Selembar Kertas Dari Air Kelapa

Limbah air kelapa yang diolah sedemikian rupa ternyata dapat dijadikan bahan baku kertas ramah lingkungan. Khaswar Syamsu menggeleng-gelengkan kepala seolah tak terima dengan apa yang dilihatnya di layar komputer. Ilmuwan dari Pusat Penelitian Sumber Daya Hayati dan Bioteknologi Institut Pertanian Bogor (IPB) ini tercengang saat membuka kembali lembaran data kerusakan hutan di Indonesia. Matanya terbelalak menatap data laju deforestasi mencapai 1,8 juta hektare per tahun dan diperkirakan akan meningkat 2 persen per tahun. Kondisi "paru-paru dunia" yang berada di Indonesia ini semakin kritis di tengah permintaan kayu di pasar domestik maupun internasional semakin meningkat. "Kondisi lingkungan ini membuat saya prihatin," ucap pria yang akrab disapa Iwan ini dengan suara bergetar. Celakanya, secara tidak sadar kita semua turut andil dengan semakin menciutnya tutupan hutan tiap tahun. Pasalnya, kertas yang kita gunakan untuk pelbagai keperluan itu terbuat dari serat kayu.

Menurut Organisasi Pangan dan Pertanian PBB (FAO), kebutuhan kertas mencapai 383 juta ton pada 2007, diperkirakan meningkat 3,05 persen per tahun. Itu berarti kebutuhan kayu bulat meningkat 1 juta - 2 juta hektare per tahun untuk kertas. "Jadi kemajuan peradaban manusia itu ternyata berkorelasi dengan kebutuhan kertas," kata Guru Besar Teknologi Industri Pertanian IPB ini. Karena itu, mulai sekarang, kita semua perlu berhemat kertas sebagai langkah kecil untuk turut menyelamatkan hutan. Iwan juga tengah putar otak dalam beberapa tahun belakangan ini mencari material baru untuk membuat kertas. Sebagian besar waktunya digunakan untuk meneliti di laboratorium dan mengajar di Jurusan Teknologi Industri Pertanian IPB. Untunglah, sejauh ini kerja kerasnya berbuah manis. Dia berhasil membuktikan selulosa mikrobial berbahan baku utama air kelapa ternyata dapat dijadikan material alternatif pembuat kertas. Selulosa mikrobial adalah jenis polimer berantai panjang polisakarida karbohidrat dari beta-glukosa yang dihasilkan oleh jasad hidup berukuran renik.

Selulosa mikrobial dapat diperbarui (renewable), memunyai karakteristik yang unik, dan relatif lebih murni dibandingkan dengan selulosa kayu. "Selulosa mikrobial 100 persen murni dengan warna putih atau jernih," jelas pria yang menyandang gelar doktor teknik kimia dari Universitas Queensland, Australia, ini. Sedangkan selulosa kayu masih terikat lignin (polimer berbobot molekul besar yang terdapat kayu). Untuk memisahkan lignin, perlu proses deligninfikasi (menghancurkan lignin dari selulosa) dengan bahan kimia NaOH atau asam sulfat. Belum lagi proses bleaching (pemutihan) menggunakan klor agar warnanya tidak kecokelat-cokelatan.

Penggunaan bahan kimia dalam proses delignifikasi dan pemutihan itu berpotensi menimbulkan limbah yang berdampak buruk bagi lingkungan. Pun dalam suatu industri, proses pengolahan itu membutuhkan energi cukup besar. Selain itu, dalam suatu produksi kertas, penggunaan bahan kimia dan energi tersebut adalah biaya. Keunggulan selulosa mikrobial lainnya, lanjut Kepala Bioproses Divisi Rekayasa Bioproses dari Bahan Baru IPB, produktivitasnya sangat tinggi. "Kalau menanam kayu di hutan itu bisa panen 6-8 tahun, dengan mikrobial mulai dari masa inokulasi sampai panen hanya 4-6 hari," kata dia. Dia juga mengalkulasi penggunaan 100 hektare selulosa mikrobial untuk bahan baku kertas itu dapat mengganti 16,5 juta kayu. Artinya, jika kayu di hutan tidak ditebang, maka bisa menyerap sekitar 2,3 juta ton karbondioksida per tahun. 

