Rekayasa Proses Degumming Enzimatis-Alkali Pada Serat Rami Untuk Aplikasi Bahan Baku Tekstil

Abstract

Berdasarkan sumber bahan bakunya, serat tekstil dikelompokkan menjadi serat sintetik dan serat alam. Umumnya, serat sintetik berasal dari turunan minyak bumi yang tidak terbarukan, sehingga sumber dayanya semakin terbatas. Sedangkan, serat alam umumnya berasal dari hewan dan tumbuhan yang dapat terbarukan. Serat kapas adalah salah satu serat alam yang memiliki karakteristik nyaman, dan dapat menyerap air dengan baik. Sifat kapas tersebut membuat permintaan pasar serat kapas semakin besar. Pasokan serat kapas di Indonesia didominasi 99% oleh pasokan impor dari berbagai negara. Kondisi tersebut dapat mempengaruhi aktivitas industri tekstil nasional ketika ada kendala rantai pasok, sehingga dibutuhkan alternatif serat alam lainnya. Serat rami (Boehmeria nivea L. Gaud) berpotensi sebagai alternatif serat kapas yang memiliki keunggulan seperti kekuatan, tekstur, dan warna yang baik sehingga berkontribusi dalam mengurangi ketergantungan impor serat kapas. Namun, serat rami memiliki kandungan gum seperti lignin, hemiselulosa, pektin, wax, dan komponen lainnya yang lebih tinggi dibandingkan serat kapas, sehingga dapat menurunkan kualitasnya sebagai serat tekstil. Proses penghilangan atau pengurangan gum pada serat rami disebut sebagai proses degumming. Secara umum degumming dapat dilakukan secara fisik, kimiawi, biologi, atau gabungan diantara metode tersebut. Metode secara fisik dapat dilakukan dengan cepat. Degumming secara kimiawi dapat menghilangkan gum secara efektif. Sedangkan secara enzimatis ramah lingkungan dan hemat energi. Namun setiap metode memiliki kelemahan seperti metode secara fisik, dan biologi belum optimal dalam penghilangan gum. Sedangkan, secara kimiawi menghasilkan limbah yang berbahaya untuk lingkungan. Selain itu, berdasarkan tinjauan lapangan, banyak limbah serat kusut yang dihasilkan yang disebabkan salah satunya karena penghilangan gum serat rami yang belum optimal, sehingga Yield yang diperoleh dari bahan baku awal tanaman rami menjadi lebih rendah yaitu sekitar 5%. Hal tersebut menunjukkan perlunya strategi degumming yang lebih efektif, efisien, dan ramah lingkungan. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi proses ekstraksi serat rami melalui pre-treatment ultrasonikasi, degumming enzimatis, dan alkali, baik proses yang dilakukan secara tunggal maupun kombinasi, serta menganalisis karakteristik fisik dan kimia dari serat yang dihasilkan. Metode degumming pada penelitian ini melibatkan tiga pendekatan utama yaitu enzimatis, alkali, dan kombinasi keduanya yang diawali dengan pre-treatment ultrasonikasi. Sebanyak 50 gram serat rami mentah direndam dalam akuades dengan rasio 1:20 (B/B) dan diproses dengan sonikasi pada frekuensi 42 kHz selama 30 menit pada suhu 40 °C. Degumming alkali dilakukan dengan merendam serat dalam larutan NaOH berkonsentrasi 3% dan 4% pada suhu 90 °C dengan rasio serat dan larutan 1:20 (B/B) selama 60, 90, dan 120 menit. Degumming enzimatis dilakukan dengan merendam serat dengan rasio serat dan larutan 1:10 (B/B) dalam larutan enzim dengan konsentrasi campuran enzim pektinase dan xilanase sebanyak 2% dari berat serat rami. Serat diinkubasi pada suhu 30 °C dan 40 °C dengan variasi waktu 24, 48, dan 72 jam. Degumming kombinasi mengawali proses dengan perlakuan enzimatis pada suhu 30°C selama 24 jam, kemudian dilanjutkan dengan degumming alkali menggunakan konsentrasi NaOH 1% dengan variasi waktu 30, 40, dan 60 menit, serta diakhiri dengan proses pemutihan menggunakan larutan hidrogen peroksida pada suhu 90 °C selama 60 menit. Karakterisasi serat rami mencakup pengujian sifat fisik dan kimia, termasuk analisis kuat tarik, rendemen, gum residu, kehalusan serat (fineness), dan indeks putih. Analisis kimia meliputi identifikasi gugus fungsi dengan Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), analisis struktur kristal selulosa dengan X-Ray diffraction (XRD), serta komposisi lignoselulosa menggunakan metode Van Soest. Efek kavitasi dari ultrasonikasi mengganggu struktur ikatan lignoselulosa serat rami secara fisik sehingga terdapat pengurangan gum residu. Selain itu, pre treatment ultrasonikasi memperluas area permukaan serat rami yang dapat meningkatkan efektivitas degumming. Proses menggunakan alkali menunjukkan penghilangan gum yang paling efektif, dan peningkatan komposisi selulosa yang paling tinggi. Konsentrasi yang lebih tinggi dan waktu proses yang lebih lama dapat menurunkan gum residu dan fineness yang semakin baik, namun dapat menurunkan kuat tarik serat rami. Walaupun serat rami degumming enzimatis menunjukkan penghilangan gum yang lebih sedikit dibandingkan serat rami yang diproses menggunakan alkali, tetapi menghasilkan kuat tarik yang lebih baik, dan nilai indeks putih yang menyerupai. Selain itu, perlakuan enzimatis memberikan permukaan serat rami yang lebih seragam dibandingkan dengan perlakuan alkali pada pengamatan morfologi menggunakan mikroskop dengan perbesaran 40 kali. Berdasarkan indeks efektivitas degumming, perlakuan kombinasi dengan perlakuan enzimatis pada suhu 30 °C selama 24 jam yang diikuti dengan degumming alkali 1% selama 40 menit menghasilkan serat rami terbaik dengan hasil pengukuran gum residu (8,72%), rendemen (75,95%), kuat tarik (1564,82 MPa), fineness (1,17 tex), dan indeks putih (53,08%). Degumming kombinasi juga meningkatkan derajat kristalinitas berdasarkan hingga 48,28%. Pertimbangan efisiensi energi, dan sifat fisik serta mekanis yang tidak berbeda nyata, kombinasi degumming enzimatis selama 24 jam dengan degumming alkali 1% selama 30 menit adalah metode optimal untuk meningkatkan kualitas serat rami sebagai bahan baku tekstil. Pengurangan jumlah penggunaan alkali hingga 75% pada degumming kombinasi dapat menurunkan potensi dampak lingkungan dan meningkatkan efisiensi penggunaan air pada degumming serat rami.