Pengaruh rasio reagen, jenis katalis, dan variasi temperatur pada transesterifikasi xanthan gum dengan minyak kelapa dalam media superkritik CO2

Abstract

Plastik merupakan produk yang paling banyak digunakan dikalangan masyarakat. Plastik digunakan sebagai pengemas karena sifatnya yang kuat, tahan lama, ringan, elastis, serta harganya yang sangat murah. Penggunaan plastik ini terus meningkat seiring berjalannya waktu namun menimbulkan beberapa dampak negatif bagi lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan sumber alternatif lain untuk bahan baku pembuatan plastik yang bersifat biodegradable yaitu bioplastik. Bioplastik pada umumnya berbahan dasar polisakarida. Polisakarida yang digunakan adalah xanthan gum. Xanthan gum dipilih karena sifarnya yang dapat diurai oleh alam. Namun, masih memiliki kekurangan bila digunakan sebagai bahan baku bioplastik karena sifatnya yang mudah larut dalam air (hidrofilik) dan kekuatan mekaniknya masih lemah (rapuh). Sehingga diperlukan modifikasi terhadap xanthan gum untuk memperbaiki sifat-sifat tersebut. Penelitian ini dilakukan dengan reaksi transesterifikasi xanthan gum sebagai bahan baku utama dengan minyak kelapa sebagai reagen dalam media berupa CO2 superkritik. Variabel percobaan yang dilakukan pada penelitian ini yaitu rasio reagen minyak kelapa (2 dan 4 mol/mol XGU), dua jenis katalis basa (K2CO3 dan Na2CO3) dengan rasio katalis 0,1205 mol/mol XGU K2CO3 dan 0,1571 mol/mol XGU Na2CO3 atau 2% massa xanthan gum dan dua temperatur operasi 120°C dan 140°C serta waktu reaksi selama 2 jam. Respon/parameter yang diamati dari penelitian ini adalah nilai Derajat Esterifikasi (DE) dan sifat/karateristik dari produk hasil reaksi. Dari penelitian ini, diharapkan produk hasil reaksi memiliki nilai DE yang tinggi sehingga produk memiliki sifat hidrofobik dan kestabilan termal yang baik. Karakteristik produk xanthan gum yang telah dimodifikasi dilakukan dengan serangkaian analisis, seperti analisis nilai DE dengan metode titrasi hidrolisis, analisis instrumen sebagai berikut analisis FTIR, XRD, SEM, dan TGA. Berdasarkan hasil penelitian, bahan baku xanthan gum yang digunakan memiliki kadar air sebesar 13,72%. Melalui hasil percobaan transesterifikasi xanthan gum dalam media CO2 superkritik diperoleh rentang nilai DE sebesar sebesar 340,31 mEq/kg sampai 1151,21 mEq/kg. Berdasarkan hasil analisis FTIR dari produk dengan nilai DE tertinggi dan terendah terlihat adanya penambahan gugus C=O dan terjadi pengurangan gugus O-H yang menunjukkan terjadinya reaksi transesterifikasi. Hasil analisis XRD pada produk xanthan gum memiliki bentuk amorf dan terjadi perubahan signifikan dibandingkan dengan xanthan gum murni. Hasil analisis SEM pada produk xanthan gum mengalami perubahan morfologi yaitu permukaan yang berserat dan jarak antar partikelnya lebih dekat dibandingkan dengan xanthan gum murni. Hasil analisis TGA menunjukkan kestabilan termal dengan adanya peningkatan temperatur degradasi seiring peningkatan nilai DE. Hasil analisis ANOVA menunjukkan bahwa meningkatnya rasio reagen, temperatur dan jenis katalis memberikan pengaruh yang signifikan terhadap perolehan nilai DE.