"Dengan begitu penggunaan selulosa mikrobial sebagai bahan baku kertas turut menekan laju emisi gas rumah kaca penyebab pemanasan global," ujar Iwan sembari tersenyum bangga bisa memberikan solusi menekan laju deforestasi.

Proses Pembuatan

Lalu, bagaimana cara membuat kertas berbahan selulosa mikrobial? Iwan menjelaskan proses awal pembuatan sama dengan membuat nata de coco. Bahan yang dibutuhkan di antaranya air kelapa, zink amonium sulfat (ZA), gula pasir, cuka biang (CH3COOH), dan stater (cairan berisi biakan bakteri Acetobacter xylinum). Pembuatan nata dilakukan dengan merebus air kelapa sampai mendidih dan ditambahkan ZA, gula, dan cuka. Lalu, formula yang masih panas tersebut dituangkan dalam wadah (loyang persegi) yang telah disterilkan dan bebas microorganisme. 

Setelah media air kelapa mencapai suhu kamar ditambahkan stater Acetobacter Xylinum dan ditutup dengan koran. Inkubasi dilakukan selama 4 - 6 hari dalam ruang yang telah dikondisikan suhu, kelembapan, dan kebersihannya. Walhasil diperoleh lempengan nata de coco atau selulosa mikrobial.

Langkah berikutnya, purifikasi selulosa mikrobial dengan larutan kimia tertentu dalam suhu sekian derajat Celsius selama beberapa menit. Selanjutnya selulosa mikrobial dihancurkan dengan mesin Niagara Beater untuk membuat bubur kertas (pulp). Lalu bubur tersebut dicetak sedemikian rupa hingga menghasilkan kertas. Bentuk kertas dari selulosa mikrobial ini mirip kertas kalkir (kertas gambar) yang tembus pandang.

Sedangkan untuk membuat kertas putih, lanjut Iwan, maka perlu selulosa mikrobial dicampurkan dengan selulosa kayu. Kedua serat tersebut diuraikan dalam mesin Niagara Beater dan ditambahkan bahan aditif agar kertas lebih padat, keras, licin, dan mulus. 

"Berapa komposisi campuran antara selulosa mikrobial, serat kayu, dan aditif itu menjadi paten kami. Karena penelitian ini masih dalam proses paten, kami masih belum bisa berbagi," tambah Iwan sambil tertawa lebar. Kemudian ramuan tersebut dicetak dalam lembaran dan dikeringkan. Maka, jadilah kertas putih yang bisa digunakan untuk berbagai macam keperluan.

Bagaimana kualitasnya? Dari hasil uji sifat fisik, kertas berbahan selulosa mikrobial diketahui indeks tarik 0,011 kilonewton per gram, dan indeks sobek 1,7 - 7,4 kilonewton per gram. Selanjutnya mari kita bandingkan dengan kertas dari selulosa kayu akasia magnium yang memunyai indeks tarik 0,029 - 0,25 kilonewton per gram dan indeks sobek 2,24 - 4,7 kilonewton per gram.

Dari dua parameter indeks tarik dan sobek, kualitas kertas dari selulosa mikrobial ini memiliki kualitas tidak jauh berbeda. Indeks tarik kertas berbahan selulosa mikrobial boleh dibilang masih kalah ketimbang kertas dari serat kayu. Namun, indeks sobek kertas berbahan selulosa mikrobial ternyata lebih kuat ketimbang kertas dari serat kayu.

sumber : http://tin.fateta.ipb.ac.id/index.php/in/berita/agroindustri/163-selembar-kertas-dari-air-kelapa

