SERAT NANOSELULOSA, SUMBER DAN BERBAGAI APLIKASINYA

Nanoteknologi adalah salah satu faktor paling penting dalam pertumbuhan ekonomi global dan kesejahteraan di abad ini serta menjadi keahlian baru dalam bidang material, alat, dan sistem yang akan menciptakan sebuah revolusi dalam teknologi dan industri (Rezanezhad, Nazanezhad, & Asadpur, 2013) 

Salah satu industri nanomaterial yang paling unik adalah nanoselulosa. Nanoselulosa secara luas digunakan dalam pengobatan dan farmasi, elektronik, membran, bahan berpori, kertas, dan makanan karena ketersediaan, biokompatibilitas, penguraian hayati, dan keberlanjutannya (Rezanezhad et al., 2013). 

Selulosa merupakan polimer yang paling berlimpah di Bumi yang merupakan material terbarukan, dapat didegradasi alam, serta tidak beracun. Selulosa terdapat pada kayu, kapas, rami, Jerami, ampas tebu dan bahan nabati lainnya. Pemurnian selulosa dari serat tanaman melibatkan treatment kimia yang terdiri dari ekstraksi alkali dan pemutihan/ bleaching. (Dufresne, 2013 dan Liu, 2012).

 (Lin & Dufresne, 2014) 

Partikel Nanoselulosa pada dasarnya terdiri dari nanokristal selulosa, nanofibril selulosa, bakterial selulosa. Ada beberapa cara untuk membuat nanopartikel selulosa, antara lain homogenisasi, mikrofluidisasi, micro-grinding, cryocrushing, hidrolisis asam, oksidasi TEMPO ((2,2,6,6,-tetramethylpiperidin-1- yl)oxydanyl), atau kombinasinya (Beck-Candaneo et al dan Chen et al dalam Nanofibers, 2014). 

Cara lain untuk memperoleh nanopartikel selulosa dengan rendemen tinggi adalah dengan prosedur mekanik. Pretreatment mekanikal, kimiawi, dan enzimatik digunakan untuk memecah serat dengan tujuan mengurangi penggunaan energi (Lee, Hamid, & Zain, 2014). Isolasi nanoselulosa dimulai dengan pemutihan residu padat dengan NaOH, kemudian dicuci dengan air dan ditambahkan NaOCl₂ untuk proses delignifikasi atau menghilangkan hemiselulosa, lignin, dan pektin. Prosedur berikutnya adalah defibrilasi selulosa menjadi nanoselulosa menggunakan sonifikasi (Microorganisms, 2013).

Banyak sekali sumber selulosa di alam. Berikut ini adalah beberapa contoh tanaman yang mengandung serat selulosa.

(Kopania & Wietecha, 2012)

Kayu dan tanaman adalah biokomposit hirarkis selular yang diproduksi oleh alam, dan pada dasarnya merupakan semikristal selulosa mikrofibril dengan matriks amorf yang terbuat dari hemiselulosa, lignin, lilin, ekstraktif dan traces elemen (Fengel dalam Dufresne, 2013) 

Sekam padi adalah kulit luar padi yang dianggap sampah. Sekam padi menyumbang 20-25% dari berat butir beras dan sekam padi dibuang selama penggilingan padi (Bhardwaj dalam Rezanezhad et al., 2013). Jerami padi terdiri dari 43.30% selulosa, 26,40% hemiselulosa, 16,29% lignin, abu 12,26% dan 2,18% lilin. Oleh karena itu, jerami padi berpotensi untuk digunakan sebagai nilai tambah bahan baku industri (Haghi, Mottaghitalab, & Farjad, 2012).

Dalam beberapa tahun terakhir telah terjadi peningkatan minat dari berbagai industri material dari tanaman terbarukan. Metode yang paling umum diusulkan untuk pengelolaan limbah biomassa hanya sebagai sumber energi terbarukan. (Kopania & Wietecha, 2012) 

Linter adalah hasil produk yang penting dari industri tekstil. Kapas linter adalah serat pendek yang tidak dapat digunakan dalam proses tekstil namun kapas linter merupakan sumber potensial dari kristal nanoselulosa, terutama dalam pembuatan nanokomposit hidrofilik (Paulo et al., 2013). 

