doctoral) |
|---|---|
| Uncontrolled Keywords: | Kata kunci: biji alpukat, biopolimer, film, nitroselulosa, selulosa =================================================================================== Keywords: avocado seed, biopolymer, film, nitrocellulose, cellulose |
| Subjects: | T Technology > TP Chemical technology > TP155.7 Chemical processes. |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24001-(S3) PhD Thesis |
| Depositing User: | Sekar Tri Wulan Amelia |
| Date Deposited: | 01 Aug 2025 01:23 |
| Last Modified: | 01 Aug 2025 01:23 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/123276 |
Actions (login required)
 |
View Item |