TEKNOLOGI EKSTRAKSI REMPAH DAN FITOFARMAKA

Tumbuhan memiliki keanekaragaman senyawa organik. Keberadaan rasa, fungsi energi, fungsi khasiat dan lainnya dari suatu bahan disebabkan adanya senyawa kimia yang bertanggungjawab terhadap fungsi tersebut. Di dalam tumbuhan, senyawa-senyawa ini dibentuk dan diuraikan melalui proses metabolisme, yaitu metabolisme primer dan metabolisme sekunder. Contoh senyawa metabolit primer yaitu protein, karbohidrat, lipida dan asam nukleat. Contoh senyawa metabolit sekunder, yaitu alkaloid, terpenoid, flavonoid, tanin dan saponin. Hasil dari metabolit  sekunder inilah yang memiliki fungsi sebagai senyawa berkhasiat obat. Contohnya flavonoid pada alpukat yang memiliki efek anti hipertensi, tanin dalam daun jambu biji yang memiliki efek anti diare dan masih banyak lagi yang lainnya.

Dalam pengobatan tradisional, digunakan tanaman utuh atau bagian dari tanaman baik dalam bentuk serbuk, rebusan, atau ekstrak (tanaman tunggal atau campuran tanaman boleh digunakan). Pada obat modern, beberapa obat berasal dari tanaman kebanyakn digunakan sebagai senyawa murni dan beberapa merupakan ekstrak atau tingtur terstandarisasi. Untuk mendapatkan senyawa murni dari senyawa aktif tanaman berkhasiat obat, diperlukan teknologi pemisahan ekstraksi yang tepat. Metode ekstraksi yang biasa digunakan ada 2 jenis, yaitu ekstraksi padat-cair dan ekstraksi cair-cair. Hal-hal yang berpengaruh dalam ekstraksi, yaitu jenis pelarut yang digunakan, volume pelarut, temperatur, ukuran partikel, pengadukan dan lamanya waktu ekstraksi yang dilakukan.

Estraksi Soxhlet

Dalam skala laboratorium, ekstraksi padat-cair dengan pemanasan yang sering digunakan adalah ekstraksi soxhlet. Pada ekstraktor soxhlet, pelarut dipanaskan dalam labu didih sehingga menghasilkan uap. Uap tersebut kemudian masuk ke dalam kondensor melalui pipa kecil dan keluar dalam bentuk fasa cair. Kemudian, pelarut masuk ke dalam selongsong yang berisi padatan (sampel). Pelarut akan membasahi sampel dan tertahan di dalam selongsong sampai tinggi pelarut dalam pipa sifon sama tingginya dengan tinggi pelarut selongsong. Kemudian pelarut seluruhnya akan mengalir masuk kembali ke dalam labu didih dan kembali diuapkan. Proses ini akan berlangsung secara continyu sampai seluruh zat berhasil diekstrak.

Maserasi

Metode ekstraksi dengan maserasi ini digunakan untuk mengestraksi zat yang mudah rusak dengan pemanasan. Prinsip ekstraksi dengan metode ini yaitu dengan cara merendam sampel dengan pelarut dengan atau tanpa pengadukan pada suhu ruang. Metode ini sangat menguntungkan dalam isolasi bahan alam karena dengan perendaman sampel tumbuhan akan terjadi pemecahan dinding dan membran sel akibat perbedaan tekanan antara di dalam dan di luar sel sehingga metabolit sekunder yang ada dalam sitoplasma akan terlarut dalam pelarut organik dan proses ekstraksi akan sempurna karena dapat diatur berdasarkan lamanya waktu perendaman yang dilakukan. Pemilihan pelarut yang tepat akan memberikan efektifitas yang tinggi pada proses maserasi.

Perkolasi

Perkolasi merupakan proses ekstraksi dengan cara melewatkan pelarut organik pada sampel sehingga pelarut akan membawa senyawa organik yang diekstrak. Metode ekstraksi dengan perkolasi ini hanya efektif untuk jenis bahan dengan tingkat kelarutan yang sangat tinggi. Artinya, efektifitas proses ini hanya akan lebih besar jika senyawa organik yang ada dalam bahan atau sampel sangat mudah larut dalam pelarut yang digunakan.

Sumber : Setyaningsih D, et al. 2013. Buku Penuntun Praktikum Teknologi Minyak Atsiri, Rempah dan Fitofarmaka. Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB.

Macam-Macam Proses Pemurnian Pada Minyak Atsiri

Proses pemurnian minyak atsiri dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu secara fisika dan kimia.