Pada negara-negara tropis, nanas merupakan tanaman yang jumlahnya melimpah. Bagian daun tanaman nanas mengandung serat yang menunjukkan kekuatan spesifik tinggi dan kekakuan. Sifat mekanik unggul dari serat daun nanas berhubungan dengan kadar selulosanya yang tinggi dan sudut microfibrillar yang relatif rendah (14^o ). Karena sifat unik yang ditunjukkan, serat daun nanas berpotensi digunakan sebagai penguat yang sangat baik dalam matriks komposit (Cherian, 2010). 

Limbah jeruk merupakan limbah pertanian yang menarik yang telah diproses untuk mendapatkan serat nano dari selulosa mikrokristalin dengan sifat yang meningkat dibandingkan dengan selulosa. Limbah jeruk mengandung sekitar selulosa 15,2%, hemiselulosa 18,2% dan pektin 24,6% dalam biomassa kering dan umumnya dimanfaatkan sebagai makanan suplemen untuk ternak. Dengan bantuan bakteri Xanthomonas axonopodis, limbah jeruk dapat digunakan sebagai sumber terbarukan material nanoselulosa (Mariño, Lopes, Durán, & Tasic, 2015). 

Hasil penelitian lain menunjukkan kulit Pomelo (Citrus grandis) adalah salah satu limbah yang kurang dimanfaatkan namun memiliki potensi dalam produksi bahan fungsional, karena kandungan serat yang tinggi. Pomelo albedo merupakan sumber besar untuk ekstraksi selulosa dibandingkan dengan jeruk jenis lain (Fazelin, Zain, Yusop, & Ahmad, 2014), 

Selulosa Pamelo dibuat melalui perlakuan alkali diikuti dengan proses pemutihan/ bleaching, sementara nanoselulosa dibuat dengan hidrolisis menggunakan asam sulfat. Data karakterisasi fisikokimia bahan selulosa ini menunjukkan tingkat kemurnian tinggi, kristalinitas rendah dan kapasitas waterholding tinggi. Temuan ini membuktikan bahwa pomelo albedo dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan selulosa dan nanocellulose yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi makanan dan industry (Fazelin et al., 2014). 

Ganggang hijau Cladophora juga dapat dijadikan sumber terbarukan bahan selulosa yang memiliki kristalinitas tinggi, memiliki sifat sangat bermanfaat yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi industri. Produk Cladophora selulosa jelas akan meningkatkan kesadaran tentang sifat unik dari bahan ini dan dapat mengurangi masalah lingkungan yang serius terkait dengan ganggang musiman (Mihranyan, 2010). 

Bakteri nanosellulose (BNC, juga disebut bakteri selulosa, BC) adalah sejenis polimer selulosa alami disintesis oleh beberapa mikroorganisme, misalnya, Acetobacter xylinum (sekarang menjadi Gluconacetobacter xylinus, milik Gram bakteri negatif) dan Kombucha (juga disebut "jamur teh hitam," yang terdiri dari jenis komunitas mikroba simbiotik terutama yang mengandung bakteri asam asetat dan khamir). Sifat mekanik BNC tube sebanding dengan nilai yang dilaporkan dalam literatur, yang menunjukkan potensi besar dalam implan vaskular atau pengganti fungsional dalam biomedis (Hong, Wei, & Chen, 2015). 

Di antara bakteri yang ada, salah satu jenis bakteri yang paling maju dari bakteri berwarna ungu adalah bakteri cuka, Acetobacter. Organisme non fotosintesis ini bisa menghasilkan glukosa, gula, gliserol atau substrat organik lainnya dan mengubahnya menjadi selulosa murni. Berbeda dengan selulosa dari pulp kayu, selulosa yang dihasilkan oleh strain Acetobacter tidak terkontaminasi polisakarida jenis lain dan isolasi serta pemurniannya relatif sederhana, tidak memerlukan energi atau proses kimia yang rumit (Keshk, 2014). 

