Pengaruh Penambahan Additive pada Karakteristik Fisik, Mekanik, dan Termal Busa Selulosa dari Berbagai Jenis Pulp dengan Teknologi Pickering Emulsion

Qonitah, Nabilah and Prof. Dr. Ir. Bambang Dwi Argo,, DEA and Putri Amanda,, M.Si. (2022) Pengaruh Penambahan Additive pada Karakteristik Fisik, Mekanik, dan Termal Busa Selulosa dari Berbagai Jenis Pulp dengan Teknologi Pickering Emulsion. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Selulosa foam merupakan busa kering berpori yang dihasilkan dari proses foaming dan pengeringan busa berbahan dasar selulosa. Pembuatan selulosa foam dari biomassa Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) berpotensi dapat diaplikasikan dalam pengembangan material ringan yang ramah lingkungan. Pada penelitian terdahulu, selulosa foam yang dihasilkan dari bahan dasar Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) yang menunjukkan karakteristik fisik dan mekanik cukup baik dengan densitas dan porositas lebih dari 90% yang termasuk dalam kategori material ringan, namun selulosa foam yang dihasilkan tidak terlalu fleksibel dan rapuh. Maka dari itu dilakukan penelitian dengan menambahkan additive berupa CMC dan gliserol yang diharapkan dapat menghasilkan selulosa foam yang lebih fleksibel dan tidak mudah hancur. Selain menggunakan biomassa TKKS, penggunaan biomassa lain berupa kayu putih dan bambu juga diteliti untuk mengetahui bahan baku yang berpotensial untuk dijadikan selulosa foam. Penelitian yang dilakukan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan additive (CMC dan gliserol) dalam proses pembentukan selulosa foam serta karakteristik fisik (mikrostruktur, densitas dan porositas), termal (Thermogravimetry Analysis), dan mekanik (uji tekan) dari selulosa foam yang dihasilkan dari berbagai jenis pulp. Pada penelitian ini membuat pickering foam menggunakan CNF 1,5% sebagai pickering ageent dengan penambahan additive sebagai binder dan plasticizer dari berbagai jenis pulp berupa TKKS, kayu putih (Eucalyptus sp.), dan bambu. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar selulosa tertinggi oleh kayu putih sebesar 85% dan kadar selulosa terendah oleh TKKS sebesar 33,21%. Pada karakteristik fisik menghasilkan pulp TKKS dengan penambahan additive yang memiliki densitas terendah sebesar 0,084 g/cm3 dan porositas tertinggi sebesar 94,41% dihasilkan ikatan antar serat yang baik, struktur yang seragam, lebih padat, dan halus karena dengan adanya penambahan additive menghasilkan selulosa foam dengan dinding pori-pori yang lebih tebal dan ukuran pori lebih kecil. Pada Thermogravimetry Analysis (TGA) menunjukkan bahwa selulosa foam dengan penambahan additive memiliki empat wilayah suhu degradasi yang dimulai dari dekomposisi pertama (50-150°C), dekomposisi kedua (150-300°C), dekomposisi ketiga (150-300°C), dan residu berupa abu (500°C) karena perbedaan dekomposisi termal dengan penambahan additive dipengaruhi oleh struktur molekul dan energi ikatan sehingga terjadi dekomposisi tambahan. Hasil uji tekan untuk selulosa foam dari pulp kayu putih dengan penambahan additive yang memiliki densitas tertinggi 0,263 g/cm3 menghasilkan nilai stress tertinggi 0,00943 N/mm2 karena nilai stress selulosa foam meningkat dengan densitas selulosa foam yang dihasilkan dan memiliki ketahanan akan tekanan lebih besar.

English Abstract

Cellulose foam is a dry porous foam produced from the foaming and drying process of cellulose-based foam. Production of cellulose foam from Palm Oil Empty Fruit Bunch (TKKS) biomass has the potential to be applied in the development of environmentally friendly lightweight materials. In previous studies, cellulose foam produced from the basic material of Oil Palm Empty Fruit Bunches (TKKS) which showed good physical and mechanical characteristics with a density and porosity of more than 90% was included in the category of lightweight materials, but the cellulose foam produced was inflexible and brittle. Therefore, research was carried out by adding additives in the form of CMC and glycerol which are expected to produce cellulose foam that is more flexible and not easily crushed. In addition to using TKKS biomass, the use of other biomass in the form of eucalyptus and bamboo was also investigated to determine potential raw materials to be used as cellulose foam. This study aims to determine the effect of adding additives (CMC and glycerol) in the process of forming cellulose foam as well as the physical characteristics (microstructure, density and porosity), thermal (Thermogravimetry Analysis), and mechanical (compressive test) of cellulose foam produced from various type of pulp. In this research, to make pickering foam using 1.5% CNF as a pickering agent with the addition of additives as binders and plasticizers from various types of pulp such as TKKS, eucalyptus (Eucalyptus sp.), and bamboo. The results showed that the highest cellulose level was by eucalyptus by 85% and the lowest cellulose level by TKKS by 33.21%. On the physical characteristics of producing TKKS pulp with the addition of additives which have the lowest density of 0.084 g/cm3 and the highest porosity of 94.41%, it produces good bonds between fibers, uniform structure, denser, and smoother because with the addition of additives it produces cellulose foam with thicker pore walls and smaller pore sizes. The Thermogravimetry Analysis (TGA) shows that cellulose foam with the addition of additives has four degradation temperature regions starting from the first decomposition (50-150°C), the second decomposition (150-300°C), the third decomposition (150-300°C), and residue in the form of ash (500°C) because the difference in thermal decomposition with the addition of additives is influenced by the molecular structure and bond energy so that additional decomposition occurs. The results of the compressive test for cellulose foam from eucalyptus pulp with the addition of additives that have the highest density of 0.263 g/cm3 produce the highest stress value of 0.00943 N/mm2 because the stress value of cellulose foam increases with the density of the cellulose foam produced and has greater resistance to pressure.

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	0522100409
Uncontrolled Keywords:	Additive, CNF, karakteristik, pickering, pulp, selulosa foam,Additive, CNF, characteristic, pickering, pulp, cellulose foam
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 630 Agriculture and related technologies
Divisions:	Fakultas Teknologi Pertanian > Keteknikan Pertanian
Depositing User:	soegeng sugeng
Date Deposited:	02 Feb 2023 01:16
Last Modified:	02 Feb 2023 01:16
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/197224

Text (DALAM MASA EMBARGO) Nabilah Qonitah.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (3MB)

Actions (login required)

View Item