Pengembangan Biosurfaktan Berbasis PV A-Nanolignin dari Daun Tebu

Abstract

Karakterisasi lignin terisolasi dan pemanfaatan nanoteknologi untuk menghasilkan nanolignin sebagai bahan fungsional masih sangat relevan untuk dieksplorasi. Heterogenitas lignin terisolasi dipengaruhi oleh metode isolasi, jenis tumbuhan dan lingkungan tempat tumbuh. Penelitian ini berfokus pada karakterisasi lignin hasil isolasi daun tebu dengan metode alkali dan milled wood lignin (MWL). Dalam penelitian ini dilakukan evaluasi perlakuan alkali dengan pemanasan microwave (Lignin-A) dan autoclave (Lignin-B). Kedua lignin alkali diperoleh dari presipitasi lindi hitam praperlakuan alkali (larutan NaOH) dengan larutan HCl. Untuk meningkatkan efisiensi proses isolasi lignin, daun tebu diberi praperlakuan asam maleat dengan iradiasi microwave dan sakarifikasi dengan enzim selulase. Daun tebu hasil praperlakuan asam dan sakarifikasi (DT-ASak) kemudian diisolasi dengan pelarut 1,4-dioksan untuk menghasilkan lignin sakarifikasi asam (Lignin C). Lignin-D diisolasi dari daun tebu tanpa praperlakuan dengan pelarut 1,4- dioksan sebagai pembanding Lignin-C. Mempertimbangkan ukuran partikel lignin yang besar dapat menjadi kendala dalam valorisasi lignin menjadi material fungsional, dalam penelitian ini lignin dipreparasi lebih lanjut menjadi nanolignin melalui proses dialisis self-assembly menggunakan pelarut THF:etanol (1:1). Molekul lignin akan membentuk partikel nanolignin dengan pemutusan ikatan intermolekul lignin dan pembentukan ikatan kovalen antar unit fenilpropana molekul lignin. Larutan nanolignin heterogenous selanjutnya disintesis menjadi biosurfaktan dengan PVA, asam oksalat (agen taut silang) dan 1-metil imidazol (katalis). Pemanasan microwave pada metode alkali mengurai banyak ikatan ß-O-4 sehingga rendemen isolasi lignin meningkat. Lignin-B memiliki struktur yang rapat dengan gugus fenolik terkonjuasi dan non-konjugasi, nilai ASL dan rasio S/G yang rendah. Perlakuan DT-ASak sebelum proses isolasi lignin mempengaruhi struktur daun tebu dan meningkatkan aksesibilitas lignin. Selain itu, perlakuan awal ini dapat mengurangi sisa karbohidrat sehingga meningkatkan kemurnian lignin. Lignin-C memiliki struktur gugus fenolik tak terkonjugasi dengan ikatan ß-O-4 dan kandungan siringil yang tinggi, serta stabilitas termal dan berat molekul rendah. Nanolignin-B dan nanolignin-C yang diperoleh berbentuk partikel bulat dan lebih seragam dengan ukuran partikel dibawah 100 nm. Spektra FTIR menunjukkan adanya puncak regangan tekuk 1,4-disubstitusi C-H yang mengindikasikan Bio NL-B dan Bio NL-C berhasil disintesis menjadi biosurfaktan dengan metode grafting. Bio NL-B berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai aditif hidrolisis selulosa yang relatif murah dan aplikatif untuk skala besar. Selanjutnya, Bio NL-C juga dapat digunakan sebagai material fungsional yang berkelanjutan dan mendukung prinsip “kimia hijau”.