Isolasi Dan Karakterisasi Nanoselulosa Dari Limbah Kulit Buah Siwalan (Borassus Flabellifer)

Wardani, Ratih Kusuma (2026) Isolasi Dan Karakterisasi Nanoselulosa Dari Limbah Kulit Buah Siwalan (Borassus Flabellifer). Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 7004222003_Doctoral.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy

Abstract

ISOLASI DAN KARAKTERISASI NANOSELULOSA DARI LIMBAH KULIT BUAH SIWALAN (Borassus flabellifer) Nama Mahasiswa NRP Promotor Co-Promotor 1 Co-Promotor 2 : Ratih Kusuma Wardani : 7004222003 : Prof. Dr. Didik Prasetyoko, S.Si., M.Sc. : Prof. Suprapto, M.Si., Ph.D. : Dr. Holilah, S.Si., M.Si. ABSTRAK Penelitian ini mengevaluasi potensi limbah kulit buah siwalan (Borassus flabellifer) sebagai sumber bahan baku berkelanjutan untuk produksi selulosa dan nanoselulosa. Tahap awal penelitian yang dilakukan adalah membandingkan efektivitas alkalisasi menggunakan larutan natrium hidroksida yang dikombinasikan dengan berbagai perlakuan fisik untuk mengoptimalkan proses delignifikasi. Hasil menunjukkan bahwa metode alkalisasi dengan bantuan gelombang mikro memberikan efisiensi penghilangan lignin tertinggi dibandingkan dengan metode konvensional, ultrasonikasi dan hidrotermal. Iradiasi gelombang mikro mampu mendegradasi kandungan lignin secara signifikan dari 11,8% menjadi 0,16% serta menghasilkan kadar selulosa sebesar 74% dengan rendemen selulosa tertinggi mencapai 29,82%. Serat selulosa yang diperoleh menunjukkan morfologi permukaan yang halus dengan rata-rata diameter 51,42 µm. Transformasi struktural dari selulosa I menjadi selulosa II terkonfirmasi melalui pergeseran bilangan gelombang pada spektra FTIR dari 2924 cm⁻¹ ke 2895 cm⁻¹, yang diperkuat oleh munculnya tiga puncak difraksi karakteristik selulosa II pada sudut 2θ = 12°, 20,1°, dan 21,7° melalui analisis XRD. Tahap selanjutnya berfokus pada isolasi dan karakterisasi nanoselulosa melalui hidrolisis menggunakan variasi asam anorganik (asam klorida, asam sulfat dan asam fosfat) dan asam organik (asam sitrat, asam asetat dan asam oksalat). Hasil karakterisasi mengonfirmasi bahwa agen hidrolisis berbasis asam organik menghasilkan rendemen nanoselulosa yang lebih tinggi (64,31%–77,99%) dibandingkan dengan kelompok asam anorganik (46,87%–69,00%). Hidrolisis menggunakan asam sulfat menghasilkan nanoselulosa dengan ukuran partikel rata rata 139,5 nm, di mana gugus ester sulfat pada permukaan fungsionalnya meningkatkan stabilitas koloid secara signifikan dengan nilai potensial zeta sebesar –50,69 mV. Di sisi lain, penggunaan asam klorida menghasilkan nanoselulosa dengan indeks kristalinitas tertinggi (79,34%) serta stabilitas termal yang unggul dibandingkan dengan sistem hidrolisis asam sulfat. Secara keseluruhan, integrasi parameter alkalisasi dan hidrolisis dalam penelitian ini memberikan kontribusi ilmiah penting dalam merekayasa karakteristik nanoselulosa berbasis biomassa lokal untuk aplikasi fungsional spesifik di masa depan. Kata Kunci: Borassus flabellifer, Selulosa, Nanoselulosa, Microwave, Hidrolisis asam
==========================================================
This study investigates the utilization of siwalan (Borassus flabellifer) fruit husk as a sustainable raw material source for the production of cellulose and nanocellulose. Initially, delignification efficiency was optimized by evaluating sodium hydroxide-based alkalization combined with diverse physical pretreatments. The results show that microwave-assisted alkalization outperformed conventional heating, ultrasonication, and hydrothermal processing in terms of lignin removal. Microwave irradiation successfully reduced the lignin content from 11.8% down to 0.16%, yielding a 74% cellulose rich-fraction with a maximum recovery yield of 29.82%. The isolated cellulose fibers displayed a smooth surface topography and an average diameter of 51.42 µm. Furthermore, XRD and FTIR analyses confirmed a polymorphic transition from cellulose I to cellulose II, substantiated by a FTIR wavenumber shift from 2924 cm⁻¹ to 2895 cm⁻¹ and three prominent XRD diffraction peaks at 2θ = 12°, 20.1°, and 21.7°. Subsequently, nanocellulose extraction and characterization were conducted via acid hydrolysis, comparing inorganic (hydrochloric, sulfuric, and phosphoric) and organic (citric, acetic, and oxalic). Characterization results confirm that organic acid hydrolysis provided superior nanocellulose yields (64.31%–77.99%) relative to inorganic counterparts (46.87%–69.00%). Notably, sulfuric acid-mediated hydrolysis yielded nanocellulose with a mean particle size of 139.5 nm, where the sulfate ester groups on its functional surface significantly enhance colloidal stability with a zeta potential value of –50.69 mV. Conversely, hydrochloric acid treatment promoted a higher crystallinity index (79.34%) and enhanced thermal endurance compared to the sulfuric acid system. In conclusion, synergistically balancing alkalization and hydrolysis conditions offers a vital scientific pathway for tailoring biomass-derived nanocellulose toward targeted advanced applications. Keywords: Borassus flabellifer, Cellulose, Nanocellulose, Microwave, Acid Hydrolysis

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	Borassus flabellifer, Selulosa, Nanoselulosa, Microwave, Hidrolisis asam. Borassus flabellifer, Cellulose, Nanocellulose, Microwave, Acid Hydrolysis
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD320 Cellulose. Hydrolysis Q Science > QD Chemistry > QD481 Chemical structure. Q Science > QD Chemistry > QD63 Extraction
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Ratih Kusuma Wardani
Date Deposited:	05 Aug 2026 03:56
Last Modified:	05 Aug 2026 03:56
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/143912

Actions (login required)

View Item