Bakteri selulosa (BC) memiliki struktur kimia yang sama seperti selulosa tanaman, namun memiliki struktur jaringan nanofiber yang halus dan sifat yang unik, termasuk kristalinitas tinggi, kapasitas water-holding tinggi, kekuatan tarik, dan kemurnian tinggi serta fleksibilitas (Taokaew, Seetabhawang, Siripong, & Phisalaphong, 2013). 

Suplementasi gelatin dalam medium kultur selama biosintesis BC bisa memodifikasi morfologi dan sifat dari film tersebut. Gelatin telah dimasukkan ke dalam jaringan fibril selulosa dan mengisi pori-pori. Komposit atau film BCG (Bakteri selulosa gelatin) ini lebih padat daripada film BC. Film ini memperlihatkan urutan kristalin yang lebih rendah pada suplementasi dengan gelatin (Taokaew et al., 2013). 

Bakterial nanoselulosa dalam bentuk gel juga dapat diaplikasikan untuk masker wajah. Silk sericin (protein yang dihasilkan oleh ulat sutera) diadsorbsi ke dalam bakterial nanoselulosa gel agar memiliki aktifitas antioksidan, bioadhesif, dan bioaktif (Aramwit & Bang, 2014). 

Serat pulp kayu dapat digunakan sebagai penguat pada komposit biodegradable dan sebagai sumber sumber raw material untuk bioenergi dan pembuatan bahan kimia. Serat pulp kayu telah dimanfaatkan dalam pembuatan Microfibrilated Cellulose (MFC). MFC bukan nama lain dari serat nano, serat mikro, atau nanoselulosa yang lain, akan tetapi pembuatan MFC mengandung bahan utama yaitu nanofibril (Chinga-carrasco, 2011). 

Saat ini, permintaan bahan plastik meningkat cepat, terutama dalam aplikasi kemasan makanan. Kemasan digunakan untuk mempertahankan kualitas makanan tersebut. Akan tetapi bahan kemasan yang selama ini digunakan masih beresiko membahayakan kesehatan konsumen. Nanoselulosa dapat digunakan untuk memperkuat PVA/ Starch yang merupakan bahan kemasan yang selama ini digunakan. Nanokomposit ini diketahui memiliki kekuatan tarik sekitar 5,694 MPa dan perpanjangan saat putus adalah 481,85%. Selain sifat mekanik yang baik, nanokomposit ini memiliki ketahanan air dan biodegradasi yang baik (Lani, Ngadi, Johari, & Jusoh, 2014).

DAFTAR PUSTAKA

Aramwit, P., & Bang, N. (2014). The characteristics of bacterial nanocellulose gel releasing silk sericin for facial treatment, 1–11.

Cherian, B. M. (2010). Isolation of nanocellulose from pineapple leaf fibres by steam explosion . Carbohyd Polym, (April 2016). http://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.03.046

Chinga-carrasco, G. (2011). Cellulose fibres , nanofibrils and microfibrils : The morphological sequence of MFC components from a plant physiology and fibre technology point of view, 1–7.

Dufresne, A. (2013). Nanocellulose : a new ageless bionanomaterial. Materials Today, 16(6), 220–227. http://doi.org/10.1016/j.mattod.2013.06.004

Fazelin, N., Zain, M., Yusop, S. M., & Ahmad, I. (2014). Preparation and Characterization of Cellulose and Nanocellulose From Pomelo ( Citrus grandis ) Albedo, 5(1), 10–13. http://doi.org/10.4172/2155-9600.1000334

Haghi, K. A., Mottaghitalab, V., & Farjad, M. (2012). Preparation of Rice Straw Cellulose Nanofiber via Electrospinning, 12–14.

Hong, F., Wei, B., & Chen, L. (2015). Preliminary Study on Biosynthesis of Bacterial Nanocellulose Tubes in a Novel Double-Silicone-Tube Bioreactor for Potential Vascular Prosthesis, 2015.

