Pemanfaatan Cellulose Nanofibrils (CNF) Daun Nanas (Ananas comosus, L.) Sebagai Pickering Agent Pada Pembuatan Biofoam

Nurani, Devi and Ms., Dr.Ir. Sukardi and M.Sc., Riska Surya Ningrum (2023) Pemanfaatan Cellulose Nanofibrils (CNF) Daun Nanas (Ananas comosus, L.) Sebagai Pickering Agent Pada Pembuatan Biofoam. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Tanaman nanas (Ananas comosus, L.) salah satu jenis tanaman hortikultura yang banyak tumbuh di Indonesia. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik pada tahun 2020, produksi nanas di Indonesia mencapai 2.447.243 ribu ton. Wilayah penghasil tanaman nanas terbesar yaitu Provinsi Lampung sebesar 27,07%. Jumlah produksi nanas yang tinggi menghasilkan limbah pertanian berupa daun nanas. Besarnya jumlah limbah daun nanas yang dihasilkan belum dimanfaatkan secara maksimal, hanya digunakan sebagai pupuk dan pakan ternak. Padahal daun nanas memiliki kandungan selulosa yang tinggi yang dapat dimanfaatkan sebagai material fungsional. Selulosa dapat diubah bentuk nanoselulosa yaitu cellulose nanofibrils (CNF). CNF dapat dimanfaatkan sebagai bahan penguat karena memiliki luas permukaan yang luas dan sifat mekanikal yang baik. Salah satu pemanfaatan CNF sebagai penguat yaitu dalam pembuatan biofoam. Biofoam berbasis selulosa merupakan biofoam yang tersusun oleh selulosa sebagai bahan utama. Biofoam memiliki sifat eco-friendly, biocompatibility dan biodegradable karena berasal dari bahan terbarukan yang dapat menggantikan styrofoam dari bahan polystyrene. Maka dari itu, pembuatan biofoam semakin banyak untuk dikembangkan. Metode pembuatan biofoam dapat dilakukan menggunakan wadah (moulding) dan thermopressing. Namun seiring berkembangnya teknologi mulai dikembangan metode pembuatan biofoam dengan membuat busa (foam) yang distabilkan oleh partikel padat. Metode tersebut menerapkan prinsip pickering emulsi. Teknologi pickering emulsion adalah sistem untuk menstabilkan antarmuka dua fase menggunakan partikel padat. Hasil biofoam selulosa dengan teknik pickering emulsi memiliki porositas sekitar 99,6% sehingga dikatakan material berpori dan memiliki densitas rendah dan ringan. CNF mampu memperlambat drainase, koalesensi dan pengerasan foam karena terjadi adsorpsi kuat antar muka oleh partikel CNF sehingga meningkatkan stabilitas foam. Pembuatan biofoam selulosa dengan teknik pickering emulsi ditambahkan SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) sebagai agen pembusa. Stabilitas biofoam dengan konsentrasi CNF dan penambahan agen pembusa menjadi faktor penting dalam memproduksi biofoam. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pada variasi konsentrasi CNF (1 %wt; 1,5 %wt dan 2 %wt) dan SDS (0,19 g/L; 0,21 g/L dan 0,23 g/L) untuk mendapakan formulasi biofoam yang stabil dan karakteristik biofoam (densitas, daya serap air, morfologi, uji kuat tekan dan uji kuat tarik). Hasil foamability tertinggi didapatkan pada CNF 1%wt+0,23 g/L SDS sebesar 145,5 ml. Stabilitas foam dengan penambahan CNF mampu memperlambat drainase air apabila dibandingkan tanpa CNF. Densitas terendah yaitu sebesar 0,080 g/cm3 (CNF 1%+SDS 0,23 g/L). Daya serap air biofoam memiliki nilai lebih dari 100% dimana nilai daya serap air tertinggi sebesar 388,863% (CNF 1%+0,23 g/L SDS). Nilai biodegradability tertinggi yaitu sebesar 35,363% (CNF 1%+SDS 0,23 g/L). Morfologi biofoam menunjukan struktur serat yang saling terikat dan adanya struktur berongga. Kuat tekan biofoam memiliki nilai tertinggi yaitu 0,26 N/mm2 (CNF2%+0,21 g/L SDS) dan kuat tarik tertinggi yaitu sebesar 0,41 N/mm2 (CNF1,5%+0,23 g/L SDS).

