2020 : Superabsorbant Hydrogel Berbasis Selulosa Dari Tanaman Singkong: Ekstraksi, Modifikasi Dan Aplikasinya Sebagai Material Penyerap pada Popok yang Ramah Lingkungan

Sigit Tri Wicaksono S.Si., M.Si., Ph.D.
Dr. Eng Hosta Ardhyananta S.T., M.Sc.
Amaliya Rasyida ST., M.Sc


Abstract

Popok bayi sekali pakai mengandung senyawa kimia yang disebut superabsorbent polymer (SAP). Menurut Indonesia Water Community of Practice, SAP yang sekarang banyak digunakan dalam popok dihasilkan dari minyak bumi sehingga dikhawatirkan mengandung senyawa toksin. Bahan kimia penyusun popok sekali pakai diantaranya adalah polyacrylate granule dan fiber yang berasal dari plastik hidrokarbon. Adanya bahan kimia tersebut menyebabkan popok sekali pakai membutuhkan 450 tahun di untuk didegradasi di laut dan 500 tahun di Tempat Pembuangan Akhir (TPA). Menurut Riset Bank Dunia 2018 popok sekali pakai merupakan kontributor terbesar kedua dalam keseluruhan sampah laut di Indonesia, yakni 21%, bahkan kota Surabaya, Manado, dan Makassar cenderung memiliki jumlah sampah popok sekali pakai sekitar dua kali lipat jika dibandingkan dengan kota-kota lain di Indonesia [1]. Beberapa penelitian telah melakukan studi terkait sintesis SAP berbasis biopolimer, seperti pati ubi kayu, pati sagu, pati jagung serta selulosa maupun turunannya, yaitu carboxymethyl cellulose (CMC) telah menjadi perhatian karena beberapa keunggulannya seperti hidrofilisitasnya yang tinggi, dapat terbaharukan, mampu terdegradasi, serta tidak beracun. Dalam produksi singkong, dihasilkan produk utama berupa umbi serta limbah batang dari singkong sendiri. Limbah batang tersebut terdiri dari 10% yang dimanfaatkan untuk ditanam kembali, serta 90% sisanya tidak dimanfaatkan [2]. Selain itu, umbi singkong (ubi kayu) merupakan komoditi pertanian yang cukup besar di Indonesia. Berdasarkan data BPS, pada tahun 2015 Indonesia menghasilkan 24 juta ton ubi kayu dan pada tahun 2016 sekitar 27 juta ton ubi kayu. Ubi kayu merupakan penghasil pati tertinggi apabila dibandingkan dengan padi dan jagung, dengan kadar pati antara 73,7–84,9% (basis kering). Pati ubi kayu memiliki kemampuan pembengkakan yang tinggi, dimana daya pembengkakan pati ubi kayu lebih tinggi daripada pati sagu dan pati beras [3]. Pati umumnya dalam bentuk aslinya dikenal memiliki beberapa kekurangan, sehingga perlu dilakukan modifikasi agar memiliki karakteristik sesuai dengan yang diinginkan. Terdapat beberapa cara untuk melakukan modifikasi terhadap pati ubi kayu, salah satunya adalah modifikasi secara kimia dengan melibatkan reaksi gugus hidroksil pada unit anhidroglukosa (AGU) dari pati dengan reaksi eterifikasi yang pada akhirnya terbentuk turunan dari pati, yaitu carboxymethyl starch (CMCS) [4]. Penelitian ini bertujuan untuk mensintesis superabsorbent hydrogel dari Carboxymethyl cellulose (CMC) dan CMCS yang akan diaplikasikan pada material penyerap popok. Tahapan dalam penelitian ini meliputi ekstraksi selulosa dari tanaman singkong untuk kemudian disintesis menjadi CMC dan CMCS. Kemudian dilakukan modifikasi struktur dengan metode crosslinking polymerization menggunakan crosslinker alami Citric Acid dengan konsentrasi 10, 15, 20, 25, dan 35% (w/w). Citric acid merupakan crosslinker dalam drug delivery system [5] dan terbuki memiliki karateristik biodegradability dan toxicity. Selanjutnya tahapan analisa hasil penelitian meliputi Analisa karakteristik morfologi dari cellulose, CMC dan CMCS menggunakan pengujian FTIR dan SEM; serta menganalisis daya pembengkakan dan laju degradasi baik dalam media air maupun tanah dari superabsorbent yang telah disintesis. Adapun luaran yang ditargetkan pada penelitian terdiri dari dua bagian yaitu prototipe produk dan publikasi. Prototipe produk yang dihasilkan pada penelitian ini yaitu berupa powder SAP yang mampu membentuk superabsorbent hydrogel yang memenuhi kreteria untuk aplikasi material penyerap popok. Hasil dari penelitian ini ditargetkan untuk dipublikasikan pada jurnal Materials Today Communication dengan Quartile 2.