Keshk, S. M. A. S. (2014). Bioprocessing & Biotechniques, 4(2). http://doi.org/10.4172/2155-9821.1000150

Kopania, E., & Wietecha, J. (2012). Studies on Isolation of Cellulose Fibres from Waste Plant Biomass, (96), 167–172.

Lani, N. S., Ngadi, N., Johari, A., & Jusoh, M. (2014). Isolation , Characterization , and Application of Nanocellulose from Oil Palm Empty Fruit Bunch Fiber as Nanocomposites, 2014.

Lee, H. V, Hamid, S. B. A., & Zain, S. K. (2014). Conversion of Lignocellulosic Biomass to Nanocellulose : Structure and Chemical Process, 2014.

Lin, N., & Dufresne, A. (2014). Nanocellulose in biomedicine : Current status and future prospect. EUROPEAN POLYMER JOURNAL, 59, 302–325. http://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.07.025

Liu, Y. (2012). Homogeneous isolation of nanocellulose from sugarcane bagasse by high pressure homogenization, (April 2016). http://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.07.038

Mariño, M., Lopes, L., Durán, N., & Tasic, L. (2015). Enhanced Materials from Nature: Nanocellulose from Citrus Waste, (Ci), 5908–5923. http://doi.org/10.3390/molecules20045908

Microorganisms, I. (2013). Nanocellulose and Bioethanol Production from Orange Waste using Isolated Microorganisms, 24(9), 1537–1543.

Mihranyan, A. (2010). Cellulose from Cladophorales Green Algae : From Environmental Problem to High-Tech Composite Materials. http://doi.org/10.1002/app

Nanofibers, C. (2014). com High Yield Preparation Method of Thermally Stable Cellulose Nanofibers, 9(2011), 1986–1997.

Paulo, J., Morais, S., Freitas, M. De, De, M., Souza, M. De, Dias, L., … Ribeiro, A. (2013). Extraction and characterization of nanocellulose structures from raw cotton linter. Carbohydrate Polymers, 91(1), 229–235. http://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.08.010

Rezanezhad, S., Nazanezhad, N., & Asadpur, G. (2013). Isolation of Nanocellulose from Rice Waste via Ultrasonication, 2(Bharadwaj 2004), 282–291.

Taokaew, S., Seetabhawang, S., Siripong, P., & Phisalaphong, M. (2013). Biosynthesis and Characterization of Nanocellulose-Gelatin Films, 782–794. http://doi.org/10.3390/ma6030782

By: Mutiara Hapsari xoxo ✿

Randomness Story-A college life-Road to S.Si

Helaaaaaaaw, time goes by so fast gengs... tau-tau udah 2016 yaaa ✿

Ga kerasa udah masuk aja semester enam (((SEMESTER ENAM))), banyak yang bilang sih ini semester penentu kapan el mau angkat kaki dari kampus dan dapetin selembar kertas penuh makna (read: ijazah). Semoga aja aku ga makin sering khilaf bobok di kelas, telat, atau bolos, atau lupa belajar, atau sengaja gak belajar, dan segala kekhilafan lain yang secara-paksa-dianggap-wajar, yang biasa terjadi di semester-semester sebelumnya, aamiin fiuh doa yang cukup panjang ya gengs. Jangan lupa plis do'ain muti bair cepet lulus dan gak mengalami presipitasi berlebihan di kampus, okay? muah! ❤

Udah lama ya ga posting di blog, huhu mau cari alasan kayanya ga perlu deh. Muti kan dah sering cari-cari alasan, sudah cukup aku hanyut dalam dunia fana ini, sudah cukup aku menipu diriku sendiri, hmm apasi mut ga jelas banget.

Biasanya tiap masuk ke tahun baru, aku selalu nge-review ya apa aja kekacauan yang telah kuperbuat, yang atas izin Allah terjadi di muka bumi ini *halah. Tapi sekarang udah masuk bulan kedua, akhir lagi. Kayanya udah ga cocok buat nulis-nulis yang begituan. Maapkan muti ya 2015, bukan ku tak ingin mengingatmu. Thank you so much, tahun 2015 adalah tahun di mana aku dapet banyak pengalaman baru.