English Abstract

The pineapple plant (Ananas comosus, L) is one of the horticultural plants in Indonesia. According to Central Agency on statistics, in 2020, Indonesia can reach 2,447,243 thousand tonnes of pineapple. Lampung Province is the largest region which produces pineapple 27,07%. The high amount of pineapple plants increases agricultural waste like pineapple leaves. A large amount of pineapple leaf waste has yet to be utilized optimally, and it is only used as fertilizer and animal feed. Pineapple leaves have a high cellulose content which can be used as a functional material. Cellulose can be transformed into nano size known as nanocellulose. One of the clasification of nanocellulose is cellulose nanofibrils (CNF). CNF can be used as a reinforcing material because it has a large surface area and good mechanical properties. One of the uses of CNF as a reinforcement is in the manufacture of biofoam. Cellulose-based biofoam is biofoam composed of cellulose as the raw material. Biofoam has eco-friendly, biocompatible, and biodegradable properties because it comes from renewable materials that can replace styrofoam with polystyrene. Therefore, the manufacture of biofoam is increasingly being developed. Methods for making biofoam can use molding and thermopressing. However, along with the development of technology, a method for making biofoam was developed by making foam stabilized by solid particles. Emulsion pickering technology is a system for stabilizing a two-phase interface using solid particles. The cellulose biofoam using the emulsion pickering technique has a porosity of around 99.6%, which means that it is a porous material with low density and lightweight. CNF can slow down the drainage, coalescence, and hardening of the foam due to strong interfacial adsorption by CNF particles, thereby increasing the stability of the foam. Making cellulose biofoam using an emulsion pickering technique, added SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) as a foaming agent. The stability of biofoam with CNF concentrations and the addition of foaming agents are essential factors in producing biofoam. This study aims to determine the concentration variations of CNF (1%wt; 1.5%wt and 2%wt) and SDS (0.19 g/L; 0.21g/L and 0.23g/L) to obtain stable biofoam formulation and characteristics of biofoam (density, water absorption, morphology, compressive strength test, and tensile strength test). The highest foamability results were obtained at CNF 1%wt+0.23 g/L SDS of 145.5 ml. Foam stability with the addition of CNF can slow down water drainage compared to without CNF. The lowest density was 0.080 g/cm3 (CNF 1%+SDS 0.23 g/L). The water absorption capacity of biofoam has a value of more than 100%, where the highest water absorption value is 388.863% (CNF 1%+0.23 g/L SDS). The highest biodegradability value is 35.363% (CNF 1% + SDS 0.23 g/L). The morphology of biofoam shows the interlocking fiber structure and the presence of a hollow structure. The compressive strength of biofoam has the highest value of 0.26 N/mm2 (CNF2%+0.21 g/L SDS) and the highest tensile strength of 0.41 N/mm2 (CNF1.5%+0.23 g/L SDS).

Item Type: Thesis (Sarjana)
Identification Number: 0522100476
Uncontrolled Keywords: Biofoam, Cellulose nanofibrils, Daun nanas, Pickering emulsi,Biofoam, Cellulose nanofibrils, Pineapple leaves, Pickering emulsion
Subjects: 300 Social sciences > 338 Production > 338.1 Agriculture > 338.16 Production efficiency
Divisions: Fakultas Teknologi Pertanian > Teknologi Industri Pertanian
Depositing User: soegeng sugeng
Date Deposited: 16 May 2023 06:37
Last Modified: 16 May 2023 06:37
URI: http://repository.ub.ac.id/id/eprint/199687
[thumbnail of DALAM MASA EMBARGO] Text (DALAM MASA EMBARGO)
Devi Nurani.pdf
Restricted to Registered users only until 31 December 2024.
Download (6MB)

Actions (login required)

View Item View Item