A. Proses Fisika

Salah satu pemurnian dengan proses fisika adalah metode redestilasi dan distilasi fraksinasi. Prinsip kerja metode redestilasi adalah menyuling ulang minyak atsiri dengan menambahkan air pada perbandingan minyak dan air sekitar 1:5 dalam labu destilasi, kemudian campuran tersebut didestilasi. Minyak yang dihasilkan akan terlihat jauh lebih jernih. Salah satu penelitian memperlihatkan hasil penyulingan ulang pada minyak nilam dengan metode redestilasi, ternyata dapat meningkatkan nilai transmisi (kejernihan) minyak dari 4% menjadi 83,4% dan menurunkan kadar Fe dari 509,2 ppm menjadi 19,60 ppm. Untuk distilasi fraksinasi akan jauh lebih baik karena komponen kimia dipisahkan berdasarkan perbedaan titik didihnya sehingga komponen kimia yang terpisah sesuai dengan golongannya.

B.  Proses Kimia

1.     Adsorbsi

Adsorbsi adalah proses difusi suatu komponen pada suatu permukaan atau antar partikel. Dalam absorbsi terjadi proses pengikatan oleh permukaan adsorben padatan atau cairan terhadap adsorbat atom-atom, ion-ion atau molekul-molekul lainnya. Untuk proses tersebut, bisa digunakan adsorben, baik yang bersifat polar (silika, alumina dan tanah diatomae) ataupun non-polar (arang aktif).  Secara umum, metode adsorbsi ini dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu dengan metode pemucatan dan penarikan air.

Gambar 1. Diagram alir pemurnian minyak atsiri dengan adsorben

·        Pemucatan

Proses pemucatan pada minyak atsiri bertujuan untuk menghasilkan warna minyak yang lebih baik (lebih cerah) dengan cara menggunakan adsorben untuk menyerap warna. Daya penyerapan adsorben terhadap warna dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu bobot jenis, ukuran partikel dan pH adsorben. Semakin rendah bobot jenis adsorben, maka semakin efektif penyerapan terhadap warna. Sedangkan untuk ukuran partikel dan pH, sebaiknya ukuran partikelnya halus dan pH adsorben mendekati netral.

·        Proses Penarikan Air

Penarikan air bertujuan untuk mengambil sejumlah air yang terkandung dalam minyak atsiri agar mutunya dapat meningkat. Adanya kandungan air dalam minyak atsiri akan memperbesar risiko terjadinya proses hidrolisis pada minyak. Proses hidrolisis umumnya terjadi pada minyak yang mengandung ester, misalnya pada minyak lavender. Proses ini akan membentuk asam bebas dan alkohol. Biasanya, pada proses penarikan air digunakan adsorben berupa senyawa  Na₂SO₄ anhidrat atau menggunakan kain teflon.

2.     Pengkelatan

          Pengkelatan adalah proses pengikatan logam dengan cara menambahkan senyawa pengkelat dan membentuk kompleks logam senyawa pengkelat. Proses pengkelatan dilakukan dengan cara yang sama dengan adsorbsi, hanya saja adsorben pada proses ini diganti dengan senyawa pengkelat. Senyawa pengkelat yang cukup dikenal dalam proses pemurnian minyak atsiri, yaitu asam sitrat, asam malat, asam tartarat dan EDTA.

3.     Deterpenasi

Deterpenasi merupakan proses penghilangan seluruh atau sebagian senyawa terpen yang terkandung dalam minyak atsiri. Setiap jenis minyak atsiri mempunyai komposisi kimia yang berbeda-beda sehingga pemisahan senyawa terpen dari masing-masing minyak membutuhkan proses yang khusus. Metoda umum pemisahan atau pengurangan terpen antara lain dengan metode distilasi bertingkat dalam kondisi vakum, ekstraksi secara selektif dengan menggunakan pelarut (cair-cair), dan kromatografi menggunakan silika gel.

Sumber : Buku Penuntun Praktikum “Teknologi Minyak Atsiri, Rempah dan Fitofarmaka”. Departemen Teknologi Industri Pertanian, IPB.