REAKSI PEMBENTUKAN OKSIM

Oksim, setiap kelas senyawa organik yang mengandung nitrogen biasanya dibuat dari hidroklorida dan aldehida, keton, atau kuinon a. Oxime memiliki struktur X \ Y / C = N-OH, dimana X dan Y adalah atom hidrogen atau gugus organik yang diperoleh penghapusan atom hidrogen dari senyawa organik. Karena kebanyakan Oksim adalah padatan dengan titik leleh karakteristik, mereka berguna dalam mengidentifikasi aldehid cair dan keton.

Oksim juga dapat dibuat dengan reagen hidrogen-donor pada senyawa nitro tertentu atau dengan isomerisasi senyawa nitroso. Oksim yang diperoleh dari aldehida (aldoksim) dapat mengalami dehidrasi untuk membentuk nitril. Reaksi kimia yang berguna lainnya dari Oxime termasuk konversi ke amina (oleh pengobatan dengan hidrogen atau bahan pereduksi lainnya) dan untuk amida (oleh aksi asam kuat atau fosfor pentaklorida). Sebuah aplikasi skala besar konversi menjadi amida ini adalah untuk transformasi sikloheksanon oksim menjadi kaprolaktam, yang merupakan bahan awal untuk nilon 6.
(translated from: http://www.britannica.com/science/oxime)

Berikut ini mekanisme reaksi pembentukan oksim dari aldehid:

Reaksi aldehid dan keton dengan hidroksilamin menghasilkan Oksim. Nukleofilisitas dari nitrogen pada hidroksilamin meningkat dengan kehadiran oksigen. Transfer proton beruntun memungkinkan terjadinya eliminasi air. Oksim umumnya membentuk campuran isomer geometrik.

(Source: http://www.chemtube3d.com/oxime_formation.html)

A MEMORABLE BIRTHDAY GIFT

Hi everyone! Long time no see :")

I can't believe this fifth semester is almost over! And i never post anything during this. Well, tonight i'm pretending to forget all of my "h-o-m-e-w-o-r-k" and sitting in front of my notebook to write something on this blog. In this occasion i'll talk about "Birthday Gifts", ummm... the-memorable-one. That's exactly what i mean.

Of course this is subjective, depending on your taste and lifestyle. I'm quite sure that people who lives in elite social life prefer wearing a fancy dress to t-shirt, eating pizza to cheapie donuts, and so on, something like that. But i remind ya once again, it depends on whom-you-are, how's ur tastes, and what's your priority whether your priority is your friends or just an expensive thingy.

Birthday gift is not only in the form of goods. From my point of view, one of the memorable birthday gift which hard to forget is birthday surprise, even birthday surprise is more valuable than the expensive stuff tho.

Cake or tart is an inseparable part of a birthday surprise. People usually put candles on it and sing a birthday song before the king or queen of that day make a wish and blow that candles. For me, a college student who-doesn't-have-a-salary-yet, price is an important thing we should consider when we'll buy a cake. A low-price cutie cake is my favorite hahaha. These are some cutie cakes from the lower-price till expensive medium. 

Lately, i thought that cake is a very common gift, then i found some alternatives which has lower price and looks more creative than those cakes. For you, who live in Semarang, Central Java, you can find it easily. 

This is sweet martabak, ummm or whatever u called it, you can find it at the roadside. Just say "Sir, made me a martabak with 2-0 number on it, please."

 I bought those jellies at @rumahkenyal please kindly check it on instagram :)

If you're my campus-mates hahaha i'm pretty sure you know where i bought those donuts!

But lemme tell you that the most important thing is you, yes you! those gifts, those cakes, are not special without you here :( togetherness is more than valuable, it's uncountable! Believe me, if you spend your time for them, they will never forget what you have done for them.

Good night people :) pardon my bad english, i'm still learning...

Muti♥